中学物理模拟实验软件让课堂更有效

     金角鱼教研共同体正在积极探索初中物理教学新模式和新方法。

     对于初中物理教学，普遍存在情境创设乏力、学生动手操作机会较少的情况；诸多教学难点的解决呼唤新的技术手段，如二力平衡、电学故障等。为提高学生学习兴趣、参与度和学习效果，在物理教学的诸多环节需要创设更多生动、直观、能激发学生思维的互动情境。为解决上述问题，金角鱼把数值仿真和人工智能技术引入到初中物理教学中。

     2020年2月上海奉贤区教育学院教学研究中心和上海金角鱼软件有限公司联合发起《在线教学背景下初中物理课堂教学与金角鱼初中物理软件的有效整合教学研究》项目。该项目先在上海古华中学等十余所奉贤区学校实施，后来扩展到上海的杨浦区、闵行区、浦东新区、嘉定区，进而又延伸到江苏省和浙江省的部分学校。据不完全统计，该项目累计涉及学校500所以上、教师1500名以上。随着实践的深入，本项目后来演变为《融合仿真技术学科素养导向的初中物理教学法实践研究》。

     该项目目的是运用数值仿真和人工智能技术焕发初中物理教学活力，造就学生探究式学习的场景，激发学生动手、动脑、动心、动情，改变“教”和“学”的模式；探索用新的方法和工具武装新一代教师，培养学科素养达标的高素质学生。 金角鱼面向过程和方法，重视教学创新，基于关键素养，看重科学探究和科学思维。中学物理模拟实验软件让课堂更有效

     《金角鱼初中物理》突破多个“讲不清/看不见/进不去/动不得/难再现”的教学难点。

     （1）进入“进不去”的微观领域。例如，热对流中分子运动的仿真、把功和能联系起来认知比热容、以及电压的直观解释等。

     （2）进入“进不去”的工程问题。例如，组装活塞运行机构和热机等。

     （3）操作“动不得”的理想实验。例如，探究光滑水平面上力和运动的关系等。

     （4）造出“难再现”的实验故障。例如，“测定小灯泡电功率故障”专题中的十余种经典故障、“伏安法测电阻”专题中十几种电路故障；学生还可根据现象描述，在正确电路基础上进行修改，使得电路出现指定故障。

     （5）看见“看不见”的实验过程。例如，声音的传播过程、振动与声音等。

     （6）讲清“讲不清”的现象和原理。例如，引入数字传感器，建立压力压强直观感知；引入三维建模，深入剖析四冲程原理等。 金角鱼初中物理(学生版)自主学习软件情境引人入胜物理课堂与金角鱼教学软件的有机融合。

     《金角鱼初中物理》在教学应用上更自由。这一点表现在如下几个方面：

     （1）在电学所有模块，都支持电路的任意设计、存储/调取和操作。

     （2）电学之外也具备大量的实验设计场景，支持使用者自由设计实验，有些实验设计还可以存储和调取。如平面镜成像、凸透镜成像、杠杆、滑轮、参照物-运动-速度等。

     （3）引入压力/压强数字传感器，支持对各种固体切割物和液体的传感。

     （4）强大的情境分析工具，可适用于习题的分析和深层探究。如参数可调的流固混合情境模拟器、电路九宫格分析器、电路短断路故障模拟和分析器、伏安法测电阻和小灯泡电功率故障复现工具等。《金角鱼初中物理》在系统反馈更智能。这一点表现在如下几个方面：实验操作考练习能自动评分并给出错误提示、实验设计能自动评判设计的正误、制作类(项目化设计)能据实呈现运转效应等。

     《金角鱼初中物理》是基于数值仿真和人工智能的初中物理探究式智能情境教学系统。它所应用的技术主要是数值仿真(CAE)和人工智能(AI)。

     金角鱼建立了物理对象的数学模型及其相应的数值计算方案，形成高精度、高鲁棒性的CAE技术。仿真对象有电路、分子、热机、滑动、齿轮、流体、运动、声波、音阶、光路、柔性物体等。

     金角鱼构建了压力或压强等数字传感器，形成直观精密的探究环境。

     它还能对电路/滑轮组/光路等用户的实验设计进行智能评估。 金角鱼云平台致力于打造鲜活的新型高效课堂。

     很多老师反映在用了《金角鱼初中物理》后，日常教学发生了这些变化：

     课堂变得更活跃了。学生们兴趣盎然、参与度大幅提高，他们喜欢自己动手操作，动手引发了动脑。教师讲解变少提问变多，学生思维被激发起来了。师生交互层次和强度提升，课堂的内容得到了延展和深化。

     动手探究应用到了复习课，继续贯彻学科素养教学目标。有了基于应用和深度学习的情境，难上的复习课变得生动和简单，教学转化率迅速提升。该项目持续开展的教研活动惠及了上海奉贤全区百余位物理老师，帮助奉贤区初中物理2020年中考杰出率提升5.6%。

     技术为教研注入了活力。三十余节各级公开课，起到了教学创新示范带动的作用，加速IT和物理教学的深度融合，促进了教师成长，上海浙江江苏等地数十位教师，在各级教学评比、论文评选中获得优异成绩。 金角鱼云平台有助于重塑以课堂文化为主的学校文化。金角鱼初中物理(学校版)仿真实验软件教学应用

金角鱼针对教学难点和痛点，为老师赋能，学生学起来更容易。中学物理模拟实验软件让课堂更有效

     金角鱼有着大量的教学创新，一直在应用中为老师们提供帮助，助力老师成为信息时代的杰出教师。例如帮助上海民办永昌学校的邱老师打造《探究物质质量与体积的关系》一课。

     本节课采用小组合作的形式，三个大组十个小组的学生分别对三种液体、三种固体进行测量。利用金角鱼平台进行数据的收集、汇总，并带领学生进行数据分析。金角鱼的即时汇总、曲线拟合等基于内容的数据采集和分析工具为课堂提供了极大的便利。

     （1）实验数据的生生、师生共享。

     线下实验与金角鱼线上数据分享相融合，即时拿到实验数据，提高了实验效率，同学们看到了团队协作的力量，无意之间增强了团队的合作的意识。

     （2）方便的曲线拟合工具。

     当大家的数据一组一组呈现在坐标系上，拟合出图像时，学生们都发出惊叹。图线法的运用，促进了形象思维在物理探究中作用的发挥。

     （3）学生实验结果的即时诊断。

     课上有一组学生测量固体体积的时候忘记减去量筒中原有液体体积，导致采集数据错误。当从图线中发现这个问题的时候，同学们恍然大悟。 中学物理模拟实验软件让课堂更有效

上海金角鱼软件有限公司坐落在中国(上海)自由贸易试验区芳春路400号1幢3层，是一家专业的金角鱼下属的两家公司，都从事软件科技、互联网科技、电子科技、自动化科技领域内的技术开发、技术咨询、技术服务、技术转让，计算机服务，计算机软硬件开发，企业管理咨询，自动化控制设备、电子产品的开发、销售。公司。公司目前拥有较多的高技术人才，以不断增强企业重点竞争力，加快企业技术创新，实现稳健生产经营。上海金角鱼软件有限公司主营业务涵盖《金角鱼初中物理》，坚持“质量保证、良好服务、顾客满意”的质量方针，赢得广大客户的支持和信赖。公司力求给客户提供全数良好服务，我们相信诚实正直、开拓进取地为公司发展做正确的事情，将为公司和个人带来共同的利益和进步。经过几年的发展，已成为《金角鱼初中物理》行业出名企业。