《金角魚初中物理》的一大特點是現(xiàn)象數(shù)據(jù)化,通過數(shù)據(jù)來傳達感性。例如軟件中引入的數(shù)字傳感器——壓力壓強傳感器。
在“壓強”這節(jié)課中,固體對接觸面的壓強大小可以通過物體形變程度來進行定性比較。但由于實驗過程中沒有設(shè)置定量比較的過程,只能得出壓強與壓力成正相關(guān)、與受力面積成負相關(guān),無法得到“壓強大小與壓力大小成正比,與受力面積成反比”的結(jié)論。所以書本上緊接著以直接“告訴”的方式給出結(jié)論:“實際上,壓力的作用效果是由單位面積上受到的壓力決定的。
”上面提到的這個問題一直以來沒有一個很好的解決方案,因為物體受到的壓強雖然可通過物體的形變來表現(xiàn),但因為無法測量的緣故導(dǎo)致無法定量描述,從而學(xué)生無法自主得出壓強公式。但借助《金角魚初中物理》軟件,將這塊內(nèi)容進行了重新設(shè)計。在軟件“壓力壓強”教學(xué)內(nèi)容中,物體的下方都會有一個傳感器,使得壓強大小可以通過底部顆粒物的顏色深淺來判斷(顏色越深壓強越大),同時還可以在數(shù)據(jù)層面顯示壓強的具體大小。在能獲得壓強具體數(shù)據(jù)情況下,就可以找出壓強與壓力大小、受力面積大小的定量關(guān)系——與壓力成正比,與受力面積成反比。 金角魚開展《融合仿真技術(shù)的初中物理學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)教學(xué)法實踐研究》工作坊。初中物理探究軟件安裝
利用《金角魚初中物理》,做理想實驗。
初中物理有很多理想實驗是無法在課堂上、實驗室內(nèi)完成的,如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此時利用金角魚則能解決這個問題。
學(xué)生在軟件中不僅得出了勻速直線運動狀態(tài)時的二力平衡條件,對于加速直線運動和減速直線運動時的兩力關(guān)系也能有所了解,更有的學(xué)生還能得出“當運動物體水平方向不受力時會保持勻速直線運動”的結(jié)論,為之后牛頓慣性定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在實驗過程中,有的學(xué)生提出疑問“為什么物體開始運動后,無論施加的兩個力怎么改變,都無法使物體靜止”;有的同學(xué)發(fā)現(xiàn),合力會影響物體運動狀態(tài)。通過線上實驗創(chuàng)設(shè)的情境,有效地增加了學(xué)生的體驗、拓展了學(xué)生的思維,對于課上知識的吸收起到促進作用。相比于平時的課上實驗,學(xué)生不再受到時間和空間的限制,這樣的探究更加充分。 初中物理交互實驗APP用技術(shù)改變教學(xué)模式,金角魚案例入選《中國智能教育創(chuàng)新實踐報告》。
《金角魚初中物理》的研發(fā)創(chuàng)新手段具有鮮明的先進性和綜合性。
(1)把在航空、航天、汽車等工程設(shè)計領(lǐng)域所使用的CAE(計算機輔助工程)手段,用于建立仿真教學(xué)中的物理模型。如,力學(xué)中的伯努利原理交互仿真探究情境(流體速度和壓強的關(guān)系)等,這么高維的手段非常有助于解決老師常見的教學(xué)難點和痛點。
(2)綜合虛擬仿真、情境化教學(xué)、PBL(Problembasedlearning)和AI思想和技術(shù),通過沉浸場景和場景變革,在不斷推進的各個場景里通過提出越來越深入的大量的問題,引發(fā)學(xué)生動手、思考和探究,促進有效學(xué)習(xí)行為的發(fā)生。
(3)體現(xiàn)在仿真精度和智能分析上,即虛擬環(huán)境是基于CAE標準的,具有高精度仿真特點。
《金角魚初中物理》突破多個“講不清/看不見/進不去/動不得/難再現(xiàn)”的教學(xué)難點。
(1)進入“進不去”的微觀領(lǐng)域。例如,熱對流中分子運動的仿真、把功和能聯(lián)系起來認知比熱容、以及電壓的直觀解釋等。
(2)進入“進不去”的工程問題。例如,組裝活塞運行機構(gòu)和熱機等。
(3)操作“動不得”的理想實驗。例如,探究光滑水平面上力和運動的關(guān)系等。
(4)造出“難再現(xiàn)”的實驗故障。例如,“測定小燈泡電功率故障”專題中的十余種經(jīng)典故障、“伏安法測電阻”專題中十幾種電路故障;學(xué)生還可根據(jù)現(xiàn)象描述,在正確電路基礎(chǔ)上進行修改,使得電路出現(xiàn)指定故障。
(5)看見“看不見”的實驗過程。例如,聲音的傳播過程、振動與聲音等。
(6)講清“講不清”的現(xiàn)象和原理。例如,引入數(shù)字傳感器,建立壓力壓強直觀感知;引入三維建模,深入剖析四沖程原理等。 金角魚面向過程和方法,重視教學(xué)創(chuàng)新,基于關(guān)鍵素養(yǎng),看重科學(xué)探究和科學(xué)思維。
《金角魚初中物理》倡導(dǎo)在學(xué)習(xí)過程中強化感性感知。
越來越強的“感性表達技術(shù)”,是金角魚所追求的重要能力之一。
人是有感性的動物。感性是人類生存的基礎(chǔ),也是人活著的目的(追求幸福感)。
感性是幸福感的來源。感性能力及其培養(yǎng),是教育工作者和每個人都不可忽略的方面。我們長期以來,高估理性貶低感性,忽略了感性能力及其養(yǎng)成。
感性和理性,沒有高低之分。直覺和洞見,建立在感性的基礎(chǔ)之上。鮮活的創(chuàng)造力常常伴隨著過人的感性。
科學(xué)始于感性。科學(xué)的發(fā)現(xiàn)始于感性,科學(xué)學(xué)習(xí)也始于感性。
科學(xué)和藝術(shù)在山底分手,在山頂匯合。藝術(shù)強調(diào)感性,科學(xué)強調(diào)理性??茖W(xué)和藝術(shù)相結(jié)合,就是感性和理性相結(jié)合?!笆加诟行?,終于理性”是錯誤的,感性-理性-感性-理性……這樣往復(fù)循環(huán)才更合理。 金角魚能激發(fā)興趣,并能促進深度學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。初中物理虛擬現(xiàn)實交互軟件排名
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《金角魚初中物理》能解決以下問題。
(1)解決了教師情境創(chuàng)設(shè)難的問題:用仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)互動情境,實現(xiàn)了日常教學(xué)中的難點突破和探究式教學(xué)。
(2)解決了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動問題:用數(shù)值仿真/人工智能/互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)了“課堂四動(情境互動/問題拉動/數(shù)據(jù)聯(lián)動/平臺驅(qū)動)”,通過“課堂四動”引發(fā)“學(xué)生四動(動手/動腦/動心/動情)”。
(3)解決了應(yīng)試教育和素質(zhì)教育相背的問題,緩解了教師復(fù)習(xí)課教學(xué)轉(zhuǎn)化率低的問題:用“探究式復(fù)習(xí)”構(gòu)筑學(xué)科素養(yǎng)和應(yīng)試之間的橋梁,教學(xué)轉(zhuǎn)化率大幅提升。
(4)解決了學(xué)生實驗操作動手難問題和規(guī)范性掌握問題:實驗考練習(xí),有力地減輕教師在新授課和復(fù)習(xí)課上的教學(xué)負擔(dān)。
(5)解決物理學(xué)科教研不活躍和手段匱乏的問題:以新技術(shù)煥發(fā)物理學(xué)科教學(xué)教研的活力,促進教師成長和教學(xué)水平的提高。 初中物理探究軟件安裝