《金角鱼初中物理》中的情境是怎么做出来的?金角鱼,不是对研究或学习对象现象级的仿真,而是对物理对象内在机理的仿真。它基于人类对整个物理对象形成的科学的研究成果,这个成果往往是严谨的数学方程。然后用数值仿真技术,形成可视化的可交互情境。
有很多老师和同学对此非常感兴趣,认为这种方式开启了一种新的探究途径。如点燃蜡烛后,热在空气中扩散的情形。当对流存在时,热扩散会由于流体的流动而发生复杂的形变,其运动规律满足NS(Navier-Stokes)方程。我们的数值仿真算法就基于NS方程,因此会带了较为复杂的计算,对计算机性能有一定要求。由于流体存在湍流现象,仿真计算还需要加入湍流方程,即流体在越过障碍时,快速流动的液体速度会产生散乱的随机流动现象。 金角鱼开展《融合仿真技术的初中物理学科素养培养教学法实践研究》工作坊。初中物理教学平台下载安装
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。 初中物理教师备课软件推荐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。
《金角鱼初中物理》中新颖的分析工具和教学创新,促进探究式教学的推进,让课堂亮点纷呈。
例如,
(1)参数可调的流固混合情境模拟器;
(2)参照物/运动/速度情境模拟器;
(3)串联电路规律逻辑演绎工具,在翻牌游戏中把握真谛;
(4)滑动变阻器在串联电路中电特性分析(通过实际操作认识滑动变阻器在串联电路中的限流作用,用直观的曲线分析滑动变阻器电路动态,同数据分析探究滑动变阻器阻值的变化关系);
(5)电路DIY;
(6)图表辅助分析;
(7)思维导图工具;
(8)复习工具;
(9)创新的实验装置。
《金角鱼初中物理》中虚拟仿真实验的暂停功能,能有效提升学生自主学习能力。
目前,上海市的中学物理教材采用螺旋式上升的编写模式,基本围绕力学、光学、热学、电磁学及原子物理等内容。其中内容的要求不断螺旋上升,我们可以利用软件围绕重要概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的实验,让学生进行自主实验设计与活动。比如电学这一章节实验,我们可以引导学生利用课余时间自主体验学习,从简单的基本的电路出发,经历串并联连接、电流表和电压表的使用方法、再到用欧姆定律测电阻、测定小灯泡电功率等知识。根据虚拟实验在设计之初所具有的人性化功能,使得学生在进行物理实验时能够暂停、重组。这些人性化功能很好为学生的自主学习提供了有效的途径。通过金角鱼模拟实验尝试,学生不仅能够利用软件中的温馨提示功能加强自己对错误的理解与关注,更能够让学生从错误中汲取教训,从而纠正错误。真正学会操作方法与步骤。通过完成一个个设定的任务后,达到学会知识,促进科学思维,提升能力的目的。 《金角鱼初中物理》孕育初中物理教学新模式新方法。
利用《金角鱼初中物理》,做理想实验。
初中物理有很多理想实验是无法在课堂上、实验室内完成的,如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此时利用金角鱼则能解决这个问题。
学生在软件中不仅得出了匀速直线运动状态时的二力平衡条件,对于加速直线运动和减速直线运动时的两力关系也能有所了解,更有的学生还能得出“当运动物体水平方向不受力时会保持匀速直线运动”的结论,为之后牛顿惯性定律的学习奠定了基础。在实验过程中,有的学生提出疑问“为什么物体开始运动后,无论施加的两个力怎么改变,都无法使物体静止”;有的同学发现,合力会影响物体运动状态。通过线上实验创设的情境,有效地增加了学生的体验、拓展了学生的思维,对于课上知识的吸收起到促进作用。相比于平时的课上实验,学生不再受到时间和空间的限制,这样的探究更加充分。 线上教学巧用虚拟仿真实验,探索物理实验教学新模式。初中物理教学平台下载安装
金角鱼三门课程入选首批“上海市素质教育课程项目资源”。初中物理教学平台下载安装
《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。 初中物理教学平台下载安装
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