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。 突破难点,金角鱼研制出“比热容-热学”教学软件。中学物理APP推荐
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。 初中物理虚拟现实交互平台下载安装《金角鱼初中物理》的产品使命是:现代技术和初中物理教育教学的深度融合。
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。
《金角鱼初中物理》的研发创新手段具有鲜明的先进性和综合性。
(1)把在航空、航天、汽车等工程设计领域所使用的CAE(计算机辅助工程)手段,用于建立仿真教学中的物理模型。如,力学中的伯努利原理交互仿真探究情境(流体速度和压强的关系)等,这么高维的手段非常有助于解决老师常见的教学难点和痛点。
(2)综合虚拟仿真、情境化教学、PBL(Problembasedlearning)和AI思想和技术,通过沉浸场景和场景变革,在不断推进的各个场景里通过提出越来越深入的大量的问题,引发学生动手、思考和探究,促进有效学习行为的发生。
(3)体现在仿真精度和智能分析上,即虚拟环境是基于CAE标准的,具有高精度仿真特点。 《金角鱼初中物理》适合学生自学。因为内含很多科学教育内容,也适合初中以外人员使用。
《金角鱼初中物理》在新授课方面,利用众多杰出教学实践,和仿真技术结合,有效突破多个教学难点和关键点。
软件在二力平衡、压强、法线的引入、电路动态和电路故障、比热容、凸透镜成像、测定小灯泡电功率、电和热学的微观解释、声音传播的疏密波等很多教学难点和关键点都着力突破,得到了众多老师的应用。
以“凸透镜成像”为例,《金角鱼初中物理》沿着这个脉络深入:探究凸透镜成实像的规律--凸透镜焦距对成像的影响--物体高度对凸透镜成像的影响--凸透镜成像与光源大小的关系--遮光板对凸透镜成像的影响--凸透镜成像规律的光路分析。 金角鱼云平台致力于打造鲜活的新型高效课堂。初中物理仿真实验平台安装
《金角鱼初中物理》孕育初中物理教学新模式新方法。中学物理APP推荐
利用《金角鱼初中物理》,探索线上线下融合的初中物理学习模式。
有效融合线上实验与线下实验是未来物理教学的趋势。线上实验和线下实验的侧重点是不同的,通过利用金角鱼合理融合线上实验与线下实验,建构出匹配化情景、小组合作化的教学模式及个性化的内容拓展,可以拓展科学探究的时间和空间,学生个体在探究过程中所拥有的自由度对其创造力具有积极影响。教师在建构过程中提高了单元教学设计的能力,学生在建构知识和拓展提升过程中实现具身认知的发展。 中学物理APP推荐
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