《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的?金角魚,不是對(duì)研究或?qū)W習(xí)對(duì)象現(xiàn)象級(jí)的仿真,而是對(duì)物理對(duì)象內(nèi)在機(jī)理的仿真。它基于人類對(duì)整個(gè)物理對(duì)象形成的科學(xué)的研究成果,這個(gè)成果往往是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方程。然后用數(shù)值仿真技術(shù),形成可視化的可交互情境。
有很多老師和同學(xué)對(duì)此非常感興趣,認(rèn)為這種方式開啟了一種新的探究途徑。如點(diǎn)燃蠟燭后,熱在空氣中擴(kuò)散的情形。當(dāng)對(duì)流存在時(shí),熱擴(kuò)散會(huì)由于流體的流動(dòng)而發(fā)生復(fù)雜的形變,其運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足NS(Navier-Stokes)方程。我們的數(shù)值仿真算法就基于NS方程,因此會(huì)帶了較為復(fù)雜的計(jì)算,對(duì)計(jì)算機(jī)性能有一定要求。由于流體存在湍流現(xiàn)象,仿真計(jì)算還需要加入湍流方程,即流體在越過障礙時(shí),快速流動(dòng)的液體速度會(huì)產(chǎn)生散亂的隨機(jī)流動(dòng)現(xiàn)象。 金角魚做中學(xué)軟件用教學(xué)創(chuàng)新解決復(fù)習(xí)課教學(xué)轉(zhuǎn)化率不高的問題。初中物理仿真系統(tǒng)安裝
運(yùn)用《金角魚初中物理》幫助學(xué)生熟悉各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提升科學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。
有的老師指出以往教學(xué)中普遍存在一些故障現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)室無法復(fù)現(xiàn),往往是“講不清、看不見、進(jìn)不去、動(dòng)不得、難再現(xiàn)”,現(xiàn)在利用軟件能很方便得把一些現(xiàn)象做出來,讓學(xué)生去尋找現(xiàn)象發(fā)生的原因,這對(duì)提升學(xué)生在物理現(xiàn)象方面的思維品質(zhì)、幫助學(xué)生建立故障現(xiàn)象與故障原因之間的聯(lián)系有非常大的幫助。
例如金角魚專門對(duì)“測定小燈泡電功率中的一些故障和常見問題”做了故障專題。學(xué)生能在正確的電路基礎(chǔ)上把指定的故障現(xiàn)象“造”出來。該專題覆蓋了常見了15種故障。
這種逆向操作,思維量很大。“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,經(jīng)過這樣的“試錯(cuò)”,手腦并用,學(xué)生不光對(duì)本實(shí)驗(yàn),對(duì)所有電路的認(rèn)識(shí)都能上升到新的更高的水平。再如,中考前的專題復(fù)習(xí)課,老師再攜帶實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)入課堂,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這時(shí)有些老師利用軟件現(xiàn)象動(dòng)態(tài)可視化,通過金角魚事先搭建電路,模擬電路變化過程,現(xiàn)象清晰且動(dòng)態(tài)可見。 初中物理輔導(dǎo)系統(tǒng)下載金角魚提供大量生動(dòng)的互動(dòng)情境,學(xué)生能在做中學(xué),老師能在互動(dòng)中教。
利用《金角魚初中物理》,做探究實(shí)驗(yàn)。
金角魚不僅包含大量學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及演示實(shí)驗(yàn),還包括很多探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)界面效果逼真,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確客觀,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)合理,是在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常好的選擇。
以“測定小燈泡的電功率”為例,該實(shí)驗(yàn)是初中物理中非常重要的實(shí)驗(yàn)之一,學(xué)生從實(shí)驗(yàn)器材的選擇,到實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì),再到實(shí)驗(yàn)電路的連接和數(shù)據(jù)的讀取,都需要嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)范的操作。該實(shí)驗(yàn)軟件首先提供了讓學(xué)生自己動(dòng)手連接實(shí)物的機(jī)會(huì),而且只有所有操作全部規(guī)范,連接全部正確之后才可以正確讀數(shù),否則就會(huì)出現(xiàn)和實(shí)物器材一樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者報(bào)警。電路連接好之后,可以利用放大鏡功能讀取數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)中的故障進(jìn)行分析,便于學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)過程,
《金角魚初中物理》的設(shè)計(jì)創(chuàng)新具有鮮明的教學(xué)前瞻性。
(1)在理念運(yùn)用上,整合了“做中學(xué)”和“STEM”理念,因而呈現(xiàn)出很強(qiáng)的探究式學(xué)習(xí)的特點(diǎn),軟件具備很強(qiáng)的交互性和操作性。
產(chǎn)品具備科學(xué)游戲的特點(diǎn),通過三維建模的形式創(chuàng)造立體的空間,交互的游戲體驗(yàn),讓孩子們可以交流互通,極大豐富了內(nèi)容玩點(diǎn),充分吸引孩子。通過交互性和操作性的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)深度參與,一改被動(dòng)灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)模式。
(2)在表現(xiàn)手法上,呈現(xiàn)出“趣味性”、“藝術(shù)性”和“故事性”。
產(chǎn)品還將設(shè)法把故事性融入。寓知識(shí)于故事之中,藏探究于游戲之內(nèi)。以軟件的形式通過運(yùn)用先進(jìn)的虛擬仿真技術(shù)結(jié)合卡通人物的引導(dǎo)把枯澀難懂的理論、技術(shù),以一種生動(dòng)、形象、活潑的方式表現(xiàn)出來,讓公眾能夠輕松愉快的明白和接受這些理論知識(shí)。 “金角魚”,是仿真技術(shù)和科學(xué)教育產(chǎn)品研發(fā)基地。
金角魚的專題探究內(nèi)容在教師們的使用過程中,為中考復(fù)習(xí)提供了強(qiáng)力的支持。以壓強(qiáng)專題復(fù)習(xí)課為例。
金角魚為此提供了:
(1)投放活動(dòng)情景化??梢詣?dòng)態(tài)調(diào)整液體、固體的參數(shù),借助壓力壓強(qiáng)傳感器,清晰得讓學(xué)生觀察到投放前后,水位變化、杯內(nèi)杯外的壓強(qiáng)變化量。
(2)計(jì)算過程顯性化、概括匯總表格化。借助金角魚提供的探究5種投放狀態(tài)下各物理量變化的思想,分析每一步相關(guān)物理量的表達(dá)式,總結(jié)出變化表格。
(3)解題分析操作化。金角魚可將文本式的靜態(tài)情境轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹僮髑榫?,帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用結(jié)論解決實(shí)際問題,這就使學(xué)習(xí)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)。 金角魚的使命是“攜手,讓天下的孩子都受到更好的科學(xué)教育”。初中物理教學(xué)系統(tǒng)下載安裝
金角魚榮獲"2019智慧教育杰出校園好方案”。初中物理仿真系統(tǒng)安裝
《金角魚初中物理》的研發(fā)創(chuàng)新手段具有鮮明的先進(jìn)性和綜合性。
(1)把在航空、航天、汽車等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域所使用的CAE(計(jì)算機(jī)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(qiáng)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(diǎn)和痛點(diǎn)。
(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(jìn)的各個(gè)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(dòng)手、思考和探究,促進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的,具有高精度仿真特點(diǎn)。 初中物理仿真系統(tǒng)安裝