金角魚在中國(guó)的教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐入選UNESCO“教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新案例”。

     該案例所屬的創(chuàng)新領(lǐng)域是:

     ◇改善教學(xué)（增加學(xué)生的動(dòng)力和參與度，促進(jìn)知識(shí)和技能的獲取，優(yōu)化評(píng)估和評(píng)價(jià)系統(tǒng)，改善學(xué)習(xí)成果）

     ◇創(chuàng)建有利的環(huán)境(教室，實(shí)驗(yàn)室，健康、安全、趣味盎然、能夠滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求的在線學(xué)習(xí)平臺(tái))

     案例發(fā)起人和實(shí)施者是：

     ◇發(fā)起人：上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)研究中心，上海金角魚軟件有限公司

     ◇實(shí)施者：上海金角魚軟件有限公司，上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)研究中心，上海古華中學(xué)等 金角魚面向過(guò)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。初中物理交互實(shí)驗(yàn)軟件

     利用《金角魚初中物理》，做理想實(shí)驗(yàn)。

     初中物理有很多理想實(shí)驗(yàn)是無(wú)法在課堂上、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的，如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此時(shí)利用金角魚則能解決這個(gè)問(wèn)題。

     學(xué)生在軟件中不僅得出了勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的二力平衡條件，對(duì)于加速直線運(yùn)動(dòng)和減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的兩力關(guān)系也能有所了解，更有的學(xué)生還能得出“當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體水平方向不受力時(shí)會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)”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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有的學(xué)生提出疑問(wèn)“為什么物體開始運(yùn)動(dòng)后，無(wú)論施加的兩個(gè)力怎么改變，都無(wú)法使物體靜止”；有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，合力會(huì)影響物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)線上實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的情境，有效地增加了學(xué)生的體驗(yàn)、拓展了學(xué)生的思維，對(duì)于課上知識(shí)的吸收起到促進(jìn)作用。相比于平時(shí)的課上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不再受到時(shí)間和空間的限制，這樣的探究更加充分。 初中物理仿真教學(xué)APP推薦金角魚希望幫助老師加深對(duì)教材、對(duì)學(xué)生理解，強(qiáng)化自己的教學(xué)水平，以適應(yīng)信息時(shí)代帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

     《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來(lái)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(guò)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。

     《金角魚初中物理》突破多個(gè)“講不清/看不見/進(jìn)不去/動(dòng)不得/難再現(xiàn)”的教學(xué)難點(diǎn)。

     （1）進(jìn)入“進(jìn)不去”的微觀領(lǐng)域。例如，熱對(duì)流中分子運(yùn)動(dòng)的仿真、把功和能聯(lián)系起來(lái)認(rèn)知比熱容、以及電壓的直觀解釋等。

     （2）進(jìn)入“進(jìn)不去”的工程問(wèn)題。例如，組裝活塞運(yùn)行機(jī)構(gòu)和熱機(jī)等。

     （3）操作“動(dòng)不得”的理想實(shí)驗(yàn)。例如，探究光滑水平面上力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等。

     （4）造出“難再現(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)故障。例如，“測(cè)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(cè)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(jìn)行修改，使得電路出現(xiàn)指定故障。

     （5）看見“看不見”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。例如，聲音的傳播過(guò)程、振動(dòng)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(qiáng)直觀感知；引入三維建模，深入剖析四沖程原理等。 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。

     《金角魚初中物理》的一大特點(diǎn)是現(xiàn)象數(shù)據(jù)化，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)傳達(dá)感性。例如軟件中引入的數(shù)字傳感器——壓力壓強(qiáng)傳感器。

     在“壓強(qiáng)”這節(jié)課中，固體對(duì)接觸面的壓強(qiáng)大小可以通過(guò)物體形變程度來(lái)進(jìn)行定性比較。但由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有設(shè)置定量比較的過(guò)程，只能得出壓強(qiáng)與壓力成正相關(guān)、與受力面積成負(fù)相關(guān)，無(wú)法得到“壓強(qiáng)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(shí)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(gè)問(wèn)題一直以來(lái)沒(méi)有一個(gè)很好的解決方案，因?yàn)槲矬w受到的壓強(qiáng)雖然可通過(guò)物體的形變來(lái)表現(xiàn)，但因?yàn)闊o(wú)法測(cè)量的緣故導(dǎo)致無(wú)法定量描述，從而學(xué)生無(wú)法自主得出壓強(qiáng)公式。但借助《金角魚初中物理》軟件，將這塊內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。在軟件“壓力壓強(qiáng)”教學(xué)內(nèi)容中，物體的下方都會(huì)有一個(gè)傳感器，使得壓強(qiáng)大小可以通過(guò)底部顆粒物的顏色深淺來(lái)判斷（顏色越深壓強(qiáng)越大），同時(shí)還可以在數(shù)據(jù)層面顯示壓強(qiáng)的具體大小。在能獲得壓強(qiáng)具體數(shù)據(jù)情況下，就可以找出壓強(qiáng)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。 金角魚云平臺(tái)，同步交互，打造新型課堂。異步交互，打造翻轉(zhuǎn)課堂。初中物理仿真教學(xué)APP推薦

線上教學(xué)巧用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，探索物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。初中物理交互實(shí)驗(yàn)軟件

     很多老師反映在用了《金角魚初中物理》后，日常教學(xué)發(fā)生了這些變化：

     課堂變得更活躍了。學(xué)生們興趣盎然、參與度大幅提高，他們喜歡自己動(dòng)手操作，動(dòng)手引發(fā)了動(dòng)腦。教師講解變少提問(wèn)變多，學(xué)生思維被激發(fā)起來(lái)了。師生交互層次和強(qiáng)度提升，課堂的內(nèi)容得到了延展和深化。

     動(dòng)手探究應(yīng)用到了復(fù)習(xí)課，繼續(xù)貫徹學(xué)科素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)。有了基于應(yīng)用和深度學(xué)習(xí)的情境，難上的復(fù)習(xí)課變得生動(dòng)和簡(jiǎn)單，教學(xué)轉(zhuǎn)化率迅速提升。該項(xiàng)目持續(xù)開展的教研活動(dòng)惠及了上海奉賢全區(qū)百余位物理老師，幫助奉賢區(qū)初中物理2020年中考杰出率提升5.6%。

     技術(shù)為教研注入了活力。三十余節(jié)各級(jí)公開課，起到了教學(xué)創(chuàng)新示范帶動(dòng)的作用，加速IT和物理教學(xué)的深度融合，促進(jìn)了教師成長(zhǎng)，上海浙江江蘇等地?cái)?shù)十位教師，在各級(jí)教學(xué)評(píng)比、論文評(píng)選中獲得優(yōu)異成績(jī)。 初中物理交互實(shí)驗(yàn)軟件