《金角魚初中物理》中靈活的實驗設計和智能反饋，能減輕教師工作量，提升課堂效率。

     以電路設計為例，在電學模塊的任何地方，師生都可以自由設計、操作電路，都可以隨意存取電路文件，都能得到智能的系統反饋。

     電路設計引擎具備如下特性：

     *電參數可調/故障可設置

     *可操作/存儲/修改/分享

     *內在機理層次的仿真

     *器件數量不受限制

     *可隨意自主設計電路

     電路設計引擎具備如下教學價值：

     *體貼：教師減少課時占用、解決動態/故障難點

     *智能：智能評判設計成果

     *個性：自主設計更能激勵、支持項目化教學 金角魚能激發興趣，并能促進深度學習和自主學習。中學物理軟件對老師的價值

     《金角魚初中物理》能解決以下問題。

     （1）解決了教師情境創設難的問題：用仿真技術創設互動情境，實現了日常教學中的難點突破和探究式教學。

     （2）解決了學生學習積極性調動問題：用數值仿真/人工智能/互聯網等技術實現了“課堂四動（情境互動/問題拉動/數據聯動/平臺驅動）”，通過“課堂四動”引發“學生四動（動手/動腦/動心/動情）”。

     （3）解決了應試教育和素質教育相背的問題，緩解了教師復習課教學轉化率低的問題：用“探究式復習”構筑學科素養和應試之間的橋梁，教學轉化率大幅提升。

     （4）解決了學生實驗操作動手難問題和規范性掌握問題：實驗考練習，有力地減輕教師在新授課和復習課上的教學負擔。

     （5）解決物理學科教研不活躍和手段匱乏的問題：以新技術煥發物理學科教學教研的活力，促進教師成長和教學水平的提高。 中學物理APP提高動手能力金角魚提供大量生動的互動情境，學生能在做中學，老師能在互動中教。

     《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的？金角魚，不是對研究或學習對象現象級的仿真，而是對物理對象內在機理的仿真。它基于人類對整個物理對象形成的科學的研究成果，這個成果往往是嚴謹的數學方程。然后用數值仿真技術，形成可視化的可交互情境。

     有很多老師和同學對此非常感興趣，認為這種方式開啟了一種新的探究途徑。如點燃蠟燭后，熱在空氣中擴散的情形。當對流存在時，熱擴散會由于流體的流動而發生復雜的形變，其運動規律滿足NS（Navier-Stokes）方程。我們的數值仿真算法就基于NS方程，因此會帶了較為復雜的計算，對計算機性能有一定要求。由于流體存在湍流現象，仿真計算還需要加入湍流方程，即流體在越過障礙時，快速流動的液體速度會產生散亂的隨機流動現象。

     金角魚教研共同體正在積極探索初中物理教學新模式和新方法。

     對于初中物理教學，普遍存在情境創設乏力、學生動手操作機會較少的情況；諸多教學難點的解決呼喚新的技術手段，如二力平衡、電學故障等。為提高學生學習興趣、參與度和學習效果，在物理教學的諸多環節需要創設更多生動、直觀、能激發學生思維的互動情境。為解決上述問題，金角魚把數值仿真和人工智能技術引入到初中物理教學中。

     2020年2月上海奉賢區教育學院教學研究中心和上海金角魚軟件有限公司聯合發起《在線教學背景下初中物理課堂教學與金角魚初中物理軟件的有效整合教學研究》項目。該項目先在上海古華中學等十余所奉賢區學校實施，后來擴展到上海的楊浦區、閔行區、浦東新區、嘉定區，進而又延伸到江蘇省和浙江省的部分學校。據不完全統計，該項目累計涉及學校500所以上、教師1500名以上。隨著實踐的深入，本項目后來演變為《融合仿真技術學科素養導向的初中物理教學法實踐研究》。

     該項目目的是運用數值仿真和人工智能技術煥發初中物理教學活力，造就學生探究式學習的場景，激發學生動手、動腦、動心、動情，改變“教”和“學”的模式；探索用新的方法和工具武裝新一代教師，培養學科素養達標的高素質學生。 突破難點，金角魚研制出“比熱容-熱學”教學軟件。

     很多老師反映在用了《金角魚初中物理》后，日常教學發生了這些變化：

     課堂變得更活躍了。學生們興趣盎然、參與度大幅提高，他們喜歡自己動手操作，動手引發了動腦。教師講解變少提問變多，學生思維被激發起來了。師生交互層次和強度提升，課堂的內容得到了延展和深化。

     動手探究應用到了復習課，繼續貫徹學科素養教學目標。有了基于應用和深度學習的情境，難上的復習課變得生動和簡單，教學轉化率迅速提升。該項目持續開展的教研活動惠及了上海奉賢全區百余位物理老師，幫助奉賢區初中物理2020年中考杰出率提升5.6%。

     技術為教研注入了活力。三十余節各級公開課，起到了教學創新示范帶動的作用，加速IT和物理教學的深度融合，促進了教師成長，上海浙江江蘇等地數十位教師，在各級教學評比、論文評選中獲得優異成績。 用數值仿真和人工智能，改變初中物理教學模式。初中物理仿真軟件讓學習更主動

金角魚榮獲"2019智慧教育杰出校園好方案”。中學物理軟件對老師的價值

     《金角魚初中物理》的一大特點是現象數據化，通過數據來傳達感性。例如軟件中引入的數字傳感器——壓力壓強傳感器。

     在“壓強”這節課中，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置定量比較的過程，只能得出壓強與壓力成正相關、與受力面積成負相關，無法得到“壓強大小與壓力大小成正比，與受力面積成反比”的結論。所以書本上緊接著以直接“告訴”的方式給出結論：“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，但因為無法測量的緣故導致無法定量描述，從而學生無法自主得出壓強公式。但借助《金角魚初中物理》軟件，將這塊內容進行了重新設計。在軟件“壓力壓強”教學內容中，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），同時還可以在數據層面顯示壓強的具體大小。在能獲得壓強具體數據情況下，就可以找出壓強與壓力大小、受力面積大小的定量關系——與壓力成正比，與受力面積成反比。 中學物理軟件對老師的價值

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