崇明区数值实验操作

在5G时代背景下，教育主体可以以数字人的形式出现。数字人，具体指信息科学与生命科学融合的产物，是利用信息科学的方法对人体在不同水平的形态和功能进行虚拟仿真。其包括四个交叉重叠的发展阶段，可视人，物理人，生理人，智能人，终建立多学科和多层次的数字模型并达到对人体从微观到宏观的精确模拟。传统教育中，教师和学生是教育过程中的主体和客体，但是也会受时空的限制，比如春秋时代的孔子和老子能否成为当代学生的老师，比如地处美国的教师能否面对面与中国的学生0距离的交流。虚拟现实提供了一种现实可能，即打造一个数字人参与教育教学过程中来。数字人能够突破时间和空间的限制，参与到教育教学过程中来，从而更好地利用教育资源达到教育目的。教育对象方面，新时代背景下，从小就深受互联网影响的新时代青年逐渐成长起来，他们对于互联网与信息科技的兴趣度超高，因而乐于接受虚拟仿真教育这种前沿科技产品。金角鱼云平台，异步交互，打造翻转课堂。崇明区数值实验操作

物理的实验离不开数据的采集及处理，但在一些较为复杂的物理实验中，传统实验难以在短时间内进行的复杂数据的采集及处理。且传统物理实验每进行一次实验需要多个实验器材的组合使用，部分实验准备和操作时间过长，导致无法在有限课堂时间内完成对应内容的学习的情况时有发生。在数据处理等方面，学生需要进行大量的人工计算和分析，再根据实验数据或作出的图像进行分析归纳得出结论。但事实上，一节课能留给学生探究的次数和思考的时间并不多。学生在课堂上的一些想法也很难在课上全部进行，想在课余时间将课上自己的想法付诸实践也会受此器材的局限，只能空想了之。而虚拟仿真实验打破原先大量的人工计算环节，通过自带的电子表格，输入已采集的数据，可自动描点绘图，**缩短了数据处理的时间，帮助学生有更多时间进行数据分析或图像分析，有效提升学生的科学思维。崇明区热学实验金角鱼初中物理的应用案例入选《中国智能教育创新实践报告》。

金角鱼做中学教学软件试用后，对于“线上实验和线下实验融合支持学生具身认知发展”的问题，在评课时，老师们普遍认为线上操作及这种融合创新：（1）解决了匀速直线运动情形下的探究；（2）探究了加速、减速的情形，甚至速度大小、力的大小和方向都考虑进去了；（3）可以及时进行数据反馈与分析；（4）解决了前概念错误；（5）像玩游戏一样，特别有趣；（6）发展前景广阔；（7）互动性强，便于实验教学；（8）适于较难或不可能的实验；（9）方便、高效、操作简单；（10）体现了教育的质量化、个性化。

《金角鱼初中物理》软件中有300多个情境，那么，这些情境都是依据什么做出来的？真实性如何？这里我们举例说明。在热传递的探究情境中，用户可以通过操作“看”到热传递的过程。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。事实上，仿真本身就是科学家进行科学研究大量采用的一种方法。我们首先根据温度扩散C（x,y,z,t）的变化规律模拟出热扩散效果，然后是热量移动时热扩散效果，再是热量在空气中扩散的效果。金角鱼初中物理教学软件：练习模式，每一步操作都有规范的提示。

“动”是刺激，“眼”是感觉，“动眼”就是刺激学生的五官，它包括眼睛（视觉）、耳朵（听觉）、手（触觉），还有头脑（科学思维）等。在复习课课堂中，教师要刺激学生的五官来感受周围的事物（物理现象）的发生与发展。通过实验情境的再现，将学生头脑中的理论再次与情境联系起来，将知识与社会联系起来，加深知识的理解，学习解决问题的方法，促进学生多元能力的提升。金角鱼为此提供了：

投放活动情景化。可以动态调整液体、固体的参数，借助压力压强传感器，清晰得让学生观察到投放前后，水位变化、杯内杯外的压强变化量。

计算过程显性化、概括汇总表格化。老师借助金角鱼提供的探究5种投放状态下各物理量变化的思想，分析每一步相关物理量的表达式，总结出变化表格。

对于教师而言，在利用虚拟仿真实验，可以打破从教学的角度上进行“实验教学设计”。崇明区数值实验操作

学生可随时随地借助信息技术手段，从被动变主动，以自己的视角DIY设计实验，动手实践。崇明区数值实验操作

此次世界慕课大会虚拟仿真实验教学实验，精彩的展示了未来虚拟仿真教学的完备性，表现在不仅有实验教学知识点，有跨越时空的交互操作、有真实与虚拟的直接的动作交互展示，还有通过智能数字人实现教学主体之一——教师的虚拟仿真，包括外形、动作，还包括智能化技术融合的智能理解与分析，创建了完备的虚拟教学环境。我们有理由相信，在更加丰富、完善的教学空间中，能够让学生的认知得到更有效的提升。通过全要素、全流程、智能化的虚拟仿真构建完备性，这也是虚拟仿真教育标准发展的方向。崇明区数值实验操作

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