Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 528 PHỐI HỢP MỘT SỐ PHẦN MỀM THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ẢO ĐỂ THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (THỂ HIỆN QUA MỘT SỐ THÍ NGHIỆM PHẦN CƠ - QUANG - ĐIỆN - SÓNG) COORDINATION SOME VIRTUAL EXPERIMENTAL SOFTWARES IN PHYSICS TO DESIGN AND SIMULATE SOME EXPERIMENTS IN HIGH SCHOOL PHYSICS SYLLABUS (SHOWN IN SOME EXPERIMENTS MECHANICS - OPTICS - ELECTRIC - WAVE) SVTH: Huỳnh Lê Viết Dũng, Nguyễn Văn Liêm, Phan Liễn Lớp 06SVL, Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư Phạm GVHD: TS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư Phạm TÓM TẮT Đề tài nêu được vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí. Sử dụng các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo để thiết kế và mô phỏng thí nghiệm Vật lí trong chương trình trung học phổ thông, nhằm làm tăng tính trực quan của môn học, mở rộng kiến thức, tạo hứng thú học tập cho học sinh, cải tiến và nâng cao chất lượng giảng dạy ở trường trung học phổ thông. Đồng thời giải quyết một phần các khó khăn về thiết bị dạy học. ABSTRACT Topics mentioned the role of experiments in physics teaching. Using the software virtual physics experiments designed to simulate physics experiments in school program, in order to increase the visual of the subjects, expand knowledge, learn to create exciting learning students, improve and enhance the quality of teaching in secondary schools. At the same time addressing the difficult part of teaching equipment. 1. Mở đầu Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm vào trong các bài học Vật lí là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền đạt kiến thức cho học sinh. Hiện nay, để có được tất cả các dụng cụ thí nghiệm hoàn chỉnh là một yêu cầu khó đối với cơ sở vật chất các trường phổ thông. Bên cạnh đó, khối lượng kiến thức trong mỗi bài học đều tăng lên, hầu hết các bài đều có thí nghiệm. Vì vậy việc sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí là một giải pháp quan trọng trong giảng dạy, giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng, sâu sắc. Đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh. Qua nghiên cứu, chúng tôi thấy các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo (Crocodile Physics 605, Working model, Optics Mar.03 ) đáp ứng được hầu hết các yêu cầu về thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông hiện hành. Với mong muốn đưa thí nghiệm ảo vào dạy học để nâng cao chất lượng giảng dạy, chúng tôi đã tìm hiểu và sử dụng các phần mềm trên để thiết kế và mô phỏng các thí nghiệm trong chương trình Vật lí phổ thông hiện hành. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “Phối hợp một số phần mềm Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 529 thí nghiệm Vật lí ảo để thiết kế và mô phỏng các thí nghiệm trong chương trình Vật lí trung học phổ thông (thể hiện qua một số thí nghiệm phần Cơ – Quang – Điện - Sóng). 2. Nội dung 2.1. Giới thiệu về các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo 2.1.1. Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics 605 Crocodile Physics 605 là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng, thiết kế các thí nghiệm ảo môn Vật lí (Các phần Cơ - Quang - Điện - Sóng) trong chương trình Vật lí phổ thông. Phần mềm có nhiều mô hình thí nghiệm mẫu, thí nghiệm hướng dẫn sử dụng phần mềm và có các công cụ trợ giúp thiết kế thí nghiệm, bài giảng khá đầy đủ và dễ sử dụng. 2.1.2. Giới thiệu về phần mềm Working model Working model là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng, thiết kế thí nghiệm phần Cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông. Hình 1: Phần mềm Crocodile Physics 605 Hình 2: Phần mềm Working model 2.1.3. Giới thiệu về phần mềm Optics Mar.03 Optics Mar.03 là phần mềm trợ giúp cho công tác dạy và học môn Quang hình. Phần mềm có các tính năng và đặc điểm chính: Mô phỏng các thí nghiệm Quang học, tự động phát sinh bài toán từ các thao tác trực quan. 2.1.4. Phần mềm thí nghiệm mô phỏng cảm ứng điện từ Phần mềm mô phỏng về hiện tượng cảm ứng điện từ là một phần mềm tin học hỗ trợ dạy học định luật cảm ứng điện từ (Vật lí lớp 11- THPT). Hình 3: Phần mềm Optics Mar.03 Hình 4: Phần mềm mô phỏng cảm ứng điện từ 2.1.5. Phần mềm mô phỏng đường sức từ Equipotentail Surfaces Phần mềm Equipotentail Surfaces là phần mềm mô phỏng một số thí nghiệm về đường sức từ của các điện tích điểm và mặt điện tích ở không gian 2D và 3D 2.1.6. Phần mềm Micorsoft Office Powerpoint Micorsoft Office Powerpoint là phần mềm dùng để thiết kế bài giảng điện tử. Tuy nhiên có thể dùng các hiệu ứng và dụng cụ vẽ để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 530 Hình 5: Phần mềm Equipotentail Surfaces Hình 6: Phần mềm Micorsoft Office Powerpoint 2.2. Một số thí nghiệm phần Cơ - Quang - Điện – Sóng 2.2.1. Một số thí nghiệm phần Cơ học Các thí nghiệm phần Cơ học được thiết kế bằng hai phần mềm Working model và Crocodile Physics 605. Trong đề tài chúng tôi thiết kế được một số thí nghiệm như: + Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều (Crocodile Physics 605) + Thí nghiệm về rơi tự do (Crocodile Physics 605) + Đo gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều (Working model) + Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại (Crocodile Physics 605) + Khảo sát Định luật III Newton (Crocodile Physics 605) + Chuyển động của vật bị ném xiên (Workinh model) + Công của trọng lực (Working model) + Định luật bảo toàn cơ năng (Crocodile Physics 605) + Mô phỏng hệ Mặt Trời (Working model) + Khảo sát dao động điều hoà của con lắc đơn (Working model) + Khảo sát dao động của con lắc lò xo (Working model) Một số hình ảnh thí nghiệm: Hình 7: Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại Hình 8: Chuyển động của vật ném xiên 2.2.2. Một số thí nghiệm phần Quang học Được thiết kế bằng hai phần mềm Crocodile Physics 605 và Optics Mar.03. Trong đề tài chúng tôi thiết kế được các thí nghiệm phần Quang học như: + Hiện tượng tán sắc ánh sáng (Crocodile Physics 605) + Định luật phản xạ ánh sáng (Crocodile Physics 605) + Ảnh của vật qua bản song song (Optics Mar.03) + Ảnh của vật qua lưỡng chất phẳng (Optics Mar. 03) + Khảo sát Lăng kính (Crocodile Physics 605) + Khảo sát Thấu kính (Crocodile Physics 605) Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 531 + Mắt (Crocodile Physics 605) + Khảo sát Kính lúp (Crocodile Physics 605) + Khảo sát Kính thiên văn (Crocodile Physics 605) Một số hình ảnh thí nghiệm Hình 9: Ảnh của vật qua Kính lúp Hình 10: Ảnh của vật qua bản song song 2.2.3. Một số thí nghiệm phần Điện học Được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics 605. Trong đề tài chúng tôi thiết kế được một số thí nghiệm như: + Định luật Ohm đối với toàn mạch (Crocodile Physics 605) + Đường đặc tuyến Vôn – Ampe (Crocodile Physics 605). + So sánh công suất dòng điện và công suất nguồn điện (Crocodile Physics 605) + Hiện tượng đoản mạch (Crocodile Physics 605) + Định luật Ohm đối với đoạn mạch có chứa máy thu (Crocodile Physics 605) + Khảo sát định luật Ohm. Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (Crocodile Physics 605) Ngoài ra cũng có một số thí nghiệm mô phỏng bằng phần mềm thí nghiệm mô phỏng cảm ứng điện từ và phần mềm mô phỏng đường sức từ Equipotentail Surfaces. Hình 11 : Đường đặc tuyến Volt – Ampe Hình 12 : Dòng điện cảm ứng 2.2.4. Một số thí nghiệm phần Sóng cơ Được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics 605. Trong đề tài chúng tôi thiết kế được một số thí nghiệm phần Sóng cơ. + Hiệu ứng Doppler (Crocodile Physics 605) + Hiện tượng sóng (Crocodile Physics 605) + Giao thoa sóng (Crocodile Physics 605) + Sóng nhiễu xạ qua khe hẹp (Crocodile Physics 605) Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 532 + Sóng nhiễu xạ qua khe rộng (Crocodile Physics 605) Hình 13: Hiệu ứng Doppler Hình 14: Hiện tượng Sóng nước 3. Kết luận Trong đề tài chúng tôi thiết kế được hơn 35 thí nghiệm phần Cơ - Quang - Điện - Sóng. Qua đó chúng tôi xin đưa ra một số kết luận sư phạm sau: + Việc sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí đã làm nổi bật yếu tố đặc trưng của môn học (tính thực nghiệm), giúp học sinh nhanh chóng nắm vững kiến thức, tạo hứng thú học tập cho học sinh. + Để thiết kế các thí nghiệm có hiệu quả, phù hợp với nội dung bài học thì cần phải nghiên cứu nắm rõ các kiến thức bài dạy. Nghiên cứu, lựa chọn các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo sao cho phù hợp. + Các thí nghiệm do bản thân mỗi giáo viên tự thiết kế trên các phần mềm nên sẻ phù hợp với mục đích, phương pháp giảng dạy của mỗi giáo viên và trình độ của học sinh. + Các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ tương đối đầy đủ nên có thể thiết kế và mô phỏng tương đối đầy đủ các thí nghiệm theo chương trình của bộ giáo dục quy định. + Việc kết hợp giữa các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo và bài giảng điện tử sẽ tạo sự linh động cho việc truyền đạt kiến thức, đem lại hiệu quả sư phạm cao hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thâm (2002), PPDH Vật lí ở trường Phổ thông, NXB ĐHSP Hà Nội. [2] Phạm Đình Cương (2003), Thí nghiệm Vật lí ở trường THPT, NXB Giáo dục. [3] Nguyễn Thế Khôi (2006), Sách giáo khoa Vật lí 10 nâng cao, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Thế Khôi (2006), Sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục. [5] Nguyễn Thế Khôi (2007), Sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục. . hành. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “Phối hợp một số phần mềm Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 529 thí nghiệm. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 528 PHỐI HỢP MỘT SỐ PHẦN MỀM THÍ NGHIỆM. hiệu ứng và dụng cụ vẽ để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng. Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 530 Hình 5: Phần mềm Equipotentail