sử dụng may vi tính trong dạy học vật lí

Có rất nhiều phần mềm để thiết kế TN mô phỏng, nhưng qua nghiên cứu vàtìm hiểu thì chúng tôi thấy phần mềm Pakma 2002 đáp ứng được hầu hết các yêu cầu vềthí nghiệm Vật lí TNVL trong chươ

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-TIỂU LUẬN MÔN HỌC

SỬ DỤNG MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

Đề tài: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PAKMA 2002

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Giảng viên hướng dẫn: Học viên thực hiện:

PGS TS LÊ CÔNG TRIÊM 1 Hồ Thị Kim Loan

sở vật chất hiện nay thì các trường phổ thông vẫn chưa có nhiều dụng cụ TN để đáp ứngyêu cầu của bài học theo sách giáo khoa mới

Huế, 11/2016

Do đó, việc ứng dụng công nghệ thông tin và tiến hành các TN mô phỏng trên máy

vi tính là một giải pháp quan trọng trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thứcmột cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồngthời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học Hiện nay có nhiều TN môphỏng phục vụ cho dạy học Tuy nhiên để tìm ra những TN phù hợp với bài dạy theođịnh hướng của mình thì không dễ

Vì vậy ta phải tự thiết kế những TN mô phỏng để phục vụ cho công tác giảng dạycủa mình Có rất nhiều phần mềm để thiết kế TN mô phỏng, nhưng qua nghiên cứu vàtìm hiểu thì chúng tôi thấy phần mềm Pakma 2002 đáp ứng được hầu hết các yêu cầu vềthí nghiệm Vật lí (TNVL) trong chương trình trung học phổ thông hiện nay Vì vậy,

chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu khoa học của mình là: “Sử dụng phần mềm Pakma

2002 trong dạy học Vật lí”.

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định vai trò của TN trong chương trình VL phổ thông Rút ra những ưu khuyết điểmcủa TN mô phỏng với TN thật, của bài học có sử dụng TN mô phỏng với bài học truyềnthống Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm Pakma để thiết kế các TN mô phỏng.Rút ra kết luận sư phạm để việc sử dụng phần mềm vào quá trình thiết kế bài giảng đượchiệu quả và hoàn thiện hơn, nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy ở trường phổ thông

3 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng phần mềm Pakma 2002 trong dạy học vật lí thì sẽ góp phần đổi mớiphương pháp dạy học và nâng cao chất lượng dạy học

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu phần mềm và sử dụng phần mềm Pakma 2002 soạn một số thí nghiệm môphỏng trong chương trình vật lí phổ thông

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Chương trình vật lí trung học phổ thông hiện hành Phần mềm Pakma và các phần mềm,tài liệu có liên quan đến các TN đang nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các sách VL phổ thông, các tài liệu về PP dạy học VL, PP thiết kế và sửdụng TN mô phỏng Tham khảo ý kiến của giáo viên giảng dạy bộ môn Phương phápdạy học Vật lí, các giáo viên ở trường phổ thông, các kinh nghiệm trên internet

B NỘI DUNG

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM

PAKMA 2002 TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Thí nghiệm mô phỏng

1.1.1 Khái niệm thí nghiệm mô phỏng

Thí nghiệm mô phỏng được hiểu là các thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ

và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệm trên cácđối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy luật như trong các thínghiệm thực Do vậy, khi tiến hành các thí nghiệm này, học sinh có thể khám phá đượcnhững thuộc tính, hay các mối quan hệ giữa các đối tượng

Trong thí nghiệm mô phỏng, đối tượng là các kí hiệu, mô hình khác xa đối tượngthực Các đối tượng đó chỉ đủ sức để tạo ra một “vi thế giới” chứ chưa đủ sức để tạo ramột thế giới ảo.

1.1.2 Ưu và nhược điểm của thí nghiệm mô phỏng

1.1.2.1 Ưu điểm của thí nghiệm mô phỏng

Giáo viên và học sinh không cần chuẩn bị bộ thí nghiệm mà có thể thực hiện ngaytrên máy tính Có thể mô phỏng lại các thí nghiêm của các nhà khoa học trong lịch sử,các thí nghiệm ở những nơi không thể tiến hành, thí nghiệm đó khó tiến hành trong thực

tế (hiện tượng phóng điện trong không khí hay nói đơn giản là sét) hoặc có thể gây nguyhiểm (thí nghiệm phóng điện trong chân không) hoặc thí nghiệm trong thực tế thì quánhỏ nên học sinh không quan sát được (cấu tạo nguyên tử) Có thể mô phỏng cả quátrình thay vì chỉ cho kết quả như thí nghiệm thật Có thể làm chậm hoặc nhanh quá trìnhhoặc thay đổi các thông số bằng máy tính

1.1.2.2 Nhược điểm của thí nghiệm mô phỏng

Thí nghiệm mô phỏng không thể dùng để khảo sát vì hầu hết các điều kiện đềuđược lí tưởng hóa Thí nghiệm mô phỏng là mô hình nên niềm tin của học sinh vào thínghiệm còn hạn chế

1.1.3 Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lí

Thí nghiệm mô phỏng về nguyên tắc không thể thay thế được thí nghiệm thật trongquá trình dạy học Tuy nhiên, đây là một trong các giải pháp ứng dụng công nghệ thôngtin vào dạy học Vật lí rất hiệu quả được nhiều nước đang dùng Như ta đã biết, thí nghiệm

mô phỏng thực chất là các mô phỏng trong môi trường ảo của máy vi tính về các thínghiệm thực Có thể phân làm hai loại: mô phỏng chính xác và mô phỏng không chínhxác

Thí nghiệm mô phỏng chính xác là loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay môhình được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên

mô hình nhờ máy vi tính hay còn được gọi là mô phỏng định lượng

Thí nghiệm mô phỏng không chính xác là loại mô phỏng dựa trên các mối quan hệđịnh tính của các đại lượng vật lí nhờ các phần mềm nên còn được gọi là mô phỏng địnhtính.

Về thực chất mô phỏng có chính xác hay không chính xác không phải là đặc điểmquan trọng của một phần mềm mô phỏng trong dạy học Vật lí mà mục đích của việc môphỏng mới là quan trọng Trong dạy học Vật lí có hai mục đích mô phỏng khác nhau:

- Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí khó hoặc không quan sát tưởng tượngđược để cho học sinh có hình ảnh trực quan về đối tượng nghiên cứu

- Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí để từ đó đưa ra các dự đoán, giả thuyết

về hiện tượng, quá trình vật lí mới, tìm ra các kiến thức mới bằng con đường nhận thức lýthuyết

Trong dạy học Vật lí, sử dụng thí nghiệm mô phỏng với những mục đích rõ ràngnhư trên sẽ khai thác được khả năng và phát huy thế mạnh của các thí nghiệm này

Thí nghiệm mô phỏng giúp GV và HS tiến hành thí nghiệm một cách chủ động vàrất tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì việc sử dụng các thí nghiệm này ít phụ thuộcvào không gian có thể tiến hành ở trên lớp học, trong giờ học ngoại khóa hoặc thư viện,

ở nhà… Các thí nghiệm mô phỏng dễ sử dụng, chuẩn bị nhanh, dễ bảo quản và khôngmất nhiều thời gian chuẩn bị như khi thực hiện các thí nghiệm thật Tất cả các thínghiệm đều bảo đảm thành công ngay

Việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiện thiếutrang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, dễ hỏng, các thiết bị nguy hiểmnhư cháy, nổ, điện áp cao, phóng xạ…; các thí nghiệm mà thời gian quán sát quá dài hoặcquá ngắn; các thí nghiệm mà rất khó thực hiện thành công

Đối với GV, thí nghiệm mô phỏng có thể sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quátrình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Chẳng hạn như giai đoạn đề xuất vấn đề, thínghiệm mô phỏng có thể dùng để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề

nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS Bên cạnh đó, giúp cho HS có cái nhìn sơ bộ về

sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng cho những hành động tiếp theonhằm giải quyết vấn đề Mặt khác tiết kiệm được thời gian và hiện tượng vật lí cầnnghiên cứu xuất hiện rõ ràng, kết hợp với những câu hỏi của GV sẽ làm xuất hiệntình huống có vấn đề và nhu cầu nhận thức của HS

Ở giai đoạn tìm tòi giải quyết vấn đề, thí nghiệm mô phỏng có thể được sử dụng

để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệm thật và qua đó giúp cho HS đưa

ra giả thuyết GV có thể sử dụng các thí nghiệm mô phỏng để mô phỏng và minh họacác kiến thức đã được hình thành bằng các con đường khác nhau Để hình thành trithức mới cho HS, nếu không tiến hành được thí nghiệm thật thì GV có thể sử dụngcác thí nghiệm mô phỏng để mô phỏng tái tạo lại các hiện tượng vật lý thông qua cáckết quả của thí nghiệm và kết hợp với đàm thoại để hình thành cho HS tri thức khoahọc

Cùng với sự phát triển của CNTT, các thí nghiệm mô phỏng được thiết kế ngày cànglinh hoạt và mềm dẻo, đảm bảo tính thẩm mĩ, khoa học, sư phạm…nhưng dù sao nó vẫn chỉ

là các mô phỏng máy tính Việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng vào dạy học Vật lí khôngphải bao giờ cũng tạo được niềm tin vững chắc cho HS Vì vậy, chúng ta cần tuân thủnguyên tắc là chỉ sử dụng thí nghiệm mô phỏng khi nào thí nghiệm thực không thể tiếnhành được Ngoài ra, việc sử dụng phối hợp thí nghiệm thực với thí nghiệm mô phỏng cầnđược nghiên cứu nhằm phát huy ưu thế của các loại thí nghiệm để hỗ trợ, bổ sung cho nhautrong quá trình dạy học

1.2 Phần mềm

1.2.1 Khái niệm phần mềm

Phần mềm máy tính hay gọi tắt là Phần mềm là một tập hợp những câu lệnh hoặc

chỉ thị được viết bằng một hoặc nhiều ngôn ngữ lập trình theo một trật tự xác định, vàcác dữ liệu hay tài liệu liên quan nhằm tự động thực hiện một số nhiệm vụ hay chứcnăng hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó

Phần mềm thực hiện các chức năng của nó bằng cách gửi các chỉ thị trực tiếp đến phần cứng hoặc bằng cách cung cấp dữ liệu để phục vụ các chương trình hay phần mềm khác Phần mềm là một khái niệm trừu tượng, nó khác với phần cứng ở chỗ là "phần mềm không thể sờ hay đụng vào", và nó cần phải có phần cứng mới có thể thực thi được

1.2.2 Đặc điểm của phần mềm

Trước đây, để tạo ra chương trình máy tính người ta phải làm việc trực tiếp vớicác con số 0 hoặc 1 (sử dụng hệ số nhị phân), hay còn gọi là ngôn ngữ máy Công việcnày vô cùng khó khăn, chiếm nhiều thời gian, công sức và đặc biệt dễ gây ra lỗi Đểkhắc phục nhược điểm này, người ta đề xuất ra hợp ngữ, một ngôn ngữ cho phép thaythế dãy 0 hoặc 1 này bởi các từ gợi nhớ tiếng Anh Tuy nhiên, cải tiến này vẫn còn chưathật thích hợp với đa số người dùng máy tính, những người luôn mong muốn các lệnhchính là ý nghĩa của các thao tác mà nó mô tả Vì vậy, ngay từ những năm 1950, người

ta đã xây dựng những ngôn ngữ lập trình mà câu lệnh của nó gần với ngôn ngữ tự nhiên.Các ngôn ngữ này được gọi là ngôn ngữ lập trình bậc cao

Chương trình máy tính thường được tạo ra bởi con người, những người này đượcgọi là lập trình viên, tuy nhiên cũng tồn tại những chương trình được sinh ra bởi cácchương trình khác

1.2.3 Phân loại phần mềm

1.2.3.1 Theo phương thức hoạt động

Phần mềm hệ thống dùng để vận hành máy tính và các phần cứng máy tính, ví

dụ như các hệ điều hành máy tính Windows, Linux, Unix, các thư viện động (còn gọi làthư viện liên kết động; tiếng Anh: dynamic linked library - DLL) của hệ điều hành, cáctrình điều khiển (driver), phần sụn (firmware) và BIOS Đây là các loại phần mềm mà hệđiều hành liên lạc với chúng để điều khiển và quản lý các thiết bị phần cứng

Phần mềm ứng dụng để người sử dụng có thể hoàn thành một hay nhiều côngviệc nào đó, ví dụ như các phần mềm văn phòng (Microsoft Office, OpenOffice), phầnmềm doanh nghiệp, phần mềm quản lý nguồn nhân lực, phần mềm giáo dục, cơ sở dữliệu, phần mềm trò chơi, chương trình tiện ích, hay các loại phần mềm độc hại

Các phần mềm chuyển dịch mã bao gồm trình biên dịch và trình thông dịch:các loại chương trình này sẽ đọc các câu lệnh từ mã nguồn được viết bởi các lập trìnhviên theo một ngôn ngữ lập trình và dịch nó sang dạng ngôn ngữ máy mà máy tính cóthể hiểu đưọc, hay dịch nó sang một dạng khác như là tập tin đối tượng (object file) vàcác tập tin thư viện (library file) mà các phần mềm khác (như hệ điều hành chẳng hạn)

có thể hiểu để vận hành máy tính thực thi các lệnh

Các nền tảng công nghệ như NET,

1.2.3.2 Theo khả năng ứng dụng

Những phần mềm không phụ thuộc, nó có thể được bán cho bất kỳ khách hàngnào trên thị trường tự do Ví dụ: phần mềm về cơ sở dữ liệu như Oracle, đồ họa nhưPhotoshop, Corel Draw, soạn thảo và xử lý văn bản, bảng tính, Ưu điểm: Thôngthường đây là những phần mềm có khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều nhóm người

sử dụng Khuyết điểm: Thiếu tính uyển chuyển, tùy biến

Những phần mềm được viết theo đơn đặt hàng hay hợp đồng của một khách hàng cụthể nào đó (một công ty, bệnh viện, trường học, ) Ví dụ: phần mềm điều khiển, phầnmềm hỗ trợ bán hàng, Ưu điểm: Có tính uyển chuyển, tùy biến cao để đáp ứng đượcnhu cầu của một nhóm người sử dụng nào đó Khuyết điểm: Thông thường đây là nhữngphần mềm ứng dụng chuyên ngành hẹp

1.3 Định nghĩa thiết kế, phần tử hoạt hình

Thiết kế là việc tạo ra một kế hoạch hoặc quy ước cho việc xây dựng một đối tượng hoặc một hệ thống (như trong bản thiết kế kiến trúc, bản vẽ kỹ thuật, quy trình kinh doanh, sơ đồ mạch và các mẫu may). Thiết kế có ý nghĩa khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau (xem thiết kế ngành dưới đây) Trong một số trường hợp, việc xây dựng trực tiếp của một đối tượng (như trong đồ gốm, kỹ thuật, quản lý, lập trình và thiết kế đồ họa)cũng được coi là thiết kế

Trong đề tài này, thiết kế được sử dụng là việc xây dựng trực tiếp một đối tượng (qua lập trình)

Phần tử hoạt hình trong đề tài này được định nghĩa là các đối tượng như đoạn thẳng, véc tơ, lò xo,… Được thiết kế, kết nối sao cho chúng chuyển động, dao dộng Qua đó mô phỏng quá trình chuyển động của vật thể

CHƯƠNG II: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM PAKMA 2002 VÀO

THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VẬT LÍ

2.1 Giới thiệu phần mềm PAKMA 2002

Phần mềm PAKMA là sản phẩm của nhóm nghiên cứu phần mềm (PM) dạy học do

GS TS D Heuer (nguyên trưởng Bộ môn lý luận dạy học vật lý, Viện vật lý và thiênvăn, Đại học Wuerzburg, CHLB Đức) chủ trì Đây là sản phẩm được thiết kế theo quanđiểm kết hợp giữa ba xu hướng chính trong việc ứng dụng tin học vào dạy học, đó làdùng máy vi tính như là:

+ Một thiết bị vạn năng trong các thí nghiệm vật lý, trong đó bao gồm cả chức năngphân tích số liệu, biểu diễn số liệu dưới các dạng khác nhau

+ Một công cụ để mô hình hóa (MHH) các hiện tượng, quá trình vật lý

+ Một công cụ để trực quan hóa những khái niệm, quá trình trừu tượng bằng nhữngđối tượng đồ họa và bằng kỹ thuật hoạt hình.

Phần mềm PAKMA có thể thực hiện các công việc:

+ Đo các đại lượng trong các thí nghiệm vật lý

+ Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lý

+ Phân tích số liệu đo được từ thực nghiệm

Để có thể thực hiện được các chức năng trên, hệ thống PAKMA bao gồm các

thành phần: phần cứng, phần mềm

+ Phần cứng:

- Card ISA gắn vào bảng mạch chính của máy tính

- Các môdun biến đổi tín hiệu tương tự - số

- Hộp giao tiếp gồm 8-16 kênh đo hiệu điện thế và 2 kênh đếm xung

- Các bộ cảm ứng cơ, quang, điện để thu nhận tín hiệu từ các thí nghiệm VL

+ Phần mềm:

- Hệ soạn thảo văn bản

- Hệ soạn thảo đồ hoạ dùng để thiết kế các cửa sổ xuất

- Chương trình biên dịch dùng để dịch chương trình nhân thành tập tin thực hiệntrong môi trường Windows

Về phương diện ứng dụng, PAKMA là một hệ thống phần mềm mở trong đó giáoviên và học sinh (GV-HS) có thể tạo ra những sản phẩm phù hợp với nhu cầu giảng dạy

và học tập của mình Với PAKMA GV-HS có thể sử dụng máy vi tính như là một thiết

bị đo vạn năng trong các thí nghiệm vật lý, phân tích số liệu đo được từ thí nghiệm đó vàsau cùng là mô phỏng các quá trình vật lý bằng cách xây dựng những mô hình toán họccho quá trình đó và cho thực hiện mô hình trong môi trường tích hợp của PAKMA Nhờ khả năng hoạt hình hóa bằng đồ thị và các biểu diễn vật lý động (ứng dụng cácphần tử hoạt hình), PAKMA cung cấp cho GV-HS nhiều khả năng mới trong việc dạy-học môn vật lý như:

- Tính toán các mô hình và hệ mô phỏng bất kỳ

- Lập quan hệ giữa các số liệu cung cấp bởi lý thuyết và các giá trị đo được

- Biểu diễn hoặc so sánh các số liệu này trong các biểu diễn động và trong đồ thị với chế độ thời gian thực

Do vậy các đại lượng vật lý có trong quá trình thí nghiệm có thể được theo dõi mộtcách rõ ràng và trực quan trên màn hình

Với mục đích đó PAKMA là một công cụ tương tác linh hoạt trong việc:

+ Ghi nhận các giá trị đo đạc từ thí nghiệm

+ Phân tích và xử lý số liệu

+ Biểu diễn số liệu bằng biểu đồ, đồ thị…

+ Mô hình hoá các quá trình vật lý

+ Biểu diễn hoạt hình bằng các đối tượng động

Những công việc này có thể được kết hợp với nhau một cách tùy ý và được thựchiện trong chế độ thời gian thực Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thiết bị nên trong tài liệunày chỉ đề cập đến việc mô hình hoá và trình diễn lại các thí nghiệm đã được thực hiện

mà không nói đến việc thiết kế thí nghiệm có sử dụng phần mềm PAKMA làm công cụ

2.2 Cách sử dụng phần mềm PAKMA 2002

2.2.1 Cài đặt phần mềm Pakma 2002 lên máy tính

Muốn cài đặt PAKMA lên máy tính và sử dụng phiên bản tiếng Việt hoặc tiếng Anhthì có thể làm theo 2 cách sau:

- Cài phiên bản tiếng Đức: cho thực hiện tập tin Setup.exe từ đĩa phần mềm hoặc từgói phần mềm được tải từ mạng (qua địa chỉ didaktik.physik.uni-wuerzburg.de) để cài đặtPAKMA lên đĩa cứng Sau đó thay thế tập tin chương trình PAKMA.EXE bằng tập tin vớiphiên bản tiếng Việt hoặc tiếng Anh tương ứng

- Sao chép thư mục PAKMA2002 từ đĩa CD vào đĩa cứng

Chú ý: Muốn sử dụng được PAKMA thì người sử dụng phải có quyền truy cập đượcvào thư mục C:\Windows\System32 của thư mục chứa các tập tin hệ thống của hệ điều hànhWindows

2.2.2 Khởi động PAKMA

Phần mềm PAKMA được khởi động giống như tất cả các phần mềm chạy trên

Windows khác Phần mềm PAKMA được khởi động giống như tất cả các phần mềm chạytrên Windows khác Có thể khởi động PAKMA bằng một trong các cách sau:

- Nhấp đúp chuột vào biểu tượng của PAKMA trên Desktop (nếu có)

- Tìm và nhắp chuột vào biểu tượng của PAKMA trong Start Menu

- Thực hiện lệnh Run trong Start Menu và tìm đến thư mục đã cài đặt (hoặc sao chép) phần mềm PAKMA

2.2.3 Giao diện chính của PAKMA

14

Hình 1: Giao diện chính của PAKMA Trong Hình 1, giao diện chính của PAKMA được chia làm 3 phần: thanh menu, thanhcông cụ và cửa sổ xuất.

+ Thanh menu chứa những mục chọn cần thiết để thực hiện các lệnh ứng với các chế độlàm việc khác nhau của PAKMA Do đó, tùy theo chế độ làm việc mà thanh menu có thểthay đổi cho phù hợp

+ Thanh công cụ chứa những nút tắt để thực hiện những lệnh thường dùng nhất của

PAKMA như lệnh thực hiện đồ án, lệnh gọi chương trình VisEdit…

+ Cửa sổ xuất là phần chiếm nhiều không gian nhất trong giao diện của PAKMA Đây lànơi dùng để biểu diễn các đối tượng đồ họa như đồ thị, biểu đồ, đồng hồ hiện số và cả nhữngphần tử hoạt hình như lò xo, mũi tên… nhằm mục đích trực quan hoá các quá trình, hiệntượng vật lý được thí nghiệm hoặc mô hình hoá

2.2.4 Các thành phần chính của PAKMA

PAKMA là một môi trường phát triển tích hợp trong đó GV-HS có thể lập trình, tạocác đối tượng đồ họa… để phục vụ cho những mục đích của mình trong dạy-học vật lý Sản phẩm của phần mềm PAKMA được gọi là một đồ án Một đồ án điển hình

thường bao gồm:

+ Chương trình hạt nhân (gọi tắt là chương trình nhân)

+ Bảng phạm vi biến thiên của các biến số xuất Những biến số này được sử dụng để

15

biểu diễn các đại lượng trong cửa sổ xuất và được khai báo trong chương trình nhân + Bảng các giá trị đầu cho các biến số.

+ Một hoặc nhiều cửa sổ đồ họa (gọi là cửa sổ xuất dữ liệu hay gọn hơn: cửa sổ xuất)Tập tin số liệu đo đạc (thu được khi sử dụng PAKMA để đo các đại lượng Vật lý trongthí nghiệm)

Một khi đã thiết kế đầy đủ các thành phần nêu trên, ta có thể cho biên dịch chương trìnhnhân thành một tập tin thực hiện trong môi trường Windows và cho thực hiện chương trìnhnày Kết quả của các phép tính trong chương trình nhân sẽ được biểu diễn thông qua các đốitượng đồ hoạ trong các cửa sổ xuất Ngoài ra, kết quả tính toán / đo đạc được trong PAKMAcòn có thể được xuất thành tập tin văn bản dạng txt hoặc cvs dùng để trao đổi dữ liệu với cácphần mềm khác

2.2.4.1 Chương trình nhân

Chương trình nhân là thành phần không thể thiếu của một đồ án PAKMA Đó là mộtđoạn chương trình chứa những dòng lệnh cốt lõi, cần thiết cho việc thực hiện các phép đotrong một thí nghiệm hoặc các phép tính toán trong một mô hình Chương trình nhân đượcviết theo một ngôn ngữ lập trình tương tự như ngôn ngữ Pascal và tuân theo một dạng nhấtquán đối với mọi đồ án Những dòng lệnh trong chương trình nhân điều khiển hệ thống máytính tính toán những phép toán từ đơn giản đến phức tạp của một mô hình hoặc thu thập sốliệu từ các thiết bị đo gắn với máy tính

Chương trình nhân có cấu trúc như sau:

- Phần đầu chương trình: các khai báo về hằng số dùng trong chương trình nhân…

- Vòng lặp chính của chương trình: đó là vòng lặp repeat… until

Ví dụ: chương trình nhân dưới đây được dùng để mô phỏng dao động theo

phương ngang của một con lắc lò xo

x_old:=x;t0:=0;

dx_old:=dx;dt:=0.05;

v_old:=v;t_end:=20;

16

hệ giữa các đại lượng có mặt trong quá trình vật lý được mô phỏng và phần mềm sẽ tạo ramột chương trình nhân phù hợp với cấu trúc tác động đó Để mở cửa sổ soạn thảo chươngtrình nhân, chọn Nhập → Chương trình nhân.

2.2.4.2 Bảng phạm vi biến thiên của các biến số

Khoảng biến thiên của các biến số xuất được khai báo trong danh sách các khoảng biếnthiên Các khoảng biến thiên này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc biểu diễn số liệu trên các

đồ thị hoặc biểu diễn các hình ảnh động trong những cửa sổ xuất Để mở bảng này, chọnmục Nhập → Khoảng biến thiên Khi đó, danh sách các biến xuất sẽ xuất hiện như Hình 2:

17

Hình 2: Bảng khai báo phạm vi biến thiên của các biến số + Cột Biến số chứa danh sách các biến xuất theo thứ tự xuất hiện trong lệnh Xuất củachương trình nhân.

+ Cột Cận dưới và Cận trên lần lượt chứa cận dưới và cận trên của khoảng biến thiên củacác biến số Cận dưới và cận trên có thể được khai báo dưới dạng một số hoặc một tên

biến/hằng đã được khai báo trước (ví dụ như trong bảng trên thì cận trên của biến t đượckhai là mt)

+ Cột Nhãn chứa mô tả biến Mô tả này sẽ được biểu diễn trong đồ thị thay vì tên củabiến Ví dụ, biến x1 trong bảng trên sẽ được ghi trong đồ thị là x1(m)

Nếu một biến nào đó có khoảng biến thiên giống hệt với một biến khác thì có thể sửdụng cột Giống với để khai báo nhanh (Ví dụ, nếu biến x2 có khoảng biến thiên giống biếnx1 thì ghi x1 vào ô tương ứng với biến x2 trong cột Giống với)

Nếu muốn PAKMA tự động chọn khoảng biến thiên cho các biến cho phù hợp với cậntrên/dưới thật của giá trị của biến đó trong quá trình đo đạc hoặc mô hình hóa thì bấm chọnvào ô chọn (check box) tương ứng của biến đó trong cột Tự động của biến tương ứng.(Trong bảng trên thì biến v1 được khai báo là có sử dụng chức năng tự động thay đổi khoảngbiến thiên) Có thể thấy sự khác biệt của việc có và không có sử dụng chức năng này đối vớihai biến x1 và x2 ở hình dưới Trong trường hợp thứ nhất, khoảng biến thiên của x1 đượcPAKMA tự chọn là [-0,7;0,7] trong khi biến x2 lại có khoảng biến thiên là [-0,7;0,8] còn trong trường hợp thứ 2, khoảng biến thiên của cả hai biến là [-1,1]

Có sử dụng chức năng tự động thay đổi khoảng Không sử dụng chức năng tự động thay đổi biến thiên khoảng biến thiên

18