Tự thiết kế phần mềm thí nghiệm vật lí mô phỏng bằng ngôn ngữ visual basic

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: TỰ THIẾT KẾ PHẦN MỀM MƠ PHỎNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BẰNG NGƠN NGỮ VISUAL BASIC LĨNH VỰC: VẬT LÍ NĂM HỌC 2020 - 2021 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: TỰ THIẾT KẾ PHẦN MỀM MƠ PHỎNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BẰNG NGƠN NGỮ VISUAL BASIC LĨNH VỰC: VẬT LÍ Tác giả : Nguyễn Thị Loan Tổ : Khoa học tự nhiên Năm thực : 2020 - 2021 Nghệ An, năm 2021 MỤC LỤC PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trước xu phát triển thời đại 4.0, công tác chuyển đổi số giáo dục triển khai mạnh mẽ.Với giáo viên trực tiếp giảng dạy chúng tôi, việc cập nhật liệu ngành, việc nắm bắt thơng tin đạo từ nhà trường, việc quản lí lớp học thực thông qua công nghệ số Trong công tác chuyên môn, thường xuyên tương tác với phần mềm word, exel, PowPoit Ngoài ra, dạy lớp, sử dụng phần mềm dạy học kết hợp với máy vi tính ngày nhiều hiệu Với đặc thù mơn khoa học thực nghiệm, mơn vật lí giúp học sinh hình thành kiến thức từ việc quan sát vật, tượng.Tuy nhiên, tự nhiên, có q trình xảy q nhanh hay q chậm mà mắt thường khó quan sát được, gây khó khăn việc nghiên cứu để tìm quy luật chúng Các trình thế, chương trình vật lí phổ thơng kể như: chuyển động học, chuyển động điện tích vv Với q trình này, giải pháp để hỗ trợ quan sát sử dụng máy vi tính kết hợp với phần mềm dạy học để mô chúng, làm cho chúng xảy nhanh chậm hay dừng lại giai đoạn Hiện nay, mạng intenet, nguồn tư liệu phong phú, thoải mái chọn lựa mà khơng nhiều thời gian Tuy nhiên, khơng giáo viên gặp khó khăn sử dụng chương trình viết sẵn vào thực tiễn giảng dạy Nguyên nhân tư logic người viết chương trình phần mềm người giáo viên vật lí sử dụng khác Do đó, giảng chưa phù hợp với nhu cầu nhận thức, chưa hài hoà với tâm lí học sinh, khơng bám sát nội dung dạy Vậy giáo viên - người trực tiếp tiếp xúc với học sinh, đánh giá khả nhận thức em lại không tự tìm hiểu để tạo chương trình ứng dụng cho riêng Lúc đó, ta đưa vào giảng kiến thức, ý tưởng sáng tạo cho phù hợp với mong muốn thân, phù hợp với tầm nhận thức học sinh nơi cơng tác Nếu vậy, giảng với phần mềm tự viết giúp người giáo viên hồn tồn làm chủ giảng đứng bục giảng Bài giảng uyển chuyển, sâu, sát với đối tượng học sinh qua lần dạy , giáo viên nâng cấp, bổ sung để phần mềm ngày thêm hoàn thiện Qua q trình đó, giáo viên nâng cao lực sử dụng công nghệ thông tin, chủ động khai thác tài liệu phương tiện Thậm chí, giáo viên lan tỏa tình u cơng nghệ, tin học, vật lí cho học sinh thông qua việc tổ chức hoạt động dạy học đại (như dạy học liên môn, dạy học chủ đề STEM …) thông qua việc hướng dẫn HS thiết kế phần phần mềm mô thí nghiệm vật lí đơn giản Với suy nghĩ đó, tơi định chọn nghiên cứu đề tài “Tự thiết kế phần mềm thí nghiệm Vật lí mơ ngơn ngữ Visual Basic” II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ Với đề tài này, đặt mục tiêu gồm: •Xây dựng quy trình thiết kế phần mềm mơ thí nghiệmVật lí ngơn ngữ Visual Basic •Đưa hoạt động “tự thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm vật lí” vào dạy học thực tiễn theo hai cách: +Dùng phần mềm mô tự thiết kế để hỗ trợ giảng cụ thể + Hướng dẫn học sinh tự thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm Vật lí thơng qua hoạt động dạy học theo chủ đề STEM Với mục đích trên, đề tài có nhiệm vụ làm rõ hai nội dung trọng tâm gồm: Các bước để tự thiết kê phần mềm mơ thí nghiệm Vật lí Visual Basic đưa hoạt động “Tự thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm Vật lí” vào thực tiễn giảng dạy III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Các q trình vật lí cần thiết phải có thí nghiệm mơ hỗ trợ cách áp dụng phần mềm vào dạy học cho hiệu Phạm vi nghiên cứu Chương trình vật lí trung học phổ thơng IV ĐĨNG GĨP CỦA ĐỀ TÀI Đề tài cần thiết thí nghiệm mơ dạy học vật lí cho thấy, giáo viên hồn tồn xây dựng thí nghiệm mơ phù hợp với mong muốn Đây điều kiện thuận lợi để giáo viên có hội cọ xát nâng cao trình độ cơng nghệ thơng tin, tự chủ việc khai thác sử dụng nguồn tài nguyên học liệu sẵn có nguồn tài ngun Đặc biệt thơng qua hình thức dạy học đại việc tổ chức dạy học STEM, giáo viên góp phần lan tỏa tình u tin học, khoa học, công nghệ cho em học sinh PHẦN II NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Thí nghiệm ảo tập hợp tài nguyên số đa phương tiện hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mơ tượng vật lý, hóa học, sinh học xảy tự nhiên hay phòng thí nghiệm, có đặc điểm có tính tượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng mơ q trình, điều kiện tới hạn khó xảy tư nhiên hay khó thu phịng thí nghiệm Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm, giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học trung tâm giáo dục đại Thí nghiệm ảo giảng điện tử gắn bó chặt chẽ với Thí nghiệm ảo giúp tăng hiệu giáo dục, huấn luyện giảng điện tử qua tính tương tác cao với người tiến hành thí nghiệm, với hệ thống Trong đó, giảng điện tử giúp xâu chuỗi thí nghiệm ảo theo trình tự logic, mang tính giáo dục Thí nghiệm ảo với giảng điện tử giúp áp dụng ba yếu tố giáo dục đại phần mềm dạy học "học + thực hành + kiểm tra đánh giá" Thí nghiệm ảo có ưu điểm giống với giảng điện tử, ngồi ra, chúng giả lập tình huống, điều kiện tới hạn, khó xảy giới thực giúp người học nắm chất vấn đề Tuy nhiên, thí nghiệm ảo thay kinh nghiệm thực tiễn Thí nghiệm ảo thí nghiệm mơi trường ảo (mơi trường số hố) gồm mơ hình ảo, phân tích băng hình, mơ phỏng, có vai trị phương tiện dạy học trình dạy học, đáp ứng đầy đủ bước, trình giảng Khi soạn giáo án điện tử ta kết hợp thí nghiệm thực thí nghiệm ảo, cho phù hợp với trình nhận thức trật tự logic học Trong bối cảnh giáo dục nay, đồng nghiệp dạy mơn Vật lí trường trung học phổ thơng chủ động ứng dụng công nghệ thông tin vào công việc theo nhiều cách thức khác Một số việc sử dụng thí nghiệm ảo kết hợp với máy vi tính để hỗ trợ giảng Với điều kiện nay, dễ dàng tìm kiếm phần mềm có sẵn internet Tuy nhiên, sử dụng phần mềm này, gặp phải khó khăn nội dung phần mềm khơng đáp ứng theo mong muốn cuả thân, chưa phù hợp với trình độ nhận thức học sinh dạy…Với lí đó, tơi định phải nghiên cứu để tự tạo phần mềm mơ Phần mềm có mã code mở để thân tơi cập nhật, thay đổi theo thời gian Ngoài ra, người khác sử dụng phần mềm sửa đổi nội dung hiển thị phần mềm (như thay đổi ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm, thay đổi bố cục giao diện…) theo mong muốn người dùng nhờ hướng dẫn ngắn gọn có tích hợp phần mềm Qua trình nghiên cứu xây dựng đề tài, thân trưởng thành nhiều kĩ tin học, kĩ xử lí số liệu, gu thẩm mĩ Nhưng quan trọng hơn, lực chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm thân bồi dưỡng, nâng cao Sau đây, tơi xin giới thiệu quy trình xây dựng phần mềm thí nghiệm ảo mà thân thiết kế dựa ngơn ngữ lập trình Visual Basic: II CÁC BƯỚC THIẾT KẾ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BẰNG VISUAL BASIC - Đại cương Visual Basic Visual Basic (VB) gì? Phần "Visual" đề cập đến phương pháp sử dụng để tạo giao diện đồ họa người dùng (Graphical User Inter iace hay viết tắc GUI) Có sẵn phận hình ảnh, gọi Controls, ta đặt vị trí định đặc tính chúng khung hình, gọi form Nếu sử dụng chương trình vẽ chẳng hạn Paint, ta có sẵn kỹ cần thiết để tạo GUI cho VB Phần "Basic" đề cập đến ngôn ngữ BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code), ngơn ngữ lập trình đơn giản, dễ học Visual Basic lấy từ MSBasic, Bill Gates viết từ thời dùng cho máy tính bits 8080 hay Z80 Hiện chứa đến hàng trăm câu lệnh (commands), hàm (functions) từ khóa (keywords) Rất nhiều commands, functions liên hệ trực tiếp đến MSWindows GUI Những người bắt đầu viết chương trình cách học vài commands, functions keywords Khả ngôn ngữ cho phép người dùng hồn thành điều nhờ sử dụng ngơn ngữ lập trình MSWindows khác Người mang lại phần "Visual" cho VB ơng Alan Cooper Ơng gói môi trường hoạt động Basic phạm vi dễ hiểu, dễ dùng, không cần phải ý đến tinh xảo MSWindows, dùng chức MSWindows cách hiệu Dù cho mục đích gì? Tạo tiện ích nhỏ cho riêng mình, cho nhóm, cho nơi cơng tác hay cần phân bố chương trình ứng dụng rộng rãi giới qua Internet, VB giúp bạn đạt ý nguyện Các bước thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm Vật lí Visual Basic Trong đa dạng loại phần mềm dạy học nay,Visual Basic phần mềm có nhiều mạnh vấn đề xây dựng thí nghiệm ảo phục vụ dạy học Nó phần mềm dễ tiếp cận dễ khai thác, phù hợp cho đối tượng Sau đây, xin trình bày giải pháp sử dụng phần mềm Visual Basic vai trò phương tiện hỗ trợ dạy học vật lí phổ thơng Qua nội dung này, ta biết bước để xây dựng phần mềm thực tính thí nghiệm ảo Visual Basic nào? 2.1 Trình tự thiết kế phần mềm Để thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm Vật lí ta cần có bước sau: Thứ nhất, xác định chương trình giảng dạy, cần thiết đưa vào thí nghiệm mơ Đó học địi hỏi cao tính trực quan, khó thực thí nghiệm thực dạy đơn lí thuyết Thứ hai, ta cần xác định giảng vấn đề cần mô Thứ ba, đề xuất ý tưởng phù hợp với giảng phù hợp với trình độ học sinh Thứ tư, tìm giải pháp kĩ thuật để thiết kế dự án theo ý muốn đáp ứng yêu cầu Thứ năm, hồn thiện dự án tiêu chuẩn phải đảm bảo tính khoa học, bám sát nội dung giảng, sau cần tính đến tính hấp dẫn, mẻ, tạo động hứng thú học tập cho học sinh Thứ sáu, dự án phải thử nghiệm góp ý đồng nghiệp có kinh nghiệm giảng dạy Thứ bảy, dự án mở rộng số mục tiêu khác như: kiểm tra tiếp thu giảng kiểm tra đánh giá định kì học sinh Thứ tám, dự án phải có tính mở (giống giáo án) Sau lần dạy, dự án phải bổ sung, nâng cấp hồn thiện 2.2 Ví dụ minh hoạ Để minh hoạ cho điều vừa trình bày, sau đây, tơi giới thiệu cụ thể bước để thiết kế thí nghiệm mơ phỏng, hỗ trợ dạy “Chuyển động vật ném xiên” phần học vật lí lớp 10 Từ thực tế giảng dạy phổ thông, nhận thấy giảng cần có hỗ trợ thí nghiệm mơ 1) Bài giảng nêu lên tượng: αvật ném lên từ độ cao h với vận tốc ban đầu v0 hợp với phương nằm ngang góc Cho biết gia tốc trọng trường g = 9.8 m/s2, bỏ qua sức cản khơng khí lên vật độ cong bề mặt trái đất Yêu cầu đặt cho học sinh quan sát xác định số đại lượng a, Quỹ đạo chuyển động vật b, Độ cao cực đại vật c, Thời gian bay tầm xa vật d, Vận tốc vật vị trí quỹ đạo e, Góc hợp véc tơ vận tốc trục Ox thời điểm g, Gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến vật vị trí quỹ đạo 2) Ta biết phương trình chuyển động vật bị ném mặt phẳng thẳng đứng Oxy có dạng α X =x0 + v0cos t y =h - α 9,8 t +v0 sin t Nên quỹ đạo có dạng parabol: α y= h - 1.9,8 (x - x0)2 + tan (x - xo) Công thức vận tốc vx= v0 cos α vy= - 9, 8.t + v0.sin α Vật đạt tới độ cao cực đại thời điểm mà vy= Từ rút thời gian vật di chuyển từ điểm ném đến vị trí đạt độ cao cực đại là: v0 sinα 9,8 t = max = h + ( v0 sinα ) 2.9,8 Độ cao cực đại vật: H α= Nhận xét: Độ cao cực đại lớn π Thời gian bay thời gian vật từ điểm ném đến điểm rơi Tại điểm rơi vật có tọa độ y = v0 sinα + (v0 sinα ) + 2.9,8.h 9,8 Nên thời gian bay t2= (Tầm xa khoảng cách theo phương ngang từ điểm ném đến điểm rơi v0 sinα + (v0 sinα ) + 2.9,8.h Xmax = x0 + v0cos α 9,8 Nhận xét: Tầm xa lớn góc bắn α π = /4 Độ lớn véc tơ vận tốc thời điểm: v x2 + v 2y = v 02 − 2.9,8v0 t sinα + (9,8.t ) v= Góc hợp véc tơ vận tốc trục Ox: vy tan β = vx = − 9,8.t + tan α v cos α Gia tốc tiếp tuyến (an) gia tốc pháp tuyến (at) vật vị trí quỹ đạo: n a γ = 9,8.cos =9,8 vx v vy t a = - 9,8 sin ỵ = - 9,8 v 3) Như nói phần mở đầu, tượng mà toán đưa ra, thực tế xảy nhanh GV khó đạt yêu cầu giảng dạy chay tiến hành thí nghiệm thực Để khắc phục khó khăn đó, chúng tơi thiết kếthí nghiệm mơ thay cho thí nghiệm thực Mục đích thí nghiệm là: • Mơ vật chuyển động bị ném • Mơ dạng quỹ đạo Parabol chuyển động tương ứng • Mơ tả, thể thay đổi đồng thời tọa độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian suốt trình chuyển động 4) Với mục đích đó, dựa phần mềm Visual Basic, thiết kế chương trình ứng dụng với cơng việc phải làm sau: a) Tạo giao diện (form): Để thuận tiện cho việc quan sát, ta nên xây dựng đề án có nhiều Form đảm nhiệm chức khác Với chương trình này, ta nên có Form: Forml khai báo số liệu chọn loại toán, Form2 xem quỹ đạo chuyển động, Form3 vẽ quỹ đạo chuyển động, Form4 xử lí số liệu thực nghiệm Để tạo Form ta làm sau: > Đưa điều khiển vào form: • Từ menu Fine, chọn New Project để tạo đề án • Trong hộp thoại New Projecct, chọn Standard EXE • Một form trống hiển thị Để đưa điều khiển vào form, ta nhấn chuột vào biểu tượng điều khiển hộp công cụ • Khi chọn hộp cơng cụ, khơng nhớ tên điều khiển, ta đưa chuột ngang qua biểu tượng, tên ra.Dời trỏ hình tới vị trí ta muốn, vẽ điều khiển cách giữ nút trái chuột rê Một hình chữ 10 Bối cảnh thực tế Hiện tượng va chạm xảy nhanh nên khó quan sát tượng thay đổi đại lượng liên quan Vì thế, qua thực tiễn ta nhận thấy cần hỗ trợ thí nghiệm mơ II Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Xác định vấn đề nhu cầu thực tiễn a) GV đặt vấn đề: Tại nên mô tượng va chạm? HS: Hiện tượng va chạm xảy nhanh nên khó quan sát tượng thay đổi đại lượng liên quan Vì thế, qua thực tiễn ta nhận thấy cần hỗ trợ thí nghiệm mơ GV: Việc trình chiếu PowerPont hiệu trình chiếu hình ảnh va chạm Tuy nhiên kết hợp với Visual ta lại vừa mô tượng va chạm hai đối tượng tuỳ ý vừa cho thấy thay đổi đồng thời đại lượng liên quan (năng lượng, vận tốc ) b) Mục đích hoạt động Để HS thấy cần thiết phải tạo hình ảnh động mô tả tượng va chạm hai trường hợp: Đàn hồi khơng đàn hồi Q trình mơ cần đạt: - Làm cho q trình diễn chậm để học sinh dễ quan sát - Mô tả trực quan trường hợp riêng (khối lượng vật nhau, khối lượng vật lớn nhiều khối lượng vật ) - Dùng để kiểm tra, đánh giá học sinh sau giảng - Ngồi mở rộng dạy, phát huy tính sáng tạo cho hoc sinh - Và quan trọng nhất, làm cho giảng sinh động, tạo cho học sinh hứng khởi, nâng cao hiệu dạy học c) Nội dung hoạt động * Yêu cầu: Mỗi nhóm học sinh (thường nhóm) thiết kế hình ảnh động mơ tả tượng va chạm hai trường hợp: Đàn hồi không đàn hồi * Phân cơng nhiệm vụ nhóm Vị trí Tên thành viên Nhiệm vụ Nhà chun mơn A B Nắm kiến thức liên mơn Tính tốn phù hợp Nhà thiết kế C D Xây dựng giao diện Chuyên gia Đưa phần mềm đến người sử 25 maketing dụng d Cách thức tổ chức hoạt động - GV chia lớp thành nhóm - Nêu vấn đề, giao nhiệm vụ - Thơng báo thời gian hồn thành nhiệm vụ - Thơng báo tiêu chí đánh giá sản phẩm Hoạt động 2: Nghiên cứu lý thuyết a Mục đích hoạt động Rèn cho HS: - Năng lực tự học, giải vấn đề - Năng lực làm việc nhóm - Năng lực tính tốn - Năng lực tìm kiếm thơng tin b Nội dung hoạt động * Tìm hiểu kiến thức liên quan: Toán: - Hàm số bậc 2, vẽ đồ thị hàm số bậc - Tính tốn Vật lí 10 - Hiện tượng va chạm học Tin học - Ngơn ngữ lập trình Visual Basic Mỹ thuật - Vẽ phác mơ hình giao diện (form) * Về kiến thức trọng tâm: Các bước mơ thí nghiệm va chạm vật ngôn ngữ lập trình Visual Basic - Xác định vấn đề cần mô - Lập cấu trúc dự án (Project) - Thiết kế Form viết Code - Hướng dẫn sử dụng c Dự kiến sản phẩm 26 - HS nắm bước để xây dựng phần mềm - Phác thảo cấu trúc Form d.Cách thức tổ chức hoạt động - GV hướng dẫn HS sử dụng kĩ thuật đồ họa Visual Basiccho nhóm tập viết đoạn code đơn giản,cung cấp thêm tài liệu mẫu để học sinh tham khảo (Minh họa phụ lục) - HS thực hành máy tính theo dẫn GV - GV đặt câu hỏi: Cần mơ yếu tố tượng va chạm? Dự tính thiết kế form? Mục đích Form gì? Vẽ sơ đồ phác thảo Form? Hoạt động 3: Đề xuất giải pháp thực a Mục đích hoạt động Rèn cho HS kỹ năng: - Hoạt động nhóm, hợp tác, chia sẻ - Trình bày, chọn lọc, phân tích, phản biện b Nội dung hoạt động - Thảo luận phân tích cấu trúc form: +Nhiệm vụ form (có command, dãn nhãn nào…) +Nội dung Form + Liên kết nội dung form + Viết code - Thống chọn giải pháp, mơ hình tốt - Mời GV tư vấn, nhận xét c Dự kiến sản phẩm - Báo cáo nội dung cần mô phỏng, số lượng form, cấu trúc form… d.Cách thức tổ chức hoạt động - HS thảo luận nhóm theo nội dung giám sát tư vấn GV - Đại diện nhóm trình bày báo có vận hành sản phẩm - Các nhóm nhận xét, đặt câu hỏi cho nhóm vừa trình bày - GV tư vấn, giám sát chốt hoạt động Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt 27 a Mục đích hoạt động - Chọn giải pháp tốt để thiết kế phần mềm hiệu cho nhóm b Nội dung hoạt động - Các nhóm thống lựa chọn mơ hình đại diện cho nhóm c Dự kiến sản phẩm - Giải pháp tốt - Dự đoán hình thức hoạt động phần mềm d.Cách thức tổ chức hoạt động - GV: Phỏng vấn nhóm lí chọn giải pháp tốt nhóm - HS: Lập luận, giải thích chọn giải pháp nhóm Hoạt động 5: Chế tạo mẫu thử nghiệm a Mục đích hoạt động - Mỗi nhóm có đoạn phần mềm để thử nghiệm - Biết phân tích ưu, nhược điểm mơ hình để có phương án cải tạo cho sản phẩm hoạt động tốt b Nội dung hoạt động - Tạo hình ảnh động vật - Mô tả thay đổi vận tốc trước sau va chạm - Mô tả phụ thuộc vận tốc vật vào khối lượng vật Hoạt động 6: Thử nghiệm đánh giá a Mục đích hoạt động - Thử nghiệm nhằm so sánh, phântích đánh giá chất lượng sản phẩm b Nội dung hoạt động - Thử nghiệm phần mềm.Xem xét mặt: Bố cục giao diện chuyển động vật ảo, giá trị vận tốc, thay đổi vận tốc theo khối lượng vật…… c Dự kiến sản phẩm - Báo cáo kết kiểm tra lần chạy thử nghiệm - Bảng đánh giá mẫu thử - Video ghi lại trình thử nghiệm 28 d.Cách thức tổ chức hoạt động - Nhóm trưởng cho sản phẩm chạy thử nghiệm lần - Kiểm tra đánh giá mẫu thử theo phiếu: Nội dung đánh giá Bố cục giao diện Năng lực tương tác sản phẩm Tính dễ dùng, thân thiện phần mềm Nhận xét - Nhóm trưởng cho nhóm quan sát đánh giá, nhận xét theo phiếu - GV quan sát hỗ trợ cần Hoạt động 7: Chia sẻ thảo luận a Mục đích hoạt động - HS rèn kỹ năng: thuyết trình, thảo luận, chia sẻ, phản biện b Nội dung hoạt động - Chạy thử phần mềm tất nhóm - Thảo luận nhận xét chéo - Chia sẻ kinh nghiệm chế tạo c Dự kiến sản phẩm - Các chia sẻ kinh nghiệm chế tạo phần mềm d.Cách thức tổ chức hoạt động - Các nhóm thuyết minh chạy thử phần mềm nhóm trước lớp (mỗi nhóm phút) - Các nhóm thảo luận nhận xét nhóm khác (Mỗi nhóm có phút để đặt câu hỏi, nhận xét phản biện) - Chia sẻ kinh nghiệm thiết kế Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế a Mục đích hoạt động - Điều chỉnh nhằm có phần mềm hoạt động tốt b Nội dung hoạt động - Điều chỉnh thiết kế nhóm (nếu cần) c Dự kiến sản phẩm - Bảng ghi điều chỉnh sản phẩm nhóm 29 d.Cách thức tổ chức hoạt động GV tổ chức cho nhóm tự điều chỉnh phần mềm nhóm cho sản phẩm có chất lượng tốt HS điều chỉnh thiết kế III Các tiêu chí đánh giá hoạt động nhóm đánh giá sản phẩm Tiêu chí đánh giá sản phẩm nhóm Tiêu chí Điểm tối đa Giao diện khoa học, có tính thẩm mĩ Mô vật va chạm phù hợp với quy luật vật lí Phần mềm tích hợp tốt thơng tin vận tốc, khối lượng vât trước sau va chạm Phần mềm dễ thao tác Thiết kế gọn, đẹp Tổng 30 Điểm giáo viên đánh giá 30 20 10 10 100 Phân loại sản phẩm Tốt Khá Trung bình Chưa đạt 90 - 100 điểm 70 - 80 điểm 50 - 60 điểm Dưới 50 điểm Đánh giá hoạt động thành viên GV cho thành viên đánh giá thành viên khác tổ(các tiêu chí dựa vào CV 5555 Bộ GD&ĐT) Tổng điểm (100đ) Tiêu chí Họ tên Sự tiếp nhận sẵn sàng thực nhiệm vụ (25đ) Sự tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác (25đ) Tích cực tham gi trình bày, trao đổi, thảo luận (25đ) Có ý kiến phản biện đắn, xác, phù hợp (25đ) 30 Nguyễn Văn A Nguyễn Văn B Nguyễn Văn C Nguyễn Văn D Nguyễn Văn E Nguyễn Văn G Sau thu phiếu đánh giá, GV lấy điểm trung bình em phiếu đánh cộng với điểm GV tự cho, chia đơi để có điểm đánh giá cuối cho HS nhóm Phân loại đánh giá mức độ hoạt động HS Rất tích cực Tích cực Bình thường Khơng tích cực 90 - 100 điểm 70 - 80 điểm 50 - 60 điểm Dưới 50 điểm Trên đây, giới thiệu giáo án dạy học chủ đề STEM có liên quan đến thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm vật lí trường THPT Bằng hướng dẫn trực tiếp hay gián tiếp trợ giúp giáo viên tin học, nhóm tạo đoạn phần mềm mô tượng va chạm Tuy cịn dạng thơ sơ, em thực tốt phần nhỏ cơng việc lập trình viên Với quỹ thời gian eo hẹp, khả tự học nhiều hạn chế với vốn kiến thức mà thu lượm được, tự tin chia sẻ với học sinh thơng qua hình thức học tập phát triển lực dạy học theo chủ đề STEM ví dụ 31 PHẦN III KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu đề tài này, tập trung nghiên cứu kĩ kiến thức vật lí phổ thơng, phát số nội dung cần thiết phải có hỗ trợ thí nghiệm mô Tôi định chọn phần mềm lập trình Viual Basic để hồn thành ý tưởng Qua q trình tương tác, tơi nắm số kiến thức lập trình với phần mềmVisual Basic, đặc biệt kiến thức đồ hoạ sử dụng biến timer Window, nắm bước thiết kế phần mềm mô ngôn ngữ Visual Basic Bằng tìm tịi, tự học, tơi thiết kế thành công hai phần mềm mô chuyển động vật, áp dụng hiệu q trình dạy học Vật lí trường phổ thông Tôi hướng dẫn học sinh lớp chọn tạo số phần mềm nhỏ thông qua việc tổ chức dạy học chủ đề STEM Các em hứng khởi tìm tịi, học hỏi qua giáo viên, qua tài liệu hướng dẫn Qua hoạt động này, em có thêm cho nhiều kĩ năng, nhiều lực thái độ yêu thích môn khoa học tự nhiên niềm tự hào người thầy, người Tơi hi vọng đề tài có nhiều đóng góp cho giáo viên vật lí phổ thơng dạy học vật lí, khắc phục khó khăn tình trạng dạy - học chay Nhưng muốn truyền cảm hứng cho đồng nghiệp học sinh ứng dụng tin học khơng q khó, mạnh dạn tìm hiểu nó, thấy chúng thú vị giá trị Với góc nhìn cịn nặng tính chủ quan, đề tài có nhiều thiếu sót Rất kính mong ban chun mơn cho ý kiến để tơi hồn thành tốt đề tài, có động lực để tiếp tục nghiên cứu áp dụng đề tài ngày rộng rãi Xin chân thành cảm ơn! 32 PHỤ LỤC HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG VA CHẠM Xây dựng phần mềm Thiết kế Form: Trong chương trình này, ta cần Form: Form“Nhập số liệu” dùng để nhập vào khối lượng vật, vận tốc vật trước va chạm lựa chọn chức ( chọn loại va chạm đàn hồi hay không đàn hồi, “Relax” hay “exit”) Form “Va chạm đàn hồi” (“Va chạm mềm”) dùng để khảo sát tượng va chạm đàn hồi (Va chạm mềm), nhập vào ngân hàng câu hỏi Form “Kiểm tra” để đánh giá trình độ học sinh Form “Thư giãn” phần mềm bổ sung, giải trí(relax) Việc chọn loại điều khiển thích hợp cách đưa điều khiển vào Form tương tự nêu chi tiết ởmục II, ta tự tìm hiểu thiết kế theo ý theo gợị ý sau đây: Viết Code cho Form Code Forml đơn giản( viết tương tự Forml chương II) Vấn đề khó viết code cho Form2 phải mô hai cầu chuyển động va chạm vào mô tả vận tốc vật thời điểm va chạm Nếu muốn xây dựng vật va chạm đàn hồi nhiều lần ta phải xây dựng rào cản Sau va chạm vào rào cản vật bật ngược trở lại Nhờ kĩ thuật này, ta mơ tả va chạm đàn hồi nhiều lần Để thực việc này, giải pháp lập trình gặp nhiều khó khăn Sau đây, chúng tơi xin trình bày phươag án giải khó khăn ' Để mơ hai vật va chạm ta cần tìm thời điểm hai vật tiếp xúc với nhau, lúc hiệu số toạ độ hai vật bé tổng hai bán kính chúng Ta chọn thời điểm thời gian t = Vậy vật (vật 2) có toạ độ ban đầu toạ độ vật điểm va chạm Lúc vân tốc vật (vật 2) vl’(v2 )được tính cơng thức: v1' = (m1 − m )v1 + 2m v m1 + m v 2' = ( m2 − m1 )v + 2m1v1 m1 + m2 Và phương trình chuyển động vật có dạng X = x0 + v.t Để mô tả vật chuyển động tới va chạm vào nhau, ta dùng đoạn lệnh: Private Sub Timerl_Timer() i= l t3 = Timer - tl X(i) = x5 + v3(i) * t3 Y(i) = xó + v4(i) * t3 Call VDT(X(i), 2000, rỉ, vbRed) Form2.Text1.Text = v3(i) /100 Form2.Text2.Text = v4(i) /100 Call VDT(Y(i), 2000, r2, vbBlue) If Y(i) – X(i) < r1 + r2 - 50 Then Timer1 Enabled = False t2 = Timer Timer2.Enabled = True End lf End Sub Cách tạo ảnh động tương tự tạo ảnh động phần mềm chuyển động vật bị ném Để mô vật bật trở lại, ta dùng đoạn phần mềm: Private Sub Timer2_Tỉmer() t4 = Tỉmer -12 v3(2) = ((r1 -r2)* v3(1) + * r2 * v4(1)) / (rl + r2) v4(2) = ((r2 –r1)* v4(1) )+ * rỉ *v3(1))/(rl + r2) X(2) = X(1) + v3(2)* t4 Y(2) = Y(1) + v4(2) * t4 Form2.Text3.Text = v3(2) / ỉ00 Form2.Text4.Text = v4(2) /100 ỊfX(2) r1 + r2 bi chưa va chạm Nếu Y( 1) - X(l) < r1 +r2- 50 hai viên bi va chạm Lúc ta tắt Timerl bật Timer2 Timer2 mở: Lúc này, toạ độ vật vị trí va chạm (X(1),Y(1)) lại coi vị trí ban đầu, vật bật trở với vận tốc v3(2) v4(2) (v3(2) =vl’, v4(2) = v2 ) Phương trình chuyển động vật: X(2) = X(l) + v3(2).t Y(2) = Y(l) + v4(2)t Gọi x7 toạ độ vật cản vật bên trái, x8 toạ độ vật cản vật bên phải Khi X(2) >x7, bi bên trái chưa va chạm vật cản X(2) < x7 bi trái chạm vật cản bật trở lại với vận tốc -v3(2) Phương trìnhrcủa bi trái lúc là: X (1) − x(7) v3(2) X(2) = x7 - v3(2).t với t = tTương tự phương trình chuyển động bi phải sau va chạm vào vật cản là: x8 − Y (1) v(4)2 Y(2) = x8 - v4(2).t với t = Cho tới Y(2) - X(2) < r1+r2 -50, cầu va chạm lần Lúc ta tắt Timer2, bật timerl, tượng lại mô lặp lại Ở ta dùng cấu trúc vòng lặp: Cần lần va chạm có vịng lặp lập trình 3.2- Hướng dẫn sử dụng Kích chuột trái vào nút start cơng cụ Nhập giá trị khối lượng vật vận tốc vật trước va chạm Vào Option để chọn chức cần: •Nếu chọn “Va chạm đàn hồi”, Form “Va chạm đàn hồi” xuất Chọn“Start”trên Form xuất hình ảnh vật va chạm đàn hồi Vào “Stop” để kết thúc Kiểm tra học sinh phần ta vào “NGÂN HÀNG ĐỂ”.Thực tương tự với chọn “Va chạm mềm” •Nếu để giải trí chọn Option_click “Relax” •Thốt khỏi chương trình, chọn “EXIT” 3.3- Kết hợp phần mềm mô vào giảng Đây khâu cuối để hoàn thiện phần mềm Tuỳ thuộc vào nội dung học cách thức triển khai dạy lớp mà kết hợp phần mềm mơ cho thích hợp- thời điểm đáp ứng yêu cầu Với “Va chạm đàn hồi khơng đàn hồi”, ta nên đưa thí nghiệm mơ vào nhữnghoạt động sau: • Hoạt động 2: Tìm hiểu chung hiên tương va cham Phân biêt va cham đàn hổi va cham mềm GV đặt câu hỏi(?) (?) : Có loại va chạm nào? (?) Nêu đặc điểm loại va chạm đó? GV cho trình chiếu hình ảnh viên bi chuyển động trường hợp va chạm đàn hồi va chạm mềm để học sinh so sánh tìm câu trả lời • Hoạt động 3: Khảo sát va cham đàn hổi trưc diên GV cho trình chiếu hình ảnh va chạm đàn hồi trực diện (?) Thế va chạm đàn hồi trực diện? (?) HS có câu trả lời sau quan sát hình ảnh (?) Sau va chạm, trạng thái vật thay đổi sao? GV trình chiếu hình ảnh có kèm theo biến đổi vận tốc HS rút nhận xét (?) Xác định vận tốc viên bi sau va chạm đàn hồi trực diện trường hợp sau:  Khối lượng vật  Khối lượng vật lớn nhiều khối lượng vật Học sinh dựa vào cơng thức, tính tốn đưa kết GV cho chạy chương trình phần mềm, HS trực quan hố tượng(quan sát thấy vật có kích thước giống hay vật có kích thước lớn nhiều so với vật khác ) đối chiếu kết máy, tự đánh giá kết củamình •Hoạt động 4: Khảo sát va cham mềm (?) Sau va chạm, trạng thái vật thay đổi nào? (?) Nhận xét biến đổi động vật? GV tiếp tục cho trình chiếu, HS quansát hình chiếu, tìm câu trả lời • Hoạt động 6: Trắc nghiêm kiến thức, Chúng ta tiến hành trắc nghiệm đánh giá việc cho HS nhập thơng số với giá trị (có ý nghĩa vật lí), yêu cầu HS tính giá trị vận tốc sau va chạm, sau tự đối chiếu với kết chạy phần mềm chọn hình thức trắc nghiệm Đúng - Sai đây: Trong danh sách combox, ta nhập ngân hàng câu hỏi Khi combox xuất hiện, giáo viên chọn câu hỏi, label3 form, xuất câu hỏi chọn Sau suy nghĩ, học sinh trả lời, giáo viên nhập kết vào TetxBox.kết Máy kiểm tra cho kết Để phần mềm sống động, thân thiện với học sinh, ta nên chèn số hình ảnh ngộ nghĩnh vàcủa chọn cách trang phối hợp màu sắc cho phù hợp Trong chương này, chúng tơitrí, giới thiệu phần mềm hồn chỉnh áp dụng chất minh vào dạy hoạ học Chất thực lượng tiễn Tuy phần nhiên mềm phụ thuộc phương nhiều ánnhững thiết vào kếaichính mang tính lực đến sư vấn phạm đề này, người thầy lực triển thân khai vàcòn niềm dạy đam mê lớp.Với sáng tạo, quan chắn tâm đề xuất phương án hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Bước đầu học Visual Basic - Nguyễn Thiên Bằng (Nhà xuất lao động xã hội) Học Visual c++ - Trần Quốc Bình (Nhà xuất Cà Mau) Lập trình sở liệu - Đỗ Quang Tuâh (Nhà xuất trẻ) Sách giáo khoa vật lý 10 - Nhà xuất giáo dục 39 ... ? ?Tự thiết kế phần mềm thí nghiệm Vật lí mơ ngơn ngữ Visual Basic? ?? II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ Với đề tài này, đặt mục tiêu gồm: •Xây dựng quy trình thiết kế phần mềm mơ thí nghiệmVật lí ngơn ngữ Visual. .. thiết kế dựa ngơn ngữ lập trình Visual Basic: II CÁC BƯỚC THIẾT KẾ PHẦN MỀM MƠ PHỎNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BẰNG VISUAL BASIC - Đại cương Visual Basic Visual Basic (VB) gì? Phần "Visual" đề cập đến... Visual Basic •Đưa hoạt động ? ?tự thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm vật lí? ?? vào dạy học thực tiễn theo hai cách: +Dùng phần mềm mô tự thiết kế để hỗ trợ giảng cụ thể + Hướng dẫn học sinh tự thiết kế phần