Các pha của phương pháp giải quyết vấn đề

8. Các chữ viết tắt

2.2.5. Các pha của phương pháp giải quyết vấn đề

Pha thứ 1: Đề xuất vấn đề - bài toán

* Từ nhiệm vụ, nảy sinh nhu cầu về 1 cái chưa biết, chưa có cách giải quyết, hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được.

* Diễn đạt nhu cầu thành vấn đề - bài toán.

Pha thứ 2: Suy đoán giải pháp, thực hiện giải pháp * Suy đoán giải pháp:

+ Suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải

+ Chọn mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm + Phỏng đoán các biến cố TN có thể xảy ra, nhờ đó có thể khảo sát TN để xây dựng cái cần tìm

* Thực hiện giải pháp

+ Vận hành mô hình rút ra kết luận logic về cái cần tìm

+ Thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập thông tin, xử lí thông tin, rút ra kết luận.

Pha thứ 3: Kiểm tra, vận dụng kết quả

* Xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm

* Xem xét sự cách biệt giữa kết kuận lý thuyết với kết luận thực nghiệm để kết luận hoặc tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm.

Chương 3. PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 6.05 TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 3.1 Phần mềm dạy học vật lí.

3.1.1. Thực trạng nghiêng cứu và sử dụng phần mềm.

 Nhìn chung, việc giảng dạy Vật Lý hiện nay chưa thể hiện tốt các đặc trưng thực nghiệm của môn học, rất nhiều giáo viên chưa tận dụng hết các phương tiện TN hiện có để tăng hiệu quả giờ dạy. [4]

 Vật Lý ở trường phổ thông chủ yếu là Vật Lý thực nghiệm. Phương pháp của nó chủ yếu là phương pháp thực nghiệm. Trong khi TN thật không có điều kiện thực hiện thì số giáo viên phổ thông biết ứng dụng TN ảo vào dạy học Vật Lý là không nhiều. Nguyên nhân là : Nhiều giáo viên thiếu kiến thức tin học và thiếu sự quan tâm đến sự có mặt của TN ảo; đại đa số các phần mềm TN hiện có đều được viết bằng tiếng nước ngoài nên các giáo viên cũng gặp nhiều khó khăn trong việc tìm hiểu và sử dụng nó cho hiệu quả.

 Mặt khác, việc các nhà quản lý giáo dục coi việc kiểm tra tình hình ứng dụng các phương tiện TN ảo ở trường phổ thông như một khâu tất yếu để đánh giá chất lượng dạy học. Từ đó cũng đã tạo ra yêu cầu và động lực để các giáo viên quan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng TN ảo.

3.1.2. Tại sao sử dụng phần mềm trong dạy học.

 TN ảo được thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả HS trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên có thể chỉnh kích cỡ của dụng cụ đủ lớn để cả lớp đều có thể quan sát rõ ràng, kể cả các em ngồi ở cuối lớp học.

 TN hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định, nếu có nhầm lẫn thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô hình cháy nổ trên máy vi tính.

 Có những quá trình trong thực tế không thể quan sát bằng mắt thường nhưng TN ảo trên máy vi tính thì có thể mô phỏng các quá trình một cách chính xác và trực quan.

 TN ảo do đã được lập trình sẵn nên gần như tất cả các TN đều chuẩn xác, thực hiện TN đem lại kết quả như mong đợi.

 Với một TN mà dụng cụ kồng kềnh thì việc chuẩn bị và chuyển TN từ lớp học này sang lớp học khác rất khó khăn và mất thời gian. Còn với TN ảo thì các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính, giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế TN vào trong máy tính, lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ TN. [4]

3.2. Phần mềm Crocodile Physics 6.05 trong dạy học vật lí.

3.2.1. Giới thiệu về Crocodile Physics 6.05.

 Phần mềm TN ảo CP605 được xây dựng dựa trên khả năng thao tác nhanh của các thế hệ máy tính cá nhân hiện nay. Nó có khả năng thiết lập được hầu hết các TN trong chương trình Vật lý phổ thông Cơ-Nhiệt-Điện-Điện tử-Quang-Vật lí nguyên tử và hạt nhân, cung cấp một số chủ đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra được các chủ đề mới theo từng nội dung TN.

 Với giao diện đẹp, các linh kiện được thiết kế với hình dạng rất thực tế, làm tăng thêm tính trực quan sinh động và tính thực tiễn trong quá trình dạy và học môn vật lí.

 Hiện nay Crocodile Physic không còn được hỗ trợ nữa mà được thay bằng phần mềm Yenka 3.40 và mở rộng ra cho các mảng: Mathemantic, Science, Technology, ICT and Computing. Về sử dụng Yenka 3.40 để hỗ trợ vật lý nằm trong gói Science, ngoài những tính năng tương tự Crocodile Physics, Yenka còn hỗ trợ các mô phỏng 3D và cho phép sử dụng các mô tả có sẳn của hãng cũng như các mô tả do cá nhân chia sẽ qua công nghệ điện toán đám mây. Hiện tại Yenka chưa hỗ trợ người dùng ở Việt Nam ở bản kinh doanh và bản free home, chúng ta chỉ có thể trải nghiệm với bản dùng thử 15 ngày.

3.2.2. Sử dụng Crocodile Physics 6.05

 Cài đặt phần mềm

+ Truy nhập vào website: http://thuvienvatly.com/download/3703 để download phần mềm và tiến hành cài đặt.

+ Chạy file CP_605.exe từ thư mục Crocodile

+ Hoàn thành các bước cài đặt theo chỉ dẫn trên màn hình là bạn đã tạo được file chạy chương trình trên Desktop là:

 Khởi động phần mềm

+ Để khởi động chương trình bạn nháy đúp chuột vào biểu tượng trên Desktop hoặc chạy trực tiếp một file TN đã được thiết lập.

 Các menu của phần mềm

+ Các biểu tượng làm việc với menu File

Thoát chương trình Danh sách 4 file mới mở Cài đặt định dạng trang in In TN hiện thời

Mở lại TN ở trạng thái lưu trước đó Lưu TN đang thiết kế vào một vị trí khác

Lưu TN đang thiết kế Mở một TN đã thiết kế Tạo TN mới

+ Các biểu tượng làm việc với menu Edit

+ Các biểu tượng làm việc với menu View

 Các thanh công cụ của phần mềm

 Thư viện chính của phần mềm

+ Contents là phần rất mới bao gồm

các ví dụ đã đượ c thiết kế sẵn theo các chủ đề như: mô tả chuyển động, động lực và gia tốc, các mạch điện,…Ở mỗi model đã có các dụng cụ TN phù hợp với chủ đề và bạn chỉ cần chọn bổ sung những dụng cụ thích hợp để thực hiện TN. Tuy nhiên, đây mới chỉ là một số chủ đề cơ bản, để có thể thiết kế được toàn bộ các TN phục vụ cho giảng dạy và học tập thì cần thiết phải xem các ví

dụ này và sau đó bạn tự thiết kế các TN phù hợp với bài giảng trên lớp bằng các dụng cụ được lấy trong phần Part Library.

+ Part Library là thư viện các dụng cụ TN

vật lý ảo đã được sắp xếp thành từng phần Điện – Quang – Cơ – Sóng – Công cụ hỗ trợ. Với các dụng cụ TN trong từng phần này, bạn hoàn toàn có thể tự thiết kế được các TN vật lý trong trường phổ thông. Tuy nhiên, để TN trở nên chuyên

nghiệp hơn thì phải kết hợp sử dụng các với các công cụ hỗ trợ TN trong foder Presentation của phần này.

+ Công cụ hỗ trợ thiết kế TN dùng chung đã được tuyển chọn và đưa vào trong thư viện các dụng cụ TN Parts Library. Presentation bao gồm các dụng cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng TN hay thực hiện lại TN…giúp cho các TN ảo được thiết lập bằng phần mềm trở nên chuyên nghiệp hơn.

 Khả năng mở rộng không gian TN Tính năng mới CP605 so với các phiên bản trước đó là giao diện thiết kế và thực hiện TN có thể chuyển ra toàn bộ màn hình như hình bên. Thêm vào đó có bổ sung phần “Getting Start” trong folder “Contents” giúp cho người sử dụng học một số bước cơ bản nhất để có thể thiết kế và sử dụng phần mềm này.

 Contents

Đây là một số phần và modun xây dựng sẵn phù hợp với các chủ đề trong chương trình giảng dạy tại trường phổ thông. Trong các chủ đề này chúng ta có thể chạy trực tiếp hoặc thay đổi các dụng cụ TN, thay đổi các điều kiện, các thông số của TN để có thể thực hiện được các các TN theo từng nội dung của bài học.

 Không gian sóng 2D

Các phiên bản trước của phần mềm CP605 thì trong TN về sóng chúng ta chỉ có thể quan sát các dải sóng được mô tả có dạng là các đường hình sin hay cosin, nhưng trong phiên bản này chúng ta có thể quan sát sóng ở dạng 2D, tức là có thể quan sát được hình ảnh sự lan truyền của sóng theo mọi hướng và thể hiện được cả biên độ của sóng tại mọi điểm trong môi trường. Trong hình bên bạn có thể quan sát thấy một TN khá trực quan, giống như bạn đang quan sát hình ảnh của sóng nước theo phương thẳng đứng nhìn từ trên xuống, thấy rõ được biên

độ và dạng của sóng khác nhau trên ở từng vị trí qua sát khác nhau. Hình ảnh của sóng quan sát được sống động giống như thật, tao ra được sự hứng thú học tập cho HS.

 Thiết lập TN một cách dễ dàng

+ Dụng cụ TN có thể lựa chọn bằng cách di chuyển chuột đến biểu tượng, giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí thích hợp rồi thả chuột. Có thể di chuyển vị trí của dụng cụ, xoay chuyển dụng cụ một cách dễ dàng.

+ Có thể thay đổi các thông số của các dụng cụ TN bằng hai cách: Cách 1: Bấm chuột phải chọn Properties để thay đổi các thông số. Cách 2: Chọn Properties bên trái màn hình để thay đổi các thông số.

+ Trong mạch điện có thể nối dây bằng cách rê chuột, khi di chuyển dụng cụ TN thì dây nối được tự động thay đổi theo vị trí các thiết bị bị như hình bên. Khi ta đóng mạch các dụng cụ như đèn sẽ phát sáng, loa phát ra âm thanh…thấy được chiều của DĐ trên từng đoạn mạch, nếu dòng qua dụng cụ quá tải thì dụng cụ sẽ bị hỏng (cháy) giống như thật.

+ Trong các TN về cơ chuyển động của các vật có thể điều chỉnh linh hoạt, có thể thấy được phương, chiều và độ lớn của các lực tác dụng trong quá trình chuyển động, có thể thiết đặt vận tốc, gia tốc…theo phương, chiều và độ lớn tuỳ ý; có thể thay đổi trường lực, điều chỉnh giá trị tuỳ ý của gia tốc trọng trường hoặc chọn trường phi trọng lượng.

+ Trong các TN về quan hình đường truyền của các tia sáng được thiết kế một cách chính xác, đặc biệt trong TN về sự tán sắc của ánh sáng có thể thấy rõ được vị trí của từng màu đơn sắc; có thể di chuyển hoặc xoay chuyển nguồn sáng hoặc dụng cụ TN, thay đổi các màu sắc khác nhau của ánh sáng hoặc thay đổi giá trị cụ thể của bước sóng.

+ Trong TN về sóng có thể thay đổi môi trường truyền sóng như môi trường truyền sóng ánh sáng (không khí hoặc chân không), môi trường truyền sóng âm (nước hoặc không khí), môi trường nước. Có thể quan sát được sự lan truyền của sóng, hình ảnh giao thoa sóng thể hiện sõ được rất rõ cả về biên độ của sóng và pha. Nguồn sóng có thể chọn nguồn cố định hoặc nguồn sóng chuyển động.

+ Như hình bên ta có thể thấy hình ảnh dụng cụ TN ảo này rất gần với vật thật. Đây có thể xem là một bước đột phá rất quan trọng góp phần đưa các TN trực quan hơn, giúp cho HS dễ dàng liên hệ với thực tế và nhớ bài tốt hơn.

+ Không gian làm TN có thể tạo ngữ cảnh vào và ra logic của bạn trên một ảnh nền, sắp xếp các dụng cụ TN ở các vị trí thích hợp tương ứng, như phong cảnh bên trong một phòng TN thực tế.

 Đồ thị của TN

+ Đồ thị của kết quả của TN là phần nổi bật nhất của phần mềm. Đồ thị đã biểu diễn chính xác các số liệu TN (có thể kiểm chứng lại kết quả theo tính toán lý thuyết là gống nhau).

+ Đồ thị có thể thuỳ chọn theo các dạng khác nhau và có thể thay đổi dễ dàng các thang chia của các trục của thị, thay đổi được các thông số của của các trục đồ thị.

+ Trên một đồ thị có thể biểu diễu nhiều đường với các màu sắc khác nhau để có thể so sánh được sự thay đổi của các thông số đó.

b) Thiết kế TN vật lí ảo với phần mềm CP605

Để thiết kế một TN vật lý ảo bằng phần mềm CP605 chúng ta có thể tiến hành thao tác theo trình tự chung gồm 5 bước cơ bản sau đây:

Bước 1: Khởi động phầm mềm Bước 2: Lựa chọn dụng cụ TN

 Electronics (mô phỏng điện-điện tử)

+ Đây là mục chứa đầy đủ các linh kiện điện-điện tử, phục vụ cho việc thiết kế các mạch điện 1 chiều, xoay chiều…các mạch điện tử đa năng, mạch điện thông minh phục vụ cho nghiên cứu vật lí kĩ thuật. Dưới góc độ sư phạm chỉ nghiên cứu các mạch điện-điện tử phục vụ cho việc DH vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên có thể dựa trên nền tảng cơ bản này mà người đọc có thể khai thác tốtheerg các mạch điện thông dụng đa năng trong thực tế.

Mạch tương tự Nguồn

 Optics (quang học) gồm có Optical Space, Ray Diagrams, Light Sources, Lenses,

Mirrors, Transparent Objects, Opaque Objects, Measurement Tools.

 Motion &Forces (Cơ học): gồm 2 phần Mechamisms (cơ học) và Motion (sự

chuyển động), dưới góc độ sư phạm chúng ta chỉ tìm hiểu phần Motion.

+ Motion: cung cấp các thiết bị dùng cho mô phỏng các hiện tượng như: dao động con lắc đơn, con lắc lò xo, va chạm, vật trượt trên mặt phẳng nghiêng…

 Waves (sóng) gồm có: các sóng quan sát được theo một mặt cắt 1D, Các sóng quan

sát được theo mọi phương truyền của sóng 2D.

Bước 3: Di chuyển, lắp ghép, thiết đặt thông số và xoá dụng cụ TN

 Sau khi đã lựa chọn được các dụng cụ bạn có thể di chuyển, lắp ghép, thay đổi thông số, hoặc xoá các dụng cụ theo phương pháp sau:

+ Tiến hành lấy dụng cụ: Click and Drag mouse vào biểu tượng dụng cụ cần lấy. + Di chuyển dụng cụ: Click and Drag mouse dụng cụ di chuyển đến vị trí cần chuyển đến rồi thả chuột.

+ Ráp các dụng cụ: Click vào đầu dụng cụ muốn nối và Drag đến đối tượng khác. + Thay đổi các giá trị dụng cụ: Double click vào đối tượng khi đó xuất hiện cửa sổ Properties để thay đổi các giá trị linh kiện.

+ Khi cần xoá dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ bấm chuột phải rồi bấm Delete hoặc chọn linh kiện rồi Click vào biểu tượng trong menu. Nếu bạn muốn xoá nhiều dụng cụ trước khi đặt lệnh xoá bạn lựa chọn các dụng cụ cần xoá trước.

+ Tiến hành mô phỏng, muốn tạm dừng mô phỏng ta Click vào biểu tượng trên thanh Menu.

Bước 4: Chọn hình thức thể hiện thông số của TN

 Sau khi lắp đặt các dụng cụ thí nhiệm bạn cần phải lựa chọn các công cụ hỗ trợ để thể hiện các thông số của TN, phần này rất quan trọng của TN. Bởi nếu bạn đã thiết lập TN thành công nhưng không đưa ra được kết quả thì việc thiết lập TN của ban sẽ không mang lại kết quả gì. Trong Presentation bao gồm các công cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng TN hay thực hiện lại TN… Khi thiết lập TN chúng ta cần thiết phải biết cách biểu diễn kết quả TN bằng đồ thị hoặc bằng số đo cụ thể.