và thí nghiệm được tiến hành với các thiết bị kết nối với máy vi tính
Việc sử dụng các TN vật lí với các thiết bị truyền thống (không kết nối với MVT) và việc sử dụng các TN vật lí kết nối với MVT có chung tiến trình như sau:
- Tiến hành TN để có thể quan sát được ( bằng mắt hay bằng các phương tiện hỗ trợ) hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu;
- Thu thập số liệu đo;
- Xử lí số liệu đo (thông qua tính toán, đối chiếu, so sánh,...) và trình bày kết quả xử lí.
- Từ các kết quả xử lí đó, tìm ra (trong thí nghiệm khảo sát) hay chứng tỏ (trong TN minh họa) sự tồn tại các mối quan hệ có tính quy luật trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu.
Cùng có một tiến trình như nhau, song trong TN được hỗ trợ bằng MVT có nhiều công việc được hoàn toàn tự động theo một chương trình đã định sẵn mà không cần sự can thiệp của con người.
Thí dụ như ở khâu tiến hành TN, để hiện tượng TN xảy ra chuẩn, đúng theo ý muốn của người nghiên cứu, có phần mềm và thiết bị hỗ trợ thực hiện điều đó. Phần mềm và các thiết bị này thường được sử dụng trong các TN cần tạo ra các hiện tượng quá trình phức tạp.
Khâu thu thập số liệu đo là khâu hết sức quan trọng trong ThN. Thường thì, ở các TN không kết nối với MVT, trong quá trình quan sát ta đã phải đo, đếm hay đánh dấu sẵn rồi. Trong mỗi lần TN thường phải đo từ 2 đại lượng trở lên và lại phải đo nhiều giá trị khác nhau. Rồi cùng một TN lại phải tiến hành nhiều lần, đo nhiều lần. Nói chung, thời gian và công sức thu thập số liệu là rất đáng kể và ở nhiều TN công việc này là khó khăn đối với cả GV và HS. Song ở các TN được hỗ trợ của MVT, các số liệu đã được tự động thu thập nhờ bộ cảm biến rồi truyền đến bộ ghép tương thích đưa vào MVT. Do được tự động hóa hoàn toàn nên việc thu thập số liệu đo này ở các TN kết nối với MVT xảy ra cực kì nhanh, trong vài chục giây, ta có thể có ngay các số liệu đó trên màn hình MVT.
Trên các số liệu đó, cũng nhờ MVT và phần mềm, ta có thể phân tích, xử lí số liệu (theo các chương trình do phần mềm định sẵn). Ý định phân tích, xử lí số liệu như thế nào hoàn toàn do người nghiên cứu (GV hay HS) đặt ra. Còn các phép tính toán cụ thể như: cộng, trừ, nhân, chia, bình phương, khai căn,... lập các biểu bảng, vẽ các đồ thị về các mối quan hệ giữa các đại lượng đang nghiên cứu đều do MVT thực hiện. Các kết quả tính toán, các biểu bảng cũng như các đồ thị này cũng được hiển thị ngay trên màn hình MVT. Quá trình tính toán, lập biểu bảng hay vẽ đồ thị này MVT chỉ làm trong vài giây. Ket quả hiển thị trên màn hình là hoàn toàn chính xác và rất khoa học, đẹp đẽ. Còn trong TN không được hỗ trợ bằng MVT việc lập bảng biểu,
tính toán hay vẽ đồ thị trong quá trình xử lí số liệu một cách “thủ công” thường chiếm rất nhiều thời gian và nhiều khi cũng rất khó khăn.
Ngoài ra, với TBTN kết nối với MVT ta còn có thể dùng nó để hỗ trợ việc kiểm tra dự đoán mối quan hệ có tính quy luật trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu một cách hết sức nhanh chóng mà ở TN truyền thống không thể làm được như vậy [15, tr.52].
Việc hiển thị các kết quả trên màn hình rất rõ ràng, khoa học và tiện lợi với các màu sắc làm nổi bật những dấu hiệu cần quan tâm. Ta có thể cho hiển thị bất kì đồ thị nào trong các đồ thị lên màn hình, sau đó có thể phóng to, thu nhở lại được. Hơn nữa, cùng một lúc có thể hiển thị nhiều đồ thị bên cạnh nhau trên màn hình.
Để tất cả HS trong lớp có thể quan sát được, ta có thể dùng các thiết bị chiếu tất cả những gì có trên màn hình MVT lên một màn màu trắng hay đưa hình ảnh ở MVT lên ti vi có màn ảnh rộng.
Từ việc so sánh trên, ta thấy TN được hỗ trợ bằng MVT có một số ưu điểm sau:
- Có tính trực quan cao hơn trong việc trình bày số liệu đo, hiển thị kết quả đo (ví dụ như các kết quả đo hiển thị trên màn hình bằng số có kèm theo đơn vị đo, bảng số liệu và đồ thị được đưa ra rõ ràng, với màu sắc thích hợp,...).
- Tiết kiệm rất nhiều thời gian do thu thập và xử lí số liệu hoàn toàn tự động. - Cho phép thu thập nhiều bộ dữ liệu ThN trong thời gian rất ngắn (đó là một yêu cầu quan trọng trong nghiên cứu ThN).
- Độ chính xác cao của các số liệu đo cũng như kết quả tính toán cuối cùng do sử dụng các thiết bị hiện đại và phương pháp tính hiện đại (ví dụ trong các phép đo thời gian, độ dài, độ chính xác từ 0,001s đến 10"6s; 0,001m; còn tính vận tốc chính xác đến 0,001 m/s.
- Tiết kiệm thời gian lắp đặt TN (vì nói chung các thiết bị vi tính và các thiết bị kết nối với chúng có rất ít chi tiết).
- Để có thể sử dụng được các TN kết nối với MVT thì không đòi hỏi người sử dụng biết kiến thức đặc biệt về kĩ thuật vi tính, không cần biết về ngôn ngữ lập trinh.
Mặc dù TN kết nối với MVT có nhiều ưu điểm, song hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng trong các nhà trường đại học, chưa được sử dụng ở đa số các trường PT. Theo chúng tôi việc sử dụng nó chưa rộng rãi do có một số khó khăn sau:
- Người sử dụng cần có thời gian làm quen với MVT (chủ yếu là làm quen với việc mở một chương trình ứng dụng đã được cài đặt tong máy và làm quen với bàn phím).
- Mặc dù hiện nay MVT không đắt tiền lắm (tất cả các trường PT đều có nhiều), song các thiết bị khác như các bộ cảm biến, các thiết bị ghép tương thích và TBTN tương ứng vẫn còn khá đắt.
- Một điểm quan trọng là ở chỗ ở Việt Nam còn quá ít các nghiên cứu về lí luận cũng như thực tiễn về vấn đề này để đưa ra những đánh giá đúng mức và các kinh nghiệm cụ thể trong việc sử dụng TN có hỗ trợ của MVT kết hợp với các phương tiện dạy học khác khi dạy học từng phần, từng chương và từng bài cụ thể trong chương trình Vật lí PT. Để việc sử dụng các thiết bị vi tính ghép nối với các TN một mặt phát huy được tính ưu việt của MVT như kể trên, mặt khác đảm bảo rèn luyện các kĩ năng và phương pháp đo lường cơ bản đối với các đại lượng cơ bản của vật lí trong điều kiện hiện nay, một trong các vấn đề đặt ra đối với các nhà nghiên cứu cũng như GV là từng bước nghiên cứu về việc sử dụng phối hợp hai loại TN (có ghép nối và không ghép nối với các thiết bị vi tính) trong quá trình dạy học vật lí trong điều kiện của trường PT của Việt Nam hiện nay nhằm đạt được hiệu quả dạy học cao nhất.
Vì các tính năng ưu việt của việc sử dụng thí nghiệm kết nối với máy vi tính, vì thực tế trên thế giới hiện nay, các thiết bị thí nghiệm nghiên cứu (không chỉ riêng trong vật lí mà còn trong tất cả các ngành khoa học) đều kết nối với thiết bị vi tính , cho nên trong nhà trường phổ thông cần từng bước tạo điều kiện cho học sinh - những người chủ tương lai của đất nước trong thời kì công nghiệp hóa và hiện đại hóa - làm quen dần với các thí nghiệm có kết nối với các thiết bị vi tính bên cạnh các thí nghiệm đo và cách xử lí số liệu truyền thống [15, tr.57].