Bên cạnh các ứng dụng thường thấy của máy vi tính trong các môn học khác như: học, ôn tập, kiểm tra, đánh giá bằng máy, xử lý và tính toán kết quả bằng máy,… máy vi tính còn được sử dụng trong dạy học vật lý chủ yếu ở các lĩnh vực quan trọng sau:
- Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu. - Hỗ trợ trong việc xây dựng các mô hình vật lý. - Hỗ trợ các thí nghiệm vật lý.
- Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực.
Trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi chỉ giới hạn tìm hiểu và khai thác hai
ứng dụng đầu của máy vi tính trong dạy học vật lý.
1.4.2.1 Sử dụng máy vi tính để mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu.
Không phải mọi quá trình xảy ra trong tự nhiên đều dễ quan sát. Có những quá trình ta có thể khảo sát được sự thay đổi vị trí của vật như chuyển động của ô tô, tàu hoả,…nhưng cũng có những quá trình hoặc xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm mà ta không thể quan sát trực tiếp được, ví dụ như dao động của một con lắc lò xo hay quá trình phân rã phóng xạ của một hạt nhân,…và thậm chí có những quá trình xảy ra bên trong đối tượng nghiên cứu khiến ta cũng không thể quan sát trực tiếp được. Trong những trường hợp đó, máy vi tính đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ mô phỏng lại các các quá trình đó, tức là hiển thị hiện tượng, quá trình nghiên cứu trên màn hình và biến các quá trình đó thành các quá trình có thể điều khiển được (có thể
làm cho nó nhanh thêm hay chậm đi, thậm chí dừng lại mọi lúc).
Tuy nhiên, việc mô phỏng chính xác đến đâu còn phụ thuộc vào:
- Khả năng nhận thức của người nghiên cứu về các quy luật phản ánh hiện tượng, quá trình vật lý.
- Khả năng sử dụng các phần mềm lập trình để phản ánh lại các quy luật đó một cách chính xác.
1.4.2.2 Sử dụng máy vi tính để hỗ trợ trongcho việc xây dựng các mô hình vật lý.
Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lý mới, người ta tiến hành quan sát, đo đạc, thu thập, phân tích, xử lý số liệu để đi tới nhận thức được các quy luật chi phối chúng. Nếu các hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu quá phức tạp, không tuân theo các quy luật đã biết thì việc thửđưa ra, xây dựng một mô hình toán học mới (đồ
giải thích được các kết quả quan sát, đo đạc đã thu thập được trong quá trình nghiên cứu chúng là hết sức cần thiết và thường được sử dụng trong nghiên cứu vật lý.
Các bước xây dựng mô hình toán học với sự hỗ trợ của máy vi tính:
- Bước 1: Quan sát hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu
- Bước 2: đưa ra giả thuyết về các mối liên hệ có tính quy luật của một sốđại lượng vật lý trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu (xây dựng mô hình toán học)
- Bước 3: kiểm tra giả thuyết (đối chiếu kết quả của quá trình vận hành mô hình với quá trình quan sát thực nghiệm).