9. Những đóng góp của luận văn
1.3.Khai thác các chức năng của phần mềm Interactive Physics
1.3.1. Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng
+ Thay đổi tính chất các đối tượng: chọn đối tượng cần được thay đổi tính
chất rồi vào menu Window chọn Properties hoặc kích đúp vào đối tượng đó, xuất hiện hộp thoại ghi các thông số tính chất của vật (Hình 1.12). Sau đó, ta có thể tự điều chỉnh theo mong muốn.
+ Di chuyển các đối tượng: để di chuyển một
đối tượng có thể dùng chuột bằng cách: đặt con trỏ của chuột vào đối tượng, vừa nhấn vừa kéo đến vị trí mong muốn. Để di chuyển nhiều đối tượng trước hết chọn Edit/Select All hoặc nhấn Ctrl+A, sau đó kích chuột vào một trong các đối tượng đó và kéo đến vị trí yêu cầu.
+ Copy và Paste: để copy một đối tượng, kích
chuột vào nó và sử dụng lệnh Copy trong Edit menu, hoặc biểu tượng Copy trên thanh công cụ, Hình 1.12
hoặc nhấn Ctrl+C. Sau đó nhấn nút Paste trong Edit menu hoặc biểu tượng Paste trên thanh công cụ, hoặc nhấn Ctrl+V để dán. Khi muốn copy một lúc nhiều đối tượng hay tất cả, có thể nhấn Shift để chọn đồng thời, hoặc kích chuột và kéo để chọn sao cho các đối tượng cần chọn nằm trọn trong hình hộp mà con chuột vừa tạo ra, hoặc dùng Edit/Select All rồi thực hiện tương tự như trường hợp một đối tượng.
Nếu muốn copy các dữ liệu từ bộ đếm, ta chọn bộ đếm sau đó vào Edit/Copy Data rồi sang màn hình của Microsoft Office Word hoặc Microsoft Office Excel và nhấn lệnh Paste.
+ Xóa các đối tượng: chọn các đối tượng muốn xóa, nhấn nút Delete trên bàn
phím hoặc dùng lệnh Delete trong Edit menu.
+ Liên kết các đối tượng hay nối các vật lại với nhau ta sử dụng các công cụ
nối trong IP đã được trình bày ở trên.
+ Nhập văn bản vào trong mô phỏng: để nhập văn bản vào mô phỏng, ta kích
vào biểu tượng Text trên thanh công cụ. Tiếp theo, kích vào nơi muốn nhập văn bản trên màn hình mô phỏng và đánh nội dung văn bản vào. Sau đó, sử dụng công cụ Arrow để chọn đối tượng văn bản (text object), sử dụng công cụ Text để chọn tất cả hay một phần của văn bản trong Text Object.
Muốn thay đổi font chữ, vào Object/Font, xuất hiện hộp thoại cho phép chọn font chữ, kiểu chữ, cỡ chữ. Để viết tiếng Việt ta sử dụng bộ gõ Vietkey hoặc UniKey; với font chữ bắt đầu bằng .Vn dùng bảng mã TCVN3 (ABC), font chữ bắt đầu bằng VNI dùng bảng mã VNI Windows. Để canh trái, canh phải hay canh giữa, lựa chọn màu sắc sự hiển thị văn bản, vào Window/Appearance để thực hiện. Muốn xóa, kích công cụ Arrow để chọn văn bản rồi nhấn Delete.
+ Nhập bức tranh vào trong mô phỏng: để nhập bức tranh vào trong mô phỏng, ta cần sao chép bức tranh đến Clipboard bằng cách chọn bức tranh cần nhập vào mô phỏng trong thư viện ảnh, kích lệnh copy rồi sang màn hình của Microsoft Offce Word và nhấn lệnh Paste. Tiếp tục chọn bức tranh lúc này đang ở Clipboard, kích lệnh Copy, mở màn hình IP vào Edit/Paste, nhấn Shift để đồng thời kích chọn bức tranh và một vật thể trong mô phỏng. Vào Object/Attach Picture, bức tranh sẽ được
gán di chuyển trên đối tượng. Nếu muốn tách bức tranh ra khỏi đối tượng, chọn đối tượng có bức tranh rồi vào Edit/Detach Picture.
+ Đưa âm thanh vào trong mô phỏng: kích chọn đối tượng mà ta cần có âm
thanh thể hiện chuyển động của nó trong mô phỏng. Tiếp theo, vào Measure/Hear the Motion (hoặc Hear the Collision). Sau đó, vào Object/Varry the Sound sẽ xuất hiện menu phụ để lựa chọn kiểu âm thanh, kích OK để hoàn thành việc đưa âm thanh vào mô phỏng.
+ Chạy mô phỏng (Run): có thể chạy mô phỏng bằng cách kích lệnh Run trên
thanh công cụ, hoặc vào World/Run, hoặc nhấn Ctrl+R
Trong quá trình mô phỏng, để cho mô phỏng chạy nhanh hơn ta thực hiện một số thay đổi sau:
- Vào World/Accuracy và đặt thời gian trong Animation Step đến giá trị phù hợp cho phép mô phỏng chạy ổn định và sai số là có thể chấp nhận được,
- Giảm số đối tượng tiếp xúc với nhau bằng cách sử dụng lệnh Do Not Collide đối với mọi đối tượng không cần va chạm,
- Sử dụng Rigid joint (nối cứng) để xây dựng những vật thể phức tạp, - Dùng Rods thay cho Ropes, vì Rod gắn các đối tượng bất cứ đâu có thể, - Giảm kích cỡ màn hình, số lượng màu sắc trong mô phỏng,
- Đặt hệ số ma sát của các đối tượng tiếp xúc đến 0 nếu ma sát là không cần thiết trong mô phỏng.
Khi tạo một mô phỏng phức tạp, ta có thể phải chạy IP trong một thời gian dài mới đạt được kết quả. Nếu muốn chạy một mô phỏng mà không cần giám sát, (IP sẽ tiếp tục tính toán một cách liên tục, tình trạng của hộp thoại phải được thiết lập sao cho mô phỏng tiếp tục không bị gián đoạn) ta thực hiện như sau:
Vào menu World/Aaccuracy kích vào More Choices rồi kích gỡ bỏ những lựa chọn trong vùng Warnings, cuối cùng kích OK. Phải có đủ bộ nhớ để chạy mô phỏng và lưu giữ kết quả tính toán. Để tăng bộ nhớ cho mô phỏng ta cần: đóng các tài liệu IP khác, tất cả các ứng dụng khác, tăng Time Step của mô phỏng để tăng khoảng cách giữa các frame và cho phép ta ghi lại mô phỏng trong thời gian dài.
+ Dừng mô phỏng (Stop): kích Stop trên thanh công cụ, hoặc vào World menu
chọn Stop, hoặc nhấn Ctrl+R, hoặc kích vào bất cứ đâu trong màn hình mô phỏng nếu con trỏ xuất hiện dấu hiệu Stop ( ). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Xác lập lại mô phỏng (Reset): muốn xác lập lại trạng thái mô phỏng từ đầu
nhấn Reset trên thanh công cụ hoặc vào World/Reset, hoặc nhấn Ctrl+T
Sau khi kích Stop, có thể chạy lại mô phỏng mà không cần Reset, sự mô phỏng được tiếp tục từ trạng thái hiện thời của nó. Để chủ động điều khiển mô phỏng ta có thể sử dụng Tape Player (băng ghi). Tape Player cho phép chạy lùi mô phỏng, bỏ qua những khung và chạy mô phỏng nhanh hơn sau khi hoàn thành tính toán, điều khiển chỉ số những khung trong mô phỏng. Cụ thể như sau: vào View/Workspace rồi chọn Tape Player. Kích mũi tên hướng về phải (trái) trên thanh chạy để chạy tới (chạy lùi) mô phỏng, kích vào vạch đôi để dừng mô phỏng. Kích mũi tên hướng về phải (trái) có kèm vạch chuyển đến khung cần thiết. Kéo trái chỉ báo khung để di chuyển nhanh chóng tới bất kì khung nào hoặc kích vào bất kì phần nào của cùng vùng xám thì chỉ báo khung sẽ được định vị ngay tại đó lập tức. Sau khi di chuyển chỉ báo khung tới vị trí nào và kích chạy thì mô phỏng sẽ được chạy từ điểm đó. Dùng Tape Player sẽ nâng cao tính linh hoạt khi nhìn chi tiết quá trình mô phỏng.
+ Thay đổi trường lực tác dụng vào mô phỏng: Interactive Physics cho ta
định nghĩa những lực tác động trên mỗi đối tượng hay mỗi cặp đối tượng như sau: vào World/Force Field, sau đó có thể chọn các lực sẵn có trong menu phụ, công thức cho lực đó sẽ được điền vào một cách tự động. Khi chọn theo ý muốn ta phải tự nhập công thức vào, sau đó kích Pair-Wise nếu muốn lực mới sẽ làm việc giữa hai vật hoặc Field nếu muốn lực sẽ làm việc trên tất cả các đối tượng theo cùng một kiểu. Cuối cùng kích OK.
+ Liên kết mô phỏng: có thể liên kết các mô phỏng với nhau để xây dựng
những hoạt động liên tục. Quá trình thực hiện liên kết này như sau: sau khi tạo ra những tài liệu mô phỏng cần liên kết ta nên lưu chúng trong cùng một folder. Vào File/Open rồi xác định mô phỏng mà ta muốn bắt đầu từ nó và kích đúp. Tiếp theo vào Define/New Button/Menu Button, xuất hiện hộp thoại New Menu Button cho phép lựa chọn các tính năng liên kết chẳng hạn ở đây chọn nút Open. Sau đó xác định và chọn file tiếp theo rồi kích Open. Tiếp tục thủ tục này cho tất cả tài liệu muốn liên
kết với nhau. Như vậy, nếu ta kích nút Open trong một tài liệu, khi tài liệu này đóng lại thì một tài liệu tiếp sẽ tự động được mở ra.
+ Đo đạc các đại lượng trong Interactive Physics: trong IP, có thể đo một số
đại lượng cơ bản bằng cách vào menu Measure như đã trình bày ở trên. Lúc đó, công thức tính các đại lượng này sẽ tự động được điền vào menu phụ Properties. Tuy nhiên, cũng có thể tự gõ vào các công thức tính các đại lượng theo yêu cầu, nếu công thức sai phần mềm sẽ tự động báo lỗi. Sử dụng các phép tính, các hàm tính toán như: cộng (+), trừ (-), nhân (*), chia (/), bình phương (sqr), căn bậc hai (sqrt), giá trị tuyệt đối (abs), sin, cos,... Các đại lượng vật lý trong IP được diễn đạt theo quy định như sau:
Ví dụ như đối với đối tượng 1 ta có:
Tọa độ theo phương x: Body[l].p.x; tọa độ theo phương y: Body[1].p.y; Vận tốc theo phương x: Body [l].v.x; vận tốc theo phương y: Body[l].v.y; Trị tuyệt đối của vận tốc là |Body[1].v| hoặc abs(Body[1].v);
Gia tốc theo phương x: Body[l].a.x; gia tốc theo phương y: Body[l].a.y; Khối lượng: Body[l].mass;
Việc lập trình tính toán tương tự như trong Microsoft Office Excel. Chẳng hạn: Công thức tính F = m.ax được viết như sau: Body[l].mass*Body[l].a.x; công thức 0.5.m.v2 + mgh được viết như sau:
0.5*Body[l].mass*sqr(Body[l].v) + Body[l].mass*10*Body[l].p.y.
1.3.2. Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng
Trước khi thiết kế một thí nghiệm mô phỏng với phần mềm IP, cần phải chuẩn bị nội dung, ý tưởng thiết kế. Sau khi đã có nội dung thiết kế, có thể thực hiện theo các bước cơ bản sau:
Bước 1: Cài đặt phần mềm IP vào trong máy tính
Bước 2: Mở một file mới: Vào File/New, hoặc kích vào biểu tượng New trên
Bước 3: Thiết lập một không gian thiết kế (có thể được bỏ qua) sẽ tạo rất nhiều
thuận lợi trong quá trình canh chỉnh khi thiết kế. Sau khi thiết kế xong, có thể gỡ bỏ những thiết lập này trả nền màn hình mô phỏng lại như ban đầu.
Vào View/Workspace, xuất hiện hộp thoại cho phép ta lựa chọn sự hiển thị ô lư- ới thước, tọa độ, hệ trục X, Y...
Bước 4: Xác lập sự chính xác, hệ đơn vị của mô phỏng, kích cỡ màn hình quan
sát. Trong IP việc này có thể được thực hiện một cách tự động.
Bước 5: Tiến hành thiết kế, sử dụng các đối tượng, các công cụ ràng buộc, các
lệnh trong menu... để thiết kế theo nội dung đã được chuẩn bị. Lưu ý đến việc đưa vào mô phỏng các âm thanh và hình ảnh để tăng tính sinh động cho mô phỏng.
Bước 6: Chạy thử mô phỏng, chỉnh sửa.
Bước 7: Đặt tên và lưu mô phỏng vừa tạo được bằng lệnh Save.
Ví dụ: Để thiết kế mô phỏng khảo sát Sự rơi tự do của các vật như hình 1.13 ta
tiến hành như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.13
Bước 1: Tạo file mới (lúc này Workspace là màn hình trống)
Bước 2: Vào World/Accuracy chọn chế độ tự động (hoặc theo ý muốn). Tiếp tục
vào View/Number and Unit chọn hệ đơn vị SI, kiểu số là Fixed Point, số chữ số sau dấu phẩy là 3; Vào View/View size chọn kích thước màn hình quan sát 11.650, tỷ số giữa kích thước các đối tượng trong mô phỏng với kích thước của chúng trên thực tế 0.021.
- Trước tiên kích vào biểu tượng Circle ( ) trên thanh công cụ rồi sang màn hình thiết kế vừa kích và kéo để tạo vật có dạng hình tròn. Vào Window/Appearance lựa chọn màu nền, hoa văn, đường viền,..., vào Window/Properties để thay đổi các thông số như tọa độ, khối lượng, tính đàn hồi,...
- Kích vào vật rồi vào Window/Appearance để có thể xem được quỹ đạo chuyển động của vật (Track conect), vị trí của vật trong những khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau (Track outline).
- Vào Measure/Time để đo thời gian vật rơi. (ta nên khảo sát sự rơi trong khoảng thời gian tương đối ngắn, tính xem thời gian vật được đánh dấu cuối cùng là bao nhiêu. Vào World/Pause Control chọn New Condition để khống chế thời gian vật rơi.
- Vào Define/New Button/New Button chọn AutoErase Track để tạo nút ấn có thể xóa quỹ đạo của vật. Ta có thể đặt tên tiếng Việt của nút ấn chức năng này bằng cách Vào Object/Font chọn font .VnBook-Antiqua, cỡ chữ 10 vào Window/Appearance
Hình 1.14
Gỡ bỏ đánh dấu ở ô Automatic name, sau đó đánh tên mới vào ô hình chữ nhật phía trên, ta có thể thay đổi màu nền ở ô Color (Hình 1.14)
- Nhấp vào vật chọn Measure/Velocity/Y Graph để chọn đồ thị vận tốc thời gian. Nhấp chuột vào đồ thị sau đó vào Window/Appearance lựa chọn sự hiển thị của chúng (Hình 1.15)
Hình 1.15
- Kích chọn vật, sau đó vào menu Measure/Hear the Motion. Sau đó, kích chọn cửa sổ Hear the motion... vừa hiển thị, vào menu Object/Vary of Sound sẽ xuất hiện hộp thoại cho phép lựa chọn kiểu âm thanh đưa vào mô phỏng. Cuối cùng kích OK.
- Vào lại View menu, tháo bỏ lựa chọn lưới, thước, trục tọa độ,... nếu muốn thay đổi màu nền cho mô phỏng thì vào View/Background Colour để chọn màu nền.
Bước 4: Ấn vào nút Run trên thanh thực đơn và Chạy thử mô phỏng, chỉnh sửa,
trang trí thêm cho phù hợp tính thẩm mỹ, sư phạm.
Bước 5: Đặt tên và lưu mô phỏng vừa thiết kế bằng lệnh Save.
Kết luận chương 1
Trong chương này chúng tôi đã nghiên cứu phần mềm IP và vấn đề đổi mới PPDH vật lý ở trường trung học phổ thông. Nội dung của chương gồm các vấn đề như sau:
- Tư tưởng cơ bản của đổi mới PPDH nói chung cũng như đổi mới PPDH vật lý nói riêng là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; bồi dưỡng PP tự học; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS; đưa HS vào vị trí chủ thể của quá trình nhận thức.
- Việc đổi mới PPDH đòi hỏi GV và HS phải đảm nhận chức năng mới, khác với kiểu dạy học truyền thống. Điều đó được thể hiện ở tất cả các khâu: thiết kế bài học, tiến hành dạy bài học đã thiết kế và kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS.
- Trong QTDH không thể sử dụng một PP duy nhất mà thường phải phối hợp một vài PP, trong đó có một PP đóng vai trò chủ đạo. Việc lựa chọn các PP là việc làm quan trọng của người GV. Nó quyết định đến hiệu quả của việc dạy học. Không có một PPDH nào là vạn năng.
- Sự phát triển của CNTT đã mở ra nhiều triển vọng trong việc đổi mới PPDH. Máy vi tính được sử dụng trong dạy học để hỗ trợ cho việc thực hiện các nhiệm vụ cơ bản của QTDH và nhất là hỗ trợ đắc lực cho việc dạy và học chương trình mới theo hướng tích cực hóa người học. Với sự trợ giúp của máy vi tính mà cụ thể là sử dụng phần mềm như một phương tiện dạy học, GV có thể tổ chức quá trình học tập của HS theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong HĐNT.
- Các PMDH vật lý mới tư cách là người đồng hành và là sản phẩm chung của hai lĩnh vực dạy học và tin học có rất nhiều khả năng hỗ trợ cho quá trình đổi mới PPDH vật lý hiện nay.
- Phần mềm IP là một PMDH có nhiều tính năng và dễ sử dụng. Với IP ta có thể thiết kế các TNMP sinh động, hấp dẫn trong điều kiện bình thường ta không thực hiện được. Ngoài ra có thể sử dụng IP để giải các bài tập vật lý, giúp HS hiểu rõ được các khái niệm, tính chất sự vật một cách chủ động và linh hoạt hơn cũng như vận dụng kiến thức vào thực tế cuộc sống một cách hiệu quả hơn. Đối với các thí nghiệm cơ học, có thể biểu diễn các vectơ lực, vận tốc, gia tốc ở bất cứ thời điểm nào.