1.2 .1Các chức năng của máy vi tính trong hỗ trợ thí nghiệm
b. Sử dụng thí nghiệm mơ phỏng, thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí
TN ảo và TN mô phỏng về nguyên tắc không thể thay thế được TN thực trong quá trình dạy học. Tuy nhiên, đây là một trong các giải pháp ứng dụng CNTT vào dạy học vật lí rất hiệu quả được nhiều nước đang dùng [11], [30]. Như ta đã biết, TN ảo và TN mô phỏng thực chất đều là các mơ phỏng trong mơi trường ảo của máy vi tính về các thí nghiệm thực. Có thể phân làm hai loại: mơ phỏng chính xác và mơ phỏng khơng chính xác.
TN mơ phỏng chính xác là loại mơ phỏng xuất phát từ các tiên đề hay mơ hình được viết dưới dạng tốn học, thơng qua vận dụng các phương pháp tính tốn trên mơ hình nhờ MVT hay cịn được gọi là mơ phỏng định lượng.
TN mơ phỏng khơng chính xác là loại mơ phỏng dựa trên các mối quan hệ định tính của các đại lượng vật lí nhờ các phần mềm nên cịn được gọi là mơ phỏng định tính.
Về thực chất mơ phỏng có chính xác hay khơng chính xác khơng phải là đặc điểm quan trọng của một phần mềm mơ phỏng trong dạy học vật lí mà mục đích của việc mơ phỏng mới là quan trọng. Trong dạy học vật lí có hai mục đích mơ phỏng khác nhau:
- Mơ phỏng các hiện tượng, q trình vật lí khó hoặc khơng quan sát tưởng tượng được để cho học sinh có hình ảnh trực quan về đối tượng nghiên cứu.
- Mô phỏng các hiện tượng, q trình vật lý để từ đó đưa ra các dự đoán, giả thuyết về hiện tượng, q trình vật lí mới, tìm ra các kiế thức mới bằng con đường nhận thức lý thuyết. [20]
Trong dạy học vật lí, sử dụng TN ảo và TN mơ phỏng với những mục đích rõ ràng như trên sẽ khai thác được khả năng và phát huy thế mạnh của các TN này.
TN ảo, TN mô phỏng giúp GV và HS tiến hành TN một cách chủ động và rất tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì việc sử dụng các TN này ít phụ thuộc vào khơng gian có thể tiến hành ở trên lớp học, trong giờ học ngoại khóa hoặc thư viện, ở nhà…[11], [30]. Các TN ảo và TN mô phỏng dễ sử dụng, chuẩn bị nhanh, dễ bảo quản và không mất nhiều thời gian chuẩn bị như khi thực hiện các TN thực. Tất cả các TN đều bảo đảm thành công ngay. Ngày nay, với công nghệ cao nhiều TN ảo
được xây dựng giống như thật, do đó đem lại hiệu quả sư phạm cao, tính thân thiện của các TN được thiết kế ngày càng phù hợp với người sử dụng (TN về hiện tượng khúc xạ ánh sáng).
Việc sử dụng TN ảo và mô phỏng tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiện thiếu trang thiết bị TN; các thiết bị TN đắt tiền, dễ hỏng, các thiết bị nguy hiểm như cháy, nổ, điện áp cao, phóng xạ…; các TN mà thời gian quán sát quá dài hoặc quá ngắn; các TN mà rất khó thực hiện thành cơng…[11], [30].
Đối với GV, TN ảo và mô phỏng có thể sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Chẳng hạn như giai đoạn đề xuất vấn đề, TN ảo và TN mơ phỏng có thể dùng để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS. Bên cạnh đó, giúp cho HS có cái nhìn sơ bộ về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng cho những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề. Mặt khác tiết kiệm được thời gian và hiện tượng vật lí cần nghiên cứu xuất hiện rõ ràng, kết hợp với những câu hỏi của GV sẽ làm xuất hiện tình huống có vấn đề và nhu cầu nhận thức của HS.
Ở giai đoạn tìm tịi giải quyết vấn đề, TN ảo và TN mơ phỏng có thể được sử dụng để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành TN thực và qua đó giúp cho HS đưa ra giả thuyết. GV có thể sử dụng các TN ảo và TN mô phỏng để mơ phỏng và minh họa các kiến thức đã được hình thành bằng các con đường khác nhau. Để hình thành tri thức mới cho HS, nếu không tiến hành được TN thực thì GV có thể sử dụng các TN ảo và TN mô phỏng để mô phỏng tái tạo lại các hiện tượng vật lý thông qua các kết quả của TN và kết hợp với đàm thoại để hình thành cho HS tri thức khoa học.
Cùng với sự phát triển của CNTT, các TN ảo và mô phỏng được thiết kế ngày càng linh hoạt và mềm dẻo, đảm bảo tính thẩm mĩ, khoa học, sư phạm…nhưng dù sao nó vẫn chỉ là các mơ phỏng máy tính. Các TN ảo khơng phản ánh hết các biến cố của TN thực và không thao tác trên các dụng cụ có thật nên TN ảo khó hình thành kĩ năng, kĩ xảo thực hành cho HS và khơng thể thay thế hồn tồn TN thật. Việc sử dụng TN mô phỏng, TN ảo vào dạy học vật lí khơng phải bao giờ cũng tạo được niềm tin vững chắc cho HS [11], [30]. Vì vậy, chúng ta cần tuân thủ nguyên tắc là chỉ sử dụng TN ảo
và mô phỏng khi nào TN thực khơng thể tiến hành được. Ngồi ra, việc sử dụng phối hợp TN thực với TN ảo và TN mô phỏng cần được nghiên cứu nhằm phát huy ưu thế của các loại TN để hỗ trợ, bổ sung cho nhau trong quá trình dạy học.