TIEU LUAN sử dụng may vi tính trong dạy học vật lí

Riêng đối với bộ môn Vật lí ngoài việc sửdụng các bài giảng điện tử ra, còn cần có sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học chuyêndụng cho Vật lí.. Gần đây, đã có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ tr

Giảng viên hướng dẫn:

PGS TS LÊ CÔNG TRIÊM

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

NỘI DUNG 3

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm Working Model để mô phỏng các thí nghiệm trong dạy học Vật lý 3

1.1 Thí nghiệm mô phỏng 3

1.1.1 Khái niệm thí nghiệm mô phỏng 3

1.1.2 Ưu và nhược điểm của thí nghiệm mô phỏng 3

1.1.3 Vai trò của thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lý 3

1.2 Phần mềm ứng dụng 4

1.2.1 Khái niệm phần mềm ứng dụng 4

1.2.2 Đặc điểm của phần mềm 5

Chương 2: Khai thác và sử dụng phần mềm Working Model để mô phỏng các thí nghiệm vật lý 6

2.1 Giới thiệu phần mềm Working Model 6

2.2 Hướng dẫn cài đặt phần mềm Working Model 6

2.3 Khởi động và giới thiệu giao diện Working Model 8

2.3.1 Khởi động 8

2.3.2 Giới thiệu giao diện Working Model 8

2.4 Giới thiệu các chức năng thiết kế 9

2.4.1 Thanh thực đơn 9

2.4.2 Thư viện linh kiện 13

2.5 Cách thức làm việc của Working Model 14

2.5.1 Thao tác với các đối tượng trong Working Model 14

2.5.2 Phạm vi hỗ trợ của Working Model trong dạy học vật lí 14

2.6 Cách sử dụng Working Model để thực hiện các mô phỏng 14

2.6.1 Cách tạo ra một thiết kế mới 14

2.6.2 Sử dụng Working Model để tạo một số mô phỏng 15

Chương 3: Sản phẩm 22

KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

MỞ ĐẦU

Hiện nay, công nghệ thông tin đã trở thành một phương tiện hữa ích trong quátrình dạy học Trong nhà trường nhiều bộ môn đã sử dụng, khai thác có hiệu quả cácbài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ Riêng đối với bộ môn Vật lí ngoài việc sửdụng các bài giảng điện tử ra, còn cần có sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học chuyêndụng cho Vật lí Gần đây, đã có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ trợ các thí nghiệm Vật

lí như Pakma, Flash, Working Model…

Bộ môn Vật lý là khoa học thực nghiệm Do vậy, dạy học Vật lý không chỉ làđơn thuần cung cấp cho học sinh những kiến thức khoa học mà còn trang bị cho họcsinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành cần thiết để tăng cường hứng thú, khả năngsáng tạo, tạo dựng niềm tin khoa học cho học sinh khi học tập môn Vật lý Tuy nhiên,dạy học Vật lý chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: khả năng thực hành và năng lực củagiáo viên, cơ sở vật chất thiết bị, thời gian chuẩn bị và thời gian thí nghiệm Từnhững khó khăn đó, để có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lựcnhận thức của học sinh trong dạy học Vật lý là vấn đề trăn trở rất nhiều giáo viêngiảng dạy Vật lý

Để khắc phục những khó khăn đó, giáo viên có thể tạo ra các mô phỏng thínghiệm ở mức độ có thể cập nhật số liệu từ bàn phím hoặc qua các thiết bị kết nối vớimáy vi tính, nó như là máy đo vạn năng với độ chính xác cao, tốc độ xử lý nhanh và làthiết bị có thể hiển thị kết quả theo nhiều cách khác nhau (đồ thị, biểu đồ, văn bản )với khả năng đồ họa cao

Với mong muốn được ứng dụng ngày càng nhiều các thành tựu khoa học - kỹthuật trong giảng dạy Vật lý nhằm nâng cao hiệu quả dạy học, chúng tôi chọn nghiên

cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học Vật lý”.

NỘI DUNG C

HƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM WORKING

MODEL TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Thí nghiệm mô phỏng

1.1.1 Khái niệm thí nghiệm mô phỏng

Thí nghiệm mô phỏng là thí nghiệm dùng để mô phỏng các hiện tượng, các thínghiệm vật lý bằng các mô hình, hay các phần mềm thực hiện thông qua máy tính.không phải thực hành trực tiếp trên các dụng cụ thí nghiệm mà thông qua sự môphỏng về nó bằng các mô hình hay những phần mềm soạn trên máy tính Thí nghiệm

mô phỏng dùng để thay thế các thí nghiệm thật khó thực hiện trong tự nhiên hay trongphòng thí nghiệm Bên cạnh đó, thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc dạy chay, họcchay, giúp nâng cao hứng thú của người học

1.1.2 Ưu và nhược điểm của thí nghiệm mô phỏng

1.1.2.1 Ưu điểm của thí nghiệm mô phỏng so với thí nghiệm thật

- Giáo viên và học sinh không cần chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm mà có thể thựchiện ngay trên máy tính

- Có thể mô phỏng lại các thí nghiệm của các nhà khoa học trong lịch sử, cácthí nghiệm khó tiến hành trong thực tế, trong phòng thí nghiệm (hiện tượng phóngđiện trong không khí hay nói đơn giản là sét), hoặc có thể gây nguy hiểm (thí nghiệmphóng điện trong chân không), hoặc thí nghiệm trong thực tế thì quá nhỏ nên học sinhkhông quan sát được (cấu tạo nguyên tử)

- Thí nghiệm mô phỏng giúp học sinh nắm được các khái niệm một cách linhhoạt, dễ liện hệ thực tế hơn và có thể thay đổi các thông số cho phù hợp

- Trong quá trình giảng dạy với sự hỗ trợ của phần mềm mô phỏng làm cho bàigiảng sinh động và hiệu quả

1.1.2.2 Hạn chế của thí nghiệm mô phỏng

- Thí nghiệm mô phỏng không thể dùng để khảo sát hiện tượng vì hầu hết cácyếu tố tác động gây nên các sai số đều bị loại bỏ

- Thí nghiệm mô phỏng là mô hình được xây dựng theo ý chủ quan của ngườithực hiện nên niềm tin của học sinh vào thí nghiệm còn hạn chế

1.1.3 Vai trò của thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lí

1.1.3.1 Thí nghiệm mô phỏng góp phần hình thành thế giới quan

Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con người về thếgiới (toàn bộ sự vật và hiện tượng thuộc tự nhiên và xã hội), về vị trí con người trongthế giới đó và về những quy tắc xử sự do con người đề ra trong thực tiễn xã hội Thí nghiệm mô phỏng, trong vai trò là một bộ phận quan trọng trong dạy họcvật lý sẽ từng bước cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho người học, qua đó củng cốniềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi người, tạo nên tư duyđúng đắn và tích cực

Thông qua thí nghiệm mô phỏng, lí thuyết vật lý được tái hiện một cách sinhđộng và đầy thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh được sự giáo điềutrong dạy học vật lý

1.1.3.2 Thí nghiệm mô phỏng giúp đơn giản hóa các hiện tượng vật lí

Các sự vật, hiện tượng, quá trình vật lý trong tự nhiên diễn ra vô cùng phứctạp, đa dạng và có mối liên hệ với nhau Do đó không thể nghiên cứu riêng lẻ một hiệntượng hay tách riêng từng hiện tượng để quan sát, nghiên cứu

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng có thể làm đơn giản hóa các hiện tượng, cácđiều kiện của thí nghiệm mô phỏng luôn được lí tưởng hóa Khi tiến hành thí nghiệm

mô phỏng, tiến trình xảy ra thí nghiệm được kiểm soát, đạt được kết quả tối ưu

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng để giúp học sinh trực quan hóa các hiện tượngphức tạp, không thể quan sát trực tiếp khi nghiên cứu

1.1.3.3 Thí nghiệm mô phỏng góp phần tích cực hóa tư duy người học

Trong hoạt động dạy học, học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức, mà còn đượcrèn luyện kĩ năng thực hành, tư duy, giải quyết vấn đề

Khi tiến hành quan sát thí nghiệm mô phỏng, học sinh sẽ tập trung chú ý vàocác yếu tố cần quan sát, vì đã bỏ qua các yếu tố tác động Vì thế, dưới sự định hướngcủa giáo viên, việc quan sát của học sinh là quan sát có chủ định

1.2 Phần mềm ứng dụng

1.2.1 Khái niệm phần mềm ứng dụng

Phần mềm ứng dụng: phần mềm được viết nhằm giải quyết những bài toán cụthể, những công việc thường nhật hành ngày, những hoạt động có tính chất nghiệp vụcủa người dùng

1.2.2 Đặc điểm của phần mềm

Phần mềm được xây dựng để phản ánh những đặc tính của sự vật, sự việc, đểnghiên cứu mối liên hệ phổ biến, khách quan giữa các đặc tính khác nhau của sự vật,

sự việc trong mối quan hệ qua lại có tính quy luật

- Tính thực tiễn: phần mềm luôn được xây dưng trên cơ sở thực nghiệm và nó

có giá trị khi thể hiện tác dụng tốt lên một lĩnh vực nào đó của thực tiễn

- Tính trừu tượng: các phần mềm có tính khái quát hóa cao, thâm nhập đượcvào bản chất bên trong của sự vật, sự việc

- Tính hệ thống: một phần mềm là một hệ thống những quan điểm tư tưởng,những quy tắc quan hệ chặt chẽ với nhau phát triển ngày một sâu sắc, bao gồm đượcnhiều công việc thường xuyên xảy ra trong cuộc sống, xã hội

- Tính khái quát: một phần mềm là một hệ thống các chức năng đủ đề giảiquyết một lớp các công việc nhất định trong lĩnh vực nào đó của cuộc sống Nhữngchức năng này bổ sung cho nhau tạo thành một hệ thống nhất quán phản ánh đúng chutrình nhận thức chân lí khoa học

CHƯƠNG 2: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM WORKING MODEL

TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.1 Giới thiệu phần mềm Working Model

Phần mềm mô phỏng (simulation software) được sử dụng ngày càng nhiềutrong dạy học phổ thông hỗ trợ cho phương pháp dạy học truyền thống kết hợp vớicông nghệ thông tin

Working Model là một trong những phần mềm thoã mãn đầy đủ các tính năngcần thiết của một bộ phần mềm mô phỏng Working Model không chỉ mô phỏng một

hệ trong không gian hai chiều mà còn cả trong không gian ba chiều Các thông số dữliệu do phần mềm phân tích trong quá trình sử dụng, cho phép ta thấy tính ưu việt của

nó trong quá trình sử dụng

2.2 Hướng dẫn cài đặt phần mềm Working Model

- Bước 1: Download phần mềm Working Model

+ Download phiên bản http://thuvienvatly.com/home/index.php?

+ Sau khi download được hai file: Serial và file chương trình

- Bước 2: Cài đặt

+ Nhấp đôi chuột vào

để chạy file chương trình, màn hình hiển thị

+ Tiếp theo màn hình hiển thị

chọn Next để tiếp tục cài đặt

+ Xuất hiện hộp thoại Registration

Điền họ tên vào phần

Viết tên đơn vị công tác vào phần

Cuối cùng nhập dãy kí tự trong

file vào phần

, rồi nhấp Next

+ Hộp thoại Registration

Confirmation yêu cầu người sử dụng

khẳng định các thông tin khai báo

trước đó nhấp

+ Cửa sổ Choose Folder cho phép

ta thay đổi địa chỉ cài đặt, địa chỉ mặc

định là C:\Program File\Working

Model Nếu không cần thay đổi chọn

+ Lúc này chương trình bắt đầu

cài đặt vào máy tính của bạn như đã

khai báo

+ Quá trình cài đặt kết thúc được

thông báo bằng hộp thoại Setup

Complete, bấm để kết thúc

cài đặt

Sau khi hoàn tất việc cài đặt, màn hình Destop xuất hiện biểu tượng

2.3 Khởi động và giới thiệu giao diện Working Model

2.3.1 Khởi động

- Cách 1: Nhấp đúp vào biểu tượng trên màn hình Desktop

- Cách 2: Từ Start menu: Chọn Programs\Working Model\ Working Model 2.3.2 Giới thiệu giao diện Working Model

- Sau khi khởi động Working Model sẽ được giao

diện làm việc như hình bên

2.4 Giới thiệu các chức năng thiết kế

2.4.1 Thanh

thực đơn

2.4.1.1 File: trong phần này chứa những chức năng

sau

- New: mở một cửa sổ thiết kế mới Một cửa sổ có thể gồm

nhiều trang thiết kế Nếu chuyển sang một cửa sổ thiết kế

khác chương trình sẽ thông báo lưu dữ liệu đã thiết kế

trước khi chuyển sang cửa sổ thiết kế khác

- Open: mở một tập tin đã có trong máy của bạn Khi click

vào “Open” thì sẽ xuất hiện cử sổ Open, ta chọn file cần

mở và click vào “Open” Khi cần có thể chuyển đổi qua lại

giữa các ổ đĩa

- Save: lưu tập tin vừa soạn thảo Khi nhấp vào

“Save”, xuất hiện hộp thoại như hình bên Chọn

địa chỉ lưu tập tin tại

, nhập tên

, rồinhấn “Save”

- Save as: khi mở một tập tin đã có sẵn nhưng ta muốn lưu với một tên khác thì

click vào “Save as”, thao tác tương tự như trên

- Print: in trang thiết kế

- Close : đóng trang thiết kế

- Exit: thoát khỏi chương trình.

2.4.1.2 Edit: trong phần này chứa những chức năng sau

- Undo Square: phục hồi thao tác trước đó

- Cut: cắt một phần tử đưa vào clipboard

- Copy: sao chép một phần tử đưa vào clipboard.

- Paste: dán một phần tử vào clipboard.

- Select All: chọn tất cả các phần tử có trên vùng

làm việc

- Delete: xóa một phần tử.

- Duplicate: nhân bản một hoặc một nhóm đối

tượng

- Reshape: phục hồi hình dạng cũ của đối tượng.

- Player Mode: chuyển đổi chế độ xem

2.4.1.3 World: chứa những lệnh tạo môi trường

lực cho các đối tượng

- Gravity: lực hấp dẫn

- Air Resistance: lực cản của không khí

- Electrostatics: tĩnh điện học

- Force Field: trường lực

- Run: chạy một mô phỏng

- Stop: tạm dừng mô phỏng

- Reset: quay trở lại ban đầu

- Start here: tiếp tục chạy mô phỏng

- Skip Frames: bỏ qua các bước

- Tracking: chế độ xem ảnh hoạt nghiệm

- Erase Track: xóa ảnh hoạt nghiệm

- Retain Meter Values: giữ lại giá trị đồng hồ đo

- Erase Meter Values: xoá giá trị đồng hồ đo

- Accuracy: độ chính xác

- Pause Control: tạm dừng điều khiển

2.4.1.4 View: chứa các lệnh hiển thị tham số của

- Object Snap: canh đối tượng về một bên

- View Size: xem kích thước của vùng làm việc

- Zoom to Extents: mở rộng quy mô đối tượng

- Background Color: hộp màu nền của khu vực làm

việc

- New Reference Frame: mở một khung, một đường

viền cho đối tượng

- Delete Reference Frame: xóa một đường viền của đối

tượng

2.4.1.5 Object: chứa các lệnh liên quan đến liên kết đối tượng trong trình diễn.

- Join: nối các đối tượng lại

- Split: tách các đối tượng ra

- Move to Front: di chuyển đối tượng về phía trước

- Send to Back: di chuyển đối tượng ngược trở lại

- Collide: sự xung đột

- Do Not Collide: làm cho hòa hợp

- Font: điều chỉnh font chữ

- Vary the Sound: thay đổi âm thanh

- Vary the Feel: thay đổi cách thức thao tác

- Attach Picture: gắn thêm vào một hình ảnh

- Convert Objects: thay đổi đối tượng

2.4.1.6 Define: chứa các lệnh gắn vectơ cho đối tượng chuyển động

- Vectors: chứa các loại vectơ

+ Velocity: vectơ vận tốc

+ Acceleration: vectơ gia tốc

+ Total Force: vectơ tổng hợp lực

+ Gravitational Force: vectơ trọng lực

+ Electrostatic Force: vectơ lực điện

+ Air Force: vectơ lực cản

+ Frictional Force: vectơ lực ma sát

+ Contact Force: vectơ phản lực

- No Vectors: xóa các vectơ

- Vector Display: chỉnh sửa hình dạng, màu sắc… của

vectơ

- Vector Lengths: điều chỉnh độ lớn của các vectơ

- New Button: chứa các nút bấm

- New Control: chứa điều khiển

- New Application Interface: chứa biểu tượng liên kết

- Force Field: đồ thị của trường lực

2.4.1.8 Window: chứa các lệnh sắp xếp cửa sổ

- Properties: thuộc tính của vật

- Cassade: thu nhỏ màn hình làm việc

2.4.2.1 Body

- Circle : vẽ hình tròn - Polygon : vẽ đa giác

- Rectangle : vẽ hình chữ nhật - Square : vẽ hình vuông

- Curved Polygon : vẽ mặt cong kín - Anchor : Cố định vật

2.4.2.2 Cnstr

a Rotational Spring: quay lò xo quanh trục

b Sring : vẽ lò xo

c Làm quay bộ phận giảm rung, giảm xóc

d Bộ giảm xóc ,bộ giảm rung

e Gear: bánh răng

f Damper Spring:bộ giảm xóc ,giảm rung bằng lò xo

g Torque: mômen quay

h Force: lực

i Motor: động cơ

j Actuator: cơ cấu truyền động

k Rope: dây nối

l Separator: dây ngăn cách

m Pulley: Ròng rọc

n Rod: cái gậy

acegikm

bdfhjln

2.4.2.3 Points

a: điểm nối mềm b: điểm nối cứng

c, d: vẽ rãnh nằm ngang, dọc e: vẽ đường cong bất kỳ

f: vẽ đường cong kín

ace

Bdf

2.5 Cách thức làm việc của Working Model

2.5.1 Thao tác với các đối tượng trong Working Model

- Thao tác với các đối tượng trong Working Model chủ yếu dùng chuột

2.5.2 Phạm vi hỗ trợ của Working Model trong dạy học vật lí

- Working Model cho phép người sử dụng dùng chuột thao tác với các mô hình

mà không phá vỡ hoặc vi phạm các liên kết ràng buộc giữa các đối tượng Các môhình có thể dịch chuyển trong vùng làm việc của nó Môi trường Working Model