Nghiên cứu và so sánh một số phần mềm dùng trong mô phỏng thí nghiệm vật lý ở chương trình phổ thông

Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ thông tin đối với đổi mới giáo dục, trong Chỉ thị số 29/2001/CT-BGD&ĐT, Bộ trưởng Bộ giáo dục và Đào tạo đã chỉ rõ: “Ứng dụng và phát triển cô

Lời cảm ơn

Sau một thời gian nỗ lực thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và so sánh một số phần mềm dùng trong mô phỏng thí nghiệm vật lý ở chương trình phổ thông” phần nào được hoàn thành Ngoài sự cố gắng hết mình của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ phía nhà trường, thầy cô, gia đình và bạn bè Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trường Đại học Quảng Bình đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng tôi trong quá trình học tập Đặc biệt, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, ThS Hoàng Văn Thành - giảng viên khoa Kỹ thuật - Công nghệ đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Kỹ thuật - Công nghệ và khoa Khoa học Tự nhiên đã động viên tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành

đề tài khoá luận này

Mặc dù đã rất cố gắng trong lần đầu nghiên cứu khoa học, do kinh nghiệm

và thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình hoàn thiện đề tài Vì vậy, tôi mong được sự đóng góp

ý kiến của các quý thầy cô, các bạn và những ai quan tâm đến đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đồng Hới, tháng 5 năm 2016

Tác giả

Đậu Thị Duyên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 3

3 Giả thuyết khoa học 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 3

5 Đối tượng nghiên cứu 3

6 Phạm vi nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 3

7.1 Nghiên cứu lý thuyết 3

7.2 Nghiên cứu thực tiễn 3

8 Những đóng góp của luận văn 4

9 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN TẮC TẠO, SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG 6

1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vấn đề đổi mới phương pháp dạy học 6

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới 6

1.1.2 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý 7

1.1.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý 9

1.2 Tại sao nên sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý 10

1.3 Nguyên tắc tạo và sử dụng một thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý ở trường phổ thông 10

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH CROCODILE PHYSICS, INTERCTIVE PHYSICS VÀ YENKA 12

2.1 Giới thiệu chương trình Crocodile Physics 12

2.1.1 Khởi động chương trình 12

2.1.2 Màn hình giao diện 12

2.1.3 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính 12

2.1.4 Khung làm việc 13

2.1.5 Các thao tác chung cơ bản trong chương trình 14

2.1.6 Các bước cơ bản để tạo thí nghiệm 16

2.1.7 Các kho dụng cụ thí nghiệm 17

2.2 Giới thiệu chương trình Interactive Physics 20

2.2.1 Khởi động chương trình 20

2.2.2 Màn hình giao diện 21

2.2.3 Các thành phần của menu 24

2.2.4 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng 31

2.2.5 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng 32

2.3 Giới thiệu phần mềm Yenka 33

2.3.1 Khởi động chương trình 33

2.3.2 Màn hình giao diện 33

2.3.3 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính 33

2.3.4 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng 36

2.4 So sánh chương trình Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka 37

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TẠO MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRÊN BA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS, INTERACTIVE PHYSICS VÀ YENKA 39

3.1 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Crocodile Physics 39

3.1.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều 39

3.1.2 Thí nghiệm về mạch điện nối tiếp 41

3.1.3 Thí nghiệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng 42

3.2 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Interactive Physics 44

3.2.1 Thí nghiệm về sóng cơ 44

3.2.2 Thí nghiệm về định luật bảo toàn năng lượng 45

3.2.3 Thí nghiệm về định luật Newton 46

3.2.4 Thí nghiệm định luật Ohm 46

3.3 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Yenka 47

3.3.1 Thí nghiệm về ánh sáng 47

3.3.2 Thí nghiệm về dao động của lò xo 48

3.3.3 Thí nghiệm về đoạn mạch song song 49

3.4 So sánh 49

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Màn hình giao diện phần mềm Crocodile Physics 12

Hình 2.2 Màn hình giao diện phần mềm Interactive Physics 21

Hình 2.3 Màn hình giao diện phần mềm Yenka 33

Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm chuyển động thẳng đều 39

Hình 3.2 Đường biểu diễn phương trình chuyển động thẳng đều 41

Hình 3.3 Mô hình thí nghiệm về mạch điện nối tiếp 41

Hình 3.4 Sơ đồ mạch điện nối tiếp 42

Hình 3.5 Mô hình thí nghiệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng 42

Hình 3.6 Mô hình thí nghiệm về sóng cơ 44

Hình 3.7 Mô hình thí nghiệm về định luật bảo toàn năng lượng 45

Hình 3.8 Mô hình thí nghiệm về định luật II Niwton 46

Hình 3.9 Mô hình thí nghiệm về định luật Ohm 46

Hình 3.10 Mô hình thí nghiệm về ánh sáng 47

Hình 3.11 Mô hình thí nghiệm về dao động của lò xo 48

Hình 3.12 Mô hình thí nghiệm mạch điện gồm bốn đèn mắc song song 49

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng so sánh Crocodile Physics và Interactive Physics 37

Bảng 2.2 Bảng so sánh Crocodile Physics và Yenka 38

Bảng 3.1 Bảng so sánh Crocodile Physics và Interactive Physics 50

Bảng 3.2 Bảng so sánh Crocodile Physics và Yenka 51

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay chúng ta đang sống trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và sự hội nhập hợp tác quốc tế của nước ta với cộng đồng quốc tế Việc nước ta đã gia nhập vào tổ chức thương mại quốc tế (WTO)…đã tác động vào tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội trong đó có lĩnh vực giáo dục Để theo kịp sự phát triển của khoa học và hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, toàn ngành giáo dục phải

có sự đổi mới toàn diện và đồng bộ nhằm đào tạo ra những con người mới có trình

độ văn hóa cao, ham học hỏi, năng động, sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, biết

sử dụng những phương tiện mới và hiện đại, chủ động đưa ra những cách thức tốt nhất để chiếm lĩnh tri thức, có ý thức vươn lên làm chủ khoa học công nghệ

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X xác định: đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020

Trong các nguồn lực để phát triển đất nước nhanh, hiệu quả, bền vững, đúng định hướng thì nguồn lực con người là yếu tố cơ bản Muốn xây dựng nguồn lực con người, phải đẩy mạnh đồng bộ giáo dục đào tạo, khoa học công nghệ và xây dựng nền văn hóa tiên tiến, đậm đà bản sắc dân tộc

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đổi mới và phát triển giáo dục Việt Nam là vấn đề tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho một nền kinh tế tri thức hiện nay như Chỉ thị 58-CT/TW của Bộ Chính trị ngày 17/10/2000 đã khẳng định: “Đẩy mạnh công nghệ thông tin trong công tác giáo dục

và đào tạo ở tất cả các cấp học, bậc học, ngành học”

Trước bối cảnh đó, đổi mới phương pháp dạy học là cần thiết Nghị quyết hội

nghị lần 2 Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII chỉ rõ: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học ”[3]

Trong thông báo kết luận của Bộ chính trị về tiếp tục thực hiện Nghị quyết Trung ương 2 (khóa VIII) và phương hướng phát triển giáo dục và đào tạo đến năm

2020 có nhấn mạnh: “Tiếp tục đổi mới phương pháp dạy và học, khắc phục cơ bản lối truyền thụ một chiều Phát huy phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo, hợp tác…”[4]

Tại điều 28 của Luật quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; 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 học sinh” [giáo dục được Quốc hội khóa XI,

kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 14 tháng 6 năm 2005]

Chiến lược phát triển giáo dục 2001 – 2010 đã nêu: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống

và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập…”[2]

Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ thông tin đối với đổi mới giáo dục, trong Chỉ thị số 29/2001/CT-BGD&ĐT, Bộ trưởng Bộ giáo dục và Đào tạo đã

chỉ rõ: “Ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin trong giáo dục và đào tạo sẽ tạo ra một bước chuyển biến cơ bản trong quá trình đổi mới nội dung, chương trình, phương pháp giảng dạy, học tập và quản lý giáo dục”[1]

Hiện nay, sự phát triển của công nghệ thông tin đã mở ra triển vọng to lớn trong việc đổi mới phương pháp dạy học Hầu hết các trường đều được trang bị máy

vi tính, phòng học công nghệ thông tin, kết nối Internet…Máy vi tính được sử dụng trong dạy học để hỗ trợ được các nhiệm vụ cơ bản của quá trình dạy học 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 và phần mềm dạy học, giáo viên có thể tổ chức quá trình học tập của học sinh theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh

Vật lý học là một khoa học thực nghiệm Vì vậy, trong quá trình dạy học, giáo viên cần tích cực dùng thí nghiệm và các phương tiện dạy học khác nhau nhằm tái tạo quá trình tìm kiếm tri thức vật lý, kiểm chứng tính đúng đắn của các định luật, giải thích các hiện tượng vật lý…nhờ đó kích thích hứng thú học tập, làm tăng niềm tin vào khoa học cho học sinh

Hiện nay có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy học vật lý như: Working Model, Crocodile Physics, Interactive Physics, PAKMA, Yenka, Physics Simulations… Trong nhóm các phần mềm mô phỏng về vật lý thì Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka là ba phần mềm có nhiều tính năng, gọn nhẹ

và sử dụng thuận tiện Phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka cho phép thiết kế các thí nghiệm mô phỏng sinh động, hấp dẫn, mang lại hiệu quả trong việc phân tích các hiện tượng, đặc biệt là khi không thể thực hiện thí nghiệm thực hoặc để giải các bài tập vật lý… Những thí nghiệm mô phỏng sẽ tạo điều kiện tốt hơn cho học sinh quan sát, thu thập thông tin… Nhờ đó học sinh sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổ thông Để tạo nguồn tư liệu tham khảo, hỗ trợ việc dạy và học cho giáo viên và học sinh, đáp ứng xu hướng vận dụng công nghệ thông tin và đổi mới

phương pháp dạy học, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu và so sánh một số phần mềm

dùng trong mô phỏng thí nghiệm vật lý ở chương trình phổ thông”

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu khai thác và so sánh ba phần mềm mô phỏng thí nghiệm vật lý Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka

- Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm vật lý bằng phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka phục vụ cho việc dạy học nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức cho học sinh từ đó nâng cao chất lượng dạy học

3 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế các thí nghiệm mô phỏng trên ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka sử dụng chúng vào dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần làm đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy – học vật lý ở chương trình phổ thông

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý

- Nghiên cứu khai thác phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka để thiết kế thí nghiệm mô phỏng

- Tiến hành thí nghiệm thao tác trên ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka Từ đó so sánh và rút ra kết luận cần thiết

5 Đối tượng nghiên cứu

- Qúa trình dạy học vật lý ở trường phổ thông

- Các nguyên tắc tạo thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Để hoàn thành tốt các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, tôi sử dụng các phương pháp sau đây:

7.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý, nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình và sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông

- Nghiên cứu tài liệu về sử dụng ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka trong dạy học vật lý

7.2 Nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu khai thác ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng vật lý ở chương trình phổ thông

8 Những đóng góp của luận văn

- Qua đề tài này, giáo viên, sinh viên sẽ tiếp nhận được một trong rất nhiều hướng ứng dụng công nghệ trong dạy học, cụ thể là biết cách sử dụng chương trình Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka để tạo cũng như sử dụng thí nghiệm ảo

- Hướng dẫn khai thác và sử dụng ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng ở chương trình phổ thông

9 Cấu trúc của luận văn

Luận văn có cấu trúc như sau:

- Phần mở đầu:

1 Lý do chọn đề tài

2 Mục đích nghiên cứu

3 Giả thuyết khoa học

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

5 Đối tượng nghiên cứu

6 Phạm vi nghiên cứu

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

7.1 Ngiên cứu lý thuyết

7.2 Nghiên cứu thực tiễn

8 Những đóng góp của luận văn

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới

1.1.2 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý

1.1.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý

1.2 Tại sao nên sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý

1.3 Nguyên tắc tạo và sử dụng một thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

Chương 2: Giới thiệu chương trình Crocodile Physics, Interactive Physics và Yenka 2.1 Giới thiệu chương trình Crocodile Physics

2.1.1 Khởi động chương trình

2.1.2 Màn hình giao diện

2.1.3 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính

2.1.4 Khung làm việc

2.1.5 Các thao tác chung cơ bản trong chương trình

2.1.6 Các bước cơ bản để tạo một thí nghiệm

2.1.7 Các kho dụng cụ thí nghiệm

2.2 Giới thiệu chương trình Interactive Physics

2.2.1 Khởi động chương trình

2.2.2 Màn hình giao diện

2.2.3 Các thành phần của menu

2.2.4 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng

2.2.5 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng

2.3 Giới thiệu phần mềm Yenka

2.3.1 Khởi động chương trình

2.3.2 Màn hình giao diện

2.3.3 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính

2.3.4 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng

2.4 So sánh Crocodile Physics, Yenka và Interactive Physics

Chương 3: Ứng dụng tạo một số thí nghiệm trên ba phần mềm Crocodile Physics, Interactive Physics vàYenka

3.1 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Crocodile Physics

3.1.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều

3.1.2 Thí nghiệm về mạch điện nối tiếp

3.1.3 Thí nghiệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

3.2 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Interactive Physics

3.2.1 Thí nghiệm về sóng cơ

3.2.2 Thí nghiệm về định luật bảo toàn năng lượng

3.2.3 Thí nghiệm về định luật Newton

3.2.4 Thí nghiệm về định luật Ohm

3.3 Một số thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Yenka

3.3.1 Thí nghiệm về ánh sáng

3.3.2 Thí nghiệm về dao động của lò xo

3.3.3 Thí nghiệm về đoạn mạch song song

3.4 So sánh

CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN TẮC TẠO,

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở CHƯƠNG

TRÌNH PHỔ THÔNG

1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vấn đề đổi mới phương pháp dạy học

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới

Phương pháp là cách thức (kiểu) nhận thức, cũng là hệ thống cách thức tiến hành một công việc Các nhà nghiên cứu cho rằng khái niệm phương pháp bắt nguồn từ tiếng Hy lạp Theo nguyên nghĩa trong tiếng Hy lạp, “mesthodos” có nghĩa là con đường, cách thức hoạt động để đạt mục đích Nói phương pháp biện chứng, phương pháp thực nghiệm, phương pháp khảo sát thực tế là nói tới phương pháp với ý nghĩa cách thức (kiểu) nhận thức Nhưng nói làm việc có phương pháp, phương pháp nghiên cứu, phương pháp học tập, phương pháp dạy học lại là nói phương pháp với ý nghĩa hệ thống các cách thức làm việc, nghiên cứu, học tập, dạy học… Với ý nghĩa rộng như vậy, phương pháp là một phương diện rất quan trọng của cuộc sống

Có nhiều định nghĩa khác nhau về phương pháp dạy học, sau đây là một vài định nghĩa thường gặp:

Theo Vũ Quốc Long: “Phương pháp dạy học là cách thức tiến hành hoạt động dạy học nhằm đạt mục tiêu cao và hiệu quả lớn trong việc hình thành nhân cách”[9]

Theo Nguyễn Ngọc Quang: “Phương pháp dạy học là cách thức làm việc của thầy và của trò trong sự phối hợp thống nhất và dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm làm cho trò tự giác, tích cực, tự lực đạt tới mục đích dạy học”[7]

Theo Iu.K.Babanski (1983): “Phương pháp dạy học là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằm giải quyết các nhiệm vụ giáo dưỡng, giáo dục và phát triển trong quá trình dạy học”

Ngoài ra còn có những định nghĩa khác, mặc dù chưa có ý kiến thống nhất về định nghĩa khái niệm phương pháp dạy học nhưng nhìn chung có thể định nghĩa như sau:

Phương pháp dạy học là con đường, là cách thức, là hệ thống và trình tự các hoạt động giữa người dạy và người học, được người dạy sử dụng để tổ chức các hoạt động học tập và hướng dẫn người học tự lực, chủ động, tích cực đạt được kiến thức; rèn luyện và phát triển kỹ năng, các năng lực nhận thức cũng như góp phần hình thành các phẩm chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục đặt ra

Trong quá trình dạy học, không thể sử dụng một phương pháp đơn nhất mà thường có sự phối hợp của một vài phương pháp Trong đó có một phương pháp đóng vai trò chủ đạo

Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp khác là việc làm quan trọng của người giáo viên Nó quyết định đến hiệu quả của việc dạy học Không có một phương pháp dạy học nào được coi là vạn năng

Bản chất của quá trình dạy học là quá trình tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh Trong quá trình dạy học, có hai hoạt động gồm hoạt động dạy của thầy và hoạt động học của trò Giáo viên là chủ thể của hoạt động dạy, học sinh là chủ thể của hoạt động học Người thầy đóng vai trò là người tổ chức, chỉ đạo, hướng dẫn học sinh tự tìm kiếm tri thức, dạy học sinh phương pháp học; tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học, thể chế hoá kiến thức Còn học sinh luôn chủ động, tự giác, tích cực, sáng tạo để chiếm lĩnh tri thức, ý thức được nhiệm vụ cần giải quyết, tự tìm tòi nghiên cứu, trao đổi tranh luận trong quá trình giải quyết nhiệm vụ giáo viên giao

Trong từng đơn vị kiến thức, phương pháp dạy học phải thể hiện rõ từng hoạt động cụ thể của giáo viên và học sinh

Tư tưởng cơ bản của đổi mới phương pháp dạy học nói chung cũng như đổi mới phương pháp dạy học vật lý nói riêng là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; bồi dưỡng phương pháp 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 học sinh; đưa học sinh vào vị trí chủ thể của quá trình nhận thức

Việc đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi phải thực hiện chức năng mới của giáo viên và học sinh, khác với dạy học kiểu truyền thống Điều này phải 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 học sinh

1.1.2 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý

Theo từ điển tin học Anh – Việt, nhà xuất bản thanh niên 2000: “Phần mềm: Các chương trình hay thủ tục chương trình chẳng hạn như một ứng dụng, tập tin, hệ thống, chương trình điều khiển thiết bị cung cấp các chương trình chỉ thị cho máy tính”

Phần mềm là một bộ chương trình thực hiện một nhiệm vụ tương đối độc lập nhằm phục vụ cho một ứng dụng cụ thể như quản lý hoạt động của máy tính hoặc

áp dụng máy tính trong các hoạt động kinh tế, quốc phòng, văn hoá, giáo dục và giải trí

Theo tôi, phần mềm dạy học là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ có hiệu quả cho quá trình dạy học của giáo viên và quá trình học của học sinh bám sát mục tiêu, nội dung chương trình sách giáo khoa

Không phải phần mềm nào được đưa vào sử dụng trong dạy học thì được gọi

là phần mềm dạy học, mà chỉ có thể nói đến việc khai thác những khả năng của phần mềm để hỗ trợ cho quá trình dạy học mà thôi

Phần mềm dạy học hiện nay có nhiều và đa dạng, nhưng có thể làm ba loại:

phần mềm dạy học được xây dựng dựa trên đối tượng sử dụng, nội dung các môn học và mục đích lý luận dạy học

Phần mềm dạy học là phương tiện dạy học hiện đại có tính năng ưu việt hơn

so với các loại phương tiện thông dụng, là một chương trình được lập trình sẵn ghi vào đĩa CD; có thể mang một lượng thông tin lớn, chọn lọc ở mức cần và đủ theo nhu cầu của nhiều đối tượng; là nguồn cung cấp tài liệu phong phú đa dạng, hấp dẫn, gọn nhẹ, dễ bảo quản, dễ sử dụng Phần mềm dạy học có thể sử dụng những thành tựu hiện đại của công nghệ truyền thông đa phương tiện vào quá trình để nâng cao tính trực quan, sinh động, hấp dẫn của tài liệu nghe nhìn

Phần mềm dạy học vật lý là một phần mềm dạy học được các chuyên gia tin học viết dựa trên cơ sở các kiến thức vật lý, các hiểu biết hợp lý đã được các nhà sư phạm, nhà Vật lý soạn sẵn, có thể được giáo viên và học sinh dùng vào việc dạy và học các kiến thức vật lý thông qua máy vi tính

Một phần mềm dạy học vật lý có chất lượng phải đảm bảo những tiêu chuẩn của một phần mềm dạy học Trước hết phải đáp ứng một cách đầy đủ các yêu cầu

sư phạm về nội dung, hình thức và phương pháp, ngoài ra phần mềm phải có lợi và phù hợp với nội dung chương trình dạy học

Nội dung phần mềm dạy học vật lý phải đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn, tính thiết thực, tính cập nhật của những kiến thức, kỹ năng theo mức độ quy định trong chương trình vật lý Phần mềm dạy học phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới phương pháp, phát huy tính tích cực chủ động trong hoạt động nhận thức của từng học sinh; chú ý đến tính khoa học về hình thức thao tác Tính đơn giản, dễ

sử dụng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tâm lý của đông đảo người dùng

Phần mềm dạy học góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học Có khả năng trình bày một cách trực quan, dễ hiểu, giúp học sinh dễ dàng nắm được nội dung của chương trình Mặt khác, phần mềm dạy học cung cấp thêm những tài liệu phong phú, đa dạng dùng để tra cứu, tham khảo, đọc thêm, hệ thống hoá, luyện tập theo các mức độ khác nhau, cung cấp những tài liệu cần thiết cho mỗi môn học, thích hợp với nhiều đối tượng học sinh cùng lứa tuổi

Phần mềm dạy học phải là một thiết bị dạy học tổng hợp giúp giáo viên, học sinh làm việc dễ dàng, nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm thời gian, công sức

Phần mềm dạy học có thể biểu thị thông tin dưới dạng văn bản, kí hiệu, đồ thị, bản đồ, hình vẽ Các tài liệu liên quan trong phần mềm được lựa chọn, thiết kế theo cách phối hợp tối ưu nhằm tận dụng được thế mạnh của từng loại trong dạy học Với đặc điểm gọn nhẹ của phần mềm dạy học, mỗi giáo viên hay học sinh có thể dễ dàng có trong tay phương tiện để tự mình chủ động thực hiện phương pháp dạy học tích cực ở bất cứ nơi nào có máy tính Ngày nay, giao tiếp với công nghệ đa phương tiện: âm thanh, hình ảnh, đồ hoạ và văn bản được kết hợp với nhau thành một chỉnh thể rất hấp dẫn với học sinh Phần mềm dạy học phải đáp ứng yêu cầu để cho giáo

viên lựa chọn các tài liệu trực quan cần cho từng phần của bài học Nó cho phép giáo viên mô phỏng, minh hoạ nhiều quá trình, hiện tượng trong tự nhiên mà không thể quan sát trực tiếp được trong điều kiện của nhà trường

Ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và phần mềm dạy học nói riêng có thể giúp đổi mới được nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học; giúp học sinh học ở mọi nơi, mọi lúc, học suốt đời; giúp giáo viên dạy cho mọi người với mọi trình độ tiếp thu khác nhau

1.1.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý

Các phần mềm dạy học, cùng với máy vi tính được sử dụng vào quá trình dạy học với tư cách là một phương tiện dạy học Phần mềm dạy học góp phần đổi mới phương pháp dạy học, có nhiều khả năng vận dụng vào các phương pháp dạy học khác nhau, nhất là các phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh Đồng thời đảm bảo cho học sinh làm quen với phương pháp khoa học, hình thành kỹ năng, kỹ xảo tự lực tìm kiếm và chiếm lĩnh thông tin, tri thức mới, khả năng thích ứng cao với sự phát triển của xã hội trong thời đại thông tin

Với các hiện tượng, quá trình vật lý vĩ mô, để tạo điều kiện cho học sinh có thể tham gia vào hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức thì không thể thiếu được sự

hổ trợ của các phần mềm mô phỏng

Tuỳ vào mục đích sư phạm mà người ta có thể viết phần mềm mô phỏng cho phù hợp với từng giai đoạn hoạt động của học sinh Ở giai đoạn đầu, phần mềm có thể cho chạy tự động để minh hoạ hiện tượng, tạo tình huống nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh.Với các quá trình có diễn biến nhanh và phức tạp như các chuyển động cong, dao động, phần mềm mô phỏng giúp học sinh có được cái nhìn

sơ bộ về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng được cho những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề Sau khi học sinh đã ý thức được vấn đề ở pha hoạt động tự chủ, tìm tòi giải quyết vấn đề, phần mềm mô phỏng có thể được xây dựng để học sinh nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệm thực và qua đó giúp học sinh đưa ra giả thuyết

Hỗ trợ học sinh hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức đòi hỏi phải có các phương tiện dạy học giúp học sinh có thể nhanh chóng thu thập được dữ liệu thực nghiệm, vẽ được đồ thị biễu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng làm cơ sở cho hoạt động tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hoá và dự đoán xây dựng giả thuyết

Với một phần mềm được xây dựng để thực hiện các chức năng đó, trong dạy học chúng ta có thể sử dụng nó để hỗ trợ cho quá trình hoạt động nhận thức một cách có hiệu quả khi nghiên cứu các quá trình cơ học có diễn biến nhanh, nhất là các chuyển động cong như chuyển động ném ngang, ném xiên và dao động cơ học Tóm lại, phần mềm dạy học là với tư cách là một phương tiện có những khả năng hỗ trợ rất đa dạng và phong phú đối với vấn đề tích tực hoá của hoạt động

nhận thức của học sinh, đây cũng chính là mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học vật lý hiện nay

1.2 Tại sao nên sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý

- Thí nghiệm ảo được thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả học sinh trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên

1.3 Nguyên tắc tạo và sử dụng một thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

Nguyên tắc 1: Về sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm hiển thị và kịch bản sư

phạm

Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của thí nghiệm phải là sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin và kịch bản sư phạm đã xây dựng nhằm biến nội dung thông tin thành kiến thức Do đó, một thí nghiệm hay, đẹp đến mấy nhưng nó có hợp lý hay không là ở kịch bản sư phạm của giáo viên

Nguyên tắc 2: Tập trung làm rõ, hướng dẫn cho học sinh quan sát hiện tượng chính

Các thí nghiệm muốn thu được nhiều số liệu, muốn dễ điều khiển, muốn đẹp thì đa số đều chứa các liên kết, các bộ phận phức tạp Vì vậy giáo viên phải làm rõ chủ đích của từng bước thí nghiệm, làm rõ trọng tâm của thí nghiệm đó và đồng thời hướng dẫn học sinh quan sát đúng theo mục đích giáo dục của thí nghiệm

Nguyên tắc 3: Tạo cơ hội cho học sinh tương tác với tài liệu, với thí nghiệm

Một sự nguy hiểm là đôi khi giáo viên không kiểm soát được thí nghiệm và đồng thời cũng làm cho học sinh tiếp nhận một cách thụ động, bỏ mất cơ hội tương tác giữa học sinh - giáo viên và học sinh - thí nghiệm Đây là một tai hại cho quá trình giảng dạy Do đó, giáo viên cũng như người thiết kế các thí nghiệm ảo cần nghiên cứu tìm ra hướng khắc phục Có thể khắc phục theo các hướng sau:

- Thiết kế thí nghiệm và kịch bản sư phạm làm sao để người học cùng với giáo viên tham gia vào xây dựng mô hình, nguyên tắc thí nghiệm

- Giáo viên khuyến khích học sinh tham gia vào bài thí nghiệm bằng các câu hỏi hay các cuộc thảo luận về hiện tượng thí nghiệm, cải tiến thí nghiệm hay hơn, chính xác hơn

Nguyên tắc 4: Sự hoà hợp giữa ảo và thực

Để tránh những tác hại do phần mềm gây ra, người thiết kế thí nghiệm phải tạo ra một môi trường đủ thật bằng cách xây dựng một thí nghiệm ảo đủ thật, chứa các tương tác phức tạp hoặc có thể làm giảm đi càng nhiều càng tốt các hiệu ứng, tương tác giả, quá lý tưởng, không phù hợp thực tế

Các nguyên tắc trên cần được người thiết kế và giáo viên xem xét cụ thể nhằm tạo ra những thí nghiệm ảo đủ thật và đáp ứng mục tiêu học tập Các thí nghiệm mà tôi xây dựng dưới đây phần lớn cố gắng đáp ứng các nguyên tắc đó Và đó cũng chính là lý do tôi chọn sử dụng chương trình Crocodile Physics, Interactive Physics

và Yenka để thiết kế các thí nghiệm này

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH CROCODILE PHYSICS,

INTERCTIVE PHYSICS VÀ YENKA 2.1 Giới thiệu chương trình Crocodile Physics

2.1.1 Khởi động chương trình

Muốn sử dụng Crocodile Physics, trước hết phải cài đặt phần mềm Crocodile vào trong máy hoặc cũng có thể copy phần mềm từ một máy tính khác Sau đó có thể khởi các cách sau:

Cách 1: Từ Start  All Program  Crocodile Physics Crocodile Physics Cách 2: Từ My computer  ổ đĩa C  Program Files  Crocodile Physics  Crocodile Physics

Cách 3: Kích đúp chuột trái vào biểu tượng trên màn hình Windows

2.1.2 Màn hình giao diện

Hình 2.1 Màn hình giao diện phần mềm Crocodile Physics

2.1.3 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính

a, Side Pane

Mục Contents: Kho chứa các bài thí nghiệm

Mục Parts Library: Kho chứa các dụng cụ

Mục Properties: Thiết lập thuộc tính của đối tượng, các thông số của dụng cụ

Khung làm việc

In trang trình bày thí nghiệm (Ctrl + P)

Cắt một đối tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl + X) Chọn các đối tượng cần cắt rồi ấn nút này

Copy một đối tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl +C) Chọn các đối tượng cần copy rồi ấn nút này

Đưa một đối tượng đang có trong clipboard

ra màn hình (Ctrl + V) (Được thực hiện bằng thao tác cắt, copy trước đó)

Nút Undo (Ctrl + Z): Huỷ thao tác vừa thực hiện

Nút Redo (Ctrl + Y): Thực hiện lại thao tác vừa huỷ

Trên khung làm việc, ta trình bày toàn bộ mô hình thí nghiệm Bao gồm:

- Nút để phóng toàn màn hình không gian làm việc

- Các trang thí nghiệm (Scene)

2.1.5 Các thao tác chung cơ bản trong chương trình

Chọn đối tượng:

Click chuột vào đối tượng hoặc drag chuột chọn một vùng trên màn hình, các đối tượng có một phần trong khung chọn sẽ được chọn

Đưa dụng cụ thí nghiệm vào khung làm việc:

Click chọn đối tượng trong kho rồi kéo thả vào khung làm việc

Thay đổi kích thước đối tượng:

- Chọn đối tượng, xuất hiện các núm xung quanh đối tượng

- Dùng chuột kéo để thay đổi kích thước đối tượng tại các núm này

Ta cũng có thể thay đổi kích thước bằng cách thiết lập thuộc tính của nó trong mục Properties

Di chuyển đối tượng:

Click chuột vào đối tượng rồi kéo đến vị trí mới

Xoay đối tượng:

- Chọn đối tượng

- Đưa chuột vào núm tròn cạnh đối tượng, chuột biến thành hình

- Click giữ và kéo chuột để xoay đối tượng đến vị trí cần

Thay đổi thuộc tính đối tượng:

Đối với một đối tượng, có những thuộc tính thay đổi được và không thay đổi được Ta vào Properties để tiến hành thay đổi

- Chọn đối tượng

- Thay đổi các thuộc tính cần thiết trong mục Properties

- Các thuộc tính của vùng làm việc nếu được thiết lập phù hợp thì sẽ giúp chúng ta rất nhiều

- Các thuộc tính của các đối tượng phải được chú ý đến nếu như muốn thí nghiệm diễn ra thành công tốt đẹp Chúng phải được thiết lập theo mục đích của chúng ta

Cho dừng thời gian lại:

Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy dừng lại và thí nghiệm sẽ không

thực hiện nữa mà vào trạng thái chờ Các hiện tượng vật lý dừng lại (Pause)

- Click vào nút trên thanh công cụ

- Đối với các thí nghiệm lớn, trong quá trình lắp đặt thiết bị, máy hoạt động chậm, dùng nút Pause sẽ giúp máy hoạt động nhanh hơn trong quá trình lắp ráp thí nghiệm

Cho thời gian tiếp tục chạy lại:

Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy tiếp tục chạy sau khi đã dừng và thí nghiệm sẽ tiếp tục thực hiện

- Click vào nút trên thanh công cụ

Sữa chửa một thiết bị bị hỏng do hoạt động quá định mức:

Khi một thiết bị hoạt động vượt định mức (cường độ dòng điện, công suất,…) thiết bị đó sẽ bị hỏng Ta cần phải thay nó là điều đương nhiên Để tránh phải lắp lại

mô hình thí nghiệm, chương trình cho phép ta sửa nhanh thiết bị đó:

- Cho dừng thời gian lại

- Khi thiết bị bị hỏng, xuất hiện nút bên cạnh thiết bị Di chuyển chuột lên nút , một bảng thông tin về nguyên nhân gây hỏng thiết bị hiện ra

- Click vào Thiết bị đã được sữa và sẵn sàng hoạt động như bình thường

- Xử lý các vấn đề gây ra sự hỏng

- Cho thời gian hoạt động lại

Vì lí do sư phạm, cần chú ý hạn chế hết mức việc làm hư hỏng thiết bị, đặc biệt là khi biểu diễn trước học sinh

Nối các đối tượng với nhau bằng dây dẫn trong thí nghiệm điện:

- Di chuyển chuột lên đối tượng, các cực đối tượng sẽ xuất hiện các núm nối dây hình vuông

Hiệu điện thế đang là 20

V Giá trị lớn nhất được phép là 15 V

- Click lên núm cần nối rồi di chuyển chuột đến cực của đối tượng kia và Click chuột vào núm nối dây của đối tượng đó

Chú ý: Khi Click vào vị trí trống thì dây sẽ được bẻ cong chỗ đó

Nối đối tượng với mạch điện đã có:

- Di chuyển chuột lên đối tượng, cực đối tượng sẽ xuất hiện các núm nối dây

- Click lên núm cần nối

- Di chuyển chuột đến vị trí cần nối vào trên mạch, Click chuột vào vị trí đó

Cấp cho vật một vận tốc (hoặc một lực):

- Đưa chuột vào vật, xuất hiện núm tròn mùa bạc, dùng chuột kéo núm này, khi đó ta đã cấp cho vật một vận tốc (hoặc lực tuỳ ta chọn) được biểu diễn bằng vectơ mà ta thấy

2.1.6 Các bước cơ bản để tạo thí nghiệm

Thiết lập một thí nghiệm như thế nào là còn tuỳ thuộc vào từng thí nghiệm, tuy nhiên có thể thực hiện theo sơ đồ chung :

Bước 1: Phác thảo sơ đồ thí nghiệm trước bằng giấy

Bước 2: Tạo một không gian làm việc riêng cho thí nghiệm (đối với các thí nghiệm quang, sóng, cơ)

Theo mặc đinh, vectơ ta cấp cho vật là vận tốc, muốn vectơ đó là lực thì làm sao?

Vào Properties của vật

đó, chọn thẻ General, trong mục Control, chọn

Force (thay vì lúc trước

là Velocity)

Bước 3: Đưa các thiết bị cần sử dụng từ kho vào không gian làm việc

Bước 4: Sắp xếp, lắp ráp các thiết bị theo sơ đồ thích hợp

Bước 5: Thiết lập các thuộc tính cần thiết cho từng đối tượng

Bước 6: Kiểm tra lại sơ đồ, tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc

Kho được tổ chức theo từng ngăn lớn, trong mỗi ngăn lớn có các ngăn riêng:

Electronics: Các dụng cụ thí nghiệm điện, điện tử Optics: Các dụng cụ thí nghiệm quang học

Motion & Forces: Các dụng cụ thí nghiệm cơ học

Waves: Các dụng cụ sóng âm, sóng cơ, sóng điện từ

Presentation: Các thiết bị trình diễn, hiển thị

a, Tổng quan kho thiết bị điện

Chứa các nguồn

Các khoá, công tắc Các thiết bị nhận tín hiệu

Các thiết bị thụ động (điện trở, tụ, cuộn cảm)

Các dụng cụ bán dẫn rời (Diode,Transistor, Thyristor,…)

Các thiết bị với hình ảnh thật

Các thiết bị số, logic

b, Tổng quan kho thiết bị quang học

Buồng tối để thực hiện thí nghiệm Chứa các vật thật, màn hứng ảnh, mắt,… Nguồn sáng (đèn pin,…)

Thấu kính Các gương Các bản trong suốt (lăng kính, bản mỏng,…) Các vật chắn sáng

c, Tổng kho kho thiết bị cơ học

Các thiết bị máy móc cơ khí

Các dụng cụ, mô hình thí nghiệm cơ học, trong đó có:

d, Tổng quan kho thiết bị sóng

e, Tổng quan kho thiết bị hiển thị

Thước đo Công cụ vẽ đồ thị

Hộp nhập các đoạn văn bản ngắn Hộp nhập văn bản dài

Thể hiện hình ảnh được chèn Trình diễn một loạt các hình ảnh Nút nhấn

Hộp thay đổi thuộc tính kiểu số các đối tượng Hộp kiểm thay đổi thuộc tính các đối tượng Hộp lựa chọn thuộc tính các đối tượng Hộp thay đổi thuộc tính text các đối tượng

Nút Play/ Pause Nút reload, tải lại mô hình trạng thái ban đầu Nút tạo khung chứa các dụng cụ

Các thiết bị này hỗ trợ đắc lực cho các thí nghiệm, nó là đôi mắt và cánh tay thứ ba của người tiến hành thí nghiệm

2.2 Giới thiệu chương trình Interactive Physics

2.2.1 Khởi động chương trình

Muốn sử dụng Interactive Physics, trước hết phải cài đặt phần mềm INTERACTIVE vào trong máy hoặc cũng có thể copy phần mềm từ một máy tính khác Sau đó có thể khởi các cách sau:

Cách 1: Từ Start  All Program  Interactive Physics  Interactive Physics Cách 2: Từ My computer  ổ đĩa C  Program Files  Interactive Physics

 Interactive Physics

Cách 3: Kích đúp chuột trái vào biểu tượng

2.2.2 Màn hình giao diện

Hình 2.2 Màn hình giao diện phần mềm Interactive Physics

Màn hình của Interactive Physics gồm các phần sau:

- Thanh thực đơn: chứa các menu điều khiển

- Thanh công cụ:

Chứa các lệnh chuẩn điều khiển các hoạt động trong mô phỏng cũng như trong Interactive Physics: Tạo File mới ( ), mở các file có sẵn ( ), lưu file ( ), cắt ( ), copy ( ), dán ( ), in ( ), trợ giúp ( ), arrow tool ( ) biểu tượng này luôn nổi khi mở một file mới cho phép đặt con trỏ ở chế độ hoạt động mà ta có thể lựa chọn đánh dấu… các đối tượng, quay ( ), văn bản ( ), phóng to ( ), thu nhỏ ( ), Zoom to extents ( ), chạy mô phỏng ( ), dừng mô phỏng ( ), đặt mô phỏng lại trạng thái cũ ( )

- Workspace: không gian để tạo ra và biểu diễn thí nghiệm mô phỏng

( ) Để tạo ra các đối tượng hình tròn (Circle), hình vuông (Square), hình chữ nhật (Rectangle), chỉ cần kích vào biểu tượng của nó trên thanh công cụ sau đó kích vào vùng không gian làm việc và kéo Đối với các đối tượng hình đa giác (Polygon), đa giác cong (Curved Polygon), trước tiên cũng kích vào biểu tượng của

nó trên thanh công cụ tiếp theo kích một điểm trong không gian làm việc để tạo thành đỉnh thứ nhất, tiếp tục kích chuột vào các vị trí khác để tạo các đỉnh tiếp theo Kết thúc bằng cách kích lại vào điểm ban đầu hoặc kích đúp tại điểm cuối Mỗi đối tượng có các thông số xác định tính chất hoạt động của nó khi chạy mô phỏng Ban đầu, giá trị của các thông số này được mặc định Khi một đối tượng được tạo ra, chúng ta có thể thay đổi các tính chất, sự xuất hiện cũng như các ràng buộc của nó

- Các công cụ liên kết (ràng buộc) gồm có:

+ Mỏ neo ( ): dùng để cố định vật

+ Point (điểm): gồm có Round Point (điểm tròn ), và Square Point (điểm vuông ) Chúng dùng để nối (thay cho việc dùng công cụ nối) Ta sử dụng điểm tròn cho cách nối Chốt (Pin Joint), điểm vuông cho cách nối Cứng (Rigid Joint) + Pin Joint (nối chốt ): cho phép nối quay hai vật

+ Rigid Joint (nối cứng ): cho phép nối cố định hai vật thể với nhau Muốn tạo ra được các mối nối Pin Joint và Rigid Joint, trước hết chồng các vật muốn liên kết lên nhau rồi kích vào biểu tượng Pin Joint ( ), Rigid Joint ( ) trên thanh công cụ Sau đó, kích vào nơi muốn đặt mối nối trong phần chồng lên nhau giữa các vật Nếu có vài vật chồng lên nhau thì chỉ có hai vật đầu là sẽ được nối với nhau + Slot (rãnh): gồm có Straight (rãnh thẳng) với hai kiểu rãnh ngang ( ), rãnh dọc ( ) và Curved Slot (rãnh cong ); Closed Curved Slot (rãnh cong kín ) Slots được sử dụng kết hợp với Points để hình thành các Slot Joints (nối rãnh) Chẳng hạn ta có thể gắn một phần tử điểm của vật và như vậy Slot Joints đã nối vật

và nền Có các nối rãnh sau:

* Nối rãnh thẳng Straight Slot Joints là Pin Slot Joints ngang ( ) và Pin Slot Joints dọc ( ), cho phép một vật trượt và quay đối với chi tiết của vật khác Keyed Slot Joints ngang (nối rãnh cứng ngang ), Keyed Slot Joints dọc (nối rãnh cứngdọc ), cho phép một vật trượt chứ không quay đối với chi tiết của vật khác

* Curved Slot Joints (nối rãnh cong ), Closed Curved Slot Joints (nối rãnh cong kín ) Để tạo ra các Curved Slot Joints, trước tiên kích vào biểu tượng Curved Slot Joints trên thanh công cụ rồi kích vào điểm mà ta cần nối trên vật, vật này chuyển động trên Slot Sau đó, kích những điểm điều khiển ta cần để tạo ra Slot Kích đúp tại điểm điều khiển cuối để hoàn thành Slot

+ Rope (dây thừng ): giới hạn khoảng cách giữa hai vật, không tác dụng lực lên vật khi dây thừng lỏng, nhưng sẽ tác dụng lực cực đại khi nó bị kéo căng

+ Spring (lò xo ): tác dụng lực phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điểm cuối của nó tức độ biến dạng của lò xo, không tác dụng lực khi khoảng cách này bằng độ dài nghỉ của lò xo( lò xo không bị nén hoặc giãn)

+ Rod (dây ): tác dụng lực vào hai điểm của vật để giữ chiều dài cố định + Separator (dây phân cách ): như dây thừng nhưng nó hoạt động theo hướng đối diện, không tác dụng lực khi khoảng cách giữa hai endpoint lớn hơn khoảng cách giữa hai vật

+ Damper (bộ phận tắt dao động hay bộ phận hãm ): tác dụng lực phụ thuộc vào sự khác nhau về vận tốc của hai endpoint của nó, không tác dụng lực nếu các endpoint có cùng vận tốc

+ Damped Spring (hãm lò xo ): là sự kết hợp của lò xo và bộ phận hãm, có lực tác dụng bằng tổng các lực của lò xo và thành phần hãm, có thể thay đổi chiều dài và hệ số tắt dần

+ Actuator (cần kích hay bộ phận truyền động ): là một ràng buộc vạn năng,

sử dụng mọi tác động cần thiết để duy trì trình diễn có ràng buộc Có bốn loại: lực, chiều dài, vận tốc và gia tốc

+ Force (lực ): không giống các ràng buộc khác, một lực chỉ xác định tại một điểm và phải được gắn với vật có bất cứ ảnh hưởng nào trong mô phỏng

Rope, Spring, Rod, Separator, Damper, Damped Spring, Actuator được gọi chung là Linear Constraint ( ràng buộc tuyến tính), tác dụng lực tuyến tính tại những điểm liên kết Ta dễ dàng tạo ra các Linear Constraint bằng cách trước tiên kích vào biểu tượng ràng buộc ta cần rồi kích tại vị trí ta muốn có endpoint đầu tiên sau đó kích vào vị trí endpoint thứ hai

+ Motor (mô tơ ): là ràng buộc để duy trì sự quay giữa các vật

+ Rotational Spring (lò xo quay ): tác dụng một lực quay phụ thuộc vào sự khác nhau trong sự quay của hai vật gắn với endpoint Ta có thể thay đổi hệ số của

+ Torque (moment quay ): là một lực quay cưỡng bức có tác dụng đẩy hoặc kéo vật làm cho vật quay một góc Nó chỉ làm việc trên những vật đơn lẻ

+ Gear (bánh răng ): là công cụ ràng buộc giữa hai vật mà sự quay của chúng phụ thuộc lẫn nhau, làm hai vật trở nên ăn khớp nhau, có sử dụng một sợi dây gắn sẵn Ta có thể tạo sự ràng buộc bằng Gear như sau: Trước tiên tạo hai vật

trong không gian làm việc (thông thường chúng có hình tròn), gắn một trong hai vật với nền (background) bằng Pin Joint rồi kích vào biểu tượng Gear trên thanh công

cụ Sau đó, kích vào vật thứ nhất và kéo đến vật thứ hai

+ Pulley (ròng rọc ): dùng để nối các vật với nhau, nó như một sợi dây đi qua nhiều điểm cố định và hai điểm cuối Ta có thể gắn mỗi điểm của ròng rọc với nền (background) hoặc vật Phải có ít nhất một vật để nối với ròng rọc Để sử dụng ròng rọc, kích vào biểu tượng của ròng rọc trên thanh công cụ rồi kích công cụ ròng rọc này vào vật để tạo điểm bắt đầu của ròng rọc Tiếp theo, kích vào nền để tạo những điểm khác trên ròng rọc kích đúp tại điểm hoặc nhấn một phím bất kỳ sẽ hoàn thành việc tạo một ròng rọc

2.2.3 Các thành phần của menu

File

Trong file menu chứa các lệnh: tạo một file mô phỏng mới (New), mở một file

đã có sẵn (Open), đóng các file đã làm việc (Close), lưu file với các thay đổi theo tên file cũ (Save), lưu file với các thay đổi theo tên file mới (Saves), lưu file với các thay đổi lên cấu hình mới của INTERACTIVE-2.5 (Saves INTERACTIVE-2.5), in toàn bộ nội dung màn hình mô phỏng (Print), xuất nội dung mô phỏng dưới dạng file: *.dta, *.avi (Export), thoát khỏi chương trình Interactive Physics (Exit)

Edit