Mô phỏng và xử lí số liệu mạch điện xoay chiều ba pha nối tam giác

học "suông", học sinh chỉ đợc cung cấp lý thuyết một cách thụ động máy móc, thầy dạy lý thuyết còn học sinh chỉ nghe, chép và hầu nh không đợc thực hiện các thí nghiệm để kiểm tra, đối c

Chơng I: Mở đầu 1.1 Lý do chọn đề tài.

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển có tính bùng nổ của công nghệ thông tin đã đa đến việc tự động hóa rộng rãi các hoạt động kinh tế xã hội trong đó có giáo dục và đào tạo trên phạm vi toàn thế giới Có thể nói công nghệ thông tin đã làm một cuộc cách mạng trong giáo dục và đào tạo nói chung và trong giảng dạy vật lý nói riêng Bởi vì nó góp một phần rất lớn vào việc cải tiến nội dung, phơng pháp, phơng tiện dạy học và đặc biệt là trong việc

tự động hóa các thí nghiệm vật lý

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin trên thế giới cho thấy rằng máy tính đã và đang là một phần không thể thiếu đợc trong cuộc sống kinh tế và văn hóa xã hội của hầu hết các nớc trên thế giới Trong khoa học giáo dục việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin và máy tính điện tử nói riêng vào dạy học đã và đang phát triển mạnh mẽ

ở nớc ta đã có nhiều phần mềm dạy học đợc đa vào các trờng Đại học và Trung học phổ thông Cùng với các quan điểm nh đo đạc, điều khiển, minh hoạ hay ôn tập kiểm tra, đánh giá các phần mềm hỗ trợ các thí nghiệm vật lý là nhóm phần mềm không thể thiếu đợc và ngày càng trở nên quan trọng đối với việc dạy và học vật lý Với một chiếc máy tính xách tay ngời ta đã có thể xây dựng các phòng thí nghiệm (thí nghiệm ảo và phòng thí nghiệm đợc hỗ trợ bởi máy tính) Trong những thí nghiệm tự động hoá, ngời ta thiết kế sao cho các thiết bị có thể nối với một máy vi tính thông qua một bộ biến đổi tơng tự số và

đợc điều khiển từ máy tính nhờ các chơng trình tính toán, điều khiển thích hợp

ở các thí nghiệm này máy tính vừa đóng vai trò là một máy đo vạn năng (đo

đ-ợc nhiều đại lợng vật lý) vừa đóng vai trò hiển thị phong phú đặc biệt là chức năng điều khiển, mô phỏng và minh hoạ các thí nghiệm vật lý Hơn nữa khi sử dụng máy tính để tiến hành mô phỏng và xử lý số liệu thí nghiệm nó giúp chúng ta có thể mô phỏng đợc những thí nghiệm đắt tiền (không có điều kiện

trang bị) hoặc các thí nghiệm nguy hiểm đối với ngời sử dụng, hay các thí nghiệm không thể thực hiện trong thực tế một cách chính xác Ngoài ra khi sử dụng máy tính mô phỏng thí nghiệm có thể giúp cho những ngời không có điều kiện trực tiếp học vẫn có thể học qua các phơng tiên lu trữ hoặc qua mạng (nếu các máy tính nối mạng) Hay nói cách khác nó có thể giúp chúng ta đào tạo từ

xa mà không phải vận chuyển bố trí thí nghiệm cồng kềnh, tốn kém nh thí nghiệm thực

Mặt khác, chúng ta biết vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, nội dung của nó gắn liền với các hiện tợng và sự kiện thực tế và có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống Chính vì vậy trong quá trình giảng dạy vật lý có thể mở ra nhiều khả năng cho việc ứng dụng công nghệ thông tin vào làm ph-

ơng tiện dạy học, đặc biệt nó góp phần trong việc tự động hóa các thí nghiệm vật lý

Thực hiện nghị quyết 240/ĐU của Đảng uỷ trờng Đại học Vinh cũng nh tinh thần của hội thảo khoa học quốc gia về đổi mới PPDH và đào tạo giáo viên Vật lý vừa diễn ra tại Đại học Vinh từ ngày 25 đến ngày 27/ 04 vừa qua Một trong những định hớng hàng đầu về việc đổi mới PPDH đợc nhiều ngời quan tâm đó là ứng dụng CNTT vào đổi mới PPDH vật lý

Nhận thức đợc tình hình trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Mô phỏng và xử lý số liệu thí nghiệm mạch điện xoay chiều ba pha nối tam giác" Việc giải quyết vấn đề này sẽ góp phần vào việc cải tiến phơng pháp và phơng tiện dạy học, nâng cao đợc kết quả của quá trình dạy học Đồng thời tạo tiền đề cho việc thiết kế và khai thác các phần mềm dạy học trong phạm vi rộng cho tất cả các môn học khác

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Xây dựng cơ sở lý luận của việc sử dụng máy tính trong dạy học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng từ đó nêu lên u điểm và hạn chế của việc sử dụng máy tính trong dạy học và nêu lên các tiêu chuẩn cho việc thiết kế các chơng trình, phần mềm dạy học

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc ứng dụng máy tính và dạy học nói

chung và dạy học vật lý nói riêng

- Đề xuất một số yêu cầu về việc thiết kế và xây dựng các phần mềm hổ trợ dạy học cũng nh việc sử dụng nó trong dạy học

- Thiết kế và xậy dựng phần mềm "Mô phỏng và xử lý số liệu thí nghiệm mạch điện xoay chiều ba pha nối tam giác"

1.4 Phơng pháp nghiên cứu.

Về lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu về sử dụng máy vi tính trong dạy

học nói chung và dạy học vật lý nói riêng và các tài liệu về mạch điện xoay chiều ba pha Nghiên cứu các phơng pháp và kỹ thuật lập trình cho việc thiết kế các phần mềm hỗ trợ dạy học

Về thực ngiệm: Sử dụng máy vi tính để thiết kế và xây dựng các phần

mềm "mô phỏng và xử lý số liệu thí nghiệm mạch điện xoay chiều ba pha nối tam giác"

Cấu trúc của luận văn.

Luận văn gồm: 5 chơng

Chơng I Mở đầu

Chơng II Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý phổ thông Chơng III Cơ sở lý luận của việc sử dụng máy tính trong dạy học.

Chơng IV Thiết kế, xây dựng phần mềm mô phỏng và xử lý số liệu mạch

điện xoay chiều ba pha nối tam giác.

ChơngV Kết luận.

Chơng II: Vai trò của thí nghiệm trong giảng dạy

vật lý 2.1 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý trong giảng dạy

Vật lý học là một khoa học thực nghiệm Các hiện tợng tự nhiên xảy ra xung quanh chúng ta rất phong phú và phức tạp Không phải dễ dàng phân biệt

đợc tính chất đặc trng và mối quan hệ lẫn nhau giữa các hiện tợng Để hiểu rõ

và phân biệt đợc bản chất của các hiện tợng cần phải tách rời và làm sáng tỏ các khía cạnh cụ thể của các sự vật hiện tợng trên cơ sở đó tổng hợp, khái quát hóa

để có sự hiểu biết sâu sắc về sự vật hiện tợng đang nghiên cứu Một trong những phơng pháp đáp ứng đợc yêu cầu này là sử dụng thí nghiệm vật lý Thí nghiệm vật lý có thể đơn giản hóa đợc các sự vật, hiện tợng để làm nỗi bật các khía cạnh cần quan tâm của sự vật hiện tợng Nhờ các thí nghiệm với sự nghiên cứu

tỉ mỉ, sự phân tích, khái quát của nhà khoa học mà các hiện tợng, các quy luật

đã đợc giải thích và làm sáng tỏ bằng các định luật, các học thuyết hay nói cách khác chúng đợc giải thích bằng lý thuyết một cách rõ ràng

Một điều nữa là ngay cả những quy luật xây dựng bằng con đờng lý thuyết đơn thuần cũng chỉ có ý nghĩa là một định luật vật lý thực sự khi đợc thực nghiệm kiểm chứng Vì vậy khi học lý thuyết vật lý, để nắm bắt một cách sâu sắc và hiểu rõ bản chất hiện tợng thì phải gắn liền giảng dạy lý thuyết với thực nghiệm

Trớc khi học lý thuyết về sự vật, hiện tợng nếu học sinh đợc quan sát một thí nghiệm giới thiệu do giáo viên thực hiện sẽ kích thích sự tò mò, tìm tòi khám phá cái mới và nhu cầu hiểu biết chúng của học sinh Học sinh sẽ đặt ra nhiều câu hỏi cần đợc giải quyết và liên tởng đến các hiện tợng xung quanh t-

ơng tự hoặc có liên quan với hiện tợng đang đợc nghiên cứu bởi các thí nghiệm Trong mỗi học sinh sẽ có những quá trình phân tích, giải thích theo hiểu biết của mình và khi vấn đề mà họ không tự giải thích đợc sẽ dẫn đến sự bức xúc

cần đợc hiểu biết và khi vấn đề đó đợc giải thích một cách đơn giản bằng lý thuyết thì kiến thức đợc hiểu rõ và khắc sâu hơn

Hoặc là sau khi học lý thuyết học sinh có thể cha hiểu cặn kẽ đợc kiến thức, vì vậy nếu tổ chức thí nghiệm để học sinh đợc trực tiếp thực hiện các bớc

đo đạc, xử lý, phân tích và khi mà kết quả thí nghiệm phù hợp với những gì

mà lý thuyết nêu ra sẽ tạo cho học sinh sự tin tởng và khắc sâu kiến thức cho mình

Hơn nữa khi học vật lý, thờng do kinh nghiệm sống, học sinh đã có hiểu biết nào đó về các hiện tợng vật lý Nhng không có thể coi những hiểu biết ấy là cơ sở để cho họ tự nghiên cứu vật lý, bởi vì trớc một hiện tợng vật lý học sinh

có thể có những hiểu biết khác nhau, thậm chí có những hiểu biết sai Vì vậy khi giảng dạy vật lý giáo viên phải tận dụng những kinh nghiệm sống ấy, nhng phải chỉnh lí, phải bổ sung, hệ thống hóa những kinh nghiệm sống đó và nâng cao lên mức chính xác và đầy đủ bằng thí nghiệm Đồng thời thông qua thí nghiệm rèn luyện kĩ năng cho học sinh, rèn luyện cho họ những đức tính của ngời nghiên cứu khoa học đó là cẩn thận, khách quan và trung thực Do vậy việc tận mắt quan sát sự hoạt động của máy móc, đợc tự tay tháo lắp các thiết bị đo lờng giúp học sinh nhanh chóng làm quen với những dụng cụ và thiết bị dùng trong cuộc sống và trong công việc hàng ngày

Với những phân tích trên thì việc gắn liền giảng dạy lí thuyết với thực hành là yêu cầu cần thiết khi giảng dạy vật lý ở trờng phổ thông và phù hợp với tiêu chí dạy học là "học đi đôi với hành"

Trong quá trình tổ chức thí nghiệm có thể tiến hành theo hai cách sau.+ Thứ nhất: Bố trí thí nghiệm bằng các dụng cụ trực quan hoặc các dụng

cụ mô phỏng tơng tự Những dụng này học sinh có thể sờ mó đợc và tự bố trí thí nghiệm theo hớng dẫn cho trớc, tự thu nhập số liệu và xử lí kết quả, từ đó đối chiếu với những gì mà lý thuyết nêu ra Rõ ràng với những thí nghiệm này sẽ

phát huy đợc óc sáng tạo, sự miệt mài và óc sáng tạo trong khi làm thí nghiệm của học sinh.

+ Thứ hai: Mô phỏng các thí nghiệm bằng các hình vẽ trên bìa, trên nhựa

trong suốt hoặc mô phỏng tơng tự bằng các hình vẽ trên máy vi tính Các thí

đ-ợc mô phỏng thông qua máy vi tính tuy học sinh không sờ mó đđ-ợc nh các thí nghiệm thực Song các quá trình, các bớc thao tác và trình tự tiến hành thí nghiệm cũng xảy ra nh đối với thí nghiệm thực cho nên các kết quả tác động

đến việc tiếp thu kiến thức của học sinh cũng khá hiệu quả Mặt khác việc thực hiện thí nghiệm này đơn giản không cồng kềnh, các quá tính toán xử lý do máy tính thực hiện nhanh chóng và chính xác, đồng thời các kết quả phù hợp với những gì mà lý thuyết nêu ra do đó có tác dụng cũng cố cho học sinh kiến thức một cách chắc chắn Hơn nữa do thời gian thực hiện thí nghiệm nhanh nên giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm giới thiệu ngay tại lớp trớc khi dạy lí thuyết Còn nếu tổ chức cho học sinh tiến hành thí nghiệm thì trong một buổi có thể tổ chức đợc nhiều nhóm học sinh thực hiện, vì thế tất cả học sinh có thể hoàn thành đợc thí nghiệm của mình Một điều nữa là hình ảnh mô phỏng bằng máy

vi tính thờng đẹp, rõ ràng, gần giống với hiện tợng thực tế tạo ra hứng thú cho học sinh làm thí nghiệm

2.2 Những đặc điểm khách quan.

Do điều kiện kinh tế của đất nớc, đối với các trờng phổ thông, kể cả trờng

ở trung tâm cũng rất ít có các phòng thí nghiệm tốt, nếu có thì các thí nghiệm thờng đã cũ và lạc hậu cha đáp ứng đợc nhu cầu giảng dạy thí nghiệm vật lý ở nhà trờng phổ thông Đồng thời chơng trình vật lý phổ thông yêu cầu dạy lý thuyết quá nhiều nên thời gian thực hành còn ít Điều quan trọng hơn là do xu hớng hiện nay là đại đa số học sinh chỉ có mục đích học để thi vào Đại học nên chỉ học thuộc lý thuyết một cách máy móc và cha chú trọng đến tìm hiểu, liên

hệ và khắc sâu kiến thức đã có bằng thí nghiệm Vì vậy đối với chơng dạy học vật lý phổ thông hiện nay, nhiều trờng phổ thông thầy chỉ dạy "chay", còn trò

học "suông", học sinh chỉ đợc cung cấp lý thuyết một cách thụ động máy móc, thầy dạy lý thuyết còn học sinh chỉ nghe, chép và hầu nh không đợc thực hiện các thí nghiệm để kiểm tra, đối chiếu với lý thuyết cho nên kiến thức thu đợc không sâu sắc và nhiều lúc học sinh cha nắm đợc bản chất của sự vật hiện tợng, khi gặp những hiện tợng có liên quan đến kiến thức đã học thì không biết vận dụng để giải thích.

Kết hợp những phân tích về vai trò, tác dụng và điều kiện thực hiện các thí nghiệm ở trên thì việc viết chơng trình phần mềm mô phỏng các thí nghiệm vật lý phổ thông bằng máy vi tính, để sử dụng trong quá trình giảng dạy và học tập ở các trờng phổ thông là rất cần thiết và cũng không quá khó khăn cho giáo viên, cũng nh đối với học sinh trong quá trình thực hiện chúng Các thí nghiệm này có thể thay thế các thí nghiệm thực trong điều kiện cha có phòng thí nghiệm hoặc phòng thí nghiệm cha tốt, góp phần đáp ứng nhu cầu về giảng dạy

và học tập vật lý trong các trờng phổ thông hiện nay

Chơng III: cơ sở lí luận của việc sử dụng máy tính

làm phơng tiện dạy học 3.1 Các cơ sở khoa học của việc sử dụng máy vi tính làm phơng tiện dạy học

3.1.1.Cơ sở tâm lý học.

Các công trình nghiên cứu về tâm lí học nhận thức thông qua hoạt động giáo dục - đào tạo trên phạm vi toàn thế giới đã khẳng định vai trò to lớn của các phơng tiện dạy học trong việc nâng cao hiệu quả dạy học vật lý Để lĩnh họi tri thức phải có sự tơng quan hợp lý giữa lời nói của giáo viên với phơng tiện trực quan Phơng tiện trực quan hình thành những biểu hiện cụ thể trong

ký ức của học sinh Các khái niệm đợc hình thành trên cở các biểu tợng Do vậy việc hớng dẫn tri giác của học sinh một cách có mục đích là vô cùng quan trọng

Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học CHLB Đức nh Sternberg (1975) nghiên cứu về trí nhớ, Broađbent (1958) và Sperling (1963) nghiên cứu về tri giác, Aderson (1980) nghiên cứu về tâm lý học hành vi cho phép ta đi đến kết luận rằng: Việc học tập với máy vi tính, với các thiết đa ph-

ơng tiện nh văn bản, hình ảnh tĩnh, hình ảnh động, đồ hoạ kết hợp với âm thanh

sẽ làm tăng khả năng ghi nhớ và chất lợng của việc ghi nhớ các kiến thức trong

đầu học sinh cũng bền hơn Năm 1971 Piaviô đã làm các thí nghiệm để nghiên cứu khả năng ghi nhớ của học sinh và rút ra kết luận rằng khi học sinh học tập với các tranh vẽ thì khả năng ghi nhớ sau 5 phút, hoặc sau 1 tuần là cao hơn so với học sinh khi học không có tranh vẽ hoặc học với các biểu tợng trừu tợng Kết quả nghiên cứu của ông đợc tóm tắt nh sau: Khả năng nhớ

sau 5 phút sau 1 tuần

Học với tranh ảnh 33% 19%

Học với các biểu tợng trừu tợng 14% 5%

Các công trình nghiên cứu của Treichler (1967) về tác động của các giác quan đối với khả năng tiếp thu và ghi nhớ kiến thức của học sinh đã rút ra kết luận: Vị giác quyết định 1%, xúc giác 1,5%, khứu giác 3,5%, thính giác (nghe)11% và thị giác (nhìn) là 83% Ông cũng đã chỉ ra ảnh hởng của các hoạt

động cá nhân đối với việc ghi nhớ của học sinh nh sau: 10% thông qua đọc, 20% thông qua nghe, 30% thông qua nhìn, 50% thông qua nghe và nhìn, 70% thông qua nói nhìn, 90% thông qua nhìn và làm việc (thực hành) Thông qua các phần mềm dạy học trên máy vi tính, thông qua các thao tác xử lý máy vi tính, tiến hành thí nghiệm có trợ giúp máy vi tính thì học sinh phải thực hiện cùng lúc thực hiện nhiều thao tác: nghe, nhìn, và làm việc Do vậy học tập với máy vi tính sẽ góp phần phát triển khả năng lĩnh và ghi nhớ kiến thức một cách chắc chắn

Khi sử dụng máy vi tính và các phơng tiện dạy học hiện đại để giải quyết các nhiệm vụ học tập đợc giao, học sinh sẽ có niềm tin vào bản thân, tạo cơ sở cho việc hình thành những nét nhân cách quan trọng của ngời lao động mới trong thời kỳ phát triển của xã hội với trình độ tự động hóa cao

Khả năng điều tiết, chọn lọc thông tin một cách linh hoạt, khả năng điều khiển vòng lặp tùy ý của máy vi tính sẽ tạo điều kiện cho học sinh tự điều tiết nhịp độ học tập của bản thân tronh khi tiếp thu bài học mới hoặc ôn tập những vấn đề đã học Máy vi tính không thiên vị, công bằng trong đánh giá kết quả học tập của học sinh sẽ tạo điều kiện để hình thành cho các em thói quen tốt: Trung thành với bản thân mình, đánh giá khách quan đối với ngời khác - đây là những nét nhân cách quan trọng cần đợc hình thành cho thế hệ trẻ

tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh Trong mọi hoạt động của con ngời,

ba nội dung, phơng pháp và phơng tiện luôn luôn có quan hệ chặt chẽ với nhau

Để thực hiện mỗi nội dung dạy học đòi hỏi phải cóa những phơng pháp và

ph-ơng tiện dạy học tph-ơng ứng Ngày nay mục đích của quá trình dạy học là đào tạo nên những con ngời năng động, sáng tạo, phù hợp với sự phát triển của khoa học - công nghệ Chính vì vậy mà nội dung dạy học cũng đợc điều chỉnh và ph-

ơng tiện dạy học cũng đợc cải tiến, hiện đại hóa

* Máy vi tính với t cách là một phơng tiện dạy học, sử dụng nó trong

dạy học có những u điểm nh sau:

Nhờ các chơng trình mô phỏng và minh hoạ, máy vi tính làm tăng tính trực quan trong dạy học, tăng hứng thú học tập và tạo sự chú ý học tập của học sinh ở mức độ cao

Máy tính có khả năng lặp lại vô hạn một vấn đề, có nghĩa là máy vi tính

có lòng kiên nhẫn vô hạn, điều này rất khó có thể có ở ngời giáo viên

Một quá trình dạy học cơ sở (một tiết học) nói riêng bao gồm các chức năng: Cũng cố trình độ tri thức xuất phát cho học sinh, xây dựng tri thức mới,

ôn luyện và vận dụng tri thức,tỏng kết hệ thống hóa kiến thứ và kiểm tra đánh giá trình độ tri thức, kỹ năng của học sinh Những nghiêm cứu và thử nghiệm của các nhà nghiên cứu khoa học s phạm trên toàn thế giới đã đi đến kết luận rằng: với t cách là một phơng tiện dạy học, máy vi tính có thể đợc sử dụng ở cả mọi chức năng lý luận dạy học ấy

* Đối với chức năng dạy học thứ nhất: Cũng cố trình độ tri thức và kỹ

năng xuất phát cho học sinh, ta có thể sử dụng máy vi tính để tóm tắt các kiến thức đã truyền thụ, đa ra các hiện tợng và yêu cầu học sinh giải thích các hiện t-ợng đó Cũng có thể đa ra hiện tợng mới cần nghiên cứu để đa học sinh vào tình huống có vấn đề, gây ra cho học sinh nhu cầu nhận thức tri thức mới Cần chú ý

về mặt thời gian khi sử dụng máy vi tính ở chức năng này Các vấn đề đa ra cần

rõ ràng, ngắn gọn sao cho phù hợp với trình độ xuất phát của học sinh, sát với nội dung của bài học, phục vụ trực tiếp cho việc nắm tri thức và kỹ năng mới.

* Đối với chức năng dạy học thứ hai: Xây dựng tri thức mới thì máy vi

tính có thể đợc sử dụng rất hiệu quả Việc sử dụng các phần mềm mô phỏng hay minh hoạ các hiện tợng, quá trình vật lý, kết hợp với hội thoại ngời máy, việc tiến hành các thí nghiệm với máy vi tính sẽ vừa là nguồn cung cấp tri thức, vừa là phơng tiện để xây dựng tri thức mới Các văn bản, hình ảnh, đồ hoạ và

âm thanh trên màn hình là đối tợng nghiên cứu của học sinh Họ thu nhận, cải biến và thông tin từ máy vi tính để lĩnh hội tri thức tốt hơn Các dạng dữ liệu trên màn hình của máy vi tính hổ trợ cho các hoạt động quan sát, mô tả của học sinh dẫn đến sự hình thành biểu tợng hay quan niệm về vấn đề đó Từ đó mà dẫn dắt cho t duy của học sinh phát triển theo hớng khái quát hóa quy nạp để xây dụng tri thức mới về vấn đề đang đợc nghiên cứu Việc mô phỏng, minh hoạ có thể làm nỗi rõ quan hệ của sự kiện đang khảo sát với sự kiện đã biết, hoặc tạo nên sự nhận diện sự kiện cần nghiên cứu trong lớp các sự kiện đã học

Từ đó có lại dẫn dắt t duy phát triển theo hớng suy lý diễn dịch và sẽ đi đến kiến thức về sự kiện đang xét

* Đối với chức năng dạy học thứ ba: Rèn luyện, vận dụng tri thức thì

máy vi tính có khả năng rất lớn Có thể giao cho học sinh độc lập sử dụng

ch-ơng ôn tập và cài đặt trên máy vi tính Có thể kết hợp sự biểu diễn của giáo viên với việc giao nhiệm vụ cho học sinh, yêu cầu học sinh giải quyết nhiệm vụ để

ôn tập và vận dụng kiến thức đã lĩnh hội

* Đối với chức năng lý luận dạy học thứ t: Tổng kết và hệ thống hóa

bằng máy vi tính sẽ có nhiều thuận lợi Có thể sử dụng phần mềm để xây dựng chơng trình tổng kết, hệ thống hóa tri thức theo từng Mudul Chơng trình có thể

điều khiển tiến trình tổng kết, hệ thống hóa một cách hệ thống bảo đảm tính lôgic cao của nội dung Với phần mềm ôn tập thì học sinh có thể chọ lựa nội dung ôn tập từ hệ thống bảng chọn (menu) của chơng trình Học sinh có thể lặp

lại quá trình ôn tập với số lần thích hợp không hạn chế, và dễ dàng chuyển giữa nội dung khác.

* Đối với chức năng lý luận dạy học thứ năm: Kiểm tra, đánh giá kiến

thức của học sinh thì máy vi tính có rất nhiều u điểm Trớc hết phải nói đến đó

là tính chính xác, khách quan của việc đánh giá Có thể nói rằng sự đánh giá của máy vi tính là khách quan nhất không có ngời thầy giáo nào có thể thực hiện đợc nh vậy Với hệ thống các câu hỏi trắc nghiệm, ta có thể kiểm tra trong phạm vi khá rộng của tri thức bộ môn Việc xử lý tổng hợp kết quả kiểm tra cũng đợc thực hiện một cách nhanh chóng tạo điều kiện tiết kiệm thời gian để

có thể kiểm tra nhiều học sinh hơn, nhiều khối lợng tri thức hơn

Sử dụng máy vi tính trong các giai đoạn của quá trình dạy học nh đã phân tích ở trên chứng tỏ máy vi tính với một t cách là một phơng tiện dạy học hiện đại có thể góp phần thực hiện có hiệu quả các nhiệm vụ của quá trình dạy học vật lý là một môn khoa học thực nghiệm do đó có nhiều thế mạnh đối với việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hớng nghiệp cho học sinh Việc sử dụng máy vi tính làm phơng tiện dạy học hiện đại trong dạy học vật lý tạo điều kiẹn thuận lợi để giúp các em làm quen, tìm hiểu nguyên lý của các hệ thống thiết

bị điều khiển tự động có trong sản xuất Việc sử dụng máy vi tính và các ứng dụng khác của công nghệ thông tin cũng giúp cho các em định hớng lựa chọn nghề nghiệp tơng lai của mình Học tập với máy vi tính sẽ giáo dục cho các

em lòng say mê khoa học, hiểu đợc khả năng sáng tạo vô tận của con ngời, hình thành ở các em lòng tin vào khả năng lao động và ý nghĩa tốt đẹp của lao

động sáng tạo Đây là những nét nhân cách đẹp đẽ mà nền giáo dục chân chính luôn phấn đấu đợc

* Tuy nhiên, học tập với máy vi tính cũng có những hạn chế cần phải

lu ý để khắc phục:

- Thứ nhất, màn hình vi tính nhỏ có thể gây khó khăn cho việc quan sát

của học sinh đói với lớp đong ngời học Tuy nhiên nếu học tập với mạng máy

tính, học theo từng nhóm nhỏ, hay sử dụng thiết bị khuyếch đại nối với máy vi tính (Projector) thì có thể chiếu dữ liệu trên màn hình của máy vi tính lên màn

ảnh rộng Khi đó thì kích thớc nhỏ của màn hình máy vi tính sẽ đợc khắc phục

- Thứ hai, học tập với máy vi tính có thể làm hạn chế năng lực giao tiếp

xã hội của ngời học sinh Điều này có thể khắc phục bằng cách tổ chức cho các

em học theo nhóm, thông qua nhóm học tập để các em trao đổi thảo luận

- Thứ ba, để sử dụng máy vi tính một cách có hiệu quả thì đòi hỏi ngời

giáo viên phải có kiến thức nhất định về tin học Để giải quyết vấn đề này thì phải tổ chức các lớp định kỳ cho giáo các viên, trong các trờng s phạm phải đa vào nội dung chơng trình đào tạo các học phần về tin học đại cơng và tin học ứng dụng, nhất là trong các học phần về phơng pháp dạy bộ môn

Tóm lại: Máy vi tính là một phơng tiện dạy học hiện đại có thể sử dụng

ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học Tuy nhiên máy vi tính không phải là một phơng tiện dạy học vạn năng thay thế toàn bộ các phơng tiện dạy học truyền thống khác, nhng máy vi tính là một phơng tiện dạy học tỏ ra nhiều thế mạnh, phù hợp với đòi hỏi của thực tế phát triển khoa học kỹ thuật Máy vi tính dù có mạnh đến đâu cũng không thể thay thế đợc ngời giáo viên đợc Ngời giáo viên luôn đóng vai trò tổ chức, thiết kế quá trình dạy học, là ngời quyết định lựa chọn phơng tiện, lựa chọn thời điểm sử dụng, hình thứ sử dụng, phạm vi sử dụng máy vi tính nhằm đạt hiệu quả cao nhất của hoạt động dạy học

3.1.3 Cơ sở thực tiễn.

Những cơ sở lý luận của việc sử dụng máy vi tính làm phơng tiện dạy học đã phân tích ở trên cần phải đợc thực tiễn của việc dạy học kiểm nghiệm Các khả năng của máy vi tính với t cách là một phơng tiện dạy học cũng chỉ có thể trở thành hiện thực trong những điều kiện cụ thể, khả thi của thực tiễn nhà trờng và nền kinh tế của mỗi quốc gia Những kết quả của thực tế ứng dụng sẽ

là sự chứng minh tốt nhất, đáng tin cậy nhất đố với việc quyết định, lựa chọn máy vi tính làm phơng tiện dạy học

ở Việt Nam, những thành công của sự nghiệp đổi mới trong hơn một thập niên qua đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng các thành tựu của công nghệ thông tin vào nhà trờng Môn tin học đã đợc đa vào giảng dạy trong nhà trờng dới nhiều mức độ khác nahu, các trờng đã đợc trang bị máy vi tính, thiết bị chiếu khuyếch đại nối với máy vi tính và màn hình cũng đã xuất hiện, một số tr-ờng Trung học phổ thông trọng điểm, các trờng đại học, các viện nghiên cứu đã

đợc trang bị thiết bị này để phục các cuộc hội thảo, các ceminar khoa học

Hiện nay ở một số trờng Đại học s phạm, Cao đẳng s phạm trong chơng trình đào tạo, sinh viên vật lý đã đợc học nhiều các học phần về tin học cũng

nh các môn học về ứng dụng công nghệ thông tin nói chung, máy vi tính nói riêng để làm phơng tiện dạy học vật lý Đây là bớc chuẩn bị đội ngũ giáo viên

để có thể sẳn sàng tiếp cận với các phơng tiện dạy học mới trong giảng dạy môn vật lý ở nhà trờng phổ thông sau khi ra trờng Trong các môn học về nghiệp vụ

s phạm và phơng pháp giảng dạy vật lý đã có các học phần về "Tin học ứng dụng trong dạy học vật lý ", học phần về "Phơng tiện dạy học vật lý" Trong các học phần này đều đã đa ra các ứng dụng cụ thể của máy vi tính trong việc xây dựng, phát triển, hiện đại hóa các phơng tiện dạy học nh các phần mềm dạy học, các thí nghiệm vật lý có trợ giúp của máy vi tính

Những đòi hỏi cấp thiết của thực tiễn, những kết quả khả quan của việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học trên thế giới và trong nớc trong những năm qua đã khẳng định rằng việc nghiên cứu, ứng dụng các thành tựu của công nghệ thông tin vào việc phát triển, hiện đại hóa các phơng tiện dạy học nhằm hiện đại hóa nhà trờng, gắn hoạt động giáo dục với thực tiễn của đời sống xã hội là một đòi hỏi có tính tất yếu ở tất cả các nớc trên thế giới

3.2 Các chức năng hỗ trợ của máy tính trong quá trình dạy - học.

Từ những năm 1960, khi máy tính xâm nhập vào nhà trờng ở các nớc tiên tiến trên thế giới với t cách là một môn học cũng nh phơng tiện mới của quá trình dạy học, máy tính đã chứng tỏ đợc khả năng u việt của nó trong nhiều lĩnh

vực khác của quá trình dạy học Trong thực tế dạy học ở các nớc tiên tiến đã cho thấy máy tính đã vợt qua các phơng tiện dạy học truyền thống nh bảng đen, tranh ảnh, máy chiếu phim nó ngày càng đợc cũng cố vị trí đặc biệt của nó Ngày nay máy tính càng xâm nhập sâu vào một số lĩnh vực của quá trình dạy học là nhờ.

• Khả năng tính toán cực nhanh một khối lợng lớn phép tính

• Cho phép thâm nhập không hạn chế vào một lợng thông tin xác định trong khối dữ liệu khổng lồ

• Tận dụng việc biến đổi số liệu thành đồ hoạ và cho phép tạo ra những đồ thị, biểu đồ mà trong đièu kiện bình thờng không thể vẽ bằng tay đợc

• Khả năng liên kết, ghép nối, điều khiển với các thiết bị khác

Dựa vào đặc điểm cấu tạo và hoạt động của máy tính, có thể nhận thấy rằng máy tính có những chức năng hỗ trợ cho việc giảng dạy sau:

• Cung cấp thông tin

• Điều chỉnh các hoạt động học tập của học sinh

• Kiểm tra đánh giá

3.2.1 Cung cấp thông tin:

Khái niệm"thông tin" có thể hiểu theo nhiều ý nghĩa khác nhau và có nhiều khả năng để hiện thực hóa chức năng này của máy tính Máy tính có thể quản lý và xử lý các dạng thông tin nh văn bản, dữ liệu thống kê, suy luận logic, các công thức, các phép tính toánvà các dạng khác của tri thức Các dạng thông tin có thể là các văn bản, số liệu, có thể là các cấu trúc, các biểu đồ, âm thanh

và các dạng chuyển động

Khi làm việc với một chơng trình máy tính, học sinh có đợc những cơ hội để đọc và thu nhập dữ liệu Đó chỉ là dạng cơ bản nhất của chức năng cung cấp thông tin, bên cạnh đó máy tính là cơ thể phục vụ cho các hoạt động khám phá, cho việc giải các bài tập và rèn luyện hoạt động t duy cũng nh quá trình giải quyết vấn đề của học sinh Máy tính có thể cung cấp thông tin dới nhiều hình thức khá nhau Có thể là ở dạng văn bản nhờ các chơng trình xử lý văn bản, cũng có thể ở dạng đồ thị bảng biểu nhờ các chơng trình cơ sở dữ liệu, bảng tính hay bài giảng điện tử Cùng với sự xâm nhập và phát triển mạnh mẽ của các hệ thống đa phơng tiện và mạng máy tính toàn cầu Internet trong dạy học thì chức năng cung cấp thông tin của máy tính đợc phát huy hơn bao giờ hết Xét theo quan điển của lý luận dạy học hiện đại chỉ xem máy tính là phơng tiện cung cấp thông tin thì trong một số trờng hợp các phơng tiện truyền thống

nh (sách giáp khoa, tranh ảnh, báo chí ) có thể đảm nhận nhiệm vụ cung cấp thông tin tốt hơn máy tính Tuy nhiên nếu thông tin cần cung cấp đợc trích ra từ một ngàn hàng dữ liệu hoặc đọc và thu thông tin một cách tùy ý từ ngàn hàng dữ liệu thì có thể nói không có phơng tiện nào khác thay thế đợc máy tính Máy tính có thể phục vụ ngời học một cách đắc lực nếu nhiệm vụ học tập là một trong các dạng sau

• Tìm kiếm thông tin xắp xếp và chọn lọc thông tin

Trong các phần mềm dạy học, chức năng cung cấp thông tin đợc tích hợp trong một tổng thể các chức năng khác, từ các phần trợ giúp đến cơ sở dữ liệu vị thức mà ngời học cần tiếp cận hoặc sử dụng

3.2.2 Điều chỉnh hoạt động học tập.

Các chơng trình máy tính có thể điều chỉnh hoàn thiện và phát triển hoạt động học tập của học sinh Máy tính tạo cho học sinh có đợc những hứng thú, động cơ trong học tập, kích thích học sinh trong việc tìm tòi, khám phá ra các tri thức mới Máy tính còn có thể giúp học sinh phát triển khả năng diễn đạt, khả năng t duy logic mà đặc biệt là t duy thuật toán cũng nh khả năng giải quyết các nhiệm vụ học tập

Nhờ có quá trình phản hồi thông tin từ máy tính, dựa trên mục đích và kết quả của từng học viên cụ thể, học sinh có thể điều chỉnh hoạt động tập của mình về nội dung, phơng pháp, tiến trình học tập Với sự giúp đỡ này của máy tính, học sinh có khả năng xác định đúng các phần kiến thức của mình, thiếu hổng và kịp thời bổ sung

3.2.3 Rèn luyện kỹ năng.

Rèn luyện kỹ năng một khâu không thể thiếu đợc trong quá trình học tập và rèn luyện t duy của học sinh Chỉ có qua khâu rèn luyện và thực hành học sinh mới có thể vận dung đợc những kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách có hiệu quả, từ đó cũng cố và đào sâu các kiến thức đã học

Các chơng trình luyện tập trên máy tính giúp học sinh có cơ hội tiếp xúc những vấn đề thực tiễn đã đợc đơn giản hóa để phù với khả năng và trình độ của học sinh Học sinh có thể thực hành trên các mô hình trớc khi bắt tay vào làm việc với đối tợng thực Việc làm đó mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian và hạn chế hỏng hóc hoặc nguy hiểm khi làm việc với hiện thực

3.2.4 Minh hoạ kiến thức.

Máy tính có khả năng chuyển đổi và lu trữ các tranh ảnh, đồ thị với số ợng lớn cũng nh với khả năng truy cập nhanh, có hệ thống những đối tợng đợc

l-lu trữ Sử dụng các chơng trình máy tính học sinh có thể đợc xem số lợng lớn tranh ảnh, hoặc xem các đoạn phim đã đợc số hóa Các tranh ảnh này có thể là hình ảnh mô tả các hiện tợng vật lý hoặc các bảng biểu, sơ đồ dạy học thông th-

ờng Hơn nữa, học sinh có thể xem các đoạn phim video đã đợc số hóa mà đoạn phim này trình bày các diễn biến của các hiện tợng, quá trình không thể quan sát trực tiếp đợc.

3.2.5 Trực quan hóa.

Những thành tựu của tâm lý học, nhận thức và tâm lý học s phạm đã cho phép khẳng định vai trò và tác dụng của các phơng tiện trực quan trong việc kích hứng thú nhận thức, tạo cơ sở cho nhu cầu nhận thức xuất hiện và

động lực của hoạt động nhận thức đợc duy trì phát triển Do đó mà vừa làm cho ngời học đạt đợc kết quả tốt và nâng cao hiệu quả học tập, đồng thời chất lợng của hoạt động dạy cũng nâng cao so với trờng hợp chỉ dùng ngôn ngữ để thuyết trình

Về mặt triết học, Lênin đã chỉ ra con đờng biện chứng của hoạt động, nhận thức thế giới từ nhiên là "Từ trực quan sinh động đến t duy trừu tợng, từ t duy trừu tợng trở về thực tiễn" Điều có nghĩa hoạt động nhận thức đợc phát triển từ cái cụ thể, đó là các sự kiện, các hiện tợng và sự vật trong thế giới xung quanh con ngời

Trực quan hóa cho phép học sinh nắm đợc mối quan hệ giữa các đối ợng, các đại lợng đặc trng cho quá trình Trong một số trờng hợp trực quan hóa

t-là cầu nối giữa bức tranh thế giới hiện thực bên ngoài với bức tranh nhận thức bên trong của học sinh Do đó trực quan hóa giúp học sinh hiểu sâu hơn về bản chất của các quá trình và đặc biệt nắm vững các khái niệm trừu tợng trong các môn học nói chung và vật lý nói riêng So với các phơng tiện khác đã sử dụng nhiều trong dạy học thì máy tính tỏ ra có nhiều khả năng cho phép ngời sử dụng thâm nhập vào quá trình trực quan hóa ví dụ nh: phóng to, thu nhỏ, làm chậm lại, làm nhanh hơn, chèn tranh ảnh, lồng ghép các nội dung, chuyển đổi nội dung một cách thuận tiện

3.2.6 Thiết kế.

Chức này thể hiện ở việc dựa vào quá trình dạy học ở chơng trình đò hoạ, thiết kế các mạch điện công trình xây dựng, các mẫu biểu trong các ch-

ơng trình máy tính vừa tạo điều kiện cho học sinh thiết kế một cách độc lập, từ

đó tạo ra những sản phẩm cụ thể là kết quả của việc học tập sáng tạo riêng của mình Học sinh có thể tự hoàn thiện và phát triển khả năng của mình từ việc hình thành các sản phẩm phần mềm ứng dụng Chúng ta có thể nói rằng "thiết

kế " là một trong những chức năng quan trọng của máy tính và hơn bao giờ hết hiện nay nó đang đợc sử dụng rộng rãi

3.2.7 Mô phỏng.

Mô phỏng là nhằm nêu diễn một hiện tợng, một quá trình xảy ra trong

tự nhiên Nó đợc xây dựng dựa trên mô hình toán học hoặc mô hình logic hình thức nào đó Mô phỏng là một quá trình đợc tiến hành song song với việc xây dựng mô hình Có rhể nói mô phỏng là quá trình thực hiện các mô hình đã đợc xây dựng hoặc mô phỏng đợc hiểu là sự làm giàu có mục đích với mô hình của một hệ thống Mô phỏng giúp ích cho việc quan sát hiện tợng, quá trình trong các điều kiện khác

Do đặc điểm của từng quá trình, mức độ tích cực và hoạt động độc lập của học sinh trong quá trình mô phỏng Nên trong quá trình mô hình hóa, học sinh phải xuất phát từ những giả thiết về mặt lý thiết để tạo ra một mô hình có thể hoạt động đợc Sau đó học sinh có thể kiểm chứng tính chân thật của giả thiết thông qua các kết quả của việc thực hiện mô hình (đồ thị, biểu đồ ) Trong mô phỏng, học sinh tập trung vào các hiện tợng và quá trình cũng nh sự biến đổi của chúng trong các điều kiện khác nhau

3.2.8 Chức năng kiểm tra đánh giá.

Máy tính ngoài việc đảm nhận vai trò to lớn trong việc giảng dạy, nó còn là một thiết bị để kiểm tra đánh giá trình độ nhận thức của học sinh Nó cũng có thể là một thiết bị phân tích và đánh giá các bài kiểm tra, chẩn đoán và trị liệu trong tâm lý học Trong các cuộc kiểm tra trắc nghiệm, máy tính có thể

đóng vai trò vừa là thiết bị kiểm tra vừa là thiết bị đánh giá, tổng hợp, thống kê Kết quả của việc đánh giá đợc dùng làm cơ sở cho việc cung cấp thông tin phản hồi cho học sinh, để điều chỉnh nội dung, phơng pháp và tốc độ hoạt động của học sinh Hơn nữa, máy tính thiết bị kiểm tra đánh giá một cách công bằng, chính xác, khoa học mà không cảm tính.

3.3 Những thuận lợi và một số yêu cầu khi dùng máy tính làm PTDH vật lý.

3.3.1 Những thuận lợi.

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm nên càng mở ra khả năng cho việc ứng dụng máy tính vào dạy học Máy tính là một phơng tiện trong quá trình truyền thụ, tiếp thu kiến thức và quá trình t duy của học sinh Máy tính đợc sử dụng trong việc minh hoạ, trình bày kiến thức, xây dựng mô hình cho các quá trình vật lý Ngoài ra, máy tính có thể tham gia vào các thí nghiệm với vai trò là một dụng cụ dùng để mô phỏng, thí nghiệm thu thập và xử lý các số liệu thí nghiệm với tốc độ cao, đa dạng và linh động Máy tính ngoài các chức năng trên còn là phơng tiện đối với quá trình ôn tập, kiểm tra, tự đánh giá của giáo viên và học sinh

3.3.1.1 Minh hoạ và trình bày kiến thức.

Minh hoạ và trình bày kiến với sự giúp đỡ của máy tính có tác dụng kích thích sự chú ý của học sinh tạo ra sự húng thú trong học tập cũng nh động cơ của quá trình học tập Với mục đích này máy tính có những u điểm vợt trội so với các đồ dùng khác nh sách báo, phim ảnh, đèn chiếu Ưu điểm này thể hiện

ở tính linh động và tính tơng tác của nó Nội dung minh hoạ có thể có thể là hình ảnh (tranh, sơ đồ ) hay một đoạn phim, đoạn văn bản

3.3.1.2 Xây dựng mô hình cho các quá trình.

Với sự giúp đỡ của máy tính và đặc biệt là các phần mềm cho phép xây dựng mô hình thông qua văn bản chơng trình, giáo viên và học sinh có thể sử dụng để tiếp cận một đối tợng nghiên cứu hoặc để kiểm tra lại kiến thức đã học

Mô phỏng đợc thiết kế sao cho nhiều học chỉ có thể quan sát hiện tợng, quá trình hoặc thay đổi một số tham số vào diễn biến của hiện tợng mà không cần biết về hệ thống nguyên lý, quy luật, quy tắc ẩn náu trong mã nguồn của phần mềm Có thể nói ở mô hình hóa, học sinh hầu nh phải tự mình vận dụng các nguyên lý, quy luật, quy tắc theo một cách thức phù hợp để tái tạo lại hiện tợng hay quá trình.

Trong khi xây dựng mô hình cho quá trình, cần phải cung cấp cho máy tính những thông tin cần thiết về hệ vật hoặc về quá trình cần mô hình hóa Những thông tin này là các thuộc tính của các đối tợng cần mô hình hóa, hoặc

là các mối quan hệ giữa các đại lợng vật lý có mặt trong hệ

3.3.1.3 Mô phỏng các quá trình.

Trong dạy học vật lý, phần mềm mô phỏng tạo điều kiện cho học sinh nghiên cứu một cách gián tiếp các hệ thống hoặc các hiện tợng của thế giới thực Việc mô phỏng đợc áp dụng cho các quá trình diễn ra trong điều kiện không thể tiến hành thí nghiệm thực hoặc đó là các thí nghiệm nguy hiểm, hoặc các thí nghiệm không thực hiện đợc trong điều kiện thờng hay thí nghiệm dùng các dụng cụ quá đắt tiền Khi thiết kế các phần mềm mô phỏng, các nhà lập trình tạo nên một hệ thống các đối tợng, hiện tợng, quá trình theo

lý thuyết đãđợc đè xuất bởi các nàh khao học và đã đợc thực tế kiểm nghiệm

mà các lý thuyết phản ánh bản chất của hiện tợng quá trình đợc mô phỏng Trong các phần mềm mô phỏng, các mối quan hệ có tình quy luật của các đối tợng, hiện tợng của các quá trình đợc đa ra nh một tập hợp các quy tắc, công thức mà các tham số của chúng có thể điều khiển đợc với việc sử dụng các phần mềm mô phỏng, ngời thực hiện chỉ cần thực hiện một số thao tác hoặc đa

ra một số lệnh nào đó và quan sát hiện tợng, quá trình cần nghiên cứu trên màn hình máy tính

Có thể việc mô phỏng các hiện tợng, các quá trình không thể thay thế hoàn toàn các thí nghiệm thực, tuy nhiên trong một chừng mực nào đó, hay xét

về một khía cạnh nào đó thì các chơng trình mô phỏng không những đủ sức thuyết phục mà còn tỏ ra có u thế hơn Con ngời có thể làm việc trong một thời gian tùy ý, với số lần lặp không hạn chế Thế giới cho phép không mắc phải những lỗi lầm trong thao tác lắp ráp, vận hành thiết bị và gây hậu quả nghiêm trọng Hơn nữa với thế giới mô phỏng con ngời có thể thay đổi các thông số, tốc độ hoạt động của hệ thống, cũng nh đơn giản hóa hay phức tạp hóa hệ thống một cách tùy ý Các kết quả thu đợc là hoàn toàn chính xác và thuyết phục, không phải vi phạm việc xử lý sai số kết quả của các phép đo một cách đáng kể

3.3.1.4 Thí nghiệm đợc sự hỗ trợ của máy tính.

Với các thí nghiệm dùng trong nhà trờng, máy tính đợc chú ý đến với t cách là một công cụ s phạm hơn là một thiết bị có tốc độ xử lý cao Điều đó nói lên rằng máy tính đợc sử dụng trong các thí nghiệm để phục vụ cho các thí nghiệm và mục đích dạy học cụ thể việc sử dụng máy tính để đo đạc, xử lý, kiểm nghiệm một đại lợng vật lý nào đó đợc xác lập từ khâu lập trình của các nhà s phạm Chức năng chính của máy tính trong các thí nghiệm là điều kiện, thu thập các dạng dữ liệu khác nhau, biểu diễn số liệu, xử lý các số liệu thực nghiệm, cung cấp cho học sinh các bài kiểm tra dùng trong thực nghiệm, thực hiện các chức năng điều chỉnh, điều khiển

• Thu thập số liệu.

Máy tính có thể dùng để thu thập số liệu ở nhiều dạng khác nhau, giá trị của các đại lợng vật lý cần đo đạc đã đợc chuyển đến máy tính và các thiết bị biến đổi tơng ứng (Cơ - điện, nhiệt - điện, quang - điện ) với khả năng lu trữ dữ liệu lớn và tốc độ xử lý cao, máy tính có thể ghi lại các giá trị đo trong một thời

gian ngắn và lu trữ lâu dài vào các đĩa từ, băng từ, các giá trị này có thể sử dụng

đợc sau khi thí nghiệm đã kết thúc

Khác với máy đo thông thờng, máy tính có thể tiến hành, các phép đo một cách tự động ở những nơi, những lúc mà con ngời không thể ra vào quá trình thí nghiệm máy tính cũng đóng vai trò là đồng hồ vạn năng, đo đợc nhiều các đại lợng vật lý nhờ các phần mềm xử lý Sau đây là sơ đồ đo các đại lợng

• Biểu diễn số liệu.

Nhờ khả năng đồ hoạ và linh động của máy tính có thể biểu diễn các số liệu đã thu thập đợc dới nhiều dạng khác nhau tùy theo yêu cầu của ngời sử dụng Dạng thông thờng nhất là các đồng hồ hiện số, đồng hồ kim, đồ thị, biểu

đồ Với một số phần mềm khác, máy tính có thể biểu diễn các số liệu dới dạng các phần tử đồ hoạ nh vectơ, hình phẳng, hình khối và có thể có cả hình động

3.3.2.Một số yêu cầu khi thiết kế phần mềm dạy học

Biểu diễn số liệu

Khi xây dựng hoặc đánh giá các phần mềm, vấn đề đầu tiên đợc đề cập

là phần cứng Các yêu cầu đó gồm: Loại máy tính có dung lợng đĩa cần thiết, các thiết bị ngoại vi (màn hình, máy in) và hệ điều hành thích hợp dùng cho phần mềm Ngoài ra, các bộ thí nghiệm ghép nối với máy tính phải đợc lắp ráp sao cho dễ sử dụng, đảm bảo an toàn và sát thực với các nội dung cần nghiên cứu và phải có hớng dẫn sử dụng rõ ràng, nhằm tạo điều kiện cho ngời sử dụng phần mềm có thể khai thác hết các tính năng và ứng dụng của phần mềm cho mục đích của mình

* Kết luận:

Qua những phân tích ở trên chúng ta nhận thấy rằng, nếu tin học đợc ứng dụng vào quá trình giảng dạy là rất khả quan và ta có thể phát huy đợc những thuận lợi mà nó đem lại Tuy nhiên, để khắc phục các hạn chế của nó, ta cần phối hợp với các phơng tiện khác để phát huy đợc các thuận lợi của các phơng tiện đó đồng thời khắc phục những hạn chế của phơng tiện máy tính

Về nội dung dạy học tác giả phải nêu rõ mục đích cụ thể cũng nh phạm

vi sử dụng của phần mềm gồm: Sử dụng cho môn học nào, cho phần nào, phần mềm thiết kế dùng để cung cấp kiến thức mới, hay để mô phỏng, minh hoạ, ôn tập cũng cố kiến thức cho học sinh Những nội dung thông tin có trong phần mềm phải đợc biên soạn cho phù hợp với chức năng lý luận dạy học mà nó đảm nhận, đồng thời nội dung này cũng phải phù hợp với nội dung chơng trình đào tạo đã quy định Nội dung phải đảm bảo tính chính xác khoa học, điều này đợc xác lập ngay từ khâu xây dựng chơng trình

Về mặt s phạm, chơng trình máy tính phải phù hợp với nội dung của

ch-ơng trình vật lý mà giáo viên cần giảng dạy Một chch-ơng trình không phải chỉ chứa đựng nội dung tin học thuần tuý với các kỹ thuật lập trình phong phú hấp dẫn của một chuyên gia lập trình Một phần mềm dạy học tốt phải đợc xây dựng trên cơ sở thiết kế của nhà s phạm, quá trình thiết kế, thi công bài giảng đó đợc

nhà tin học lập trình để "tin học hóa" ý tởng của nhà s phạm, nh vậy ở đây có

đ-ợc giao thoa kết hợp giữa nhà s phạm với chuyên gia lập trình Để phát huy hiệu quả dạy học thì yêu cầu trớc hết đối với phần mềm dạy học là phải thỏa mãn tính trực quan thể hiện ở mô phỏng và minh hoạ rõ ràng, tốc độ đủ chậm cho việc quan sát Việc hội thoại có thể đợc tiến hành có hiệu quả cao, giao tiếp giữa ngời với máy tính phải thuận tiện Muốn phần mềm trở nên thuận tiện, gần gũi đối với phần lớn giáo viên và học sinh thì chơng trình này phải đơn giản, dễ

sử dụng và nhất thiết phải có phần trợ giúp cho ngời dùng Các chơng trình phần mềm máy tính phải có khả năng lặp lại với chu trình không xác định, nghĩa là với cùng một nội dung thì ngời học có thể học đi học lại nhiều lần cho đến khi bấm vào bàn phím hay nháy chuột vào thực đơn

Ta cần nhận thức rằng, máy tính là một phơng tiện dạy học đa chức năng chứ không phải là phơng tiện dạy học vạn năng Do đó, để thực sự phát huy hiệu quả của nó ngời dùng cần lựa chọn phơng án sử dụng thích hợp có thể sử dụng để mô phỏng, minh hoạ, để thực hiện hội thoại, ôn tập, kiểm tra Một phần mềm tốt nếu nó chỉ ra cho ngời dùng biết thế mạnh và khả năng lựa chọn hình thức sử dụng của nó Mặt khác, nên sử dụng phối hợp phần mềm dạy học trên máy tính với các phơng tiện, công cụ dạy học khác để phát huy lợi thế và khắc phục hạn chế của nó

chơng IV: Thiết kế và xây dựng chơng trình

mô phỏng và xử lý số liệu thí nghiệm mạch điện xoay

chiều ba pha nối tam giác

Trong thời gian qua, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu xây dựng tổ hợp các thí nghiệm với sự giúp đỡ của máy tính Máy tính có thể thực hiện chức năng tự động hóa các thí nghiệm máy tính đợc ghép nối với các thiết bị nh đầu

đo, bộ chuyển đổi tơng tự số, bộ khuyếch đại, màn hình sẽ trở thành phơng tiện

tự động hóa thí nghiệm Các kết quả thí nghiệm đợc hiện lên màn hình hoặc đa

ra máy in Trong tổ hợp thí nghiệm này thì máy tính có thể dùng để thu nhập các kết quả đo lờng, lu trữ, xử lý và đánh giá các kết quả đó với tốc đọ nhanh,

độ chính xác cao Kết cấu của các thí nghiệm có sử dụng máy tính theo chúng tôi có sơ đồ:

Kết cấu của các thí nghiệm có sử dụng máy tính

Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp này, vì hạn chế về mặt thời gian nên chúng tôi cha có điều kiện đi sâu vào vấn đề lắp ráp tổ hợp các thí nghiệm có sự

hỗ trợ của máy tính mà chúng tôi mới tập trung đi sâu vào việc xây dựng các chơng trình mô phỏng và xử lý số liệu một thí nghiệm của phòng thí nghiệm kỹ thuật điện đó là thí ngiệm về "Mạch điện xoay chiều ba pha nối tam giác"

4.1 Cơ sở lý thuyết mạch điện xoay chiều ba pha.

Dụng cụ thí nghiệm

Máy

Lối ra (hiển thị)

Ngày nay điện năng sử dụng trong công nghiệp dới dạng dòng điện sin

ba pha Vì động cơ ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ một pha, việc truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm đợc dây dẫn hơn việc truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha

Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đờng dây ba pha và các phụ tải ba pha

Để tạo ra nguồn điện ba pha ngời ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha Cờu tạo của máy phát điện đồng bộ gồm:

Phần tĩnh (còn gọi là stato) gồm có lõi thép xẻ rãnh, trong các rãnh đặt ba dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 2∏/3 trong không gia Mỗi dây quấn đợc gọi là một pha Dây quấn AX gọi là pha A, dây quấn BY gọi là pha B, dây quấn CZ gọi là pha C

Phần quay (còn gọi là rôto) là nam châm điện

N - S (nh hình vẽ)

Nguyên lý làm việc nh sau: khi rôto quay từ trờng

sẽ lần lợt quét qua các dây quấn stato, và cảm ứng vào trong dây quấn stato các suất điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số và lệch nhau một góc 2π/3

Nếu ta chọn pha đầu của suất điện động eA của dây quấn AX bằng không thì biểu thức tức thời của suất điện động ba pha là:

Sức điện động pha A :

eA = 2 E sin ω tSức điện động pha B:

eB = 2 E sin (ωt - 2π/3)Sức điện động pha C:

eC = 2 E sin (ωt + 2π/3)

Hoặc biểu diễn bằng số phức:

0 j

A Ee

E  =

) 3 / 2 ( j

) 3 / 2 (

Nếu các dây quấn AX, BY, CZ của nguồn điện nối riêng lẻ với các pha

có tổng trở pha Z A , Z B , Z C ta có hệ thống ba pha

gồm ba mạch một pha không liên hệ với nhau

Mỗi mạch điện gọi là một pha của mạch điện ba

pha

Suất điện động, điện áp, dòng điện mỗi

pha của nguồn gọi là suất điện động pha ký hiệu

là EP, điện áp pha ký hiệu là UP, dòng điện pha

ký hiệu là IP

Mỗi pha có điểm đầu và điểm cuối và ta thờng ký hiệu đầu pha là A,B, C cuối pha là X, Y, Z