Khai thác và sử dụng phần mềm interactive physics vào dạy học chương động học chất điểm vật lý lớp 10 trung học phổ thông

Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ thông tin CNTT đối với đổimới 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 triể

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH



NGÔ SỸ HOÀNG

KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM”

VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn vật lý

Mã số : 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS MAI VĂN TRINH

Vinh, Năm 2009

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân Với những tìnhcảm chân thành và trân trọng nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Mai VănTrinh, người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, khoa Sau đạihọc trường Đại học Vinh, Lãnh đạo trường THPT Nghi Lộc 3, tạo điều kiện cho tôitrong quá trình làm luận văn

Cuối cùng, tôi bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp

đỡ, động viên, khuyến khích tôi an tâm học tập và hoàn thành luận văn này

Vinh, tháng 11 năm 2009

Ngô Sỹ Hoàng

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cảm ơn ii

Danh mục các từ viết tắt 1

Mục lục 2

MỞ ĐẦU 5

1 Lý do chọn đề tài 5

2 Mục tiêu của đề tài 7

3 Giả thuyết khoa học 7

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 7

5 Đối tượng nghiên cứu 8

6 Phạm vi nghiên cứu 8

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 8

8 Cấu trúc luận văn 9

9 Những đóng góp của luận văn 9

NỘI DUNG Chương 1 PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀ VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 10

1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vấn đề đổi mới phương pháp dạy học 10

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới 10

1.1.2 Vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh 12

1.1.3 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý 15

1.1.4 Khả năng hỗ trợ của PMDH đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT cho HS 18 1.2 Tổng quan về phần mềm Interactive Physics 19

1.2.1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của Interactive Physics 19

1.2.2 Khởi động Interactive Physics, thiết kế các mô phỏng 20

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics đối với việc tổ chức HĐNT cho học sinh trong dạy học vật lý 31

1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Interactive Physics 32

1.3.1 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng 32

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

Kết luận chương 1 39

Chương 2 THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS 42

2.1 Nội dung kiến thức chương “Động học chất điểm” trong chương trình vật lý lớp 10 THPT 42

2.1.1 Đặc điểm 42

2.1.2 Chuẩn kiến thức, kỹ năng 42

2.2 Quy trình thiết kế bài dạy học với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics 46

2.2.1 Xác định mục tiêu của bài dạy học 46

2.2.2 Lựa chọn kiến thức cơ bản, trọng tâm và sắp xếp theo một cấu trúc thích hợp 46

2.2.3 Xác định các phương pháp dạy học 47

2.2.4 Chuẩn bị các thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Interactive Physic 47

2.2.5 Xác định hình thức tổ chức các hoạt động học tập cho HS 48

2.2.6 Xác định hình thức và nội dung củng cố, vận dụng 48

2.2.7 Xác định nội dung và phương pháp hướng dẫn về nhà cho HS 48

2.3 Thiết kế bài dạy với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics 58

2.3.1 Chuyển động thẳng 48

2.3.2 Chuyển động tròn đều 49

2.3.3 Sự rơi tự do 49

2.4 Thiết kế bài dạy với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics 50 Kết luận chương 2 68

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 69

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 69

3.1.1 Mục đích 69

3.1.2 Nhiệm vụ 69

3.2 Đối tượng và nội dung của TNSP 69

3.2.1 Đối tượng 69

3.2.2 Nội dung 70

3.3 Phương pháp TNSP 70

3.3.1 Chọn mẫu TN 70

3.2.2 Quan sát giờ học 70

3.3.3 Bài kiểm tra 71

3.4 Kết quả TNSP 71

3.4.1 Kết quả định tính 71

3.3.2 Kết quả định lượng 72

3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 76

Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN 79

PHỤ LỤC

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 " [10].

Trong các nguồn lực để phát triển đất nước nhanh, hiệu quả, bền vững, đúngđịnh hướng thì nguồn lực con người là yếu tố cơ bản Muốn xây dựng nguồn lựccon người, phải đẩy mạnh đồng bộ giáo dục đào tạo, khoa học công nghệ và xâydựng 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 triểngiáo dục Việt Nam là vấn đề tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lựccho 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 ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác giáo dục và đào tạo ở tất cả các cấp học, bậc học, ngành học" [1].

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 " [9].

Trong thông báo kết luận của Bộ Chính Trị về tiếp tục thực hiện Nghị quyếtTrung 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 ”[11].

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 của 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 21]

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 trinh 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 " [3].

Nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ thông tin (CNTT) đối với đổimới 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" [2].

Hiện nay, sự phát triển của CNTT đã mở ra triển vọng to lớn trong việc đổi mớiphương pháp dạy học Hầu hết các trường đều được trang bị máy vi tính, phòng họcCNTT, kết nối Internet… Máy vi tính được sử dụng trong dạy học để hỗ trợ đượccác nhiệm vụ cơ bản của quá trình dạy học (QTDH) và nhất là hỗ trợ đắc lực choviệc dạy và học chương trình mới theo hướng tích cực hóa người học Với sự trợgiúp của máy vi tính và phần mềm dạy học, giáo viên (GV) có thể tổ chức quá trìnhhọc tập của học sinh (HS) theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạotrong hoạt động nhận thức của học sinh [16], [17], [24]

Vật lý học là một khoa học thực nghiệm Vì vậy, trong quá trình dạy học, GVcần tích cực dùng thí nghiệm và các phương tiện dạy học khác nhau nhằm tái tạoquá trình tìm kiếm tri thức vật lý, kiểm chứng tính đúng đắn của các định luật, giảithích các hiện tượng vật lý nhờ đó kích thích hứng thú học tập, làm tăng niềm tinvào khoa học cho học sinh [24]

Hiện nay có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy học vật lý như: Géomètre, Brad's physics, PAKMA, Working Model, Crocodile Physics, InteractivePhysics Trong nhóm các phần mềm mô phỏng về vật lý, Interactive Physics (IP)

CABRI-là một phần mềm có nhiều tính năng, gọn nhẹ và sử dụng thuận tiện Phần mềm IPcho phép thiết kế các thí nghiệm mô phỏng (TNMP) sinh động, hấp dẫn, mang lạihiệu quả trong việc phân tích các hiện tượng, đặc biệt là khi không thể thực hiện thínghiệm thực hoặc để giải các bài tập vật lý Những TNMP sẽ tạo điều kiện tốt hơncho HS quan sát, thu thập thông tin Nhờ đó HS sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhậnthức có hiệu quả hơn, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổthông Để tạo nguồn tư liệu tham khảo, hỗ trợ việc dạy và học cho GV và HS, đápứng xu hướng vận dụng công nghệ thông tin và đổi mới phương pháp dạy học,

chúng tôi chọn đề tài: “Khai thác và sử dụng phần mềm Interactive Physics vào dạy học chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 trung học phổ thông"

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu khai thác và biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềmInteractive Physics

- Thiết kế và sử dụng một số TNMP bằng phần mềm IP phục vụ cho việc dạyhọc chương “Động học chất điểm”, thuộc chương trình Vật lý lớp 10 trung học phổ

thông (THPT) nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh từ đó nâng caochất lượng dạy học.

3 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế các thí nghiệm mô phỏng trên IP và sử dụng chúng vào dạy họcnội dung chương “Động học chất điểm” chương trình Vật lý 10 THPT một cáchhợp lý thì sẽ góp phần làm đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóahoạt động nhận thức của học sinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy - học vật lý ởtrường trung học phổ thông

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình và sách giáo khoa vật lý THPT

- Nghiên cứu khai thác phần mềm IP để thiết kế thí nghiệm mô phỏng

- Thiết kế các bài dạy học vật lý có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng với IP

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng phầnmềm IP trong dạy học vật lý, rút ra các kết luận cần thiết

5 Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông

- Phần mềm Interactive Physics

6 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài chỉ tập trung khai thác và sử dụng phần mềm Interactive Physics để thiết

kế một số thí nghiệm mô phỏng trong chương “Động học chất điểm” thuộc chươngtrình vật lý 10 THPT

Phần thực nghiệm sư phạm sẽ được tiến hành ở trường THPT Nghi Lộc 3 –Nghệ An

7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

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

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các chỉthị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay ởnhà trường phổ thông.

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

- Nghiên cứu tài liệu về sử dụng phần mềm IP trong dạy học vật lý

7.2 Nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu khai thác phần mềm IP để thiết kế một số mô phỏng chương “Độnghọc chất điểm” vật lý lớp 10 và sử dụng chúng trong dạy học nhằm đánh giá cáckhả năng hỗ trợ của phần mềm này trong QTDH vật lý ở trường trung học phổthông

7.3 Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành dạy một số tiết học có sử dụng TNMP thiết kế trên phần mềm IPchương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 ; quan sát, kiểm tra đánh giá hoạt độngcủa HS khi học các giờ học này, sau đó so sánh với các lớp đối chứng; kết hợp vớiviệc trao đổi ý kiến của GV về các bài học có sử dụng IP

7.4 Thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để trình bày kết quả thực nghiệm sưphạm, so sánh kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng, từ đó rút ranhận xét nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

8 Cấu trúc luận văn

Luận văn có cấu trúc như sau:

- Phần mở đầu

- Phần nội dung

Chương 1: Phần mềm Interactive Physics và vấn đề đổi mới phương pháp dạy

học vật lý ở trường trung học phổ thông

Chương 2: Thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

- Phần kết luận

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

9 Những đóng góp của luận văn

- Góp phần làm sáng tỏ những cơ sở lý luận của đổi mới phương pháp dạy học

và vấn đề đổi mới phương pháp dạy học với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý

- Hướng dẫn cách khai thác và sử dụng phần mềm IP để thiết kế các thí nghiệm

mô phỏng thuộc chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10

- Thiết kế một số bài dạy học trong chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10với sự hỗ trợ của phần mềm IP

Chương 1

PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀ VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI

PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG

TRUNG HỌC 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” cónghĩa là con đường, cách thức hoạt động để đạt mục đích Nói phương pháp biệnchứng, phương pháp thực nghiệm, phương pháp khảo sát thực tế là nói tới phươngpháp 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 nóiphương pháp với ý nghĩa hệ thống các cách thức làm việc, nghiên cứu, học tập, dạyhọc Với ý nghĩa rộng như vậy, phương pháp là một phương diện rất quan trọngcủa cuộc sống

Có nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH, sau đây là một vài định nghĩa thườnggặp:

Theo Vũ Quốc Long: “PPDH là cách thức tiến hành hoạt động dạy học nhằmđạt mục tiêu cao và hiệu quả lớn trong việc hình thành nhân cách” [15]

Theo Nguyễn Ngọc Quang: “PPDH là cách thức làm việc của thầy và của tròtrong 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”.

Theo Iu.K.Babanski: “PPDH là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằm giảiquyết các nhiệm vụ giáo dưỡng, giáo dục và phát triển trong quá trình dạy học” Theo I.Ia.Lecne: “PPDH là một hệ thống những hành động nhận thức và thựchành của HS, đảm bảo cho HS lĩnh hội nội dung học vấn”

Theo I.D.Dverev: “PPDH là cách thức hoạt động tương hỗ giữa thầy và trònhằm đạt được mục đích dạy học Hoạt động này được thể hiện trong việc sử dụngcác nguồn nhận thức, các thủ thuật logic, các dạng hoạt động độc lập của HS vàcách thức điều khiển quá trình nhận thức của thầy giáo”

Theo Meyer: “PPDH là những hình thức và cách thức, thông qua đó và bằngcách đó GV và HS lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trongnhững điều kiện học tập cụ thể”

Ngoài ra còn có nhiều định nghĩa khác, mặc dù chưa có ý kiến thống nhất vềđịnh nghĩa khái niệm PPDH nhưng nhìn chung, có thể định nghĩa như sau:

PPDH 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 kĩ 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 QTDH, không thể sử dụng một PP đơn nhất mà thường có sự phối hợpcủa một vài PP Trong đó có một PP đóng vai trò chủ đạo

Việc lựa chọn PP này hay PP khác là việc làm quan trọng của người GV Nóquyết định đến hiệu quả của việc dạy học Không có một PPDH nào được coi là vạnnăng

Bản chất của quá trình dạy học là quá trình tổ chức các hoạt động nhận thứccho HS [24] Trong QTDH, có hai hoạt động, hoạt động dạy của thầy và hoạt độnghọc của trò GV là chủ thể của hoạt động dạy, HS là chủ thể của hoạt động học

Người thầy đóng vai trò là người tổ chức, chỉ đạo, hướng dẫn HS tự tìm kiếm tri

thức, dạy HS phương pháp học; tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học, thểchế hóa kiến thức còn HS luôn chủ động, tự giác, tích cực, sáng tạo để chiếm lĩnhtri thức; ý thức được nhiệm vụ cần giải quyết, tự tìm tòi nghiên cứu, trao đổi tranhluận trong quá trình giải quyết nhiệm vụ GV giao.

Trong từng đơn vị kiến thức, PPDH phải thể hiện rõ từng hoạt động cụ thể của

Việc đổi mới PPDH đòi hỏi phải thực hiện chức năng mới của GV và HS, khácvới kiểu dạy học 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 tậpcủa HS

1.1.2 Vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

1.1.2.1 Khái niệm tích cực hóa

Tích cực hóa là một tập hợp các hoạt động của thầy giáo và các nhà giáo dụcnói chung, nhằm biến người học từ thụ động thành chủ động, từ đối tượng tiếp nhậntri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [25]

1.1.2.2 Đặc điểm tính tích cực

Tính tích cực của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:

Mặt tự phát của tính tích cực là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể hiện ở tính

tò mò, hiếu kỳ, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà ở mỗi đứa trẻ đều

có, tùy theo mức độ khác nhau Cần coi trọng những yếu tố tự phát này, cần nuôidưỡng phát triển chúng trong dạy học

Mặt tự giác của tính tích cực thể hiện chỗ tính tích cực có mục đích và đối

tượng rõ rệt, do đó có hoạt động để chiếm lĩnh đối tượng đó Tính tích cực, tự giácthể hiện ở óc quan sát, tính phê phán trong tư duy, trí tò mò khoa học v.v

Tính tích cực nhận thức phát sinh không phải chỉ từ nhu cầu nhận thức mà cả từnhững nhu cầu bậc thấp như nhu cầu sinh học, nhu cầu đạo đức; thẩm mĩ, nhu cầugiao lưu văn hóa.v.v

Hạt nhân cơ bản của tính tích cực nhận thức là hoạt động tư duy và tưởng tượngcủa cá nhân được tạo nên do sự thúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng

Tính tích cực nhận thức và tích cực học tập có liên quan chặt chẽ với nhaunhưng không phải là một Có một số trường hợp, có thể tích cực học tập thể hiện ở

sự tích cực bên ngoài, mà không phải là tích cực trong tư duy Đó là điều cần chú ýkhi đánh giá tính tích cực nhận thức của HS [25]

1.1.2.3 Những biểu hiện và mức độ tích cực của học sinh

1.1.2.3.1 Biểu hiện của tính tích cực

Trong quá trình dạy học người GV có thể phát hiện tính tích cực của HS dựavào các biểu hiện sau:

- HS hăng hái tự nguyện tham gia vào mọi hình thức của hoạt động học tập

- HS nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày màcác em chưa rõ

- HS hiểu bài, ghi nhớ tốt những điều đã học

- HS hứng thú, có ý chí quyết tâm vượt qua khó khăn trong học tập

- HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhậnthức vấn đề mới

- HS mong muốn đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vị bài học môn học

- Tìm tòi: HS tìm kiếm trong vốn kiến thức và phương pháp của mình để tựlực giải quyết một hoặc một số vấn đề cụ thể được GV nêu ra

- Sáng tạo: HS phát hiện vấn đề cần giải quyết hoặc tìm được cách giải mớikhác hơn, hay hơn, độc đáo hơn Đây là mức độ tích cực cao nhất Dĩ nhiên, mức độsáng tạo của mỗi HS là có giới hạn nhưng đó chính là nền tảng để phát triển óc sángtạo về sau này.

1.1.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS

Trong quá trình học tập, ở mỗi người học đều có biểu lộ tâm trạng chủ quannhất định có ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức Chính trạng thái tâm lý học đóđược gọi là những nhân tố bên trong của sự phát triển nhân cách Tuy nhiên, thựcchất của vấn đề là ở chỗ chỉ có tâm trạng tích cực bên trong của người học đối vớihọc tập mới chi phối tính tích cực nhận thực của nó Còn nếu không có tâm trạng đóthì thông thường người học có thái độ bàng quan và có sự thụ động trí tuệ trongnhững trường hợp này, việc vận dụng những biện pháp ép buộc, phần lớn đềukhông mang lại kết quả tích cực Chính vì thế, GV phải hình thành ở người học tâmtrạng tích cực đối với học tập khêu gợi những kích thích bên trong của tính tích cựcnhận thức Để người học nhận thức được rằng, học tập trở thành một nhu cầu khôngthể thiếu được trong cuộc sống từ đó họ hứng thú và có động cơ đúng đắn trong họctập Trên cơ sở nhu cầu và hứng thú, sẽ hình thành động cơ học tập “Nếu hứng thú

là nhu cầu mang màu sắc cảm xúc, thì động cơ là thái độ chủ quan của người họcđối với học tập mà cơ sở là mục đích được tự giác đặt ra”

Vậy, vấn đề dạy học vật lý phải làm sao kích thích được hứng thú học tập của họcsinh, làm cho HS thấy được ý nghĩa của việc học vật lý đối với đời sống, thực tiễn

và đối với bản thân học sinh

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm nên sự hiểu biết không chỉ đơn thuần lànắm được các công thức, khái niệm, sự suy diễn loogic mà phải có sự trải nghiệmnhất định Do đó đổi mới PPDH là hướng tới việc tạo điều kiện cho HS tự chiếmlĩnh kiến thức thông qua hoạt động thực nghiệm, thông qua việc giải quyết các vấn

đề thực tế Gần đây tư tưởng dạy học tích cực đã trở thành một chủ trương lớn củanghành giáo dục nước ta Vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu đề xuất các biệnpháp nhằm phát huy tính tích cực của HS trong giờ lên lớp Những biện pháp này cóthể tóm tắt như sau:

- Nội dung dạy học phải mới, cái mới ở đây không phải là quá xa lạ đối với họcsinh Cái mới phải kế thừa và phát triển cái cũ, kiến thực phải có thực tiễn, gần gũivới sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS.

- Vận dụng và phối hợp các PPDH một cách hiệu quả, đặc biệt là các PPDH tích cực như: PPDH nêu vấn đề, phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tác,phương pháp phát triển hệ thống câu hỏi Có như vậy mới khuyến khích tính tíchcực, tự lực và sáng tạo của HS trong học tập

- Khởi động tư duy, gây hứng thú học tập cho học sinh HS càng hứng thú học tập bao nhiêu, thì việc tiếp thu kiến thức của các em càng chủ động tích cực bấynhiêu Vì vậy cần chú ý đến việc tạo tình huống có vấn đề Những vấn đề cần nhậnthức nên được làm bộc lộ đột ngột, bất ngờ nhằm gây ra sự xung đột tâm lý của HS

từ đó gây được sự tò mò, kích thích tính hiếu kỳ của HS

- Kích thích tính tích cực của HS qua thái độ, cách cư xử giữa GV và HS động viên khen thưởng kịp thời khi có thành tích học tập tốt

- Sử dụng nhiều phương tiện dạy học, đặc biệt ở các lớp dưới, dụng cụ trựcquan có tác dụng tốt trong việc kích thích hứng thú của HS

- Luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau, vận dụng kiến thức vào thực tiễn,vào các tình huống mới

1.1.3 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý

Theo từ điển tin học Anh - Việt, Nhà xuất bản Thanh niên 2000: "Phần mềm(Software): Các chương trình hay thủ tục chương trình chẳng hạn như một ứngdụng, tập tin, hệ thống, chương trình điều khiển thiết bị, cung cấp các chỉ thịchương trình cho máy tính"

Phần mềm là một bộ chương trình thực hiện một nhiệm vụ tương đối độc lậpnhằm 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 hóa, giáo dục, giảitrí,

Theo chúng tôi, PMDH là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ có hiệu quả choquá trình dạy của GV và quá trình học của HS bám sát mục tiêu, nội dung chươngtrình SGK

Không phải phần mềm nào được đưa vào sử dụng trong dạy học thì được gọi làPMDH, mà chỉ có thể nói đến việc khai thác những khả năng của phần mềm để hỗtrợ cho QTDH mà thôi [13], [27].

PMDH hiện nay có nhiều và đa dạng, nhưng có thể chia làm ba loại: PMDHđược xây dựng dựa trên đối tượng sử dụng, nội dung các môn học và mục đích lýluận dạy học

PMDH là phương tiện dạy học hiện đại có tính năng ưu việt hơn so với các loạiphương tiện thông dụng, là một chương trình được lập trình sẵn ghi vào đĩa CD; cóthể mang một lượng thông tin lớn, chọn lọc ở mức cần và đủ theo nhu cầu của nhiềuđối tượng; là nguồn cung cấp tài liệu phong phú đa dạng, hấp dẫn, gọn nhẹ, dễ bảoquản, dễ sử dụng PMDH có thể sử dụng những thành tựu hiện đại của công nghệtruyền thông đa phương tiện vào QTDH để nâng cao tính trực quan sinh động, hấphẫn của tài liệu nghe nhìn

PMDH vật lý là một PMDH được các chuyên gia tin học viết dựa trên cơ sở cáckiến thức vật lý, các hiểu biết hợp lý đã được các nhà sư phạm, nhà vật lý soạn sẵn,

có thể được GV và HS dùng vào việc dạy và học các kiến thức vật lý thông qua máy

vi tính

Một PMDH vật lý có chất lượng phải đảm bảo những tiêu chuẩn của mộtPMDH Trước hết phải đáp ứng một cách đầy đủ các yêu cầu sư phạm về nội dung,hình thức và PP, ngoài ra phần mềm phải có lợi và phù hợp với nội dung chươngtrình dạy học

Nội dung PMDH vật lý phải đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn, tính thiếtthực, tính cập nhật của những kiến thức, kĩ năng theo mức độ quy định trongchương trình vật lý PMDH phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới PPDH,phát huy tính tích cực chủ động trong HĐNT của từng HS; chú ý đến tính khoa học

về hình thức thao tác Tính đơn giản, dễ sử dụng là một trong những yếu tố quantrọng ảnh hưởng đến tâm lí của đông đảo người dùng

PMDH góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học

Có khả năng trình bày một cách trực quan, tinh giản, dễ hiểu, giúp HS dễ dàng nắmđược nội dụng của chương trình Mặt khác PMDH cung cấp thêm những tài liệuphong phú, đa dạng dùng để tra cứu, tham khảo, đọc thêm, hệ thống hóa, 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 HS cùng lứa tuổi.

PMDH phải là một thiết bị dạy học tổng hợp giúp GV, HS làm việc một cách

dễ dàng nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm nhiều thời gian, công sức

PMDH 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 phốihợp tối ưu nhằm tận dụng được thế mạnh của từng loại trong dạy học Với đặc điểmgọn nhẹ của PMDH, mỗi GV hay HS có thể dễ dàng có trong tay phương tiện để tựmình chủ động thực hiện PPDH tích cực ở bất cứ nơi nào có máy tính Ngày naygiao tiếp với công nghệ đa phương tiện: âm thanh, hình ảnh, phim, đồ họa và vănbản được kết hợp với nhau thành một chỉnh thể rất hấp dẫn với HS PMDH phải đápứng yêu cầu để cho GV lựa chọn các tài liệu trực quan cần cho từng phần của bàihọc Nó cho phép GV mô phỏng, minh họa nhiều quá trình, hiện tượng trong tựnhiên mà không thể quan sát trực tiếp được trong điều kiện nhà trường, không thểhoặc khó có thể thực hiện nhờ các phương tiện khác PMDH có thể sao chép ra đĩa

CD hoặc in ra giấy một cách dễ dàng, ít tốn kém, tiết kiệm thời gian và công sứcchuẩn bị PMDH có thể giúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, tự luyện tập theo nộidung tùy chọn, thco các mức độ tùy theo năng lực của HS

Trong thời đại xã hội phát triển với tốc độ nhanh như hiện nay, việc dạy họckhông chỉ hạn chế trong giờ học tại trường dưới sự hướng dẫn trực tiếp của GV mà

HS có thể tự học tại nhà PMDH có thể giúp cho việc cá thể hóa cao độ, do nó cókhả năng mô phỏng kiến thức cần trình bày một cách phù hợp với trình độ HS.Ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và PMDH nói riêng có thể giúp đổimới được nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học; giúp HS học ở mọinơi, học ở mọi lúc, học suốt đời; giúp GV dạy cho mọi người với mọi trình độ tiếpthu khác nhau

PMDH có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của QTDH Tuy nhiên, cần cânnhắc lựa chọn, phối hợp với các phương tiện dạy học khác để sử dụng đúng lúc,đúng chỗ, đúng mức độ, cường độ, nhằm đạt hiệu quả dạy học cao, đáp ứng tốt cácyêu cầu về đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH

PMDH có các chức năng mà các phương tiện dạy học khác không có PMDHgiúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, luyện tập theo nội dung tùy chọn, theo cácmức độ tùy thuộc vào năng lực của HS Cho phép HS điều khiển máy tính vàkhuyến khích HS đưa ra các quyết định phù hợp với yêu cầu học tập của HS.

1.1.4 Khả năng hỗ trợ của PMDH đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT cho HS

Các PMDH, cùng với máy vi tính được sử dụng vào QTDH với tư cách là mộtphương tiện dạy học PMDH góp phần đổi mới PPDH, có nhiều khả năng vận dụngvào các PP dạy học khác nhau, nhất là các PPDH theo hướng phát huy tính tích cực,độc lập, sáng tạo trong HĐNT của HS (như PP tìm tòi, nghiên cứu, chương trìnhhoá ), đồng thời đảm bảo cho HS làm quen với PP khoa học, hình thành kỹ năng

kỹ xảo tự lực tìm kiếm và chiếm lĩnh thông tin, tri thức mới, khả năng thích ứng caovới sự phát triển của xã hội trong thời đại thông tin PMDH có tác dụng hỗ trợ nhiềumặt trong hoạt động dạy và học (như giảm bớt những công việc lao động chân taycho GV, dễ dàng thuận tiện trong việc giám sát kiểm tra, đánh giá chất lượng họctập của HS, kích thích, hứng thú, tăng cường tính trực quan )

Với các hiện tượng, quá trình vật lý vi mô, để tạo điều kiện cho HS có thể thamgia vào hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức thì không thể thiếu được sự hỗ trợcủa các phần mềm mô phỏng

Tùy vào mục đích sư phạm mà người ta có thể viết phần mềm mô phỏng chophù hợp với từng giai đoạn hoạt động của HS Ở giai đoạn đầu, phần mềm có thểcho chạy tự động để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyểngiao nhiệm vụ cho HS Với các quá trình có diễn biến nhanh và phức tạp như cácchuyển động cong, dao động, phần mềm mô phỏng giúp HS có được cái nhìn sơ bộ

về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng được cho những hành độngtiếp theo nhằm giải quyết vấn đề Sau khi HS đã ý thức được vấn đề, ở pha hoạtđộng tự chủ, tìm tòi giải quyết vấn đề, phần mềm mô phỏng có thể được xây dựng

để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệm thực và qua đó giúp HS đưa ragiả thuyết Hỗ trợ HS trong việc thiết kế các thí nghiệm trong thực tế nhằm kiểm tragiả thuyết

Hỗ trợ HS hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức đòi hỏi phải có các phươngtiện dạy học giúp HS có thể nhanh chóng thu thập được dữ liệu thực nghiệm, vẽ

được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng làm cơ sở cho hoạt động tưduy như phân tích, so sánh, khái quát hóa và dự đoán xây dựng giả thuyết

Với một phần mềm được xây dựng để thực hiện các chức năng đó, trong dạyhọc chúng ta có thể sử dụng nó để hỗ trợ cho quá trình HĐNT của HS một cách cóhiệu quả khi nghiên cứu các quá trình cơ học có diễn biến nhanh, nhất là các chuyểnđộng cong như chuyển động ném ngang, ném xiên và dao động cơ học

Tóm lại, PMDH với tư cách là một phương tiện dạy học có những khả năng hỗtrợ rất đa dạng và phong phú đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT của HS, đây cũngchính là mục tiêu của đổi mới PPDH vật lý hiện nay

1.2 Tổng quan về phần mềm Interactive Physics [14]

1.2.1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của Interactive Physics

Interactive Physics là một phần mềm mô phỏng chuyên dụng: được sử dụngtrong lĩnh vực kỹ thuật, công nghiệp và có thể được sử dụng một cách có hiệu quảtrong dạy học vật lý IP là một PMDH được thiết kế theo quan điểm vi thế giới, gọnnhẹ, có thể hoạt động trên tất cả các loại máy vi tính thông thường, có nhiều tínhnăng và dễ sử dụng Tuy nhiên, để có thể sử dụng một cách có hiệu quả thì đòi hỏingười sử dụng phải có một trình có tiếng Anh và Tin học tương đối khá Với IPngười sử dụng có thể thiết kế các thí nghiệm mô phỏng sinh động, hấp dẫn, nhữnghiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ lại trên màn hình, có thể sử dụng đểgiải các bài tập vật lý, giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật mộtcách chủ động và linh hoạt hơn khi vận dụng vào thực tế cuộc sống

Phần mềm IP cho phép phân tích thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lý của bất kìđối tượng nào trong hệ thống Kết quả cho được dưới dạng vectơ, giá trị số hay đồthị IP cho phép thay đổi các thông số của các thành phần trong mỗi lần chạy môphỏng Khi thiết kế, nếu thông số không phù hợp hiện tượng vật lý thì chương trình

sẽ thông báo lỗi cụ thể để có thể điều chỉnh

Trong phần mềm IP có thư viện hình ảnh, âm thanh rất đa dạng và phong phú

GV chỉ việc lựa chọn hình ảnh, âm thanh phù hợp để đưa vào thiết kế, không tốnnhiều thời gian cho việc tìm kiếm Việc đưa hình ảnh và âm thanh vào các môphỏng sẽ làm tăng tính trực quan sinh động Những bộ phận phụ trong mô phỏng có

thể được ẩn giấu để người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thôngdụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết

IP có thể được sử dụng trong việc kết hợp với các phần mềm khác để tạo ragiáo án điện tử, kết hợp với các PPDH một cách linh hoạt nhằm phát huy tính tíchcực chủ động học tập của HS

IP còn có thể được sử dụng để dạy học đối với HS phổ thông và cả sinh viênđại học Mặt khác, nó có khả năng hỗ trợ cho nhiều hình thức học tập: trên lớp, ởnhà, theo nhóm

1.2.2 Khởi động Interactive Physics, thiết kế các mô phỏng

1.2.2.1 Cài đặt, khởi động Interactive Physics

Muốn sử dụng Interactive Physics, trước hết phải cài đặt đĩa phần mềm IP vàotrong máy hoặc cũng có thể copy phần mềm từ một máy khác Sau đó, có thể khởiđộng IP bằng 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

→ IP

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

1.2.2.2 Khảo sát giao diện của Interactive Physics

Đối tượng Không gian biểu diễn Thanh thực đơn

thí nghiệmThanh công cụ

Các công cụliên kết

Thước

Thước ước

Thanh toạ độ Thanh điều khiển mô phỏng

Hình 1.1Màn hình của IP 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

IP như: Tạo flle mới ( ), mở các files có sẵn ( ), lưu flle ( ), cắt ( ), copy (), dán ( ), in ( ), trợ giúp ( ), arrow tool ( ) biểu tượng này luôn nổikhi mở một file mới cho phép đặt con trỏ ở chế độ hoạt động (con trỏ có dạng mũitên) 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

- Thanh tọa độ:

quá trình mô phỏng nhờ đó có thể tiến hoặc lùi mô phỏng vào bất kì lúc nào

- Thanh các đối tượng: ở bên trái màn hình, gồm các đối tượng có dạng: hình

tròn ( ), hình vuông ( ), hình chữ nhật ( ), hình đa giác ( ), đa giác cong () 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 thanhcông cụ tiếp theo kích một điểm trong không gian làm việc để tạo đỉnh thứ nhất,tiếp tục kích chuột vào các vị trí khác để tạo các đỉnh tiếp theo Kết thúc bằng cáchkích 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 thayđổi các tính chất, sự xuất hiện cũng như các ràng buộc của nó.

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

+ Mỏ neo ( ): dùng để cố định vật

+ Point (điểm): gồm có Round Point (Điểm tròn ) và Square Point (Điểmvuông ) Chúng được dùng để nối (thay cho việc dùng công cụ nối) Ta sử dụngĐiểm tròn cho cách nối Chốt (Pin jont), Điểm vuông cho cách nối Cứng (Rigidjoint)

+ Pin joint (Nối chốt ): cho phép nối quay hai vật

+ Rigid joint (Nối cứng ): cho phép nối cố định hai vật thể với nhau Muốntạo ra được các mối nối Pin joint và Rigid join, trước hết chồng các vật muốn liênkết 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) là Curved Slot (Rãnh Cong ),Closed Curved Slot (Rãnh Cong Kín ) Slots được sử dụng kết hợp với Points đểhình thành các Slot joints (Nối Rãnh) Chẳng hạn, ta có thể gắn một phần tử Rãnhvới nền, gắn một phần tử Điểm với vật và như vậy, Slot joint đã nối vật và nền vớinhau Có các Nối Rãnh sau:

* Nối Rãnh thẳng Straight Slot joints là Pin Slot joint ngang ( ) và Pin Slotjoint dọc ( ), cho phép một vật trượt và quay đối với chi tiết của vật khác KeyedSlot joint ngang (Nối Rãnh Cứng ngang ), Keyed Slot joint dọc (Nối Rãnh Cứngdọc ), cho phép một vật trượt chứ không quay được đối với chi tiết của vật khác

* Curved Slot joint (Nối Rãnh Cong ), Closed Curved Slot joint (Nối RãnhCứng kín ) Để tạo ra các Curved Slot joint, trước tiên, kích vào biểu tượng

Curved Slot joint trên thanh công cụ rồi kích vào điểm mà ta cần nối trên vật, vậtnày chuyển động trên Slot Sau đó, kích những điểm điều khiển ta cần để tạo ra SlotKích đúp tại điểm điều khiển cuối để hoàn thành Slot.

Lưu ý là ta có thể phá rời mối nối hoặc kết hợp lại bằng nút lệnh Split ( ) hay joint ( ) trên thành công cụ

+ Rope (Dây thừng ): giới hạn khoảng cách giữa hai vật, không tác dụnglực 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 cho chiều dài cốđịnh Trong cửa sổ thuộc tính, có thể thay đổi chiều dài hiện thời của dây

+ Separator (Dây phân cách ): như dây thừng nhưng nó hoạt động theohướng đối diện, không tác dụng lực khi khoảng cách giữa hai endpoint lớn hơnkhoảng cách giữa hai vật

+ Damper (Bộ phận tắt dao động hay bộ phận hãm ): tác dụng lực phụthuộc vào sự khác nhau về vận tốc của hai endpoint của nó, không tác dụng lực nếucác 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 đổichiều dài và hệ số tắt dần

+ Actuator (Cần kích hay bộ phận truyền động ): là một ràng buộc vạnnăng, sử dụng mọi tác động cần thiết để duy trì trình diễn có ràng buộc Có bốnloại: lực, chiều dài, vận tốc và gia tốc

+ Force (Lực ): không giống các ràng buộc khác, một lực chỉ xác định tạimột 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 Constraints bằng cách trước tiênkích vào biểu tượng ràng buộc ta cần rồi kích tại vị trí ta muốn có endpoint đầu tiênsau 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 sốcủa lò xo và kiểu lò xo

+ Rotational Damper (Bộ hãm quay ): tác dụng một lực hãm phụ thuộcvào vận tốc góc của hai vật gắn với hai endpoint Ta có thể thay đổi hệ số củaDamper và kiểu Damper

Motor, Rotational Spring, Rotational Damper được gọi chung là Rotational

Constraints (Ràng buộc quay), tác dụng lực quay tại các điểm liên kết Để tạo raRolational Constraint chỉ cần kích vào biểu tượng của nó trên thanh công cụ rồikích vào nơi ta muốn đặt ràng buộc

+ Torque (Moment quay ): là một lực quay cưỡng bức có tác dụng đẩyhoặc 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 củachúng phụ thuộc lẫn nhau, làm hai vật trở nên ăn khớp với nhau, có sử dụng một sợi

dây gắn sẵn Ta có thể tạo sự ràng buộc bằng Gears như sau: Trước tiên, tạo hai vật

trong không gian làm việc (thông thường chúng có hình tròn), gắn một trong hai vậtvới 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 điqua nhiều điểm cố định và hai điểm cuối Ta có thể gắn mỗi điểm của Ròng rọc vớinền (Background) hoặc vật Phải có ít nhất một vật để nối với ròng rọc Để sử dụngròng rọc, kích vào biểu tượng của ròng rọc trên thanh công cụ rồi kích công cụ ròngrọc này vào vật để tạo điểm bắt đầu của ròng rọc Tiếp theo, kích vào nền để tạonhững điểm khác trên ròng rọc, kích đúp tại điểm cuối cùng hoặc nhấn một phímbất kì sẽ hoàn thành việc tạo một ròng rọc

1.2.2.3 Các thành phần của thanh Menu

File (Hình 1.2)

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 theotên file cũ (Save), lưu file với các thay đổi theo tên file mới (Save as), lưu file vớicác thay đổi lên cấu hình mới của IP-2.5 (Save as IP2.5), in toàn bộ nội dung mànhình mô phỏng (Print), xuất nội dung mô phỏng dưới dạng file: *.dta, *.avi(Export), thoát khỏi chương trình Interactive Physics (Exit)

Hình 1.2

Edit (Hình 1.3)

Lệnh Undo Polygon cho phép trở lại một thao táctrước đó Các lệnh Cut, Copy: cắt, lưu một vùng mànhình đưa vào bộ nhớ tạm, Paste: đưa nội dung trong bộnhớ tạm vào màn hình, Delete: xóa đối tượng hay vùngmàn hình được chọn, Select All: chọn toàn bộ vùngchứa đối tượng, Duplicate: nhân đôi đối tượng hay mộtvùng đã được chọn từ

Select all, Reshape: thayđổi hình dạng một đốitượng đã được chọn (đối tượng đa giác mặt phẳng

hoặc mặt cong, khe trượt cong hở & kín), Player

Mode: thay đổi chế độ mô phỏng, (Ẩn 1 số Toolbar

và không thể thay đổi thuộc tính của các đối tượng)

World (Hình 1.4)

Hình 1.3

Dùng lệnh Gravity để xuất hiện hộp thoại cho phép chọn giá trị và phương củagia tốc trọng trường Chọn None: không có trường trọng lực, Vertical: trường trọnglực thẳng đứng giống như trường trọng lực ở bề mặt Trái Đất, Planetary: trườngtương tác hấp dẫn giữa một cặp vật.

Air Resistance để chọn ba chế độ lực cản không khí đối với vật chuyển độngtrong không khí Có ba lựa chọn: None khi không cần miêu tả sự ảnh hưởng củakhông khí trong mô phỏng Low speed, High speed: trường hợp sức cản không khí

tỉ lệ tuyến tính với vận của vật, với bình phương vận tốc của vật

Electrostatics: chọn chế độ mở hoặc tắt ảnh hưởng của trường tĩnh điện trong

mô phỏng, Force Field: xác định các trường lực, kích vào lệnh này sẽ xuất hiện hộpthoại cho phép lựa chọn, thay đổi các trường tĩnh điện, trường trọng lực thẳng,trường hấp dẫn, trường từ

Lệnh Run: chạy chương trình mô phỏng, Reset: quay lại trạng thái ban đầu củachương trình mô phỏng, Start Here: bắt đầu chạy chương trình từ vị trí hiện hành,Skip Frames: lướt qua một số khung hình, mô phỏng nhanh, tăng tính linh hoạt, sinhđộng khi chạy mô phỏng

Tracking: lưu lại các vết chuyển động của một vật riêng lẻ hoặc tất cả các vậtthể và những ràng buộc tại những khoảng thời gian có thể điều chỉnh được Các vậtnày sẽ để lại những đường nét bên ngoài, khối tâm hoặc những vectơ trong suốt quátrình mô phỏng

AutoErase Track: tự động xóa vết chuyển động, chức năng này luôn được chọnsẵn khi tạo một file mô phỏng mới

Erase Track: xóa vết chuyển động,

Retain Meter Values: giữ lại các giá trị đo ở các lần mô phỏng trước đó

Erase Meter Values: xóa đi các giá trị đo

Accuracy: thay đổi độ chính xác của các giá trị trong mô phỏng (các sai số, sốchữ số có ý nghĩa ) Khi thiết kế mô phỏng nên bắt đầu bằng việc đặt chế độAccuracy Có thể thay đổi độ lớn của các Step Thời gian trong Animation Stepcàng nhỏ càng tăng độ chính xác; Time Animation Step lớn sẽ tăng tốc độ trong môphỏng

Pause Control: tạo những điều khiển tạm dừng (Pause), dừng (Stop), đặt lại(Reset), lặp lại (Loop) chương trình với những điều kiện về thời gian do ta thiết lập Khi bấm Run, chương trình chỉ bắt đầu từ màn hình mô phỏng đã dừng lạitrước đó, Preferences: Các tùy chọn chuẩn cho đối tượng khi mô phỏng như tự độngtính toán các điều kiện đầu, vật va chạm theo mặc định, lặp lại khi băng ghi đầy

View (Hình 1.5)

Lệnh Workspace: chọn các Toolbars, tọa độ, thước, ô lưới, hệ trục, điềukhiển mô phỏng chậm, thanh trượt màn hình, thanh trạng thái

Grid Snap: khi kéo rê chuột, các đối tượng dịch chuyển đến các vị trí có tọa

độ xác định nằm trên ô lưới Khi không chọn Grid Snap,

các đối tượng dịch chuyển trên Pixel

Object Snap: có tác dụng nối các Constraint tới

các đỉnh, tâm hay trung điểm của các Body một cách chính

xác

System Center of Mass: hiển thị khối tâm của hệ

nhiều đối tượng

Lock Points: khóa lại các điểm nối

Lock Controls: khóa vị trí các nút menu và các

và tới các vật Reference Frame mặc định là Background hoặc World, khung quichiếu được đánh dấu là khung đang được sử dụng hiện thời

Delete Reference Frame: xóa khung qui chiếu mới

Hình 1.5

Home: Trở lại màn hình mô phỏng đầu tiên sau khi đã dịch chuyển các thanhtrượt (Scroll bars) dọc và ngang hay sau khi tạo một khung qui chiếu mới; Home#2,Circle: khung qui chiếu là nền và khung qui chiếu là vật tròn.

Object (Hình 1.6)

Join: kết nối các Body với nhau hay giữa các Body với các Constraintthành một hệ duy nhất, Split: tách các kết nối giữa các Body hay giữa các Body vớicác Constraint đã được liên kết ở phần Join để chỉnh sửa lại hệ

Elasticity: xác định hệ số đàn hồi của các vật tương tác, Friction: xác định

hệ số ma sát trượt của các vật chuyển động tương đối với nhau

Move to Front: chuyển đối tượng đang xét ra phía trước một đối tượng khác,Send to Back: chuyển đối tượng đang xét ra phía sau một đối tượng khác

Collide: cho các đối tượng chuyển động trongcùng một mặt phẳng để có thể va chạm với nhau(phải click chọn cả 2 đối tượng trước khi chọn

“Collide”), Do not Collide: cho các đối tượng chuyểnđộng ở những mặt phẳng khác nhau để không vachạm với nhau (phải click chọn cả 2 đối tượng trướckhi chọn “Do Not Collide”)

Font: chọn font, màu, kích thước và chế độ (tôđậm, nghiêng, gạch dưới) của chữ, Vary the Sound,Vary the Feel: thay đổi âm thanh và cảm giác âmthanh đưa vào mô phỏng

Attach Picture: Chèn ảnh vào màn hình mô phỏnghoặc chồng lên trên các đối tượng được chọn Sử dụng Detach Picture để tách ảnh

loại vectơ lực ) tại mọi thời điểm của quá trình mô phỏng Dùng lệnh No Vectornếu không muốn biểu diễn các đại lượng này bằng vectơ.

Vector Display: biểu diễn các vectơ gồm các thành phần theo phương X-Y có

độ lớn, phương chiều luôn thay đổi

Vector Lengths: thay đổi độ dài của vectơ vận tốc, gia tốc và lực

New Button: tạo nút điều khiển mô phỏng đặt trong vùng làm việc của thínghiệm mô phỏng, giúp thực hiện các lệnh mô phỏng nhanh chóng và tiện lợi thay

vì chọn lệnh từ các menu

New Control: tạo nút điều khiển để thay đổi các giá trị vật lý (tọa độ, vận tốc,gia tốc ban đầu, khối lượng, phương, ma sát tĩnh, ma sát động, độ đàn hồi, điện tích,bán kính ) trong giới hạn cực đại và cực tiểu

External Application Link: kết nối chương trình IP với các chương trình ứngdụng khác

Measure (Hình 1.8)

Hình 1.8Time: đo thời gian mô phỏng hay xét khoảng thời gian khảo sát một đại lượngvật lý khi thực hiện mô phỏng

Position, Velocity, Acceleration: xác định tọa độ, vận tốc, gia tốc của vật khi nóchuyển động

P-V-A: đo cùng một lúc ba đại lượng tọa độ, vận tốc, gia tốc của vật khi vậtchuyển động

Center of Mass Position, Center of Mass Velocity, Center of MassAcceleration: đo tọa độ, vận tốc, gia tốc khối tâm của vật.

Momentum, Angular Momentum: đo xung lượng của một vật chuyển động.Total Force, Total Torque, Gravity Force, Electrostatic Force, Air Force, ForceField: đo lực tổng hợp, tổng momen quay, trọng lực, lực tĩnh điện, lực cản khôngkhí, trường lực tác dụng lên vật chuyển động

Hear the Collition, Hear the Motion: nghe âm thanh phát ra của sự va chạm vàchuyển động có trong mô phỏng Bộ đếm thể hiện giá trị âm lượng và tần số

Feel the Collition, Feel the Motion: cho cảm nhận về sự va chạm và chuyểnđộng

Kinetic Energy, Gravity Potential: đo động năng, thế năng trọng trường của vật

Script (Hình 1.9)

Editor: trình soạn thảo

Measure WBS: đo khoảng cách giữa hai điểm bất kìtrong mô phỏng

Run All Demo Files.wbs: chạy tất cả các file trongDemo

Window (Hình 1.10)

Properties: thay đổi các thuộc tính của đối tượng(khối lượng, vận tốc, tọa độ, tính đàn hồi, hệ số ma sát,điện tích )

Appearance: thay đổi các thông số xác định hình thức(tên, màu sắc, đường bao ) của đối tượng

Geometry: thay đổi hình dạng và kích thước của đốitượng

Cascade, Tile: cho phép lựa chọn hình thức tồn tại của mô phỏng trên cửa sổmàn hình IP và hiển thị các mô phỏng đang mở

Hình 1.9

Hình 1.10

Help Menu (Hình 1.11)

Menu này cho tìm hiểu về nội dung, giới thiệu vềphần mềm IP, cách sử dụng các công cụ thành phần đểtạo ra các mô phỏng

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics đối với việc tổ chức HĐNT cho học sinh trong dạy học vật lý.

IP là một phần mềm mô phỏng, được thiết kế theo quan điểm vi thế giới nêncũng được xem như là một phương tiện dạy học Do đó, IP có một số khả năng hỗtrợ đối với việc tổ chức HĐNT cho HS như sau:

- Tạo ra các TNMP thay thế cho các thí nghiệm chứng minh, minh họa mô tảcác định luật, các hiện tượng vật lý mà việc quan sát trực tiếp gặp nhiều khó khăn

do diễn ra trong các điều kiện lý tưởng, quá nhanh hoặc quá chậm, phức tạp, nguyhiểm Những thí nghiệm mà các thiết bị cồng kềnh không thể mang lên lớp được làm cho bài giảng sinh động, dễ hiểu hơn, HS tích cực và chủ động hơn trong họctập

- GV có thể sử dụng các mô phỏng được thiết kế trên IP để tổ chức HĐNT cho

HS bằng cách tạo ra các tình huống học tập, quan sát các mô phỏng để từ đó xâydựng kiến thức mới

- Hỗ trợ cho một số giai đoạn trong PP thực nghiệm - PPDH đặc trưng của vật

lý học - GV có thể nêu sự kiện khởi đầu, hướng dẫn HS xây dựng mô hình giảthuyết và suy ra hệ quả logic từ giả thuyết ban đầu Sau đó, có thể sử dụng IP tiếnhành các thí nghiệm kiểm tra

- GV có thể sử dụng để dạy bài tập cho HS, thông qua các thí nghiệm môphỏng, IP sẽ cho đáp án trực tiếp trên màn hình

Hình 1.11

- Với phần mềm IP, GV có thể hướng dẫn HS tự học ở nhà như tiến hành lạicác thí nghiệm ở trên lớp với sự thay đổi các thông số khác nhau hoặc tạo ra và làmviệc với các mô phỏng mới, từ đó tăng niềm tin của HS đối với bản thân cũng nhưđối với các kiến thức vật lý Qua đó, động cơ, hứng thú học tập môn vật lý đượchình thành và phát huy.

- IP với giao diện thân thiện, hài hòa, có nhiều tính năng giúp thiết kế đượcnhững thí nghiệm sinh động hấp dẫn sẽ hỗ trợ cho GV trong quá trình tạo không khílớp học - một môi trường thuận lợi để tổ chức HĐNT của HS diễn ra đạt hiệu quảcao

- Khi đã thiết kế được bài toán dưới dạng tổng quát, IP cho phép thay đổi cácthông số của mô phỏng giúp GV đỡ mất thời gian suy nghĩ tính toán lại kết quả.Như vậy, phần mềm IP tạo thuận lợi cho GV trong việc tạo ra các câu hỏi trắcnghiệm khách quan tương đương nhau

Tóm lại, mặc dù chưa phải là một phần mềm hoàn hảo nhưng nếu sử dụng nómột cách hợp lý, tích cực, khai thác và phát huy tối đa các khả năng hỗ trợ thì sẽgiúp đỡ một phần đáng kể trong quá trình tổ chức HĐNT cho HS

1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Interactive Physics

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

+ Thay đổi tính chất các đối tượng: chọn đối tượng cần được thay đổi tính

chất rồi vào menu Window chọn Properties hoặc kích đúp vào đối tượng đó, xuấthiện hộp thoại ghi các thông số tính chất của vật (Hình 1.12) Sau đó, ta có thể tựđiều chỉnh theo mong muốn

+ Di chuyển các đối tượng: để di chuyển một

đối tượng có thể dùng chuột bằng cách: đặt con trỏ

của chuột vào đối tượng, vừa nhấn vừa kéo đến vị

trí mong muốn Để di chuyển nhiều đối tượng

tr-ước hết chọn Edit/Select All hoặc nhấn Ctrl+A,

sau đó kích chuột vào một trong các đối tượng đó

và kéo đến vị trí yêu cầu

+ Copy và Paste: để copy một đối tượng, kích chuột vào nó và sử dụng lệnh

Copy trong Edit menu, hoặc biểu tượng Copy trên thanh công cụ,Hình 1.12

hoặc nhấn Ctrl+C Sau đó nhấn nút Paste trong Edit menu hoặc biểu tượng Pastetrên thanh công cụ, hoặc nhấn Ctrl+V để dán Khi muốn copy một lúc nhiều đối tư-ợng hay tất cả, có thể nhấn Shift để chọn đồng thời, hoặc kích chuột và kéo để chọnsao cho các đối tượng cần chọn nằm trọn trong hình hộp mà con chuột vừa tạo ra,hoặc dùng Edit/Select All rồi thực hiện tương tự như trường hợp một đối tượng Nếu muốn copy các dữ liệu từ bộ đếm, ta chọn bộ đếm sau đó vào Edit/Copy Datarồi sang màn hình của Microsoft Office Word hoặc Microsoft Office Excel và nhấnlệnh Paste

+ Xóa các đối tượng: chọn các đối tượng muốn xóa, nhấn nút Delete trên bàn

phím hoặc dùng lệnh Delete trong Edit menu

+ Liên kết các đối tượng hay nối các vật lại với nhau ta sử dụng các công cụ

nối trong IP đã được trình bày ở trên

+ Nhập văn bản vào trong mô phỏng: để nhập văn bản vào mô phỏng, ta kích vào biểu tượng Text trên thanh công cụ Tiếp theo, kích vào nơi muốn nhập vănbản trên màn hình mô phỏng và đánh nội dung văn bản vào Sau đó, sử dụng công

cụ Arrow để chọn đối tượng văn bản (text object), sử dụng công cụ Text đểchọn tất cả hay một phần của văn bản trong Text Object

Muốn thay đổi font chữ, vào Object/Font, xuất hiện hộp thoại cho phép chọnfont chữ, kiểu chữ, cỡ chữ Để viết tiếng Việt ta sử dụng bộ gõ Vietkey hoặcUniKey; với font chữ bắt đầu bằng Vn dùng bảng mã TCVN3 (ABC), font chữ bắtđầu bằng VNI dùng bảng mã VNI Windows Để canh trái, canh phải hay canh giữa,lựa chọn màu sắc sự hiển thị văn bản, vào Window/Appearance để thực hiện Muốnxóa, kích công cụ Arrow để chọn văn bản rồi nhấn Delete

+ Nhập bức tranh vào trong mô phỏng: để nhập bức tranh vào trong mô

phỏng, ta cần sao chép bức tranh đến Clipboard bằng cách chọn bức tranh cần nhậpvào mô phỏng trong thư viện ảnh, kích lệnh copy rồi sang màn hình của MicrosoftOffce Word và nhấn lệnh Paste Tiếp tục chọn bức tranh lúc này đang ở Clipboard,

kích lệnh Copy, mở màn hình IP vào Edit/Paste, nhấn Shift để đồng thời kích chọnbức tranh và một vật thể trong mô phỏng Vào Object/Attach Picture, bức tranh sẽđược gán di chuyển trên đối tượng Nếu muốn tách bức tranh ra khỏi đối tượng,chọn đối tượng có bức tranh rồi vào Edit/Detach Picture

+ Đưa âm thanh vào trong mô phỏng: kích chọn đối tượng mà ta cần có âm

thanh thể hiện chuyển động của nó trong mô phỏng Tiếp theo, vào Measure/Hearthe Motion (hoặc Hear the Collision) Sau đó, vào Object/Varry the Sound sẽ xuấthiện menu phụ để lựa chọn kiểu âm thanh, kích OK để hoàn thành việc đưa âmthanh vào mô phỏng

+ Chạy mô phỏng (Run): có thể chạy mô phỏng bằng cách kích lệnh Run trên

thanh công cụ, hoặc vào World/Run, hoặc nhấn Ctrl+R

Trong quá trình mô phỏng, để cho mô phỏng chạy nhanh hơn ta thực hiện một

số thay đổi sau:

- Vào World/Accuracy và đặt thời gian trong Animation Step đến giá trị phùhợp cho phép mô phỏng chạy ổn định và sai số là có thể chấp nhận được,

- Giảm số đối tượng tiếp xúc với nhau bằng cách sử dụng lệnh Do Not Collideđối với mọi đối tượng không cần va chạm,

- Sử dụng Rigid joint (nối cứng) để xây dựng những vật thể phức tạp,

- Dùng Rods thay cho Ropes, vì Rod gắn các đối tượng bất cứ đâu có thể,

- Giảm kích cỡ màn hình, số lượng màu sắc trong mô phỏng,

- Đặt hệ số ma sát của các đối tượng tiếp xúc đến 0 nếu ma sát là không cầnthiết trong mô phỏng

Khi tạo một mô phỏng phức tạp, ta có thể phải chạy IP trong một thời gian dàimới đạt được kết quả Nếu muốn chạy một mô phỏng mà không cần giám sát, (IP sẽtiếp tục tính toán một cách liên tục, tình trạng của hộp thoại phải được thiết lập saocho mô phỏng tiếp tục không bị gián đoạn) ta thực hiện như sau:

Vào menu World/Aaccuracy kích vào More Choices rồi kích gỡ bỏ những lựachọn trong vùng Warnings, cuối cùng kích OK Phải có đủ bộ nhớ để chạy môphỏng và lưu giữ kết quả tính toán Để tăng bộ nhớ cho mô phỏng ta cần: đóng các

tài liệu IP khác, tất cả các ứng dụng khác, tăng Time Step của mô phỏng để tăngkhoảng cách giữa các frame và cho phép ta ghi lại mô phỏng trong thời gian dài.

+ Dừng mô phỏng (Stop): kích Stop trên thanh công cụ, hoặc vào World menu

chọn Stop, hoặc nhấn Ctrl+R, hoặc kích vào bất cứ đâu trong màn hình mô phỏngnếu con trỏ xuất hiện dấu hiệu Stop ( )

+ Xác lập lại mô phỏng (Reset): muốn xác lập lại trạng thái mô phỏng từ đầu

nhấn Reset trên thanh công cụ hoặc vào World/Reset, hoặc nhấn Ctrl+T

Sau khi kích Stop, có thể chạy lại mô phỏng mà không cần Reset, sự mô phỏngđược tiếp tục từ trạng thái hiện thời của nó Để chủ động điều khiển mô phỏng ta cóthể sử dụng Tape Player (băng ghi) Tape Player cho phép chạy lùi mô phỏng, bỏqua những khung và chạy mô phỏng nhanh hơn sau khi hoàn thành tính toán, điềukhiển chỉ số những khung trong mô phỏng Cụ thể như sau: vào View/Workspacerồi chọn Tape Player Kích mũi tên hướng về phải (trái) trên thanh chạy để chạy tới(chạy lùi) mô phỏng, kích vào vạch đôi để dừng mô phỏng Kích mũi tên hướng vềphải (trái) có kèm vạch chuyển đến khung cần thiết Kéo trái chỉ báo khung để dichuyển nhanh chóng tới bất kì khung nào hoặc kích vào bất kì phần nào của cùngvùng xám thì chỉ báo khung sẽ được định vị ngay tại đó lập tức Sau khi di chuyểnchỉ báo khung tới vị trí nào và kích chạy thì mô phỏng sẽ được chạy từ điểm đó.Dùng Tape Player sẽ nâng cao tính linh hoạt khi nhìn chi tiết quá trình mô phỏng

+ Thay đổi trường lực tác dụng vào mô phỏng: Interactive Physics cho ta

định nghĩa những lực tác động trên mỗi đối tượng hay mỗi cặp đối tượng như sau:vào World/Force Field, sau đó có thể chọn các lực sẵn có trong menu phụ, côngthức cho lực đó sẽ được điền vào một cách tự động Khi chọn theo ý muốn ta phải

tự nhập công thức vào, sau đó kích Pair-Wise nếu muốn lực mới sẽ làm việc giữahai vật hoặc Field nếu muốn lực sẽ làm việc trên tất cả các đối tượng theo cùng mộtkiểu Cuối cùng kích OK

+ Liên kết mô phỏng: có thể liên kết các mô phỏng với nhau để xây dựng

những hoạt động liên tục Quá trình thực hiện liên kết này như sau: sau khi tạo ranhững tài liệu mô phỏng cần liên kết ta nên lưu chúng trong cùng một folder VàoFile/Open rồi xác định mô phỏng mà ta muốn bắt đầu từ nó và kích đúp Tiếp theo

vào Define/New Button/Menu Button, xuất hiện hộp thoại New Menu Button chophép lựa chọn các tính năng liên kết chẳng hạn ở đây chọn nút Open Sau đó xácđịnh và chọn file tiếp theo rồi kích Open Tiếp tục thủ tục này cho tất cả tài liệumuốn liên kết với nhau Như vậy, nếu ta kích nút Open trong một tài liệu, khi tàiliệu này đóng lại thì một tài liệu tiếp sẽ tự động được mở ra

+ Đo đạc các đại lượng trong Interactive Physics: trong IP, có thể đo một số

đại lượng cơ bản bằng cách vào menu Measure như đã trình bày ở trên Lúc đó,công thức tính các đại lượng này sẽ tự động được điền vào menu phụ Properties.Tuy nhiên, cũng có thể tự gõ vào các công thức tính các đại lượng theo yêu cầu, nếucông thức sai phần mềm sẽ tự động báo lỗi Sử dụng các phép tính, các hàm tínhtoán như: cộng (+), trừ (-), nhân (*), chia (/), bình phương (sqr), căn bậc hai (sqrt),giá trị tuyệt đối (abs), sin, cos, Các đại lượng vật lý trong IP được diễn đạt theoquy định như sau:

Ví dụ như đối với đối tượng 1 ta có:

Tọa độ theo phương x: Body[l].p.x; tọa độ theo phương y: Body[1].p.y;

Vận tốc theo phương x: Body [l].v.x; vận tốc theo phương y: Body[l].v.y;

Trị tuyệt đối của vận tốc là |Body[1].v| hoặc abs(Body[1].v);

Gia tốc theo phương x: Body[l].a.x; gia tốc theo phương y: Body[l].a.y;

Khối lượng: Body[l].mass;

Việc lập trình tính toán tương tự như trong Microsoft Office Excel Chẳng hạn:Công thức tính F = m.ax được viết như sau: Body[l].mass*Body[l].a.x; côngthức 0.5.m.v2 + mgh được viết như sau:

0.5*Body[l].mass*sqr(Body[l].v) + Body[l].mass*10*Body[l].p.y

1.3.2 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng

Trước khi thiết kế một thí nghiệm mô phỏng với phần mềm IP, cần phải chuẩn

bị nội dung, ý tưởng thiết kế Sau khi đã có nội dung thiết kế, có thể thực hiện theocác bước cơ bản sau:

Bước 1: Cài đặt phần mềm IP vào trong máy tính

Bước 2: Mở một file mới: Vào File/New, hoặc kích vào biểu tượng New trên

thanh công cụ hoặc nhấn đồng thời Ctrl+N

Bước 3: Thiết lập một không gian thiết kế (có thể được bỏ qua) sẽ tạo rất nhiều

thuận lợi trong quá trình canh chỉnh khi thiết kế Sau khi thiết kế xong, có thể gỡ bỏnhững thiết lập này trả nền màn hình mô phỏng lại như ban đầu

Vào View/Workspace, xuất hiện hộp thoại cho phép ta lựa chọn sự hiển thị ôlưới thước, tọa độ, hệ trục X, Y

Bước 4: Xác lập sự chính xác, hệ đơn vị của mô phỏng, kích cỡ màn hình quan

sát Trong IP việc này có thể được thực hiện một cách tự động

Bước 5: Tiến hành thiết kế, sử dụng các đối tượng, các công cụ ràng buộc, các

lệnh trong menu để thiết kế theo nội dung đã được chuẩn bị Lưu ý đến việc đưa

vào mô phỏng các âm thanh và hình ảnh để tăng tính sinh động cho mô phỏng

Bước 6: Chạy thử mô phỏng, chỉnh sửa

Bước 7: Đặt tên và lưu mô phỏng vừa tạo được bằng lệnh Save.

Ví dụ: Để thiết kế mô phỏng khảo sát Sự rơi tự do của các vật như hình 1.13 ta

tiến hành như sau:

Hình 1.13

Bước 1: Tạo file mới (lúc này Workspace là màn hình trống)

Bước 2: Vào World/Accuracy chọn chế độ tự động (hoặc theo ý muốn) Tiếp

tục vào View/Number and Unit chọn hệ đơn vị SI, kiểu số là Fixed Point, số chữ sốsau dấu phẩy là 3; Vào View/View size chọn kích thước màn hình quan sát 11.650,

tỷ số giữa kích thước các đối tượng trong mô phỏng với kích thước của chúng trênthực tế 0.021