Đa phương tiện trong dạy học vật lý

Trong khuôn khổ chương trình “Đa phương tiện trong dạy học vật lý” do Hội Vật lý châu Âu bảo trợ (1), Leopold Mathelitsch cùng các cộng sự đã tiến hành khảo sát tình hình ứng dụng đa phương tiện trong dạy học vật lý trên thế giới và công bố kết quả khảo sát tập trung vào các phần mềm miễn phí trong Tạp chí quốc tế về dạy học vật lý số tháng 4 năm 2009 (2).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đa phương tiện trong dạy học vật lý Đa phương tiện trong dạy học vật lý Trong khuôn khổ chương trình “Đa phương tiện trong dạy học vật lý”do Hội Vật lý châu Âu bảo trợ (1), Leopold Mathelitsch cùng các cộng sự đãtiến hành khảo sát tình hình ứng dụng đa phương tiện trong dạy học vật lýtrên thế giới và công bố kết quả khảo sát tập trung vào các phần mềm miễnphí trong Tạp chí quốc tế về dạy học vật lý số tháng 4 năm 2009 (2). Nhữngthông tin trong báo cáo này rất hữu ích cho những người dạy và học Vật lý ởnước ta. Nội dung báo cáo bao gồm các vấn đề chính sau đây: 1. Mô phỏng Số lượng khổng lồ các phần mềm mô phỏng cho thấy rằng nhiều nhà vật lýthích viết các chương trình của riêng họ và nghĩ rằng chương trình của họ có thể cóích cho người khác. Hệ quả là có nhiều phần mềm mô phỏng về cùng một chủ đề,thể hiện nội dung tương tự. Rất khó khăn và tốn nhiều thời gian để một người sửdụng có thể lựa ra được các phần mềm mô phỏng tuyệt với từ rất nhiều các phầnmềm tầm thường. Tình trạng được cải thiện khi các tập hợp các phần mềm môphỏng được công bố. Chẳng hạn, công việc tiên phong đã được thực hiện bởi F.K.Hwang (3). Nhưng trong nhiều trường hợp công việc này được thực hiện bởi cácnhóm nhà vật lý hoặc thậm chí các trường đại học, thường được tài trợ bởi các quỹquốc gia. Có thể chỉ ra một số ví dụ ở Mỹ: MUPPET/CUPLE/CUPS (4), CPU (5),PhET (6). Việc sử dụng mô phỏng trong giảng dạy vật lý ở tất cả các cấp được đẩymạnh đáng kể nhờ sự phát minh ra các ứng dụng kí sinh (applet) Java có dunglượng bé, linh hoạt. Trong lĩnh vực vật lý các chương trình và phần mềm mô phỏngnhỏ này có tên gọi đặc biệt là Physlets”, từ đóng góp ban đầu của W. Christian vàcộng sự (7). Chúng ta đã thấy rằng các nhà vật lý thích viết các chương trình củariêng họ, song việc viết chương trình cũng có ý nghĩa giáo dục đối với sinh viên.Trong cả hai trường hợp, trung tâm của sự chú ý phải là vấn đề vật lý còn việc lậptrình đồ hoạ hoặc yếu tố tương tác là một gánh nặng không mong muốn. Nhằmgiúp những người không phải là chuyên gia xây dựng các phần mềm mô phỏngtrong Java, F. Esquembre đã tạo ra một công cụ có bản quyền gọi là Easy JavaSimulations (EJS) (8). Với EJS, người dùng có thể tập trung vào việc viết và cải tiếncác kỹ thuật toán cho mô hình vật lý mà họ quan tâm chứ không phải dành nhiềuthời gian cho kỹ thuật lập trình tiên tiến. Mỗi phần mềm mô phỏng quá trình vật lý đều dựa trên một mô hình cụ thể.Việc mô hình hoá trong vật lý có truyền thống lâu dài, cả trong nghiên cứu và giáodục. Nhưng trong khi các mô hình là công cụ hữu ích cho các chuyên gia thì nhữngngười mới bắt đầu lại thường khó nhận ra những giới hạn của các mô hình cũngnhư các ưu điểm của chúng. Bởi vậy phần mềm mô phỏng sẽ hữu ích trong việcgiúp sinh viên nhận thức các tính chất của một mô hình. Điều này có thể được thựchiện bằng cách đưa ra các mô hình khác nhau cho cùng một nội dung (9). 2. Thí nghiệm Các công cụ đa phương tiện trở nên không thể thiếu trong các thí nghiệm ởcác phòng thí nghiệm của các trường đại học cũng như phổ thông. Chúng giúp thunhận dữ liệu từ các sensor, các phần mềm chuyên dụng phân tích dữ liệu và trựcquan hoá các kết quả. Bởi vậy, các thí nghiệm mà chỉ một ít năm trước chỉ có thểđược tiến hành trong các phòng thí nghiệm được trang bị hiện đại giờ đây đã trởnên phổ biến trong các phòng thí nghiệm đại cương. Có thể chỉ ra một ví dụ trongphần âm học. Chỉ cần một máy vi tính là có thể phân tích tức thời các âm thanhphức tạp như giọng nói con người. Các phần mềm tương ứng thì có sẵn, miễn phívà thân thiện với người dùng, bởi vậy ngay cả các học sinh phổ thông cũng có thểsử dụng được (10). Trong các phòng thí nghiệm ở trường đại học cũng như trường phổ thông,các thí nghiệm thường chỉ được tiến hành một lần. Nhưng sẽ là hữu ích nếu ta cóthể lặp lại thí nghiệm nhằm thay đổi các tham số, xem như một bài tập hoặc đểchuẩn bị cho một kỳ thi. Ngoài ra, sinh viên không bao giờ được tiến hành một sốthí nghiệm do các thí nghiệm đó quá nguy hiểm, quá phức tạp hoặc quá tốn kém.Interactive Screen Experiment (ISE) là một nỗ lực để khắc phục tình trạng này(11). Các video thí nghiệm được chuẩn bị sẵn với một tập các tham số xác địnhđược rút ra từ cơ sở dữ liệu. Người sử dụng có thể chọn trong số các tham số nàyvà quan sát thí nghiệm tương ứng với kết quả của nó. Có một giải pháp công phu hơn, được gọi là Các phòng thí nghiệm điều khiểntừ xa (Romotely Controlled Labs – RCL). Thí nghiệm được bố trí trong phòng thínghiệm. Người dùng, ngồi trước máy vi tính được đặt cách xa vị trí bố trí thínghiệm, có thể điều chỉnh các thông số ban đầu và khởi động thí nghiệm. Video ghilại thí nghiệm và người dùng có ngay phản hổi bằng cách quan sát video cũng nhưcó được kết quả thí nghiệm được chuyển vào máy vi tính. Một khía cạnh khác của đa phương tiện là chúng ta có th ...