Thí Nghiệm ảo trong việc dạy học Vật lý pdf

Thí Nghiệm ảo trong việc dạy
học Vật lý
Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương
tiện dưới hình thức đối tượng học tập nhằm mục đích mô
phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong tự
nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính tương tác cao, giao
diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều
kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí
nghiệm. Nó giúp giảm thiểu việc học chay hay dậy chay thường gặp do thiếu
phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp
với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại
Điểm mạnh của thí nghiệm ảo
- Dễ dùng, trực quan sinh động
Giao diện thân thiện, dễ dùngvới âm thanh vàhình ảnhtrực quan sinhđộng,học
sinh không chỉ được nhìn, xem, còn cócơ hội tham giathựcsự các thí nghiệm ảo
qua các thao tác đã được trựcquan hóa với những thiết bị ảo, đâychính là một
điểm mạnh của phần mềm sovới những bài giảng powerpointtruyền thống. Tính
chủ động củahọc sinh, sinhviêntăng lêndo có thể tự học ở nhà trênđĩa CD hay
web trongkhi giáo viên có thể sử dụng trênlớp như giáo cụ trực quan minhhọa
cho bài giảng, do đó khắc phục đượcphần nào về tình trạngthiếuthiếtbị, nguyên
vật liệu thí nghiệm như hiện nay.
- Tăng hứng thú và tính chủ động
Để hỗ trợ tự học, một giáoviên ảo với giọng nói truyền cảm sẽ giúp sinh viên trong
khi học, giáo viên ảo có thể bầy tỏ thái độ, khuyến khíchhay chê trách giúp sinh
viên dễ định hướngkiếnthức trong khihọc.
Sự kết hợp hàihòa giữa câu hỏi trắc nghiệm truyền thống(lựa chọn, đúng sai, )
với hình thức trắc nghiệmkỹ năng giàu tính tương tác thuhút chú ý và tăng tính
chủ động người học.
Giao diện học tập được tínhtoán yếu tố mầu sắc, tiện lợivà chiến lược giáo dục. Có
hai chế độ học: modtuần tự (khi yêu cầu về tính qui trình là quan trọng). Vớimod
lựa chọn,có thể chọn mộtchủ đề học tập bất kỳ, tùy thuộc vào tiến độ,khả năng

tiếp thu cá nhân, giáo viên dùng modnày khigiảng trên lớp.
- Hiệu quả đạt được
Do kết hợp BÀI GIẢNG + tươngtácTHỰC HÀNH+ TRẮCNGHIỆMđánh giá: Thí
nghiệmmô phỏng góp vaitrò vào 2/3yếu tố làm tăngtính chủ động học tập. trực
quan, tương tác cao, cho phép đánhgiá mức độ tiếp thukiến thức của sinhviên là
những yếu tố không thể thiếu đối với một phần mềm giáo dục hiện đại.
Tích hợp đa phương tiện
Việc tíchhợptínhnăng multimedia(đoạn phim,âm thanh, ) làm thí nghiệm sinh
độngcùng với lập trình hành động tạo đối tượng thí nghiệm ảo dễ dùng lạisẽ tiết
kiệmcông sứcthiết kế phát triển đối với những vòng đời sau của phầnmềm.
Không chỉ lập trình
Muốn phần mềm tốt cần kịch bản tốt, có tínhsư phạm, chínhxác, khoahọc, kết cấu
chặt chẽ. Người viết kịch bản cần tham khảonhiều tài liệu, ý kiếnchuyên gia, giảng
viên và sinhviên về môn học.Sự tương đồngvới kịch bản phimhoạt hình(phân
cảnh) giúp phần mềm sinh động mà vẫn đảm bảo các tiêuchí giáo dụccầnthiết.
Việc xây dựng thư viện đối tượng thí nghiệm, thiết bị ảo giúp tối ưu quá trình phát
triển phần mềmvì cho phép dùng lạikhi xây dựng phầnmềm tương đương.Thiết
bị thí nghiệmảo giúp sinhviênlàm quen với thiếtbị, nắm được kiến thức và yêu
cầu thực nghiệm,làm tiền đề khai thác thí nghiệm thực. Thiết bị ảo được xây dựng
qua nhiều bước: Thiết kế trạng thái, hành vi,tính chất, chụp hình, bóc tách, lập
trình,lồng ghép, đóng gói.
Khả năng tiến hànhcác thí nghiệm ảo,thử nghiệm các tìnhhuống giả định, khó thu
được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí
nguyênvật liệu, giảm sai hỏngthiết bị do thao tác sai.Đây là một ưuđiểm của phần
mềm so với cách giảng bàikiểu cũ.
Một điều tra đã cho thấy mức độ sinhđộng bài giảng thí nghiệm ảo tăng lên26%
so với bài giảng trên PowerPoint.Tínhthânthiện tăng 19%, độ khó hiểugiảm 4%.
Như vậy áp dụngphần mềm đã thực sự tăng hiệuquả, chất lượngbài giảng.
Phân biệt thí nghiệm ảo và bài giảng điện tử
Thế nào là thí nghiệm ảo?Thế nào là bài giảng điện tử?

- Bài giảng điệntử :là một hình thức tổ chức bài lên lớp mà ở đó toàn bộ kế hoạch
hoạt động dạy họcđều được chươngtrình hoá do giáoviên điều khiển thôngqua
môitrường multimedia do máy vi tínhtạora. Cần lưu ý bài giảngđiện tử không
phải đơnthuầnlà cáckiến thức mà học sinhghi vào tập màđó là toàn bộ hoạt
độngdạy và họctất cả cáctình huống sẽ xãy ratrongquá trìnhtruyền đạt và tiếp
thu kiến thức củahọc sinh. Bài giàng điện tử càng không phải là một công cụ để
thaythế “bảng đen phấn trắng” mà nó phải đóngvai trò định hướng trong tất cả
các hoạtđộng trên lớp. Các đơn vị của bài họcđềuphải đượcMutimedia hoá.
Trongmôi trường multimediathôngtinđược truyền dưới các dạng: văn bản
(Text), đồ hoạ (graphics), hoạt ảnh(animation), ảnhchụp (image), âm thanh
(audio)và phimvideo (videoclip).Giáo ánđiện tử là bản thiết kế cụ thể toàn bộ kế
hoạch hoạt động dạy học của giáo viêntrên giờ lên lớp, toànbộ hoạt động dạy học
đó đã được multimediahoá một cách chi tiết,có cấutrúc chặt chẽ và logicđược
quy địnhbởi cấu trúc củabài học.Giáo ánđiện tử là một sản phẩmcủa hoạt động
thiết kế bài dạy đượcthể hiện bằng vật chất trước khi bài dạy học được tiến hành.
Giáo án điện tử chính là bản thiết kế của bài giảngđiện tử, chính vì vậy xây dựng
giáo án điện tử hay thiếtkế bài giảngđiện tử là hai cáchgọi khác nhauchomột
hoạt động cụ thể để có được bài giảng điện tử.
- Thí nghiệm ảo: Là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hìnhthứcđối
tượng họctập, nhằm mục đích mô phỏng cáchiện tượng vật lý,hóa học,sinh
học xảyra trongtự nhiện hay trong phòngthí nghiệm, có đặc điểm là cótínhnăng
tượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những
quá trình,điều kiện tớihạn khó xảy ra trong tư nhiện haykhó thu được trong
phòngthí nghiệm. Thí nghiệm ảo giúpgiảmthiểu việc học chay, dậy chaythường
gặpdo thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệmgiúp người họcchủ động họctập
phù hợp với tinh thần người học làtrung tâm của giáo dục hiện đại.
Vậy:
- Thí nghiệm ảo cũng giống với bài giảng điện tử, ngoài ra, một ưu điểm của thí
nghiệmảo trênmáy tính là có thể giả lập những tình huống, điều kiện tới hạn, khó
xảy ra trong thế giới thực giúp người học nắmđược bản chất của vấn đề. Tuy

nhiên,thí nghiệm ảo khôngthể thay thế được kinh nghiệm thực tiễn,hãy thử
tưởng tượng phi công lái máy bay hạ cánhkhi chỉ toàn thực tập trên mô hình ảo,
hay mộtbác sĩ phẫu thuật mỗ tim trong khilại chỉ toàn kinhnghiệmvới daomổ ảo
trên máy tính.
- Thí nghiệm ảo vàbài giảng điện tử gắn bóchặt chẽ với nhau, không thể tách rời,
thí nghiệm ảo giúp tăng hiệu quả giáo dục, huấn luyện củabài giảngđiện tử qua
tính năngtương tác caovới người tiến hànhthí nghiệm, với hệ thốngtrong khi bài
giảngđiện tử giúp xâu chuỗi các thínghiệm ảo theo một trình tự logic, mangtính
giáo dục. Thí nghiệm ảo cùng với bài giảng điện tử giúp áp dụng được cả 3 yếu tố
giáo dục hiện đại trong phần mềm dạyhọc như HỌC + THỰC HÀNH +KIỂM TRA
ĐÁNHGIÁ, cần thiết hiệu quả học tậpđạt được cao.
Cách xây dựng một thí nghiệm ảo trong môi trường 3D?
1. Tạo các vật thể: Bước nàyđược xâydựngdựa theo các dụng cụ của kịch
bản, nhằm tạo racác dụng cụ thí nghiệm.
2. Tạo chất liệu,áp chất liệu vàovật thể: Bước này nhằm xây dựngchấtliệu cấutạo
vật thể, Ví dụ như ống nghiệm được làm bằngthủy tính, giáđỡ được làmbằng sắt
hay vật liệu đó là chẩt lỏngnhư nước, axit
3. Ghépcác dụngcụ lại với nhau.Từ các dụng cụ thí nghiệm được thiết kế riêng lẻ
ghépcác dụng cụ lại để bắt đầu xây dựng cảnh cho thí nghiệm.
4. Mô phỏng lại các phản ứng,tương tác có thể xẩy racủa thí nghiệm.
5. Phân tích cáctương táctừ người sử dụng. Bước này cho phép người sự dụng
tương tác vớithí nghiệm thông quagiao diện đồ họa. Người sự dụngcó thế hiệu
chỉnhmột số thông số như hiệu chỉnh góc nhìn, nhìn cận cảnh haynhìntoàn bộ thí
nghiệm,tươngtác làm thay đổi thí nghiệm như tằng themnhiệtđộ, tăngnồng độ
chất ….
Để xây dựng được một thí nghiệm ảo ta phải làm gỉ?
- Khảo sát : Nhằm xemxét nột dungthínghiệm, xemxétbản chất của sự vật,
hiện tượng.
- Xây dựng kịchbản: Bước này là quan trọng nhất, cần cónhững tài liệu chính xác
và các chuyên gia, giáo viên nhiều kinhnghiệmxây dựng.

- Việcchuẩn bị tàiliệu xây dựng thí nghiệm rất khác so vớiviệc biên soạn tàiliệu
truyền thống. Các kịch bảnphải đượcthiết kế chuyên dụng,không đơn thuầnnhư
các slide bài giảng.
- Xây dựng khung thí nghiệm: Bước này mô hìnhhóa kịch bản, phântíchcác cảnh,
các côngcụ sử dụng trong kịch bản,xây dựngcácmô hình,phân tíchcác tượng tác
của thí nghiệm.
- Xây dựng thí nghiệm: Saukhi đã xây dựng được khung thí nghiệm, kết hợp các
dụngcụ, tương tác, các cảnh trong kịch bản… lắp ghépcác công cụ lạithành 1 thí
nghiệmhoànchỉnh.
- Hiểu chỉnh: Bướcnày nhằm tinh chỉnh, kiểm tra,xemxét lại toàn bộ thí nghiệm
xem đã thể hiện đúng bản chất của sự việc haychưa? Tại bước này thí nghiệm
được kiểm tra cẩntrọng,tỷ mỉ nhằmphát hiện ra cácphần còn thiếu sótcủa thì
nghiệm.