Đa phương tiện trong dạy học vật lý ppsx

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). Những
thông tin trong báo cáo này rất hữu ích cho những người dạy và học Vật lý ở
nước ta.
Nội dung báo cáobao 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 lý
thích viếtcác chương trìnhcủa riêng họ và nghĩ rằngchươngtrìnhcủahọ cóthể có
ích 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 sử
dụng có thể lựa ra được các phần mềm mô phỏng tuyệt với từ rất nhiều các phần
mềm tầm thường. Tình trạng được cải thiện khi các tập hợp các phần mềm mô
phỏng 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 các
nhómnhà vật lýhoặc thậm chí các trường đại học, thường đượctàitrợ bởi các quỹ
quốc 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 đẩy
mạnh đáng kể nhờ sự phát minh ra các ứng dụng kí sinh (applet) Java có dung
lượngbé, linhhoạt. Trong lĩnhvựcvậtlýcácchương trìnhvàphần mềm mô phỏng
nhỏ này có tên gọi đặc biệt là Physlets”, từ đóng góp ban đầu của W. Christian và
cộng sự (7). Chúng ta đã thấy rằng các nhà vật lý thích viết các chương trình của
riêng 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 phảilàvấn đề vật lý còn việclập
trình đồ hoạ hoặc yếu tố tương tác là một gánh nặng không mong muốn. Nhằm
giúp những người không phải là chuyên gia xây dựng các phần mềm mô phỏng

trong Java, F. Esquembre đã tạo ra một công cụ có bản quyền gọi là Easy Java
Simulations (EJS) (8). VớiEJS, ngườidùng cóthể tậptrung vào việc viết vàcải tiến
các kỹ thuật toán cho mô hình vật lý mà họ quan tâm chứ không phải dành nhiều
thời gian cho kỹ thuậtlập trìnhtiên tiến.
Mỗi phầnmềm mô phỏng quátrình vật lý đều dựa trên một mô hình cụ thể.
Việc mô hình hoá trong vậtlý cótruyềnthống lâu dài, cả trong nghiêncứu và giáo
dục. Nhưngtrongkhi các môhình làcông cụ hữu íchchocác chuyêngia thìnhững
người mới bắt đầu lại thường khó nhận ra những giới hạn của các mô hình cũng
như các ưu điểm của chúng. Bởi vậy phần mềm mô phỏng sẽ hữu ích trong việc
giúpsinh viên nhậnthức cáctínhchấtcủamột mô hình. Điềunàycóthể đượcthực
hiện bằng cách đưa ra các môhình khác nhaucho cùng một nội dung(9).
2. Thí nghiệm
Các công cụ đa phương tiện trở nên không thể thiếu trong các thí nghiệm ở
các phòng thí nghiệm của các trường đại học cũng như phổ thông. Chúng giúp thu
nhận dữ liệu từ các sensor, các phần mềm chuyên dụng phân tích dữ liệu và trực
quan hoá các kết quả. Bởi vậy, các thí nghiệm mà chỉ một ít năm trước chỉ có thể
được tiến hành trong các phòng thí nghiệm được trang bị hiện đại giờ đây đã trở
nên phổ biến trong các phòng thí nghiệm đại cương. Có thể chỉ ra một ví dụ trong
phần âm học. Chỉ cần một máy vi tính là có thể phân tích tức thời các âm thanh
phức tạp như giọng nói con người. Các phần mềm tương ứng thì có sẵn, miễn phí
và thân thiện với người dùng, bởi vậy ngay cả các học sinh phổ thông cũng có thể
sử 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 có
thể lặp lại thí nghiệm nhằm thay đổi các tham số, xem như một bài tập hoặc để
chuẩn bị cho một kỳ thi. Ngoài ra, sinh viên không bao giờ được tiến hành một số
thí 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 định
được rút ra từ cơ sở dữ liệu. Người sử dụng có thể chọn trong số các tham số này

và quansát thí nghiệm tương ứng với kết quả của nó.
Cómộtgiảiphápcôngphuhơn, đượcgọilàCác phòng thí nghiệmđiềukhiển
từ xa (Romotely Controlled Labs – RCL). Thí nghiệm được bố trí trong phòng thí
nghiệm. Người dùng, ngồi trước máy vi tính được đặt cách xa vị trí bố trí thí
nghiệm, cóthể điềuchỉnh cácthôngsố banđầuvàkhởiđộngthínghiệm.Video ghi
lại thínghiệm vàngười dùng có ngay phản hổibằngcách quansátvideo cũng như
có đượckết quả thí nghiệm đượcchuyển vàomáy vi tính.
Một khía cạnh khác của đa phương tiện là chúng ta có thể tiến hành các thí
nghiệmdưới dạng mạnglưới toàncầu.Có thể chỉ ra một vídụ:H-J.Jodlvà cáccộng
sự ở Kaiserslautern bố trí một số con lắc dao động tại Aden, Naples,
Kaiserslautern, Hermannsburg và Riga (12). Bằng cách so sánh sự phụ thuộc của
chu kỳ vào thời gian, có thể rút ra sự phụ thuộc củagiatốc trọng trường vào vị trí
địa lý.
Chúng ta có thể thấy rằng hạn chế của ISE và RCL là thiếu vắng hoàn toàn
phần thực hànhcủa thí nghiệm.
3. Đánh giá
Như đã nói ở trên, một số lượng lớn tài liệu đa phương tiện có sẵn trên thị
trường. Chúng ta không thể hy vọng rằng từng người dùng có đủ thời gian và nỗ
lực để tìmkiếm và đánh giá một cách có hiệu quả các tàinguyên này. Bởi vậy một
cách tiếp cận kết hợp và có hệ thống là cần thiết. Cần phải thu thập các tài liệu có
sẵn, thiếp lập các tiêu chí đánh giá, các tài liệu phải trải qua một sự đánh giá dựa
theo các tiêu chí này và các tài liệu có chất lượng cần phải được giới thiệu và phổ
biến.
Trong những năm qua, công việc nói trên đã được thực hiện bởi một nỗ lực
chung của hai nhóm. Trong khuôn khổ mạng lưới giảng dạy vật lý châu Âu, một
nhóm có tên gọi “Đa phương tiện trong dạy và học Vật lý” (MPTL) đã được hình
thành khoảng 15 năm trước (1). Trong các hội thảo hàng năm, nhóm này đã
khuyến khích việc sản xuất, giới thiệu và phổ biến các sản phẩm đa phương tiện.
“Tài nguyên giáodụcđa phương tiệnchohọcvàdạy trựctuyến”(MERLOT) làmột
consortium vàcáctrường đạihọcMỹ và Canađa cómụctiêunâng caohiệuquả của

việc dạyvàhọc thông qua việc tăng số lượng và chất lượngcủa các tàiliệuhọctập
trực tuyến đã được phản biện (13).
Các nhóm MPTL và MERLOT đã thiết lập các bộ tiêu chí khác nhau để đánh
giácácsản phẩm phần mềm.Cácnhómtiêu chíchung baogồm:Mụcđích, nộidung
và phương pháp (MPTL). Chất lượng của nội dung, hiệu quả tiềm tàng cho dạy và
học, sự dễ sử dụng (MERLOT). Mỗi nhóm tiêu chí được xác định bởi 4 hoặc 5 câu
hỏi được đánh giá từ 1 đến 5 điểm. Do số lượng phần mềm có sẵn rất lớn nên
MPTL và MERLOT đã quyết định hợp tác trong một quá trình đánh giá sơ bộ các
sản phẩm từ danh mục do nhóm thiết lập để lựa chọn những sản phẩm được đưa
vào đánh giá đầy đủ. Kết quả đánh giá sơ bộ của 2 nhóm được kết hợp thành một
danh sách chung gồm các sản phẩm được đưa vào đánh giá cuối cùng. Danh sách
kết hợp này được phân chia thành các chủ đề. Mỗi sản phẩm được đánh giá bởi
một thành viên củamỗi nhóm, cả MPTL vàMERLOT. Những sự đánh giá nàyđược
tiến hành độc lập nhằm đảm bảo sự khách quan và chính xác của quá trình đánh
giá.
Mặc dầu danh mục các tiêu chí khác nhau song có sự phù hợp rất tốt về kết
quả của 2 quá trình đánh giá. Nếu có sự không thống nhất thì đó chỉ là những sai
khác nhỏ về việcxếp hạng trong trường hợp mộtsảnphẩmđược đánh giá làtuyệt
vời hoặc “chỉ là” rất tốt. Kết quả của quá trình đánh giá được công bố thường
xuyên như là giới thiệu về các sản phẩm phần mềm trong các lĩnh vực khác nhau
của vật lý (14). Kết quả đánh giáchothấy:
- Hầuhết các website có thể đượctruy cập dễ dàng.
- Nhiều website tập hợp tài liệutừ các nguồn khác.
-80 –90% tài liệuvề cácbàitậpchuẩn.Các vídụ chuẩn nàycóthể được tìm
thấynhiều lần.
- Hầu hết tài liệu có chất lượng bình thường; một số ít website rất kém song
số website thựcsự tốt cũng không nhiều.
-Nhiềuwebsite dànhcho mộtsố vấnđề vậtlýcụ thể,ngắngọn; chỉ mộtsố ít
websitetập hợp nhiều tài liệu.
- Chỉ khoảng một nửa số chương trình mô phỏng chứa đựng thông tin về

kiếnthức vật lý cơ bản.
- Đề xuất về cách sử dụng tài liệu tronggiảngdạy /học tập là rất hiếm.
- Hầuhết sản phẩm khôngđề cậpđến phương pháp giảng dạy.
4. Kết luận
Chất lượng củacáctàiliệuđa phương tiện trợ giúp cho việc giảng dạy vật lý
đã được cải thiện đáng kể trong những năm qua cả về hình thức và nội dung.
Trong nhiều trường hợp, việc kiểm nghiệm thực tế ở phạm vi rộng đã được tiến
hànhtrước khiphát hànhcácchương trìnhmới.Việcđánhgiá vàgiớithiệubởi các
nhóm độc lập làm cho việc tìm kiếm và lựa chọn một sản phẩm mong muốn trở
nên thuận tiện. Điểm yếu đang tồn tại đó là mối liên hệ với các vấn đề sư phạm và
phương pháp. Cần có thêm nhiều nỗ lực trong việc khảo sát tương tác của sinh
viên với các công cụ đa phương tiện cụ thể, đặc biệt là những yếu tố giúp cho sinh
viên hiểu bài tốt hơn.