TIỂU LUẬN KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC VẬT LÍ

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
---

TIỂU LUẬN
KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC
VẬT LÍ

Giảng viên hướng dẫn:

Học viên thực hiện:

PGS. TS. Trần Huy Hoàng

Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh

Lớp : LL&PPDH Vật lí K24
Huế, 4/2017

Mục lục


Mục lục.................................................................................................................1
1. Phần mềm.........................................................................................................3
1.1 Khái niệm phần mềm......................................................................................3
1.2 Đặc điểm của phần mềm.................................................................................3
1.3 Phân loại phần mềm........................................................................................3
2. Phần mềm analyse............................................................................................5
2.1 Chức năng của phần mềm phân tích video.....................................................5
2.2 Phần mềm phân tích video hỗ trợ xây dựng tình huống có vấn đề , tạo hứng
thú nhận thức trong dạy học các quá trình vật lí biến đổi nhanh..........................6

2.3 Phần mềm phân tích video hỗ trợ hoạt động nhận thức của học sinh trong
dạy học các quá trình vật lí biến đổi nhanh..........................................................7
2.4 Sản phẩm.......................................................................................................10
3. Phần mềm SPSS..............................................................................................12
3.1 Khái niệm......................................................................................................12
3.2 Chức năng chính của SPSS...........................................................................13
3.3 Cách sử dụng phần mềm SPSS.....................................................................13
3.4 Sản phẩm.......................................................................................................20


1. Phần mềm
1.1 Khái niệm phần mềm
Phần mềm máy tính hay gọi tắt là Phần mềm là một tập hợp những câu lệnh
hoặc chỉ thị được viết bằng một hoặc nhiều ngôn ngữ lập trình theo một trật tự xác
định, và các dữ liệu hay tài liệu liên quan nhằm tự động thực hiện một số nhiệm vụ
hay chức năng hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó.
Phần mềm thực hiện các chức năng của nó bằng cách gửi các chỉ thị trực tiếp
đến phần cứng hoặc bằng cách cung cấp dữ liệu để phục vụ các chương trình hay phần
mềm khác. Phần mềm là một khái niệm trừu tượng, nó khác với phần cứng ở chỗ là
"phần mềm không thể sờ hay đụng vào", và nó cần phải có phần cứng mới có thể thực
thi được.
1.2 Đặc điểm của phần mềm
Trước đây, để tạo ra chương trình máy tính người ta phải làm việc trực tiếp với
các con số 0 hoặc 1 (sử dụng hệ số nhị phân), hay còn gọi là ngôn ngữ máy. Công việc
này vô cùng khó khăn, chiếm nhiều thời gian, công sức và đặc biệt dễ gây ra lỗi. Để
khắc phục nhược điểm này, người ta đề xuất ra hợp ngữ, một ngôn ngữ cho phép thay
thế dãy 0 hoặc 1 này bởi các từ gợi nhớ tiếng Anh. Tuy nhiên, cải tiến này vẫn còn
chưa thật thích hợp với đa số người dùng máy tính, những người luôn mong muốn các
lệnh chính là ý nghĩa của các thao tác mà nó mô tả. Vì vậy, ngay từ những năm 1950,
người ta đã xây dựng những ngôn ngữ lập trình mà câu lệnh của nó gần với ngôn ngữ

tự nhiên. Các ngôn ngữ này được gọi là ngôn ngữ lập trình bậc cao.
Chương trình máy tính thường được tạo ra bởi con người, những người này
được gọi là lập trình viên, tuy nhiên cũng tồn tại những chương trình được sinh ra bởi
các chương trình khác.

1.3 Phân loại phần mềm
1.3.1 Theo phương thức hoạt động


Phần mềm hệ thống dùng để vận hành máy tính và các phần cứng máy tính,
ví dụ như các hệ điều hành máy tính Windows, Linux, Unix, các thư viện động (còn
gọi là thư viện liên kết động; tiếng Anh: dynamic linked library - DLL) của hệ điều
hành, các trình điều khiển (driver), phần sụn (firmware) và BIOS. Đây là các loại phần
mềm mà hệ điều hành liên lạc với chúng để điều khiển và quản lý các thiết bị phần
cứng.
Phần mềm ứng dụng để người sử dụng có thể hoàn thành một hay nhiều
công việc nào đó, ví dụ như các phần mềm văn phòng (Microsoft Office, OpenOffice),
phần mềm doanh nghiệp, phần mềm quản lý nguồn nhân lực, phần mềm giáo dục, cơ
sở dữ liệu, phần mềm trò chơi, chương trình tiện ích, hay các loại phần mềm độc hại.
Các phần mềm chuyển dịch mã bao gồm trình biên dịch và trình thông dịch:
các loại chương trình này sẽ đọc các câu lệnh từ mã nguồn được viết bởi các lập trình
viên theo một ngôn ngữ lập trình và dịch nó sang dạng ngôn ngữ máy mà máy tính có
thể hiểu đưọc, hay dịch nó sang một dạng khác như là tập tin đối tượng (object file) và
các tập tin thư viện (library file) mà các phần mềm khác (như hệ điều hành chẳng hạn)
có thể hiểu để vận hành máy tính thực thi các lệnh.
Các nền tảng công nghệ như .NET,...
1.3.2 Theo khả năng ứng dụng
Những phần mềm không phụ thuộc, nó có thể được bán cho bất kỳ khách
hàng nào trên thị trường tự do. Ví dụ: phần mềm về cơ sở dữ liệu như Oracle, đồ họa
như Photoshop, Corel Draw, soạn thảo và xử lý văn bản, bảng tính,... Ưu điểm: Thông

thường đây là những phần mềm có khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều nhóm người
sử dụng. Khuyết điểm: Thiếu tính uyển chuyển, tùy biến.
Những phần mềm được viết theo đơn đặt hàng hay hợp đồng của một khách hàng
cụ thể nào đó (một công ty, bệnh viện, trường học,...). Ví dụ: phần mềm điều khiển,
phần mềm hỗ trợ bán hàng,...Ưu điểm: Có tính uyển chuyển, tùy biến cao để đáp ứng
được nhu cầu của một nhóm người sử dụng nào đó. Khuyết điểm: Thông thường đây
là những phần mềm ứng dụng chuyên ngành hẹp


2. Phn mm analyse
2.1 Chc nng ca phn mm phõn tớch video

Đây là một chơng trình máy tính đợc lập dùng để thực
hiện các chức năng cơ bản sau:
- Quay lại các tệp phim video.
Ngoài chức năng cho chạy ở tốc độ bình thờng, chơng
trình cho phép duyệt từng ảnh một (từng frame). Với chức
năng này, học sinh có thể quan sát diễn biến của quá trình
xảy ra một cách chi tiết, rõ ràng.
Ví dụ nh quan sát chuyển động rơi tự do, đầu tiên các
em có thể quan sát chuyển động rơi một cách bình thờng,
sau đó cho chuyển động từng ảnh (mỗi ảnh cách nhau những
khoảng thời gian nh nhau) học sinh có thể sơ bộ nhận thấy
chuyển động của vật là nhanh dần. Tơng tự nh vậy với các
hiện tợng khác nh va chạm, dao động điều hoà...
- Xác định vị trí của vật tại các thời điểm trong
quá trình chuyển động sau những khoảng thời
gian bằng nhau.
Khoảng thời gian giữa 2 ảnh kế tiếp trong tệp phim đợc
biết trớc tuỳ vào dạng format của tệp phim. Chơng trình cho

phép xác định vị trí của vật tại các thời điểm sau những
khoảng thời gian bằng nhau khá đơn giản bằng cách sử dụng
"chuột". Để làm việc đó, trớc hết là cần xác định thang đo,
chọn gốc toạ độ sau đó dùng chuột kích vào vị trí của vật ở
từng cảnh trên màn hình. Toạ độ của vật tại vị trí đó sẽ đợc tự
động điền vào bảng số liệu bên cạnh. Học sinh có thể quan
sát đợc các số liệu điền vào bảng.


- Phân tích kết quả và hỗ trợ học sinh trong quá
trình t duy xây dựng kiến thức.
Với các dữ liệu thu đợc trong bảng, chơng trình cho phép
vẽ các đồ thị để rút ra kết luận về dạng chuyển động của vật
cũng nh tính toán các đại lợng của chuyển động nh vận tốc,
gia tốc...Để có thể khẳng định chính xác dạng chuyển động
của vật, chơng trình có các hàm chuẩn với đồ thị chuẩn để
so sánh với đồ thị thực nghiệm.
Với một phần mềm đợc xây dựng để thực hiện đợc các
chức năng kể trên, trong dạy học chúng ta có thể sử dụng để
hỗ trợ cho quá trình hoạt động nhận thức của học sinh một
cách có hiệu quả khi nghiên cứu các quá trình cơ học có diễn
biến nhanh, nhất là các chuyển động cong nh chuyển động
ném ngang, ném xiên, chuyển động tròn đều, dao động cơ
học và quá trình va chạm giữa các vật.
2.2 Phn mm phõn tớch video h tr xõy dng tỡnh hung cú vn , to hng
thỳ nhn thc trong dy hc cỏc quỏ trỡnh vt lớ bin i nhanh

- Nhờ chức năng quay chậm lại các tệp phim video và khả
năng có thể cho phim dịch theo từng cảnh mà học sinh có thể
quan sát một cách tỷ mỷ quá trình chuyển động nhanh hay va

chạm của các vật. Chỉ có thể thông qua quan sát nh vậy học
sinh mới có thể phần nào hình dung đợc hình nh trong quá
trình đó có một quy luật hay một mối liên hệ nào đó và nảy
sinh nhu cầu tìm hiểu chúng. Cũng qua việc quan sát nh vậy
cho học sinh một cảm giác rằng với khả năng của bản thân
mình có thể tự khám phá đợc quy luật hay mối liên hệ ấy và
sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ.


Ví dụ khi học sinh đợc quan sát tỷ mỷ các tệp phim ghi va
chạm giữa hai vật với khối lợng và vận tốc khác nhau, học sinh
có thể sơ bộ thấy đợc vận tốc của các vật sau va chạm hình
nh chịu ảnh hởng rất lớn của khối lợng của chúng. Tất nhiên,
điều đó có tác dụng kích thích trí tò mò của học sinh, mong
muốn đợc khám phá xem sự ảnh hởng đó nh thế nào và bắt
tay ngay vào công việc.
- Để tạo hứng thú nhận thức cho học sinh, chúng ta có thể
tổ chức cho học sinh hoạt động trong thực tế nh chơi bóng
trong giờ thể dục, giáo viên ghi hình để tổ chức thành tệp
phim chuyển động của quả bóng cần nghiên cứu. Trong giờ
học, đợc phân tích chính những hoạt động trớc đây của
mình (hoặc bạn mình) luôn luôn có tác động lớn đến trí tò
mò và mông muốn khám phá của học sinh.
2.3 Phn mm phõn tớch video h tr hot ng nhn thc ca hc sinh trong
dy hc cỏc quỏ trỡnh vt lớ bin i nhanh

- Sau khi ý thức đợc nhiệm vụ nghiên cứu, học sinh có thể
sử dụng phần mềm để xác định tọa độ của các vật chuyển
động trong tệp phim tại mỗi thời điểm và thu đợc một bảng số
liệu. Căn cứ vào bảng đó học sinh có thể sơ bộ đa ra những

nhận xét ban đầu và trớc hết có thể thấy đợc kết quả này có
phù hợp với những dự đoán ban đầu hay không. Nếu có phù hợp
thì tiếp tục xử lý để đi đến kết luận, nếu không phù hợp thì
căn cứ vào bảng này mà đa ra giả thuyết tiếp theo.
- Từ các dữ liệu thu đợc, phần mềm cho phép học sinh
nhanh chóng vẽ đợc đồ thị biểu diễn mối liên hệ đang nghiên
cứu. Đồ thị này có tác dụng rất lớn trong việc giúp cho học sinh
có một cái nhìn khái quát về quy luật biến đổi của các đại l-


ợng, từ đó có thể khẳng định hay bác bỏ giả thuyết và đa ra
kết luận.
- Để định hớng hoạt động của học sinh, khi xây dựng
phần mềm chúng ta có thể lồng ghép những câu hỏi gợi ý,
giúp cho học sinh có thể giải quyết đợc những khó khăn gặp
phải trong quá trình làm việc độc lập với máy vi tính.
Với việc sử dụng phần mềm video, chúng ta có thể tổ
chức cho học sinh tham gia vào hoạt động chiếm lĩnh kiến
thức trong qua trình học tập những chuyển động cơ học có
diễn biến nhanh và phức tạp mà các phơng tiện dạy học khác
không giải quyết đợc. Nhất là các quá trình có nhiều hơn một
vật chuyển động nh sự va chạm đàn hồi, tổng hợp dao động
hoặc khi muốn so sánh hai chuyển động biến đổi nào đó.
Đây là u thế đặc biệt của máy vi tính và phần mềm phân
tích phim video. Do một tệp phim ghi quá trình chuyển động
của chúng có thể đợc quay lại nhiều lần nên phần mềm có thể
lần lợt xác định toạ độ của từng vật tại mỗi thời điểm, thông
qua đó mà học sinh có thể dễ dàng phân tích, so sánh và rút
ra kết luận.
Với khả năng cho phép thu thập dữ liệu và xử lý rất nhanh

một khối lợng lớn, nhanh chóng vẽ đợc đồ thị thực nghiệm nên
máy vi tính và phần mềm phân tích phim không những hỗ trợ
cho học sinh nghiên cứu đợc những chuyển động và quá trình
vật lý phức tạp, mà điều đặc biệt quan trọng là thông qua
việc sử dụng phần mềm này chúng ta có thể tổ chức cho học
sinh hoạt động chiếm lĩnh kiến thức theo đúng phơng pháp
thực nghiệm, một phơng pháp nhận thức đặc thù của bộ môn
vật lý. Điều này, với các phơng tiện dạy học trớc đây cha thực


hiện đợc một cách đầy đủ do điều kiện thời gian của tiết
học. Ví dụ, khi nghiên cứu chuyển động thẳng biến đổi
đều, từ việc đa ra định nghĩa gia tốc, xây dựng công thức
đờng đi, đến việc vẽ đồ thị vận tốc và đồ thị toạ độ trong
sách giáo khoa hiện hành tất cả đều bằng suy luận lý thuyết.
Các đồ thị đó đều là các đồ thị lý thuyết. Sử dụng phần
mềm phân tích phim video trong nghiên cứu, chúng ta có thể
rèn luyện cho học sinh xây dựng những kiến thức đó theo phơng pháp khác, phơng pháp thực nghiệm. Bằng phần mềm,
học sinh xác định đợc toạ độ của các vật chuyển động, vẽ đồ
thị thực nghiệm, thông qua đồ thị đó để phân tích nhằm
kiểm tra giả thuyết và đa ra kiến thức mới liên qua tới chuyển
động đó.
Với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích phim video và các
tệp phim quay cảnh thực trong dạy học vật lý, học sinh đợc
nghiên cứu các dạng chuyển động và quá trình cơ học thực,
rất gần gũi với mình trong cuộc sống hàng ngày. Điều này
không chỉ tránh đợc tình trạng giáo điều trong dạy học hiện
nay mà tác dụng lớn hơn là học sinh đợc xuất phát từ những
hiện tợng quen thuộc quan sát đợc trong cuộc sống hàng ngày
để xây dựng nên kiến thức của mình, những kiến thức đó sẽ

đợc bền vững hơn và việc vận dụng chúng trong các tình
huống thực tiễn về sau sẽ dễ dàng và có hiệu quả hơn.
Các tệp phim sử dụng trong dạy học về các dạng chuyển
động nhanh nh rơi tự do, ném ngang, ném xiên, va chạm...có
thể đợc ghi trực tiếp trong thực tế do chính các em học sinh
thực hiện khi chơi bóng sẽ có tác dụng rất lớn không chỉ trong
việc tạo hứng thú nhận thức, mong muốn tự mình khám phá cái


quy luật chuyển động mà mình thờng thực hiện khi chơi
bóng hàng ngày mà chính cái ấn tợng lúc chơi sẽ giúp đỡ đắc
lực cho các em giải quyết đợc nhiệm vụ đặt ra trong giờ học.
Sẽ có tác dụng cao hơn nữa khi nghiên cứu các dạng
chuyển động phức tạp nếu chúng ta bố trí thí nghiệm trực
tiếp trớc ống kính camera nối với máy vi tính ngay trên lớp. Một
chuyển động diễn ra rất nhanh đợc camera ghi lại và ngay tại
chỗ ta có một tệp phim của chuyển động đó. Với thí nghiệm
vừa tiến hành (có thể do giáo viên hoặc do học sinh đợc trực
tiếp tiến hành), do chuyển động quá nhanh nên cả lớp không
thể quan sát một cách rõ ràng. Tệp phim vừa ghi sẽ đợc quay
chậm lại và nhích theo từng cảnh để học sinh quan sát lại. Sau
đó, sử dụng phần mềm phân tích phim video để tiếp tục
nghiên cứu. Với phơng pháp thí nghiệm nh vậy, chúng ta có
thể nghiên cứu đợc những quá trình nhanh và phức tạp mà với
các phơng tiện khác không làm đợc.
Sau giờ học, với một hệ thống các tệp phim video đợc giáo
viên lựa chọn và giao cho, học sinh có thể sử dụng phần mềm
để tiếp tục các hoạt động của mình trong việc củng cố, mở
rộng và nâng cao kiến thức về các hiện trợng, quá trình
nghiên cứu trên lớp.

2.4 Sn phm
Kho sỏt chuyn ng nộm xiờn


Đồ thị xOy


Đồ thị vy - t

Đồ thị vx - t
3. Phần mềm SPSS
3.1 Khái niệm
SPSS (Statistical Product and Services Solutions) về bản chất là một phần mềm
thống kê, thông thường dùng trong nghiên cứu xã hội đặc biệt là trong tâm lý học, tiếp


thị và xã hội học. Ngoài ra SPSS còn được sử dụng trong nghiên cứu thị trường.
SPSS cung cấp một hệ thống quản lý dữ liệu và khả năng phân tích thống kê với
giao diện thân thiện cho người dùng trong môi trường đồ hoạ, sử dụng các trình đơn
mô tả và các hộp thoại đơn giản.
3.2 Chức năng chính của SPSS
- Nhập và làm sạch dữ liệu;
- Xử lý biến đổi và quản lý dữ liệu;
- Tóm tắt, tổng hợp dữ liệu và trình bày dưới các dạng biểu bảng, đồ thị, bản đồ;
- Phân tích dữ liệu, tính toán các tham số thống kê và diễn giải kết quả.
Nội dung chủ yếu của SPSS:
Nội dung của SPSS rất phong phú và đa dạng bao gồm từ việc thiết kế các
bảng biểu và sơ đồ thống kê, tính toán các đặc trưng mẫu trong thống kê mô tả, đến
một hệ thống đầy đủ các phương pháp thống kê phân tích như:
+ So sánh các mẫu bằng nhiều tiêu chuẩn tham số và phi tham số (Nonparametric

Test), các mô hình phân tích phương sai theo dạng tuyến tính tổng quát (General
Linear Models), các mô hình hồi quy đơn biến và nhiều biến, các hồi quy phi tuyến
tính (Nonlinear), các hồi quy Logistic;
+ Phân tích theo nhóm (Cluster Analysis);
+ Phân tích tách biệt (Discriminatory Analysis);
+ Và nhiều chuyên sâu khác (Advanced Statistics).
3.3 Cách sử dụng phần mềm SPSS
3.3.1 Khởi động SPSS
- Vào Start à Programs à IBM SPSS Statistics à IBM SPSS Statistics 20


3.3.2Giao diện của SPSS


3.3.3 Thanh menu

•

File: tạo file mới, mở các file sẵn có, lưu file, thoát…

•

Edit: undo, cắt/dán, tìm kiếm/thay thế . . .

•

View: cho hiện dòng trạng thái, thanh công cụ, chọn font chữ, cho hiện giá trị
nhập vào (value) hay nhãn ý nghĩa của các giá trị nhập . .

•

Data: định nghĩa biến, thêm biến, xếp thứ tự, ghép file, chia file, . .

•

Transform: tính toán, mã hóa lại biến, . .

•

Analyze: thực hiện các thủ tục thống kê như: tóm tắt dữ liệu, lập bảng tổng
hợp, so sánh trung bình, phân tích phương sai, tương quan và hồi quy, phân tích
phi tham số, phân tích đa biến, . .

•

Graphs: tạo các biểu đồ và đồ thị

•

Utilities: tìm hiểu thông tin về biến, file, . .


•

Window: sắp xếp các cửa sổ làm việc trong SPSS, di chuyển giữa các cửa sổ
làm việc, . . .

3.3.4 Nhập dữ liệu
Khai báo biến ở phần Varible View, nhập dữ liệu ở phân Data View

3.3.5 Lưu tập tin dữ liệu
File à Save Phần mở rộng của tập tin dữ liệu là sav.


3.3.6 Xử lí số liệu dữ liệu
Ví dụ :
-

Lập bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra, của hai nhóm: Nhóm ĐC và
Nhóm TNg

-

Bảng phân phối tần suất

-

Bảng phân loại theo học lực của HS

-

- Giá trị trung bình cộng của từng nhóm:
k

n X
∑

X =

i=
1

i

i

n

ni là tần số ứng với điểm số Xi, n là số HS tham gia các bài kiểm tra.
- Phương sai: được tính theo công thức


k

S2 =

∑n (X
i

i =1

i

− X )2

n −1

- Độ lệch chuẩn S: cho biết độ phân tán quanh giá trị

k

S=

∑ n (X
i =1

i

i

− X )2

n −1

3.4 Sản phẩm
Câu hỏi một lựa chọn
Các bạn có thường xuyên đọc sách giáo khoa không?
A. thường xuyên
B. thỉnh thoảng
C. không bao giờ
Các bạn có thường xuyên đọc sách than khảo không?
A. thường xuyên
B. thỉnh thoảng
C. không bao giờ

N

Valid
Missin

g

Statistics
ten_hs doc_SG doc_Sthamk
K
hao
22
22
22
0

0

ten_hs
Frequenc Percent
y

0

Valid
Percent

Cumulative
Percent


an
anh
ba
bình

cuc
hai
lap
lan
lân
linh
mai
Valid Minh
nha
Nhàn
nhi
Phan
tâm
tân
tình
toàn
truc
Tú
Total

Valid

1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
22

4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5

4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
100.0

4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5

4.5
4.5
100.0

doc_SGK
Frequenc Percent
y
thuong xuyen
9
40.9
thinh thoang
11
50.0
khong bao
2
9.1
gio
Total
22
100.0

4.5
9.1
13.6
18.2
22.7
27.3
31.8
36.4
40.9

45.5
50.0
54.5
59.1
63.6
68.2
72.7
77.3
81.8
86.4
90.9
95.5
100.0

Valid
Percent
40.9
50.0

Cumulative
Percent
40.9
90.9

9.1

100.0

100.0

doc_Sthamkhao
Frequenc Percent
Valid
y
Percent

Cumulative
Percent


thuong
xuyen
thinh thoang
Valid
khong bao
gio
Total

7

31.8

31.8

31.8

10

45.5

45.5

77.3

5

22.7

22.7

100.0

22

100.0

100.0