Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ năm, 11/11/2010 18:27 (GMT+7)

Đa phương tiện trong dạy học vật lý

1. Mô phỏng

Số lượng khổng lồ các phần mềm mô phỏng cho thấy rằng nhiều nhà vật lý thích viết các chương trình của riêng họ và nghĩ rằng chương trình của họ có thể 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 nhóm nhà vật lý hoặc thậm chí các trường đại học, thường được tài trợ 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 lượng bé, linh hoạt. Trong lĩnh vực vật lý các chương trình và phần 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 phải là vấn đề vật lý còn việc lập 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). Với EJS, người dùng có thể tập trung vào việc viết và cải tiến các kỹ thuật toán cho mô hình vật lý mà họ quan tâm chứ không phải dành nhiều thời 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 giáo dục. Nhưng trong khi các mô hình là công cụ hữu ích cho các chuyên gia thì những 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 giúp sinh viên nhận thức các tính chất của một mô hình. Điều này có thể được thực hiện 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 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 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 khiển 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, có thể điều chỉnh các thông số ban đầu và khởi động thí nghiệm. Video ghi lại thí nghiệm và người dùng có ngay phản hổi bằng cách quan sát video cũng như có được kết quả thí nghiệm được chuyển vào máy vi tính.

Một khía cạnh khác của đa phương tiện là chúng ta có thể tiến hành các thí nghiệm dưới dạng mạng lưới toàn cầu. Có thể chỉ ra một ví dụ: H-J. Jodl và các cộng 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 của gia tốc 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 hành của 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 tìm kiếm và đánh giá một cách có hiệu quả các tài nguyên 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 giáo dục đa phương tiện cho học và dạy trực tuyến” (MERLOT) là một consortium và các trường đại học Mỹ và Canađa có mục tiêu nâng cao hiệu quả của việc dạy và học thông qua việc tăng số lượng và chất lượng của các tài liệu học tập trực tuyến đã được phản biện (13).

Các nhóm MPTL và MERLOT đã thiết lập các bộ tiêu chí khác nhau để đánh giá các sản phẩm phần mềm. Các nhóm tiêu chí chung bao gồm: Mục đích, nội dung 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 của mỗi nhóm, cả MPTL và MERLOT. Những sự đánh giá này được 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 việc xếp hạng trong trường hợp một sản phẩm được đánh giá là tuyệt 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 giá cho thấy:

- Hầu hết các website có thể được truy cập dễ dàng.

- Nhiều website tập hợp tài liệu từ các nguồn khác.

- 80 – 90% tài liệu về các bài tập chuẩn. Các ví dụ chuẩn này có thể được tìm thấy nhiều lần.

- Hầu hết tài liệu có chất lượng bình thường; một số ít website rất kém song số website thực sự tốt cũng không nhiều.

- Nhiều website dành cho một số vấn đề vật lý cụ thể, ngắn gọn; chỉ một số ít website tập hợp nhiều tài liệu.

- Chỉ khoảng một nửa số chương trình mô phỏng chứa đựng thông tin về kiến thức vật lý cơ bản.

- Đề xuất về cách sử dụng tài liệu trong giảng dạy / học tập là rất hiếm.

- Hầu hết sản phẩm không đề cập đến phương pháp giảng dạy.

4. Kết luận

Chất lượng của các tài liệu đa 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 hành trước khi phát hành các chương trình mới. Việc đánh giá và giới thiệu bởi 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.

Tài liệu tham khảo

1. http://www.mpt.eu/

2. http://web.phys.ksu.edu/ICPE/

3. http://www.phys.hawaii.edu/~teb/java/ntnujava/index.html

4. http://www.physisc.umd.edu/ripe/muppet/muppet.html

5. http://cpuproject.sdsu.edu/default.html

6. http://phet.colorado.edu/index.php ;

7. http://webphysics.davidson.edu/Applets.html

8. http://www.um.es/fem/Ejs/

9. http://www.phydid.de

10. http://www.visualizationsoftware.com/gram.htmt

11. http://www.berlinnairobi.org/ises/ises.pdf

12. http://rel.physik.uni-kl-de/

13. http://www.merlot.org/merlot/index.htmt

14. http://www.mptl.eu/reports.htm

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

5 nhà khoa học của Liên hiệp Hội Việt Nam được tôn vinh “Nhà khoa học của Nhà nông” năm 2026
Sáng 2/10/2026, tại Hà Nội, Trung ương Hội Nông dân Việt Nam tổ chức Chương trình tôn vinh “Nhà khoa học của Nhà nông” lần thứ VII và trao giải Cuộc thi “Sáng tạo kỹ thuật Nhà nông” toàn quốc lần thứ XI năm 2026. Trong số 42 cá nhân được tôn vinh năm nay có 5 nhà khoa học do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam giới thiệu.
Thanh Hoá: Kinh tế tuần hoàn, tín chỉ Carbon và mô hình sản xuất không phát thải
Ngày 30/9/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Thanh Hóa (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Hồng Đức và Viện Nông nghiệp Thanh Hóa tổ chức Diễn đàn khoa học với chủ đề “Kinh tế tuần hoàn và tín chỉ Carbon - Phương pháp xây dựng mô hình sản xuất không phát thải tại Thanh Hóa”.
Đắk Lắk: Phát huy nguồn lực trí thức, xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo tỉnh
Trong giai đoạn 2026-2030, xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo (ĐMST) là yêu cầu quan trọng để Đắk Lắk khai thác tốt hơn tiềm năng, lợi thế và các nguồn lực cho phát triển. Cùng với KHCN và CĐS, ĐMST cần được nhìn nhận không chỉ là hoạt động của các viện, trường hay doanh nghiệp công nghệ, mà là một phương thức tổ chức nguồn lực để giải quyết những bài toán phát triển cụ thể của địa phương.
Phú Thọ: Tập huấn, truyền thông thúc đẩy giáo dục hòa nhập cho trẻ khuyết tật tại xã Lạc Sơn
Ngày 25/9/2026, tại xã Lạc Sơn, tỉnh Phú Thọ, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Phú Thọ phối hợp với Viện Tài chính vi mô và Phát triển cộng đồng (MACDI) cùng các cơ quan, đơn vị liên quan tổ chức chương trình tập huấn, truyền thông thúc đẩy giáo dục hòa nhập cho trẻ khuyết tật.
Đại hội Hội Khoa học lịch sử Việt Nam lần thứ VIII: GS.TS Nguyễn Văn Kim được bầu làm Chủ tịch
Ngày 30/9/2026, tại Hà Nội, Hội Khoa học Lịch sử Việt Nam tổ chức Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ VIII, nhiệm kỳ 2026-2031. Đại hội là dấu mốc quan trọng mở ra chặng đường phát triển mới của Hội; GS.TS Nguyễn Văn Kim được tín nhiệm bầu giữ chức Chủ tịch Hội Khoa học Lịch sử Việt Nam nhiệm kỳ 2026-2031.
Thế hệ trẻ và bản lĩnh chính trị trên không gian số: Chủ động đối thoại, phản biện và “phủ xanh” thông tin tích cực
Trong kỷ nguyên số, không gian mạng tác động sâu sắc đến nhận thức, tư tưởng của xã hội, đặc biệt là thế hệ trẻ. Trước tin giả, thông tin xấu độc và các luận điệu sai trái, thù địch, tuổi trẻ Việt Nam thông qua các diễn đàn chính luận đã khẳng định bản lĩnh chính trị vững vàng, chủ động đối thoại, phản biện các luận điệu sai trái và góp phần “phủ xanh” không gian mạng bằng những giá trị tích cực.
Phản biện để hoàn thiện, không phải để phủ định
Hoạt động tư vấn, phản biện (TVPB) của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trở thành một phương thức quan trọng để tập hợp trí tuệ đội ngũ trí thức, cung cấp luận cứ khoa học tin cậy cho Đảng, Nhà nước. Để hiểu rõ hơn về sự phát triển, phương pháp tổ chức và những bài học thực tiễn từ hoạt động này, phóng viên đã có cuộc trao đổi với ThS Bùi Kim Tuyến, Trưởng ban TVPB, VUSTA
Liên hiệp Hội Việt Nam hợp tác với doanh nghiệp công nghệ, hiện thực hóa các mục tiêu chuyển đổi số
Ngày 28/9, tại Hà Nội, Lãnh đạo Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã có buổi trao đổi, làm việc với Công ty CP Tập đoàn Truyền thông StarWorld (Starworld Group) về các giải pháp chuyển đổi số, hướng tới xây dựng nền tảng công nghệ khoa học phục vụ chiến lược phát triển của VUSTA trong giai đoạn 2026 - 2031.
Phó Chủ tịch Trương Xuân Lam: Đưa khoa học, công nghệ vào giải quyết những bài toán thực tiễn ngành hàng không
Ngày 26/9, tại Hà Nội, Hội Khoa học và Công nghệ Hàng không Việt Nam tổ chức Đại hội đại biểu lần thứ VII, nhiệm kỳ 2026-2031. Phát biểu tại Đại hội, GS.TS Trương Xuân Lam, Phó Chủ tịch LHHVN nhấn mạnh yêu cầu Hội tiếp tục đổi mới nội dung, phương thức hoạt động, tập hợp và phát huy đội ngũ trí thức, đưa KHCN, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số vào giải quyết những vấn đề của ngành hàng không.