Nguyên tắc chung khi sử dụng máy vi tính và phần mềm dạy học vật lí

Ở trên, ta đã trình bày các khả năng hỗ trợ chủ yếu của máy vi tính và phần mềm trong dạy học vật lí. Trong dạy học, người giáo viên cần khai thác các hỗ trợ đó, phối hợp với các phương tiện dạy học truyền thống nhằm tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh để đạt được mục đích của tiết học, bài học.

Khi sử dụng máy vi tính và phần mềm trong dạy học vật lí, cần tuân thủ một trong các nguyên tắc là “chỉ sử dụng máy vi tính và phần mềm khi mà các phương tiện dạy học truyền thống không đáp ứng hoặc đáp ứng không tốt các yêu cầu trong dạy học đặt ra (về chuyên môn, sư phạm...)”. V́ vậy, cần máy vi tính và phần mềm dạy học vật lí hỗ trợ cái ǵ và hỗ trợ khi nào ta đều phải dựa vào yêu cầu tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo tiến tŕnh dạy học của bài học (tién tŕnh xây dựng kiến thức của bài học) đă được soạn thảo.

Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo đựơc sơ đồ hoá theo hình sau:

Việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh phỏng theo con đường tìm tòi của các nhà khoa học theo chu trình trên thường gặp khó khăn trong các giai đoạn như: đề xuất mô hình-giả thuyết trừu tượng, xây dựng phương án thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm để kiểm tra hệ quả.

Để có cơ sở đề xuất mô hình- giả thuyết trừu tượng, vấn đề hết sức quan trọng là   làm thế nào có thể thu thập được các thông tin liên quan đến đối tượng cần nghiên cứu (với tư cách là các sự kiện xuất phát), để tạo điều kiện cho tư duy trực giác, đưa ra mô hình-giả thuyết trừu tượng. Trong dạy học vật lí, tuỳ theo các đối tượng nghiên cứu cụ thể mà các phương tiện dạy học truyền thống có thể hoặc không thể hỗ trợ cho việc thu thập các thông tin này. Ví dụ như khi nghiên cứu về “Hệ thức giữa thể tích và áp suất của chất khí khi nhiệt độ không đổi” (SGK Vật lí 10), thì với việc sử dụng   nhiều bộ thí nghiệm khác nhau đều có thể thu được các số liệu về sự biến đổi thể tích và sự biến đổi về áp suất tương ứng của khối khí đang xét. Nghiên cứu bảng số liệu này, có thể đề xuất dự đoán về mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của lượng khí. Tuy nhiên, đối với nhiều đối tượng nghiên cứu khác, ví dụ như: va chạm của các vật trong hệ kín khi nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng, hay chuyển động rơi có sức cản của không khí…thì hiện nay, việc thu thập các số liệu thực nghiệm nhờ các thiết bị thí nghiệm truyền thống hoặc rất khó, mất rất nhiều thời gian (với thí nghiệm va chạm) hoặc không thể thực hiện được (với thí nghiệm về chuyển động rơi có sức cản không khí).

Ngoài khó khăn trên, trong công việc kiểm tra tính đúng đắn của các mô hình- giả thuyết trừu tượng cũng thường gặp khó khăn nếu chỉ dựa vào các phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện tính toán truyền thống. Ví dụ như, khi nghiên cứu va chạm của các vật trong hệ kín, vấn đề đăt ra là: có đại lượng nào được bảo toàn trong quá trình va chạm không?. Dựa vào các dữ liệu thu được trong thí nghiệm, học sinh có thể đưa ra nhiều dự đoán (giả thuyết) có căn cứ. Giả sử các dự đoán sau là có căn cứ:

1. m 1v1 + m 2v2 = const

2. m 1v 21/2 + m 2v 22/2 = const

3. m 21v 21 + m 22v 22 = const

v..v...thì việc kiểm tra xem dự đoán nào đúng, dự đoán nào sai sẽ không thể tiến hành trong khuôn khổ thời gian qui định nếu chỉ dựa vào các phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện tính toán truyền thống. Sở dĩ như vậy vì để kiểm tra điều đó, đòi hỏi phải thực hiện quá nhiều phép tính.

Những phân tích trên cho thấy, trong nhiều trường hợp, nếu chỉ sử dụng các phương tiện dạy học truyền thống thì việc yêu cầu cao tính tích cực, tự lực của học sinh tham gia vào việc giải quyết các vấn đề học tập (đề xuất mô hình-giả thuyết cũng như kiểm tra tính đúng đắn của nó) sẽ bị hạn chế, do đó, việc áp dụng các phương pháp dạy học nhằm tích cực hoá người học cũng hạn chế.

Ngoài ra, trong nhiều trường hợp, với phương tiện dạy học truyền thống, không thể quan sát, thu thập được thông tin về đối tượng cần nghiên cứu, (ví dụ như vật rơi có sức cản không khí...) nên nhiều quá trình vật lí không thể đưa vào trong chương trình vật lí phổ thông.

Như đã trình bày ở trên, máy vi tính có các chức năng hết sức ưu việt so với các phương tiện dạy học vật lí truyền thống, cụ thể như:

• Dựa trên các phương tŕnh mô tả các mối quan hệ của các đại lượng vật lí trong quá tŕnh, hiện tượng nghiên cứu, máy vi tính có thể mô phỏng các mối quan hệ này bằng các h́nh ảnh tĩnh hay động một cách chính xác, trực quan và thẩm mĩ.Máy vi tính có thể hỗ trợ các thí nghiệm vật lí (thông qua việc ghép nối với máy vi tính hay phân tích băng hình) để có thể tự động hoá thu thập, lưu trữ số liệu thí nghiệm, phân loại, sắp xếp chúng và trình bày kết quả dưới dạng bảng số liệu hay đồ thị hết sức nhanh chóng và như ý muốn (nhờ phần mềm).

• Máy vi tính và phần mềm với khả năng tính toán cực nhanh, có thể hỗ trợ việc kiểm tra những mô hình đưa ra là đúng hay sai (trên cơ sở tính toán trong các điều kiện cụ thể và so sánh kết quả với các số liệu thực nghiệm thu được dưới dạng đồ thị).

Các khả năng hỗ trợ của máy vi tính và phần mềm trong một số giai đoạn của chu trình nhận thức sáng tạo như đã phân tích trên, sẽ tạo cơ sở cho việc đưa thêm các nội dung mới, đối tượng nghiên cứu mới vào trong chương trình vật lí phổ thông cũng như đổi mới phưoưng pháp dạy học nhằm tích cực, tự lực hoá quá trình học tập của học sinh trong dạy học vật lí.