BÀI 30 - ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG GIÁO DỤC (KNTT

Bài 30 - Ứng dụng mô phỏng trong giáo dục (kntt)

Đây là bài soạn lý thuyết tin học 12 - sách Kết nối tri thức. Bài học này thuộc định hướng Khoa học máy tính (CS). Quý Thầy Cô và các em học sinh truy cập để làm tài liệu tham khảo nhé. Chúc Thầy Cô dạy tốt, chúc các em học sinh học giỏi.

TÓM TẮT NỘI DUNG:
1. Giới thiệu một số phần mềm mô phỏng trong giáo dục
2. Thực hành: Sử dụng một số phần mềm mô phỏng trong giáo dục
Nhiệm vụ 1: Sử dụng phần mềm mô phỏng toán học
Nhiệm vụ 2: Khám phá mô phỏng khoa học

1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG GIÁO DỤC

GeoGebra chỉ là một trong những phần mềm mô phỏng ứng dụng trong dạy học. Nhiều môn học khác cũng sử dụng phần mềm mô phỏng để hỗ trợ việc dạy và học trong nhà trường. Ví dụ:

• Bộ phần mềm và công cụ PhET: Cung cấp các công cụ và phần mềm mô phỏng tương tác trực tuyến đa lĩnh vực, giúp học sinh hiểu rõ hơn các khái niệm Vật lí, Hóa học, Toán học, Khoa học Trái Đất và Sinh học (Hình 30.1).

• Phần mềm Avogadro: Phần mềm mô phỏng hóa học mã nguồn mở, cho phép người dùng mô phỏng và thiết kế phân tử hóa học ở các cấp độ khác nhau, từ phân tử đơn giản đến phức tạp.
• Phần mềm Gplates: Phần mềm mô phỏng động học địa chất, cho phép người dùng mô phỏng sự biến đổi của các lục địa, địa mạo và địa chất trên toàn cầu trong quá khứ và hiện tại.
• Phần mềm Yenka: Bộ công cụ giáo dục tập hợp nhiều thí nghiệm thú vị của các lĩnh vực Toán, Vật lí, Hóa học, Điện tử cho phép quan sát một cách trực quan và cụ thể.
• Các phần mềm mô phỏng của Concord Consortium, cung cấp nhiều mô hình minh họa sinh động các khái niệm khoa học, cho phép tương tác với các phân tử hoặc hiện tượng vĩ mô theo nhiều cách khác nhau. Người dùng có thể xem chi tiết các phản ứng hóa học, tương tác với thế giới gene di truyền không thể nhìn thấy, “nén” hàng thế kỉ thành và giây để giải mã những bí ẩn của quá trình tiến hóa hoặc quan sát quá trình kiến tạo Trái Đất,…

Đặc điểm chung của các phần mềm này là miễn phí, một số cần tải về từ các trang web tương ứng để cài đặt và sử dụng trên máy tính cá nhân, số còn lại có thể sử dụng trực tuyến nếu có kết nối Internet. Sau đây ta sẽ làm quen với bộ công cụ mô phỏng PhET hiện đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều nhà trường trên toàn thế giới tại trang web có địa chỉ https://phet.colorado.edu. Đây là một dự án mã nguồn mở do Đại học Colorado builder của Mỹ phát triển và quản lí. Bất kì ai cũng có thể tải mã nguồn của PhET về và sử dụng miễn phí để tạo ra những mô phỏng mới hoặc tùy chỉnh các mô phỏng hiện có cho mục đích giáo dục và phi lợi nhuận.
PhET cho phép người dùng tương tác với nhiều mô hình khoa học và toán học bằng cách thay đổi các tham số và điều kiện, từ đó quan sát các hiện tượng và kết quả một cách trực quan. Một số mô phỏng trong PhET có hỗ trợ giao diện bằng tiếng Việt. Dưới đây là một vài mô phỏng được thực hiện trong PhET:

• Mô phỏng về lực và chuyển động với trò chơi Khách bộ hành, giúp diễn giải, tiên đoán và xác định, vận tốc và gia tốc cho các trường hợp thường gặp (Hình 30.3).

• Mô phỏng sự chuyển hóa năng lượng, giúp người dùng làm quen với các dạng năng lượng cơ, điện, nhiệt, quang, hóa và sự chuyển hóa giữa chúng (Hình 30.4).

• Mô phỏng chuyển động (vận tốc, quỹ đạo,…) của các vật thể trong không gian trong mối quan hệ với lực hấp dẫn (Hình 30.5).

2. THỰC HÀNH: Sử dụng một số phần mềm mô phỏng trong giáo dục

(Phần mềm mô phỏng trong lĩnh vực giáo dục được sử dụng để thực hành là phần mềm trực tuyến PhET).

Nhiệm vụ 1: Sử dụng phần mềm mô phỏng toán học

Yêu cầu: Biết cách sử dụng phần mềm mô phỏng toán học.
Hướng dẫn:
Bước 1. Truy cập trang web https://phet.colorado.edu/vi/.
Bước 2. Trên trang chủ PhET, nháy chuột chọn biểu tượng môn Toán (Hình 30.1) để mở danh sách các phần mềm mô phỏng toán học.

Bước 3. Nháy chuột chọn mô phỏng Vòng tròn lượng giác (Hình 30.6).

Bước 4. Đọc hiểu các thông tin giới thiệu về phần mềm. Sau đó, nháy chuột chọn nút

(hình 30.7) để kích hoạt mô phỏng.

Bước 5. Tương tác với phần mềm mô phỏng bằng cách thay đổi các thông số (Hình 30.9). Ghi lại khoảng 5 kết quả quan sát được vào bảng theo mẫu ở Hình 30.8.

Bước 6. Thảo luận và nhận xét về lợi ích cũng như tính ứng dụng của mô phỏng Vòng tròn lượng giác. So sánh việc thực hiện mô phỏng tương tự ở phần mềm khác, chẳng hạn GeoGebra.

Nhiệm vụ 2: Khám phá mô phỏng khoa học

Yêu cầu:
Thực hiện theo hướng dẫn để khám phá một mô phỏng khoa học bất kì.
Hướng dẫn:
Bước 1. Truy cập trang chủ của PhET và nháy chuột chọn biểu tượng môn thuộc lĩnh vực khoa học mà em thích.
Bước 2. Nháy chuột chọn một phần mềm mô phỏng trong bộ sưu tập của môn học đó mà em muốn khám phá.
Bước 3. Quan sát tương tác và thảo luận để trả lời các câu hỏi sau:
1. Có thể thay đổi các thông số nào của phần mềm?
2. Tương tác với phần mềm bằng cách nào?
3. Kết quả của phần mềm bao gồm những gì?
4. Lợi ích của phần mềm này là gì?
5. Những hạn chế nếu có khi tạo ra thí nghiệm này ngoài đời thực là gì?
Gợi ý một vài tương tác có thể thực hiện với phần mềm mô phỏng PhET:
Các phần mềm mô phỏng trong PhET cho phép người dùng thay đổi các thông số cũng như các yếu tố trong mô hình ảo để quan sát, dự báo kết quả hoạt động của mô hình. Chẳng hạn, với phần mềm mô phỏng Các dạng năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng ở Hình 30.4, khi nháy chuột vào nút

ở vị trí bên dưới, chính giữa màn hình, mô hình ảo sẽ hoạt động, cho ta thấy sự chuyển hóa năng lượng như sau:

- Khi người đạp xe, hóa năng (

) có trong thức ăn con người được chuyển thành cơ năng (

). Cơ năng làm quay máy phát điện, sinh ra điện năng (

). Điện năng làm nóng dây may so, sinh ra nhiệt năng (

) làm cho nước sôi.
- Quan sát thú vị: Trên Hình 30.4 có một chữ E màu đỏ “lơ lửng” trên lưng người đạp xe. Hãy tương tác với mô phỏng để tìm ra nguồn gốc của nhiệt năng đó.

CÙNG CHUYÊN MỤC:

PHẦN I. KIẾN THỨC CỐT LÕI CHUNG CHO CẢ HAI ĐỊNH HƯỚNG (CS) VÀ (ICT) - 21 bài.

CHỦ ĐỀ 1. MÁY TÍNH VÀ XÃ HỘI TRI THỨC

Bài 1. Làm quen với Trí tuệ nhân tạo
Bài 2. Trí tuệ nhân tạo trong khoa học và đời sống

CHỦ ĐỀ 2. MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

Bài 3. Một số thiết bị mạng thông dụng
Bài 4. Giao thức mạng
Bài 5. Thực hành chia sẻ tài nguyên trên mạng

CHỦ ĐỀ 3. ĐẠO ĐỨC, PHÁP LUẬT VÀ VĂN HÓA TRONG MÔI TRƯỜNG SỐ

Bài 6. Giao tiếp và ứng xử trong không gian mạng

CHỦ ĐỀ 4. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH