Trước đây, nền giáo dục của nước ta rất nặng về lý thuyết, rất nhiều học sinh do không hình dung được thí nghiệm xảy ra như thế nào nên không thể tiếp thu kiến thức được, việc hiểu bài nhớ bài là rất khó khăn. Lại có em em có thể nói thông vanh vách kiến thức lý thuyết nhưng đến khi cho thực nghiệm thì các em lại hoàn toàn lúng túng. Không chỉ có học sinh bình thường mà có thể thấy ngay cả các học sinh đi tham dự các kỳ thi Olympic quốc tế về một số môn cần thực hành như vật lý, hoá học, sinh học của những năm trước đây, khi mà điểm lý thuyết rất cao thì điểm thực hành lại gần như không có, …

Trong khi đó sử dụng thí nghiệm trực quan lại có rất nhiều ưu điểm có thể kể ra như: thí nghiệm góp phần làm cho học sinh huy động được tất cả các giác quan tham gia vào quá trình nhận thức, gây hứng thú học tập cho học sinh, kiến thức thu được chắc chắn và sâu sắc, đồng thời lớp học sôi nổi, hăng hái. Thí nghiệm giúp làm sáng tỏ lý thuyết, giáo dục tính tò mò khoa học cho học sinh, rèn kỹ năng thực hành và nghiên cứu khoa học, rèn thói quen giải quyết các vấn đề bằng khoa học, …

Trước tình hình đó các nhà làm công tác đổi mới giáo dục đã quyết định phải đưa các thí nghiệm trực quan vào giảng dạy trong các trường phổ thông. Chỉ có minh hoạ bằng thí nghiệm trực quan thì mới làm cho các em hiểu kiến thức sâu sắc và nhớ lâu. Có thể đưa vào chương trình các hình ảnh minh hoạ, các tiết học thực hành thí nghiệm, các mô hình thí nghiệm làm trên máy vi tính…

Hiện nay với chương trình đổi mới giáo dục thì ở bậc PTCS đã đưa vào rất nhiều các thí nghiệm dưới dạng làm sẵn thí nghiệm và chụp lại hình cho học sinh quan sát và bài học nào cũng có thí nghiệm dưới dạng này, ở bậc PTTH có hạn chế hơn.

Ngoài ra với sự phát triển của máy vi tính, của công nghệ thông tin như ngày nay thì còn có các phần mềm hỗ trợ cho giảng dạy và học tập, đó là các mô hình hoá các thí nghiệm, các mô hình minh hoạ trực quan,… cũng không kém phần quan trọng.

2. So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật

2.1. Khái niệm

- - Thí nghiệm thật: là các thí nghiệm được thực hiện bằng các dụng cụ thí nghiệm thật, các hoá chất thật.

- - Thí nghiệm ảo: là các thí nghiệm được thực hiện trên máy vi tính, thí nghiệm ảo thực chất là mô hình của thí nghiệm thật trên máy vi tính.

2.2. So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật

Có thể nói rằng thí nghiệm ảo hay thí nghiệm thật thì cũng đều được xếp vào dòng là thí nghiệm trực quan, cùng làm sáng tỏ lý thuyết, gây hứng thú học tập cho các em, giáo dục tính tò mò khoa học, làm cho học sinh nhận thức dễ dàng hơn, kiến thức thu được của các em rõ ràng và sâu sắc, đồng thời lớp học sôi nổi, hào hứng, … Tuy nhiên mỗi cách đều có ưu nhược điểm của nó.

Có thể nói rằng với công nghệ hiện đại như ngày nay, với sự hỗ trợ đắc lực của máy vi tính thì cuộc sống ảo vô cùng phong phú, đôi khi nó còn lấn át cuộc sống thực tại của chúng ta, tuy nhiên không thể nói thí nghiệm ảo hoàn toàn tốt hơn thí nghiệm thật nhưng nó lại có rất nhiều ưu điểm có thể đánh bại thí nghiệm thật. Có thể đưa ra dưới đây một số điểm cơ bản mà thí nghiệm ảo khắc phục được nhược điểm của thí nghiệm thật:

Trong trường hợp giáo viên làm thí nghiệm thật trên lớp cho học sinh quan sát thì hầu như các dụng cụ thí nghiệm đều nhỏ, lớp học đông, phòng học rộng. Như vậy khi làm thí nghiệm thì không phải tất cả các học sinh trong lớp đều có thể quan sát dễ dàng được, các em ở cuối lớp chỉ có thể nghe giáo viên nói mà không thể nhìn được thí nghiệm giáo viên làm như thế nào và chỉ có một số học sinh ở bàn trên mới có thể quan sát rõ thí nghiệm. Trong khi đó thí nghiệm ảo được thực hiện trên một màn chiếu, mà thông thường màn chiếu được đặt sao cho tất cả học sinh trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên hoàn toàn có thể chỉnh kích cỡ của dụng cụ thí nghiệm cho đủ lớn để cho cả lớp đều có thể quan sát rõ ràng kể cả các em ngồi ở cuối lớp học.

Tiếp theo nói tới vấn đề an toàn của thí nghiệm, với một số thí nghiệm hoá học nếu làm với các hoá chất thật, đôi khi do sơ xuất để xảy ra cháy nổ không mong muốn, nhưng với thí nghiệm ảo thì các thí nghiệm hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định của giáo viên và học sinh, nếu có hiện tượng nhầm hoá chất diễn ra trên máy vi tính thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô hình cháy nổ trong máy chứ không phải là thật nên rất an toàn.

Hơn nữa thí nghiệm thực tế không phải thí nghiệm nào cũng thành công mỹ mãn, nhưng với thí nghiệm ảo do đã được lập trình sẵn nên có thể nói gần như tất cả các thí nghiệm đều chuẩn xác, thực hiện thí nghiệm đem lại hiệu quả như mong đợi.

Một vấn đề nữa là công tác chuẩn bị công cụ thí nghiệm, với chương trình đổi mới giáo dục như hiện nay thì trong chương trình phổ thông cơ sở, hầu như tiết học nào cũng có thí nghiệm. Với một thí nghiệm đơn giản, ít dụng cụ thì giáo viên có thể dễ dàng chuẩn bị dụng cụ, dễ dàng chuyển từ lớp học này sáng lớp học khác. Tuy nhiên với một thí nghiệm mà các dụng cụ kồng kềnh thì đây lại không phải là một điều đơn giản. Còn với thí nghiệm ảo thì giáo viên hoàn toàn không phải lo lắng gì về vấn đề này, các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế thí nghiệm vào trong máy và cài đặt chương trình, như thế lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ thí nghiệm…

Như vậy có thể thấy khá nhiều ưu điểm của thí nghiệm ảo như trên đây, hơn nữa hiện nay, khi mà tin học được ứng dụng nhiều vào trong trường học thì việc sử dụng các thí nghiệm ảo hỗ trợ cho giảng dạy các môn học là hoàn toàn hợp lý.

3. Bài toán và công việc cần làm.

3.1. Bài toán

Từ việc so sánh thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo như trên đây thì bài toán đặt ra là làm thế nào để cho học sinh vẫn quan sát được các thí nghiệm trực quan mà giáo viên không phải lo lắng tới vấn đề chuẩn bị phương tiện thí nghiệm, lựa chọn phương tiện thí nghiệm phù hợp, thực hiện thí nghiệm an toàn và đạt hiệu quả như mong muốn, đồng thời tất cả học sinh đều có thể quan sát dễ dàng, cùng theo dõi cùng tranh luận bài dễ dàng, các thí nghiệm sống động và bắt mắt với học sinh…

3.2. Giải pháp

Khi mà tin học phát triển và đi vào tất cả các ngõ ngách của đời sống con người như hiện nay thì một giải pháp được đưa ra là xây dựng thí nghiệm ảo thay thế thí nghiệm thật, sử dụng máy vi tính, máy chiếu,... để thực hiện các thí nghiệm, để phát huy các ưu điểm của thí nghiệm ảo mang lại và hạn chế các nhược điểm của thí nghiệm thật.

3.3. Các công việc cần phải làm

Có thể thấy giải pháp đưa ra là khả quan, tuy nhiên để có được các thí nghiệm ảo thay thế cho thí nghiệm thật thì còn rất nhiều công đoạn nữa, các công đoạn này đều không dễ dàng gì. Cụ thể phải kể ra một số công việc quan trọng đó là:

Cần phải lựa chọn một phần mềm phù hợp với bộ môn giảng dạy, phần mềm phải có sẵn và đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm ảo, các dụng cụ được sử dụng để thiết kế thí nghiệm trên máy vi tính. Yêu cầu các dụng cụ phải chuẩn, thí nghiệm khi thực hiện phải đưa ra kết quả chính xác như thí nghiệm thật.

Với một phần mềm đã chọn lựa, cần phải thiết kế được các thí nghiệm phù hợp với chương trình sách giáo khoa đang được giảng dạy trên lớp ở tất cả các trường phổ thông trong cả nước. Thí nghiệm phải chuẩn, phải đưa ra kết quả như mong đợi. Đồng thời thí nghiệm phải bắt mắt, phải tạo tính tò mò cho học sinh, gây hứng thú cho học sinh, …

Với trình độ tin học của tất cả các giáo viên trên toàn quốc như hiện nay thì không phải tất cả các giáo viên đều có thể xây dựng thành thạo các thí nghiệm đạt yêu cầu như trên, như vậy cần thiết phải có một hệ thống các thí nghiệm sẵn có, kèm theo hướng dẫn sử dụng để giáo viên dễ dàng sử dụng vào bài giảng của mình mà không tốn thời gian thiết kế…

Với bài toán đặt ra này, tôi đã lựa chọn phần mềm Crocodile Physics là một phần mềm thiết kế thí nghiệm vật lý ảo để giới thiệu và thiết kế một số thí nghiệm sẵn, giúp cho các giáo viên giảng dạy môn vật lý trong các trường phổ thông có thể sử dụng ngay các thí nghiệm này để hỗ trợ cho bài giảng của mình thêm phong phú.

Các thầy cô giáo có thể sử dụng phần mềm trên để xây dựng các thí nghiệm ảo hỗ trợ cho bài giảng của mình, hoặc cũng có thể sử dụng một số thí nghiệm mẫu tại website sau đây:

http://vnschool.net/modules.php?name=News&file=article&sid=877

Ngoài ra, còn rất nhiều phần mềm được các giáo viên quan tâm và bắt đầu được đưa vào sử dụng hỗ trợ cho bài giảng như Cabri II, Geometer Sketchpad, GeoGebra, Euklides, Flash, PowerPoint, CaR, ChemLab, TeeChart Office, ...

Thầy cô có thể tìm các phần mềm này tại địa chỉ: http://vnschool.net/Download

Chúc các thầy giáo, cô giáo có những bài giảng hay và bổ ích với các thí nghiệm ảo.

Phạm Thị Hà