Cảm biến, cầu nối giữa CNTT và thí nghiệm thực


Thiết bị thí nghiệm dùng cảm biến có lẽ chính là chiếc chìa khóa mở ra triển vọng cho việc ứng dụng CNTT trong dạy học thí nghiệm.

Trong phạm vi của các môn khoa học tự nhiên như vật lý, hóa học và sinh học, thí nghiệm có vai trò quan trọng giúp cho học sinh hình thành kiến thức cho học sinh theo con đường thực nghiệm. Từ đó hình thành cho các em thế giới quan khoa học, đúng đắn về các hiện tượng tự nhiên, tạo hứng thú tìm tòi khám phá, đam mê khoa học. Trong thời đại công nghệ thông tin (CNTT) như hiện nay, thuật ngữ về việc ứng dụng CNTT trong giảng dạy đã không còn xa lạ với các giáo viên trung học nước ta. CNTT đã giúp ích rất nhiều cho giáo viên trong các công việc như soạn giáo án, lập đề thi, kiểm tra, quản lý học sinh. Nhưng ứng dụng CNTT như thế nào vào các thí nghiệm trong môn khoa học tự nhiên vẫn đang là một thách thức đối với giảng dạy. Thiết bị thí nghiệm dùng cảm biến có lẽ chính là chiếc chìa khóa mở ra triển vọng cho việc ứng dụng CNTT trong dạy học thí nghiệm.

Thông thường ở nước ta, việc ứng dụng CNTT vào trong thí nghiệm phổ thông thường được thực hiện bằng cách dùng các phần mềm để thiết kế thí nghiệm ảo như Violet, Crocodile, Chemlab,… hoặc là dùng các video về các thí nghiệm mẫu thu thập được ở trên mạng internet. Các thí nghiệm ảo thực hiện trên các phần mềm có ưu điểm là giống như bài giảng điện tử, chúng có thể giả lập tình hướng, điều kiệu tới hạn khó xảy ra trong thế giới thực. Tuy nhiên, thí nghiệm ảo không thể thay thế được trải nghiệm, kĩ năng thực tế sinh động cho học sinh.

Thực hiện thí nghiệm ảo với phần mềm Crocodile.

Chính vì nhược điểm cố hữu của thí nghiệm ảo, các thí nghiệm trong các SGK trung học của ta hầu hết đều vẫn được thiết kế để thực hiện trong thực tế. Rõ ràng, thực hiện các thí nghiệm này ta không cần dùng đến CNTT. Điều này bộc lộ một vài điểm yếu như: với thí nghiệm biểu diễn, giáo viên thường thực hiện trên bàn giáo viên do đó học sinh rất khó quan sát. Còn đối với thí nghiệm trong các tiết thực hành thì vấn đề hiển thị kết quả giá trị đo đọc được rất dễ gây sai số, không cho phép phân tích trực tiếp kết quả thí nghiệm thu được.

Untitled

Dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ sôi của nước khiến giáo viên và học sinh phải đọc giá trị đo bằng mắt thường theo thang chia vạch.

Sự phát triển của công nghệ tự động hóa đặc biệt là các thiết bị cảm biến đã mở ra khả năng ứng dụng vô cùng lớn trong đời sống hàng ngày. Các rôbốt công nghiệp, các máy đo nồng độ chất,… đã được sử dụng rất nhiều trong các ngành như y học, nông nghiệp, quốc phòng, giao thông vận tải,… Trong giáo dục, giải pháp thiết bị cảm biến được áp dụng chủ yếu vào việc thực hiện các thí nghiệm của môn khoa học tự nhiên. Nó có nhưng ưu điểm nổi bật như: nhỏ gọn, hiển thị kết quả đo ở nhiều dạng, cho phép phân tích và lưu lại giá trị đo trong quá trình thí nghiệm, kết nối máy tính (sẽ trình chiếu được kết quả thí nghiệm cho học sinh quan sát). Do đó, thí nghiệm dùng cảm biến giúp cho giáo viên và học sinh vừa có được trải nghiệm thực tế với thí nghiệm thực và kết nối với máy tính. Ngoài ra, một đặc tính rất thú vị nữa của thiết bị cảm biến là cho phép làm thí nghiệm tại hiện trường với thiết bị xử lý dữ liệu cầm tay.

Snapshot_2012-03-28_154000

Thí nghiệm về điện sử dụng cảm biến kết nối máy tính kết quả thí nghiệm hiển thị trên màn hình máy tính.

Untitled

Dùng cảm biến nhiệt độ và ánh sáng để khảo sát về môi trường sống của sinh vật tại hiện trường với cảm biến và thiết bị xử lý dữ liệu cầm tay

Những năm gần đây, với sự tiếp cận nhanh chóng với các công nghệ mới, thiết bị thí nghiệm dùng cảm biến đã và đang được các giáo viên trong nước ta sử dụng ngày càng nhiều giúp cho hiệu quả các tiết thực hành được nâng cao. Thiết bị cảm biến cũng đã xuất hiện trong thông tư, văn bản chỉ đạo do Bộ giáo dục ban hành. Hi vọng rằng, với ưu điểm của mình, thiết bị cảm biến sẽ giúp cho việc đổi mới giáo dục có thêm những bước tiến mới trong tương lai.