CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1.1 GIỚI THIEU Vật lí là môn khoa học tự nhiên, rất quan trọng trong thực tế, nó có ứng dụng vô cùng quan trọng trong các ngành kinh tế chủ chốt của các quốc gia, là cơ sở của các ngành công nghiệp như: chế tạo máy, điện, hạt nhân. Vật lí học có những đóng góp quan trọng qua sự tiễn bộ các công nghệ mới đạt được do những phát kiến lý thuyết trong Vật lí. Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc Vật lí hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đồi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như tỉ vi, máy vi tính, laser, internet, các máy móc dan dụng, hay vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triểncách mạng công nghiệp; và sự phát triển của ngành cơ học thúc đây sự phát triển phép tinh vi tích phân. Môn học Vật lí đã được đưa vào chương trình học của học sinh cấp hai, học sinh cấp ba, sinh viên đại học.
và là một trong những môn học, ngành học quan trọng nhất. Trong Vật lí, các hiện tượng của tự nhiên được nghiên cứu bằng phương pháp luận chính xác nhất dựa trên nền tang của thực nghiệm và toán học. Vì vậy, dé có thé tư duy học tốt môn Vật lí cần kết hợp nhiều yếu tó, đặc biệt là kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, cần nắm vững những kiến thức nền tảng như đặc điểm của từng đối tượng, các công thức tính toán, mối quan hệ và cách suy luận đối với từng dang bài tap. Hiện nay có rất nhiều chương trình hỗ trợ học sinh học tập môn Vật lí nhưng các chương trình chỉ mới dừng lại ở việc tra cứu kiến thức hay mô phỏng các hiện tượng.
Bên cạnh đó cũng có một số vài đề tài ứng dụng mô hình biểu diễn tri thức để giải một số dạng bài tập Vật lí nhưng chưa nhiều và chưa được day đủ. 1⁄2 DONG CƠ NGHIÊN CỨU Ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục ngày càng trở nên phổ biến, các phần mềm hỗ trợ soạn giảng, các phần mềm hỗ trợ học tập, các phần mém tra cứu kiến thức, các hệ thống học trực tuyến e-learning ngày càng phát triển. Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc sĩ GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn Khi nói về phần mềm hỗ trợ học tập, phần lớn các phần mềm chỉ đáp ứng ở mức độ tra cứu kiến thức, giúp học sinh ôn lại các phần lý thuyết đã học trước. Gần như chưa có phần mềm hỗ trợ học sinh trong vấn đề tìm ra lời giải các bài toán.
Trong chương trình phô thông, đặc biệt khối A, Toán — Lý - Hóa là 3 môn học quan trọng, có số lượng bài tập, bài kiểm tra của các môn này rất nặng về tư duy giải toán, không phải học sinh nao cũng có thé giải hết các bài tập một các dễ dàng. Vi vậy học sinh cần một công cụ hỗ trợ gợi ý tìm các công thức dé đưa ra lời giải của bài toán và từ những phần mềm như vậy sẽ gợi ý giúp học sinh dễ dàng luyện tập nâng cao kĩ năng giải toán trong các kì thi hơn. Từ đó đã tạo động cơ thực hiện nghiên cứu xây dựng một chương trình hỗ trợ giải một số bài toán Vật lí điện học lớp 9 trong chương trình Trung học Cơ sở. MỘT SO CÔNG TRÌNH ĐÃ CÓ Mặc dù Vật lí là 1 ngành học đã có từ lâu đời nhưng các nghiên cứu về xây dựng hệ thống tri thức cho lĩnh vực này còn khá mới mẻ.
Kết quả của quá trình tìm tòi trên mang và các tài liệu chính thức, hiện tại chỉ có 1 vài công trình nghiên cứu đã hoàn thiện và đang được tiếp tục phát triển 1. Phần mềm hỗ trợ học môn Vật lí “Vật lí quanh em” của các thành viên nhóm Active software. [15] = Uu điểm của phần mềm ¢ Giao diện gần gũi và sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt nên rất dé dang sử dụng. Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc st GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn quanh Ta Minh họa Vật Lí TracfuVậtLí Mô phỏng VậtLí Trợ giúp Kếthúc lhấn ESC để đóng menu chính.
& Bạn dang a Hinh 1.1: Giao dién phan mém “Vật li quanh em” Kién thức phong phú, da dạng bao trùm hau hết kiến thức bộ môn Vật lí từ cấp học THCS đến THPT như: Cơ học, nhiệt học, quang học, điện học, hạt nhân nguyên tử, từ Vật lí đến thực tiễn, toán học trong Vật e _ Bên cạnh đó, phần mềm còn có chức năng giải thích các hiện tượng Vật lí Xảy ra trong cuộc sống như: hiện tượng nhật thực và nguyệt thực, nguyên tắc hoạt động của đèn ống, vô tuyến truyền hình. Đây là chức năng rất hữu ích không chỉ đối với các em học sinh mà còn cho tất cả chúng ta. = Hạn chế của phần mềm ¢ Hạn chế lớn nhất của phần mềm này là không có chức năng giải một số bài tập liên quan của từng nội dung. Phần mềm chỉ đơn giản như một cuốn sách Vật If chỉ có lý thuyết mà không có bài tập áp dụng.
© _ Không có chức năng cập nhật kiến thức mới. Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc sĩ GVHD: PGS.2 Phần mềm hỗ trợ học môn Vật lí “Crocodile Physics” [22] = Uudiém của phần mềm © Kiến thức đa dạng, phong phú, bao trùm hầu hết các kiến thức Vật lí trong chương trình học THCS, THPT. © Uu điểm nỗi bậc nhất nhất của phần mềm này là giao diện trực quan với hình ảnh minh họa đặc sắc. Với các đối tượng được định nghĩa sẵn cho phép người sử dụng tự định nghĩa đối tượng và các tham số đầu vào.
Ví dụ: Người sử dụng có thế định nghĩa một mạch điện bằng cách kéo thả các đối tượng được hỗ trợ sẵn như: điện trở, dây dẫn, khóa k. ri, món \ -—- F TIETST”TETYae We Mle 2A ee s87 — BEieessee —— Basic clrcults In this kt you will compare pictures of simple electronic components swith thelr cu symbols Em Hình 1.2: Giao diện phận mém “Crocodile Physics” e Giải thích các hiện tượng Vật lí bằng hình ảnh sinh động. Ví dụ chúng ta có thể nhập vào tham số chiếc xe chạy với vận tốc bao nhiêu, chương trình sẽ cho. chúng ta thấy được chiếc xe chuyền động như thế nào với vận tốc đó.
Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc sĩ GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn = Hạn chế của phần mềm e _ Điểm hạn chế lớn nhất của phần mềm này là ngôn ngữ bằng tiếng Anh, do vậy rất khó để các em học sinh nước ta (đặc biệt là các em ở lứa tuổi THCS) có thế hiểu được các đối tượng, các ví dụ và giải thích hiện tượng. e Chương trình không có chức năng giải các bài tập.3 Việc nghiên cứu biểu diễn tri thức giải các bài tập điện một chiều đã được học viên Hồ Nhật Tiến thực hiện trong luận văn “Nghiên cứu mô hình biễu diễn tri thức, ứng dụng xây dựng hệ giải bài toán điện học” — ĐH Công Nghệ Thông Tin — ĐH Quốc Gia TP. [6] » _ Vấn dé luận văn đã làm được: e Xây dựng được mô hình biêu diễn tri thức của điện học một chiều, cải tiến thuật giải suy diễn bằng các giải thuật heuristic trong quá trình suy luận. © DA giải được một số dạng bài tập trong điện học một chiều như: sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, các dạng bài tập liên quan đến đoạn mạch song song, đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch hỗn hợp, sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn, biến trở, công suất, công của dòng điện.
» _ Vấn dé hạn chế của luận văn: e _ Căn cứ vào những bài tập đề cập trong luận văn này thì các dạng bài tập tương đối đơn giản, thiếu những bài tập mang tính chất phức tạp, thiếu tính đa dạng. e _ Thiếu các bài tập trên thiết bị như: bóng đèn, von kế, ampe kế, bàn là, bếp điện, ấm đun. e© _ Một trong những dang quan trọng của điện học một chiều là vẽ lại sơ đồ đoạn mạch sao cho thoả điều kiện của đề bài, ở dang này luận văn chưa thực hiện được mà chỉ mới dừng lại ở việc tìm ra lời giải. e _ Chưa có chức năng cập nhật tri thức.
10 Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc sĩ GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn = Hướng cải tiến của dé tài: Căn cứ và những hạn chế của luận văn trên và bé sung tri thức mới, tác giả đề xuất hướng cải tiến như sau e Cai tiến mô hình biểu diễn tri thức các đối tượng tính toán ¢ _ Bồ sung thêm những bài tập có tính chất phức tạp được thu thập từ những bài tập nâng cao và các bài tập ở những dé thi học sinh giỏi, thi vào trường chuyên lớp10. © ˆ Bồ sung tri thức giải các bài tập trên thiết bị. © _ Bồ sung chức năng vẽ lại sơ đồ đoạn mạch thỏa điều kiện đề bài e Bô sung chức năng cập nhật tri thức.4 Bài báo khoa học “M6 hình tri thức toán tử và ứng dụng xây dựng hệ hỗ trợ giải bài toán thông minh” của PGS.TS Đỗ Văn Nhơn và Th.S Nguyễn Dinh Hiển - ĐH Công Nghệ Thông Tin - ĐH Quốc Gia TP.HCM đăng trên Tạp chí khoa học và công nghệ số 52. [4] = Nội dung bài báo: © Bai báo đã xây dựng một mô hình tri thức áp dụng giải các bài toán điện học một chiều Vật lí lớp 9 và Đại số Vector gọi là mô hình tri thức thức toán tử “Ops-Model” e Bài báo đã dua ra giải pháp cho các bài toán điện học một chiều Vật lí lớp 9.
Thông qua các toán tử, bài báo đã thê hiện được mối quan hệ giữa các đối tượng trên cùng đoạn mạch, xây dựng các luật suy diễn dựa trên các toán tử. Từ đó có thể áp dụng giải một số bài tập liên quan. = Hướng phat triển: © _ Dựa vào mô hình tri thức toán tử, khóa luận bồ sung thêm các đối tượng, bổ sung thêm sự kiện, bổ sung thêm luật suy diễn trên các đối tượng đó đê tiến hành giải thêm một một số dạng bài tập trong điện học một chiều Vật lí lớp 9 lại Phan Trọng Nghĩa Khóa luận thạc sĩ GVHD: PGS.4 MỤC TIÊU Xây dựng ứng dụng giải một số dạng bài tập trong chương trình Vật lí lớp 9 nhằm hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong việc học tập môn học này.