Trong quá trình học các môn khoa học tự nhiên, không ít sinh viên gặp khó khăn khi tiếp cận những khái niệm trừu tượng như phản ứng hạt nhân hay các quá trình nhiệt động lực học. Khi việc học chủ yếu dừng ở lý thuyết, người học thường khó hình dung rõ cơ chế vận hành cũng như bản chất của hiện tượng.
Xuất phát từ thực tế đó, trong học phần “Computer Programming and Application” (Lập trình máy tính và ứng dụng), nhóm sinh viên ngành Công nghệ bán dẫn tại Asia University Vietnam đã phát triển một ứng dụng mô phỏng vật lý trên nền tảng MIT App Inventor. Ứng dụng hướng tới việc chuyển những khái niệm phức tạp thành hình ảnh trực quan, giúp người học có thể quan sát, tương tác và theo dõi sự thay đổi của hệ thống theo thời gian thực.
Mở ra cách tiếp cận mới với kiến thức vật lý
Dự án được hình thành từ một câu hỏi cốt lõi: làm thế nào để người học có thể hiểu sâu hơn các hiện tượng vật lý thông qua trải nghiệm trực quan thay vì chỉ tiếp nhận kiến thức theo cách một chiều.
Từ định hướng đó, nhóm xây dựng ứng dụng như một môi trường mô phỏng, nơi người dùng có thể trực tiếp quan sát sự thay đổi của hệ thống khi điều chỉnh các tham số. Thay vì học theo cách tuyến tính, người học được chủ động thử nghiệm, thay đổi điều kiện và theo dõi kết quả gần như ngay lập tức. Cách tiếp cận này giúp việc tiếp thu kiến thức trở nên sinh động và dễ hiểu hơn.
Hai mô hình mô phỏng giúp kiến thức vật lý trở nên trực quan hơn
Ứng dụng gồm hai mô hình chính, đại diện cho hai nhóm kiến thức quan trọng trong vật lý.
Mô hình thứ nhất là mô phỏng phản ứng dây chuyền hạt nhân. Khi một neutron va chạm với uranium, phản ứng phân hạch được kích hoạt và tạo ra các neutron mới. Các neutron này tiếp tục tương tác, khiến phản ứng lan rộng theo cấp số nhân. Trong mô hình, người dùng có thể điều chỉnh thanh cadmium để hấp thụ neutron, từ đó kiểm soát cường độ phản ứng và hiểu rõ hơn cơ chế vận hành của hệ thống.
Mô hình thứ hai là mô phỏng hệ thống điều hòa không khí. Người dùng có thể thay đổi các tham số như nhiệt độ mục tiêu, công suất làm lạnh hoặc thể tích phòng. Nhiệt độ của hệ thống được cập nhật liên tục theo thời gian và hiển thị dưới dạng đồ thị, giúp người học quan sát rõ quá trình làm mát cũng như mối liên hệ giữa các yếu tố vật lý trong môi trường.
Theo chia sẻ của Heng Hưng Long, sinh viên ngành Công nghệ bán dẫn, quá trình phát triển ứng dụng được triển khai theo từng bước rõ ràng, từ thiết kế mô hình đến xây dựng logic vận hành. “Quá trình phát triển ứng dụng được chúng em triển khai theo từng bước rõ ràng, từ thiết kế mô hình đến xây dựng logic vận hành”, Long cho biết.
Về mặt kỹ thuật, ứng dụng sử dụng kiến trúc hướng sự kiện, kết hợp với mô hình đối tượng và cơ chế cập nhật trạng thái liên tục. Nhờ đó, hệ thống có thể phản hồi ngay khi người dùng tương tác, đồng thời duy trì sự thay đổi của mô phỏng theo thời gian thực.
Một thành phần quan trọng của ứng dụng là hệ thống xử lý thời gian, đóng vai trò điều phối toàn bộ hoạt động của mô hình. Các dữ liệu và trạng thái được cập nhật liên tục để bảo đảm quá trình mô phỏng diễn ra mượt mà và ổn định. Bên cạnh đó, yếu tố ngẫu nhiên cũng được đưa vào chuyển động của các đối tượng nhằm tăng tính tự nhiên cho hệ thống.
Học qua dự án để hiểu sâu hơn kiến thức
Trong học phần “Computer Programming and Application”, sinh viên không chỉ học cách viết mã, mà còn được trải nghiệm toàn bộ quy trình phát triển một ứng dụng: từ xác định bài toán, xây dựng mô hình, triển khai giải pháp đến kiểm thử và hoàn thiện sản phẩm. Quá trình đó giúp người học hình thành tư duy hệ thống, khả năng kết nối kiến thức liên ngành và kỹ năng làm việc nhóm.
Từ dự án này, ứng dụng mô phỏng vật lý không chỉ mở ra một cách học mới, mà còn cho thấy sinh viên hoàn toàn có thể chủ động xây dựng công cụ để hiểu sâu hơn những kiến thức đã học, thay vì chỉ tiếp nhận thông tin theo cách thụ động.
Dự án cũng phản ánh định hướng đào tạo tại Asia University Vietnam, nơi sinh viên được tham gia các dự án ngay trong quá trình học. Thông qua đó, kiến thức được gắn với thực tiễn, giúp người học từng bước hình thành năng lực ứng dụng và sẵn sàng hơn cho môi trường làm việc trong tương lai.
