Kho mô phỏng mở

Kéo hai điểm A, B trên mặt phẳng toạ độ để đọc toạ độ, dấu và góc phần tư; lấy đối xứng A qua trục Ox, Oy và thấy toạ độ đổi dấu; tính khoảng cách ngang, dọc bằng giá trị tuyệt đối. Trò chơi 10 câu luyện biểu diễn điểm, đọc toạ độ, góc phần tư, đối xứng và khoảng cách. Màn hình Đa giác dựng hình từ toạ độ các đỉnh, đọc độ dài cạnh, chu vi và diện tích.

Lấy hàng trăm mẫu ngẫu nhiên từ một tổng thể đã biết tham số và xem mỗi khoảng tin cậy p̂ ± z*·√(p̂(1 − p̂)/n), x̄ ± t*·s/√n hoặc x̄ ± z*·σ/√n có chứa tham số thật hay không. Tỉ lệ khoảng chứa tham số thay đổi theo mức tin cậy và cỡ mẫu; có cả khoảng tin cậy cho hiệu hai tỉ lệ. Màn Sai số biên cho thấy giá trị tới hạn z* và t*, sai số biên theo cỡ mẫu và cỡ mẫu cần thiết.

Xem đồ thị và bảng tính chất của các hàm số cơ bản y = x, x², x³, √x, ∛x, |x|, 1/x, 1/x², xⁿ với n = p/q bất kì (cả n âm và n phân số), eˣ, ln x và hàm phần nguyên: tập xác định, tập giá trị, giao điểm với hai trục, tính chẵn lẻ, tiệm cận, khoảng đồng biến, nghịch biến và dáng điệu khi x dần tới biên. Màn So sánh vẽ chồng nhiều hàm (có chế độ so sánh x, x², x³ trên [0; 1]), màn Hàm từng khúc cho tự nhập hàm nhiều công thức và kiểm tra tính liên tục tại điểm nối, màn Đoán đồ thị là trò chơi nhận dạng.

Vẽ đường cong cho bởi x(t), y(t): đường thẳng, đường tròn, elip, ném xiên với g = 9,81 m/s², đường Lissajous, cycloid hoặc công thức tự nhập. Kéo t để điểm chạy trên đường cong và xem vectơ vận tốc, gia tốc, tiếp tuyến với dy/dx = y′/x′, phương trình theo x, y sau khi khử t, độ dài cung ∫√(x′² + y′²) dt cùng đường gấp khúc n đoạn tiến dần tới nó.

Xem từng bước dựng hình bằng thước thẳng và compa có hoạt hình: đường trung trực, tia phân giác, đường vuông góc kẻ từ một điểm hoặc tại một điểm (góc 90°), góc 60°, đường song song qua một điểm, lục giác đều và hình vuông nội tiếp đường tròn; học sinh có thể tự sắp xếp thứ tự các bước. Màn Quỹ tích tô miền các điểm cách một điểm, một đường thẳng, một đoạn thẳng một khoảng cho trước, cách đều hai điểm hoặc hai đường thẳng, kèm điểm P kéo được để kiểm tra.

Dựng sơ đồ trạng thái (dân cư chuyển giữa các vùng, thị phần, thời tiết, khoá học có trạng thái hấp thụ) và ma trận chuyển tương ứng theo quy ước cột hoặc hàng. Nhân vectơ trạng thái từng bước sₙ₊₁ = T·sₙ, xem đồ thị hội tụ về trạng thái dừng, giải Ts = s và xem các luỹ thừa Tⁿ. Màn Ma trận kề đếm đường đi độ dài n giữa hai đỉnh bằng Aⁿ và dựng ma trận chuyển của bước đi ngẫu nhiên trên đồ thị.

Kéo đáy, chiều cao và độ lệch của hình bình hành, tam giác, hình thang rồi xem cắt ghép thành hình chữ nhật hoặc hình bình hành (tam giác là một nửa hình bình hành, hai hình thang ghép thành một hình bình hành) để suy ra S = b · h, S = ½ b · h và S = ½ (a + b) · h. Hình thoi và cánh diều nằm trong hình chữ nhật d₁ × d₂ nên S = ½ d₁ · d₂. Trên lưới ô vuông, chia hình chữ L, T, U, bậc thang thành các hình chữ nhật để tính diện tích, chu vi, và ước lượng diện tích hình cong bằng cách đếm ô; đổi đơn vị cm², mm², m².

Kéo, thêm, xoá điểm hoặc dán bảng số liệu hai biến và xem ngay hệ số tương quan Pearson r, hệ số hạng Spearman, đường hồi quy bình phương nhỏ nhất (y theo x và x theo y) cùng biểu đồ phần dư. Các màn khác cho thấy điểm đòn bẩy cao và điểm ảnh hưởng, rủi ro của ngoại suy, và biến ẩn làm mất hoặc đảo chiều tương quan.

Chọn n và xem √n tách thành a√b nhờ ước chính phương lớn nhất: hình vuông diện tích n ghép từ a × a ô vuông diện tích b nên cạnh dài a√b. Màn Cộng, nhân căn cộng các căn đồng dạng trên trục số, nhân căn bằng diện tích hình chữ nhật và khai triển (a + b√c)(d + e√c) bằng bảng; màn Trục căn thức ở mẫu nhân với √b hoặc biểu thức liên hợp a ∓ √b từng bước, có hình minh hoạ a² − b = (a + √b)(a − √b) và kiểm tra bằng số thập phân.

Dựng một mạng LAN với card mạng (NIC), bộ chuyển mạch (switch), bộ định tuyến (router), điểm truy cập không dây và modem nối tới nhà cung cấp dịch vụ Internet. Chọn cáp xoắn đôi hay cáp quang, băng tần Wi-Fi 2,4 hay 5 GHz, đổi số máy, độ dài cáp, khoảng cách tới điểm truy cập, mức nhiễu, kiểu mã hoá và tốc độ Internet để xem tín hiệu suy hao, tốc độ liên kết và băng thông mỗi máy. Gói tin chạy qua từng thiết bị cùng phần đầu khung với địa chỉ MAC và IP; cắt cáp để so cấu trúc hình sao và dạng lưới; bảng so sánh các đường truyền và mức an toàn của mạng có dây, không dây.

Xem bên trong ba loại thiết bị lưu trữ: ổ đĩa cứng (đĩa quay, vùng từ hoá, đầu đọc/ghi, thời gian tìm rãnh và độ trễ quay), đĩa quang (hố và mặt phẳng đọc bằng laser; CD, DVD, Blu-ray) và SSD (ô nhớ flash NAND có cổng nổi, cân bằng hao mòn). So sánh dung lượng, tốc độ, giá mỗi GB, độ bền và tính di động của HDD, SSD, USB, thẻ nhớ, đĩa Blu-ray, băng từ và lưu trữ đám mây, chọn thiết bị cho từng tình huống, và xem bộ nhớ ảo trong phân cấp bộ nhớ.

Cùng một thuật toán hiện song song dưới dạng sơ đồ khối và mã giả, Python hoặc khối lệnh. Học sinh nhập dữ liệu vào rồi chạy từng bước qua IF … ELSE, IF lồng nhau, vòng lặp FOR, WHILE và REPEAT … UNTIL: nhánh vừa đi sáng lên, bảng theo dõi ghi từng dòng kèm số lần lặp. Có các bài tính tổng, đếm, lớn nhất – nhỏ nhất – trung bình, điều kiện ghép AND/OR/NOT, định luật De Morgan, đánh giá tắt, lập trình sự kiện, cùng chế độ tự sửa thuật toán và chạy bộ kiểm thử.

Ba bài thực hành về kiểm thử chương trình. Tự thiết kế dữ liệu kiểm thử bình thường, biên, cực trị và sai cho hàm xếp loại điểm có bốn lỗi được giấu sẵn, chạy từng kiểm thử, sửa lỗi rồi kiểm thử lại. Phân biệt lỗi cú pháp, lỗi khi chạy và lỗi lôgic qua sáu chương trình Python, dùng bảng theo dõi để tìm dòng sai. Kiểm tra tính hợp lệ của dữ liệu nhập (có dữ liệu, độ dài, kiểu, khoảng, định dạng, tra danh sách, chữ số kiểm tra ISBN) và so với xác minh bằng nhập hai lần, đối chiếu bằng mắt.

Chỉnh tốc độ xung nhịp, số nhân và dung lượng bộ nhớ đệm L2 rồi chạy thử năm loại công việc để xem thời gian hoàn thành: biểu đồ hoạt động của từng nhân tách phần tuần tự, phần song song và thời gian chờ bộ nhớ, đồ thị định luật Amdahl cho thấy giới hạn tăng tốc khi thêm nhân. Thẻ Phân cấp bộ nhớ chạy từng lần đọc qua thanh ghi, L1, L2 và RAM để thấy trúng, trượt bộ nhớ đệm và tính cục bộ; thẻ Hệ thống trên một vi mạch so sánh công suất với hiệu năng.

Thí nghiệm đĩa giấy trên đĩa thạch: học sinh tự làm hoặc bỏ qua từng bước kĩ thuật vô trùng (bỏ bước nào thì đĩa mọc khuẩn lạc lạ), đặt đĩa giấy tẩm kháng sinh, chất sát trùng và nước cất đối chứng, ủ tua nhanh rồi dùng thước trên màn hình đo đường kính vòng vô khuẩn, tính diện tích πr², lặp lại ba đĩa và so sánh trung bình.

Thí nghiệm bắt thước rơi để đo thời gian phản xạ. Tự đo: thước được thả vào lúc ngẫu nhiên, em bắt bằng một cú chạm hoặc phím bấm khi thấy thước rơi hoặc khi nghe tiếng “tách”; đọc quãng rơi d trên thước rồi đổi sang t = √(2d/g) từng bước, bấm sớm không được tính. Số liệu cả lớp (mô phỏng): so sánh nhìn và nghe, tay thuận và tay không thuận, tập trung và bị phân tâm, có và không có caffeine; bảng từng lần đo, trung bình, khoảng, đánh dấu kết quả bất thường, biểu đồ trung bình, phân bố và theo lần thử.

So sánh hình vẽ sơ đồ hộp sọ, xương chậu và xương đùi của tinh tinh và các loài người cổ đến Homo sapiens: thể tích não, vị trí lỗ chẩm, gờ mày, hàm và răng, góc xương đùi là bằng chứng của dáng đi thẳng. Trục thời gian cho thấy các loài sống cùng thời, thể tích não và các kĩ nghệ đá (Oldowan, Acheulean, Mousterian, đá cũ muộn); cây phát sinh đặt người giữa các loài linh trưởng; bản đồ cho thấy Homo erectus và Homo sapiens rời châu Phi với niên đại gần đúng, cùng ADN ty thể và sự lai với người Neanderthal, người Denisova.

Làm thí nghiệm ảo nhận biết đường khử (thuốc thử Benedict, đun cách thuỷ), tinh bột (iodine), protein (biuret) và lipid (Sudan III hoặc phép thử nhũ tương với ethanol) trên sữa, nước uống glucose, lòng trắng trứng, bánh mì, dầu ăn, khoai tây và 2–3 mẫu ẩn chọn ngẫu nhiên. Ghi kết quả vào bảng, ước lượng nồng độ đường khử theo thang màu Benedict rồi bấm kiểm tra để biết mình đã nhận ra các mẫu ẩn đúng chưa.

Mô hình mô tại vết thương: tế bào mast tiết histamine, mạch máu giãn và tăng tính thấm, bạch cầu trung tính rồi đại thực bào đến theo hoá ứng động và thực bào vi khuẩn, bổ thể đánh dấu vi khuẩn, cục máu đông bịt vết thương, sốt khi nhiễm nặng. Chỉnh lượng vi khuẩn, độ sâu vết thương và tình trạng cơ thể để xem đồ thị số vi khuẩn, độ đỏ, độ sưng theo giờ. Có thêm các bước thực bào, các hàng rào da, chất nhầy và lông mao, acid dạ dày, nước mắt, và bảng so sánh miễn dịch không đặc hiệu với đặc hiệu.

Theo dõi một bữa ăn đi từ miệng qua dạ dày, ruột non tới ruột già: tiêu hoá cơ học (răng, dạ dày co bóp) và tiêu hoá hoá học bởi amylase, pepsin, trypsin, lipase; mật nhũ tương hoá chất béo và trung hoà acid; lông ruột hấp thụ glucose, amino acid, acid béo và glycerol. Học sinh đổi thành phần bữa ăn, bật tắt từng enzyme và mật, chỉnh pH dạ dày, pH ruột non và diện tích lông ruột, rồi đọc lượng chất ở từng đoạn ruột, thời gian dạ dày rỗng và phần trăm đã hấp thụ, ghi từng lần chạy vào bảng kết quả.

Một đàn cá tăng trưởng logistic, bị nhiều chủ tàu cùng khai thác. Học sinh chọn số tàu của mình, cơ chế quản lí (tự do khai thác, hạn ngạch tổng, hợp tác xã cùng quyết định), cỡ mắt lưới, mùa cấm và khu bảo tồn biển, rồi theo dõi trữ lượng cá, sản lượng mỗi năm so với sản lượng bền vững tối đa rK/4 tại N = K/2, lợi nhuận của mình so với cả đội tàu, cá non và sinh vật bị bắt nhầm.

Dựng cây phân nhánh (cladogram) từ bảng đặc điểm phái sinh chung với nhóm ngoài làm gốc, hoặc từ trình tự DNA và protein đã sắp thẳng hàng: đếm số sai khác, nối cặp gần nhất từng bước rồi so với cây được công nhận. Đồng hồ phân tử đổi sai khác ra thời gian phân li; xem cây trên ba lãnh giới và kiểm tra nhóm phân loại truyền thống là đơn ngành, cận ngành hay đa ngành.

Mô hình 3D xoay được của protein: amino acid (nhóm amino, nhóm carboxyl, gốc R) nối bằng liên kết peptide qua phản ứng ngưng tụ thành chuỗi polypeptide; xoắn α và gấp nếp β giữ bằng liên kết hydrogen; cấu trúc bậc 3 giữ bằng liên kết hydrogen, liên kết ion, cầu disulfide và tương tác kị nước (bật, tắt được); hemoglobin gồm 4 chuỗi và 4 nhóm heme. Học sinh đổi nhiệt độ, pH, thêm chất khử hoặc gây đột biến để xem protein biến tính trên đường cong biến tính, so sánh collagen dạng sợi với hemoglobin dạng cầu và theo dõi con đường tiết protein. Có chế độ xem 2D.

Lắp ráp phân tử từ α-glucose và β-glucose (nhóm OH ở carbon 1 nằm dưới hay trên mặt vòng) bằng phản ứng ngưng tụ tạo liên kết 1,4- và 1,6-glycoside, giải phóng nước, thành maltose, sucrose, lactose, amylose, amylopectin, glycogen hoặc cellulose; thuỷ phân lại bằng acid hay enzyme đặc hiệu. Phần lipid nối glycerol với ba acid béo bằng liên kết ester thành triglyceride, so sánh acid béo no và không no (chỗ gập cis, nhiệt độ nóng chảy, cách đánh số ω, chỉ số iodine), dựng phospholipid đầu ưa nước đuôi kị nước tự xếp thành lớp kép trong nước và làm phép thử nhũ tương với ethanol. Có bảng cấu trúc – chức năng.