Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông

Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay trên phạm vi toàn thế giới cũng như trong từng khu

vực, từng quốc gia, giáo dục đang chịu sự tác động của các xu thế

mới như: toàn cầu hóa, dân chủ hóa, sự tiến bộ của khoa học và công

nghệ Trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đặc

biệt là công nghệ thông tin, việc đổi mới nội dung, phương pháp, hình

thức và phương tiện dạy học để chuẩn bị cho thế hệ trẻ có đủ khả

năng làm chủ được nên khoa học công nghệ hiện đại để thực hiện

thành công sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước mau

chóng hội nhập được với các nước trong khu vực và quốc tế là vấn đề

cấp thiết

Thí nghiệm là một phương tiện dạy học tạo trực quan sinh động,

tạo niềm tin ý chí, phát triển tư duy của học sinh, góp phần giáo dục

kỹ thuật tổng hợp Nhưng trong thực tế việc dạy học vật lý vẫn còn

tình trạng dạy chay, dạy suông Trong đó, có lý do dụng cụ thí

nghiệm ở trường phổ thông còn thiếu, kết quả thí nghiệm thu được có

độ chính xác chưa cao Vì vậy, việc sử dụng các phương tiện hiện đại

với sự tham gia của các phần mềm ứng dụng, các thiết bị đi kèm như

bộ cảm biến (sensor), cổng quang, máy đếm hạt không những giúp

các nhà nghiên cứu thu lại kết quả cao mà còn hỗ trợ đắc lực cho các

thí nghiệm được tiến hành một cách nhanh gọn hơn

Trong Vật lý nói chung và phần cơ - nhiệt THPT nói riêng, các

khái niệm và định luật vật lý luôn đóng một vai trò rất quan trọng

Tuy nhiên, các khái niệm, định luật đó đều xây dựng trong điều kiện

lý tưởng (không ma sát, khí lý tưởng ) Với việc sử dụng các bộ thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính và phần mềm sẽ giúp cho việc thu thập số liệu, tính toán các đại lượng trung gian và vẽ các đồ thị thực nghiệm một cách nhanh chóng, từ đó tạo điều kiện để học sinh căn cứ vào dữ liệu thực nghiệm đưa ra các dự đoán, giả thiết

Vì những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài:

"Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức Cơ học và Nhiệt học trung học phổ thông"

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng các TN vật lý có sự hỗ trợ của máy vi tính và đề xuất tiến trình dạy học một số khái niệm, định luật vật lý phần cơ học và nhiệt học nhằm tổ chức cho HS hoạt động

tự chủ xây dựng kiến thức, góp phần nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS

3 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Lý luận dạy học vật lý

- Các thiết bị TN, MVT và các phần mềm hỗ trợ

- Phương pháp dạy học một số kiến thức phần cơ, nhiệt THPT 3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nội dung kiến thức phần cơ - nhiệt ở THPT với việc sử dụng TN

có sự hỗ trợ cua MVT va các phần mềm tương thích

4 Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng các TN vật lý có sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học theo quan điểm của lý luận dạy học hiện đại thì có thể nâng cao hiệu quả hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức, góp phần nâng cao chất lượng học tập của HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

-Nghiên cứu lý luận dạy học hiện đại về việc tổ chức hoạt động

nhận thức của HS trong dạy học vật lý

-Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng TN vật lý trong việc tổ

chức hoạt động nhận thức và sử dụng MVT cùng các phần mềm hỗ

trợ TN dạy học vật lý ở trường phổ thông

-Nghiên cứu thực trạng sử dụng TN trong dạy học vật lý ở trường

phổ thông, tìm hiểu những khó khăn, nguyên nhân của nó trong việc

tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong dạy học

-Nghiên cứu nội dung phần cơ nhiệt trong chương trình sách giáo

khoa vật lý THPT

-Xây dựng các TN có sự hỗ trợ của MVT trong phần cơ - nhiệt Vật

ly THPT

-Xây dựng tiến trình dạy học một số định luật co học và nhiệt hoc

dựa trên các TN có sự hỗ trợ của MVT theo quan điểm lý luận dạy

học hiện đại

-Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của

quá trình sử dụng các TN có sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học

7 Những đóng góp mới của luận án

- Về mặt lý luận:

+ Bổ sung cơ sở lý luận của việc sử dụng máy vi tính hỗ trợ thí

nghiệm vật lý theo các hình thức hỗ trợ TN thực, xây dựng TN ảo, TN

mô phỏng và trực quan hóa các TN

+ Xây dựng các khái niệm TN ao, TN mo phong va dua ra kha năng sử dụng các TN đó trong DHVL

- Về mặt thực tiễn:

+ Xây dựng một số TN thực ghép nối với MVT, mot s6 TN ao va

TN mô phỏng để hỗ trợ cho việc giảng dạy phần cơ học và nhiệt học

ở trường THPT

+ Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể một số bài học phần cơ học, nhiệt học có sử dụng các TN Vật lý xây dựng được với sự hỗ trợ của máy vi tính trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS theo tiến trình đó

8 Cấu trúc của luận án Luận án gồm 128 trang, trong đó có

„ trong đó có 61 hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng và biểu đô

CHUONG I: Co so ly luận của việc su dung MVT hé tro TN vat ly (25 trang)

Chương II: Xây dựng TN có sự hỗ tro cua MVT va thiét ké tién trình dạy học một số kiến thức trong phần cơ học vật lý THPT (71 trang)

Chương III: Thực nghiệm sư phạm (22 trang) Phần kết luận: (02 trang)

Luận án có sử dụng 89 tài liệu tham khảo, trong đó 64 bằng tiếng Việt, § bằng tiếng Anh hoặc bằng tiếng Đức và một số địa chỉ Website trên mạng Internet Phân phụ lục của luận án có 22

trang

CHUONG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THI NGHIEM VỚI

SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC

1.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học vật lý

Để quá trình đổi mới phương pháp dạy và học đạt hiệu quả cao,

các nhà giáo dục phải trên cơ sở nghiên cứu tâm lý học để từ đó xây

dựng tiến trình dạy học phù hợp Việc học tập của học sinh có bản

chất hoạt động, thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh

kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan

điểm, đạo đức, thái độ Vì vậy, trong quá trình dạy học, giáo viên

cần tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học tập của HS theo

một chiến lược hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng

tri thức

*CƠ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

trong dạy học vật lý

Việc xây dựng tri thức khoa học không phải là công việc chỉ của

riêng một nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội Nhận

thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác

xã hội và xung đột xã hội - nhận thức Kết quả nghiên cứu của mỗi cá

nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người khác Kết quả đó được

thông báo và trải qua sự tranh luận phản bác, bảo vệ trong cộng đồng

các nhà khoa học Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lý, bổ sung,

hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận

Như vậy, trong quá trình DH vật lý ở trường phổ thông, GV cần

phải biết vận dụng các quan điểm của lý luận DH hiện đại theo chiến

lược dạy học giải quyết vấn đề để vận dụng vào DH và nghiên cứu bộ

môn vật lý

* Vai trò của thí nghiệm trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Theo Từ điển tiếng Việt, TN là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh"

Trong vật lý học, TN là phương pháp, là cách thức mà bằng cách nào đó con người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên các sự vật, các hiện tượng xảy ra trong những điều kiện nhất định Sự phân tích về mặt lý thuyết các điều kiện và quá trình xảy ra trong đó đóng vai trò hết sức quan trọng Sự tác động đó có thể là trực tiếp hay gián tiếp thông qua các thiết bị máy móc gọi là công cụ TN

Theo các quan điểm của lý luận dạy học, TNVL có vai trò rất quan trong Trong QTDH Vat lý, ở giai đoạn định hướng mục tiêu nghiên cứu thì việc sử dụng TN để đề xuất vấn đề nghiên cứu, làm cho tiến trình giảng dạy trở nên đơn giản để HS tiếp cận mục tiêu nghiên cứu Đặc biệt, việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề rất quan trọng đối với HS vì kết quả TN làm nảy sinh mâu thuẫn giữa kiến thức mới với các quan niệm sẵn có của HS một cách nhanh nhất

và hiệu quả nhất Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, TNVL cung cấp các số liệu thực nghiệm và đó là cơ sở vững chắc nhất để khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic để hình thành kiến thức mới Trong giai đoạn củng cố kiến thức, kỹ năng của HS; TNVL có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn đánh giá được khả năng tự lực, sáng tạo của HS trong quá trình TN

Theo quan điểm của lý luận nhận thức, TN là phương tiện của việc

thu nhận tri thức, là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri

thức, và là phương tiện để vận dụng tri thức thu được vào thực tiễn

TNVL là phương tiện cho phép tổ chức các hình thức làm việc tập

thể khác nhau nhằm bồi dưỡng cho HS thói quen hợp tác trong lao

động, trong nghiên cứu khoa học và trung thực khi nhận thức một sự

vật hiện tượng Hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên chằng chịt,

đan xen nhau giữa các quá trình Do đó, để nghiên cứu một hiện

tượng, một quá trình nào đó Phương tiện có thể phản ánh đúng bản

chất của sự vật hiện tượng một cách chính xác, trung thực và đơn giản

là các TNVL vì chúng diễn tả các hiện tượng một cách đơn giản và

kiểm soát được các quá trình, giúp cho HS có các thông tin chân thật

về hiện tượng Vật lý

TN là phương tiện đơn giản hóa các hiện tượng quá trình vật lý

làm bộc lộ những nét đặc trưng của sự vật, hiện tượng nghiên cứu, đặc

biệt đối với những đối tượng không tri giác trực tiếp bằng các giác

quan của con người tạo trực quan sinh động hỗ trợ cho cho quá trình

tư duy trừu tượng của HS

1.2 Sử dụng MVT hỗ trợ thí nghiệm vật lý

Tùy thuộc vào mục tiêu, nội dung dạy học cụ thể, phương

pháp và hình thức tổ chức dạy học của giáo viên mà MVT có thể được

sử dụng để hỗ trợ các TNVL theo 4 hình thức sau:

Hỗ trợ thí nghiệm thực, xây dựng thí nghiệm ảo, xây dựng thí

nghiệm mô phỏng và hỗ trợ trực quan hóa thí nghiệm

Luận án đã tiến hành phân tích các thuật ngữ mô phỏng, thuật ngữ

ao va từ đó xây dựng nên các khái niệm TN mô phỏng va TN ao

TN mo phỏng là kết quả của một mô hình TNVL khi đối tượng được hoạt hình hóa Và khi tiến hành làm việc với TN này, học sinh

sẽ dễ dàng nhận ra bản chất của vấn đề cần nghiên cứu vì những mặt không chủ yếu của hiện tượng được gạt bỏ

Ví dụ: Khi nghiên cứu cơ chế quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô

TN mô phỏng quang phổ vạch của nguyên tit Hydro

Với TN mô phỏng này, HS có thể quan sát quan sát mô hình cấu tạo nguyên tử Hyđrô HS có thể kích vào số thứ tự của quỹ đạo bằng cách nhấn chuột vào các số thứ tự của Orbit Mỗi lần muốn nhảy lên một quỹ đạo bất kỳ cao hon, electron sẽ nhận thêm | foton ứng với mức năng lượng nhất định và khi trở về quỹ đạo thấp hơn sẽ phát ra một vạch quang phổ HS có thể thao tác rất nhiều lần để nhận được kết quả khác nhau Từ đó, khái quát hiện tượng để rút ra kết luận cần thiết

Thí nghiệm ảo là thí nghiệm vật lý tồn tại thực trong môi trường

ao do may vi tinh tao ra

Ví dụ như TN về cặp nhiệt điện: Muốn thay đối các loại cặp nhiệt điện, HS chỉ cần click chuột vào mục "Chọn số liệu" Khi cần đốt đèn cồn, HS click chuột vào mục "Châm lửa", muốn tắt đèn cồn, click vào mục "Tát lửa" HS quan sát và có thể ghi lại số

liệu quan sát được trên thí nghiệm lên giấy các giá trị như nhiệt

độ, hiệu điện thế

TN do nghiên cứu về cặp nhiệt điện

Về phương diện nào đó, có thể đồng nhất hai khái niệm thí

nghiệm mô phỏng với thí nghiệm ảo là một, bởi chúng đều là sản

phẩm của các phần mềm trên MVT và cùng chung mục đích là mô

phỏng các thí nghiệm thực xảy ra trong thế giới tự nhiên Suy cho

cùng, các đối tượng hay hệ thống đối tượng đó đều mô phỏng các đối

tượng thực trong thế giới tự nhiên Tuy nhiên, hình thức mô phỏng

hoàn toàn khác nhau Các đối tượng trong thí nghiệm mô phỏng chỉ là

ký hiệu, mô hình khác xa với đối tượng thực Các đối tượng đó chỉ tạo

ra được một "vi thế giới" chứ chưa đủ sức để tạo ra một thế giới ảo

Ngược lại, các đối tượng, các thiết bị, các dụng cụ được sử dung trong

thí nghiệm ảo rất giống hoặc gần giống với các đối tượng dụng cụ

trong thực tế Chính vì vậy, sự phân biệt hai khái niệm: thí nghiệm

mô phỏng, thí nghiệm ảo vẫn là cần thiết trong dạy học Thí nghiệm

ảo rất cần cho học sinh tiểu học và trung học cơ sở khi mà trình độ tư

duy của HS chưa thật cao

TN ảo và TN mô phỏng về nguyên tắc không thể thay thế được TN

thực trong quá trình dạy học Tuy nhiên đây là một trong các giải

pháp ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật lý rất hiệu quả được nhiều nước đang sử dụng

Trước hết, TN ảo và TN mô phỏng giúp GV và HS tiến hành các thí nghiệm một cách chủ động và rất tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì không phải vào phòng thí nghiệm Các TN đó có thể thực hiện ngay trên lớp hoc, trong gid ngoại khóa hoặc ở thư viện, ở nhà

Để thực hiện TN, GV và HS không mất nhiều thời gian chuẩn bị như khi thực hiện các TN thực ở phòng thí nghiệm Tất cả các TN đều bảo đảm thành công ngay Tính thân thiện của các TN ảo và TN mô phỏng được thiết kế ngày càng phù hợp với người sử dụng

Việc sử dụng TN ảo và TN mô phỏng tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiện thiếu trang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, đễ hỏng, các thiết bị nguy hiểm như cháy nổ, điện cao thế, phóng xa ; các thí nghiệm mà thời gian quan sát quá dài hoặc quá ngắn; các thí nghiệm mà rất khó thực hiện thành công

Đối với GV, TN ảo và TN mô phỏng có thể được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học Trong đó, TN mô phỏng có tác dụng tạo ra các tình huống có vấn đề Đối với HS, TN

mô phỏng tạo được hứng thú trong quá trình học tập Qua TN, HS được quan sát được các hiện tượng vật lý thỏa mãn nhu cầu tìm hiểu của họ

TN mô phỏng, TN ảo góp phần giúp HS phát triển tư duy sáng tạo Một số TN ảo giúp HS có thể tự lắp ráp theo ý tưởng của mình, đề ra các phương án khác nhau hoặc tiến hành nhiều lần với cùng một TN

Từ đó HS có thể rút ra được những kết quả cần thiết, hoàn thiện tư duy, điều chỉnh được các quan niệm sai lệch của họ

Ngoài chức năng hỗ trợ để tạo ra các TN ảo, TN mô phỏng và tiến hành hỗ trợ TN thực, MVT còn được sử dụng để trực quan hóa các

TN vật lý Đối với các TN khong thé quan sát được trong thực tế,

hoặc các TN nhỏ khó quan sát, MVT có thể kết hợp với các phương

tiện khác như camera, máy chiếu đa chức năng (projector) để từ đó

làm cho HS quan sát các đối tượng TN một cách rõ ràng hơn

1.3 Kết luận chương I

Trong chương I, xuất phát từ một số quan điểm của lý luận dạy

học trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS, chúng tôi

nghiên cứu việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS thông qua

việc tạo tình huống học tập và tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề

nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

Trong DH giải quyết vấn đề đòi hỏi phải có sự tham gia của các

phương tiện dạy học phù hợp, đặc biệt là các TẤN vật lý Vì vai trò của

TN trong day hoc vat lý là rất quan trọng Tuy nhiên, một số hiện

tượng vật lý diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm, hoặc diễn ra trong các

điều kiện lý tưởng thì các dụng cụ TN bình thường khó thực hiện

thành công Trong những trường hợp như thế, cần có sự hỗ trợ của

MVT

TNVL có thể được sử dụng ở mọi giai đoạn khác nhau của quá

trình DH giải quyết vấn đề, từ đề xuất vấn đề nghiên cứu, tham gia

quá trình hướng dẫn HS giải quyết vấn đề hình thành tri thức mới, hệ

thống hóa kiến thức, kiểm tra đánh giá kiến thức của HS MVT có thể

hỗ trợ TN thực trong việc thu thập, xử lý, lưu trữ và trình bày kết quả

TN Các TN như vậy, tạo điều kiện tốt hơn cho GV trong tổ chức hoạt

động nhận thức cho Hồ trong giờ lên lớp

Nhờ các phần mềm dạy học chuyên dụng mà MYVT có thể tạo ra

các thí nghiệm ảo hoặc thí nghiệm mô phỏng Việc sử dụng TN mô

phỏng, TN ảo trong dạy học vật lý là một trong những giải pháp ứng

dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật lý rất có hiệu quả

TN mô phỏng được hiểu là các TN được xây dựng từ các dụng cụ

và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệm trên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả như trong các TN thực Do vậy, khi tiến hành TN này, HS sẽ dễ dàng khám phá được những thuộc tính, hay các mối quan hệ giữa các đối tượng

TN ao duoc hiểu đó là các dụng cụ thí nghiệm ảo, các đối tượng

ao như thực được tạo ra trong môi trường ảo của MVT Khi tiến hành làm thí nghiệm trên các đối tượng ảo đó sẽ thu được kết quả như trong các TN thực TN ảo là thí nghiệm vật lý tồn tại thực trong môi trường ảo do máy vi tính tạo ra

Việc su dung TN ao va TN mo phong tỏ ra có hiệu quả trong các điều kiện thiếu trang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đất tiên, dễ hỏng, các thiết bị nguy hiểm như cháy nổ, điện cao thế, phóng xa ; các thí nghiệm mà thời gian quan sát quá dài hoặc quá ngắn; các thí nghiệm mà rất khó thực hiện thành công

Đối với GV, TN ảo và TN mô phỏng có thể được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học Đối với HS, TN mô phỏng và TN ảo tạo được hứng thú trong quá trinh hoc tap Qua TN,

HS được quan sát được các hiện tượng vật lý thỏa mãn nhu cầu tìm hiểu của họ, tiến hành nhận xét và đề xuất các kết luận cần thiết, giúp cho HS chiếm lĩnh kiến thức bền vững hơn

Ngoài ra, sự kết hợp giữa camera với MVT cùng máy chiếu đa năng, GV có thể cho HS quan sát các TN quá nhỏ bé, các TN khó thực hiện hoặc các hiện tượng vật lý xảy ra trong tự nhiên thông qua cac Video Clips

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY

VI TÍNH VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ

KIẾN THỨC PHẦN CƠ NHIỆT CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THPT

2.1 Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và thực trạng dạy

học phân cơ nhiệt ở trường THPT

Sau khi phân tích nội dung phần cơ nhiệt trong chương trình sách

giáo khoa hiện hành Chúng tôi đã tiến hành phát phiếu điều tra lấy ý

kiến của 74 GV viên dạy Vật lý ở 6 trường THPT trên địa bàn thành

phố và vùng ven thành phố Huế Từ đó phân tích được các thuận lợi

và khó khăn của quá trình dạy học vật lý hiện nay tạo cơ sở xây dựng

các TN hỗ trợ một cách hợp lý

2.2 Xây dựng các thí nghiệm cơ nhiệt với sự hỗ trợ của MVT

* Xây dựng thí nghiệm thực với sự hỗ trợ của máy vi tính

+ Giới thiệu về phần mềm Datastudio

Qui trình xây dựng các thí nghiệm

- Bước 1: Xác định mục tiêu của thí nghiệm

- Bước 2: Chọn các thiết bị để phục vụ cho thí nghiệm và xây dựng

phương án thí nghiệm

- Bước 3: Kết nối thiết bị với bộ g1ao tiếp loại 750 của Pasco

- Bước 4: Thực hiện thí nghiệm

- Bước 5: Lưu giữ và xử lý số liệu

+ Một số TN xây dựng được

Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã thiết kế duoc 7 TN voi su

hỗ trợ của MVT Với mỗi TN xây dựng được, chúng tôi tiến hành xác

định mục đích TN, dụng cụ nghiên cứu, tiến hành TN, phân tích kết

quả, ưu điểm và phương án sử dụng TN vào giảng dạy

Vidu: TN dinh luật III Niuton Muc tiéu TN

Qua TN, HS quan sat đồ thị và xác định được gia tốc của hai vat thu được ngay sau khi tương tác từ đó hình thành nội dung định luật

IH Niutơn

Bố trí TN như hình vẽ

Bơm không khÍ sensorgiatốc , Đệm

(—= b a / j

giao tiép LBZ tinh

- Bố trí xe trượt A và B có khối lượng m, và m;, trên xe B gắn lò

xo để tạo lực tác dụng Cho hai xe tương tác với nhau bằng cách buộc dây để nén lò xo lại Khi đốt dây cho lò xo bật ra, ta thấy hai xe cùng thu gia tốc và chuyển động ngược chiều

Tiến hành TN Kết nối thiết bị với bộ giao tiếp loại 750 và khởi động chương trinh DataStudio Chon Create Experiment Chon Motion Cam bién 6 cura s6 Experiment Setup va kết nối Cảm biến với bộ giao tiếp

Nhấp đúp chuột vào biểu tượng bộ cảm biến trên cửa số Experiment Setup (phụ lục I) chọn Measurement và xác định đơn vi

đo của cảm biến Sau đó tiến hành đặt tên cho các cảm biến bằng

cách nhấp chuột đúp chuột vào biểu tượng của nó trên cửa số Data

(phụ lục 1) và chọn đo gia tốc bằng cách đánh dấu vào ô trống trước

gia téc

G bang Displays (phu luc 1) chon muc bang số liệu (Table)

Bật công tác cho đệm không khí hoạt động nhấp chuột vào nút

Start trên thanh công cụ để tiến hành đo số liệu Đốt dây nối cho lò xo

bật ra sau đó nhấp chuột vào nút Stop để ngừng đo số liệu

Kết quả TN

Khi tiến hành TN với hai xe có khối lượng khác nhau Cu thé m,=

357g và m;=257g Qua TN, chúng tôi thu được kết quả

E| 4| 4| SĨ ia| ¿| ~† „#: v| m| AliSÌy abate +] x!

18 icon omens se n|

| Acceleration, ChB Run#5 -988 1.2

T

oo =

Gia tốc của hai xe khi tương tác

Qua TN, chúng ta thu được bảng số liệu của gia tốc hai xe Sau đó

tổ chức cho HS tính toán và có thể suy ra được hai lực tương tác giữa

hai xe bằng nhau về độ lớn nhưng ngược chiều nhau

Uu điểm và phương án sử dụng TN vào giảng dạy

Vì thời gian tương tác xảy ra rất ngắn nên các TN trước đây về

định luật HI Niutơn thường gặp khó khăn khi xác định lực hoặc gia

tốc sau khi tương tác TN trên đệm không khí với sự hỗ trợ của MVT

đã góp phần khắc phục những khó khăn trên

Qua TN, HS có thể dựa vào đồ thị và số liệu thu được để đưa ra các dự đoán và có thể sử dụng TN để kiểm tra các dự đoán đó

Luận án đã tiến hành thành công các thí nghiệm:

TN về chuyển động thẳng đều

TN về chuyển động thẳng biến đổi đều

TN về chuyển động rơi tự do

TN về định luật III Niutơn

TN dao động điều hòa của con lắc lò xo

TN định luật bảo toàn động lượng

TN về định luật Bôilơ - Mariôt 2.3 Xây dựng TN mô phỏng Sau khi phân tích các nguyên tắc xây dựng, chúng tôi đã xây dựng được 4 TN mô phỏng và phương án sử dụng các TÌN mô phỏng vào dạy học bao gồm: TN chuyển động thẳng biến đổi đều ; TN rơi tự

do ; TN định luật bảo toàn động lượng ; TN định luật bảo toàn cơ nang ; TN dinh luat Boilo - Mari6t

Sau khi xây dựng các TN thực và TN mô phỏng, luận án tiến hành thiết kế các tiến trình dạy học có su dung cac TN do

Biên độ của dao động; Ì 0.0% | (en)

Vận tốc của viên bic! 0462 | (avis)

"8

Thí nghiệm định luật bảo toàn cơ năng 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài trong phần cơ

nhiệt Vật lý lớp 10 THPT

* Quy trình thiết kế tiến trình dạy học

Xác định mục tiêu bài học

Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài dạy, xác định

logic hình thành kiến thức

- Bước I: Phân tích nội dung bài dạy giúp GV dự kiến những

PTDH cần thiết, PPDH thích hop

- Bước 2: Sắp xếp các trình tự các nội dung một cách hợp lý và dự

kiến trình tự giảng dạy các nội dung và xây dựng cấu trúc hình thành

các nội dung đó

- Bước 3: Chọn lựa logic hình thành kiến thức một cách tối ưu nhất

căn cứ trên PPDH phù hợp với trình độ HS và PTDH hiện có trong

nhà trường Thông thường, một nội dung nào đó trong dạy học có thể

được hình thành bằng nhiều con đường khác nhau và trong dạy học

không có PPDH nào là vạn năng Để phù hợp với xu hướng đổi mới

PPDH hiện nay mỗi GV khi lựa chọn PPDH cần chú ý phát huy

những ưu điểm và hạn chế những nhược điểm của từng phương pháp

nhằm thu được kết quả khả quan nhất trong dạy học

* Tiến trình DH một số kiến thức trong phần cơ nhiệt, Vật lý THPT

Trên cơ sở của quy trình xây dựng, chúng tôi đã thiết kế 5 giáo án

thuộc chương trình sách giáo khoa lớp 10 THPT cải cách giáo dục Các

tiến trình dạy học xây dựng được gồm:

Bài 1 Chuyển động thẳng đều, Vận tốc; Bài 2 Phương trình và đồ

thị của chuyển động thẳng đều Bài tập; Bài 3 Đường đi trong chuyển

động thắng biến đổi đều; Bài 4 Sự rơi tự do của các vật; Bài 5 Định

luat IT Niuton

2.5 Két luan chuong 2 Kết quả nghiên cứu được trình bày trong chương 2, trước hết là tiến hành xác định cấu trúc phần cơ - nhiệt trong chương trình vật lý THPT Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã tiến hành điều tra để xác định được những thuận lợi và khó khăn của việc giảng dạy phần cơ nhiệt ở THPT Sau đó, chúng tôi tiến hành phân tích các hạn chế của các bộ TN hiện có và các thế mạnh của TN có sự hỗ trợ của MVT trong việc tổ chức hoạt động nhận thức khi dạy học các kiến thức phần cơ nhiệt THPT

Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã nghiên cứu, xây dựng được 7 TN vật lý với sự hỗ trợ của MVT thông qua bộ cảm biến cùng phần mềm datastudio Chúng tôi cũng tiến hành xây dựng các phương án sử dụng các TN đó vào quá trình dạy học phần cơ nhiệt ở trường THPT Bên cạnh đó, chúng tôi đã xây dựng được 4

TN mô phỏng trên MVT nhằm hỗ trợ cho quá trình dạy học

Để sử dụng các TN đã xây dựng một cách hiệu quả, chúng tôi tiến hành thiết kế các tiến trình dạy học cụ thể cho 5 bài thuộc phần

cơ nhiệt thuộc chương trình Vật lý THPT theo hướng phát triển hoạt động tích cực, tự lực và sáng tạo của HS

CHƯƠNG 3 THUC NGHIEM SU PHAM 3.1 Muc dich cua thuc nghiém su pham

Muc dich cua thuc nghiém su pham nham:

Kiểm nghiệm tác dụng của việc sử dụng TN có sự hỗ trợ của MVT trong day hoc phan co học và nhiệt học ở chương trình Vật lý

10 THPT thông qua các tiến trình dạy học đã xây dựng Đánh giá hiệu qua của tiến trình dạy học và các TẢ xây dựng được

3.2 Tiến trình thực nghiệm sư phạm

Sau khi xác định đối tượng thực nghiệm sư phạm là HS lớp 10

THPT, chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm trong đó:

Nhóm Thực nghiệm sử dụng bài giảng có sử dụng TN với sự hỗ

trợ của MVT, nhóm ĐC tiến hành giảng dạy bình thường theo điều

kiện hiện có của nhà trường

Tất cả các tiết học ở các lớp thực nghiệm đều được quan sát và ghi

chép về các hoạt động của GV và HS theo các nội dung sau:

- Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động của HS trong tiết học

- Thao tac TN va su dung cac PTDH cua GV

- Tính tích cực cua HS (qua HD xay dựng bai cua HS)

- Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả của các bài

kiểm tra) Sau tiết dạy trao đổi với GV và HS để rút kinh nghiệm cho

các tiết dạy tiếp theo

3.3 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

* Thực nghiệm sư phạm lần I (Năm học 2004 - 2005)

Mục đích thực nghiệm sư phạm lần 1 là kiểm nghiệm tính khả thi

cua TN va tiến trình dạy học có sử dụng TNVL Từ đó có cơ sở điều

chỉnh các TN và hoàn thiện các tiến trình dạy học xây dựng có sử dung

các TN đó

* Thực nghiệm sư phạm lần 2 (Học kỳ I năm 2005 - 2006)

Mục đích: Kiểm nghiệm tính hiệu quả của tiến trình dạy học có sử

dụng các TN với sự hỗ trợ của MVT trong việc tổ chức hoạt động

nhận thức HS

Sau khi tiến hành đánh giá định tính, chúng tôi tiến hành đánh giá

định lượng thực nghiệm sư phạm lần 2 Chúng tôi đã tiến hành tính

toán điểm trung bình, độ lệch chuẩn của mỗi bài kiểm tra từ đó khẳng

định hiệu quả của tiến trình dạy học và tác dụng của các TN đã xây dựng

Trên cơ sở thống kê các điểm số của các bài kiểm tra, chúng tôi tiến hành xây dựng biểu đồ và bảng phân phối tần suất lũy tích

90+

80†

707

605

501

407° = 30T 7 7

20 lUu1a-

0+

DIEM SO

Biểu đồ phân bố điển của 2 nhóm đối chứng và thực nghiệm Bảng phân phối tần suất lũy tích

5 Bai

KT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DC | 507 | 1.6 | 8.9 | 17.2 | 26.8 | 39.3 | 53.8 | 70.2 | 84.2 | 93.7 | 100

TN | 507} 09 0 4.3 | 10.5 | 22.3 | 39.1 | 56.2 | 71.2 | 87.8 | 100