Xây dựng một số video clip thí nghiệm giáo khoa dùng cho dạy học phần cơ học vật lí 10 thpt phân ban

GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Xây dựng thành công các video clip thí nghiệm giáo khoa và sử dụng một cách hợp lí vào dạy học sẽ khắc phục được những khó khăn của thí nghiệm thực, tăng cường tính

Trong quá trình hoàn thành luận văn này tác giả đã nhận được

sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, một số đồng nghiệp, người thân Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo, PGS.TS Phạm Thị Phú, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu và các đồng nghiệp trường THPT Đặng Thúc Hứa, Thanh Chương, Nghệ An là những người đã tạo điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận văn

Tác giả gửi lời cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGD Vật lí trường Đại học Vinh, các thầy cô giáo trong khoa Sau Đại học trường Đại học Vinh, các thầy cô giáo giảng dạy khoa Vật lí trường Đại học Vinh

Vinh, ngày10 tháng 12 năm 2009

Tác giả

Lê Minh Triết

MỞ ĐẦU……….……… 1

1 Lý do chọn đề tài……… 1

2 Mục đích nghiên cứu……… ……… 2

3 Đối tương và phạm vi nghiên cứu……… 2

Đối tượng nghiên cứu……….……… 2

Phạm vi nghiên cứu……….……… 2

4 Giả thuyết khoa học……… 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……… ……… 2

6 Phương pháp nghiên cứu……… 2

7 Cấu trúc luận văn ……… ……… 3

8 Đóng góp của đề tài ……… 3

Chương 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VIDEO CLIP THÍ NGHIỆM GIÁO KHOA DÙNG TRONG DẠY HỌC 5 1.1 Tổng quan về phương tiện dạy học vật lí truyền thống ở trường phổ thông

5 1.1.1 Khái niệm………

1.1.2 Phân loại……… 9

1.1.3 Chức năng của phương tiện dạy học vật lí……… 10

1.1.4 Thí nghiệm giáo khoa vật lí……… 10

1.2 Phim giáo khoa- phương tiện dạy học hiện đại trong nhà trường… 1.2.1 Tổng quan về phương tiện dạy học vật lí hiện đại 11

1.2.2 Phim giáo khoa trong dạy học vật lí

1.3 Video clip thí nghiệm giáo khoa………

1.3.1 Khái niệm……… …….……… 14

1.3.2 Chức năng……… 14

1.3.3.Ưu điểm và hạn chế cuả video clip TNGK……… 15

DẠY HỌC 25 2.1 Vị trí và đặc điểm của phần cơ học trong chương trình vật lí 10 THPT phân

ban 25

2.2 Mục tiêu dạy học của phần cơ học

2.3 Logic trình bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 THPT phân ban……

2.4 Các thí nghiệm giáo khoa khó thực hiện trong phần cơ học 10……

2.4.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều 28 2.4.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động nhanh dần đều 29

2.4.3 Thí nghiệm khảo sát định luật I, II Newton

2.5 Điều kiện để xây dựng các video clip thí nghiệm giáo khoa………

2.5.2 Kỹ năng cần thiết để xây dựng một video clip TNGK…… 31 2.6 Xây dựng các video clip thí nghiệm giáo khoa………

2.6.1 Tiến trình chung để xây dựng một video clip TNGK khảo sát chuyển

động của xe trượt trên đệm khí bằng phương pháp videocom……

39

2.6.2 Video clip thiết bị của bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của xe trượt

trên đệm không khí bằng phương pháp videocom (clip 1) 40 2.6.3 Video clip thí nghiệm giáo khoa chuyển động đều (clip 2)……

2.6.4 Video clip thí nghiệm giáo khoa chuyển động nhanh dần

đều………

63

2.6.5 Video clip thí nghiệm giáo khoa các định luật I Newton …… 64 2.6.6 Video clip thí nghiệm giáo khoa các định luật II Newton …… 64 2.6.7 Video clip thí nghiệm giáo khoa đo gia tốc rơi tự do …………

đầu và củng cố

2.7.3 Video clip thí nghiệm giáo khoa trong hình thức thí nghiệm biểu diễn minh họa, kiểm chứng

2.7.4 Video clip thí nghiệm giáo khoa trong đào tạo, bồi dưỡng giáo viên vật lí

Kết luận chương 2

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64

3.1 Đối tượng thực nghiệm và Mục đích sư phạm 64

3.1.1 Mục đích thực nghiệm thực nghiệm sư phạm 65

3.1.2 Đối tượng thực nghiệm……… 65

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.2.1 Nội dung thực nghiệm……… 66

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm……… 68

3.3 Kết quả thực nghiệm……… 69

3.3.1 Kết quả định tính……… 71

3.3.2 Kết quả chung của các bài kiểm tra………

Kết luận chương 3………

74 KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ………

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Quá trình dạy học muốn thành công cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp và phương tiện dạy học Phương pháp dạy học hiện đại đòi hỏi phương tiện dạy học cũng phải hiện đại

Thực nghiệm luôn đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong vật lí học Đặc biệt trong quá trình dạy học ở trường THPT, các kiến thức phần lớn được hình thành từ con đường thực nghiệm Thí nghiệm là một khâu then chốt trong phương pháp thực nghiệm Tuy nhiên, do nhiên do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan như khả năng làm thí nghiệm của giáo viên và học sinh còn hạn chế, thiết bị thí nghiệm còn chưa đạt chất lượng, thời gian tiến hành thí nghiệm chưa đảm bảo… dẫn đến kết quả hình thành kiến thức cho HS bằng con đường thực nghiệm là chưa cao Nhược điểm trên có thể được khắc phục nếu chúng ta sử dụng các video clip giáo khoa thí nghiệm đã được thiết

kế cẩn thận, gia công sư phạm công phu, từ khâu lựa chọn thiết bị cho đến khâu vận hành

Trong những năm gần đây việc ứng dụng của CNTT vào dạy học ngày càng phát triển cả chiều rộng lẫn chiều sâu Một trong những ứng dụng đó là

sử dụng các phần mềm làm phim để xử lí các hình ảnh theo đúng ý đồ sư phạm của người thiết kế Hiệu quả của sự ứng dụng đó đã và đang được thực tiễn chứng minh, đặc biệt là cung cấp cơ sở dữ liệu trực quan đa phương tiện cho việc thiết kế các bài giảng điện tử, website dạy học đang rất được giáo viên quan tâm hiện nay

Nội dung phần cơ học lớp 10 chiếm một tỉ trọng khá lớn trong toàn bộ nội dung vật lí phổ thông Phần lớn các đơn vị kiến thức của phần này hình thành bằng con đường thực nghiệm nhưng trong phần này lại có những thí nghiệm phức tạp, khó tiến hành một cách chính xác trong phạm vi thời gian của một tiết học Một số dụng cụ thí nghiệm được sử dụng trong nhà trường phổ thông chưa đảm bảo được các yêu cầu của phương tiện dạy học Vì vậy

muốn đạt được mục tiêu dạy học thì phương án tối ưu là sử dụng các video clip đã được lựa chọn gia công sư phạm

Vì những lí do nêu trên, góp một phần nhỏ vào quá trình đổi mới phương tiện và phương pháp dạy học chúng tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu

“Xây dựng một số video clip thí nghiệm giáo khoa dùng cho dạy học phần

Cơ học Vật lí 10 THPT phân ban”

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xây dựng một số video clip thí nghiệm giáo khoa dùng cho dạy học phần cơ học lớp 10 THPT phân ban đảm bảo yêu cầu về tính khoa học và sư phạm

3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Hoạt động của GV và HS trong quá trình dạy học

- Qui trình, cách thức xây dựng một video clip thí nghiệm giáo khoa

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Do giới hạn về thời gian nên đề tài chỉ tiến hành vận dụng vào phần “cơ

học” vật lí 10 THPT cơ bản và nâng cao

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Xây dựng thành công các video clip thí nghiệm giáo khoa và sử dụng một cách hợp lí vào dạy học sẽ khắc phục được những khó khăn của thí nghiệm thực, tăng cường tính trực quan của bài học, góp phần đổi mới phương tiện, phương pháp dạy học, từ đó nâng cao chất lượng dạy học

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận và ý tưởng thiết kế các video clip thí nghiệm vật lí phần “cơ học” vật lí 10 THPT

5.2 Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, chuẩn kiến thức kĩ năng vật lí phần “cơ học” – Vật Lí 10 chương trình cơ bản và nâng nhằm tạo cơ sở

cho việc thiết kế các video clip và vận dụng vào một số bài học nhằm nhằm phát huy tính tích cực trong hoạt động học tập của học sinh

5.3 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các phương án đã thiết kế, điều chỉnh, hoàn thiện

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.1 Nghiên cứu lý luận: Đọc các sách, tài liệu về những vấn đề liên quan đến việc giải quyết các nhiệm vụ đã đề ra trong luận văn

6.2 Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra sơ bộ về việc sử dụng video clip giáo khoa trong quá trình dạy học ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ

Chương 2: Xây dựng video clip thí nghiệm giáo khoa phần cơ học vật lí

10 THPT và đề xuất các phương án sử dụng trong dạy học

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

8 ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Xây dựng được 5 video clip thí nghiệm vật lí phần cơ học lớp 10 trường đoạn tổng cộng 35 phút đảm bảo yêu cầu về tính khoa học và sư phạm, tạo cơ sở dữ liệu trực quan đa phương tiện cho việc thiết kế BGĐT, website dạy học vật lí phần cơ học

- Thiết kế tiến trình dạy học 5 bài học sử dụng video clip đã xây dựng, góp phần nâng cao tính trực quan của bài học, tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, dùng làm tài liệu tham khảo cho GV vật lí trong việc hiện đại hóa phương tiện và đổi mới phương pháp dạy học

- Đề xuất các hình thức, phương án sử dụng videoclip TNGK vào dạy học vật lí

- Công bố 01 bài báo (đồng tác giả): Video clip thí nghiệm giáo khoa -sự

kết hợp giữa phương tiện dạy học hiện đại và truyền thống, Tạp chí Nghiên

cứu Giáo dục số đặc biệt tháng 10/2009

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VIDEO CLIP THÍ NGHIỆM GIÁO KHOA DÙNG TRONG DẠY HỌC

1.1 Tổng quan về phương tiện dạy học vật lí truyền thống ở trường phổ thông

1.1.1 Khái niệm

Để đưa ra khái niệm về phương tiện dạy học vật lí chúng ta có thể bắt đầu từ khái niệm chung về phương tiện dạy học Sau đây là một số định

nghĩa về phương tiện dạy học trong một số tài liệu đã được công bố

Định nghĩa 1 PTDH là một vật thể hoặc một tập hợp các vật thể mà giáo viên sử dụng trong quá trình dạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này, giúp học sinh lĩnh hội khái niệm, định luật, vv hình thành các kĩ năng, kĩ xảo cần thiết [20]

Theo định nghĩa 1, PTDH bao gồm chỉ bao gồm các phương tiện vật chất

Định nghĩa 2 PTDH là các phương tiện vật chất do GV hoặc (và) HS sử dụng dưới sự chỉ đạo của GV trong quá trình dạy học, tạo điều kiện cần thiết

1.1.2 Phân loại

1.1.2.1 Các phương tiện dạy học truyền thống

Theo [18], trong dạy học vật lí, có thể sử dụng các phương tiện dạy học quen thuộc sau:

- Các vật thật trong đời sống và kĩ thuật

- Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên

và các thí nghiệm của học sinh

- Các mô hình vật chất

- Bảng

- Tranh ảnh và các bản vẽ sẵn

- Các tài liệu in: sách giáo khoa, sách bài tập, sách hường dẫn thí nghiệm

và các tài liệu tham khảo khác

Trong đó thiết bị thí nghiệm giáo khoa là phương tiện dạy học vật lí truyền thống, giữ vị trí đặc biệt quan trọng, đặc thù của môn học Trong khuôn khổ đề tài, theo định hướng nghiên cứu chúng tôi trình bày chi tiết hơn

về loại phương tiện này ở mục 1.1.4

1.1.2.2 Các phương tiện dạy học hiện đại

Những phương tiện kĩ thuật cao bắt đầu được sáng chế và sản xuất vào những năm đầu của thế kỉ XX đến nay và trong những năm gần đây được đưa vào sử dụng làm phương tiện dạy học như máy vi tính, các thiết bị nghe-nhìn, băng hình…

1.1.3 Chức năng phương tiện dạy học vật lí

Chỉ có thể thâu tóm đầy đủ các chức năng cuả phương tiện dạy học trong dạy học vật lí, khi xem xét việc sử dụng phương tiện dạy học một cách đồng thời trên nhiều phương diện khác nhau: trên cơ sở các quan điểm của lí luận

về phương tiện dạy học, của lí luận dạy học đại cương, lí luận dạy học bộ môn

và của tâm lí học học tập Nhưng dù xét theo quan điểm nào, chức năng chủ

yếu của phương tiện dạy học cũng là tạo điều kiện cho học sinh nắm vững chính xác, sâu sắc các kiến thức, phát triển năng lực nhận thức và hình thành nhân cách [14,193]

- Sử dụng tổ hợp phương tiện dạy học để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú nhận thức của học sinh, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu

- Sử dụng tổ hợp phương tiện dạy học để hình thành kiến thức, kĩ năng mới Các phương tiện dạy học: thiết bị thí nghiệm, mô hình, tranh ảnh, sách giáo khoa, phim học tập, các phần mền máy vi tính… được sử dụng để cung cấp các

cứ liệu thực nghiệm nhằm khái quát hoá hoặc kiểm chứng các kiến thức về các khái niệm, định luật vật lí, mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí vi mô, đề cập các ứng dụng của các kiến thức vật lí trong đời sống và kĩ thuật

- Tổ hợp phương tiện dạy học có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá) kiến thức, kĩ năng của học sinh Các vật thật trong đời sống, kĩ thuật có thể được sử dụng như là xuất phát điểm của quá trình nghiên cứu các khái niệm, định luật vật lí nhưng cũng có thể được dùng như là sự vận dụng các kiến thức đã học ở khâu củng cố

- Tổ hợp phương tiện dạy học được sử dụng để kiểm tra kiến thức, kĩ năng mà học sinh đã thu được Hiện nay, tiềm năng này của các phương tiện dạy học vẫn chưa được khai thác sử dụng đầy đủ trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Việc kiểm tra kiến thức của học sinh mới chỉ thông qua các bài tập định tính và định lượng

- Trong dạy học vật lí, chức năng góp phần phát triển năng lực nhận thức của học sinh của tổ hợp phương tiện dạy học được thể hiện rõ nhất trong việc tổ chức cho học sinh tiến hành các thí nghiệm với các thiết bị thí nghiệm thực hành Trong quá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành một loạt các

hoạt động trí tuệ - thực tiễn: lập phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả thí nghiệm (bằng số, bằng đồ thị), tính toán sai số, xét nguyên nhân của sai số Thông qua đó, các phương tiện dạy học góp phần hình thành các phẩm chất của nhân cách học sinh Có thể sử dụng hình vẽ, mô hình… hỗ trợ học sinh trong quá trình thí nghiệm

- Ngoài hiệu quả về mặt lí trí, việc sử dụng phương tiện dạy học còn đem lại hiệu quả về mặt xúc cảm cho HS thông qua những đặc điểm thẩm mĩ

bề ngoài và cách thức gây tác động đến học sinh (tiếng động, màu sắc), do các hiện tượng, quá trình vật lí diễn ra trái với dự đoán của học sinh hoặc học sinh không nhìn thấy hàng ngày

1.1.4 Thí nghiệm giáo khoa vật lí

Thí nghiệm giáo khoa về vật lí là những thí nghiệm vật lí sử dụng trong quá trình dạy học Những thí nghiệm này được các nhà sư phạm định hướng,

tổ chức nhằm tạo điều kiện tối đa cho HS thu nhận được tri thức mới hoặc kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã học một cách hiệu quả nhất

1.1.4.2 Chức năng của TNGK vật lí

Theo tác giả Phạm Kim Chung [3,111] có thể tóm lược chức năng của TNGK vật lí như sau:

- Là cơ sở để xây dựng và chứng minh kiến thức vật lí

- Bồi dưỡng cho HS các phương pháp nghiên cứu vật lí Rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo sử dụng các dụng cụ đo và các thiết bị khác

- Bồi dưỡng cho HS kiến thức kĩ năng, kĩ thuật tổng hợp

- Góp phần hình thành nhân cách cho HS với một số đức tính tốt như tính trung thực, cẩn thận, chính xác, kiên trì…

- Thí nghiệm giáo khoa còn được sử dụng như một phương tiện để đề xuất vấn đề, để HS vận dụng, củng cố và kiểm tra đánh giá

1.1.4.3 Phân loại

* Nếu căn cứ vào dấu hiệu là người tiến hành TN chúng ta có thể chia

TN thành hai loại là TN biểu diễn và TN thực tập

a Thí nghiệm biểu diễn [14.312]

Thí nghiệm do giáo viên trình bày trên lớp gọi là thí nghiệm biểu diễn Căn cứ vào mục đích cần đạt được trong quá trình nhận thức của học sinh mà

chúng ta chia thí nghiệm biểu diễn làm những loại sau:

Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm dùng để giới thiệu cho học sinh về hiện tượng sắp nghiên cứu nhằm để tạo tình huống có vấn đề, gây hứng thú học tập cho học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng kiến thức mới hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới đã được suy luận bằng con đường lí thuyết Được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:

- Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp các cứ liệu để từ đó quy nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học hoặc hệ quả logic suy ra từ giả thuyết, giải quyết được vấn đề đặt ra đầu giờ học, từ đó xây dựng kiến thức mới

- Thí nghiệm nghiên cứu minh họa là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lí thuyết, dựa trên những suy luận logic chặt chẽ

- Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong đời sống, đòi hỏi phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích các hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị hay dụng cụ kĩ thuật

b Thí nghiệm thực tập

Là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp, hoặc ở nhà với các mức

độ tự lực khác nhau Có bốn loại thí nghiệm thực tập

- Thí nghiệm trực diện

+ Cũng như thí nghiệm biểu diễn tuỳ theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh hoạ và cũng có thể là thí nghiệm củng cố

+ Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới hình thức thí nghiệm đồng loạt của các nhóm học sinh, nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể, các nhóm cùng tiến hành các thí nghiệm khác nhau nhằm giải quyết các bộ phận để đi tới giải quyết nhiệm vụ tổng quát

- Thí nghiệm thực hành

Thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp (hoặc trong phòng thí nghiệm) gọi là thí nghiệm thực hành Loại thí nghiệm này đòi hỏi sự tự lực làm việc cao hơn so với thí nghiệm trực diện

- Thí nghiệm thực hành vật lí có thể có nội dung định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định các đại lượng vật lí mà các nội dung này không có điều kiện thực hiện ở thí nghiệm trực diện

- Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong các hình thức sau:

- Thí nghiệm thực hành đồng loạt, tất cả các nhóm học sinh tiến hành những thí nghiệm giống nhau với dụng cụ giống nhau theo cùng một mục đích

Thí nghiệm thực hành cá thể, với nhiều phương án khác nhau, các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm với những đề tài khác nhau với các dụng cụ khác nhau nhằm đạt những mục đích khác nhau

+ Thí nghiệm vật lí ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với việc phát triển nhân cách của học sinh

+ Thí nghiệm vật lí ở nhà không những đào sâu, mở rộng các kiến thức

đã học mà trong nhiều trường hợp, các kết quả mà học sinh thu được sẽ là những cứ liệu thực nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các bài học sau ở trên lớp

- Thí nghiệm tư duy

Học sinh không phải làm thí nghiệm mà là khai thác các số liệu đã cho

từ các thí nghiệm đã được trình bày trong sách giáo khoa để rút ra những kết luận Loại này thường dành cho các thí nghiệm phức tạp khó thực hiện hoặc thời gian thực hiện quá một tiết học

* Nếu căn cứ vào môi trường trình diễn TN người ta có thể phân chia thành hai loại đó là TN thực và TN ảo

TN thực là TN do GV hoặc HS tiến hành trên các đối tượng, thiết bị hoặc

mô hình thật Còn TN ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lí, hóa học, sinh học xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm [8]

Thí nghiệm ảo có đặc điểm là có tính năng tượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tư nhiện hay khó thu được trong phòng thí nghiệm Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dậy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp

với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại

1.2 Phim giáo khoa – phương tiện dạy học hiện đại trong nhà trường

1.2.1.Tổng quan về phương tiện dạy học vật lí hiện đại Theo tác giả tài liệu [13] có thể tổng quan về phương tiện dạy học vật lí

hiện đại như sau:

Trong những năm gần đây, các phương tiện dạy học nghe- nhìn ngày càng thâm nhập và được sử dụng trong dạy học vật lí, như:

- Phim học tập: phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên vô tuyến truyền hình, phim video

- Các phần mềm mô phỏng, các thí nghiệm ảo trên máy tính Sử dụng máy tính kết nối với các thiết bị ngoại vi Máy tính đóng vai trò thu thập, xử lí kết quả thí nghiệm

- Các phương tiện dạy học nghe - nhìn là các phương tiện dạy học được

sử dụng trong dạy học với sự hỗ trợ của các máy móc kĩ thuật (đèn chiếu, máy chiếu phim, máy thu hình, máy sang và phát băng hình, máy thu và phát băng hình, máy chiếu LCD đa năng, máy vi tính) Lượng thông tin chứa đựng trong các phương tiện dạy học này được khai thác thông qua bộ phận phân tích quang học và (hoặc) âm thanh Chúng tác động đến học sinh qua hình ảnh

(ảnh đứng yên hoặc chuyển động, sơ đồ, kí hiệu, chữ viết…) và qua âm thanh (tiếng nói, nhạc điệu, tiếng động)

- Sự phân loại và liệt kê trên cho thấy: các phương tiện dạy học có thể sử dụng trong dạy học vật lí là đa dạng và phong phú Trong các loại phương tiện dạy học đó, các thiết bị thí nghiệm dùng cho thí nghiệm của giáo viên và thí nghiệm của học sinh đứng ở vị trí hàng đầu, thể hiện đặc thù của vật lí là một môn khoa học thực nghiệm

1.2.2 Phim giáo khoa trong dạy học vật lí

1.2.2.1 Khái niệm

Phim giáo khoa dùng trong dạy học vật lí là loại phim có nội dung phục

vụ chương trình môn học, dùng trong quá trình dạy học với tư cách là phương tiện, giúp học sinh quan sát, tiếp nhận và xử lí thông tin về những sự vật, hiện tượng vật lí, những sự kiện vật lí, những thí nghiệm… mà trong điều kiện bình thường không có khả năng tiếp cận

1.2.2.2 Chức năng

- Phim giáo khoa mang đầy đủ chức năng chung của phương tiện dạy học ở nhiều mức độ khác nhau Nhưng không dừng lại ở đó chức năng nổi bật của phim giáo khoa đó là sự hỗ trợ của kĩ thuật hiện đại nên kích thước của đối tượng quan sát có thể thay đổi tùy ý Thời gian nhanh hay chậm, số lần lặp của các hoạt cảnh cũng dễ dàng được điều chỉnh nhờ đó HS có thể quan sát được dễ dàng hơn so với thông thường, đồng thời GV có thể điều khiển, định hướng sự chú ý của HS một cách tự nhiên vào một hoạt cảnh nào đó

- Tạo ra sự hứng thú, hưng phấn của HS trong giờ học thông qua những tình huống hoặc các hiện tượng thú vị bất ngờ khác với quan niệm thông thường của HS

- Giáo dục HS yêu thích môn vật lí, đam mê khoa học, trân trọng lịch

sử phát minh của nhân loại thông qua các đoạn phim về các nhà khoa học, về

các khám phá phát minh có ứng dụng thiết thực hoặc các đoạn phim về lịch

- Những đoạn phim ngắn (không quá 10 phút) được dùng trong các giai đoạn khác nhau của bài học: đặt vấn đề, khảo sát định tính hiện tượng, quá trình, khảo sát định lượng, củng cố, vận dụng… được gọi là video clip

Có thể chia phim giáo khoa thành 2 loại:

- Phim giáo khoa cảnh thực (không có tác động của người nghiên cứu)

mà chỉ tái tạo lại thực tế;

- Phim giáo khoa thí nghiệm (có tác động của người nghiên cứu: làm thí nghiệm, tái tạo lại thí nghiệm bằng phim)

1.3 Video clip thí nghiệm giáo khoa

1.3.1 Khái niệm

Là những những đoạn trích của phim thí nghiệm (thường không quá 10 phút) thể hiện một khâu hoặc một số khâu của quá trình tiến hành thí nghiệm, được gia công sư phạm dùng cho hoạt động dạy học tạo điều kiện để đạt mục tiêu dạy học

1.3.2 Chức năng

- Có chức năng của thí nghiệm giáo khoa thông thường với các cấp độ khác nhau phụ thuộc vào người sử dụng

- Có chức năng đầy đủ như phim giáo khoa như tính linh hoạt trong tổ chức hoạt động nhận thức, gây hứng thú cho HS, giáo dục nhân cách tốt cho HS…

- Là những đoạn trích ngắn nên GV có thể lựa chọn sử dụng thích hợp trong trong tất cả các khâu của quá trình dạy học (tạo động cơ, đề xuất vấn đề, nghiên cứu vấn đề, củng cố…), ở trong lớp học hoặc ngoài lớp, giờ học chính khóa hoặc ngoại khóa…

- Làm thí nghiệm mẫu để HS quan sát trước khi tiến hành thí nghiệm thực hành đối với những thí nghiệm khó

- Là nguồn cơ sở dữ liệu phong phú cho GV và HS trong hoạt động dạy

và học Ngoài ra nhờ sự hỗ trợ của MVT người GV có thể tự biên tập lại các video clip thành nguồn tư liệu theo ý đồ sư phạm của riêng mình

1.3.3 Ưu điểm và hạn chế của video clip thí nghiệm giáo khoa

1.3.3.1 Ưu điểm

- Video clip làm cho quá trình dạy học trở nên hấp dẫn và hứng thú hơn, mang những kiến thức nặng về tính lí thuyết tiến đến gần thực tiễn hơn đối với học sinh

- Giáo viên có thể điều chỉnh kích cỡ của video clip như phóng to một quá trình vật lí vi mô hoặc ngược lại thu nhỏ quá trình vĩ mô… để HS có thể

dễ dàng quan sát

- Không phải thí nghiệm nào cũng có thể tiến hành trong một thời gian ngắn mà hầu hết các thí nghiệm đều phải được chuẩn bị công phu vì vậy để phân phối thời gian hợp lí cho một tiết học có thí nghiệm là một khó khăn không nhỏ đối với GV và HS Sử dụng video clip có ưu điểm khắc phục được khó khăn này

- Tình trạng dạy chay do thiếu thiết bị thí nghiệm, thiết bị không đảm bảo chất lượng hoặc do khả năng làm thí nghiệm của GV chưa cao cũng có thể được khắc phục nhờ sử dụng video clip

1.3.3.2 Hạn chế

- Để xây dựng một video clip thí nghiệm đòi hỏi người GV phải bỏ ra nhiều thời gian, công sức, tiền bạc đây là một thách thức không nhỏ đối với mỗi GV hiện nay

- Nếu chỉ sử dụng video clip thí nghiệm trong quá trình dạy học thì một

số kĩ năng của HS như đo đạc, lắp ráp, hiệu chỉnh thiết bị… sẽ không được phát triển

- Niềm tin của HS vào kết quả của một thí nghiệm có thể sẽ giảm khi cho rằng kết quả đó chỉ do nhà đạo diễn thiết kế

- Khả năng đạo diễn, trình độ biên tập, kĩ thuật xử lí các hình ảnh để trở thành một video clip thí nghiệm giáo khoa của các giáo viên đang còn hạn chế

1.3.4 Yêu cầu đối với một video clip thí nghiệm giáo khoa

1.3.4.1 Yêu cầu về mặt khoa học vật lí

Xây dựng một video clip TNGK trước hết phải đảm bảo phản ánh trung thực quá trình thực hiện thí nghiệm thực, không có bất cứ sự can thiệp nào của chủ thể vào diễn biến của hiện tượng vật lí trong thí nghiệm Thí nghiệm phải thành công nghĩa là tái tạo tự nhiên đúng với quy luật đã được xây dựng trong khoa học vật lí

1.3.4.2 Yêu cầu về mặt khoa học sư phạm

Tính khoa học sư phạm là một chỉ tiêu chính về chất lượng phương tiện dạy học Chỉ tiêu này đặc trưng cho sự liên hệ giữa mục tiêu đào tạo và giáo dục, nội dung phương pháp dạy học với cấu tạo và nội dung của phương tiện Tính khoa học sư phạm thể hiện ở chỗ:

- Video clip thí nghiệm phải bảo đảm cho học sinh tiếp thu được kiến thức, kĩ năng kĩ xảo nghề nghiệp tương ứng với yêu cầu của chương trình học, giúp cho giáo viên truyền đạt một cách thuận lợi các kiến thức phức tạp, kĩ xảo tay nghề làm cho họ phát triển khả năng nhận thức và tư duy logic

- Nội dung và cấu tạo của các clip phải bảo đảm các đặc trưng của việc dạy lí thuyết và thực hành cũng như các nguyên lí sư phạm cơ bản

- Phải phù hợp với nhiệm vụ sư phạm và phương pháp giảng dạy, thúc đẩy khả năng tiếp thu năng động của học sinh

- Phải có mối liên hệ chặt chẽ về nội dung, bố cục và hình thức trong và

hỗ trợ trong việc tổ hợp các phương tiện khác

- Phải thúc đẩy việc sử dụng các phương pháp dạy học hiện đại và các hình thái tổ chức dạy học tiên tiến

1.3.4.3 Yêu cầu về thẩm mĩ và tâm lí

- Khi thực hiện một video clip thí nghiệm cần đảm độ thẩm mĩ tạo ra sự tương tác mạnh về tâm lí đối với học sinh nhằm lôi cuốn được sự chú ý theo định hướng sư phạm

- Các clip thí nghiệm phải hài hòa về màu sắc, âm thanh

- Nội dung clip phù hợp đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi, càng gần gũi với đời sống hàng ngày càng tốt

1.3.4.4 Yêu cầu về kĩ thuật

Để tạo ra một video clip thí nghiệm đòi hỏi người thiết kế phải chuẩn bị rất công phu về mặt kĩ thuật từ khâu lựa chọn các thiết bị, góc quay, vị trí đặt camera, lồng tiếng và khâu biên tập trở thành một video clip hoàn chỉnh Các thiết bị lựa chọn sao cho có màu sắc phù hợp để khi lên hình đảm bảo được độ rõ nét Mặc dù video clip chỉ thực hiện đối với những thí nghiệm khó nhưng cũng cần phải tìm các thiết bị sao cho đơn giản nhất trong điều kiện có thể

Góc quay và vị trí đặt camera phải làm sao cho HS thấy được toàn cảnh của thí nghiệm đồng thời làm nỗi bật được hiện tượng vật lí mà thí nghiệm muốn diễn tả Các hình ảnh phải có kích thước khi thu nhỏ tối thiểu thì trong vòng khoảng 8m HS vẫn có thể quan sát được

Khi lồng tiếng phải ăn khớp giữa hình ảnh và âm thanh Âm thanh, hiệu ứng giữa các chuyển đoạn cần phải phù hợp theo từng hoạt cảnh để kích thích hứng thú cho HS

1.3.5 Các phương án sử dụng video clip thí nghiệm giáo khoa trong dạy học

1.3.5.1 Hỗ trợ thí nghiệm biểu diễn

Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm mở đầu để giới thiệu cho học sinh về hiện tượng sắp nghiên cứu nhằm để tạo tình huống có vấn đề, gây hứng thú học tập cho học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

Sử dụng video clip thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng nhằm xây dựng kiến thức mới hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới đã được suy luận bằng con đường lí thuyết Được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:

- Sử dụng TNGK thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu khảo sát nhằm cung cấp các cứ liệu để từ đó quy nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học hoặc hệ quả logic suy ra từ giả thuyết, giải quyết được vấn đề đặt ra đầu giờ học, từ đó xây dựng kiến thức mới

- Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm nghiên cứu minh họa nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lí thuyết, dựa trên những suy luận logic chặt chẽ

- Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm củng cố nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong đời sống, đòi hỏi phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc

giải thích các hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị hay dụng cụ kĩ thuật

1.3.5.2 Hỗ trợ thí nghiệm thực tập

Tương tự như thí nghiệm biểu diễn, video clip TNGK có thể hỗ trợ thí nghiệm thực tập do học sinh tự tiến hành trên lớp, hoặc ở nhà với các mức độ khác nhau

HS có thể xem trước cách bố trí, lắp ráp các thiết bị hoặc các bước tiến hành thí nghiệm hoặc sự gợi ý từ nội dung của video clip TNGK từ đó có thể vận dụng để tiến hành thí nghiệm trực diện và thí nghiệm thực hành Ngược lại GV cũng có thể tổ chức cho HS tiến hành các thí nghiệm thực tập theo phương án của HS Sau khi đã hoàn tất GV cho HS đối chiếu với video clip TNGK nhằm mục đích so sánh, lí giải, phân tích kết quả TN mà HS tiến hành

từ đó rút ra giải pháp tối ưu cho quá trình tiến hành một TN thực tập Đặc biệt

hỗ trợ đối với TN ở nhà, khi không có sự hướng dẫn hỗ trợ của GV thì video clip TNGK được coi là một phương tiện hữu hiệu trong vấn đề định hướng cũng như giúp HS tự đánh giá kết quả của mình khi tiến hành xong một TN

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương 1, chúng tôi đã nghiên cứu những cơ sở lí luận của việc xây dựng một video clip thí nghiệm giáo khoa vật lí thu được kết luận sau: Phương tiện dạy học là các đối tượng vật chất hoặc phi vật chất do giáo viên hoặc (và) học sinh sử dụng dưới sự chỉ đạo của giáo viên trong quá trình dạy học, tạo những điều kiện cần thiết nhằm đạt được mục đích dạy học

TNGK về vật lí là những thí nghiệm vật lí sử dụng trong quá trình dạy học Những thí nghiệm này được các nhà sư phạm định hướng, tổ chức nhằm tạo điều kiện tối đa cho HS thu nhận được tri thức mới hoặc kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã học một cách hiệu quả nhất

Phim giáo khoa dùng trong dạy học vật lí là loại phim có nội dung phục

vụ chương trình môn học, dùng trong quá trình dạy học với tư cách là phương tiện, giúp học sinh quan sát, tiếp nhận và xử lí thông tin về những sự vật, hiện tượng vật lí, những sự kiện vật lí, những thí nghiệm… mà trong điều kiện bình thường không có khả năng hoặc khó tiếp cận

Video clip thí nghiệm giáo khoa: là những những đoạn trích của phim thí nghiệm thể hiện một khâu hoặc một số khâu của quá trình tiến hành thí nghiệm, được gia công sư phạm dùng cho hoạt động dạy học tạo điều kiện để đạt mục tiêu dạy học Ngoài việc mang đầy đủ chức năng của một thí nghiệm giáo khoa thông thường thì phim thí nghiệm giáo khoa và video clip thí nghiệm giáo khoa còn có những chức năng ưu việt hơn các loại phương tiện khác mang tính đặc thù riêng trong vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức như kích thước của đối tượng quan sát có thể thay đổi tùy ý, thời gian nhanh hay chậm, số lần lặp của các hoạt cảnh cũng dễ dàng được điều chỉnh, nhờ đó

HS có thể quan sát được dễ dàng hơn so với thông thường, đồng thời GV có thể điều khiển, định hướng sự chú ý và kích thích hứng thú của HS một cách

tự nhiên thông qua một hoạt cảnh hoặc một tình huống dạy học nào đó

Với các video clip thí nghiệm thì GV có thể sử dụng trong hầu hết các bước của quá trình lên lớp và luôn đảm bảo được về vấn đề về phân phối thời gian vì thí nghiệm dù khó khăn phức tạp đến mấy đều được chuẩn bị từ trước Bên cạnh những ưu điểm thì khi sử dụng video clip thí nghiệm giáo khoa

có thể gặp phải một số nhược điểm như khâu hình thành kĩ năng đo đạc, lắp rắp các thiết bị cho HS, niềm tin của HS vào các kết quả thí nghiệm sẽ có phần hạn chế Mặt khác, việc biên tập một video clip đòi hỏi nhiều công sức năng lực cũng như tài chính của người GV Tuy nhiên những nhược điểm này

có thể khắc phục được thông qua sự tổ hợp video clip với các phương tiện dạy học khác và nhờ sự tâm huyết, tận tụy của người GV

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VIDEO CLIP THÍ NGHIỆM GIÁO KHOA PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ 10 THPT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ

Lí thuyết

Thực hành

Bài tập,

ôn tập

Chương II Động lực học chất điểm 11 8 2 1 Chương III Cân bằng và chuyển động của vật rắn 9 8 1 Kiểm tra 1 tiết (học xong chương I) 1

Đối với chương trình vật lí 10 nâng cao phần cơ học chiếm tỉ trọng 68.9% (xem bảng 2)

Bảng 2.2 Khung phân phối chương trình sgk vật lí 10 nâng cao

Nội dung

Tổng

số tiết

Lí thuyết

Thực hành

Bài tập,

ôn tập

Chương I Động học chất điểm 17 11 2 4 Chương II Động lực học chất điểm Các

ChươngVII Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể

2.2 Mục tiêu dạy học của phần cơ học

Cơ học, phần đầu của vật lí học, khảo sát những quá trình đơn giản nhất của vật lí học, đó là sự dời chỗ của vật thể vật chất trong không gian, sự dời

chỗ đó gọi là chuyển động cơ Mục tiêu của cơ học là xác định vị trí của một vật vào một thời điểm bất kì, dựa vào tương tác của các vật khác với vật ấy Phần của cơ học khảo sát chuyển động của một vật mà chưa xét tới tác dụng của những vật khác làm biến đổi chuyển động ấy gọi là động học Phần của cơ học có xét đến tác dụng của những vật khác lên chuyển động của một vật gọi là động lực học Phần của cơ học khảo sát trạng thái cân bằng của vật dưới tác dụng của các vật khác gọi là tĩnh học

Nội dung Cơ học lớp 10 cơ bản được trình bày thành 4 chương: Động học chất điểm; Động lực học chất điểm; Tĩnh học vật rắn và Các định luật bảo toàn Nội dung của cơ học lớp 10 nâng cao được trình bày thành 5 chương: 4 chương đầu giống với chương trình chuẩn và thêm chương Cơ học chất lưu Mỗi chương giải quyết những nhiệm vụ nhận thức nhất định để đưa tới giải quyết bài toán cơ bản của Cơ học

- Mục tiêu dạy học chương 1: Động học chất điểm

HS nhận biết được các đặc điểm của các dạng chuyển động cơ đơn giản (chuyển động thẳng đều, thẳng biến đổi đều, tròn đều), hiểu rõ các đại lượng đặc trưng cho chuyển động như vận tốc, gia tốc, độ dời (CTNC) biết

mô tả chuyển động của vật bằng các phương trình và đồ thị, biết cách ứng dụng các phương trình và đồ thị đó để giải những bài toán động học đơn giản Nắm được quy trình thực hiện một thí nghiệm đơn giản của vật lí, biết cách

đo các đại lượng cơ bản (toạ độ, thời điểm) của vật chuyển động thẳng Bước đầu biết cách xử lí các kết quả đo lường bằng đồ thị và tính số

- Mục tiêu dạy học chương 2: Động lực học chất điểm

HS hiểu rõ và phát biểu được ba định luật Niu-tơn, viết được phương trình của định luật II và III, hiểu được điều kiện và đặc điểm của các lực cơ và vận dụng được các kiến thức đó vào một số trường hợp cụ thể

Đối với CTNC, chương này có đề cập thêm khái niệm hệ qui chiếu phi quán tính, lực quán tính, lực quán tính do sự quay của Trái Đất, trọng lực được định nghĩa đầy đủ hơn CTCB

- Mục tiêu dạy học chương 3: Tĩnh học vật rắn Biết điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực, của ba lực (đồng quy và song song), dưới tác dụng của trọng lực và có giá đỡ nằm ngang, có trục quay cố định Biết quy tắc hợp hai lực đồng quy, song song Hiểu rõ khái niệm momen của lực, ngẫu lực Biết định nghĩa trọng tâm và cách xác định trọng tâm của một vật phẳng Vận dụng được những kiến thức trên để lí giải một số hiện tượng cân bằng và giải một số bài toán về cân bằng Tập dượt có kĩ năng lập luận chặt chẽ

Nội dung này trong CTNC được trình bày chặt chẽ, có lập luận nhiều hơn so với CTCB

- Mục tiêu dạy học chương 4: Các định luật bảo toàn Hiểu các khái niệm động lượng, công, công suất, năng lượng, động năng, thế năng, cơ năng Nắm được mối quan hệ giữa công, động năng, thế năng Nắm được các định luật bảo toàn động lượng, bào toàn cơ năng Biết vận dụng các định luật bảo toàn trong việc giải thích một số hiện tượng và giải một số bài tập có liên quan

Nội dung này trong CTNC được trình bày chặt chẽ, có lập luận, số lượng bài tập nhiều hơn so với CTCB

Mục tiêu chương 5: Cơ học chất lưu (Nội dung này chỉ có trong CTNC) Nắm vững các khái niệm áp suất tĩnh, áp suất động, đường dòng ống dòng Hiểu và áp dụng được nguyên lí Pa-xcan trong một số bài tập đơn giản Hiểu được định luật Béc-nu-li và một số ứng dụng

2.3 Logic trình bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 THPT phân ban

Logic trình bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 được biểu diễn theo sơ đồ

2.4 Các thí nghiệm giáo khoa khó thực hiện trong phần cơ học 10

Ngoài những khó khăn mang tính chủ quan như khả năng, sự nhiệt tình tâm huyết của người GV thì điều mà chúng tôi quan tâm hơn là những khó khăn khách quan mà khi sử dụng các bộ TN ở trường phổ thông để giảng dạy

học phần cơ học thường gặp phải

Phần lớn các TNGK đều không quá phức tạp Tuy nhiên, để đảm bảo

độ chính xác và phù hợp với các tiêu chí sư phạm các thiết bị TN lại là một vấn đề khó có thể giải quyết trong điều kiện phòng thí nghiệm ở phổ thông hiện nay

2.4.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều

Ở các trường PT hiện nay thường được trang bị TN khảo sát chuyển động thẳng đều (hình 2.1)

Vật chuyển động như thế nào?

Vì sao vật chuyển động như vậy?

Vì sao vật cân bằng?

Đại lượng nào bảo toàn?

Động học chất điểm

Động lực học chất điểm

Tĩnh học vật rắn

Các định luật bảo toàn

Cơ học

Bài toán cơ bản của cơ học

Chất lưu chuyển động như thế nào? (CTNC)

Cơ học chất lưu

Hình2.1 Bộ thí nghiệm biểu diễn chuyển động thẳng đều của viên bi trên

mặt phẳng nằm ngang

Nhƣợc điểm của bộ này là không thể loại bỏ hoàn toàn ma sát giữa viên

bi và mặt phẳng có máng lăn Mặt khác việc dịch chuyển các cổng quang đến các vị trí khác nhau để xác định thời gian vận tốc tại các vị trí bất kì đòi hỏi mất nhiều thời gian

2.4.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều

Bộ 1

Hình2.2 Bộ thí nghiệm biểu diễn chuyển động thẳng nhanh dần đều

Do dụng cụ như nhau nên nhược điểm của bộ thí nghiệm này hoàn toàn

giống với bộ thí nghiệm ở mục 2.3.1

Bộ 2 Khảo sát chuyển động thẳng nhanh dần đều sử dụng cần rung và băng giấy

Nhược điểm của bộ này là tần số của nguồn điện không ổn định nên khoảng thời gian giữa 2 lần rung liên tiếp không chính xác là 0.02s

Trong một số trường hợp do bút dạ quá nhiều mực hoặc chạm quá mạnh vào băng giấy thì các hình ảnh thu được không phải là một chấm mực nhỏ mà là những vệt mực kéo dài Điều này gây ra sai số không nhỏ trong việc đo quảng đường

2.4.3 Thí nghiệm khảo sát định luật I, II Newton

- Có thể sử dụng bộ thí nghiệm ở mục 2.3.1 để khảo sát định luật I Newton nhưng gặp phải các nhược điểm sau:

Nhược điểm đã được nêu ở mục 2.3.1

Khó có thể thay đổi các điều kiện thí nghiệm như thay đổi khối lượng của vật, thay đổi vận tốc của vật, làm xuất hiện, biến mất lực ma sát… nhằm mục đích rèn luyện khả năng tư duy, tạo ra cách nhìn toàn diện đối với một vấn đề vật lí cho HS

- Thí nghiệm khảo sát định luật II Newton: Hiện nay phần lớn các trường PT chưa có thí nghiệm khảo sát định luật II

2.5 Điều kiện để xây dựng các video clip thí nghiệm giáo khoa

2.5.1 Điều kiện về thiết bị

Thiết bị TN được dùng để xây dựng video clip phải có độ chính xác cao Thiết bị vừa mang tính hiện đại nhưng đồng thời cũng phải đơn giản gần gũi với HS

Thiết bị TN phải đảm bảo tính thẩm mĩ, phù hợp với tâm lí lứa tuổi để tạo ra sự tương tác mạnh giữa video clip TNGK với HS

Thiết bị ghi hình phải đảm bảo độ phân giải tối thiểu 4.0 megapixel Thiết bị lồng tiếng và xử lí hình ảnh bao gồm máy tính có cài đặt các phần mềm chuyên dụng như movie maker hoặc ulead studiovideo và micro-phone có khả năng thu âm tốt

2.5.2 Kỹ năng cần thiết để xây dựng một video clip TNGK

Ngoài việc nắm vững cơ sở lí thuyết của thí nghiệm, để xây dựng thành công một video clip TNGK người nghiên cứu cần phải có các kĩ năng cơ bản sau

2.5.2.1 Kĩ năng lắp đặt, vận hành

Để xây dựng một video clip TNGK trước hết người thực hiện phải phải thực hiện các thao tác lắp ráp và vận hành một cách thuần thục, nhuần nhuyễn Thí nghiệm tiến hành phải đảm bảo thành công

2.5.2.2 Kĩ năng trình bày thí nghiệm

Sau khi đảm bảo kĩ năng lắp đặt, vận hành người thực hiện videoclip TNGK phải đặc biệt chú ý đến kĩ năng trình bày TN vì kĩ năng này quyết định việc thành công hay thất bại khi đưa sản phẩm vào hỗ trợ trong hoạt động dạy học Người thực hiện phải lưu ý từng chi tiết nhỏ của quá trình TN Việc trình bày thí nghiệm theo tiến độ từ giới thiệu, lắp đặt thiết bị đến đánh giá, phân tích kết quả phải được thực hiện rõ ràng và đặc biệt làm nổi bật lên điểm mấu chốt nhằm định hướng tư duy cho HS để từ đó hoàn thành được mục tiêu của TN

2.5.2.3 Kĩ năng xây dựng kịch bản phim, biên tập thành các clip theo

mục đích sử dụng

Nói đến phim hay clip thì kĩ năng xây dựng kịch bản, biên tập thành các clip là một kĩ năng tất yếu cần phải có Trước khi thực hiện TN thì nhà sư phạm đã phải định hình trong đầu những tình huống sư phạm, khả năng vận dụng từng giai đoạn nào của TN có thể phù hợp các giai đoạn của QTDH Sau

đó viết cụ thể thành kịch bản và biên tập thành phim TNGK hay video clip TNGK

Trong quá trình biên tập thì kĩ năng sử dụng các phần mềm làm phim như movie maker, ulead videostudio, herosoft, freez screen video capture… là không thể thiếu Những phần mềm này hỗ trợ đắc lực cho việc cắt, ghép, chú thích, đặt tiêu đề, lồng tiếng… làm cho phim được thực hiện theo đúng ý đồ

sư phạm mà clip hướng tới

2.5.2.4 Kĩ năng lồng tiếng

Khi lồng tiếng, thuyết minh cho phim phải chú ý đến sự ăn khớp giữa

âm thanh và hình ảnh Ngôn ngữ, âm điệu trình bày phải rõ ràng trong sáng và được lựa chọn cân nhắc sao cho thu hút được sự chú ý của HS, tránh dùng các

từ ngữ địa phương Quá trình lồng tiếng nên thực hiện những nơi yên tĩnh tránh những tạp âm Lựa chọn giữ lại những âm thanh, tiếng động cần thiết của quá trình TN thực

2.6 Xây dựng các video clip thí nghiệm giáo khoa

2.6.1 Tiến trình chung để xây dựng một video clip TNGK khảo sát chuyển động của xe trượt trên đệm khí bằng phương pháp videocom

Sau khi đã có đầy đủ các điều kiện chung để xây dựng một video clip TNGK như đã trình bày trong mục 2.4 thì cụ thể đối với video clip TNGK khảo sát chuyển động của xe trượt trên đệm khí bằng phương pháp videocom

có tiến trình chung theo các bước sau:

2.6.1.1 Bước 1: Chuẩn bị các điều kiện để xây dựng clipTN

- Đối với các thí nghiệm này trong cùng một lúc cần thực hiện rất nhiều thao tác vì vậy cần phải có thêm một phụ tá để trợ giúp

- Lắp đặt và hiệu chỉnh các thiết bị thí nghiệm

- Cài đặt sẵn phần mềm videocom, phần mềm freez screen video capture

để chuẩn bị ghi lại các thao tác trên giao diện màn hình máy tính

2.6.1.2 Bước 2: Tiến trình thực hiện quay phim

- Người xây dựng video clip chuẩn bị tiến hành quay phim Do thiết bị thí nghiệm có kích thước tương đối lớn nên không thể đồng thời quay chuyển động của xe và giao diện kết quả thí nghiệm của phần mềm videocom trên màn hình MVT với chỉ một camera và một người phụ tá TN, để khắc phục khó khăn này chúng tôi sử dụng ra phương án dùng phần mềm freez screen video capture

- Kích hoạt phần mềm freez screen video capture và chọn miền ghi hình

là toàn bộ màn hình MVT

- Người phụ tá TN tiến hành đồng thời các thao tác kích thích cho xe chuyển động (đối với các TN được trình bày trong mục 2.6.3 và 2.6.5) hoặc tắt nam châm điện (đối với các TN được trình bày trong mục 2.6.4, 2.6.6 và 2.6.7) với thao tác ấn phím F9 hoặc kích chuột vào biểu tượng để videocom tiến hành đo kết quả Kết thúc TN ấn phím F2 để lưu lại kết quả cho mỗi lần đo

- Song song với việc người phụ tá thực hiện các thao tác trên, người xây dựng clip tiến hành thao tác ghi hình bằng camera

2.6.1.3 Bước 3: Biên tập thành video clip TNGK

- Sau khi đã có các hình ảnh thí nghiệm từ camera và từ phần mềm freez screen video capture Người xây dựng clip bắt đầu tiến hành sử dụng các phần mềm làm phim chuyên dụng để biên tập thành một video clip TN theo ý đồ sư phạm của mình, như vậy video clip TN thông thường trở thành video clip TNGK

2.6.2 Video clip thiết bị của bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của xe trượt trên đệm không khí bằng phương pháp videocom (clip 1)

Clip này được xây dựng nhằm mục đích giới thiệu các chi tiết và chức năng của chúng, đồng thời hướng dẫn cách lắp đặt, vận hành các thiết bị, cài

đặt phần mềm kết nối với máy tính Các thiết bị được giới thiệu bao gồm: Đệm không khí, videocom và máy tính, xe trượt và các gia trọng Clip có trường đoạn 7 phút 27s

2.6.3 Video clip thí nghiệm giáo khoa chuyển động đều (clip 2)

2.6.3.1 Mục đích thí nghiệm

-Video clip được xây dựng nhằm mục đích khảo sát tính chất, đặc điểm của chuyển động thẳng đều như vận tốc tức thời, quảng đường xe trượt đi được trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì Từ bảng số liệu thu được qua phần mềm videocom viết được phương trình của chuyển động đều,

vẽ đồ thị tọa độ, đồ thị vận tốc của chuyển động đều

- Phát triển tư duy vật lí và kĩ năng phân tích, xử lí số liệu thí nghiệm cho HS

2.6.3.2 Tiến hành thí nghiệm Bước 1: Bố trí thí nghiệm

- Lắp đặt đệm không khí, bơm khí và videocom

- Kích hoạt phần mềm videocom

- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm không khí và hiệu chỉnh vị trí videocom để thu được tín hiệu tốt nhất

- Đặt xe trượt lên đệm khí

Hình 2.4 Video clip bố trí thí nghiệm Bước 2 Tiến hành thí nghiệm

- Bật công tắc nguồn bơm

- Kích thích cho xe trƣợt chuyển động đồng thời kích chuột vào biểu

tƣợng hoặc ấn F9 để kích hoạt chế độ đo của videocom

Hình 2.5 Video clip TNGK chuyển động thẳng đều

Hình 2.6 Video clip TNGK số liệu thí nghiệm chuyển động thẳng đều

- Clip 2 dài 5 phút 08s (xem dữ liệu trong CD đính kèm luận văn)

2.6.4 Video clip thí nghiệm giáo khoa chuyển động nhanh dần đều (clip 3)

2.5.4.1 Mục đích thí nghiệm

- Video clip được xây dựng nhằm mục đích khảo sát tính chất, đặc điểm của chuyển động thẳng nhanh dần đều như giá trị vận tốc, gia tốc Từ bảng số liệu thu được qua phần mềm videocom viết được phương trình của chuyển động nhanh dần đều, vẽ đồ thị tọa độ, đồ thị vận tốc, đồ thị gia tốc

- Phát triển tư duy vật lí và kĩ năng phân tích, xử lí số liệu thí nghiệm cho HS

2.5.4.2 Tiến hành thí nghiệm Bước 1: Bố trí thí nghiệm

- Lắp đặt đệm không khí, bơm khí và videocom

- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm không khí và hiệu chỉnh vị trí videocom để thu được tín hiệu tốt nhất

- Nối xe trượt với gia trọng bằng sợi chỉ mảnh vắt qua ròng rọc

Hình 2.7 Video clip TNGK bố trí thí nghiệm

Bước 2 Tiến hành thí nghiệm

- Bật công tắc nguồn bơm khí

- Ngắt công tắc nam châm điện cho xe trƣợt chuyển động đồng thời kích

chuột vào biểu tƣợng hoặc ấn F9 để kích hoạt chế độ đo của videocom

- Quan sát hình ảnh chuyển động của xe trƣợt, xử lí số liệu thu đƣợc

Hình 2.8 Video clip TNGK chuyển động thẳng nhanh dần đều