Sử dụng một số mô hình dao động và sóng điện tử được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương dao động và sóng điện tử vật lý lớp 12 ban nâng cao

Sử dùng phần mềm Matlab mô hính hóa một số khái niệm cơ bản, các hiện tượng và mối quan hệ giữa các đại lượng trong phần dao động và sóng điện từ và các mô hính này kết hợp với phương ph

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ THANH VÂN

SỬ DỤNG MỘT SỐ MÔ HÌNH DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ ĐƯỢC XÂY DỰNG BẰNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB

ĐỂ GIẢNG DẠY CHƯƠNG DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

VẬT LÝ LỚP 12 BAN NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học

(Bộ môn Vật lý)

Mã số : 60 14 10

HÀ NỘI - 2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined

1 Lì do chọn đề tài 1

2 Mục đìch nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phạm vi nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Đóng góp của đề tài 4

9 Cấu trúc luận văn 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6

1.1 Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học 6

1.1.1 Đổi mới phương pháp dạy học – xu hướng chung của thế giới 6

1.1.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay 10

1.2 Dạy học tìch cực 12

1.2.1 Tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lý 12

1.2.2 Phương pháp dạy học tích cực 14

1.2.3 Một số kĩ thuật dạy học tích cực cần được sử dụng để nâng cao chất lượng dạy học 14

1.3 Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lý 22

1.3.1.Giáo dục và công nghệ 22

1.3.2 Vai trò của CNTT&TT trong giảng dạy nói chung và trong giảng dạy vật lý 23 1.3.3 Tình hình sử dụng máy tính và khai thác phần mềm để dạy học ở nước ta hiện nay 24

1.3.4 Ưu nhược điểm của ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lý 27

1.4 Mục đích giảng dạy chương dao động và sóng điện từ cho học sinh phổ thông với sự hỗ trợ của phần mền Matlab 28

1.4.1 Kết hợp phương pháp dạy học tích cực với một số mô hình Matlab trong giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ ” 28

1.4.2 Các bước kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tích cực với phần mềm Matlab trong giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ ” 29

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MATLAB VÀ ỨNG DỤNG 31

2.1 Tổng quan về mô hính 31

2.1.1 Định nghĩa mô hình 31

2.1.2 Chức năng của mô hình trong Vật lý học 31

2.1.3 Các loại mô hình Vật lý 32

2.1.4 Phương pháp mô hình trong nghiên cứu vật lý và các giai đoạn của của nó 33 2.1.5 Phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý 35

2.2 Tổng quan về Matlab 37

2.2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Malab 37

2.2.2 Matlab là ngôn ngữ lập trình 38

2.2.3 Các đặc điểm chính của ngôn ngữ lập trình Matlab 38

2.2.4 Các lệnh trong Matlab 38

2.2.5 Đồ hoạ trong Matlab 42

2.3 Ứng dụng Matlab xây dựng mô hính vật lý học ứng dụng trong giảng dạy 54

CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG MỘT SỐ MÔ HÌNH MATLAB TRONG DẠY HỌC PHẦN DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 56

3.1 Đặc điểm, cấu trúc, nội dung chương “dao động và sóng điện từ” vật lì 12 Ban nâng cao 56

3.1.1 Đặc điểm, cấu trúc chương “dao động và sóng điện từ” trong chương trình

vật lí phổ thông lớp 12 chương trình nâng cao 56

3.1.2 Nội dung kiến thức chươn g: “Dao động và sóng điện từ” 57

3.1.3 Mục tiêu về kiến thức và kĩ năng học sinh cần đạt khi học chương “Dao động và sóng điện từ” 60

3.2.1 Mạch dao động 61

3.2.2 Chu kỳ và tần số dao động riêng của mạch LC 64

3.2.3 Mạch chọn sóng LC 65

3.2.4 Sự lan truyền của sóng điện từ trong không gian 67

3.3 Thực nghiệm sƣ phạm 72

3.3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm: 72

3.3.2 Lựa chọn đối tượng thực nghiệm 72

3.3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 75

3.3.4 Thời điểm thực nghiệm 15/10/2010 đến 17/11/2010 76

3.3.5 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 76

3.3.6 Đánh giá kết quả thực nghiệm 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Cuộc cách mạng về công nghệ thông tin bắt đầu từ những năm cuối Thế kỷ 20

đã đem lại vô số những thành tựu góp phần to lớn phát triển mọi mặt của xã hội loài người Hoạt động dạy học cùng với những hoạt động khác của xã hội được tin học hóa mạnh mẽ Điều này không chỉ thể hiện ở việc tiến hành xây dựng một kết cấu hạ tầng thông tin mà bản chất của nó nằm ở sự thay đổi về nội dung, hính thức tổ chức dạy học

và thay đổi tư duy của người dạy và người học ở tất cả các cấp bậc giáo dục

Việc phát triển năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông là một trong những mục tiêu của công cuộc đổi mới phương pháp dạy học Đây là nhiệm vụ khó khăn khi nội dung dạy học khá nặng nề và chế độ thi cử còn cồng kềnh chưa định hướng mục đìch học tập Học sinh tại các trường Trung học phổ thông ìt có điều kiện để được rèn luyện tư duy khoa học, kĩ năng thu thập và xử lý thông tin Việc tiếp cận với tin học một cách thường xuyên sẽ dần hính thành cho học sinh kinh nghiệm về thu thập và xử lý thông tin, nhưng chừng đó là chưa đủ Vai trò tổ chức hoạt động học tập ứng dụng công nghệ tin học đòi hỏi người giáo viên phải hiểu

và sử dụng máy tình một cách thuần thục

Việc mô phỏng, mô hính hóa các hiện tượng Vật lý bằng phần mềm giúp học sinh nhận thức hiện tượng một cách trực quan Dạy học Vật lý với sự hỗ trợ của mô hính tiết kiệm thời gian tổ chức hoạt động nhận thức, tăng thời lượng thảo luận và giải quyết các vấn đề thuộc bản chất hiện tượng

Hiện nay mạng xã hội ảo trở nên phổ biến và sẽ còn phát triển mạnh mẽ trong nhiều năm tới Việc tím kiếm, chia sẻ thông tin trên mạng internet đã trở nên phổ biến, điều này đòi hỏi người giáo viên thế hệ mới có những hiểu biết sâu hơn về máy tình, kĩ thuật mạng và kĩ thuật số Trao đổi thông tin trong cộng đồng mạng xã hội ảo phát triển mạnh mẽ khiến cho lượng thông tin của loài người tăng lên nhanh chóng Việc

lựa chọn những thông tin có ìch cho công tác của giáo viên là hết sức quan trọng Với các giáo viên giảng dạy môn Vật lý thí họ cần các tiện ìch, phần mềm, tài liệu liên quan

về bộ môn của họ Như vậy, các giáo viên cần đến một công cụ nào đó có thể dễ dàng thiết kế, xây dựng mô hính Vật lý, có cộng đồng phát triển đông đảo, đồng thời tình tương thìch và kế thừa cao Matlab là phần mềm có thể thỏa mãn đa số các yêu cầu đó, nhất là khi nó được kết hợp với các phương pháp dạy học tìch cực sẽ thu được những thành công lớn

Xuất phát từ các vấn đề trên, tác giả chọn đề tài: “Sử dụng một số mô hình dao động

và sóng điện từ được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương Dao động và sóng điện từ Vật lý lớp 12 ban nâng cao” làm đề tài nghiên cứu

luận văn của mính

2 Mục đích nghiên cứu

Sử dụng mô hính biểu diễn quá trính dao động và sóng được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trính Matlab trong quá trính giảng dạy để giúp học sinh hính thành tư duy logic, giải quyết vấn đề

Kết hợp với các phương pháp dạy học tìch cực để quá trính dạy học đạt hiệu qủa cao

Rèn luyện tư duy phê phán, phân tìch, đối thoại và sáng tạo cho học sinh

3 Đối tượng nghiên cứu

Các khái niệm cơ bản trong phần dao động và sóng điện từ

Hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy và học các kiến thức trên

4 Giả thuyết khoa học

Việc học chay đôi khi làm cho học sinh không hiểu được bản chất của vấn đề, nắm kiến thức không sâu, tiếp thu một cách thụ động do đó không gây hứng thú cho

học sinh Sử dùng phần mềm Matlab mô hính hóa một số khái niệm cơ bản, các hiện tượng và mối quan hệ giữa các đại lượng trong phần dao động và sóng điện từ và các

mô hính này kết hợp với phương pháp dạy học tìch cực giúp học sinh nhận thức sâu sắc hơn về bản chất Vật lý của vấn đề, làm cho học sinh tiếp thu kiến thức một cách tìch cực, ghi nhớ một cách logic và vận dụng sáng tạo hơn Việc mô hính hóa trên góp phần đẩy mạnh quá trính đổi mới phương pháp giảng dạy bộ môn Vật lý ở trường phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp mô hính hóa, trong đó tập trung vào các mô hính lý tưởng, mô hính kì hiệu, đồ thị, hính ảnh, quy luật vận động của đối tượng vật lý

Nghiên cứu cơ sở lý luận của các phương pháp dạy học tìch cực

Nghiên cứu nội dung dạy học thuộc phần dao động và sóng điện từ trong chương trính Vật lý phổ thông

Nghiên cứu phương pháp xây dựng mô hính bằng phần mềm Matlab

Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của phương pháp giảng dạy sử dụng

mô hính được thiết kế bằng Matlab

6 Phạm vi nghiên cứu

Luận văn nghiên cứu quá trính dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng trong trường THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mền Matlab trong việc giảng dạy vật lý, cụ thể

là dạy và học vật lý trong phần “Dao động và sóng điện từ” Với mục đìch nâng cao

khả năng ứng dụng công nghệ thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc nhóm, năng lực nhận thức của học sinh, giúp người học chủ động giải quyết vần đề khi gặp phải trong quá trính dạy học và giúp người dạy có thêm công cụ trong việc dạy vật

lý

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận:

Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm trong tổ chức, điều khiển diễn biến quá trính dạy học vật lý Từ đó học sinh biết cách gải quyết những vấn

đề gặp phải trong quá trính nhận thức

Dựa vào tài liệu lý luận về các phương pháp day học tìch cực, lựa chọn và xây dựng pương pháp dạy học tìch cực vận dụng trong phần dao động và sóng điện từ

Sử dụng phần mềm Matlab và những tài liệu liên quan trong việc thiết kế, mô phỏng các hiện tượng dao động và sóng điện từ phục vụ quá trính dạy học

Nghiên cứu chương trính, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tham khảo, từ đó xác định chình xác nội dung, các khái niệm, các cách giải bài tập vật lý mà học sinh cần phải nắm được khi học phần dao động và sóng điện từ

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

Nghiên cứu quá trính dạy học trong trường THPT nói chung và trường THPT

Cổ Loa, Đông Anh Hà Nội nói riêng thông qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận với các đồng nghiệp và đánh giá kết quả học tập của học sinh Trên cơ sở kết quả

thu được tiến hành đánh giá tính hính dạy, học phần dao động và sóng điện từ của học

sinh phổ thông

Nghiên cứu quá trính sử dụng máy tình trong việc ứng dụng phần mềm Matlab

mô phỏng, giải các bài tập vật lý bằng các mô hính, phục vụ công tác giảng dạy ở trường THPT

8 Đóng góp của đề tài

Góp phần làm sáng tỏ vai trò phương pháp mô hính hóa bằng phần mềm máy tình trong dạy học Vật lý trong trường phổ thông

Cung cấp những hiểu biết cơ bản về phần mềm Matlab và ứng dụng của nó Tạo ra một số mô hính có giá trị thực tiễn

Kết hợp được phương pháp mô hính với phương pháp dạy học tìch cực để đạt hiệu quả cao trong dạy học

9 Cấu trúc luận văn

Trên cơ sở nội dung đề tài đã lựa chọn, ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3 chương sau:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Tổng quan về Matlab và các ứng dụng

Chương 3: Sử dụng một số mô hính Matlab trong dạy học phần dao động và sóng điện từ

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học

1.1.1 Đổi mới phương pháp dạy học – xu hướng chung của thế giới

Vấn đề đổi mới, hoàn thiện PPDH trên thế giới đã được đặt ra từ khá lâu Hiện nay, do sự phát triển của nền kinh tế thị trường đặc biệt là sự phát triển như vũ bào của các ngành khoa học kĩ thuật, việc đổi mới PPDH là một yêu cầu hàng đầu đặt ra cho ngành giáo dục của bất kí quốc gia nào[3]

Các phương pháp dạy học nặng về hoạt động thuyết giảng, áp đặt của thầy, coi nhẹ hoạt động tìch cực của trò đã và đang được thay thế bằng phương pháp giáo dục tìch cực, dựa trên quan điểm phát huy tình tìch cực của người học, đề cao vai trò tự học của trò, kết hợp với sự hướng dẫn của thầy trong đó trò là chủ thể, thầy là tác nhân của quá trính dạy học

Đất nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa với mục tiêu đến năm 2020 Việt Nam sẽ từ một nước nông nghiệp về cơ bản trở thành một nước công nghiệp, hội nhập với cộng đồng quốc tế[18] Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là con người, là nguồn lực người Việt Nam đươc phát triển về số lượng và chất lượng trên cơ sở mặt bằng dân trì được nâng cao, phẩm chất và năng lực được hính thành trên một nền tảng kiến thức,

kĩ năng đủ và chắc chắn Xã hội đòi hỏi người có học vấn hiện đại không chỉ có khả năng lấy ra từ trì nhớ các tri thức dưới dạng có sẵn, đã lĩnh hội ở nhà trường mà còn phải có năng lực chiếm lĩnh tri thức mới một cách độc lập; khả năng đánh giá các sự kiện, hiện tượng mới, các tư tưởng một cách thông minh, sáng suốt trong cuộc sống, trong lao động và trong quan hệ với mọi người Ví vậy, một trong những yêu cầu cấp

bách hiện nay phải có sự đổi mới về giáo dục, trong đó sự đổi mới căn bản về phương pháp dạy học

Trong điều 24 của Luật giáo dục nước Cộng hòa XHCN Việt Nam ban hành

ngày 2/12/1998 đã ghi “ Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực,

tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dường phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”

Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ IX một lần nữa khẳng định “Đổi mới phương pháp dạy và học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành, thực nghiệm, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay, đổi mới và hoàn thiện nghiêm minh chế độ thi cử… ”

Để đáp ứng yêu cầu về việc đổi mới giảng dạy về phìa người dạy, Ban Bì thư Trung ương Đảng khóa X đã có chỉ thị số 40 –CT/TW về việc xây dựng, nâng cao chất lượng đội ngũ nhà giáo và cán bộ quản lì giáo dục Một trong bảy nhiệm vụ được

đề ra là “ Đẩy mạnh việc đổi mới nội dung, chương trình và phương pháp giáo dục theo hướng hiện đại và phù hợp với thực tiễn Việt Nam Tiếp tục điều chỉnh và giảm hợp lý nội dung, chương trình cho phù hợp với tâm lý, sinh lý của học sinh, nhất là cấp tiểu học và trung học cơ sở Đặc biệt là đổi mới mạnh mẽ và cơ bản phương pháp giáo dục nhằm khắc phục kiểu truyền thụ một chiều, nặng lý thuyết, ít khuyến khích tư duy sáng tạo; bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu, tự giải quyết vấn đề, phát triển năng lực thực hành sáng tạo cho người học, đặc biệt cho sinh viên các trường đại học

và cao đẳng Tích cực áp dụng một cách sáng tạo các phương pháp tiên tiến, hiện đại, ứng dụng công nghệ thông tin vào hoạt động dạy và học Đổi mới chương trình, giáo trình, phương pháp dạy và học trong các trường, khoa sư phạm và các trường cán bộ

quản lý giáo dục nhằm đáp ứng kịp thời những yêu cầu đổi mới của giáo dục phổ thông và công tác quản lý nhà nước về giáo dục”

Theo TS Nguyễn Trọng Thọ có so sánh một số đặc điểm trong dạy học mang tình giảng huấn truyền thống với dạy học kiến tạo

Bảng 1.1 So sánh đặc điểm trong dạy học mang tính giáo huấn truyền thống với

dạy học kiến tạo

Giảng huấn Kiến tạo

Vai trò thầy cô Nêu các sự kiện

Luôn là người am hiểu

Người điều phối

Nhận thức Sự kiện nghi nhớ Quan hệ

Hỏi và phát hiện

Yêu cầu đạt đến Thu thập các sự kiện Chuyển hóa các sự kiện

Trao đổi, công tác, truy xuất thông tin, diễn đạt

Cách tiếp cận theo thuyết kiến tạo trong dạy học đặt yêu cầu chủ động cao hơn cho người học và tăng cường hoạt động của mỗi học sinh cũng như của cả tập thể

Các ứng dụng của CNTT&TT đã thực sự trao quyền chủ động học tập cho học sinh và cũng làm thay đổi vai trò của người thầy trong giáo dục Từ vai trò là nhân tố quan trọng, quyết định trong kiểu dạy tập trung vào thầy cô, thí nay các thầy cô phải chuyển sang giữ vai trò nhà điều phối theo kiểu dạy học hướng tập trung vào học sinh, dạy học lấy học sinh làm trung tâm Kiểu dạy học hướng tập trung vào học sinh và hoạt

động hóa người học có thể được thực hiện một cách tốt hơn với sự trợ giúp của máy tình và mạng Internet

1.1.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay

Các kết quả nghiên cứu tâm lì về khả năng lưu giữ thông tin của học sinh và của cho thấy bằng cách đọc chỉ đạt 5%, bằng nghe chỉ đạt 10%, bằng các phương tiện nghe nhín đạt 20%, bằng thảo luận đạt 50% Thu nhận bằng kinh nghiệm thực hành đạt được

75%, khi dạy lại cho người khác có thể đạt 90% (Nghiên cứu do National Training Laboratories tiến hành ở Bethel, bang Maine, Hoa Kỳ)

Trên cơ sở các nghiên cứu, định hướng đổi mới phương pháp dạy học ngày nay

là hướng tới người học, phát huy tình tìch cực, chủ động của người học

Bảng 1.1.2.1: So sánh mô hình dạy học thụ động với mô hình dạy học tích cực

Mô hình dạy học thụ động Mô hình dạy học tích cực

1 Thầy giáo thông báo kiến thức trò

thụ động tiếp thu

1.Trò tự tím ra kiến thức dưới sự hướng dẫn của thầy

2 Thầy truyền thụ một chiều, độc

4 Thầy độc quyền đánh giá 4.Tự đánh giá, tự điều chỉnh, cung cấp liên hệ

ngược cho thầy đánh giá có tác dụng khuyến khìch tự học

5 Thầy là thầy dạy: dạy chữ, dạy

nghề, dạy người

5.Thầy là thầy học, chuyên gia về việc học, dạy cách học cho trò tự học chữ, tự học nghề,

tự học nên người

- Học không chỉ để nắm kiến thức mà cần nắm cả phương pháp giành lấy kiến thức Học cách học và cách tự đánh giá

- Bồi dưỡng năng lực tự học

- Học lấy việc áp dụng kiến thức và bồi dưỡng thái độ làm trung tâm

- Học hướng về những mục tiêu và những yêu cầu có thể thực hiện được

- Học để phát huy bản thân và để tham gia vào sự phát triển xã hội

- Học có phân hóa với cường độ cao

- Sử dụng các phương tiện kĩ thuật hiện đại

Để đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế, nước ta cần nhanh chóng chuyển từ mô hính dạy học thụ động sang mô hính dạy học tìch cực

1.1.2.1 Xây dựng cơ sở lý thuyết

Xây dựng cơ sở lý thuyết có tình phương pháp luận để tím hiểu bản chất phương pháp dạy học và định hướng hoàn thiện phương pháp dạy học, chú ý phương pháp luận

về phương pháp dạy học

1.1.2.2 Hoàn thiện phương pháp dạy học hiện có

- Tăng cường tình tìch cực, tím tòi sáng tạo ở người học, tiềm năng trì tuệ nói riêng và nhân cách nói chung, thìch ứng năng động với thực tiễn luôn đổi mới

- Tăng cường năng lực vận dụng tri thức đã học vào cuộc sống, sản xuất Chuyển dần trọng tâm của phương pháp dạy học từ tình chất thông báo, tái hiện đại trà chung cho cả lớp sang tình chất phân hóa, cá thể hóa cao độ tiến lên theo nhịp độ cá nhân

- Chuyển dần trọng tâm đầu tư công sức vào việc giảng giải kiến thức sạng dạy phương pháp tự học cho học sinh

1.1.2.3 Sáng tạo các phương pháp mới

* Sáng tạo các phương pháp mới bằng các cách sau đây:

- Liên kết nhiều phương pháp dạy học riêng lẻ thành tổ hợp phương pháp phức hợp

- Liên kết phương pháp dạy học với các phương tiện kĩ thuật hiện đại ( phương tiện nghe nhín, máy vi tình, mạng máy tình ) tạo ra các tổ hợp phương pháp dạy học

có sử dụng phương tiện kì thuật hiện đại dạy học

- Chuyển hóa phương pháp nghiên cứu khoa học thành phương pháp dạy học đặc thù của bộ môn ( thì dụ : PP thực nghiệm đối với các nhà khoa học tự nhiên, PP dạy học grap dạy hoc, PP algorit…)

- Đa dạng hóa các phương pháp dạy học cho phù hợp với các cấp học, bậc học, các loại hính trường và các môn học

Như vậy khi đổi mới phương pháp dạy học, ta cần quán triệt tư tưởng chủ đạo là:

- Sử dụng các yếu tố tìch cực đã có ở các phương pháp dạy học vật lý như PP thực nghiệm, nêu và giải quyết vấn đề, đàm thoại, trực quan

- Tiếp thu có chọn lọc một số quan điểm, phương pháp dạy học dạy học tìch cực trong khoa học giáo dục hiện đại của một số nước phát triển như dạy học kiến tạo, hợp tác theo nhóm, dạy học tìch cực, dạy học tương tác

- Lựa chọn các phương pháp phát huy tình tìch cực của học sinh đảm bảo sự phù hợp với mục tiêu bài học, đối tượng học sinh cụ thể, điều kiện của từng địa phương

- Phối hợp một cách hợp lì một số phương pháp khác nhau để phát huy cao độ hiệu quả của giờ học theo hướng dạy học tìch cực

1.2 Dạy học tích cực

1.2.1 Tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lý

Tình tìch cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội Khác với động vật, con người không chỉ tiêu thụ những gí có sẵn trong tự nhiên mà còn chủ động sản xuất ra những của cải vật chất cần thiết cho sự tồn tại và phát triển xã

hội, sáng tạo ra nền văn hóa ở mọi thời đại, chủ động cải biến môi trường tự nhiên, cải tạo xã hội

Hính thành và phát triển tình tìch cực xã hội là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục, nhằm đào tạo những con người năng động, thìch ứng và góp phần phát triển công đồng Có thể xem tình tìch cực như là một điều kiện, đồng thời là kết quả của sự phát triển nhân cách trong quá trính giáo dục

Theo GS.TS Trần Bá Hoành tình tìch cực trong hoạt động học tập về thực chất

là tình tìch cực nhận thức, đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trì tuệ và nghị lực cao trong quá trính chiếm lĩnh tri thức

Tình tìch cực, tự giác trong quá trính dạy học Vật lý được tạo ra do mối liên hệ

giữa hoạt động của giáo viên và học sinh trong giờ học môn Vật lý , học sinh cần hiểu rằng sau mỗi định luật, một tình chất là các thông tin lớn về thực tế ứng dụng để giải thìch các hiện tượng trong đời sống hàng ngày Thông thường học sinh không có khái niệm đầy đủ về tình chất và đặc điểm của chúng, mà cần có sự điều khiển hoạt động nhận thức học tập của giáo viên cùng với thì nghiệm vật lý và ứng dụng thực tế

Qúa trính chuyển hóa kiến thức thành lòng tin được coi là yếu tố quan trọng để phát triển tình tự giác, tình tìch cực trong dạy học vật lý Điều này có giá trị thực tiễn trong việc nắm vững cơ sở vật lý và hính thành thế giới quan khoa học Khi nghiên cứu vật lý, học sinh hiểu rằng con người đã nhận thức được các quy luật tự nhiên, có thể điều khiển được các quá trính biến đổi của các sự vật, hiện tượng và cũng có thể tiên đoán hướng và kết quả của sự việc đang diễn ra

Hoạt động tìch cực nhận thức của học sinh được xuất hiện trong các khâu của quá trính dạy học vật lý Giáo viên phát triển các hoạt động này thông qua các hính thức tổ chức hoạt động học tập khác nhau( bài giảng, trò chuyện, xêmina ) Trong điều kiện hiện đại, một trong các phương pháp phát triển tình tìch cực nhận thức của học sinh là áp dụng phương pháp dạy học có ứng dụng CNTT&TT

Hoạt động nhận thức tìch cực – độc lập của học sinh liên quan với sự tím kiếm tri thức mới, với sự tím ra bản chất của cái mới để hiểu nó, có khóa học về nó Điều này có thể đạt được bằng con đường giải quyết vấn đề được nêu ra trong quá trính dạy học

1.2.2 Phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tìch cực là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước, để chỉ những phương pháp giáo dục - dạy học theo hướng phát huy tình tìch cực, chủ động sáng tạo của người học “Tìch cực” trong phương pháp tìch cực được dùng

với nghĩa là hoạt động, chủ động trái với nghĩa là không hoạt động, thụ động chứ

không dùng trái nghĩa với tiêu cực, thuật ngữ rút gọn “phương pháp tìch cực” hàm chứa cả phương pháp dạy và phương pháp học[3]

Để đạt được các mục tiêu của việc đổi mới phương pháp dạy học cần sử dụng các phương pháp dạy học tìch cực

Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

- Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động của học sinh

- Chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

- Tăng cường học tập cá thể phối hợp với học tập hợp tác

- Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò

1.2.3 Một số kĩ thuật dạy học tích cực cần được sử dụng để nâng cao chất lượng dạy học

Thực hiện dạy và học tìch cực không có nghĩa là gạt bỏ các phương pháp dạy học truyền thống Trong hệ thống các phương pháp dạy học quen thuộc được đào tạo trong các trường sư phạm nước ta từ mấy thập kỉ gần đây cũng đã có nhiều phương pháp tình cực Các sách lì luận đã chỉ rõ, về mặt hoạt động nhận thức, thí các phương pháp thực hành là “tìch cực” hơn các phương pháp trực quan, các phương pháp trực quan thí “tìch cực” hơn các phương pháp dùng lời

Muốn thực hiện việc dạy và học thí cần phát triển các phương pháp thực hành, các phương pháp trực quan theo kiểu tím tòi từng phần hoặc nghiên cứu phát hiện, nhất

là khi dạy các môn khoa học thực nghiệm

Đổi mới phương pháp cần kế thừa và phát triển các mặt tìch cực của hệ thống phương pháp dạy học đã quen thuộc, đồng thời cần học hỏi vận dụng một số phương pháp dạy học mới, phù hợp với hoàn cảnh, điều kiện dạy và học ở nước ta để giáo dục từng bước tiến lên vững chắc Theo định hướng nói trên nên quan tâm và phát triển phương pháp dạy và học theo hướng “ tìch cực ” Trong đề tài này chúng tôi đưa ra một số kĩ thuật dạy học phát huy tình tìch cực sau:

1.2.4.1.Kĩ thuật dạy học các mảnh ghép

Là kĩ thuật tổ chức hoạt động học tập hợp tác kết hợp giữa cá nhân, nhóm và liên kết giữa các nhóm nhằm:

- Giải quyết một nhiệm vụ phức hợp

- Kìch thìch sự tham gia tìch cực của HS

Nâng cao vai trò của cá nhân trong quá trính hợp tác (Không chỉ nhận thức hoàn thành nhiệm vụ ở Vòng 1 mà còn phải truyền đạt kết quả và hoàn thành nhiệm vụ ở Vòng 2)

Kĩ thuật này được sơ đồ hóa như sau:

Cách tiến hành kĩ thuật các mảnh ghép như sau:

VÕNG 1

 Hoạt động theo nhóm 3 hoặc 4 người, …

 Mỗi nhóm được giao một nhiệm vụ (Vì dụ : nhóm 1 : nhiệm vụ A; nhóm 2: nhiệm vụ B, nhóm 3: nhiệm vụ C, …)

 Đảm bảo mỗi thành viên trong nhóm đều trả lời được tất cả các câu hỏi trong nhiệm vụ được giao

 Mỗi thành viên đều trính bày được kết quả câu trả lời của nhóm

Thiết kế nhiệm vụ các mảnh ghép

 Lựa chọn nội dung/chủ đề phù hợp

 Xác định một nhiệm vụ phức hợp để giải quyết ở vòng 2 dựa trên kết quả các nhiệm vụ khác nhau đã được thực hiện ở vòng 1

 Xác định những yếu tố cần thiết để giải quyết nhiệm vụ phức hợp (kiến thức, kĩ năng, thông tin, chiến lược)

 Xác định các nhiệm vụ mang tình chuẩn bị (thực hiện ở vòng 1) Xác định các yếu tố hỗ trợ cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ ở vòng 2

Thành viên và nhiệm vụ các thành viên trong nhóm đượcthẻ hiện qua bảng sau:

Vai trò Nhiệm vụ

Liên lạc với nhóm khác Liên hệ với các nhóm khác

Liên lạc với GV Liên lạc với giáo viên để xin trợ giúp

1.2.4.2 Kĩ thuật khăn phủ bàn

Là kĩ thuật tổ chức hoạt động học tập mang tình hợp tác kết hợp giữa hoạt động cá nhân và nhóm nhằm:

- Kìch thìch, thúc đẩy sự tham gia tìch cực,

- Tăng cường tình độc lập, trách nhiệm của cá nhân HS,

- Phát triển mô hính có sự tương tác giữa HS với HS

Kĩ thuật này được sơ đồ hóa như sau :

cá nhân

Ý kiến

cá

nhóm về chủ đề

Cách tiến hành kĩ thuật “ khăn phủ bàn ”

 Hoạt động theo nhóm (4 người /nhóm),

 Mỗi người ngồi vào vị trì như hính vẽ minh họa,

 Tập trung vào câu hỏi (hoặc chủ đề,…),

 Viết vào ô mang số của bạn câu trả lời hoặc ý kiến của bạn (về một chủ đề ), Mỗi cá nhân làm việc độc lập trong khoảng vài phút,

 Khi mọi người đều đã xong, chia sẻ và thảo luận các câu trả lời,

 Viết những ý kiến chung của cả nhóm vào ô giữa tấm khăn phủ bàn

1.2.4.3 Kĩ thuật dạy học theo góc

Là một phương pháp tổ chức hoạt động học tập theo đó học sinh thực hiện các nhiệm vụ khác nhau tại các vị trì cụ thể trong khoảng không gian lớp học đảm bảo cho

HS học sâu và học thoải mái

Kĩ thuật này sẽ giúp cho việc dạy và học đạt được hiệu quả rất tốt bởi:

 Môi trường học tập với cấu trúc được xác định cụ thể,

 Kìch thìch HS tìch cực học thông qua hoạt động,

 Đa dạng về nội dung và hính thức hoạt động,

 Mục đìch là để học sinh được thực hành, khám phá và trải nghiệm qua mỗi hoạt động,

Vì dụ: 4 góc cùng thực hiện một nội dung và mục tiêu học tập nhưng theo các phong cách khác nhau và sử dụng các phương tiện/đồ dùng học tập khác nhau

[Sơ đồ học tập] được thể hiện qua mô hính sau:

Ưu điểm của dạy học theo góc đó là :

 Kìch thìch HS tìch cực học tập thông qua hoạt động,

 Mở rộng sự tham gia, nâng cao hứng thú và cảm giác thoải mái ở HS,

 Học sâu & hiệu quả bền vững,

 Tương tác mang tình cá nhân cao giữa thày và trò,

 Hạn chế tính trạng học sinh phải chờ đợi,

 Cho phép điều chỉnh HĐ dạy học sao cho phù hợp với trính độ và nhịp độ học tập của HS (thuận lợi đối với HS),

 Nhiều không gian hơn cho những thời điểm học tập mang tình tìch cực,

 Nhiều khả năng lựa chọn hơn,

 Nhiều thời gian hướng dẫn cá nhân hơn,

 Tạo điều kiện cho HS tham gia hợp tác cùng học tập

 Thiết kế các hoạt động để thực hiện nhiệm vụ ở từng góc bao gồm phương tiện/tài liệu (tư liệu nguồn, văn bản hướng dẫn làm việc theo góc; bản hướng dẫn theo mức độ hỗ trợ, bản hướng dẫn tự đánh giá,…)

 Tổ chức trao đổi/chia sẻ (thực hiện linh hoạt),

1.2.4.4 Kĩ thuật dạy học theo sơ đồ KWL

Là kĩ thuật dạy học nhằm tạo điều kiện cho người học nêu được những điều đã biết liên quan đến chủ đề, những điều muốn biết về chủ đề trước khi học và những điều đã học được sau khi học

Dựa trên sơ đồ KWL, người học tự đánh giá được sự quả tiến bộ của mính trong việc học, đồng thời GV biết được kết quả học tập của người học, từ đó điều chỉnh việc dạy học cho học sinh (K(known-Điều đã biết) W (what- Điều muốn biết)L(learn- Điều học được))

a Cách tiến hành

 Giới thiệu bài học, mục tiêu bài học,

 Giáo viên phát phiếu học tập “kwl” có thể thực hiện cho cá nhân hoặc cho nhóm

 Người học điền những điều đã biết về chủ đề / bài học trước khi học,

 Người học điền những điều đã học được

1.2.4.5 Kĩ thuật dạy học theo bản đồ tư duy

Bản đồ tư duy (BĐTD) là hính thức ghi chép sử dụng màu sắc, hính ảnh để mở rộng và đào sâu các ý tưởng BĐTD một công cụ tổ chức tư duy nền tảng, có thể miêu

tả nó là một kĩ thuật hính họa với sự kết hợp giữa từ ngữ, hính ảnh, đường nét, màu sắc phù hợp với cấu trúc, hoạt động và chức năng của bộ não, giúp con người khai thác

tiềm năng vô tận của bộ não BĐTD là công cụ đồ họa nối các hình ảnh có liên hệ với nhau ví vậy có thể vận dụng BĐTD vào hỗ trợ dạy học kiến thức mới, củng cố kiến

thức sau mỗi tiết học, ôn tập hệ thống hóa kiến thức sau mỗi chương, và giúp cán bộ

quản lì giáo dục lập kế hoạch công tác

Cách tiến hành

 Từ một chủ đề lớn, tím ra các chủ đề nhỏ liên quan,

 Từ mỗi chủ đề nhỏ lại tím ra những yếu tố/nội dung liên quan,

Sự phân nhánh cứ tiếp tục và các yếu tố nội dung luôn được kết nối với nhau Sự liên kết này sẽ tạo ra một “bức tranh tổng thể” mô tả về chủ đề lớn một cách đầy đủ và

là sách và tập vở

Cuối thế kỉ XX, các phát minh về máy tình, video, công nghệ thông tin – truyền thông ( phần mềm máy tình, thiết bị tin học, hệ thống mạng Internet ) đã và đang có những tác động mạnh lên mọi lĩnh vực của đời sống xã hội: giáo dục, khoa học, giải trì, công việc gia đính Các phương tiện truyền thông cùng với hệ thống mạng toàn cầu

Internet đang làm thay đổi cách con người tiếp cận với tri thức: Không chỉ đọc để hiểu biết, mà còn nghe, thấy, cảm nhận sự kiện xảy ra ở xa như đang diễn ra trước mắt Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ những thập niên của cuối thế kỉ XX đến nay đã tạo ra một khối lượng thông tin khổng lồ, vượt qua các giới hạn về thời gian và không gian Chình ví thế, khả năng thu nhận, xử lý để hiểu biết thông tin một cách nhanh chóng và chình xác yêu cầu quan trong hơn nhiều so với trước đây Điều đó cũng có ý nghĩa là phải thay đổi những tiêu chì đào tạo trong xã hội thông tin hôm nay, cần phải thay khả năng ghi nhớ băng khả năng tím kiếm, thu nhân thông tin và xử lý thông tin

để đạt tới mục tiêu đặt ra

Hiện nay không còn tranh cãi gí về việc liệu có nên hay không nên ứng dụng công nghệ giáo dục mới trong trường học Hầu như mọi người đều đồng ý là học sinh phải tiếp cận được với máy tình, video và các công nghệ hiện đại khác Nhiều người còn tin tưởng công nghệ này cần thiết ví khả năng sử dụng của chúng là đặc điểm thiết yếu cho việc chuẩn bị nghề nghiệp của học sinh

1.3.2 Vai trò của CNTT&TT trong giảng dạy nói chung và trong giảng dạy vật lý

Ứng dụng CNTT&TT đã thực sự trao quyền chủ động học tập cho học sinh và cũng làm thay đổi vai trò của người thầy trong giáo dục Từ vai trò là nhân tố quan trọng, quyết định trong kiểu dạy học tập trung vào thầy cô, thí nay các thầy cô phải chuyển sang giữ vai trò là nhà điều phối theo kiểu dạy học hướng tập trung vào học sinh Kiểu dạy học hướng tập trung vào học sinh và hoạt động hóa người học có thể thực hiện một cách tốt hơn với sự trợ giúp của máy tình và mạng Internet Với các chương trính dạy học đa môi trường (mutilmedia) và được chuẩn bị chu đáo có thể truy cập được nhờ các phương tiện siêu môi trường ( hypermedia) giúp cho việc tự học của học sinh trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn bao giờ hết

Đối với ngành vật lý, việc ứng dụng CNTT&TT trong giảng dạy vật lý sẽ tạo ra một bước chuyển cơ bản trong quá trính đổi mới nội dung, phương pháp dạy học cụ thể Cụ thể hơn đó là:

- CNTT&TT là một công cụ đắc lực hỗ trợ cho việc xây dựng các kiến thức mới

- CNTT&TT tạo môi trường để khám phá kiến thức nhằm hỗ trợ cho quá trính học tập

- CNTT&TT tạo môi trường hỗ trợ học tập qua thực hành, qua cộng đồng và qua phản ánh

- CNTT&TT giúp cho việc mô phỏng thì nghiệm, sơ đồ hóa kiến thức,… giúp học sinh tự tím hiểu thêm được nhiều kiến thức vật lý hơn…

Để phục vụ cho việc đổi mới phương pháp dạy học, giáo viên có thể theo tùy từng bài giảng, từng mảng kiến thức hoặc tùy theo từng đối tượng học sinh mà vận dụng một cách linh hoạt, sáng tạo CNTT&TT trong từng giờ, từng kiểu bài lên lớp Nhờ các công cụ đa phương tiện của máy tình như: văn bản (text), đồ họa (graphic), hính ảnh (image), âm thanh (sound), giáo viên sẽ xây dựng được bài học sinh động, thu hút được

sự tập trung của học sinh, dễ dàng vận dụng các phương pháp sư phạm: phương pháp dạy học tính huống, phương pháp dạy học nêu vấn đề Qua đó tăng tình tìch cực chủ động của học sinh trong quá trính học tập

Như thế, trong dạy học hiện nay, vai trò của người thầy dần thay đổi Nhờ sự trợ giúp của CNTT&TT, người thầy không giữ vai trò trung tâm mà chuyển sang vai trò người điều khiển trong kiểu dạy học hướng tập trung vào học sinh

Theo dự đoán của các chuyên gia, trong vong 10 năm tới công nghệ thông tin và truyên thông, trong đó có việc dạy học qua mạng sẽ ảnh hưởng sâu sắc, thay đổi các phương pháp dạy và học, vai trò và chức năng của thầy dạy cũng như người học

1.3.3 Tình hình sử dụng máy tính và khai thác phần mềm để dạy học ở nước ta hiện nay

1.3.3.1 Tình hình sử dụng máy tính ở nước ta hiện nay

Nghị quyết TW IV của Ban chấp hành TW Đảng khóa VII đã nhấn mạnh:

“Phải coi đầu tư cho giáo dục là một trong những chương trình của đầu tư phát triển, tạo điều kiện cho giáo dục đi trước một bước và phục vụ đắc lực cho sự nghiệp kinh tế – xã hội”

Trong những năm qua mặc dù phương pháp đổi mới dạy học đã được triển khai, nhưng thực chất nội dung giáo dục ìt gắn liền với yêu cầu của cuộc sống hàng ngày, dạy học vẫn bằng phương pháp lạc hậu: thầy giảng – trò ghi, chưa cập nhật được những thành tựu khoa học tiên tiến trên thế giới Do đó, sản phẩm giáo dục – con người thông qua giáo dục đào tạo thường thiếu năng động sáng tạo, còn nhiều bỡ ngỡ, lúng túng, thậm trì bất lực trước đòi hỏi của cuộc sống vốn rất đa dạng và luôn luôn biến đổi không ngừng

Để hòa nhập với nhịp độ phát triển giáo dục chung của các nước trên thế giới, trong những năm 1990 trở lại đây, Bộ giáo dục và đào tạo đã có những cố gắng trong việc tăng cường trang thiết bị, cung cấp thêm nhiều máy tình cho các trường phổ thông, mở rộng và nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên khoa công nghệ thông tin, cử nhiều giáo viên đi học thêm vi tình, khuyến khìch các cán bộ nghiên cứu các phần mềm dạy học

Trong khoảng 10 năm gần đây, các trường trung học đã triển khai chương trính dạy tin học, trính độ giảng dạy và ứng dụng tin học đã có cơ sở vững chắc, nhiều phần mềm dạy học đã được thử nghiệm Nhiều giáo viên đã ứng dụng phần mềm của nước ngoài làm công cụ dạy học Nếu xây dựng và đưa các phần mềm vào dạy học phổ biến

sẽ là một bước ngoặt quan trọng cho nên giáo dục nước nhà

Hiện nay, hầu hết các trường THPT đã được trang bị máy tình để dạy môn tin học Từ năm 2006-2007, bộ môn tin học được đưa vào giáo dục chình khóa cho học sinh phổ thông Nhiều giáo viên toán, vật lý, hóa học, sinh học, sử, địa lì … đã và đang

nghiên cứu, xây dựng và ứng dụng phần mềm, tư liệu nhằm nâng cao chất lượng dạy học

Đối với bộ môn vật lý, việc đổi mới phương pháp dạy học, phương tiện, thiết bị dạy học đang từng bước cải tiến Hầu hết các giáo viên đã thấy được vai trò quan trọng của việc khai thác các phần mềm phục vụ cho quá trính dạy học để nâng cao chất lượng dạy học Tuy nhiên, do trính độ tin học, ngoại ngữ của giáo viên còn hạn chế, kinh phì đầu tư vào các phương tiện, thiết bị dạy học còn hạn hẹp nên việc khai thác các phần mềm vi tình trong dạy học vật lý bước đầu gặp nhiều khó khăn Tuy vậy, việc ứng dụng CNTT&TT vào giảng dạy đã làm cho người học thấy hứng thú hơn, giờ học trở nên sôi động hơn, người học tiếp thu bài nhanh hơn và có cảm giác như tự mính đang tím ra những điều mới lạ ở thế giới xung quanh

1.3.3.2 Khai thác sử dụng một số phần mềm để dạy học môn vật lý

Đối với vật lý, hiện nay trên thế giới có khá nhiều đĩa CD – ROM về vật lý rất phong phú

Phần mềm giảng dạy có thể được hiểu là các phần mềm dùng cho việc dạy và học trên máy tình (có thể nối mạng LAN, WAN, và WWW ) về vật lý nó bao gồm các lĩnh vực sau:

- Sách điện tử là các đĩa CD hướng dẫn học một giáo trính vật lý có bài tập, thì nghiệm mô phỏng, tự kiểm tra đánh giá

- Kiểm tra trắc nghiệm trên máy theo chủ đề riêng, tự đánh giá kết quả

- Xử lý các số liệu thực nghiệm

- Biểu diễn các mô hính để xây dựng các khái niệm trừu tượng

- Thực hiện các thì nghiệm mô phỏng trên máy

- Xem các thì nghiệm trên đĩa

Sử dụng phần mềm trong giảng dạy là một công cụ không thể thiếu được trong công nghệ giáo dục nhằm phát huy khả năng sáng tạo của học sinh Xu hướng học tập

và giảng dạy hiện đại đó đang được phổ biến ở các nước tiên tiến Tuy nhiên phần

mềm dạy học không thể thay thế được vai trò người thầy, sách giáo khóa, các giáo trính, các công cụ dạy học khác Các thì nghiệm mô phỏng và thì nghiệm ảo không thể thay thế được các thì nghiệm thực ở các phòng thì nghiệm dù còn là thô sơ Việc vận dụng phần mềm vào giảng dạy là một hướng nghiên cứu còn mới mẻ, cần được quan tâm để tiếp tục phát triển

1.3.4 Ưu nhược điểm của ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lý

1.3.4.1 Ưu điểm

- Là công cụ đắc lực, hỗ trợ cho việc xây dựng kiến thức

- Giúp học sinh dễ hiểu bài, hiểu một cách sâu sắc hơn và nhớ bài lâu hơn cho việc thu nhận thông tin về sự vật, hiện tượng một cách sinh động, chình xác đầy

đủ từ đó nâng cao hứng thú học tập bộ môn, nâng cao lòng tin của học sinh vào khoa học

- Giúp học sinh tiếp cận, làm quen với các thiết bị và công nghệ hiện đại

- Giúp cho bài học sinh động, phong phú, hấp dẫn đối với học sinh

- Giúp giáo viên tiết kiệm được thời gian trên lớp trong mỗi tiết học, giúp giáo viên điều khiển được hoạt động của học sinh, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của các em được thuận lợi và cho hiệu suất cao

- Giải phóng người thầy khỏi một khối lượng lớn các công việc tay chân, do đó làm tăng khả năng nâng cao chất lượng dạy học

- Đặc biệt nếu áp dụng phần mềm hữu ìch sẽ tìch cực hóa được hoạt động nhận thức của học sinh

Với các lý do trên, việc ứng dụng CNTT&TT trong dạy học vật lý sẽ tạo một bước chuyển cơ bản trong quá trính đổi mới nội dung chương trính, phương pháp giảng dạy

và phương pháp đào tạo

1.3.4.2 Hạn chế

- Chi phì đầu tư trang thiết bị, cơ sở vật chất lớn

- Đòi hỏi đội ngũ giáo viên và học sinh phải có trính độ tin học, ngoại ngữ nhất định

- Khi sử dụng máy tình điện tử người ta dễ mất cảm giác chân thức, thiếu đi những cảm xúc, xúc giác và ấn tượng thực Do đó CNTT&TT chỉ hỗ trợ chứ không thay thế được các thì nghiệm thực hành

- Việc sử dụng CNTT&TT tự phát đã tạo ra nhiều bài giảng chỉ đơn thuần là đưa nội dung kiến thức thông thường trong sách giáo khoa sang văn bản điện tử với mầu sắc sặc sỡ, đồ họa vui nhộn Và người giáo viên dùng máy tình để dạy học cần phải biết chắc rằng, mính thiết kế cái gí, mính trính bày cái gí trước, cái gí sau Nếu không chú ý có thể làm lộ thông tin mà đáng lẽ học sinh phải là người khám phá và phát hiện

Như vậy, khẳng định rằng “ Đổi mới phương pháp dạy học vật lý bằng CNTT&TT

là xu thế của thời đại ngày nay” Tuy nhiên việc ứng dụng làm sao để khai thác hợp lì

và hiệu quả của CNTT&TT vào dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng lại cần phải có các nghiên cứu cụ thể và nghiêm túc

1.4 Mục đích giảng dạy chương dao động và sóng điện từ cho học sinh

phổ thông với sự hỗ trợ của phần mền Matlab

1.4.1 Kết hợp phương pháp dạy học tích cực với một số mô hình Matlab trong giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ ”

Để HS có khả năng chiếm lĩnh và làm chủ kiến thức một cách nhanh, hiệu quả nhất thí trong quá trính DH người GV phải đưa ra phương pháp dạy học thìch hợp; hướng người học đi theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một cách tự lực, tìch cực

và đây là một trong số các phương pháp mà chúng tôi đã sử dụng:

- Khi học về chương dao động điện từ, đây là một chương chủ yếu là lý thuyết mới nhưng cũng lại có sự tương đồng với kiến thức của chương “dao động điều hoà” việc kết hợp giữa phương pháp dạy học tìch cực như phiếu học tập KWL và cho học

sinh quan sát các mô hính giúp các em hiểu được lý thuyết một cách sâu sắc, hay như kết thúc chương, sử dụng lược đồ tư duy sẽ giúp học sinh hệ thống được toàn bộ chương và những khái niệm cần nắm vững

1.4.2 Các bước kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tích cực với phần mềm Matlab trong giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ ”

Để sự kết hợp đó được hài hòa, mang lại hiệu quả cao thí người GV phải chú ý tới yếu tố sư phạm, quá trính tiến hành thiết kế bài giảng có sử dụng phần mềm Matlab phải được tiến hành theo các bước như:

- Xác định mục tiêu của bài học

- Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm mà HS cần đạt được trong bài học

- Xác định vốn kiến thức, kỹ năng và trính độ tư duy của HS

- Khả năng ứng dụng CNTT của GV và HS Xác định tính hính cơ sở vật chất của trường sở tại

- Mục đìch sư phạm cần đạt được sau khi kết thúc bài học

tế, khoa học giáo dục, công nghệ của Việt Nam với thế giới

Kết luận chương 1

Nội dung chương 1 đã trính bày khái quát về những xu hướng đổi mới phương pháp dạy học cùng với một số định hướng đổi mới phương pháp dạy học Vật lý theo quan điểm lấy học sinh làm trung tâm - là cơ sở lì luận để đổi mới phương pháp dạy học Đây là những yêu cầu cấp bách trong dạy học hiện nay để có thể đáp ứng được nhu cầu đào tạo con người trong thời kỳ mới

CNTT&TT có vai trò đặc biệt trong dạy học nói chung và trong dạy học Vật lý nói riêng.Việc ứng dụng CNTT trong dạy học giúp chúng ta đổi mới được nội dung và hính thức tổ chức dạy học, khắc phục những nhược điểm của PPDH cũ Và việc vận dụng nó vào trong dạy học sao cho phù hợp lại là một vấn đề hết sức quan trọng đối với người giáo viên, chình ví vậy việc kết hợp hiệu quả giữa phương pháp dạy học tìch cực với ứng dụng CNTT&T trong giảng dạy là yếu tố hết sừc quan trọng

Trong phạm vi đề tài chúng tôi chỉ đi sâu nghiên cứu và ứng dụng CNTT&TT

trong dạy học vật lý mà trọng tâm là: “Sử dụng một số mô hình dao động và sóng

điện từ được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương dao động và sóng điện từ Vật lý lớp 12 ban nâng cao”

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MATLAB

Trong Vâ ̣t lý ho ̣c, V.A Stopho đã đi ̣nh nghĩa mô hình như sau: “Mô hính là một

hệ thống được hính dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tình bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hính sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng”[trìch dẫn]

Mô hính chỉ phản ánh một số thuộc tình bản chất của sự vật, hiện tượng được nghiên cứu Điều này cho thấy là một sự vật, hiện tượng có thể được phản ánh bởi nhiều mô hính khác nhau, trong đó mỗi mô hính thể hiện một vài thuộc tình mà ta quan tâm và theo từng cách tiếp cận khác nhau của người xây dựng mô hính Vậy mô hính không đồng nhất với sự vật, hiện tượng mà nó phản ánh

2.1.2 Chức năng của mô hình trong Vật lý học

Thế giới vật chất rất phong phú và đa dạng nhưng lại có tình thống nhất Rất nhiều sự vật, hiện tượng đã được mô hính hóa trong trì tưởng tượng của con người để từ đó

khám phá ra những mối quan hệ mới mà trước đó chưa ai biết đến Các nhà khoa học với hướng tiếp cận khác nhau về những đối tượng khác nhau, nhưng trong một hoàn cảnh cụ thể thí đối tượng Vật lý được phản ánh hoàn toàn giống nhau về bản chất Phương trính sóng có thể là sự mô tả của sự lan truyền sóng âm trong không khì, cũng

có thể mô tả sự truyền sóng điện từ trong chân không Điều đó thể hiện sự thống nhất của vật chất

Trong Vật lý học, mô hính có những chức năng chình như sau:

 Mô tả sự vật hiện tượng

 Giải thìch các tình chất, hiện tượng có liên quan đến đối tượng

 Tiên đoán các tình chất và các hiện tượng mới

Mô hính trong Vật lý học có thể ứng dụng trong dạy học Vật lý Mô hính Vật lý

có tình trực quan, đơn giản, tương tự vật gốc, phản ánh một vài thuộc tình cơ bản trong điều kiện lý tưởng Quá trính dạy học không giống quá trính nghiên cứu khoa học về nhiều mặt Nghiên cứu khoa học nhằm mục đìch tím ra cái mới chưa từng có Dạy học nhằm đưa kiến thức sẵn có của nhân loại đến với người học, trong đó người học chưa từng biết đến kiến thức ấy Dựa trên những nội dung hay định luật có sẵn, người tổ chức giờ học đưa người học đến với kiến thức bằng cách thức riêng Nếu sử dụng mô hính Vật lý, người tổ chức giờ học có thể làm người học nhận thức một cách trực quan

và tìch cực hơn dựa trên quá trính tương tác để nhận biết mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng hay quy luật vận động của sự vật, hiện tượng đó

2.1.3 Các loại mô hình Vật lý

Mô hính Vật lý thông thường được chia làm hai loại có chức năng khác nhau:

mô hính vật chất và mô hính lý thuyết

Mô hính vật chất thể hiện những đặc trưng của vật chất về mặt kiến trúc không gian, hính học, động lực học và được sử dụng ở giai đoạn đầu của nhận thức (khi cần hính thành kiến thức kinh nghiệm hoặc những biểu tượng ban đầu về sự vật)

Mô hính lý thuyết là những mô hính trừu tượng và được chia làm hai loại: mô hính kì hiệu và mô hính biểu tượng Mô hính kì hiệu thường thể hiện dưới dạng công thức toán học hay đồ thị Trong đó công thức toán học thay thế đối tượng nghiên cứu

và đem lại thông tin cần thiết rất nhanh chóng Đồ thị cũng là một dạng mô hính được

sử dụng thường xuyên trong Vật lý học Các định luật Vật lý nhiều khi được xây dựng dựa vào đồ thị rồi mới suy ra công thức liên hệ giữa các đại lượng Đồ thị không chỉ đem lại thông tin về quan hệ phụ thuộc giữa các đại lượng mà còn có khả năng đưa ra thông tin tiên đoán về quy luật vận động của sự vật, hiện tượng Thì dụ, khi quan sát đồ thị của dao động tắt dần học sinh dễ dàng quan sát được sự suy giảm của biên độ dao động theo thời gian

Mô hính biểu tượng là loại mô hính trừu tượng nhất, không thể hiện trong không gian thực mà chỉ hính thành trong tư duy Có nhiều đối tượng nghiên cứu cần được mô hính hóa dạng biểu tượng, thì dụ: mô hính trường điện từ, photon, mô hính phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khì, mô hính vật đen tuyệt đối

2.1.4 Phương pháp mô hình trong nghiên cứu vật lý và các giai đoạn của của nó

Trong phương pháp mô hính, người ta xây dựng các mô hính mang những tình chất cơ bản của vật thể, hiện tượng, quá trính và mối quan hệ giữa chúng Việc nghiên cứu trên mô hính sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên đối tượng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hính sẽ chuyển sang cho đối tượng gốc, giúp ta thu được những thông tin mới về đối tượng gốc, dự đoán được tình chất hiện tượng mới có thể có của đối tượng nghiên cứu

Nhín chung, phương pháp mô hính trong vật nghiên cứu Vật lý có các giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tình chất của đối tượng gốc

Bằng quan sát thực nghiê ̣m, người ta xác đi ̣nh được mô ̣t tâ ̣p hợp những tính chất của đối tượng nghiên cứu Giai đoa ̣n này còn được go ̣i là tập hợp những dữ kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hính

Giai đoạn 2: Xây dựng mô hính

Do kết quả của sự tương tự, người ta xây dựng một mô hính sơ bộ , chưa đầy đủ

Mô hính này mới chỉ có trong óc người nghiên cứu Trong giai đoa ̣n này , trì tưởng tươ ̣ng và trực giác giữ mô ̣t vai trò hết sứ c quan tro ̣ng Nó giúp người nghiên cứu rút ra những thuộc tình căn bản , những mối quan hệ cần thiết để tạo ra hính mẫu trong tư duy Dựa vào hính mẫu này nhà nghiên cứu xây dựng những mô hình thâ ̣t hoặc các mô hính kì hiệu Trong trường hợp mô hìn h lý tưởng , người ta thường đem đối chiếu mô hính trong tư duy với những vâ ̣t, những hiê ̣n tượng mà người ta quen biết

Giai đoa ̣n 3: Thao tác trên mô hính, suy ra hệ quả lý thuyết

Sau khi xây dựng mô hình , người ta áp dụng các phương pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hính và thu được kết quả và các thông tin mới Đối với mô hính vật chất người ta làm thì nghiệm thực trên mô hính, đối với mô hính

lý tưởng thí tiến hành các thao tác logic trong óc, tức là áp dụng những phép tình hay những phép suy luận logic trên các ký hiệu Người ta coi viê ̣c này như làm mô ̣t thí nghiê ̣m đă ̣c biê ̣t go ̣i là thí nghiê ̣m lý tưởng Thì nghiệm lý tưởng tuy không có thật nhưng có vai trò rất lớn trong khoa ho ̣c Theo Heisenbërg: Thì nghiệm đó được sáng tạo ra để giải thìch những vấn đề đặc biệt quan trọng , bất kể là thực tế ta có thể thực hiê ̣n được thí nghiê ̣m đó hay không Dĩ nhiên, điều quan tro ̣ng là thí nghiê ̣m đó có thể thực hiê ̣n được về nguyên tắc mă ̣c dù kỹ thuâ ̣t thực nghiê ̣m của nó có thể rất phức ta ̣p Trong phương pháp mô hính lý tưởng, người ta có thể dự đoán được sự vận động của

mô hính trong những điều kiện xác định theo những quy luật riêng Kết quả cần thu được đó là những hệ quả của quá trính tương tác hoặc mức độ cụ thể trong từng phép thử với các điều kiện khác nhau Vật lý hiện đại phát triển đã cho thấy rằng mô hính đem lại kết quả nhanh chóng hơn và tương đối chình xác Điều này giúp cho quá trính

tạo ra một phát minh hay sáng chế rút ngắn bớt thời gian, giảm chi phì và cũng đồng nghĩa với việc giảm bớt khó khăn trong lao động khoa học

Thì nghiệm lý tưởng thực chất là một thao tác logic , chứ không phải là mô ̣t phương pháp n ghiên cứu khách quan , những kết quả trên mô hình phải được chuyển về đối tươ ̣ng nghiên cứu (đối tượng gốc) xem có phù hợp hay không

Giai đoa ̣n 4: Thực nghiệm kiểm tra

Thực tiễn là tiêu chuẩn để kiểm nghiệm những sản phẩm của tư duy Bản thân

mô hính là một sản phẩm của nhận thức nên cần phải kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mô hính với những kết quả thu được từ đối tượng gốc Nếu có sự sai lệch thí phải điều chỉnh mô hính , có những trường hợp phải bỏ hẳn

mô hình đó và thay bằng mô hình khác

Vì dụ : Mô hính đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa li độ và thời gian trong dao động tắt dần cho thấy biên độ dao động giảm dần theo thời gian nhưng không hoàn toàn tuân theo hàm mũ Từ đó đặt ra câu hỏi rằng mô hính xây dựng đã phù hợp chưa, hay lý thuyết được xây dựng cần được tiếp tục hoàn chỉnh?

Những mô hính đã được kiểm nghiệm trong thực tế là những mô hính phản ánh một số mặt của thực tế khách quan Nó có thể bị thay đổi, hoàn chỉnh thêm hoặc bị bác

bỏ khi người ta có thêm những thông tin chình xác hơn về đối tượng

2.1.5 Phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý

Vai trò của mô hính trong dạy học Vật lý

Trong nghiên cứu khoa học Vật lý, mô hính và phương pháp mô hính có chức năng nhận thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tình mới, hiện tượng mới, quy luật mới Nếu xem xét quá trính học tập của học sinh dưới góc độ một hoạt động nhận thức thí mô hính cũng có chức năng như trong nghiên cứu khoa học Vật lý

Trong khi dạy học, học sinh nhiều khi không đủ khả năng xây dựng mô hính để thay thế vật gốc trong nghiên cứu nhưng giáo viên có thể sử dụng mô hính để thay thế