Tổ chức dạy học phần Điện học Vật lí lớp 11 nâng cao trung học phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Technology 3D

Nói cách khác, việc đổi mới nội dung và phương pháp trong DH vật lí phải gắn liền với việc tăng cường Trong khi đó, công nghệ thông tin đang tạo ra những bước đột phá mới trong giai đoạn

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG, ĐỒ THỊ 3

MỞ ĐẦU 5

NỘI DUNG 11

Chương 1 11

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE TECHNOLOGY 3D TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 11

Chương 2 37

KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN CROCODILE TECHNOLOGY 3D TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 37

Chương 3 71

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 71

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNTT : công nghệ thông tin

CT : Crocodile Technology 3D

DH : dạy học

ĐC : đối chứng

GV : giáo viên

HS : học sinh

KG : không gian MVT : máy vi tính

PMDH : phần mềm dạy học

PP : phương pháp

PPDH : phương pháp dạy họcPTDH : phương tiện dạy họcQTDH : quá trình dạy học

TN : thí nghiệm

TNSP : thực nghiệm sư phạmTNg : thực nghiệm

TTC : tính tích cực

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Biểu tượng CT 38

Hình 2.2 Giao diện làm việc 38

Hình 2.3 Thanh thực đơn 39

Hình 2.4 Thanh công cụ 40

Hình 2.5 Sử dụng TN có sẵn 41

Hình 2.6 Properties 42

Hình 2.7 Details 42

Hình 2.8 Background 42

Hình 2.9 Không gian 3D phần điện 43

Hình 2.10 Không gian 3D phần cơ 43

Hình 2.11 Lựa chọn dụng cụ TN 43

Hình 2.12 Kết nối thành TN 43

Hình 2.13 Electronics 46

Hình 2.14 Rectangular PCB space 46

Hình 2.15 Thay đổi thuộc tính vùng không gian 3D 46

Hình 2.16 Thanh công cụ mini 46

Hình 2.17 Tạo bản mạch in 47

Hình 2.18 Analog 47

Hình 2.19 Lựa chọn dụng cụ 48

Hình 2.20 Thay đổi thuộc tính đối tượng 48

Hình 2.21 Tạo kết nối 49

Hình 2.22 Không kết nối được 49

Hình 2.23 Kết nối giữa một dụng cụ với một dây hiện hữu 49

Hình 2.24 Tạo đoạn dây đến điểm bất kì 49

Hình 2.25 Công cụ Text và Instructions 50

Hình 2.26 Chèn hình ảnh vào TN 50

Hình 2.27 Chọn đối tượng kết nối 51

Hình 2.28 Chọn đại lượng điều khiển 51

Hình 2.29 Thay đổi thuộc tính công cụ number 51

Hình 2.30 Điều khiển giá trị 51

Hình 2.31 Chọn đại lượng điều khiển 52

Hình 2.32 Mạch điện cần vẽ đồ thị 52

Hình 2.33 Gán thông số cho trục tung 52

Hình 2.34 Chọn giá trị trục tung 53

Hình 2.35 Chọn dạng trục hoành 53

Hình 2.36 Gán thông số cho trục hoành 53

Hình 2.37 Chọn giá trị trục hoành 53

Hình 2.38 Thay đổi thuộc tính cho đồ thị 53

Hình 2.39 Đồ thị 54

Hình 2.40 Các giá trị định mức của dụng cụ 54

Hình 2.41 Electronics 55

Hình 2.42 Simulation 55

Hình 2.43 Sơ đồ mạch điện 56

Hình 2.44 Bản mạch lắp đặt thí nghiệm 3D 56

Hình 2.45 Cửa sổ realPCB 57

Hình 2.46 Sơ đồ mạch điện 3D 57

Hình 2.47 Thí nghiệm khảo sát đặc tính khuyếch đại của tranzito 58

Hình 2.48 Sơ đồ mạch điện 59

Hình 2.49 Sơ đồ mạch điện 3D 59

Hình 2.50 Chèn hình ảnh khung cảnh TN 60

Hình 2.51 Chèn button 60

Hình 2.52 Chèn popup 61

Hình 2.53 Mạch trong popup 61

Hình 2.54 Thí nghiệm mạch điện cầu thang 61

Hình 2.55 Mạch điện 63

Hình 2.56, Hình 2.57, Hình 2.58, Hình 2.59, Hình 2.60, Hình 2.61 TN giáo án 68

Hình 2.62 Idestructible parts 69

Bảng 3.1 Số HS nhóm TNg và nhóm ĐC 73

Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 75

Bảng 3.3 Bảng phân loại theo học lực 75

Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất 76

Bảng 3.5 Bảng phân phối tần suất tích lũy 77

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số 78

Đồ thị 3.1 Đồ thị phân loại theo học lực của 2 nhóm 76

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần suất của 2 nhóm 76

Đồ thị 3.3 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 77

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong bối cảnh hiện nay, tốc độ phát triển của khoa học kĩ thuật và lượng tri thức của nhân loại tăng lên nhanh chóng Học vấn phổ thông trong những năm đầu của thế kỷ 21 đã khác rất xa so với 20 - 30 năm về trước Con đường đưa học vấn phổ thông đến với thế hệ trẻ cũng được rộng mở với rất nhiều kênh thông tin khác nhau Việc đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục là đòi hỏi của thực tế khách quan, mang tính quy luật phổ biến của mọi quốc gia

Bộ Giáo dục - Đào tạo nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học Điều 28

của Luật giáo dục qui định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính

tích cực, tự giác chủ động sáng tạo của HS; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng HS, điều kiện của từng lớp học; bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, khả năng hợp tác; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú và trách nhiệm học tập cho HS.” [16]

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX cũng đã khẳng định: “Đổi

mới phương pháp dạy phải theo hướng phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, trong dạy học cần coi trọng thực hành, tránh kiểu dạy học nhồi nhét, học vẹt, dạy chay.”[5].

Trong quá trình đổi mới đó thì PTDH có vai trò hết sức quan trọng Việc tăng cường sử dụng PTDH hiện đại là điều kiện cơ bản để thực hiện đổi mới các

PPDH Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII chỉ rõ: “Đổi mới mạnh mẽ phương

pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo thời gian tự học tự nghiên cứu của học sinh…” [6].

Việc áp dụng CNTT vào DH đã được ngành giáo dục xác định là nhiệm vụ trọng tâm trong giai đoạn 2008 - 2012 [3]

Bên cạnh đó, Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, nội dung của nó gắn

liền với các hiện tượng, các quá trình, sự kiện thực tế và có những ứng dụng rộng rãi trong đời sống sản xuất Vì vậy trong giảng dạy vật lí thì việc lồng ghép các TN vào các bài học là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền đạt kiến thức cho HS Nói cách khác, việc đổi mới nội dung và phương pháp trong DH vật lí phải gắn liền với việc tăng cường

Trong khi đó, công nghệ thông tin đang tạo ra những bước đột phá mới trong giai đoạn hiện nay thì việc tiến hành các TN ảo trên MVT là một giải pháp quan trọng để giải quyết những khó khăn nêu trên, giúp HS tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho HS trong từng bài học

Hiện nay trên internet và trên thị trường có rất nhiều nơi cung cấp các TN ảo phục vụ cho DH Tuy nhiên để tìm ra những TN phù hợp với bài dạy theo định hướng của mình thì không dễ Vì vậy ta phải tự thiết kế những TN ảo để phục vụ cho công tác giảng dạy của mình

Có rất nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế các TN ảo như Working model, Macromedia Flash, Pakma, Crocodile Physics Tuy nhiên tôi thấy phần mềm Crocodile Technology 3D có nhiều tính năng, sử dụng thuận tiện, hình ảnh rất gần với thực tế và đáp ứng được hầu hết các yêu cầu về TN vật lí phần Điện học, Cơ học trong chương trình sách giáo khoa hiện nay

Xuất phát từ cơ sở lí luận và thực tiễn nói trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề

tài: Tổ chức dạy học phần Điện học Vật lí lớp 11 nâng cao trung học phổ thông

với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Technology 3D.

2 Mục tiêu của đề tài

- Góp phần hoàn thiện cơ sở lí luận về việc sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong DH nói chung và DH vật lí nói riêng theo hướng hiện đại hoá các PTDH

- Sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D để thiết kế một số TN ảo phần Điện học trong chương trình vật lí lớp 11 nâng cao THPT

- Xây dựng được tiến trình DH có sử dụng các TN đã thiết kế nhằm góp phần nâng cao tính tích cực, tự lực cho HS và chất lượng DH vật lí ở trường phổ thông

3 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng các sản phẩm được thiết kế từ phần mềm Crocodile Technology 3D trong DH phần điện học thì sẽ kích thích hứng thú học tập, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS và nâng cao chất lượng DH vật lí ở trường THPT

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong DH vật lí

- Tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng MVT và TN ảo vào DH vật lí ở trường THPT hiện nay

- Nghiên cứu cấu trúc, nội dung phần Điện học trong chương trình vật lí lớp

11 nâng cao THPT

- Nghiên cứu sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D để thiết kế một

số TN hỗ trợ DH phần Điện học trong chương trình vật lí 11 nâng cao THPT

- Xây dựng tiến trình DH một số bài cụ thể trong phần Điện học trong chương trình vật lí 11 nâng cao THPT

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng phần mềm Crocodile Technology 3D trong DH vật lí

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động DH phần Điện học, chương trình vật lí lớp 11 nâng cao THPT

5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D trong DH phần

Điện học trong chương trình vật lí lớp 11 nâng cao THPT.

- Phạm vi khảo sát: một số trường THPT ở tỉnh Thừa Thiên Huế

6 Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Hiện nay, ngày càng có nhiều GV nghiên cứu việc sử dụng MVT và các phần mềm hỗ trợ vào DH vật lí ở trường phổ thông theo các khía cạnh khác nhau Nhiều công ty công nghệ thông tin cũng đã phát triển các phần mềm DH tuy nhiên hiệu quả sử dụng chưa cao do chưa có sự thống nhất giữa người viết chương trình với những người GV trực tiếp sử dụng Các tác giả Lê Công Triêm, Nguyễn Quang Lạc, Nguyễn Đức Sừu đã xây dựng được một cơ sở lí luận khá hoàn chỉnh về việc

ứng dụng MVT vào DH vật lí Bài báo “Sự hỗ trợ của máy vi tính với hệ thống

multimedia trong dạy học” [24] của tác giả Lê Công Triêm đã đề cập đến vấn đề sử

dụng MVT với hệ thống đa phương tiện cũng như sự hiệu quả của nó trong DH Bài

báo “Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí” [29] của tác giả Lê Công Triêm, đã đề cập đến khái niệm TN ảo, khái niệm mô phỏng và vai

trò của nó trong DH vật lí

Có một số tác giả đã nghiên cứu về việc ứng dụng phần mềm Crocodile Physics để thiết kế các TN ảo trong DH vật lí như Lê Thị Ngọc Thủy với luận văn

Thạc sĩ “Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học vật lí ở

trường trung học phổ thông” [19] Trong đề tài của mình, tác giả nghiên cứu khai

thác phần mềm Crocodile Physics để thiết kế các TN vật lí hỗ trợ quá trình DH

Luận văn Thạc sĩ “Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics vào dạy học

phần Điện học và Quang hình học vật lí lớp 11 nâng cao trung học phổ thông” [14]

của Nguyễn Ngọc Lê Nam đã đi sâu hơn vào phần Điện học và Quang hình học Trên internet và các bài báo cũng đã có một số bài viết về phần mềm Crocodile Physics và ứng dụng của nó trong DH vật lí

Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu đó mới chỉ giới thiệu một cách tổng quan và xây dựng tiến trình DH có sử dụng các TN ảo mà chưa đưa ra hướng dẫn

cụ thể về cách thiết kế các TN bởi vì hiện nay còn có rất nhiều GV vẫn còn hạn chế trong việc sử dụng MVT Hơn nữa, trong các công trình nghiên cứu trên, chưa có một công trình nào đề cập đến việc sử dụng phần mềm CT vào DH vật lí

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng và nhà nước; các Chỉ thị của Bộ GD&ĐT về DH và đổi mới PPDH hiện nay ở trường THPT

- Nghiên cứu các sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành, các Luận án, luận văn

có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu tài liệu về giáo dục học, tâm lí học, lí luận DH để làm sáng tỏ

về mặt lí luận và các vấn đề có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu chương trình vật lí 11 nâng cao THPT phần Điện học

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Trao đổi với GV và HS về vấn đề sử dụng TN trong DH vật lí ở trường THPT

- Nghiên cứu khai thác, sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D trong

DH nhằm đánh giá khả năng hỗ trợ của phần mềm này trong quá trình DH vật lí ở trường THPT

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành TNSP một số tiết dạy thuộc phần Điện học có đối chứng tại một

số lớp ở các trường THPT để đánh giá hiệu quả của đề tài

7.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học xử lí các kết quả thu được từ thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng

8 Những đóng góp của luận văn

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc đổi mới phương pháp DH và việc ứng dụng MVT và TN ảo vào DH vật lí ở trường THPT hiện nay

- Hướng dẫn khai thác, sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D để thiết

kế các TN ảo, đặc biệt là phần Điện học lớp 11 nâng cao THPT

- Thiết kế một số bài DH trong phần Điện học lớp 11 nâng cao với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Technology 3D

- Một số kết luận sư phạm từ thực nghiệm và quá trình nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng phần mềm góp phần nâng cao chất lượng

DH vật lí ở trường phổ thông hiện nay

9 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 3 phần: phần mở đầu, phần nội dung và phần kết luận

Phần nội dung có 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm Crocodile Technology

3D trong dạy học vật lí

Chương 2: Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D trong

dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE

TECHNOLOGY 3D TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

1.1.1 Khái niệm tích cực và tính tích cực

Tích cực nghĩa là có ý nghĩa, có tác dụng khẳng định, thúc đẩy sự phát triển,

là đem hết khả năng và tâm trí vào việc làm, là một trạng thái tinh thần có tác dụng khẳng định và thúc đẩy sự phát triển, là chủ động, hăng hái, nhiệt tình với nhiệm vụ được giao Người tích cực là người tỏ ra chủ động, có những hoạt động nhằm tạo ra

sự biến đổi theo hướng phát triển

TTC là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội TTC có mặt tự phát và tự giác Theo Thái Duy Tuyên, mặt tự phát của TTC là những yếu tố tiềm ẩn bên trong, bẩm sinh, thể hiện ở tính tò mò, hiếu kì, linh hoạt trong đời sống hàng ngày Mặt tự giác của TTC là trạng thái tâm lí có mục đích và đối tượng rõ rệt,

do đó có hoạt động để chiếm lĩnh đối tượng đó TTC tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính phê phán trong tư duy, trí tò mò khoa học Nhờ TTC tự giác, có ý thức, con người có thể đạt được nhiều tiến bộ trong đời sống và phát triển nhanh hơn so với TTC tự phát Vì vậy, một trong các nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục là hình thành và phát triển TTC xã hội, nhằm đào tạo những con người năng động, thích ứng và góp phần phát triển cộng đồng Như vậy, có thể xem TTC như là một điều kiện, đồng thời là một kết quả của sự phát triển nhân cách HS trong quá trình giáo dục

1.1.2 Tính tích cực của học sinh trong học tập

Tính tích cực của HS biểu hiện trong những dạng hoạt động khác nhau như học tập, lao động, thể dục - thể thao, vui chơi giải trí, hoạt động xã hội , trong đó học tập là hoạt động chủ yếu của lứa tuổi đi học

TTC trong hoạt động học tập về thực chất là TTC nhận thức, đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình chiếm lĩnh tri

thức Trong hoạt động học tập, nó diễn ra ở nhiều phương diện khác nhau: tri giác tài liệu, thông hiểu tài liệu, ghi nhớ, luyện tập, vận dụng, và được thể hiện ở nhiều hình thức đa dạng, phong phú.

Theo tâm lí học thì TTC nhận thức của HS được hiểu là "thái độ cải tạo của

chủ thể đối với khách thể thông qua sự huy động ở mức độ cao của các chức năng tâm lí nhằm giải quyết những vấn đề học tập - nhận thức"

Như vậy, TTC nhận thức trong học tập là trạng thái hoạt động của HS, đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức cho chính mình

1.1.3 Những biểu hiện của tính tích cực

HS có TTC trong học tập thể hiện ở những điểm sau:

1.1.3.1 Về thái độ học tập: Thể hiện ở niềm vui, sốt sắng thực hiện yêu cầu

của GV; chú ý lắng nghe, theo dõi mọi hoạt động giảng dạy của GV; thích phát biểu

ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra Hay thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ Thể hiện ở sự kiên trì, nhẫn nại, khi giải quyết nhiệm vụ nhận thức Kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản lòng trước những tình huống khó khăn Có quyết tâm, có ý chí vươn lên trong học tập

1.1.3.2 Về hành vi học tập: Hăng hái tham gia vào mọi hình thức của hoạt

động học tập: hay giơ tay phát biểu ý kiến, bổ sung các câu trả lời của bạn; ghi chép cẩn thận, đầy đủ, cử chỉ khẩn trương khi thực hiện các hành động tư duy

1.1.3.3 Về kết quả học tập: Lĩnh hội kiến thức nhanh, đúng, ghi nhớ tốt

những điều đã được học, tái hiện được khi cần Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng Hoàn thành tốt các nhiệm vụ được giao Vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn và có sáng tạo khi gặp những tình huống mới

1.1.4 Các cấp độ của tính tích cực

1.1.4.1 Tính tích cực bắt chước, tái hiện: Xuất hiện do tác động kích thích

bên ngoài (yêu cầu của GV), nhằm chuyển đối tượng từ ngoài vào trong theo cơ chế

“hoạt động bên ngoài và bên trong có cùng cấu trúc” Nhờ đó, kinh nghiệm hoạt động được tích luỹ thông qua kinh nghiệm của người khác

Trong hành động bắt chước cũng phải có sự cố gắng của thần kinh và cơ bắp,

tuy nhiên, tái hiện và bắt chước là TTC ở mức độ thấp Có thể GV thay đổi một chút dữ kiện là HS lúng túng không làm được Nhưng nó lại là tiền đề cơ bản giúp

HS nắm được nội dung bài giảng để có điều kiện nâng TTC lên mức cao hơn

1.1.4.2 Tính tích cực tìm tòi: Xuất hiện cùng với quá trình hình thành khái

niệm, giải quyết các tình huống nhận thức, tìm tòi các phương thức hành động trên

cơ sở có tính tự giác, có sự tham gia của động cơ, nhu cầu, hứng thú và ý chí của

HS Loại này xuất hiện không chỉ do yêu cầu của GV mà còn hoàn toàn tự phát trong quá trình nhận thức Nó tồn tại không chỉ ở dạng trạng thái, cảm xúc mà còn ở dạng thuộc tính bền vững của hoạt động Ở mức độ này, tính độc lập cao hơn mức trên, cho phép HS tiếp nhận nhiệm vụ và tự tìm cho mình phương tiện thực hiện

Ý thức tìm tòi giúp các em say mê đi tìm kiến thức mới, khai thác kiến thức

đã học theo nhiều hướng khác nhau, kiểm tra lại những kiến thức đã học trước đó Đây cũng là tiền đề cơ bản của TTC sáng tạo

1.1.4.3 Tính tích cực sáng tạo: Thể hiện khi chủ thể nhận thức tự tìm tòi

kiến thức mới, tự tìm ra phương thức hành động riêng và trở thành phẩm chất bền vững của cá nhân Đây là mức độ biểu hiện TTC cao nhất HS có TTC sáng tạo sẽ

có thể tìm được các kiến thức mới không nhờ vào sự gợi ý của người khác Ở mức này, HS-SV đã có khả năng tư duy phân tích, tổng hợp, khái quát hoá, tương tự …

để tìm tòi phát hiện kiến thức mới Dĩ nhiên, mức độ sáng tạo của HS là có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển trí sáng tạo về sau này

1.1.5 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của học sinh từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [22]

Tích cực hóa hoạt động học tập là sự phát triển ở mức độ cao hơn trong tư

duy, đòi hỏi một quá trình hoạt động “bên trong” hết sức căng thẳng với một nghị

lực cao của bản thân, nhằm đạt được mục đích là giải quyết vấn đề cụ thể nêu ra

Tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS là một trong những nhiệm vụ của

GV trong nhà trường và cũng là một trong những biện pháp nâng cao chất lượng

DH Tuy không phải là vấn đề mới, nhưng trong xu hướng đổi mới DH hiện nay thì

việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS là một vấn đề được đặc biệt quan tâm Vì vậy, việc nghiên cứu về lí luận và thực tiễn và vận dụng nó trong DH như thế nào luôn là trung tâm chú ý của các nhà giáo dục.

Quá trình tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn Tích cực hoá vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ DH, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo Đó

là một trong những mục tiêu mà nhà trường phải hướng tới

Mục đích của DH không chỉ dừng lại cung cấp tri thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo mà phải dạy cho HS cách học, cách tự học, tự hoạt động nhằm thức đáp ứng các nhu cầu của bản thân và xã hội

Tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS có liên quan đến nhiều vấn đề, trong đó các yếu tố như động cơ, hứng thú học tập, năng lực, ý chí của cá nhân, không khí DH đóng vai trò rất quan trọng Các yếu tố liên quan chặt chẽ với nhau

và có ảnh hưởng tới việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS trong học tập

Một trong những biện pháp có hiệu lực trong việc kích thích hứng thú học tập của các em, nhất là đối với những HS học yếu, là đảm bảo tính hấp dẫn trong học tập Sự bất ngờ, mâu thuẫn trong các tình huống học tập sẽ kích thích tính tò

mò của các em, điều này lôi cuốn các em vào bài học và cảm thấy yêu thích môn học hơn Từ đó TTC của các em được nâng cao

Các PTDH có vai trò quan trọng trong quá trình DH Nghiên cứu tâm lí học tập, chúng ta thấy rằng việc tiếp nhận các thông tin nhờ vào các giác quan của con người: nghe, nhìn, ngửi, nếm, cảm nhận Trong phương pháp DH truyền thống, HS chủ yếu sử dụng thính giác (nghe GV thuyết trình, giảng giải), thị giác cũng được huy động nhưng chỉ được nhìn chữ trên bảng đen Truyền thụ kiến thức theo hình thức này chỉ thông qua lời nói, còn tranh ảnh, sơ đồ, biểu bảng, đặc biệt là những

“hình ảnh động” chưa được sử dụng cho việc tiếp thu bài học Vì thế, phần lớn tiềm năng tiếp thu học tập của người học chưa được phát huy Nhưng nếu biết kết hợp

“nhìn - nghe - ghi - nghĩ” thì tác dụng tăng lên đáng kể Điều đó nói lên sự đòi hỏi phải áp dụng các phương tiện nghe - nhìn vào quá trình DH Bài giảng có minh họa

bằng những hình ảnh sinh động thì HS sẽ hiểu bài một cách cụ thể và rõ ràng hơn.

Mục đích của việc sử dụng các PTDH là tập trung sự chú ý của người học, rút ngắn thời gian giảng giải của GV, giúp HS định hướng tốt, làm cho bài học rõ ràng, cụ thể, dễ tiếp thu Đặc biệt, với bộ môn vật lí, nếu khai thác và sử dụng hiệu quả các TN vật lí sẽ thể hiện rõ nét đặc thù của bộ môn và tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS rất tốt

Tóm lại, tích cực hoá hoạt động học tập là quá trình làm cho người học trở

thành chủ thể tích cực trong hoạt động học tập của chính họ Chúng ta cần phải có

những giải pháp đồng bộ, từ mục đích đến nội dung, từ giáo trình, sách giáo khoa đến tài liệu tham khảo, trang thiết bị trường lớp đều phải tạo điều kiện hết sức thuận lợi để có thể tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

1.2 Phát triển năng lực nhận thức và năng lực hành động cho học sinh trong dạy học vật lí

Trong DH vật lí, GV phải tạo cơ hội thuận lợi để HS tập dượt, phát triển các

kĩ năng và phẩm chất trí tuệ nhằm nâng cao hiệu quả nhận thức, để HS rèn luyện các thao tác, kĩ năng, kĩ xảo, xây dựng thói quen vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống Trong QTDH, nhiệm vụ phát triển bao gồm hai mặt liên quan chặt chẽ với nhau: phát triển năng lực nhận thức và phát triển năng lực hành động

Năng lực nhận thức: Bao gồm hệ thống các kĩ năng giúp cho quá trình nhận thức thuận lợi và có hiệu quả hơn, như: kĩ năng quan sát, kĩ năng làm TN, kĩ năng suy luận, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa,…

Năng lực hành động: Đó là các phẩm chất tư duy, biểu hiện ở TTC, độc lập, sáng tạo trong học tập: Tự học, tự nghiên cứu, năng lực phát hiện và giải quyết kịp thời những vấn đề nảy sinh trong thực tế

1.2.1 Kĩ năng quan sát

Rèn luyện cho HS biết quan sát tinh tường, đi sâu vào từng chi tiết, tập trung vào những chi tiết quan trọng nhất của đối tượng Từ quan sát hình ảnh minh họa đến vật thật, hiện tượng thật Cùng với quan sát là rèn luyện cho học kĩ năng mô tả, phân tích cấu tạo và chức năng của các đối tượng quan sát được, từ việc mô tả bằng ngôn ngữ thông thường đến việc sử dụng các thuật ngữ vật lí ngày càng chính xác

1.2.2 Kĩ năng làm thí nghiệm

Để rèn luyện kĩ năng làm TN cho HS, GV cần hướng dẫn cụ thể, rõ ràng cho

HS, nếu TN phức tạp thì GV cần phải làm mẫu, từ đó HS bắt chước, làm theo Việc rèn luyện kĩ năng làm TN cần phải có thời gian, và nên phát huy thế mạnh của các nhóm HS Song song với việc làm TN là rèn luyện các kĩ năng liên quan: đề xuất giả thuyết, bố trí TN, thay đổi đối tượng và điều kiện TN, quan sát kết quả TN bằng cách so sánh với đối chứng, kiểm tra giả thuyết và cuối cùng là rút ra kết luận

1.2.3 Kĩ năng suy luận

Các kiến thức thu được nhờ quan sát và TN chỉ là những kiến thức sự kiện,

cụ thể, riêng lẻ, chúng cần phải được khái quát hóa, trừu tượng hóa thành những kiến thức lí thuyết (khái niệm, định luật) Việc này có thể được thực hiện bằng cách rèn luyện cho HS kĩ năng suy luận quy nạp Khi vận dụng các khái niệm, định luật vào các trường hợp cụ thể thì lại cần đến kĩ năng suy lí diễn dịch, tức là đi từ cái chung, khái quát đến cái cụ thể, riêng lẻ Trong DH, hai kĩ năng này luôn bổ sung cho nhau và đều cần cho quá trình vận động của tư duy Tuy nhiên do đặc điểm của quá trình nhận thức của HS, GV cần chú trọng phát triển tư duy thực nghiệm quy nạp trên cơ sở rèn luyện kĩ năng quan sát, TN

1.2.4 Kĩ năng tự học, tự nghiên cứu

Trong chương trình mới, với khối lượng kiến thức trong mỗi bài học được tăng lên Nếu chỉ học ở trên lớp thì HS không thể nắm bắt được tất cả kiến thức liên quan Vì vậy, GV cần phải rèn luyện cho HS kĩ năng tự học, tự nghiên cứu Việc này

có thể thực hiện bằng cách ra nhiệm vụ cho HS sau mỗi bài học, tạo không khí, hứng thú học tập, làm cho HS yêu thích môn học, thích nghiên cứu, tìm tòi, khám phá

1.2.5 Năng lực phát hiện, giải quyết những vấn đề nảy sinh trong thực tế

Sau mỗi bài học GV phải có PP thích hợp để vừa tái hiện lại kiến thức của HS trong bài học, vừa đánh giá mức độ nắm vững bài học của HS Cách làm có thể giúp đạt được mục tiêu đó là GV đặt ra cho HS các câu hỏi, bài tập nhỏ, đòi hỏi HS phải quay trở lại với các kiến thức vừa học trong bài để hiểu sâu thêm, hoặc áp dụng nó vào việc giải thích các hiện tượng xảy ra trong thực tế Các câu hỏi, bài tập được xây dựng phải bám sát vào các nội dung trọng tâm, trọng điểm của bài, giúp cho HS nắm

vững và vận dụng chúng trong các tình huống quen thuộc, hoặc tình huống mới.

1.3 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí

Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào

các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể nhận được tri thức mới [18].

1.3.1 TN là nguồn cung cấp thông tin chính xác về các sự vật hiện tượng

Trong DH vật lí, đối với các kiến thức có liên quan đến hiện tượng thực tế, nếu GV chỉ truyền thụ kiến thức cho HS dưới dạng thông báo thì sẽ không phát huy được TTC của HS mà HS chỉ thụ động tiếp thu Nhiều khi gặp những vấn đề phức tạp, trừu tượng thì HS có thể không tin tưởng vào kiến thức mình học được Thông qua TN, HS có thể nhận được những thông tin chính xác, rõ ràng, từ đó đem lại cho

HS sự tự tin vào kiến thức được học, giúp HS hăng hái tham gia học tập

1.3.2 TN là nguồn cung cấp thông tin dễ hiểu về các sự vật hiện tượng

Các sự vật hiện tượng xảy ra trong tự nhiên rất phức tạp và phụ thuộc lẫn nhau Chúng ta không thể tách rời từng hiện tượng để quan sát, nghiên cứu Thông qua TN có thể góp phần làm đơn giản hóa hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình vật lí Nhờ đó HS dễ dàng nhận ra những tính chất đặc trưng của hiện tượng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng

1.3.3 Thí nghiệm là phương tiện đánh giá tính chân thực của kiến thức

Từ sự khái quát hóa lí thuyết, kiến thức được kiểm chứng lại bằng con đường thực nghiệm sẽ tăng thuyết phục trong quá trình nhận thức của HS TN giúp HS tin tưởng vào kiến thức mình học được, từ đó tạo hứng thú và động lực học tập cho HS

1.3.4 Thí nghiệm góp phần phát triển khả năng tư duy cho học sinh

Trong khi tiến hành TN, HS được trực tiếp quan sát, tự mình thu nhận, chọn lọc thông tin, xử lí và đưa ra kết luận từ các số liệu , nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của HS có cơ hội được rèn luyện và phát triển

1.3.5 Thí nghiệm có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo sử dụng thành thạo các thao tác thực hành

DH không chỉ là giúp HS lĩnh hội kiến thức cơ bản mà còn phải làm thế nào

để HS thành thạo các thao tác thực hành, để từ đó HS có khả năng vận dụng vào thực tiễn Thông qua TN HS học được cách sử dụng các dụng cụ TN, thành thạo với các thao tác thực hành, rèn luyện sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ

mỉ và chính xác hơn TN giúp HS làm quen với các phương pháp nghiên cứu khoa học mà các nhà khoa học đã dùng để tái tạo và chiếm lĩnh kiến thức vật lí, đồng thời rèn luyện cho HS năng lực để nghiên cứu, khám phá tri thức ở mức độ cao hơn

1.3.6 Thí nghiệm tạo ra những yếu tố trực quan, sinh động, kích thích hứng thú học tập của học sinh

Sử dụng TN trong DH sẽ kích thích được tính tò mò, hiếu động của HS, khiến các em chú ý, tập trung và hứng thú hơn vào hoạt động học tập, Vì thế, HS dễ dàng tiếp thu và ghi nhớ kiến thức bài học

1.3.7 Thí nghiệm góp phần bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh

Thông qua tiến hành TN thì sẽ giúp cho HS rèn luyện tính chính xác, cẩn thận, trung thực, kiên trì Trong lúc tiến hành TN, các em sẽ làm việc theo nhóm, trao đổi, thảo luận với nhau, tìm hiểu hiện tượng, Như vậy các em cũng đang học thông qua các tương tác xã hội

1.4 Cơ sở của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học - Các chức năng cơ bản của máy vi tính trong dạy học vật lí

1.4.1 Cơ sở của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học

1.4.1.1 Cơ sở lí luận

Trước yêu cầu ngày càng cao về nguồn nhân lực của xã hội, nhà trường phải không ngừng nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo ra những thế hệ HS - chủ nhân tương lai của đất nước, có đủ năng lực trí tuệ và phẩm chất đạo đức phục vụ tốt công cuộc xây dựng đất nước ta sánh vai với các cường quốc trên thế giới

Hiện nay, CNTT đang là một xu thế mà cả nhân loại đang cố gắng để tiếp cận và khai thác Trong bối cảnh đó, để ngành giáo dục phổ thông đáp ứng được đòi

hỏi cấp thiết của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước chúng ta cần cải cách PPDH theo hướng vận dụng CNTT và các trang thiết bị DH hiện đại để phát huy mạnh mẽ tư duy sáng tạo, kĩ năng thực hành, nâng cao chất lượng DH.

MVT, một thiết bị quan trọng của CNTT khi sử dụng trong DH có thể giải quyết được các nhiệm vụ cơ bản của QTDH Đó là việc truyền thụ kiến thức; phát triển tư duy; rèn luyện kĩ năng thực hành, ôn tập, củng cố, kiểm tra đánh giá cho

đến việc giáo dục nhân cách người lao động mới[18] Nhờ chức năng có thể tạo ra,

lưu trữ và hiển thị lại một khối lượng thông tin rất lớn dưới dạng văn bản, hình ảnh

và âm thanh nên MVT được sử dụng để hỗ trợ việc minh họa các hiện tượng, quá trình tự nhiên cần nghiên cứu Việc kiểm tra, đánh giá với sự hỗ trợ của MVT cũng

đã và đang được áp dụng để đảm bảo tính khách quan, chính xác cao Những phần mềm mô phỏng hay minh họa các hiện tượng, các quá trình tự nhiên hay các TN vật

lí với sự trình diễn phong phú vừa có tác dụng là nguồn cung cấp tri thức, vừa là phương tiện để xây dựng tri thức mới

Tóm lại, việc ứng dụng CNTT vào DH sẽ đưa đến cho sự nghiệp giáo dục những chuyển biến sâu sắc và mạnh mẽ, đáp ứng được yêu cầu phát triển của xã hội trong thời đại mới

1.4.1.2 Cơ sở thực tiễn

Nghiên cứu ứng dụng CNTT nói chung và MVT nói riêng làm phương tiện hỗ trợ cho QTDH đã được triển khai rất sớm ở nhiều nước trên thế giới Từ thập niên 60 của thế kỷ XX, MVT đã xâm nhập vào nhà trường ở nhiều quốc gia trên thế giới Tại một số nước ở Châu Á, MVT cũng được ứng dụng vào DH trong các nhà trường phổ thông từ rất sớm như Hàn Quốc, Thái Lan, Malaixia, Việc ứng dụng CNTT trong

DH ở nước ta đang trở thành phổ biến, xuất hiện cả ở những trường miền núi khó khăn Hầu hết các trường học đều đã được trang bị MVT và máy chiếu projector

Sự phát triển của khoa học công nghệ kéo theo sự ra đời của nhiều MVT có cấu hình mạnh với bộ nhớ lớn, tốc độ xử lí nhanh hơn trước rất nhiều Đặc biệt hiện nay, các công ty kinh doanh máy tính có nhiều chế độ ưu đãi giá cả và dịch vụ cho giáo dục Điều này góp phần đẩy nhanh việc ứng dụng CNTT vào DH

Giao tiếp người và MVT không chỉ thông qua bàn phím và chuột mà còn

thông qua các phương thức khác rất tiện lợi như nhập dữ liệu trực tiếp trên màn hình bằng bút, ngón tay, điều khiển MVT bằng giọng nói, hoặc bảng thông minh

Trong những năm gần đây ở nước ta số lượng GV sử dụng MVT trong việc

DH tăng lên một cách đáng kể Các trường cũng đã xây dựng chương trình bồi dưỡng tin học cho GV để họ có thể áp dụng CNTT trong quá trình giảng dạy

Nhiều PMDH ra đời và không ngừng phát triển, góp phần hỗ trợ GV trong việc ứng dụng CNTT vào DH Ở nhiều nơi, phong trào thi đua soạn bài giảng điện

tử để đổi mới cách dạy và học đã được nhiều GV hưởng ứng rất tích cực

Một trong những ứng dụng của CNTT vào quá trình DH là việc sử dụng internet Hiện nay dịch vụ internet ở nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ Cả nước

có hơn 4 nhà cung cấp dịch vụ và có nhiều chế độ ưu đãi Phải nói rằng internet là một công cụ phục vụ giảng dạy và học tập hoàn hảo, qua đó HS có thể tư duy sáng tạo hay khám phá những kiến thức mới, giúp HS đi xa hơn, vượt qua những hạn chế của bài giảng trong sách giáo khoa ở trường học GV cũng có thể khai thác rất nhiều tài nguyên bổ ích để làm tư liệu hỗ trợ cho việc DH

Bộ Giáo dục - đào tạo, các trường Đại học, Cao đẳng và Trung học chuyên nghiệp đã xây dựng các mạng nội bộ ứng dụng vào quản lí giáo dục, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo, triển khai hình thức đào tạo từ xa

Trong những năm tới, phong trào ứng dụng công nghệ thông tin trong DH chắc chắn sẽ phát triển mạnh mẽ hơn nữa và đó cũng là yêu cầu cấp thiết để đổi mới trong ngành giáo dục, trong công tác quản lí và DH ở trường phổ thông

1.4.2 Các chức năng cơ bản của máy vi tính trong dạy học vật lí

DH là một hoạt động phức hợp, trong đó có những yếu tố mang tính nghệ thuật của người GV, đồng thời cũng có những yếu tố mang tính kĩ thuật, mà theo đó

có thể xây dựng thành công nghệ DH Một trong những nét nổi bật của tiến trình đổi mới PPDH nói chung và đổi mới PPDH vật lí nói riêng là việc áp dụng những thành tựu của khoa học, kĩ thuật công nghệ vào QTDH

MVT đã chứng tỏ vai trò to lớn ở tất cả các khâu của QTDH nói chung và

DH vật lí nói riêng Dựa trên các cơ sở về tâm lí học, lí luận DH, cơ sở thực tiễn, hoàn toàn có thể sử dụng MVT trong QTDH với tư cách như một PTDH hiện đại

với rất nhiều chức năng.

1.4.2.1 Chức năng lưu trữ và xử lí thông tin

Chức năng nổi bật của MVT là lưu trữ, xử lí và cung cấp thông tin dưới nhiều hình thức biểu diễn khác nhau MVT có thể tạo nên, lưu trữ và hiển thị lại một lượng thông tin rất lớn dưới dạng văn bản, hình ảnh hay âm thanh nên được sử dụng để

hỗ trợ GV trong việc minh họa các hiện tượng, quá trình tự nhiên cần nghiên cứu MVT không chỉ cho phép lưu trữ thông tin mà còn thực hiện các phép xử lí như sửa đổi, tìm kiếm, sắp xếp, phân loại, chọn lọc, kiểm tra, xác định mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng Trên cơ sở đó, HS có điều kiện tốt hơn để đưa ra các phán đoán, nhận định trong khi giải quyết các vấn đề trong học tập Đặc biệt, khi kết nối MVT vào hệ thống mạng internet thì khả năng tìm kiếm, lưu trữ thông tin càng phát huy mạnh mẽ, GV có thể cập nhật được những thông tin mới nhất liên quan đến nội dung DH để bổ sung, hoàn thiện bài giảng một cách có chất lượng Khả năng truyền dẫn thông tin của MVT cũng được ứng dụng một cách có hiệu quả, khả năng tương tác hai chiều được vận dụng một cách linh hoạt Đây chính là thế mạnh của MVT mà các PTDH truyền thống không có được khi sử dụng chúng trong quá trình DH

1.4.2.2 Chức năng thiết kế và biểu diễn các mô hình, TN, quá trình vật lí

Khả năng biểu diễn thông tin bằng đồ họa qua các tranh vẽ, hình ảnh, mô hình, biểu đồ, hoạt hình, những đoạn phim có thể giúp HS dễ dàng chiếm lĩnh kiến thức hơn, phần nào khắc phục hiện trạng dạy chay, học chay như trước đây

Các chương trình mô phỏng và minh họa được cài đặt trong MVT có thể xây dựng nên các mô hình tĩnh hoặc động với chất lượng cao, thể hiện ở độ trung thực của màu sắc, mô phỏng một cách trực quan và chính xác các hiện tượng, quá trình vật lí, mà người lập trình đã đưa vào làm tăng tính trực quan trong DH, tăng hứng thú học tập và tạo sự chú ý học tập của HS ở mức độ cao

1.4.2.3 Chức năng kiểm tra, đánh giá

Một chức năng khác của MVT trong DH là khả năng đánh giá kết quả học tập một cách công bằng, khách quan Nhờ vậy HS có thể xác định nhanh chóng và đúng đắn những kiến thức cần phải ôn tập, những kiến thức cần được bổ sung Nhờ

có MVT mà kết quả học tập của HS được lưu lại trong các tệp số liệu, giúp GV có

thể so sánh, đánh giá, nhận xét quá trình học tập của HS nhanh chóng, chính xác

Từ đó, kịp thời đưa ra những thông tin phản hồi bao gồm các yêu cầu, những hướng dẫn, những nội dung hay những câu hỏi kiểm tra

1.4.2.4 Chức năng giáo dục nhân cách người lao động mới

Trong quá trình học tập với công cụ là MVT, HS được rèn luyện tính độc lập, tự chủ và sáng tạo cao độ MVT không tỏ thái độ phê phán gay gắt trực tiếp HS khi trả lời sai, nhưng MVT cũng không bao giờ khoan nhượng đối với những sai sót mắc phải, buộc HS phải bằng mọi cách sửa chữa triệt để những sai sót đó Chỉ khi nào HS trả lời đúng câu hỏi đặt ra hoặc giải quyết xong nhiệm vụ được giao, MVT mới cho phép tiếp tục nghiên cứu những kiến thức sau đó, điều này khắc phục được tình trạng hỏng kiến thức trong HS hiện nay Ngoài ra, để có thể “hội thoại” đạt kết quả với MVT, HS bắt buộc phải kiên trì, nhẫn nại, cần cù và chăm chỉ

Khi HS thực hành với MVT, những chuẩn đạo đức cũng đòi hỏi khắt khe, vì MVT chỉ thực hiện theo câu lệnh đúng, không thể buộc nó làm theo ý người sử dụng Muốn giao cho máy những câu lệnh đúng thì người sử dụng chỉ có cách là phải kiên trì học tập, nghiêm túc với những quy định đã được thoả thuận trong hệ lệnh, tự tin vào bản thân và nhờ đó, tính trung thực của HS cũng được rèn luyện

1.4.2.5 Chức năng luyện tập, củng cố, vận dụng

Nhiều phần mềm được thiết kế, xây dựng hỗ trợ việc tự học, tự ôn tập của

HS, trong đó các yếu tố kích thích hứng thú, phát huy TTC, tự lực của HS được chú trọng Các chương trình luyện tập và thực hành để rèn luyện các kĩ năng trên MVT giúp cho HS có điều kiện tiếp xúc nhiều hơn với thực tiễn đã được đơn giản hóa thông qua môi trường ảo, trước khi làm việc với các đối tượng thực MVT còn cho phép GV củng cố tức thời và thường xuyên hơn so với DH truyền thống, đồng thời kế thừa, rút kinh nghiệm, bổ sung bài giảng từ kết quả của các hoạt động

DH trước đó là rất thuận lợi và không mất quá nhiều thời gian

thống mạng máy tính mà GV, HS và các nhà quản lí giáo dục có thể cùng tham gia các cuộc thảo luận, có thể chia sẻ thông tin một cách nhanh chóng và thuận lợi nhất.

1.4.2.7 Chức năng tự động hoá các thí nghiệm vật lí

MVT có thể tham gia vào các TN thật với tư cách là thiết bị nhập số liệu, đo, lưu trữ, xử lí và hiển thị kết quả dưới nhiều dạng khác nhau như văn bản, hình ảnh

1.4.2.8 Chức năng phân tích hình ảnh, video ghi các quá trình vật lí thật

MVT có thể được sử dụng để trình bày lại các TN thật đã được chụp ảnh hoặc quay phim lại Điều này tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho việc quan sát đối tượng nghiên cứu Nhờ việc xây dựng các chương trình phù hợp ta có thể sử dụng thư viện tranh ảnh và phim học tập này theo những mục đích giáo dục mong muốn

mà các phương tiện khác trước đây không thể làm được

Như vậy ta có thể thấy MVT có nhiều chức năng nổi bật trong DH nói chung

và DH vật lí nói riêng Vì vậy, việc sử dụng MVT vào QTDH là hoàn toàn có cơ sở khoa học và phù hợp với xu thế phát triển của thời đại hiện nay Nhiều quốc gia trên thế giới đã thành công trong lĩnh vực ứng dụng này Mặc dù tiếp nhận tương đối muộn, nhưng đây là việc làm tất yếu để nâng cao chất lượng giáo dục, nhất là trong giai đoạn chúng ta đang từng bước đổi mới PPDH hiện nay

1.5 Thí nghiệm ảo

1.5.1 Khái niệm thí nghiệm ảo

TN ảo là những TN được xây dựng từ những phần mềm trên MVT nhằm mô phỏng lại các hiện tượng vật lí, hóa học, sinh học xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng TN Thay vì thực hiện những TN thật thì người GV sử dụng MVT để trình chiếu và thực hiện các TN đã được lập trình sẵn

Các TN ảo thường có tính tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng, giảm thiểu được nguy hiểm và có thể mô phỏng các hiện tượng, quá trình khó xảy ra trong tự nhiên hoặc khó thu được trong phòng TN Sử dụng TN ảo cải thiện được việc học chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện TN, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức cho HS

1.5.2 Tại sao lại sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí

TN ảo hay TN thật thì cũng đều là TN trực quan, cùng làm sáng tỏ lí thuyết, gây hứng thú học tập cho HS, làm cho HS nhận thức dễ dàng hơn, kiến thức thu được của các em rõ ràng và sâu sắc, đồng thời lớp học sôi nổi, hào hứng Với sự phát triển của công nghệ thông tin và khả năng hỗ trợ của MVT thì TN ảo ngày càng được sử dụng rộng rãi trong DH Tuy không thể nói rằng TN ảo hoàn toàn tốt hơn

TN thật nhưng nó lại có rất những điểm mạnh mà ta có thể khai thác và sử dụng

Trước hết, TN ảo khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu cơ sở vật chất, trang thiết bị TN ở các trường học như hiện nay

Tiếp đến, TN ảo thường có giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh và hình ảnh trực quan sinh động, HS không chỉ được nhìn mà còn có cơ hội tham gia tiến hành các TN ảo thông qua các thao tác với những thiết bị ảo, đây chính là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng power point truyền thống Tính chủ động của HS tăng lên do có thể tự học ở nhà hay trên các trang web, trong khi

GV có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng

TN ảo được trình chiếu trên một màn hình rộng, đồng thời GV có thể điều chỉnh kích thước từng dụng cụ TN nên cả lớp đều có thể quan sát rõ ràng kể cả các

em ngồi ở cuối lớp, do vậy HS dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng cần nghiên cứu Trong khi đó, các dụng cụ của TN thật thường có kích thước nhỏ, khi tiến hành TN thì chỉ những HS ngồi ở gần mới quan sát được, nếu đưa TN tới từng bàn, từng nhóm thì tốn nhiều thời gian, chưa kể đến một số TN khi đang tiến hành thì không di chuyển được

Các TN ảo do được lập trình sẵn, không đòi hỏi điều kiện môi trường bên ngoài nên kết quả TN thu được chính xác, phù hợp với quy luật vật lí Trong khi có nhiều TN thật không cho kết quả thành công mĩ mãn do điều kiện TN, do sai số

Hơn nữa, không phải quá trình nào xảy ra trong thực tế đều có thể quan sát được để xác định các đại lượng cần thiết Một giải pháp có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó có hiệu quả sử dụng các TN ảo Ta có thể điều chỉnh để các quá trình xảy ra nhanh hơn hoặc chậm lại để có thể quan sát và rút ra kết luận

Rất nhiều TN vật lí khi tiến hành nếu không cẩn thận thì dẫn đến cháy nổ, gây nguy hiểm cho HS và GV Trong khi đó, TN ảo được tiến hành trên MVT nên

mọi quá trình TN đều diễn ra một cách rất an toàn.

Một vấn đề nữa là công tác chuẩn bị dụng cụ TN, trong chương trình phổ thông hầu như tiết học nào cũng có TN Với một TN đơn giản, ít dụng cụ thì GV có thể dễ dàng chuẩn bị và chuyển từ lớp học này sang lớp học khác Tuy nhiên với một TN mà các dụng cụ kồng kềnh thì đây lại không phải là một điều đơn giản Còn với TN ảo thì GV hoàn toàn không phải lo lắng gì về vấn đề này, các dụng cụ có sẵn trong phần mềm TN, GV chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm vào trong máy và cài đặt chương trình, như thế lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ TN

Như vậy, TN ảo có khá nhiều ưu điểm trong việc DH vật lí Hơn nữa, khi mà CNTT đang được ứng dụng nhiều vào trong trường học thì việc sử dụng các TN ảo

hỗ trợ cho việc DH là hoàn toàn hợp lí Tuy nhiên, về nguyên tắc, TN ảo không thể thay thế được TN thật trong quá trình DH, vì vậy GV không được lạm dụng, thay thế hoàn toàn các TN thật bằng TN ảo trên MVT mà phải kết hợp nhuần nhuyễn giữa việc tiến hành các TN thật với TN ảo thì sẽ có tác dụng rất tốt đối với HS

1.6 Khả năng hỗ trợ của các PMDH vật lí đối với vấn đề đổi mới PPDH

Tư tưởng cơ bản của đổi mới PPDH là phát huy TTC, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; bồi dưỡng PP 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 HS; đưa

HS vào vị trí chủ thể của quá trình nhận thức Việc đổi mới PPDH đòi hỏi phải thực hiện chức năng mới của GV và HS, khác với kiểu DH truyền thống Đó là chuyển

từ đường hướng “DH lấy GV làm trung tâm” sang “DH lấy HS làm trung tâm”

Nghị quyết Hội nghị lần thứ 2 Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản

Việt Nam khóa VIII chỉ ra rất rõ ràng và cụ thể: "Đổi mới mạnh mẽ phương pháp

giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện vào quá trình dạy và học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu của học sinh, nhất là sinh viên đại học Phát triển mạnh phong trào tự học, tự đào tạo thường xuyên và rộng khắp trong toàn dân, nhất là thanh niên".[6]

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của CNTT, MVT được sử dụng trong DH

để hỗ trợ các nhiệm vụ cơ bản của QTDH và nhất là hỗ trợ đắc lực cho việc dạy và

học chương trình mới theo hướng tích cực hóa người học.

PMDH là một trong những chương trình ứng dụng được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ cho QTDH, bao gồm một tập hợp các câu lệnh được viết theo một ngôn ngữ lập trình nào đó để yêu cầu máy tính thực hiện các thao tác cần thiết (cập nhật, lưu trữ, xử lí số liệu và kết xuất thông tin) theo một kịch bản (giải thuật) và yêu cầu

đã được định trước bởi nhà giáo dục

PMDH vật lí là PMDH được các chuyên gia tin học viết dựa trên cơ sở các kiến thức vật lí, các hiểu biết hợp lí đã được các nhà sư phạm, nhà vật lí soạn sẵn,

có thể được dùng vào việc dạy và học các kiến thức vật lí thông qua MVT

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, kiến thức được hình thành từ việc quan sát các sự vật, hiện tượng Bởi vậy, trong QTDH, PTDH, đặc biệt là các dụng cụ

TN, phương tiện nghe nhìn, trong đó có PMDH, đóng vai trò hết sức quan trọng

PMDH có tác dụng hỗ trợ nhiều mặt trong hoạt động dạy và học Có thể nêu

ra một số khả năng hỗ trợ cho quá trình đổi mới PPDH vật lí như sau:

- Phần mềm có thể dùng để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS Với các quá trình có diễn biến nhanh và phức tạp như các chuyển động cong, dao động , phần mềm mô phỏng giúp HS có được cái nhìn sơ bộ về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng được cho những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề

- Phần mềm mô phỏng có thể được xây dựng để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành TN thực và qua đó giúp HS đưa ra giả thuyết Hỗ trợ HS trong việc thiết

kế các TN trong thực tế nhằm kiểm tra giả thuyết đã đưa ra

- PMDH còn hỗ trợ cho GV trong quá trình tổ chức hoạt động học tập cho

HS trong việc minh họa cho các TN, các kiến thức cũng như sự vật hiện tượng vật

lí dưới nhiều hình thức phong phú, tạo không khí lớp học vui vẻ, thoải mái, hình thành động cơ, hứng thú học tập cho HS, kích thích được óc tò mò ham hiểu biết của HS đối với các sự vật hiện tượng vật lí

- Trong thời đại xã hội phát triển với tốc độ nhanh như hiện nay, việc DH không chỉ hạn chế trong giờ học tại trường dưới sự hướng dẫn trực tiếp của GV mà

HS có thể tự học tại nhà PMDH có thể giúp cho việc cá thể hóa cao độ, do nó có

khả năng mô phỏng kiến thức cần trình bày một cách phù hợp với trình độ HS.

- Những PMDH TN ảo mang tính chất nghiên cứu được tiến hành theo quy trình nghiên cứu khoa học, bắt đầu là quá trình tìm tòi, thu thập thông tin của HS, tiếp đến là xử lí thông tin thu thập được, từ đó đi đến những kết luận, hình thành tri thức mới Khi HS “làm” TN, họ sẽ đóng vai trò của một nhà nghiên cứu, tích cực suy nghĩ một cách độc lập, tìm kiếm con đường, cách thức để chiếm lĩnh tri thức khoa học mới: Chủ động tạo ra các hiện tượng, thay đổi các dữ kiện, tạo ra khả năng đi sâu hơn vào bản chất của sự vật, hiện tượng và mối quan hệ nhân quả giữa chúng Từ đó, giúp HS phát triển khả năng tư duy và phương pháp nghiên cứu khoa học

- Quá trình thiết lập kiến thức mới được xây dựng chặt chẽ, chính xác giúp

HS tin tưởng vào kiến thức lĩnh hội được Một số PMDH còn giúp tạo ra một PP học tập trong môi trường học tập mới bao gồm các đối tượng chỉ tồn tại trên MVT

và tuân theo các quy luật mà lí thuyết về thế giới thật tương ứng đã khẳng định

- PMDH giúp giảm bớt những công việc lao động chân tay cho GV, hỗ trợ cho quá trình soạn giáo án theo định hướng đổi mới cũng như thực hiện việc tổ chức các hoạt động học tập cho HS, giúp tiết kiệm được thời gian trên lớp, dành nhiều cơ hội cho việc trao đổi giữa GV và HS

- Các phần mềm kiểm tra đánh giá hỗ trợ GV dễ dàng, thuận tiện trong việc đánh giá kết quả học tập một cách công bằng, khách quan

- PMDH còn hỗ trợ cho HS trong quá trình luyện tập, hệ thống, tự kiểm tra kiến thức và đánh giá kết quả học tập của bản thân, từ đó có biện pháp củng cố, đào sâu kiến thức phù hợp với trình độ của mình

PMDH có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của QTDH, có những khả năng

hỗ trợ rất đa dạng và phong phú đối với vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS Tuy nhiên, cần cân nhắc lựa chọn, phối hợp với các PTDH khác để sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng mức độ nhằm đạt hiệu quả DH cao, đáp ứng tốt các yêu cầu về đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH

1.7 Giới thiệu về phần mềm Crocodile Technology 3D

CT là một sản phẩm của Crocodile Clips Ltd, được sử dụng trong lĩnh vực kĩ

thuật, công nghiệp và có thể sử dụng để thiết kế các TN ảo trong DH Công nghệ, Vật lí, Điện tử một cách có hiệu quả Phần mềm đã được tạo lập dựa trên cơ sở chính xác về mặt vật lí Nó kết hợp việc thiết kế bản mạch điện tử với việc lập trình PIC, những cơ chế 3D và giả lập 3D PCB Chương trình có cung cấp sẵn nhiều TN theo chủ đề về phần cơ, điện và điện tử Ngoài ra người sử dụng có thể tự thiết kế ra những TN khác phù hợp với yêu cầu sử dụng của mình Khi xây dựng TN ảo bằng phần mềm CT, người sử dụng có thể đưa vào các hình ảnh từ ngoài chương trình,

có thể sắp xếp các dụng cụ TN trong một hoạt cảnh giống như KG của một phòng TN

Phần mềm này được thiết kế gọn nhẹ, có thể hoạt động trên các loại MVT có cấu hình thông thường, có nhiều tính năng và dễ sử dụng Giao diện của chương trình rất trực quan, các công cụ có sẵn nên việc thiết kế là khá đơn giản đối với GV,

Khối lượng kiến thức chung của con người ngày càng tăng, vì vậy lượng kiến thức trong sách giáo khoa cũng sẽ được tăng lên, đặc biệt trong bộ môn vật lí thì hầu như bài nào cũng có TN, nếu dạy theo PP truyền thống sẽ không có đủ thời gian để giúp HS chiếm lĩnh hết kiến thức, nhưng với sự hỗ trợ của CT thì HS có thể chiếm lĩnh được kiến thức nhanh chóng hơn, tin tưởng và nhớ kiến thức lâu hơn, đồng thời giúp GV có thể khắc phục được một số quan niệm sai lầm của HS

Phần mềm CT giúp GV có thể tiến hành và lặp lại nhiều lần một vấn đề ở bất

cứ lúc nào trong giờ học để cho HS có thể xem lại những tình huống, những hiện tượng hoặc những thông tin họ chưa kịp nhận biết ở lần quan sát đầu tiên mà không tốn nhiều thời gian và các điều kiện TN Điều này rất khó thực hiện đối với TN thật

bởi vì thời gian một tiết học là có hạn mà các TN thật thì thường thực hiện rất lâu.

Với sự hỗ trợ của phần mềm CT thì các TN ảo được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác, các số liệu được trình bày dưới dạng bảng biểu, đồ thị điều đó giúp GV và HS dễ dàng trong việc khảo sát và xử lí thông tin Các TN được thiết kế trong đó có chèn phần hướng dẫn của GV sẽ giúp cho HS tự thực hiện

TN nhiều lần, hoặc thử thực hiện với các dụng cụ, số liệu khác mà không phải sợ đến hư hỏng, điều này giúp HS sáng tạo hơn và rèn luyện được kĩ năng thực hành

1.9 Các bước thiết kế thí nghiệm ảo

1.9.1 Khảo sát mục đích của thí nghiệm

Khảo sát mục đích của TN là phải trả lời được câu hỏi: Làm TN này để làm gì? Các TN có thể được sử dụng nhằm rèn luyện kĩ năng thực hành, hình thành năng lực giải bài tập vật lí hoặc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS Có thể sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề, tình huống gây hứng thú học tập, minh họa cho các hoạt động của GV và HS trên lớp, cũng có thể dùng biểu diễn, mô phỏng về những quá trình, hiện tượng xảy ra trong thực tế để kích thích sự yêu thích môn học, lòng ham hiểu biết, tìm tòi, khám phá của HS TN có thể được sử dụng để giúp HS xây dựng kiến thức mới, cũng có thể được sử dụng để kiểm chứng lí thuyết hoặc

GV có thể sử dụng để hướng dẫn thực hành trong phòng TN

Ví dụ: TN đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (bài 16 SGK vật lí 11) có mục đích TN là: Làm được TN để xác định suất điện động và điện trở trong của pin; củng cố kĩ năng sử dụng vôn kế, ampe kế; tính toán sai số và sử dụng

đồ thị,; rèn luyện kĩ năng hoạt động theo nhóm trong thực hành TN; hiểu rõ hơn về vai trò của điện trở trong và mối liên hệ của nó với mạch ngoài trong thực tế

1.9.2 Khảo sát nội dung của thí nghiệm

Sau khi xác định được mục đích của TN cần phải khảo sát nội dung của TN, tức là xem xét TN đó như thế nào, TN đó làm những gì, xem xét bản chất của sự vật hiện tượng trong TN Từ đó xác định được các yếu tố cần làm nổi bật trong TN

Ví dụ: TN mô tả định luật Ôm cần cho HS thấy rõ sự thay đổi và phụ thuộc lẫn nhau giữa của các đại lượng U, I, R

1.9.3 Xây dựng kịch bản thí nghiệm

Sau khi xác định được nội dung và mục đích của TN thì ta xây dựng kịch bản TN, tức là xác định xem TN gồm những cảnh gì, quá trình gì, ai tiến hành và trình tự, cách tiến hành các thao tác như thế nào để đạt được mục đích của TN Từ

đó lựa chọn một không gian thiết kế và các dụng cụ TN cần thiết để tạo TN

Ví dụ: Trong TN biểu diễn đường đặc tuyến vôn-ampe cần tiến hành theo trình tự: Thay đổi giá trị của hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, theo dõi sự thay đổi của cường độ dòng điện qua vật dẫn, ghi lại giá trị của cường độ dòng điện và hiệu điện thế tại những thời điểm khác nhau, từ đó vẽ đồ thị để thấy được sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn và hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn đó

1.9.4 Xây dựng thí nghiệm

Sau khi đã xây dựng được khung TN, tiến hành sắp xếp, lắp ghép các dụng

cụ lại với nhau theo sơ đồ thích hợp, tạo ra các tương tác, các hoạt cảnh như trong kịch bản, thiết lập các thuộc tính cho từng đối tượng để tạo thành một TN hoàn chỉnh thỏa mãn được nội dung TN

1.9.5 Hiệu chỉnh

Bước này nhằm tinh chỉnh, kiểm tra, xem xét lại toàn bộ TN xem đã thể hiện đúng bản chất của sự việc chưa? Thể hiện đúng nội dung của TN được xác định trước chưa? Các thiết bị TN đã đủ lớn và bố trí thích hợp để HS có thể thấy rõ chưa? Tại bước này TN được kiểm tra tỉ mỉ nhằm phát hiện ra các phần còn thiếu sót của TN để từ đó có những thay đổi phù hợp để đạt được mục đích của TN

1.10 Thực trạng thiết kế và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay - Nguyên nhân và giải pháp

1.10.1 Thực trạng

CNTT ngày càng được ứng dụng mạnh mẽ và đã tạo ra nhiều chuyển biến tích cực trong giáo dục TN ảo đã và đang là công cụ trợ giúp một cách rất tích cực cho GV và HS trong việc nâng cao chất lượng dạy - học Tuy nhiên việc sử dụng chúng trong DH vật lí ở trường phổ thông vẫn còn tồn tại một thực trạng đó là:

- Phần lớn các GV giảng dạy môn vật lí đều ý thức được tầm quan trọng của TN ảo trong DH vật lí Mặc dù vậy nhưng GV vẫn rất ít sử dụng TN ảo trong DH, thậm chí có GV không hề sử dụng nếu sử dụng thì chủ yếu thể hiện ở các tiết hội giảng,

thao giảng có người dự giờ Sau đó thì đâu lại vào đấy, trở về với kiểu DH truyền thống, chỉ biết mình dạy cho kịp chương trình, cho khỏi “cháy” giáo án.

- Các TN ảo chưa phong phú, chưa có thẩm mĩ hoặc còn quá sơ sài

- Phần lớn GV không tự thiết kế mà chỉ tìm các TN ảo trên internet hoặc người khác nên có cái nào thì dùng cái ấy chứ không chủ động

- Kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS vẫn chưa đổi mới, chưa thật sự quan tâm đến các kĩ năng thực hành

1.10.2 Nguyên nhân thực trạng

- Cơ sở vật chất chưa được trang bị đầy đủ: Mặc dù đã có nhiều đầu tư cho giáo

dục nhưng hệ thống cơ sở vật chất ở các trường học vẫn còn đang rất thiếu thốn, đặc biệt là các trường ở các vùng khó khăn, vùng sâu, vùng xa Phần lớn các trường học

đã có MVT và máy chiếu nhưng số lượng chưa nhiều, muốn dạy một tiết có ứng dụng của MVT thì phải chuyển lớp từ phòng học thông thường sang phòng máy Điều này gây tâm lí ngại sử dụng PP có sử dụng TN ảo trong DH Mặt khác công tác bảo quản các thiết bị DH cũng chưa được quan tâm, gây nên tình trạng phần mềm, máy móc bị hư hỏng, gây khó khăn cho việc sử dụng các TN ảo

- Nhiều GV chưa nhiệt tình trong việc sử dụng TN ảo vào DH: Mặc dù ngành giáo

dục đã có những định hướng đổi mới nhưng nhận thức về đổi mới PPDH, tăng cường TN trong các bài học vật lí, đưa CNTT vào DH đang là một rào cản rất lớn, nhiều GV chưa nhiệt tình trong việc sử dụng TN, vẫn quen thuộc với kiểu dạy truyền thụ kiến thức một chiều Đặc biệt là những GV yếu về kĩ năng sử dụng MVT thì việc sử TN ảo vào DH càng không được chú trọng

- Hình thức đánh giá, thi cử dẫn đến việc xem nhẹ sử dụng TN trong DH: Nội dung

các bài kiểm tra trong nhà trường là nguyên nhân dẫn đến việc xem nhẹ TN nói chung, TN ảo nói riêng trong DH vật lí Trừ một số kì thi HS giỏi trong những năm gần đây, còn lại nội dung thi cử vẫn còn nặng về lí thuyết, chưa có các câu hỏi, các bài tập TN, TN vật lí ở nhà, TN tư duy

- Năng lực thực hành TN và sử dụng MVT của nhiều GV còn yếu: Năng lực thực

hành TN và sử dụng MVT có ảnh hưởng rất lớn đến việc sử dụng TN ảo vào trong

DH của GV Một số trường mặc dù có đầy đủ trang thiết bị hỗ trợ cho DH, các GV

đã nhận thức được những ưu điểm của TN ảo và muốn sử dụng nhưng do việc chưa

sử dụng thành thạo MVT nên đành bỏ qua Năng lực sử dụng MVT còn ảnh hưởng đến công việc thiết kế và tìm kiếm các nguồn tư liệu về TN ảo của GV

- Chưa có kho tư liệu các TN ảo để GV sử dụng: Do để thiết kế hoàn chỉnh một TN

ảo đôi lúc còn mất nhiều thời gian mà kho tư liệu lại không có, cộng với việc chưa

có năng lực khai thác internet nên một số GV ngại sử dụng TN ảo trong DH

1.10.3 Giải pháp khắc phục

- Nâng cao nhận thức: Muốn tăng cường khả năng ứng dụng của TN ảo vào DH vật

lí thì điều đòi hỏi trước tiên là phải nâng cao nhận thức cho GV về vấn đề đổi mới PPDH, vai trò của TN nói chung và TN ảo nói riêng đối với QTDH vật lí Bởi vì nếu chưa nhận thức được thì dù điều kiện thuận lợi đến mức nào thì GV cũng không chịu sử dụng hoặc sử dụng không hiệu quả TN ảo vào DH

- Trang bị cơ sở vật chất: Tiếp tục trang bị cơ sở vật chất cho các trường, thay thế

các MVT, máy chiếu chất lượng quá kém Xây dựng thêm nhiều phòng học bộ môn, phòng máy Nếu có điều kiện thì mỗi phòng trang bị một MVT và máy chiếu cố định để khỏi phải di chuyển phòng học mỗi khi cần sử dụng Bên cạnh đó mỗi trường cần có cán bộ chuyên trách quản lí phòng máy có khả năng tiếp nhận chuyển giao công nghệ, cài đặt và bảo trì máy khi cần thiết

- Đào tạo năng lực sử dụng MVT và các phần mềm cho GV: Tổ chức các buổi tập

huấn để hướng dẫn, bồi dưỡng cho GV năng lực sử dụng MVT, cách sử dụng các phần mềm thiết kế TN ảo, cách khai thác thông tin, tư liệu trên internet cũng như những nguồn tài nguyên khác Thường xuyên trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giữa các

GV với nhau để nâng cao năng lực cho mỗi cá nhân

- Đổi mới PP kiểm tra, đánh giá: Đổi mới PP kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của

HS là giải pháp hiệu quả để khắc phục lối truyền thụ một chiều, xem nhẹ TN Phải loại bỏ hình thức kiểm tra, thi theo kiểu “học gì thi nấy”, đưa các câu hỏi, bài tập

TN vào trong các bài kiểm tra

- Xây dựng kho tư liệu: Kho tư liệu là yếu tố quan trọng trong việc khai thác và sử

dụng TN ảo vào DH vật lí Vì vậy, để có thể khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả các TN ảo thì cần phải có kho tư liệu Kho tư liệu càng phong phú thì việc sử

dụng TN ảo vào DH vật lí càng thuận lợi và hiệu quả Bên cạnh đó có thể xây dựng website quản lí và hướng dẫn sử dụng kho tư liệu cũng như các phần mềm hỗ trợ.

1.11 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Crocodile Technology 3D đối với tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

Với tư cách là một PTDH, một phần mềm thiết kế TN ảo, CT có một số khả năng hỗ trợ đối với việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS như sau:

Trước hết, phần mềm CT có khả năng minh họa tốt, đồng thời cho phép thể hiện rõ bản chất các nội dung khoa học của những minh họa Tạo ra các TN ảo thay thế cho các TN chứng minh, minh họa, mô tả các định luật, các hiện tượng cũng như các TN trong thực tế khó tiến hành và khó quan sát, đặc biệt là các TN có tính độc hại, gây nguy hiểm cho GV và HS

Phần mềm CT cho phép thiết kế những mô hình động từ đơn giản đến phức tạp, cả mô hình KG 2 chiều hoặc giả lập KG 3 chiều mà không cần sử dụng đến những ngôn ngữ lập trình phức tạp Đồng thời CT cho phép lồng ghép các hình ảnh,

âm thanh, hoạt hình, văn bản, vào TN, làm cho TN không những chính xác về mặt khoa học mà còn mang tính chất giải trí, bài giảng trở nên hấp dẫn, sinh động, dễ hiểu hơn, làm cho HS tích cực và chủ động hơn trong học tập

GV có thể sử dụng các TN ảo trên CT để tổ chức hoạt động nhận thức cho

HS bằng cách tạo ra các tình huống học tập, quan sát các mô phỏng để từ đó đi tìm kiếm tri thức mới Kể cả với những TN có thể biểu diễn được bằng thực tế thì chúng

ta có thể kết hợp vừa TN thật vừa TN ảo sẽ nâng cao được hiệu quả QTDH

Hỗ trợ một số giai đoạn trong PP thực nghiệm - PPDH đặc trưng của vật lí -

GV có thể nêu sự kiện khởi đầu, hướng dẫn HS xây dựng mô hình giả thuyết và suy

ra hệ quả logic, sau đó có thể sử dụng CT để tiến hành các TN kiểm chứng lại

Ôn tập, củng cố, kiểm tra và tự kiểm tra là một khâu quan trọng trong quá trình học tập Với sự giúp đỡ của CT, HS sẽ có nhiều cơ hội để rà xét lại lỗ hỏng cũng như phát huy được điểm mạnh trong kiến thức của mình Từ đó người GV có những biện pháp kịp thời để điều chỉnh hoạt động dạy và học

GV có thể sử dụng CT để dạy các tiết bài tập cho HS Thông qua các TN ảo, phần mềm CT sẽ cho kết quả trên màn hình

Đặc biệt, GV hướng dẫn thực hành có thể dùng các TN ảo này để hướng dẫn nhanh cho HS thực hành trong phòng TN Vì chỉ với một vài thao tác và mô hình trực quan có thể hướng dẫn cho HS rất nhanh mà không phải dài dòng mô tả.

Với phần mềm CT, GV có thể hướng dẫn để HS tự học ở nhà từ đó tăng niềm tin của HS đối với bản thân cũng như đối với các kiến thức vật lí, qua đó động

cơ, hứng thú học tập môn vật lí được hình thành và phát huy

Với khá nhiều TN được thiết kế sẵn và sắp xếp theo từng chủ đề riêng cho phép người sử dụng nghiên cứu và lựa chọn các TN thích hợp với yêu cầu giảng dạy, học tập của mình Bên cạnh đó, thư viện dụng cụ TN phong phú, tạo điều kiện cho người sử dụng tự thiết kế hầu hết các TN trong phần điện học, chương trình vật

lí phổ thông theo ý muốn Tuy nhiên, không nên lạm dụng, vì những TN nào đơn giản và có điều kiện cần tiến hành bằng thực tế để rèn luyện kĩ năng thực hành cho

HS, cũng như nâng cao niềm tin khoa học của các em bằng kết quả thực tế Chỉ nên

sử dụng TN ảo đối với các TN không có dụng cụ trong phòng TN, các TN nguy hiểm hoặc sử dụng TN ảo để kết hợp với các TN thật để nâng cao hiệu quả DH

Tóm lại, mặc dù CT chưa phải là PMDH hoàn hảo nhưng nếu sử dụng nó một cách hợp lí, tích cực, khai thác và phát huy tối đa các khả năng hỗ trợ thì sẽ giúp đỡ một phần đáng kể trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Các vấn đề được trình bày trong chương 1 có thể tóm tắt bởi những nội dung

cơ bản như sau:

- Tư tưởng cơ bản của đổi mới PPDH nói chung cũng như đổi mới PPDH vật lí nói riêng là phát huy TTC, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; bồi dưỡng PP 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 HS; đưa HS vào vị trí chủ thể của quá trình nhận thức Trong DH theo hướng đổi mới, HS phải chuyển từ vai trò là người thu nhận thông tin sang vai trò người tìm kiếm thông tin, GV phải thực hiện vai trò người tổ chức, hướng dẫn và giúp đỡ để HS tìm ra tri thức mới

- Trong QTDH không thể sử dụng một PP duy nhất mà thường phải phối hợp một

vài PP, trong đó có một PP đóng vai trò chủ đạo GV phải dựa vào nhiều yếu tố để lựa chọn PPDH cho phù hợp với việc phát triển năng lực nhận thức và năng lực hành động cho HS.

- TN có vai trò rất quan trọng trong DH vật lí TN là nguồn cung cấp thông tin dễ hiểu, chính xác về các sự vật hiện tượng; là phương tiện đánh giá tính chân thực của kiến thức; TN góp phần phát triển khả năng tư duy cho HS; TN có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo sử dụng thành thạo các thao tác thực hành; TN tạo ra những yếu tố trực quan, sinh động, kích thích hứng thú học tập của HS; TN góp phần bồi dưỡng một số đức tính tốt cho

HS Vì vậy, trong DH vật lí, GV cần quan tâm đến việc sử dụng TN và khai thác tối

đa chức năng vốn có của nó

- Sự phát triển của CNTT đã mở ra nhiều triển vọng trong việc đổi mới PPDH Việc nghiên cứu ứng dụng CNTT vào QTDH là hoàn toàn có cơ sở khoa học và phù hợp với xu thế phát triển ngày nay, điều này đã được Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo rất quan tâm MVT là một thiết bị quan trọng của CNTT khi sử dụng trong

DH có thể giải quyết các nhiệm vụ cơ bản của QTDH MVT có rất nhiều chức năng

hỗ trợ cho việc DH vật lí, đó là: lưu trữ và xử lí thông tin; thiết kế và biểu diễn các

mô hình, TN, quá trình vật lí; kiểm tra, đánh giá; giáo dục nhân cách người lao động mới; luyện tập, củng cố, vận dụng; liên lạc; tự động hoá các TN vật lí; hỗ trợ cho việc phân tích băng hình ảnh, video ghi các quá trình vật lí thật với những chức năng này MVT được xem là một PTDH có nhiều thế mạnh hơn các PTDH khác

- TN ảo là một ứng dụng của CNTT vào DH Dù không hoàn toàn thay thế được TN thật nhưng nếu khai thác và sử dụng hợp lí thì sẽ đạt hiệu quả cao trong QTDH

- Các PMDH vật lí là sản phẩm chung của hai lĩnh vực DH vật lí và tin học có rất nhiều khả năng hỗ trợ cho quá trình đổi mới PPDH vật lí hiện nay

- Phần mềm CT là một PMDH cho phép tạo ra các TN ảo minh họa một cách trực quan, sinh động các hiện tượng, quá trình vật lí Sử dụng CT có thể thiết kế các TN

ảo sinh động, hấp dẫn và những TN trong điều kiện thật khó thực hiện được Ngoài

ra có thể sử dụng CT để giải các bài tập vật lí, giúp HS hiểu rõ được các khái niệm,

tính chất sự vật một cách chủ động và linh hoạt hơn cũng như vận dụng kiến thức vào thực tế cuộc sống một cách hiệu quả hơn.

Chương 2 KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN CROCODILE TECHNOLOGY 3D TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Giới thiệu các thành phần và chức năng trong phần mềm Crocodile Technology 3D

Sau khi khởi động CT ta sẽ thấy biểu tượng

của chương trình Tiếp theo ta sẽ thấy cửa sổ và

lời chào "Welcome to Crocodile Technology"

Trên bảng này chúng ta có thể chọn các mục: Get

started, Contents, hay New model

- Get started: Mở nội dung hướng dẫn sử dụng phần mềm CT

- Contents: Xem các TN ví dụ theo chủ đề có sẵn trong phần mềm

- New model: Sử dụng các công cụ của CT để tạo những TN mới

Giao diện chương trình gồm 3 phần:

- Phần giữa là KG thiết kế và thực hiện TN

- Phía trên là thanh thực đơn và thanh công cụ

- Bên trái là side pane gồm các phần Contents,

Parts Library và Properties

2.1.1 Không gian thiết kế và thực hiện thí nghiệm

Trên KG này ta sẽ tiến hành thiết kế và thực hiện tất cả các quá trình của TN Khi thiết kế, tùy vào từng TN mà ta điều chỉnh kích thước của KG thiết kế Nếu muốn thiết kế nhiều TN mà KG làm việc hiện thời không đủ rộng thì có thể sử dụng nhiều Scene của chương trình Để thêm hay bớt các Scene thì ta vào menu Scenes,

chọn New Scene (thêm một sscene mới) hay Remove Scene (xóa scene hiện hành)

Hoặc bấm vào hình trên thanh Scene Để chuyển đổi giữa các scene thì ta vào menu Scenes rồi chọn scene tương ứng hoặc chuyển đổi trên thanh Scene

Muốn phóng KGTN rộng ra toàn màn hình khi biểu diễn TN thì dùng chuột bấm vào biểu tượng chữ “m” trên màn hình, khi đó tất cả thanh thực đơn, thanh công cụ và slide pane sẽ ẩn đi Muốn quay trở lại giao thiết kế như ban đầu thì ta sử

Hình 2.1 Biểu tượng CT

Hình 2.2 Giao diện làm việc

dụng phím ESC hoặc bấm chuột vào biểu tượng chữ “m”.

2.1.2 Thanh thực đơn và thanh công cụ

2.1.2.1 Thanh thực đơn (Menu bar)

Hình 2.3 Thanh thực đơn

Thanh thực đơn gồm 5 nhóm chức năng đó là: File, Edit, View, Scenes, Help

 Menu File gồm các chức năng để quản lí, in ấn TN đang thiết kế

New: Tạo một TN mới; Open: Mở một TN đã thiết kế; Save: Lưu TN đang

thiết kế; Save As: Lưu TN đang thiết kế vào một ví trí khác hoặc tên khác; Reload:

Mở lại TN ở trạng thái lưu trước đó; Print: In TN hiện thời; Page setup: Cài đặt định dạng trang in; Export: Xuất TN và kết ra các dạng số liệu, đồ thị, bản mạch PCB ; Recent File: Danh sách 4 file mới mở nhất; Quit: Thoát khỏi chương trình.

 Menu Edit gồm các chức năng để thiết kế, chỉnh sửa, sắp xếp TN

Undo: Trở lại bước thực hiện trước; Redo: Bước tiếp theo của bước vừa trở

lại; Cut: Cắt một hay nhiều đối tượng; Copy: Sao chép một hay nhiều đối tượng;

Paste: Dán các đối tượng mà đã dùng lệnh Cut hoặc Copy trước đó;Select All: Chọn

tất cả các đối tượng trong KG đang làm việc; Delete: Xóa một hay nhiều đối tượng

đã được chọn; Properties: Mở thuộc tính của đối tượng được chọn; Mouse Click

Action: Thay đổi sự kiện khi Click chuột; Space Properties: Mở thuộc tính của một

KG thiết kế TN; Rotation (2D), Rotation (3D): Xoay đối tượng trong KG 2 chiều,3 chiều; Arrangement: Sắp xếp thứ tự hiển thị các dụng cụ TN; Flip: Lật dọc hoặc ngang trục được chọn; Pause: Tạm dừng TN đang thực hiện.

 Menu View gồm các chức năng điều khiển chế độ hiển thị của các dụng cụ và

các dụng cụ được đặt thứ tự theo lưới

 Menu Scenes gồm các chức năng để quản lí các khung làm việc

New Scene: Tạo một khung cảnh làm việc mới; Remove: Xóa khung cảnh

đang làm việc; Scene 1: Chọn khung cảnh làm việc 1; Scene 2: Chọn khung cảnh làm việc 2; Scene 3: Chọn khung cảnh làm việc 3.

 Menu Help gồm các phần giới thiệu chương trình, bản quyền, phiên bản của chương trình và tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình

Help Topics: Mở tài liệu giúp đỡ của chương trình; Welcome screen on start up: Nếu mục này được chọn thì lời chào của chương trình sẽ xuất hiện mỗi lần ta

khởi động chương trình; About Crocodile Technology : Hiển thị các thông tin về

bản quyền, phiên bản và một số thông tin khác về chương trình

2.1.2.2 Thanh công cụ (Toolbar)

Phần Contents là các ví dụ có sẵn theo chủ đề như mô tả chuyển động, động

cơ, các mạch điện, … với mỗi modun đã có các TN phù hợp với chủ đề và chỉ cần chọn TN thích hợp để thực hiện Nhưng đây chỉ là một số chủ đề cơ bản, để có thể thiết kế được các TN phục vụ cho giảng dạy và học tập thì cần phải xem các ví dụ này và sau đó chỉnh sửa hoặc tự thiết kế các TN cho phù hợp với bài giảng bằng các dụng cụ được lấy trong phần Parts Library Đặc biệt mục Getting Started giúp cho người sử dụng học một số bước cơ bản để thiết kế các TN ảo trên phần mềm CT

2.1.3.2 Phần Parts Library

Đây là thư viện các dụng cụ để thiết kế TN vật lí ảo, được sắp xếp thành từng phần Điện, Cơ, Điện tử và các công cụ hỗ trợ Trong mỗi phần có rất nhiều dụng cụ với những thuộc tính khác nhau để ta có thể mô phỏng các TN vật lí phổ thông

- Phần Electronics: bao gồm các dụng cụ thiết kế TN phần Điện, Điện tử

Rectangular PCB space, Circular PCB space: KG hình chữ nhật và hình tròn

để thiết kế các TN và bản mạch in 3D; Multilmeter: Đồng hồ đo đa năng; Analogue: Các dụng cụ để thiết kế TN phần điện; Digital 4000 Series, Digital 7400 Series,

Digital Inputs & Outputs, Microcontrollers, Standard Blocks: Các dụng cụ TN lĩnh

vực kĩ thuật điện tử, kĩ thuật số; Electromechanisms: Các loại động cơ điện.

- Phần Mechanisms: bao gồm các dụng cụ thiết kế TN phần Cơ học

Mechanisms space: KG thiết kế các TN cơ học 3D; Double gear: Bánh răng

đôi; Chain drive: Bánh răng có dây xích truyền lực; Worm and gear: Bánh răng và đường ren; Double bevel gear: Truyền động bằng bánh răng nón đôi; Flywheel: Bánh đà; Crank: Quay tay; Constant speed motor: Động cơ tốc độ không đổi.

- Phần Flowcharts: bao gồm các dụng cụ để thiết lập các dạng biểu đồ tiến trình,

quy trình xử lí các mạch số

- Phần Presentation: bao gồm các công cụ hỗ trợ thiết kế và trình diễn TN

Graph: Chèn đồ thị; Text, Instructions: Chèn đoạn văn bản; Picture: Chèn

hình ảnh; Animation: Công cụ trình diễn một loạt các hình ảnh như hiệu ứng hoạt hình; Button: Nút nhấn; Number, Checkbox, Edit box: Công cụ thay đổi thuộc tính kiểu số của dụng cụ liên kết; Drop-down list: Công cụ hiển thị danh sách các thuộc tính đối tượng; Pause: Công cụ điều khiển dừng và thực hiện tiếp TN; Reload: Công cụ điều khiển thực hiện lại TN từ đầu; Part Tray: Khay đựng dụng cụ TN.

2.1.3.3 Phần Properties

Phần này thể hiện và thay đổi các thuộc tính của các đối tượng được chọn

2.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Crocodile Technology 3D để thiết kế các thí nghiệm ảo vật lí

2.2.1 Sử dụng các thí nghiệm ảo đã được thiết kế sẵn trong phần mềm Crocodile Technology 3D

Để sử dụng các TN có sẵn trong phần mềm

CT, tại giao diện của chương trình chọn mục

Contents trong Slide pane, sau đó bấm chuột vào

từng chủ đề để lựa chọn TN thích hợp Có thể sử

dụng TN đã lựa chọn hoặc có thể thay đổi lại các Hình 2.5 Sử dụng TN có sẵn