xây dựng một số mô hình vật lí bằng chương trình ejs (easy java simulations) và sử dụng trong dạy học chương “động học chất điểm” vật lí 10

Với những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH V ẬT LÝ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH EJS EASY JAVA SIMULATIONS VÀ S Ử DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ 10”

Tr ần Thị Thu Trang

CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM”

V ẬT LÍ 10

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014

Tr ần Thị Thu Trang

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS PHAN GIA ANH VŨ

Thành ph ố Hồ Chí Minh – 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung luận văn là kết quả quá trình nghiên cứu cơ sở lý

luận và thực tế của bản thân, quá trình bắt tay vào xây dựng và thực hiện để tài có thông qua quá trình thực nghiệm kiểm chứng một cách nghiêm túc Nội dung đề tài

là “Xây dựng một số mô hình vật lí bằng chương trình EJS (Easy Java Simulations)

và sử dụng trong dạy học chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 Tôi xin cam đoan đề tài này chưa được thực hiện trước đây

Tr ần Thị Thu Trang

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ

trợ nhiệt tình từ gia đình, thầy cô, nhà trường và bạn bè Thông qua luận văn, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến:

- TS Phan Gia Anh Vũ – GV hướng dẫn trực tiếp – người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉnh sửa, định hướng cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

- Quý thầy (cô) khoa Vật lí Đại học Sư Phạm, phòng Sau đại học trường Đại

học Sư Phạm TPHCM cũng như các anh (chị) lớp Lí luận và phương pháp

dạy học môn Vật lí K22 đã giúp đỡ trong suốt thời học tập và nghiên cứu khoa học

- Ban giám hiệu và các thầy cô giáo tổ Vật lí và các em HS trường THPT Trường Chinh – Quận 12 đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm

sư phạm

Cuối cùng, xin kính gửi lời chúc sức khỏe và hạnh phúc đến tất cả mọi người

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2014

Tr ần Thị Thu Trang

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng trong luận văn

Danh mục các hình vẽ trong luận văn

Danh mục các đồ thị trong luận văn

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH 5

1.1 Đổi mới phương pháp dạy và học .5

1.1.1 Phương pháp dạy học 5

1.1.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học 10

1.1.3 Một số xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay 10

1.1.4 Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực 11

1.1.5 Định hướng cơ bản trong việc đổi mới PPDH với sự hỗ trợ của CNTT 13 1.1.6 Ưu điểm – hạn chế của phương pháp dạy học bằng công nghệ thông tin 15

1.2 Nội dung đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT 17

1.2.1 Các biện pháp đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT 17

1.2.2 Công nghệ thông tin với dạy học Vật lí 20

1.3 Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí 23

1.3.1 Những vấn đề về thí nghiệm Vật lí 23

1.3.2 Phương pháp dạy học bằng thí nghiệm 25

1.3.3 Thí nghiệm mô phỏng 28

1.3.4 Phương pháp soạn thảo tiến trình dạy học có sử dụng các mô hình thí

nghiệm 34

1.3.5 Ưu điểm của thí nghiệm mô phỏng so với thí nghiệm thực 35

1.3.6 Vai trò của thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lí 37

1.4 Sử dụng chương trình EJS để thiết kế bài giảng điện tử trong dạy học vật lí ở trường Trung học phổ thông 38

1.5 Kết luận chương 1 40

Chương 2 SỬ DỤNG PHẦN MẾM EJS ĐỂ THIẾT KẾ MỘT SỐ BÀI GI ẢNG ĐIỆN TỬ TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 41

2.1 Nội dung kiến thức chương “Động học chất điểm” 41

2.1.1 Chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 cơ bản gồm các bài: 41

2.1.2 Mục tiêu của chương về kiến thức 45

2.1.3 Mục tiêu của chương về kĩ năng 46

2.1.4 Mục tiêu của chương về thái độ 46

2.2 Thực trạng khi DH chương “Động học chất điểm” tại trường THPT Trường Chinh 46

2.2.1 Một vài nét về trường THPT Trường Chinh – Quận 12 46

2.2.2 Mục đích điều tra thực trạng học Vật lí tại trường 47

2.2.3 Phương pháp điều tra 48

2.2.4 Kết quả đều tra 48

2.3 Hướng dẫn thiết kế thí nghiệm chương “Động học chất điểm” có sử dụng thí nghiệm mô phỏng bằng chương trình EJS 56

2.3.1 Mô tả mô hình 57

2.3.2 Xây dựng mô hình toán học 58

2.3.3 Xây dựng mô hình hình ảnh 62

2.3.4 Tạo hình ảnh đồ thị 71 2.4 Các TNMP được thiết kế bằng EJS cho chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 74 2.5 Thiết kế một số giáo án có sử dụng TN mô phỏng bằng chương trình EJS 75

2.5.1 Bài 3 75

2.5.2 Bài 4 87

2.6 Kết luận chương 2 96

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .97

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 97

3.2 Đối tượng và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 97

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 97

3.2.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 98

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 98

3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 98

3.3.2 Quan sát giờ học 99

3.3.3 Các bài kiểm tra 99

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 99

3.4.1 Nhận xét về tiến trình dạy học 99

3.4.2 Đánh giá kết quả học tập của học sinh 100

3.4.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 105

3.5 Kết luận chương 3 108

KẾT LUẬN 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tóm tắt nội dung của chương 42

Bảng 2.2 Kết quả điều tra thực trạng sử dụng CNTT, GAĐT của GV 49

Bảng 2.3 Kết quả điều tra thực trạng sử dụng CNTT của học sinh 52

Bảng 3.1 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 100

Bảng 3.2 Bảng phân bố tần suất của hai nhóm 101

Bảng 3.3 Bảng phân bố tần suất tích lũy của hai nhóm 102

Bảng 3.4 Bảng phân loại theo học lực 103

Bảng 3.5 Tổng hợp các tham số thống kê 104

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

Hình 2.1 Cửa sổ thiết kế tùy chọn 57

Hình 2.2 Cửa sổ làm việc 57

Hình 2.3 Trang mô tả cho vật chuyển động nhanh dần đều 58

Hình 2.4 Trang thiết kế cho vật chuyển động nhanh dần đều 59

Hình 2.5 Bảng biến động lực cho vật chuyển động nhanh dần đều 59

Hình 2.6 Bảng biến cho vạch xác định trong chuyển động thằng nhanh dần đều 60

Hình 2.7 Bảng phương trình vận động của vật 61

Hình 2.8 Bảng khai báo mã java tạo vạch và dừng vật 62

Hình 2.9 Bảng tài nguyên của panel chứa hình vật 64

Hình 2.10 Bảng tài nguyên cho vật 65

Hình 2.11 Bảng tài nguyên cho nhà 65

Hình 2.12 Bảng tài nguyên cho mặt trời 65

Hình 2.13 Bảng tài nguyên cho hình ảnh mặt đất 66

Hình 2.14 Bảng tài nguyên cho vạch đánh dấu vị trí ban đầu của vật 66

Hình 2.15 Bảng tài nguyên cho vạch đánh dấu vị trí của vật 67

Hình 2.14 Bảng tài nguyên cho nút điều khiển Chạy – Dừng 67

Hình 2.15 Bảng tài nguyên cho nút điều khiển “Lặp lại” 68

Hình 2.16 Bảng tài nguyên cho thanh chỉnh giá trị gia tốc 69

Hình 2.17 Bảng tài nguyên cho ô hiện giá trị gia tốc 69

Hình 2.18 Bảng tài nguyên cho chữ thời gian bên cạnh ô giá trị thời gian 69

Hình 2.19 Bảng tài nguyên cho ô hiện giá trị thời gian 70

Hình 2.20 Các yếu tố xây dựng mô hình chuyển động 70

Hình 2.21 Hình ảnh mô phỏng thí nghiệm chuyển động 71

Hình 2.22 Bảng tài nguyên cho panel chứa đồ thị vận tốc (v) và thời gian (t) 72

Hình 2.23 Bảng tài nguyên dạng đồ thị vận tốc theo thời gian 72

Hình 2.24 Đồ thị và các yếu tố xây dựng 73

Hình 2.25 Hình ảnh mô hình vật chuyển động NDĐ 73

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Đồ thị phân bố điểm của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 101

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân bố tần suất của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 102

Đồ thị 3.3 Đồ thị phân bố tần suất tích lũy của nhóm TN và nhóm ĐC 103

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, khi CNTT không ngừng phát triển thì việc ứng dụng CNTT vào tất

cả các lĩnh vực là một điều tất yếu Trong GD – ĐT, CNTT đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong việc giảng dạy, học tập ở các trường học Đối với GD – ĐT, CNTT có tác dụng là một trong những phương tiện hỗ trợ cho hoạt động dạy và học, ngược lại GD – ĐT cũng góp phần cung cấp nguồn nhân lực, thúc đẩy sự phát triển cho lĩnh vực này

Trong những năm qua, mục tiêu, chương trình, nội dung GD – ĐT của nước ta

đã thay đổi nhiều lần cho phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội và đã đạt

được những kết quả đáng kể Bộ GD và ĐT đã yêu cầu “đẩy mạnh ứng dụng CNTT

trong GD đào tạo ở tất cả các cấp học, bậc học, ngành học, xem CNTT như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất cho đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập ở tất cả các môn” Vì vậy, ngành GD đang tiếp tục áp dụng nhiều biện pháp nhằm thay đổi cách học và cách dạy, khuyến khích sử dụng CNTT vào DH nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy của GV và học tập của HS, giúp HS có những tiết học trực quan, sinh động

Thực hiện sự chỉ đạo của Bộ GD và ĐT, của Sở GD và ĐT Thành phố Hồ Chí

Minh, nhằm “đẩy mạnh ứng dụng CNTT, đổi mới quản lý tài chính và xây dựng

trường học thân thiện, HS tích cực”, chúng tôi nhận thức được rằng: việc ứng dụng

CNTT phục vụ cho việc DH là một trong những hướng đổi mới tích cực nhất, hiệu quả nhất trong việc đổi mới PPDH Và điều này chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi trong các trường học phổ thông trong một vài năm tới, vì vậy chúng tôi đã học tập

và mạnh dạn đưa CNTT vào giảng dạy trong những năm vừa qua

Hơn nữa, Vật lí là môn khoa học thực nghiệm nên việc thực hiện TN trong giờ

học VL hay việc GV cho HS quan sát các hiện tượng VL là hết sức cần thiết Tuy nhiên, với điều kiện cơ sở vật chất hiện nay của các trường THPT ở Việt Nam thì

việc tiến hành TN gặp nhiều khó khăn, do không có đầy đủ thiết bị hoặc thiết bị đã

cũ, hỏng hóc, làm kết quả không chính xác Điều đó khiến HS hoài nghi về sự

đúng đắn của kiến thức đã học Ngoài ra, việc tiến hành TN thường mất nhiều thời gian, làm ảnh hưởng đến hiệu quả giảng dạy Vì thế, sử dụng TNMP trong quá trình

DH là một giải pháp hay cho vấn đề này

Hiện nay có rất nhiều chương trình hỗ trợ DHVL, với nhiều tính năng cải tiến, phong phú đa dạng, đem lại hiệu quả cao và dễ sử dụng Một trong những chương

trình đó là EJS (Easy Java Simulations) Với chương trình này, chúng ta có thể tạo

ra các mô hình TN với hình ảnh trực quan, cho kết quả chính xác, phù hợp với lý thuyết, tiết kiệm thời gian Chính vì những ưu điểm này, đây sẽ là một trong những công cụ hữu ích cho việc thiết kế bài giảng dễ dàng, tạo được hứng thú cho HS để

HS yêu thích môn VL hơn

Với những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH

V ẬT LÝ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH EJS (EASY JAVA SIMULATIONS) VÀ

S Ử DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT

LÝ 10” giúp nâng cao hiệu quả của quá trình DH, tạo bước tiền đề quan trọng trong

việc gây hứng thú học tập, rèn luyện năng lực học tập cho HS khi học môn VL theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

2 M ục đích nghiên cứu của đề tài

Sử dụng chương trình EJS để cung cấp một số mô hình VL và sử dụng để thiết

kế giáo án DH một số bài trong chương “Động học chất điểm” SGK cơ bản Vật lí

lớp 10, theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

3 G iả thuyết khoa học

Nếu sử dụng chương trình EJS và vận dụng vào trong DH chương “ Động học chất điểm” Vật lí 10 thì có thể sẽ kích thích hứng thú học tập, phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS

4 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc sử dụng CNTT trong

DH và DH VL

- Nghiên cứu lí luận về các PPDH học tích cực trong DH và DHVL

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương Động học chất điểm Vật lí 10 THPT

- Nghiên cứu thực trạng của việc sử dụng CNTT và các chương trình hỗ trợ DHVL ở trường THPT

- Nghiên cứu việc sử dụng chương trình EJS để thiết kế các mô hình thí nghiệm

- Tiến hành TNSP để phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các bài

giảng điện tử có TNMP được thiết kế bằng chương trình EJS

- Tổng kết đề tài nghiên cứu và đưa ra những ý kiến đề xuất

5 Phương pháp nghiên cứu

• Nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, Nhà nước cũng như các chỉ thị của Bộ

GD và ĐT về vấn đề nâng cao chất lượng GD và đổi mới phương pháp dạy DH

- Nghiên cứu lý tài liệu GD học, tâm lý học, lí luận DH và PPDH VL cần cho việc xây dựng tiến trình DH và nâng cao hiệu quả hoạt động học tập của HS

- Nghiên cứu lý luận của việc sử dụng máy vi tính, các chương trình hỗ trợ giảng dạy, đặc biệt là chương trình EJS và những ứng dụng của nó trong việc góp phần đổi mới PPDH và nâng cao chất lượng DH VL ở THPT

- Nghiên cứu chương trình, nội dung SGK, sách GV và các tài liệu tham khảo liên quan đến nội dung chương

• Phương pháp điều tra và thống kê toán học

- Tìm hiểu, thăm dò thực trạng DH chương Động học chất điểm - Vật lí 10 Cơ bản

- Điều tra về tình hình thực tiễn về việc sử dụng GAĐT và các chương trình

hỗ trợ vào dạy và học ở trường THPT

- Điều tra thái độ của HS đối với việc sử dụng GAĐT có TNMP trong DHVL

- Dùng phương pháp thống kê mô tả và thuyết thống kê kiểm định để xử lý kết quả TNSP Qua đó khẳng định sự khác biệt giữa kết quả học tập của nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm và khẳng định kết quả nghiên cứu của đề tài

6 Đối tượng - phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy và học vật lí ở trường THPT và đặc biệt là quá trình DH chương “Động học chất điểm” – SGK Cơ bản Vật lí 10

- Chương trình EJS và quá trình DH chương “Động học chất điểm” với

GAĐT có ứng dụng chương trình này

b Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu việc vận dụng các PPDH tích cực trong quá trình DH chương

“Động học chất điểm” Vật lí 10 với sự vận dụng chương trình EJS trong việc thiết

kế GAĐT nhằm DH phát huy tính tích cực, tự lực của HS

- Trong khuôn khổ giới hạn của đề tài, tôi chỉ nghiên cứu các hoạt động dạy và học môn Vật lí ở trường THPT Trường Chinh, quận 12, Tp Hồ Chí Minh

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc ứng dụng CNTT trong DHVL nhằm phát huy tính tự lực, tích cực của HS trong học tập

- Thiết kế được các TN tiêu biểu trong chương “Động học chất điểm” Vật lí

10 bằng chương trình EJS làm phong phú nguồn TNMP, là tài liệu tham khảo tốt cho GV trong DH chương này

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH

1.1 Đổi mới phương pháp dạy và học

1.1 1 Phương pháp dạy học

1.1.1.1 Khái niệm về phương pháp dạy học

Có thể có nhiều định nghĩa về PPDH dựa trên cách mà các nhà nghiên cứu quan niệm về quá trình DH Ở đây, chúng tôi chỉ xin nêu ra một số định nghĩa đáng chú ý:

−Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang, "PPDH là cách thức làm việc thầy và trò trong sự phối hợp thống nhất và dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm thực hiện tốt nhiệm

vụ DH" [1]

−Theo Iu - K.Babanxki: " PPDH là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằm

giải quyết các nhiệm vụ giáo dưỡng, GD và phát triển trong quá trình DH" [2]

−Theo I.Ia Lécne: "PPDH là một hệ thống những hành động có mục đích của

GV, nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và thực hành của HS, đảm bảo cho HS lĩnh

hội nội dung học vấn" [3]

−Theo thầy Nguyễn Đức Thâm, PPDH là những con đường, cách thức tiến hành hoạt động DH, là cách thức triển khai một hệ thống DH đa tầng, đa diện cho các bậc học, cấp học, ngành học… [4]

−PPDH còn có nghĩa là cách thức hình thành mục đích DH, cách thức soạn

thảo và triển khai nội dung DH, cách thức tổ chức hoạt động dạy và học nhằm hiện

thực hóa mục đích, nội dung học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết quả quá trình học

Ngoài ra, còn có nhiều định nghĩa khác và cùng với những định nghĩa nêu trên, các tác giả đã nêu lên một cách rất khái quát về PPDH, trong đó nổi bật các nội hàm cơ bản sau: đó là cách thức tổ chức hoạt động nhận thức của HS và sự điều

khiển nó; là những thủ thuật logic được sử dụng để giúp HS nắm kiến thức, kĩ năng,

kĩ xảo một cách tự giác

DH là quá trình nhận thức độc đáo của HS nhằm chiếm lĩnh nội dung học vấn; PPDH là những con đường, những cách thức hoạt động, là phương tiện nhằm lĩnh

hội nội dung DH Mối quan hệ giữa phương pháp và nội dung trong quá trình DH là

mối quan hệ tương tác giữa cái được phản ánh và phương thức phản ánh, trong đó

cái được phản ánh cần được chuyển tải tới người học một cách đầy đủ, chính xác, khách quan bằng những phương pháp sư phạm có hiệu quả Nhưng việc chiếm lĩnh

nội dung đó như thế nào lại phụ thuộc rất nhiều vào bản thân người học, vào phương pháp và kĩ năng tự học của HS Vì vậy, nghiên cứu PPDH không thể tách

rời việc nghiên cứu các phương pháp và kĩ năng tự học

Như vậy, PPDH có tác dụng trong thực hiện mục tiêu, nâng cao dân trí, đào

tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài; nó là phương tiện, là con đường, là cách thức hoạt động chung của cả người dạy và người học, nhằm trang bị tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

và phát triển trí tuệ cho HS Trên cơ sở đó hình thành thế giới quan và các phẩm chất nhân cách cho các em

Từ sự phân tích trên đây, có thể nêu lên khái niệm PPDH như sau: PPDH là cách thức hoạt động phối hợp, thống nhất của GV và HS do GV tổ chức, điều khiển

và HS tự tổ chức, tự điều khiển nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ DH

1.1.1.2 Đặc điểm của phương pháp dạy học [5]

* PPDH có các đặc điểm cơ bản sau:

- PPDH có tính m ục đích PPDH do mục đích định hướng, bị quy định và chi

phối bởi mục đích, mục tiêu GD - ĐT nói chung, các nhiệm vụ DH nói riêng Ngược lại, PPDH lại là cách thức, phương tiện, con đường nhằm thực hiện mục đích, nhiệm vụ GD, DH Cho nên, có thể nói: mối quan hệ giữa mục đích, nhiệm vụ

DH với PPDH là mối quan hệ giữa phương tiện và mục đích

- PPDH có tính n ội dung PPDH "là hình thức về cách thức vận động bên

trong của nội dung", là phương thức chuyển tải nội dung từ người dạy, từ sách và các nguồn tài liệu tới người học cũng như là phương thức chiếm lĩnh các nguồn tài

liệu đó của người học Nó bị qui định và chi phối bởi nội dung DH; mỗi môn học đều có các PPDH tương ứng Vì vậy khi lựa chọn và vận dụng các PPDH cần căn

cứ vào đặc điểm, tính chất của các môn học, vào nội dung các bài học mà sử dụng các PPDH sao cho phù hợp

- PPDH có tính hi ệu quả DH đòi hỏi tính khoa học và tính nghệ thuật rất cao

Mục đích cuối cùng của DH là phải mang lại chất lượng và hiệu quả tối ưu trong

những điều kiện nhất định Cho nên trong quá trình vận dụng các phương pháp dạy

và học, GV và trò phải tính đến cải cách dạy và cách học như thế nào để mang lại

hiệu quả cao nhất

- PPDH có tính h ệ thống Các PPDH không tồn tại biệt lập mà luôn hợp thành

một hệ thống hoàn chỉnh có quan hệ mật thiết, bổ sung, hỗ trợ cho nhau Trong lịch

sử phát triển của GD học, các nhà GD đã đưa ra nhiều hệ thống PPDH khác nhau kể

cả tên gọi và nội dung các phương pháp nhưng đều hướng tới việc thực hiện mục đích và các nhiệm vụ DH

1.1.1.3 Phân loại phương pháp dạy học [6]

Phân loại các PPDH là một trong những vấn đề được quan tâm trong lí luận

DH, bởi thông qua sự phân loại, các phương pháp sẽ được sắp xếp theo những dấu

hiệu bản chất trên nhiều bình diện, giúp cho việc nhìn nhận, đánh giá các phương pháp được chính xác hơn Điều đó có tác dụng nâng cao hiệu quả thực tế khi vận

dụng các phương pháp phù hợp với mục đích hoạt động DH

Cho tới nay, có tới hàng trăm phương pháp giảng dạy và hàng chục cách phân loại khác nhau Ở đây chúng tôi phân loại dựa trên những định hướng đi từ những dấu hiệu đơn giản, chung nhất, có thể cảm nhận được bằng trực giác của phương pháp, rồi từ đó, căn cứ trên những dấu hiệu bên trong, phản ánh thuộc tính

bản chất của phương pháp để phân loại

+ Dựa trên dấu hiệu đề mục, đích DH ứng với từng khâu của quá trình DH, các PPDH ứng với chúng dược nhóm họp thành năm tập hợp sau:

- Tập hợp những PPDH khi nghiên cứu tài liệu mới

- Tập hợp những PPDH khi củng cố kiến thức

- Tập hợp những PPDH khi vận dụng phức hợp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

- Tập hợp các phương pháp khái quát hoá

- Tập hợp các phương pháp kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo + Dựa trên nguồn phát thông tin trong quá trình DH, mỗi tập hợp nêu trên lại được phân thành ba nhóm PPDH sau:

- Nhóm PPDH có sử dụng lời nói

- Nhóm PPDH có sử dụng phương tiện trực quan

- Nhóm PPDH bao gồm các công tác tự lực của HS

+ Dựa trên các công việc cụ thể của GV và của HS, mỗi nhóm phương pháp nêu trên lại bao gồm nhiều phương pháp mang những tên gọi khác nhau ứng với cách thức hoạt động dạy hoặc cách thức hoạt động học, tên các PPDH là không

hạn chế

Tổng hợp việc phân loại PPDH như đã nêu trên, ta có thể tổng hợp trên

cố kiến

thức

Tập hợp các phương pháp vận

dụng kiến

thức, kĩ năng, kĩ xảo

Tập hợp các PP kiểm tra, đánh giá

kiến thức,

kĩ năng, kĩ

xảo

Tập hợp các phương pháp khái quát hóa

dụng ngôn ngữ

Nhóm các phương pháp sử dụng các phương tiện trực quan

Nhóm các phương pháp bao gồm các công tác tự lực của HS

Mỗi nhóm phương pháp bao gồm nhiều phương pháp được phân loại theo thao tác tư duy hoặc theo kiểu logic nhận thức

Thời gian gần đây, chúng ta thấy xuất hiện nhiều PPDH mới như DH trên

mạng Internet, DH giáo hóa, DH chương trình hóa, v.v Sự có mặt của những PPDH này đem lại những chuyển biến mới về chất so với những PPDH truyền

thống bởi chúng đem lại khả năng tăng cường hoạt động tự lực, tích cực cho HS, điều rất cần thiết trong thời đại bùng nổ thông tin hiện nay, đáp ứng tốt hơn việc đào

tạo những công dân tương lai, thích ứng được với sự phát triển như vũ bão của đời

sống xã hội Tuy nhiên, cần phải hiểu rằng, mỗi phương pháp nêu trên được coi như

một xu hướng DH hiện đại, nó không phải là một phương pháp cụ thể, mà thường là một tích hợp những yếu tố tích cực của nhiều phương pháp hợp lại nhằm giải quyết

một mục đích sư phạm chuyên biệt Song, để thực hiện mục đích chuyên biệt này,

mỗi xu hướng DH hiện đại tồn tại một nhân tố trung tâm, có tác dụng quyết định, có

khả năng liên kết những yếu tố còn lại tạo thành một hệ toàn diện phương pháp Người ta lấy tên của nhân tố trung tâm này đặt tên cho hệ phương pháp tương ứng

với xu hướng DH hiện đại mà nó thực hiện

Dưới đây, chúng tôi tập trung phân tích các PPDH theo định hướng đổi mới

1.1 2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học [7]

Định hướng đổi mới trong phương pháp dạy và học đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12-1996) được thể chế hóa trong Luật Giáo dục (1998), Luật giáo dục sửa đổi (2005), được cụ thể hóa trong các chỉ thị của Bộ GD và ĐT, đặc biệt chị thị số 14 (4-1999) Tại điều 28.2 - Luật Giáo dục, đã ghi “Phương pháp giáo dục phổ thông

ph ải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú

h ọc tập cho HS”

Có thể nói cốt lõi của đổi mới dạy và học là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động

1.1.3 Một số xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay.[8]

Trên thế giới và ở nước ta hiện nay đang có rất nhiều công trình nghiên cứu,

thử nghiệm về đổi mới PPDH theo các hướng khác nhau Sau đây là một số xu hướng đổi mới cơ bản:

− Phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của người học Chuyển trọng tâm hoạt động từ GV sang HS Chuyển lối học từ thông báo tái hiện sang tìm tòi, khám phá Tạo điều kiện cho HS học tập tích cực, chủ động, sáng tạo

− Phục vụ ngày càng tốt hơn hoạt động tự học và phương châm học suốt đời Không chỉ dạy kiến thức mà còn dạy cách học, trang bị cho HS phương pháp học tập, phương pháp tự học để thực hiện phương châm học suốt đời

− Tăng cường rèn luyện năng lực tư duy, khả năng vận dụng kiến thức vào

cuộc sống thực tế Chuyển từ lối học nặng về tiêu hoá kiến thức sang lối học coi trong việc vận dụng kiến thức

− Cá thể hoá việc DH

− Tăng cường sử dụng thông tin trên mạng, sử dụng tối ưu các phương tiện

DH đặc biệt là tin học và CNTT vào DH

− Từng bước đổi mới việc kiểm tra đánh giá, giảm việc kiểm tra trí nhớ đơn thuần, khuyến khích việc kiểm tra khả năng suy luận, vận dụng kiến thức; sử dụng nhiều loại hình kiểm tra thích hợp với từng môn học

− Gắn DH với nghiên cứu khoa học với mức độ ngày càng cao (theo sự phát triển của HS, theo cấp học, bậc học)

1.1.4 Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực [9]

Theo chiều hướng phát triển của lí luận DH, những năm gần đây nổi lên xu hướng phân loại PPDH dựa trên mức độ tác động của phương pháp tới sự phát triển của người học, nói cách khác đó là xu hướng tích cực hóa trong DH Phương pháp này có các đặc trưng cơ bản sau:

a D ạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của HS

Trong phương pháp tổ chức, người học – đối tượng của hoạt động “dạy”, đồng thời là chủ thể của hoạt động “học”- được cuốn hút vào các hoạt động học tập do

GV tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ, không phải tiếp thu một cách thụ động những tri thức đã được GV sắp đặt Thông

qua phương pháp này, người học được đặt vào những tình huống thực tế của đời

sống, trực tiếp quan sát, thảo luận, làm TN, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình, từ đó vừa nắm được kiến thức, kỹ năng mới, vừa nắm được phương pháp làm ra kiến thức, kỹ năng mới đó, không rập theo những khuôn mẫu có sẵn, được bộc lộ và phát huy tiềm năng sáng tạo

b D ạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho HS không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả DH mà còn là một mục tiêu DH

Trong các phương pháp học thì phương pháp cốt lõi nhất là phương pháp tự

học Nếu rèn luyện cho người học có được phương pháp, kỹ năng thói quen, ý chí tự

học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người,

kết quả học tập sẽ được nâng lên gấp bội

c Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp thể

Lớp học là môi trường giao tiếp thầy-trò, trò-trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác

giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến mỗi cá nhân được bộc lộ, khẳng định hay bác bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới Bài học vận dụng được vốn hiểu

biết và kinh nghiệm sống của thầy cô giáo

d Kết hợp đánh gía của thầy với tự đánh giá của trò

Trước đây, GV giữ vai trò độc quyền trong việc đánh giá chất lượng HS, nhưng trong phương pháp tích cực, GV phải hướng dẫn HS phát triển kỹ năng tự đánh giá bản thân, từ đó tự điều chỉnh cách học Liên quan với điều này, GV cần tạo điều kiện thuận lợi để HS được tham gia đánh giá lẫn nhau, tự đánh giá đúng và điều chỉnh hoạt động kịp thời Điều này là năng lực cần thiết cho sự thành công trong cuộc sống mà nhà trường phải trang bị cho HS khi còn học tập trong trường

lĩnh nội dung học tập, chủ động đạt các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ theo yêu cầu của chương trình

1.1 5 Định hướng cơ bản trong việc đổi mới PPDH với sự hỗ trợ của CNTT

Trong GD – ĐT, việc đổi mới PPDH bằng cách sử dụng CNTT đang là một xu

thế của thời đại, được UNESCO chính thức đưa ra thành chương trình hành động trước ngưỡng cửa thế kỉ XXI và dự đoán “sẽ có sự thay đổi nền GD một cách căn

bản vào đầu thế kỉ XXI do ảnh hưởng của CNTT”

Ở nước ta, vấn đề ứng dụng CNTT trong GD, đào tạo được Đảng và Nhà nước

rất coi trọng Các văn kiện, nghị quyết, chỉ thị của Đảng, Chính phủ, Bộ GD - ĐT

đã thể hiện rõ điều này, như: Nghị quyết trung ương 2 khóa VIII, Luật giáo dục (1998) và Luật giáo dục sửa đổi (2005), Nghị quyết 81 của Chính phủ, Nghị quyết

của chính phủ về chương trình quốc gia đưa CNTT vào GD ĐT (1993), Chỉ thị 29

của Bộ GD - ĐT, Chiến lược phát triển GD 2001 – 2010,…

Nghị quyết Hội nghị Ban Chấp hành Trung ương Đảng lần thứ hai (khoá VIII)

về định hướng chiến lược phát triển GD và ĐT trong thời kỳ mới đã yêu cầu ngành

GD phải “đổi mới mạnh mẽ phương pháp GD ĐT, 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, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS” [10]

Nghị quyết được cụ thể hóa bằng chỉ thị 58 – CT/TW (17/10/2000) của Bộ Chính trị, trong đó nêu rõ là cần phải: “Đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong công tác

GD và ĐT ở các cấp học, bậc học, ngành học Phát triển các hình thức đào tạo từ xa phục vụ nhu cầu học của toàn xã hội”

Chỉ thị 29 của Bộ GD - ĐT (ngày 30/7/2001/CT) về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTT trong ngành GD đã quyết định chọn năm học 2008-

2009 là “Năm học đẩy mạnh ứng dụng CNTT, đổi mới quản lý tài chính và xây dựng trường học thân thiện, HS tích cực” tạo bước đột phá về ứng dụng CNTT trong GD và tạo tiền đề phát triển ứng dụng CNTT trong những năm tiếp theo

Bên cạnh đó, Bộ trưởng Bộ GD và ĐT cũng đã có Chỉ thị 55/2008/CT–BGDĐT về “Tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTT trong ngành GD giai đoạn 2008 – 2012 (30/09/2008)

Trước định hướng đó, ngành GD – ĐT đã ứng dụng rộng rãi các thành tựu của CNTT vào trong DH, từ việc thiết kế GAĐT, thiết kế TNMP đến việc DH trực tuyến trên các website Kết quả là: CNTT mở ra triển vọng to lớn trong việc đổi mới các phương pháp và hình thức DH Cụ thể là: [11]

- Nhờ có máy tính điện tử, các chương trình hỗ trợ, tiện ích về truyền thông

mà việc thiết kế giáo án và giảng dạy trên máy tính trở nên sinh động hơn, tiết kiệm được nhiều thời gian hơn so với cách dạy theo phương pháp truyền thống, chỉ cần

“bấm chuột”, vài giây sau trên màn hình hiện ra ngay nội dung của bài giảng, thí nghiệm với những hình ảnh, âm thanh sống động thu hút được sự chú ý và tạo hứng thú ở HS

- Thông qua bài giảng điện tử, với các thí nghiệm mô phỏng, các đoạn phim

ngắn, GV cũng có nhiều thời gian đặt các câu hỏi gợi mở tạo điều kiện cho HS hoạt động nhiều hơn trong giờ học

- Những PPDH theo cách tiếp cận kiến tạo, PPDH theo dự án, DH phát hiện

và giải quyết vấn đề ngày càng có nhiều điều kiện để ứng dụng rộng rãi và phổ biến Các hình thức DH như DH đồng loạt, dạy theo nhóm, dạy cá nhân cũng có những đổi mới đáng kể, đều có trong tay nhiều công cụ hỗ trợ cho quá trình DH nói chung

và phần mềm DH nói riêng

Như vậy, việc ứng dụng CNTT trong dạy đã cơ bản nâng cao chất lượng học

tập cho HS, tạo ra một môi trường GD mang tính tương tác cao chứ không đơn thuần chỉ là “thầy đọc, trò chép” như kiểu truyền thống, HS được khuyến khích và

tạo điều kiện để chủ động tìm kiếm tri thức, sắp xếp hợp lý quá trình tự học tập, tự rèn luyện của bản thân mình Những khả năng mới mẻ và ưu việt này của CNTT đã nhanh chóng làm thay đổi cách sống, cách làm việc, cách học tập, cách tư duy và quan trọng hơn cả là cách ra quyết định của con người

1.1.6 Ưu điểm – hạn chế của phương pháp dạy học bằng công nghệ thông tin [11]

1.1.6.1 Ưu điểm của PPDH bằng CNTT

Ưu điểm nổi bật của PPDH bằng CNTT so với PPDH truyền thống là:

− Tốc độ xử lí, truyền đạt thông tin rất lớn, tiết kiệm thời gian, công sức của

thầy và trò Môi trường đa phương tiện kết hợp những hình ảnh video, camera…

với âm thanh, văn bản, biểu đồ… được trình bày qua máy tính theo kịch bản vạch sẵn nhằm đạt hiệu quả tối đa qua một quá trình học đa giác quan

− Kĩ thuật đồ hoạ nâng cao có thể mô phỏng nhiều quá trình, hiện tượng trong

tự nhiên, xã hội trong con người mà không thể hoặc không nên để xảy ra trong điều

kiện nhà trường Mô phỏng các khái niệm lí thuyết trừu tượng, những TN hoá học độc hại hoặc diễn ra quá nhanh hay quá chậm, những TN đòi hỏi lượng mẫu lớn như các nghiên cứu về phổ IR (hồng ngoại), XRD (nhiễu xạ tia X), NMR (cộng hưởng từ hạt nhân)…

− Các chương trình hỗ trợ các TN, các đồ họa mô phỏng ngày càng phong phú

và dễ sử dụng

− Công nghệ tri thức nối tiếp trí thông minh của con người, thực hiện những công việc mang tính trí tuệ cao của các chuyên gia lành nghề trên những lĩnh vực khác nhau

− Những ngân hàng dữ liệu khổng lồ và đa dạng được kết nối với nhau và với người sử dụng qua những mạng máy tính kể cả Internet … có thể được khai thác để

tạo nên những điều kiện cực kì thuận lợi và nhiều khi không thể thiếu để HS học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo, được thực hiện độc

lập hoặc trong giao lưu

− Những TN, tài liệu được cung cấp bằng nhiều kênh: kênh hình, kênh chữ,

âm thanh sống động làm cho HS dễ thấy, dễ tiếp thu và bằng suy luận có lý, HS có thể có những dự đoán về các tính chất, những quy luật mới Đây là một công dụng

lớn của CNTT trong quá trình đổi mới PPDH Có thể khẳng định rằng, môi trường CNTT chắc chắn sẽ có tác động tích cực tới sự phát triển trí tuệ của HS và điều này

làm nảy sinh những lý thuyết học tập mới

− Trong DH, CNTT giúp GV tự chủ về thời gian trên lớp, tự chủ được các kết

quả TN, tránh được việc có những kết quả không phù hợp

− Nhờ có CNTT, người học hứng thú hơn, tự chủ hơn về thời gian và không gian, rèn khả năng hợp tác cho HS, sinh viên không những ở trong nước mà còn với các bè bạn nước ngoài qua mạng truyền thông Internet

− Ngoài ra, các phương tiện, thiết bị CNTT hỗ trợ GD ngày càng giảm Do

vậy, ngày càng nhiều cá nhân và trường học có khả năng sở hữu được các thiết bị CNTT và ứng dụng nó trong dạy và học

1.1.6.2 Hạn chế của PPDH bằng CNTT

Theo nhận định của một số chuyên gia, thì việc đưa CNTT ứng dụng vào lĩnh

vực GD và ĐT bước đầu đã đạt được những kết quả khả quan Tuy nhiên, những gì

đã đạt được vẫn còn khiêm tốn, việc ứng dụng CNTT trong DH còn gặp nhiều khó khăn, vướng mắc và những thử thách bởi những vấn đề nảy sinh từ thực tiễn Chẳng

hạn:

−Tuy máy tính điện tử mang lại rất nhiều thuận lợi cho việc DH, nhưng trong

một mức độ nào đó thì công cụ hiện đại này cũng không thể hỗ trợ GV hoàn toàn trong các bài giảng của họ Nó chỉ thực sự hiệu quả đối với phần nhiều bài giảng

chứ không phải toàn bộ chương trình do có nhiều nguyên nhân Cụ thể là, với những bài học có nội dung ngắn, không nhiều kiến thức mới, thì việc dạy theo phương pháp truyền thống sẽ thuận lợi hơn cho HS, vì GV sẽ ghi tất cả nội dung bài

học đó đủ trên một mặt bảng và như vậy sẽ dễ dàng củng cố bài học từ đầu đến cuối

mà không cần phải lật lại từng “slide” như khi dạy trên máy tính điện tử

−Những mạch kiến thức “Vận dụng – tính toán” đòi hỏi GV phải kết hợp với

phấn trắng bảng đen và các PPDH truyền thống mới rèn luyện được kĩ năng cho

HS

−Bên cạnh đó, kiến thức, kỹ năng về CNTT ở một số GV vẫn còn hạn chế, chưa đủ vượt ngưỡng để đam mê và sáng tạo, thậm chí còn né tránh Mặt khác, PPDH cũ vẫn còn như một lối mòn khó thay đổi, lối áp đặt vẫn chưa thể xoá được

trong một thời gian tới Việc DH tương tác giữa người - máy, dạy theo nhóm, dạy phương pháp tư duy sáng tạo cho HS, cũng như dạy HS: cách biết, cách làm, cách chung sống và cách tự khẳng định mình vẫn còn mới mẻ đối với GV Điều này đòi hỏi GV phải kết hợp hài hòa các PPDH đồng thời phát huy ưu điểm của PPDH này làm hạn chế những nhược điểm của PPDH truyền thống Những nguyên nhân trên làm cho CNTT, dù đã được đưa vào quá trình DH, vẫn chưa thể phát huy tính trọn

vẹn tích cực và tính hiệu quả của nó

−Việc sử dụng CNTT để đổi mới PPDH chưa được nghiên cứu kỹ, dẫn đến

việc ứng dụng nó không đúng chỗ, không đúng lúc, nhiều khi lạm dụng nó

−Các phương tiện, thiết bị phục vụ cho việc đổi mới PPDH bằng phương tiện chiếu projector, … còn thiếu và chưa đồng bộ

−Việc kết nối và sử dụng Internet chưa được thực hiện triệt để và có chiều sâu,

sử dụng không thường xuyên, công tác đào tạo, công tác bồi dưỡng, tự bồi dưỡng đội ngũ GV chỉ mới dừng lại ở việc xoá mù tin học nên GV chưa đủ kiến thức, mất nhiều thời gian và công sức để sử CNTT trong lớp học một cách có hiệu quả

−Tình trạng hỗn loạn, không thể kiểm soát được của thông tin trên mạng Internet

−Giá các thiết bị CNTT ngày càng giảm, nhưng vẫn còn cao so với thu nhập

của người Việt Nam

1.2 Nội dung đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường Trung học

phổ thông [12], [13], [14]

1.2.1 Các biện pháp đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT

Trong xu thế đổi mới PPDH được vận dụng rộng rãi thì đổi mới PPDH Vật lí cũng được áp dụng một cách triệt để Đổi mới PPDHVL được thể hiện dưới các hình thức sau:

1.2.1.1 Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học, kết hợp học tập cá nhân và h ọc tập theo nhóm

Các hình thức tổ chức học tập cá nhân, theo nhóm và theo lớp là các hình thức

vẫn được áp dụng theo PPDH truyền thống Theo PPDH mới, hình thức học tập cá

nhân vẫn là hình thức học tập cơ bản, có hiệu quả nhưng HS phải có tinh thần học

tập một cách tự giác, chủ động Học tập theo nhóm là hình thức học tập bổ trợ có tác dụng rèn luyện người học tinh thần hợp tác lao động, chia sẻ kinh nghiệm, học hỏi lẫn nhau, ý thức trách nhiệm với công việc chung Phối hợp chặt chẽ những nỗ

lực cá nhân trong tự học với việc học tập hợp tác trong nhóm

Như vậy, hình thức học tập cá nhân vẫn là hình thức hoạt động chủ yếu giúp

HS phát triển các năng lực Hoạt động nhóm suy cho cùng cũng nhằm giúp cá nhân chủ động, tích cực tham gia vào quá trình nhận thức của bản thân

1.2.1.2 B ồi dưỡng phương pháp tự học cho học sinh, lấy học sinh làm trung tâm

Trong các mô hình DH tích cực, quan niệm HS là trung tâm không chỉ thể

hiện ở chỗ họ được quan tâm, chăm sóc, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho

việc học tập mà lấy HS làm trung tâm nghĩ là HS – người tham gia tích cực, tự giác vào hoạt động học tập phải là người được quyết định một phần hay toàn bộ chiến lược học tập

GV cần phải quan tâm đến phương pháp học của HS, từng bước hình thành năng lực tự học để các em có thể tự bổ sung kiến thức và học thường xuyên suốt đời, bằng cách: coi trọng việc truyền thụ các phương pháp nhận thức đặc thù của bộ môn như PPTN, phương pháp mô hình Trong đó các TN, mô hình VL không chỉ

là phương tiện minh họa kiến thức, mà chủ yếu đóng vai trò cung cấp thông tin và là phương tiện giải quyết vấn đề đặt ra

Việc tự học của HS là hoạt động rất cần thiết Ở đây, người GV cần phải bồi dưỡng cho HS khả năng thu thập thông tin, huấn luyện cho HS cách nắm bắt nội dung chính của tài liệu học tập đồng thời giao bài tập về nhà cho HS, có thể tính toán cân đối giữa nội dung học tập trên lớp và nội dung cần tìm hiểu ở nhà

1.2.1.3 Áp dụng rộng rãi các phương pháp dạy học tích cực

Những hạn chế của kiểu dạy GD truyền thống kéo dài cả thế kỉ qua ở nhiều

quốc gia đã đặt ra yêu cầu phải đổi mới tư duy, đổi mới quan niệm DH Các mô hình DH tích cực đầu quan niệm rằng: HS chỉ tích cực, chủ động tham gia vào quá

trình học tập khi vấn đề học tập cần giải quyết có mối liên hệ thực sự với thực tiễn đích thực mà họ đang sống và chỉ có những vấn đề như thế mới thực sự làm họ

hứng thú tham gia giải quyết

Một số PPDH hiện đại đang được áp dụng rộng rãi ngày nay đó là:

- DH nêu và giải quyết vấn đề

– TN cho HS làm trên lớp dưới hình thức cá nhân hay theo nhóm

– TN do GV với một nhóm HS làm biểu diễn trên lớp

1.2.1.5 Đổi mới việc thiết kế bài giảng

Khi soạn giáo án, GV phải xác định rõ ràng, cụ thể mục tiêu của bài học về

kiến thức, kĩ năng, thái độ mà HS cần đạt được sau khi học Việc soạn giáo án của

GV phải chuyển trọng tâm từ thiết kế các hoạt động của GV sang thiết kế các hoạt

động của HS trong quá trình lĩnh hội từng nội dung kiến thức của bài học và tăng cường ứng dụng CNTT trong hoạt động DH Cụ thể như:

– Lượng hoá các mục tiêu kiến thức và kĩ năng của bài học

– Chia bài học thành một số nội dung riêng biệt hoặc tổ chức bài học thành

một chủ đề học tập

– Chuẩn bị các thiết bị TN, các phương tiện DH cần thiết

– Hoạch định các hoạt động học của HS và các hoạt động dạy tương ứng của

GV trong tiết học

1.2.2 Công nghệ thông tin với dạy học Vật lí

Khi CNTT phát triển thì việc ứng dụng CNTT vào tất cả các lĩnh vực là một điều tất yếu và cần thiết Chúng ta không thể phủ nhận những thành quả to lớn mà CNTT đã mang lại, nó giúp cho việc giảng dạy của GV đạt hiệu quả cao hơn Với

GV dạy môn vật lí như tôi, CNTT có tác động mạnh mẽ, nó có thể làm thay đổi toàn bộ phương pháp dạy và học

1.2.2.1 Ý nghĩa của việc sử dụng CNTT trong DHVL

- Nhờ CNTT mà khi đưa ra mô hình GV có thể phóng to, thu nhỏ, làm nhanh, làm chậm để HS thấy rõ được bản chất của quá trình Do đó CNTT giúp HS hiểu sâu hơn về bản chất của các quá trình và đặc biệt là nắm vững những khái niệm trừu tượng trong Vật lí

b Kích thích tính tò mò và h ứng thú của HS

- Để kiểm tra bài cũ, GV có thể đưa ra ô chữ liên quan đến những kiến thức đã

học và tổ chức cho HS tham gia trò chơi một cách bổ ích

- Tạo tình huống có vấn đề bằng các đoạn phim ngắn, kích thích tính tò mò

của HS, đặt ra nhiệm vụ theo dõi bài học để giải quyết tình huống

- Trong quá trình dạy có thể có những hình động mang tính hài hước liên quan đến bài học nhằm giải tỏa tâm lý căng thẳng trong giờ học

- Để củng cố bài dạy, GV có thể đưa ra các đoạn phim, hình ảnh ứng dụng

kiến thức trong đời sống, kĩ thuật, … Từ đó mở rộng sự hiểu biết của HS, khơi gợi

sự tò mò, thích thú, tìm hiểu thế giới xung quanh

c Qu ản lý và xử lý thông tin

- Khi làm việc trên máy tính HS có cơ hội để đọc và thu thập dữ liệu, rèn luyện tư duy

- Cung cấp thông tin nhanh chóng, chính xác với nhiều hình thức khác nhau

- GV có thể quản lý tài liệu một cách có trật tự và theo ý muốn của mình, khi

cần tra cứu và lấy thông tin thì mọi chuyện trở nên rất thuận lợi

- Rèn luyện cho HS kỹ năng tra cứu tài liệu trên mạng và xử lý thông tin một cách có chọn lọc

d Điều chỉnh hoạt động học tập

- Khi tiếp xúc với CNTT hiện đại, HS phải tự điều chỉnh lại cách nhận thức và

học tập của mình để phù hợp với phương pháp học tập mới

- Với những hình ảnh sống động thể hiện ngay trên máy tính, CNTT làm cho

HS hứng thú và tò mò để phát hiện ra các kiến thức mới

- Với sự giúp đỡ của máy tính, HS dễ dàng củng cố lại kiến thức của mình

bằng các ebook, website… sau đó HS tự điều chỉnh lại hoạt động học tập cho phù hợp với trình độ của mình

e Mô hình hóa

- Không phải mọi quá trính vật lí xảy ra trong tự nhiên đều dễ dàng quan sát

Có những hiện tượng, quá trình vật lí không thể quan sát bình thường, có quá trình xảy ra nhanh, có quá trình xảy ra chậm, có đối tượng quan sát rất nhỏ … Vì vậy trong DH cần phóng đại, làm nhanh, làm chậm lại các quá trình đó, do đó cần phải

có mô hình và máy tính can thiệp Ví dụ quá trình hoạt động trong nguyên tử, từ

trường, điện trường, vật ném xiên, ném ngang… các quá trình này rất cần mô hình

ảo và sự giúp đỡ của máy tính

f Tích c ực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

- Nếu sử dụng đúng cách, CNTT có thể có tầm ảnh hưởng làm biến đổi hệ

thống GD, nó có xu hướng đánh giá lại vai trò của GV và HS Phương pháp GD

hiện đại thì người GV là người hướng dẫn và cộng tác viên, không đơn thuần là người truyền đạt thông tin HS dựa trên các đề án, tự học, tự tìm hiểu, tự quản lý và

có trách nhiệm đối với chất lượng học tập của mình Vì vậy mở rộng được không gian học tập ra phạm vi ngoài lớp học giúp HS tích cực chủ động và không thụ động trong học tập

- Kiểm tra đánh giá khách quan: CNTT đặc biệt là máy tính có thể sử dụng các

phần mềm để làm các câu hỏi trắc nghiệm, các phần mềm phân tích và đánh giá các

kiểm tra Trong kiểm tra trắc nghiệm máy tính có thể đóng vai trò vừa là thiết bị

kiểm tra vừa là thiết bị đánh giá, thống kê…

1.2.2.2 Kết hợp giữa các thực nghiệm và công nghệ thông tin trong DHVL

Tuy có vai trò quan trọng nhưng Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, không

thể thay thế tất cả các TN bằng các mô hình, chương trình trong máy tính Vì thế, người GV cần:

- Với mỗi loại công cụ của CNTT có chức năng khác nhau, phải khai thác các tiềm năng vốn có trong việc chuyển tải tri thức của từng loại Có như thế, CNTT

mới hỗ trợ có hiệu quả cho hoạt động của thầy và trò trên giờ lên lớp

- Để nâng cao hiệu trong DH Vật lí, ngoài các biện pháp thông thường mang tính đơn lẻ, người GV cần:

• Sử dụng phối hợp thực nghiệm với các phương tiện nghe nhìn khác như phối hợp TN với tranh ảnh

• Sử dụng thực nghiệm phối hợp với các videoclips

• Sử dụng phối hợp thực nghiệm với camera, webcam

• Sử dụng phối hợp thực nghiệm với TNMP trên máy vi tính

• Và cuối cùng là sử dụng phối hợp thực nghiệm với các phần mềm DH Tùy thuộc vào nội dung của từng bài học, vào các thiết bị thực nghiệm cần được sử

dụng, vào điều kiện cơ sở vật chất và PPDH để chọn lựa sự phối hợp có hiệu quả

Thực tiễn cho thấy để sử dụng thực nghiệm có hiệu quả cao GV cần phải sử

dụng phối hợp với các phương tiện khác như tranh, ảnh, mô hình mà đặc biệt là cần

có sự phối hợp với các phương tiện nghe nhìn khác, trong đó, máy vi tính đóng vai trò rất quan trọng Điều kiện cần phải được sử dụng phối hợp khi những TN chỉ

thực hiện được trong phòng tối, những TN nguy hiểm, những TN khó xác định nguyên nhân từ kết quả thu được Tiến trình DH được thiết kế theo kiểu sử dụng

phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn, công cụ tin học,… một cách đa dạng được GV hoan nghênh và có tính khả thi cao, phù hợp với thực tế các trường THPT hiện nay Các bài thiết kế bảo đảm mục tiêu DH, bảo đảm thời gian của tiết học,

hoạt động DH được tổ chức phù hợp với HS THPT

Vậy để nâng cao chất lượng dạy và học thì cần phải kết hợp tối ưu các PPDH, phát huy hiệu quả của ứng dụng CNTT vào giảng dạy nhằm mục đích giúp HS học tập và lĩnh hội kiến thức kiến thức một cách chủ động, sáng tạo

1.3 Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí [15], [16], [17]

1.3 1 Những vấn đề về thí nghiệm Vật lí

1.3.1.1 Thí nghiệm

TN là quá trình mà người nghiên cứu tác động có chủ định, có mục đích, có điều kiện lên đối tượng và quá trình này được lặp đi, lặp lại nhiều lần ở cùng một điều kiện nhất định Kết quả của quá trình tác động sẽ làm cho đối tượng bị biến đổi

trạng thái, bộc lộ những thông tin từ đó người nghiên cứu có thể thu nhận thông tin,

xử lý kết quả rút ra kết luận hay để tìm ra kiến thức mới

Ngoài ra, TN còn được hiểu là một phương pháp nghiên cứu trong đó chủ thể tác động lên đối tượng bằng một loạt các thao tác theo chủ định nhằm theo dõi sự

biến đổi của đối tượng, nhằm tìm hiểu chúng một cách chủ động

1.3.1.2 Thí nghi ệm vật lí

TNVL là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng

VL để đối tượng VL đó bộc lộ bản chất giúp cho con người có thể theo dõi, đo đạc, tính toán Thông qua sự phân tích các điều kiện diễn ra sự tác động và các kết quả

của sự tác động, ta có thể thu nhận tri thức mới

1.3.1.3 Đặc điểm của thí nghiệm vật lí

− Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết

hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết

− Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động

− Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự

phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đổi

− Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng

của các loại nhiễu

− Đặc điểm quan trọng nhất là tính chất có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác, nghĩa là dù với đối tượng nào cũng quan sát được TN Điều này nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc

−TN có thể được lặp lại Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều

kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình

vật lí phải diễn ra trong các điều kiện ổn định giống như ở các lần TN trước đó

−TNVL có tính chủ quan Khi thực hiện TNVL phần lớn kết quả chưa chính xác là do các thao tác của người làm TN chưa chính xác Ngoài ra, TN vật lí do cá nhân thực hiện nên phụ thuộc nhiều vào năng lực, tình cảm, sức khoẻ,… của người làm TN

−Các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ nhất định để khống chế, kiểm soát các điều kiện của TN, làm giảm ở mức tối đa ảnh hưởng của các nhiễu

1.3.1.4 Phân lo ại thí nghiệm vật lí

Tuỳ theo những tiêu chí khác nhau mà có nhiều cách phân loại TNVL Sau đây là một số cách phân loại TN cơ bản:

−Phân theo giai đoạn lịch sử:

−Phân loại theo vai trò:

 TN dùng trong nghiên cứu khoa học

 TN dùng trong DH

−Phân loại theo mức độ kết quả

 TN định tính

 TN định lượng

1.3 2 Phương pháp dạy học bằng thí nghiệm

PPDH bằng TN được sử dụng rộng rãi trong quá trình DH ở trường phổ thông,

đặc biệt đối với những môn khoa học tự nhiên như Toán, Lí, Hóa, Sinh vật Thông qua hoạt động trên những đối tượng thực được tạo ra trong phòng TN, việc nắm tri

thức của HS trở nên có độ tin cậy cao, tạo nên những cơ hội làm xuất hiện tò mò khoa học trong học tập, giúp các em nắm được một số kĩ năng, kĩ xảo quan sát sử

dụng các phương tiện, thiết bị kĩ thuật đơn giản; bồi dưỡng cho HS một số phẩm

chất của người lao động, như tính thận trọng tính tổ chức, kỉ luật, tính chuẩn xác và

một số thói quen hoạt động công nghiệp như bảo quản, giữ gìn công cụ, máy móc:

Trong các trường hợp cần phải giải thích cho một quan niệm, một khái niệm

lí thuyết hoặc chứng minh cho sự tồn tại, phát triển và tác động của nó đối với thực

tiễn, hoặc cũng có thể là để xem xét những mối quan hệ nội tại xảy ra giữa các yếu

tố trong đối tượng nghiên cứu, GV thường biểu diễn TN và kèm theo nó có sử dụng

lời nói để giải thích và minh họa Trong phương pháp này, TN là nguồn thông tin đối với HS, còn lời nói của GV giữ vai trò hướng dẫn sự quan sát của HS, chỉ đạo

sự suy nghĩ của các em để đi tới kết luận, qua đó mà lĩnh hội được kiến thức

- Trong quá trình GV biểu diễn, TN kết hợp với lời nói, sự chỉ đạo của GV và

hoạt động của HS được diễn ra nhờ những biện pháp sau:

• Quan sát tr ực tiếp: Để tìm hiểu những đối tượng, hiện tượng đơn giản Lời

nói của GV có nhiệm vụ chủ yếu là hướng dẫn HS quan sát hoạt động TN của mình

để tự các em tìm ra kết luận

• Bi ện pháp giải thích minh họa: Khi tiến hành những TN đơn giản, GV có thể

dùng lời nói thông báo những kết luận trước rồi sau đó mới làm TN để minh họa cho những kết luận đó Ở đây, lời nói của GV là nguồn thông tin chủ yếu, còn TN là nguồn thông tin minh họa Hoạt động nhận thức của trò mang tính thụ động, ngược

lại với biện pháp trực tiếp quan sát, khi tính chất nhận thức của biện pháp này mang

tính tích cực, chủ động

• Bi ện pháp quy nạp: Khi gặp những hiện tượng phức tạp, sự quan sát trực

tiếp của HS không sử dụng cùng biện luận, giải thích cho những mối quan hệ tiềm

ẩn giữa các nhân tố của TN; kết luận của TN do HS tự quan sát, tự minh chứng để rút ra

• Bi ện pháp diễn dịch: Cũng trong những trường hợp khi gặp các hiện tượng

phức tạp, GV sử dụng đến hình tượng và cần thiết để giải thích nó, giải thích cơ chế

bản chất của hiện tượng kết luận Sau đó, GV tiến hành làm TN nhằm xác minh cho lời giảng HS nghe và lĩnh hội kiến thức Ở đây, hoạt động nhận thức của HS mang tính thụ động, ngược lại với hoạt động nhận thức chủ động, tích cực của biện pháp quy nạp

- HS làm TN dưới sự hướng dẫn của GV: Đối với loại TN này, việc tổ chức thực hiện được phân chia thành TN đại trà và TN cá nhân

• T ổ chức làm TN đại trà: GV trình bày ngắn gọn lí thuyết và cách thức tiến

hành TN, kĩ năng sử dụng thiết bị TN cho toàn thể HS trong lớp, tùy theo số lượng thiết bị có được hoặc là tất cả HS tiến hành cùng một TN trên những thiết bị riêng

lẻ, hoặc là thiết lập các nhóm (từ 2 - 3 HS) thực hiện TN đó (trong trường hợp làm theo nhóm, HS sẽ được thay phiên nhau làm các phần công việc tương tự)

• T ổ chức làm TN cá nhân: GV có thể phân cho mỗi HS hoặc những nhóm HS

tiến hành những TN với nhiệm vụ khác nhau do nội dung bài học đòi hỏi Việc tổ chức TN cho HS theo cách thức nào là hoàn toàn phụ thuộc vào tính chất công việc, trình độ của HS, tình trạng thiết bị dùng cho công việc TN nói chung hoặc cho

những phần riêng biệt của bài học

Tuy nhiên, cho dù phương pháp trình bày TN được tiến hành theo loại nào cũng cần lưu ý một số điểm sau khi thực hiện các tổ chức cụ thể:

+ GV phải xác định rõ mục đích, yêu cầu, quá trình tiến hành TN, kĩ năng sử

dụng các công cụ, thiết bị cần thiết; TN phải đơn giản, vừa sức đối với HS

+ Bố trí thiết bị, ánh sáng hợp lí để cả lớp quan sát và tiến hành TN được thuận lợi

+ Dặn dò HS có ý thức đảo bảo an toàn vệ sinh, giữ gìn dụng cụ TN, tiết kiệm nguyên vật liệu sử dụng trong TN

+ Chỉ dẫn cuốn ghi chép, vẽ hình cho HS và uốn nắn kịp thời những sai sót, lệch lạc của các em khi cần thiết

+ Chỉ dẫn cách viết bản thu hoạch, báo cáo kết quả TN, đánh giá và thảo luận trong lớp

+ Tổng kết, khái quát hóa và đánh giá các mặt trong giờ TN

1.3.3 Thí nghiệm mô phỏng [18], [19], [20]

1.3.3.1 Quan ni ệm về thí nghiệm mô phỏng

Khi nói đến TNMP các nhà GD trong và ngoài nước đều đề cập tới mô phỏng

bằng máy tính Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác mô phỏng là gì

để mọi người đều thống nhất

– Theo các nhà GD nước ngoài, mô phỏng là sự trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng Mô phỏng là sự bắt chước các sự vật hoặc hiện tượng thực Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản

nhất của hệ thống VL đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TNMP là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một TNVL tuân theo những quy luật VL có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định TNMP trên máy tính cho phép người dùng tương tác với TN

bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của TN nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình

– Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, “mô phỏng là một đối tượng hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên máy vi tính mang đầy đủ các thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao tác lên các đối tượng đó thì sẽ làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng đó Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu” [20]

TNMP còn được hiểu là các TN được xây dựng từ các dụng cụ và đối tượng

mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành TN trên các đối tượng mô

phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy luật như trong TN thực Do vậy, khi tiến hành TN này HS sẽ dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng

- Tổng quát hóa, tôi định nghĩa thí ngiệm mô phỏng là việc trình bày những

yếu tố cơ bản nhất của một TNVL tuân theo những quy luật VL có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định TNMP trên máy tính cho phép người dùng tương tác với TN bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của TN nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình

Mô phỏng bằng máy vi tính đôi khi được gọi là “thí nghiệm trên máy vi tính”

vì nó có nhiều điểm chung với thí nghiệm thực Để so sánh sự giống và khác nhau, chúng tôi lập bảng:

Bảng 1.2 – Bảng so sánh các đặc điểm của TN thực và TN mô phỏng bằng máy tính

Thí nghi ệm thực Thí nghi ệm mô phỏng bằng máy tính

- Nghiên cứu trên vật gốc ( về quá trình,

hiện tượng”

- Công cụ nghiên cứu là thiết bị TN,

dụng cụ đo

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá

trị các đại lượng để đo các đại lượng

khác trong thí nghiệm, thu thập dữ liệu

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự

đoán khoa học hay kiểm chứng một giả