Vận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía Bắc

Vận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía BắcVận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía BắcVận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía BắcVận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía BắcVận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía BắcVận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía Bắc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC Ở TRƯỜNG TIỂU HỌC

KHU VỰC MIỀN NÚI PHÍA BẮC

MÃ SỐ: ĐH2013-TN04-14

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Hồng Chuyên

THÁI NGUYÊN, 2016

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC Ở TRƯỜNG TIỂU HỌC

KHU VỰC MIỀN NÚI PHÍA BẮC

DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

2 TS Lâm Thùy Dương Trường Đại học

Tư vấn, cung cấp tài liệu

GS.TS Phan Văn Kha

TS Ngô Gia Võ

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁN BỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ

BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG TIẾNG VIỆT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG TIẾNG ANH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

3.1 Khách thể nghiên cứu 2

3.2 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phạm vi nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 3

8 Cấu trúc đề tài 5

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6

VỀ DẠY HỌC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 6

1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề 6

1.1.1 Trên thế giới 6

1.1.2 Trong nước 8

1.2 Mô phỏng 10

1.2.1 Mô hình 10

1.2.2 Mô phỏng 14

1.3 Phương pháp dạy học mô phỏng 18

1.3.1 Khái niệm 18

1.3.2 Ưu điểm và hạn chế của việc dạy học có sử dụng mô phỏng 22

1.4 Đặc điểm nhận thức của học sinh tiểu học 23

1 5 Thực trạng việc dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng ở tiểu học các tỉnh miền núi phía Bắc 25

1.5.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế - xã hội khu vực miền núi phía Bắc 25

1.5.2 Thực trạng sử dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học ở tiểu học 26

Kết luận chương 1 29

Chương 2 QUY TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 30 2.1 Nguyên tắc xây dựng quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng 30

2.1.1 Đảm bảo tính hệ thống 30

2.1.2 Phát huy vai trò thiết kế, định hướng, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi của giáo viên 30

2.1.3 Đảm bảo khai thác các ưu thế của mô phỏng 30

2.1.4 Đảm bảo phối hợp hài hòa giữa sử dụng mô phỏng và thao tác trên vật thật 30

2.1.5 Đảm bảo tính mềm dẻo, linh hoạt 31

2.1.6 Đảm bảo tính khả thi, thiết thực và hiệu quả 31

2.2 Khả năng sử dụng mô phỏng trong dạy học một số môn học ở tiểu học 31

2.2.1 Môn Tự nhiên – Xã hội 31

2.2.3 Môn Khoa học 32

2.2.4 Môn Toán 33

2.2.2 Môn Lịch sử và Địa lí 34

2.2.5 Môn Tiếng Việt 35

2.2.6 Môn Kỹ thuật – Thủ công 35

2.3 Quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng 36

2.3.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị 37

2.2.2 Giai đoạn 2: Tổ chức quá trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng 38

2.2.3 Giai đoạn 3: Đánh giá 39

2.4 Một số kế hoạch bài học minh họa 42

2.4.1 Môn Tự nhiên và Xã hội 42

2.4.2 Môn Khoa học 49

Kết luận chương 2 52

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 53

3.1 Khái quát về quá trình thực nghiệm 53

3.1.1 Mục đích thực nghiệm 53

3.1.2 Nội dung thực nghiệm 53

3.1.3 Danh sách bài dạy thực nghiệm 53

3.1.4 Đối tượng thực nghiệm 53

3.1.5 Phương pháp tiến hành thực nghiệm 54

3.1.6 Mục tiêu 55

3.1.7 Tiêu chí và thang đo trong thực nghiệm 55

3.2 Thực nghiệm tác động 57

3.2.1 Kết quả thực nghiệm tác động 57

3.2.2 Xử lí chung kết quả thực nghiệm 66

Kết luận chương 3 69

1 Kết luận 70

2 Khuyến nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG TIẾNG VIỆT

1 Thông tin chung

Tên đề tài: “Vận dụng phương pháp mô phỏng trong quá trình dạy học ở

trường tiểu học khu vực miền núi phía Bắc”

Mã số: ĐH2013-TN04-14

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Hồng Chuyên

Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên

Thời gian thực hiện: 24 tháng

2 Mục tiêu

Xây dựng quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng và thiết kế một

số bài học có sử dụng phương pháp mô phỏng trong chương trình tiểu học

3 Tính mới và sáng tạo

- Mô phỏng là phương pháp nghiên cứu các hiện tượng, quá trình hoạt động

bằng cách xây dựng các mô hình tương ứng và nghiên cứu chúng ngay trên các mô hình đó Việc nghiên cứu, thao tác trên thiết bị mô phỏng giúp cho người nghiên cứu

dễ tiếp nhận thông tin và hiểu sâu đối tượng Ngày nay, mô phỏng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực Vì thế vận dụng mô phỏng trong dạy học là một đòi hỏi mang tính khách quan cần phải nghiên cứu Đặc biệt sử dụng phương pháp mô phỏng đối với lứa tuổi học sinh tiểu học là hết sức phù hợp và có ý nghĩa

- Trong thực tế, mô phỏng đã được sử dụng trong dạy học ở tiểu học Tuy nhiên cách thức sử dụng mô phỏng trong dạy học còn hạn chế, chưa phát huy tính tích cực nhận thức của người học Cụ thể do chưa có quy trình dạy học cụ thể hướng dẫn quá trình dạy và học Vì vậy, việc đề xuất quy trình dạy học và thiết kế một số kế hoạch bài học sử dụng phương pháp mô phỏng một mặt góp phần cung cấp cơ sở lý luận về dạy học mô phỏng, mặt khác sẽ cung cấp một tài liệu hướng dẫn dạy học hữu ích cho giáo viên ở trường tiểu học

4 Kết quả nghiên cứu

- Xây dựng được khung lí thuyết tương đối hoàn chỉnh về phương pháp dạy học mô phỏng Cụ thể: tìm hiểu khái niệm mô phỏng, phân loại mô phỏng; vai trò của việc sử dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học

- Phân tích và đánh giá được thực trạng dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng của học sinh chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc Bao gồm: thực trạng sử dụng công nghệ thông tin trong dạy học; thực trạng về sử dụng mô phỏng trong dạy học ở một số trường tiểu học

- Đề xuất quy trình dạy học mô phỏng, xây dựng một số kế hoạch bài học và thiết kế một số bài giảng có sử dụng mô phỏng trong chương trình một số môn học

ở trường tiểu học phù hợp với đối tượng học sinh khu vực miền núi phía Bắc

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại 3 trường tiểu học thuộc 3 địa phương khác nhau, kết quả thu được tương đối khả quan đáp ứng được mục đích đề ra, bước đầu khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, chất lượng của các biện pháp được đề xuất trong đề tài

[3] Nguyễn Thị Hồng Chuyên (2014), "Sử dụng mô phỏng trong dạy học -

biện pháp đáp ứng phong cách học tập của học sinh", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số

108, tr.59-60

[4] Nguyễn Thị Hồng Chuyên (2014), "Dạy học phân hóa dựa vào phong

cách học tập của học sinh", Tạp chí Giáo dục, Số 347, tr.35-37

5.2 Sản phẩm đào tạo

[1] Nông Thị Hồng An (2013), Thiết kế một số kế hoạch bài học có sử dụng

mô phỏng trong dạy học chủ đề tự nhiên môn Tự nhiên và Xã hội lớp 3, Đề tài

nghiên cứu khoa học sinh viên, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên [2] Trần Thị Ngọc Anh, Chu Thị Hòa, Hoàng Thị Kim Thoa, Trần Thị

Thanh Thư (2014), Thiết kế một số tình huống đóng vai mô phỏng trong dạy học

môn Lịch sử và Địa lí lớp 4, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, Trường Đại

học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên

5.3 Tài liệu tham khảo

Vận dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học ở tiểu học (Được nghiệm

thu bởi Hội đồng Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên)

6 Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

Đây là đề tài nghiên cứu thuộc lĩnh vực giáo dục, có kết quả nghiên cứu cả về

lí thuyết và thực tiễn Đặc biệt là đã đề xuất quy trình dạy học sử dụng phương pháp

mô phỏng trong dạy học ở tiểu học Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong dạy học một số nội dung trong chương trình tiểu học

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information

Project title: “Applying simulation methods in teaching in primary schools in

the Northern mountainous areas”

Code: ĐH2013-TN04-14

Coordinator: Dr Nguyen Thi Hong Chuyen

Implementing institution: College of Education, Thai Nguyen University

Duration: 24 months

2 Objectives

Develop the teaching process using simulation methods and design some lessons using simulation methods in primary education curriculum

3 Creativeness and innovativeness

- Simulation is a method to study the phenomenon, processes via building corresponding models and study them Operating and doing research on such models help the current researcher get more information in understanding the research subject Nowadays, simulation has been widely used in various fields The application of this method in teaching is, therefore, becoming an inevitable demand that needs to pay more attention to Especially, it is feasible and significant to utilize simulation method in teaching elementary students

- In reality, simulation method has been used in teaching at primary school However, the modes of simulating in teaching are limited, which has not promoted the positive perception of learners yet Namely, there haven’t been specific guides for the teaching and learning process Therefore, proposing the teaching process and designing some lesson plans for using simulation method, on the one hand, will help provide a theoretical basis for this teaching method, on the other hand, provide a useful guidebook for teachers at primary school

4 Research results

- Build a relatively complete theoretical framework of simulation teaching methods Specifically, studying the concept of simulation and simulation classification; the role of using simulation methods in teaching

- Analyze and assess the current status of teaching using simulation methods of students mainly in the Northern provinces including the reality of using information technology in teaching; reality of using simulation methods in teaching at some primary schools

- Recommend the teaching process using simulation methods, build some lesson plans and design lectures using simulation methods in the curriculum of some primary school subjects, which are suitable for students in the Northern mountainous areas

- Pedagogical experiment was conducted in 3 primary schools in 3 different locations The obtained results were relatively satisfactory with its intended purpose, which initially confirms the correctness of scientific hypothesis and quality

of the proposed methods in the current project

5 Products

5.1 Scientific results

[1] Nguyen Thi Hong Chuyen (2013), "An overview about teaching based on

students’ learning style", Journal of Education, No 324, pp 29-31

[2] Nguyen Thi Hong Chuyen (2014), "Benefits of understanding teaching

based on students’ learning style ", Journal of Education, No 333, pp 33-34

[3] Nguyen Thi Hong Chuyen (2014), "Using simulation methods in teaching

– measures to meet for the demand of students’ learning style ", Journal of

Educational Equipment, No 108, pp 59-60

[4] Nguyen Thi Hong Chuyen (2014), "Differentiated teaching based on

students’ learning style ", Journal of Education, No 347, pp 35-37

5.2 Training results

[1] Nong Thi Hong An (2013), Design some lesson plans using simulation

methods in teaching the natural science topics of Natural and Social subject in Grade 3, Scientific research project for student, College of Education, Thai Nguyen

University

[2] Tran Thi Ngoc Anh, Chu Thi Hoa, Hoang Thi Kim Thoa Tran Thi Thanh Thu

(2014), Design some simulated role-playing situations in teaching History and

Geography in Grade 4, Scientific research project for student, College of Education,

Thai Nguyen University

5.3 References: 1 reference manuscript: Applying simulation methods in teaching

at the primary school, 2016 (Was commissioned by the Council of College of

Education, Thai Nguyen University)

6 Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

This is a scientific research in the fields of education, and the research results are significant in both theory and practice Especially, the researcher would recommend the teaching process using simulation methods at the primary school The research results can be applied in teaching some contents of the primary curriculum

PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học

STN Sau thực nghiệm

TN Thực nghiệm TTN Trước thực nghiệm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Mức độ sử dụng các PPDH ở tiểu học 27

Bảng 1.2 Cách thức sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học 27

Bảng 2.1 Các bài học có thể sử dụng PPMP môn Tự nhiên và Xã hội 32

Bảng 2.2 Các bài học có thể sử dụng PPMP môn Khoa học 33

Bảng 2.3 So sánh đánh giá theo năng lực và đánh giá kiến thức kĩ năng 40

Bảng 3.1 Danh sách cách bài học thực nghiệm tác động 53

Bảng 3.2 Tiêu chí và thang đo trong thực nghiệm 55

Bảng 3.3 Kết quả kiểm tra đầu vào môn Tự nhiên và Xã hội 57

Bảng 3.4 So sánh mức độ nhận thức đầu vào môn Tự nhiên và Xã hội TTN 58

Bảng 3.5 Kết quả kiểm tra đầu vào môn Khoa học của lớp TN và ĐC 59

Bảng 3.6 So sánh mức độ nhận thức đầu vào môn Khoa học trước TN 59

Bảng 3.7 Kết quả kiểm tra đầu ra môn Tự nhiên Xã hội của lớp TN và ĐC 60

Bảng 3.8 Kết quả kiểm định t-test giữa lớp TN và ĐC môn Tự nhiên và Xã hội 60

Bảng 3.9 Kết quả điểm kiểm tra đầu ra môn Khoa học của TN và ĐC 61

Bảng 3.10 Kết quả kiểm định t-test giữa lớp TN và ĐC môn Khoa học 63

Bảng 3.11 Đánh giá vủa GV về các năng lực được hình thành của HS 64

Bảng 3.12 Đánh giá của GV về hoạt động học tập của HS lớp học TN 65

Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả của 2 nhóm TN và ĐC sau TN 66

Bảng 3.14 Bảng tổng hợp kết quả kiểm định t-test 68

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại mô hình 12

Sơ đồ 1.2 Sơ đồ quá trình mô phỏng 18

Sơ đồ 1.3 MP trên máy tính 21

Sơ đồ 2.1 Quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng 36

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ biểu diễn số lượng điểm kiểm tra đầu vào 58

Biểu đồ 3.2 Biểu đồ biểu diễn số điểm của nhóm TN và ĐC 61

Biểu đồ 3.3 Biểu đồ so sánh số điểm của nhóm TN và nhóm ĐC môn Khoa học 62

Biểu đồ 3.4 Biểu đồ thể hiện số lượng các loại điểm 67

Biểu đồ 3.5 Biểu đồ biểu diễn tần suất hội tụ tiến 67

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 (số 29-NQ/TW) của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế đã khẳng định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học, khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực” [1]

1.2 Để thực hiện nhiệm vụ mà Nghị quyết của Hội nghị trên đã nêu ra, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã và đang triển khai kế hoạch xây dựng chương trình giáo dục phổ thông (CTGDPT) giai đoạn sau 2015 Nội dung CTGDPT sau 2015 không chỉ đưa ra yêu cầu trang bị cho học sinh (HS) kiến thức, kĩ năng các môn học mà còn chú ý hướng tới việc phát triển cho HS những năng lực cần thiết để các em có thể thành công trong học tập, học tập suốt đời; tự chủ trong cuộc sống; hòa đồng và đóng góp tích cực cho xã hội Cụ thể là bên cạnh các năng lực chuyên biệt mà HS cần có về môn học/ lĩnh vực học tập thì các năng lực chung cốt lõi có vai trò hết sức quan trọng và cần thiết cần hình thành và phát triển cho HS, đó là: (1) Năng lực tự học; (2) Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; (3) Năng lực thẩm mĩ; (4) Năng lực thể chất; (5) Năng lực giao tiếp; (6) Năng lực hợp tác; (7) Năng lực tính toán; (8) Năng lực công nghệ thông tin và truyền thông [2, tr34]

1.3 Ngày nay, công nghệ thông tin (CNTT) và truyền thông đang xâm nhập vào hầu hết các lĩnh vực của đời sống con người Việc ứng dụng CNTT trong dạy học đã trở thành một trào lưu mạnh mẽ, một xu thế của giáo dục thế giới nói chung, một chủ trương lớn của Bộ Giáo dục và Đào tạo nước ta nói riêng Ngày nay các thiết bị công nghệ thông tin đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực phục vụ cho con người trong hầu hết các công việc, trong đó có quá trình dạy học, giúp biến những vấn đề khó, vấn đề trừu tượng thành đơn giản nhờ việc mô phỏng (MP) trực quan sinh động

1.4 Tại các trường tiểu học, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học ở các trường tiểu học còn ít và đôi khi còn lạm dụng dẫn đến chất lượng giáo dục còn

chưa cao Chính vì vậy, việc đổi mới PP giảng dạy, thiết kế kế hoạch bài học theo hướng tích cực hóa tư duy người học, ứng dụng công nghệ mới, phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học là việc làm ngày càng trở nên cần thiết

Từ những lý do trên, việc lựa chọn đề tài Vận dụng phương pháp mô phỏng

trong quá trình dạy học ở trường tiểu học khu vực miền núi phía Bắc là cần thiết

nhằm xác định cơ sở lí thuyết của việc vận dụng PP mô phỏng (MP) vào dạy học, từ

đó xác định những định hướng cơ bản làm cơ sở để vận dụng vào thực tiễn dạy học các môn học ở tiểu học

2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài nhằm xây dựng quy trình dạy học có sử dụng

mô phỏng ở tiểu học góp phần nâng cao hiệu quả dạy học ở tiểu học

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

3.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học ở tiểu học

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng ở tiểu học

4 Giả thuyết khoa học

Nếu quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng được xây dựng theo hướng tổ chức nội dung học tập có tính thách thức, khuyến khích được HS suy nghĩ chủ động, tự tìm kiếm tri thức dựa trên kinh nghiệm, vốn sống của mình, tạo ra được môi trường học tập hợp tác và khai thác các ưu thế của CNTT thì sẽ phát triển được năng lực học tập, góp phần nâng hiệu quả dạy học ở tiểu học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo phương pháp mô phỏng (PPMP)

5.2 Xây dựng quy trình dạy học theo phương pháp mô phỏng

5.3 Áp dụng quy trình dạy học theo phương pháp mô phỏng vào dạy học ở tiểu học 5.4 Thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khả thi của đề tài

6 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu: Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu dạy học theo PPMP trong môn Tự nhiên và Xã hội, môn Khoa học ở tiểu học

- Địa bàn nghiên cứu: Thái Nguyên, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Yên Bái

- Thời gian thực nghiệm: Năm học 2013 – 2014

- Môn học tiến hành thực nghiệm: môn Tự nhiên và Xã hội lớp 3, môn Khoa học lớp 5 ở tiểu học

7 Phương pháp nghiên cứu

và HS liên quan đến việc sử dụng PPMP

- Tiếp cận theo quan điểm hệ thống - cấu trúc: Dạy học theo PPMP là một bộ phận của hệ thống các PPDH Do vậy, nghiên cứu việc vận dụng PPMP được đặt trong hệ thống của dạy học nói chung, xem xét tính ưu việt của PPMP với năng lực nhận thức và hứng thú học tập của HS để từ đó đưa ra quy trình dạy học phù hợp với HS tiểu học

- Tiếp cận theo năng lực: Xu hướng dạy học hiện đại nói chung và dạy học ở tiểu học nói riêng là tiếp cận theo hướng hình thành các năng lực ở người học (năng lực thực hiện) Nhiệm vụ của quá trình dạy học ngoài việc hình thành và phát triển

ở HS những năng lực chung cần phải bồi dưỡng, phát huy các năng lực riêng biệt của người học Vì thế, nghiên cứu việc vận dụng PPMP vào DH ở tiểu học đảm bảo phát huy được năng lực của người học, tối đa hóa tiềm năng sẵn có của người học

7.2 Phương pháp nghiên cứu

7.2.1 Các phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu các tài liệu, các công trình nghiên cứu khoa học của các tác giả trong và ngoài nước về mô phỏng và vận dụng PPMP vào dạy học Từ đó phân tích,

so sánh, hệ thống hóa, khái quát hóa nhằm đánh giá lịch sử nghiên cứu, cụ thể hoá vấn đề nghiên cứu về PPMPT, rút ra những kết luận làm cơ sở lí luận cho việc nghiên cứu đề tài

- Quá trình nghiên cứu được tiến hành như sau:

+ Tìm kiếm, thu thập thông tin từ các nguồn khác nhau về mô phỏng và PPDH

mô phỏng

+ Dịch tài liệu, đọc, suy nghĩ các thông tin về PPMP (quan niệm, phân loại, vai trò, lưu ý về PPMP…);

+ So sánh, phân tích, đánh giá các thông tin thu thập được;

+ Xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài nghiên cứu

7.2.2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

7.2.2.1 Phương pháp điều tra bằng trắc nghiệm:

Sử dụng phiếu điều tra về thực trạng sử dụng PPMP trong DH ở tiểu học: gồm

500 GV là các học viên hệ vừa học vừa làm ngành Giáo dục tiểu học của Khoa Giáo dục Tiểu học, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên Đây là các GV trực tiếp giảng dạy của một số trường tiểu học ở các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Kạn, Phú Thọ, Cao Bằng, Yên Bái, Hà Giang

7.2.2.2 Phương pháp quan sát sư phạm

Thông qua dự giờ các tiết học ở trường tiểu học, quan sát hoạt động dạy của

GV và hoạt động học của HS tiểu học Từ đó, tìm hiểu các phương pháp dạy học

mà GV thường sử dụng, hiệu quả của tiết dạy thông qua cách thức tác động của GV đến HS; quan sát các biểu hiện của HS trong quá trình tiếp nhận và xử lí thông tin Trong quá trình quan sát có ghi chép diễn biến tiến trình các hoạt động, các biểu hiện, thái độ hành vi của người học, nhận xét, đánh giá kết quả thu được, so sánh với các phương pháp nghiên cứu khác

7.2.2.3 Phương pháp phỏng vấn

Tiến hành trò chuyện, phỏng vấn sâu trực tiếp với các GV và HS để làm rõ hơn những thông tin về việc GV sử dụng PPMP trong dạy học, hứng thú học tập của HS trong các giờ học đó

Thông qua việc trao đổi trực tiếp bằng những câu hỏi mở sẽ giúp GV và HS trả lời khách quan, tự nhiên nhất về dạy học có sử dụng MP; Hệ thống câu hỏi phỏng vấn được chuẩn bị trước một cách chu đáo, trật tự câu hỏi có thể thay đổi vị trí; một số nội dung có thể được điều chỉnh sao cho phù hợp các đối tượng ở các vùng miền khác nhau

8 Cấu trúc đề tài

Ngoài phần mở đầu và kết thúc đề tài được chia làm 3 nội dung như sau:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về sử dụng phương pháp dạy học mô phỏng Chương 2 Xây dựng quy trình dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

VỀ DẠY HỌC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG

1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề

1.1.1 Trên thế giới

Vào thế kỷ XIX, quân đội Phổ - là tổ chức đầu tiên trên thế giới đã sử dụng mô phỏng như một phương pháp hữu hiệu trong vấn đề tuyển quân Ban đầu người Phổ rất không hài lòng với cách thức tuyển quân nhân thông qua hình thức phỏng vấn và các bài viết trên giấy, họ đã nghĩ ra phương thức mô phỏng tức là đặt người dự tuyển vào vị trí tình huống giả định để xem xét hành vi và cách ứng xử của họ trước những sự việc xảy

ra như thế nào để từ đó lựa chọn được những quân nhân ưu tú nhất phục vụ quân đội Sau đó, hình thức mô phỏng này này đã được quân đội các nước Anh, Hoa Kỳ,… học hỏi và vận dụng trong lĩnh vực đào tạo quân đội [15; tr.41]

Các trích dẫn theo [5] cho thấy rằng:

Năm 1899, Lord Rayleigh bắt đầu nghiên cứu về MP và thông qua PPMP đã

dễ dàng chứng minh được bước ngẫu nhiên một chiều có thể cung cấp lời giải xấp

xỉ cho phương trình vi phân

Năm 1931, A.N.Kolmogorov đã sử dụng PPMP để chứng minh mối liên hệ giữa

PP thống kê Markov và phương trình vi phân trong tích phân xác định

Năm 1944, trong quá trình thực hiện dự án Manhattan (dự án chế tạo bom nguyên tử trong thế chiến thứ 2), người ta đã dùng PPMP để tìm sắc xuất sự phát tán

nơ - tron trong các chất có thể tách nơ - tron PPMP này được đặt cho cái tên là PPMP Monte Carlo

PPMP Monte Carlo được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học, kỹ thuật khác như: Toán học với phép tích phân, xác định thể tích trong không gian Vật lý học với việc xác định trọng tâm, MP xác định thời gian cân bằng nhiệt khi các vật khác nhau tiếp xúc với nhau, mô tả đường đi của viên đạn được bắn khi ra khỏi nòng súng, MP các hạt proton Hóa học, MP phản ứng hóa học của các chất khi chúng tiếp xúc với nhau Địa chất, MP quá trình trấn động của các lớp vật chất khi xảy ra động đất, quá trình hoạt động của núi lửa Khí tượng, MP quá trình thay đổi của thời tiết, thủy văn Hằng hải, MP quá trình ăn mòn của môi trường lên sàn tàu,

khung, vỏ tàu, quá trình vận động của ra - da la - ze (Lidar) trên tàu Quân sự, MP hoạt động của bom nguyên tử, tên lửa, đầu đạn hạt nhân

Dần dần mô phỏng đã được sử dụng trong đào tạo rất nhiều ngành nghề và lĩnh vực: hàng không, thương mại, kinh tế, quản lý giao thông, xây dựng, y khoa, quân đội, tâm lý chính trị, …

Xuất phát từ vai trò, vị trí và tầm quan trọng của mô phỏng trong lĩnh vực đào tạo, trên thế giới có nhiều nhà khoa học nghiên cứu lý thuyết về mô phỏng, đặc biệt

trong lĩnh vực y học như: Carol A Rauen, Mô phỏng - một chiến lược dạy học cho

giáo dục điều dưỡng và định hướng phẫu thuật tim;

Trong lĩnh vực khoa học xã hội: Nigel Gilbert, Klaus Troitzsch (2005) Mô

phỏng trong khoa học xã hội; Jason P Davis, Phát triển học thuyết thông qua mô phỏng (2007);

Trong lĩnh vực kinh tế, thống kê có: David M Lane, S Camille Peres (2006),

Mô phỏng tương tác trong dạy học thống kê: triển vọng và thách thức; Alfonso

Novales (2000), Vai trò của phương pháp mô phỏng trong kinh tế vĩ mô;

Trong lĩnh vực giáo dục: Alke Martens, Mô phỏng trong dạy học và đào tạo; Ken Jones (1995), Mô phỏng: sổ tay cho giáo viên và người huấn luyện; Michael Magee (2006), Mô phỏng trong giáo dục…

Trong dạy học, năm 1996, các trường đại học của Mỹ đã sử dụng các MP về hệ tuần hoàn, hệ tiêu hóa của con người trong đào tạo bác sĩ, MP các phản ứng của thuốc chữa bệnh trong cơ thể người MP tình huống cứu hộ trên biển, trên không khi đào tạo thủy thủ, lính hải quân, phi công

Việc nghiên cứu về MP và ứng dụng công nghệ MP trong các ngành kinh tế xã hội được nhiều nước trên thế giới sử dụng MP được chính thức đưa ra thảo luận và đánh giá đầu tiên vào tháng 8 năm 1978 tại viện khoa học Weizmann Rehovot của Israel

Ngày nay, công nghệ MP đã được ứng dụng trong hầu hết các ngành kinh tế

xã hội, trong giáo dục, trong y tế, trong các phòng thí nghiệm Hầu hết các nghiên cứu, đánh giá của các nhà khoa học trên thế giới đề có sử dụng các MP theo những mức độ khác nhau, điều kiện khác nhau nhằm đi đến nhận xét, kết luận

1.1.2 Trong nước

Trong nước đã có nhiều công trình của các tác giả đã nghiên cứu về MP và ứng dụng của MP, cụ thể như:

+ Trong lĩnh vực nông lâm ngư nghiệp

Năm 1972, tác giả Nguyễn Mạnh Dũng đã nghiên cứu về MP và ứng dụng nó

+ Trong lĩnh vực năng lượng, vào năm 1984, tác giả Phan Ngọc Bích đã MH hóa và MP quá trình biến đổi điện cơ

+ Trong lĩnh vực giao thông, tác giả Thái Nguyễn Bạch Liên đã ứng dụng MH toán học để giải thích và chứng minh dao động hệ thống xe đường bộ

+ Trong lĩnh vực kinh tế, năm 1984, tác giả Nguyễn Văn Thiều đã MP hệ thống phân bố lực lượng sản xuất trong nền kinh tế quốc dân

+ Trong lĩnh vực sinh học - y học, tác giả Trần Văn Con ứng dụng MP để nghiên cứu cấu trúc và đặc trưng của hệ sinh thái Y tế ứng dụng MP trong việc nghiên cứu lắp ghép các bộ phận trên cơ thể người, MP hệ thống tuần hoàn, hệ thống tiêu hóa

+ Trong lĩnh vực giáo dục

Năm 1996, tác giả Trịnh Hải Yến đã sử dụng các MH tĩnh để MP các hiện tượng vật lý trong quá trình dạy học môn vật lý

Năm 1999, tác giả PGS TS Hồ Đắc Thọ cùng nhóm giảng viên trường Cao đẳng Kỹ nghệ Dân lập Tp Hồ Chí Minh đã xây dựng phần mềm MP công nghệ khí nén đưa vào giảng dạy tại trường và các trường lân cận

Năm 2000, tác giả Phan Gia Anh Vũ, trường Đại học sư phạm Vinh đã xây dựng phần mềm MP cho chương trình dạy học động lực lớp 10, tác giả đã sử dụng phần mềm PAKMA để xây dựng

Năm 2000, tác giả Nguyễn Tấn Quốc cùng một số giảng viên khoa Cơ khí động lực trường Đại học sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã xây dựng một phần mềm MP trong dạy học ngành động lực, đáng kể nhất là L - JETRONIC, MP hệ thống phun xăng điện tử đa điểm trong ô tô đời mới đưa vào giảng dạy nhằm cập nhật kiến thức công nghệ mới cho người học

Năm 2001, Viện vật lý - Đại học Bách khoa Hà Nội đã xây dựng phòng thí nghiệm vật lý ảo với 12 bài thí nghiệm dựa trên cơ sở phần mềm 3D Studio Max Năm 2011, trong luận án tiến sĩ của mình, tác giả Lê Thanh Nhu đã dùng PPMP tĩnh dựa trên cơ sở phần mềm PowerPoint để MP các bài học kỹ thuật công nghiệp ở các trường phổ thông

Năm 2005, tác giả Đỗ Dũng, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã đưa PP MP động 3D vào thiết kế bài giảng đại học cho các môn chuyên nghành

cơ khí động lực tại trường PPMP động được xây dựng trên cơ sở các phần mềm MP như 3D Max, Flash media với các bài giảng MP về quá trình làm việc của động cơ 2 kỳ, 4

kỳ, MP hệ thống tay lái trợ lực, hệ thống giảm sóc, phanh

Năm 2006, trong luận án tiến sĩ của mình, tác giả Phan Long, Trường Đại học

sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã dùng các slide thiết kế trên nền của phần mềm PowerPoint để MP các bài kỹ thuật cơ khí ở trường phổ thông

Năm 2008, trong luận án tiến sĩ của tác giả Ngô Anh Tuấn, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã sử dụng PPMP trên máy tính để thiết kế dạy học đa tương tác giữa các môn học chuyên ngành kỹ thuật in (pha màu, chọn màu,

so sánh màu khi chế bản )

Hiện nay MP không còn xa lạ với người học ở Việt Nam, chúng ta có thể tìm thấy ở các trường những phòng thực tập ảo, các phòng thí nghiệm ảo về vật lý, kỹ thuật điện, đo lường, máy điện, kỹ thuật tương tự, kỹ thuật số, các phòng mô phỏng hệ thống các dây chuyền sản xuất, các phiên tòa, các hệ thống quản trị doanh nghiệp Nhiều trường đại học, nhiều học viện trong cả nước đã thành lập các trung tâm MP như Học viện Kỹ thuật Quân sự, trường Đại học Bách khoa Hà Nội hoặc các viện nghiên cứu giáo dục đào tạo như trường Đại học sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Trong lĩnh vực dạy học ở tiểu học, việc nghiên cứu và đưa MP vào giảng dạy còn rất hạn chế và hiệu quả chưa cao

MH là một thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghành khoa học khác nhau MH được coi như cái mẫu tương đối gần nhất với đối tượng cần nghiên cứu,

nó không hoàn toàn đồng nhất với đối tượng cần nghiên cứu nhưng nó có những tính chất, những đặc điểm đặc trưng quan trọng chủ yếu giống đối tượng cần nghiên cứu Khi nghiên cứu một đối tượng có thể sử dụng một MH, cũng có thể sử dụng nhiều MH mới đáp ứng được Vì vậy, một MH có thể có nhiều tính chất giống với đối tượng, cũng có thể mỗi MH chỉ có một tính chất giống với đối tượng mà thôi

Ví dụ khi nghiên cứu về ánh sáng và sự truyền dẫn ánh sáng trong tự nhiên, thời cổ điển người ta sử dụng MH "hạt ánh sáng", sau đó phát hiện hiện tượng giao thoa ánh sáng, người ta lại sử dụng MH "sóng ánh sáng" để nghiên cứu và giải thích hiện tượng Như vậy nảy sinh hiện tượng khác biệt giữa hai khái niệm sóng và hạt, hai khái niệm này hoàn toàn khác biệt nhau, mỗi khái niệm này là một dạng MH,

mỗi khái niệm giải thích cho một hiện tượng của ánh sáng Đến đầu thế kỷ 20 khi khoa học phát triển, lúc này người ta đã xây dựng và giải thích được khái niệm về

cơ học lượng tử, quay trở lại nghiên cứu về ánh sáng và sự truyền dẫn ánh sáng trong tự nhiên, người ta sử dụng MH lưỡng tính "sóng - hạt" để giải thích hiện tượng của ánh sáng [2]

Vậy có thể sử dụng MH để nghiên cứu nhằm thu thập thông tin và rút ra các kết luận về sự vật hiện tượng đã được MH hóa Cũng có thể sử dụng MH cho các dự đoán tương lai, dự đoán các hiện tượng tự nhiên xã hội, dự đoán sự phát triển, quá trình tiến hóa của sinh vật, dự đoán các hiện tượng vật lý cháy nổ, tuổi thọ thiết bị

Ví dụ, khi cần kiểm tra độ bền của thiết bị chống sét trong các trạm điện, các nhà máy điện, người ta sử dụng phần mềm MP hiện tượng sét nhân tạo tác động trực tiếp lên MP thiết bị, từ đó rút ra kết luận về mức độ bảo vệ, độ bền của thiết bị Hay trong lịch sử chinh phục vũ trụ của Mỹ, các nhà khoa học Mỹ đã dùng phần mềm MP trên máy tính để MP quá trình hoạt động của tàu vũ trụ Apolo 13, từ đó tính chính xác được tuổi thọ của tàu và các sự cố nổ bình chất lỏng oxygen, mô tơ

bị hỏng, dẫn đến không cung cấp nhiên liệu cho tàu nên đã có giải pháp kịp thời cứu

hộ tàu khi xảy ra sự cố và đưa tàu trở về trái đất một cách an toàn

Một cách khái quát, MH có thể được hiểu là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của đối tượng (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức, dùng làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình hoặc/ và dùng làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm, suy diễn) về nguyên hình Việc chọn những thuộc tính nào và những quan hệ nào giữa đối tượng và MH

là tùy thuộc vào người nghiên cứu, điều này đòi hỏi sự suy nghĩ đúng đắn, sáng tạo

và có khả năng phỏng đoán trước về kết quả cần nghiên cứu Nó không yêu cầu kinh nghiệm hay một công thức khuôn mẫu nào "Thiết lập MH là một nghệ thuật hơn là một khoa học Nó yêu cầu kinh nghiệm, thiên hướng và suy nghĩ không khuôn sáo" theo Ian Stewart

Khi xây dựng MH cho các nghiên cứu, các MP cần phải xác định các điều kiện cho trước bài toán về nguyên hình, xác định tư cách đại diện của MH cho nguyên hình Từ

đó các định hướng, các phép biến đổi kết quả tương ứng thu thập được từ việc nghiên cứu MH thành kết quả tương ứng về nguyên hình Hiện nay chưa có lý thuyết tổng quát

về MH nói chung, mà chỉ có các lý thuyết cho từng dạng MH cụ thể

Vậy tính khả thi trong việc xây dựng MH dựa trên cơ sở phân tích đơn giản hóa chi tiết nhằm vào một mục đích cụ thể, MH được xây dựng trên cơ sở sự hỗ trợ của máy tính và các phần mềm MP chuyên ngành

- MH thay thế phải phù hợp với đối tượng nghiên cứu

Kết quả thu được khi nghiên cứu trên MH là kết luận được chuyển sang đối tượng nghiên cứu Vì vậy, MH thay thế phải phù hợp với đối tượng nghiên cứu

- Quan sát và điều khiển được

Nguyên tắc này ta dễ dàng nhận thấy đối với MH thực thể, các kết quả, kết luận về đối tượng không thể quan sát trực tiếp trên đối tượng được hoặc không có đối tượng thực để quan sát nên chúng ta xây dựng MH Vì vậy MH được xây dựng phải quan sát và điều khiển được, phản ánh trực tiếp những đặc điểm chính của đối tượng Đối với MH khái niệm, thể hiện ở quá trình quan sát kết quả quá trình MP, can thiệp trực tiếp vào quá trình MP bằng cách thay đổi các thông số trên MH

Tính chất lý tưởng của MH ngày càng cao thì MH càng khái quát và càng giúp ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng và bao trùm được một số càng lớn hiện tượng Nhưng càng khái quát, càng có tính lý tưởng cao thì khi sử dụng MH để nghiên cứu thực thể càng gặp nhiều khó khăn vì MH càng rời xa thực tế

- Tính chủ quan

Mỗi khi tạo ra một MH để nghiên cứu, người nghiên cứu cần có sẵn sự hình dung trong óc về đối tượng cần nghiên cứu của họ theo những quan điểm riêng của mình Trên thực tế, mỗi người nhìn nhận một vấn đề trên những khía cạnh, những

góc độ khác nhau, do vậy sự quyết định tính chất và mối quan hệ cơ bản của đối tượng có khác nhau Điều này dẫn đến cùng một đối tượng nghiên cứu, mỗi người xây dựng cho mình một MH khác nhau, đó là tính chủ quan của MH

Dạy học trên cơ sở các MP đã được ứng dụng rất nhiều từ các môn khoa học

tự nhiên như toán, lý, đến các môn thuộc ngành kỹ thuật như sinh vật, y học, cơ khí Với các môn học ở bậc tiểu học, MP đã và đang góp phần đáng kể làm thay đổi PP giảng dạy, tiếp cận PP hiện đại tích cực hóa tư duy người học, tạo ra sự hứng thú, tự tìm tòi trong quá trình học tập của người học Các MH ngoài việc tạo cho người học những hứng thú trong quá trình học tập, nó còn giúp người học tạo ấn tượng cho bài học, thay đổi thông số trên MH, MP, đánh giá kết quả rút ra kết luận

về sự vật hiện tượng trong chủ đề Tự nhiên cần nghiên cứu

1.2.2 Mô phỏng

a) Khái niệm

Theo từ điển Oxford American (1980) định nghĩa: "Mô phỏng là cách thức

để tái tạo lại các hoạt động, các tình huống thông qua mô hình", nghĩa là tạo ra một sản phẩm hoặc MH để học, để kiểm tra, để giảng dạy MH mẫu được tái tạo trên máy tính thông qua việc sao chép, bắt chước nguyên hình hoặc các ý tưởng thiết kế trên máy tính dựa vào các đặc điểm của nguyên hình nhằm đánh giá và phát triển hệ thống Như vậy, chúng ta tạo ra được sự thích thú, sự tò mò khám phá khi tái tạo, xây dựng các quá trình hoạt động của hệ thống

Theo từ điển tiếng Việt, MP là phỏng theo, lấy mẫu để tạo ra cái tương tự

Các nhà khoa học trên thế giới có nhiều quan điểm khác nhau về MP, mỗi quan điểm dựa trên một cơ sở nhất định

Theo Schriber (1987) [2], MP là tạo ra các MH được xử lý hoặc các hệ thống trong thực tế theo kiểu bắt chước để thể hiện hoạt động của hệ thống Ví dụ như khi tập lái ô tô, người ta học được thực tập trên ca bin điện tử, người ta MP buồng lái thực tế và những thay đổi của đường xá, của chướng ngại vật, hệ thống đèn hiệu giao thông thông qua hệ thống máy tính và màn hình

Theo Robert E Stephenson (Mỹ) [2] việc sử dụng PP MP giúp ta tiết kiệm được thời gian, kinh tế, công sức, tránh được các nguy hiểm trong việc thiết kế, thí nghiệm MP cho phép ta nghiên cứu không những bề mặt ngoài mà còn có khả năng nghiên cứu cả sự vận động, thay đổi bên trong của sự vật hiện tượng, những ảnh hưởng tác động đến sự vật hiện tượng đó Các nhà khoa học có thể thay đổi, hiệu chỉnh các tác động này cho đến khi hệ thống MP đạt yêu cầu Ví dụ như khi nghiên cứu về vũ trụ, các nhà bác học Copecnich, Niuton, Anhxtanh đã đưa ra MH thí nghiệm vũ trụ ảo Robert E Stephenson cũng đã đề cập đến MH toán học, tuy nhiên việc MP ở đây ông mới chú ý đến các MP hệ thống vật lý đơn giản trong tự nhiên và trong xã hội

Với Christophe Mercir (Pháp) thì việc làm thí nghiệm trên các vật nhân tạo chính là một dạng MP mà người nghiên cứu cần quan sát để rút ra các kết luận tương tự trên vật thật [5]

Robert L Woods và Kent L Lawrence (Mỹ) tập trung vào việc MP động để quan sát sự thay đổi bên trong của sự vật hiện tượng mà bình thường chúng ta không nhìn thấy được

Tùy thuộc vào hoạt động của người nghiên cứu trên MP chúng ta có thể định

nghĩa MP như sau: Thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình

của đối tượng khảo sát, nói chung được gọi là mô phỏng

b) Phân loại mô phỏng

Có rất nhiều cách phân loại khác nhau về MP:

Theo tài liệu [10], có các loại MP sau: MP động (thời gian có vai trò quan trọng); MP tĩnh (không có biến thời gian); MP xác định (các sự kiễn diễn ra trong thực nghiệm MP theo một quy luật xác định chính xác, không có yếu tố ngẫu nhiên); MP ngẫu nhiên (có yếu tố ngẫu nhiên); MP liên tục (các sự kiện diễn ra trong thời gian liên tục); MP gián đoạn (số lượng các thời gian xác định)

Theo Nancy Rorberts và đồng nghiệp [13] MP được chia thành các loại: MP Vật lý, MP khái niệm, MP Toán học và MP máy tính

Theo Jeffrey R Sampson và Mireille Dubreuil thuộc khoa Khoa học máy tính Trường Đại học Alberta Edmonton, Canada việc sử dụng máy tính để MP được chia thành 3 dạng MP cơ bản bao gồm: thứ nhất là hệ thống MP tương tác sinh hóa (IBSS-Interactive Biochemical Simulation System) được Huneycutt (1976) phát triển, thứ hai là

hệ thống MP tương tác tự nhiên được Covington, Sampson và Peddycord (1978) phát triển cho phép người sử dụng can thiệp lên các hoạt động của MH dưới dạng MP động Theo tài liệu [9], có 4 loại mô phỏng:

- Mô phỏng kinh nghiệm (experiencing simulations) được sử dụng để thiết lập nhận thức hoặc giai đoạn học hiệu quả cho học trong tương lai

- Mô phỏng khai báo (informing simulations) được sử dụng để truyền thông tin tới học sinh Tuy nhiên, việc mô phỏng này chỉ hiệu quả khi có sự trợ giúp của giáo viên Mô phỏng khai báo sẽ hợp lý hơn khi kèm với môi trường hỗ trợ, chẳng hạn như lớp học hoặc phòng thí nghiệm

- Mô phỏng củng cố (reinforcing simulation) sử dụng cho các đối tượng học đặc biệt Định dạng thông thường của mô phỏng củng cố là rèn luyện và luyện tập Một loạt các bài tập được tạo ra hoặc lưu trữ được đưa ra để các học sinh thực hiện

Mô phỏng này có thể được thiết kế để điều chỉnh mức độ kiến thức của sinh viên và theo dõi quá trình học tập của sinh viên

- Sử dụng mô phỏng tích hợp (integrating simulation) thích hợp nhất cho việc hình thành kỹ năng chẩn đoán

Cũng theo nghiên cứu của các tác giả này, mô phỏng còn có thể được phân làm 2 loại là mô phỏng ký hiệu (symbolic simulation) và mô phỏng thực nghiệm (experiental simulation)

Theo nghiên cứu trong tài liệu [11; tr.37-38], có 4 loại mô phỏng: mô phỏng vật lý, mô phỏng lặp, mô phỏng quy trình và mô phỏng tình huống

- Mô phỏng vật lý: cho phép người học có thể thao tác vào các biến trong một kịch bản mở và quan sát kết quả Ví dụ về một mô phỏng vật lý về mô hình thời tiết toàn cầu, trong đó học sinh có thể thao tác các thông số nhất định và quan sát kết quả

- Mô phỏng lặp: có xu hướng tập trung vào khám phá bằng cách cung cấp cho học sinh cơ hội nghiên cứu khoa học, xây dựng và kiểm định giả thuyết và quan sát kết quả Đây là loại mô phỏng thường hướng vào những hiện tượng mà HS không thể dễ dàng quan sát được trong thời gian thực Ví dụ, hiện tượng từ sinh học, địa chất hoặc kinh tế Trong trường hợp này, các học sinh sẽ liên tục chạy các mô phỏng, thay đổi biến với mỗi lặp đi lặp lại để thử nghiệm một giả thuyết

- Mô phỏng quy trình: học sinh thao tác đối tượng mô phỏng với mục tiêu làm chủ các kỹ năng yêu cầu phải đúng và chính xác thao tác đối tượng vật lý trong một khung cảnh thực tế Một ví dụ điển hình của một mô phỏng quy trình là một thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hóa học mà học sinh thao tác trong phòng thí nghiệm mô phỏng với mục đích chuẩn bị cho học sinh làm việc trong phòng thí nghiệm thực tế

- Mô phỏng tình huống: thường mô tả hình hành vi của con người tập trung vào thái độ của các cá nhân hoặc các nhóm trong các thiết lập cụ thể Những mô phỏng này thường sử dụng vai trò chơi như một phương tiện để cho phép học sinh lựa chọn khác nhau khám phá con đường quyết định Mô phỏng tình huống thường được thiết kế để HS tham gia đóng vai với các vai trò khác nhau trong mỗi lần lặp (Wilson & Cole, 1996) Mô phỏng tình huống được đánh giá là loại khó khăn nhất của mô phỏng để thiết kế và sử dụng có hiệu quả

Tóm lại, có nhiều cách phân loại và nhiều kiểu MP khác nhau, trong nghiên

cứu này chúng tôi lựa chọn loại MP máy tính để nghiên cứu và vận dụng trong dạy học ở tiểu học

1.3 Phương pháp dạy học mô phỏng

1.3.1 Khái niệm

Bản chất của phương pháp mô phỏng là xây dựng một mô phỏng số (MH thể hiện bằng chương trình máy tính) đại diện cho đối tượng cần nghiên cứu (nguyên hình), sau đó người ta tiến hành các thực nghiệm trên mô hình, kết quả nhận được trên mô hình cần hợp thức với nguyên hình

(1) MH hóa: Từ mục đích nghiên cứu, cần xác định, lựa chọn một số tính chất

và mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu đồng thời loại bỏ những tính chất

và mối quan hệ thứ yếu để xây dựng MH

Bằng quan sát thực nghiệm người ta xác định được một tập hợp những tính chất của đối tượng nghiên cứu Trong giai đoạn này trí tưởng tượng và trực giác giữ vai trò quan trọng, nhờ đó mà ta mới loại bỏ được những tính chất và mối quan hệ thứ yếu của đối tượng nghiên cứu, thay nó bằng MH chỉ mang tính chất và mối quan hệ chính mà ta phải quan tâm MH lúc ban đầu mới có trong óc người nghiên cứu Nó trở thành mẫu mà dựa vào đó mà nhà nghiên cứu xây dựng những MH thật (nếu nhà nghiên cứu dùng phương pháp MP vật chất) Trong trường hợp MH lý tưởng thì ta đem đối chiếu trong óc MH với những vật, những hiện tượng mà người

lý tưởng thì tiến hành thao tác trên các MH trong óc, tức là áp dụng những phép tính

Đối tượng

hay phép phân tích logic trên kí hiệu Người ta coi công việc này như một thí nghiệm đặc biệt gọi là thí nghiệm tưởng tượng

Trong PP MH khái niệm người ta đã biết trước hành vi của MH trong những điều kiện xác định Điều người ta muốn biết thêm là những hệ quả của những hành

vi đó như thế nào

(3) Đối chiếu kết quả thu được trên MH với kết quả thực tiễn đồng thời xét tính hợp thức của MH Trong trường hợp kết quả không phù hợp với thực tiễn phải chọn lại

MH

Nếu bản thân MH là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm tra

sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ MH với những kết quả thu được trực tiếp từ MH gốc Nếu sai lệch thì phải điều chính ngay chính

MH, có trường hợp phải bỏ hẳn MH đó và thay bằng một MH khác

Nếu bản thân MH không phải là đối tượng của nhận thức mà chỉ là phương tiện để nghiên cứu thì việc xử lý kết quả, hợp thức MH phải phân tích những kết quả trên MH thành những thông tin thực về đối tượng nghiên cứu, nếu những thông tin ấy không phù hợp thì cũng phải chỉnh lý lại MH

Trong nhiều trường hợp MH chỉ phản ánh được một hay một số mặt của đối tượng nghiên cứu, còn nhiều mặt khác thì không phản ánh được, thậm chí phản ánh sai lệch

Những MH đã được kiểm nghiệm trong thực tế là những MH hợp phức và dùng để phản ánh một số mặt của thực tế khách quan Nó có thể thay đổi, hoàn chỉnh thêm hoặc

bị bác bỏ khi người ta có thêm thông tin chính xác hơn về đối tượng gốc (nguyên hình)

Để việc MH hóa đạt hiệu quả, ngoài yêu cầu về tính đơn giản và trực quan của

MH, cần phải chú ý đến tính hợp thức của MH so với nguyên hình: có thể truyền các kết quả nhận được khi nghiên cứu MH sang đối tượng nghiên cứu

* MP với sự trợ giúp của máy tính (MP số)

Từ thời kì sơ khai, con người đã biết sử dụng MP trong việc truyền dạy lại những kinh nghiệm sống cho con cháu mình, những kinh nghiệm đó được tích lũy trong lao động Các tranh ảnh hình vẽ về các hoạt động săn bắt, hái lượm , với cách thức này con người đã sử dụng hình thức MP đơn giản như trên hình vẽ, trên các vật dụng gia đình, trên giấy Cao hơn, con người đã biết vận dụng PP hình, các

MH, các phương trình trên giấy để giải các bài toán, cao hơn nữa, con người đã chế tạo ra các MH thông qua các nguyên liệu như đất, gỗ, sắt tái tạo lại nguyên hình Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phương tiện kỹ thuật hiện đại ra đời đã giúp cho con người dễ dàng hơn trong việc chế tạo, xây dựng các

MH phục vụ MP MP ngày nay được thực hiện chủ yếu trên máy tính điện tử thông qua các MP Đây là PP mang lại hiệu quả cao về mặt kinh tế, MH có thể thay đổi các tham số, can thiệp trực tiếp vào nó, có thể sử dụng nhiều lần mà không bị hỏng, việc xây dựng MH đơn giản, dễ dàng, phù hợp với trình độ của nhiều GV hiện nay

Vì vậy, chúng tôi tập trung vào MP và vận dụng MP trên máy tính

Tùy theo trạng thái của hệ thống thay đổi liên tục hay gián đoạn theo thời gian

mà người ta phân biệt thành hệ thống liên tục hay hệ thống gián đoạn Đứng về mặt

MH mà xét, người ta có thể chọn một trong hai MH liên tục hoặc gián đoạn để MH hóa hệ thống Vì vậy, không nhất thiết phải có sự tương đương giữa hai loại hệ thống

và loại MH Việc phân biệt MH liên tục hay gián đoạn trở nên quan trọng khi tiến hành MP, đặc biệt là khi lập trình trên máy tính để thực hiện việc MP bởi kỹ thuật tính toán dùng cho các loại MH sẽ rất khác nhau

Chính vì vậy, có hai PP MP chủ yếu là phương pháp mô phỏng liên tục và

phương pháp mô phỏng gián đoạn

- PP MP liên tục thường được dùng cho hệ liên tục mà MH của nó được biểu diễn bằng các hệ phương trình vi phân Nếu phương trình vi phân tương đối đơn giản,

nó có thể được giải bằng phương pháp giải tích và cho lời giải tổng quát là một hàm của giá trị của biến trạng thái tại thời điểm t = 0

- PP MP gián đoạn hay còn có tên là PP MP các sự kiện gián đoạn thường được dùng cho các hệ gián đoạn Trong hệ này những sự kiện xảy ra tại thời điểm gián đoạn và làm thay đổi trạng thái của hệ thống

Ngoài hai PP MP chính kể trên còn có nhiều PP MP khác như:

- PP MP hỗn hợp liên tục - gián đoạn

- PP Monte - Carlo

Các PP MP này được coi là những trường hợp riêng của hai PP MP chính nêu trên

MP trên máy tính

Sơ đồ 1.3 MP trên máy tính

Trong khoa học và công nghệ, MP là con đường nghiên cứu thứ ba song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy (PP suy diễn) và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực Nó được dùng khi không thể, không cần hay không nên thực nghiệm trên đối tượng thực MP nhất là MP với máy tính (sơ đồ trên) tạo thuận lợi cho người sử dụng về các mặt nhận thức (trực quan hóa, dễ tiếp cận và đo lường, lặp lại nhiều lần theo ý muốn, thử nghiệm ý tưởng sáng tạo và tiên đoán ); máy tính (về thiết bị, PP cũng như kỹ năng: khả thi, an toàn, có hiệu quả về thời gian và kinh tế, làm quen hoặc rèn luyện kỹ năng trước khi tiếp xúc với thực tế )

Tóm lại, có thể hiểu PPMP là một PPDH mà GV tổ chức cho HS khám phá, nhận thức thế giới thực thông qua nghiên cứu mô hình của đối tượng

Chưa đạt yêu cầu

Đạt yêu cầu

1.3.2 Ưu điểm và hạn chế của việc dạy học có sử dụng mô phỏng

a) Ưu điểm

+ MP cung cấp cho HS những kinh nghiệm cụ thể về đối tượng học tập theo kiểu trải nghiệm gián tiếp Với khả năng điều khiển đồng thời tất cả các thành phần như hình ảnh, âm thanh, video, theo năng lực và sở thích của cá nhân, HS có thể tự trải nghiệm về đối tượng Điều này không thể có được nếu như các phương tiện này được thể hiện tuần tự theo một trật tự cố định, một nhịp độ cố định mà chưa hẳn đã phù hợp với người học Trong các bài giảng, bằng sự kết hợp của MP 3 chiều, của

âm thanh nổi, bằng diễn biến tuỳ thuộc vào kỹ năng điều khiển của HS, có thể tạo nên được những trạng thái, cảm xúc hồi hộp, sung sướng, lo sợ… mà không một bộ phim hay một hình ảnh, âm thanh riêng lẻ nào có thể tạo nên Điều quan trọng hơn,

đó là từ những trải nghiệm này, HS có được những kinh nghiệm cụ thể về tư duy, các dạng hoạt động và tri thức

+ Sức mạnh sư phạm của MP thể hiện ở chỗ nó huy động tất cả khả năng xử lý thông tin của HS Tất cả các cơ quan cảm giác của con người (tay, mắt, tai…) cùng với bộ não hợp thành một hệ thống có khả năng vô cùng to lớn để biến những dữ liệu vô nghĩa thành thông tin “Trăm nghe không bằng một thấy”, nhưng nếu cái thấy là thực thể vận động thì ý nghĩa còn lớn hơn rất nhiều Do đó MP có khả năng cung cấp một kiến thức tổng hợp và sâu sắc hơn so với chỉ dùng các sách giáo khoa

+ MP cho phép HS làm việc theo nhịp độ riêng và tự điều khiển cách học của bản thân, kích thích sự say mê học tập của HS

+ GV cũng có thể tìm thấy ở MP những khả năng độc đáo cho việc tổ chức giảng dạy, làm cho hoạt động học trở nên tích cực hơn Ví dụ, GV có thể tải từ internet một MP về quá trình hoạt động của Trái Đất quay quanh Mặt Trời, hướng

dẫn cho HS quan sát mô phỏng, tìm ra tri thức mới Ở mức độ cao hơn, HS có thể trình bày lại mô phỏng đó

+ MP giúp GV làm việc một cách sáng tạo, tìm được giải pháp thay thế những hoạt động học thiếu hiệu quả

+ MP giúp GV tiết kiệm thời gian, nhờ đó có thể khám phá nhiều chủ đề, tăng cường thời gian giao tiếp, thảo luận với HS

+ MP có thể được tạm dừng, trong khi thực tế cuộc sống có thể không Tạm dừng cho phép HS có nhiều thời gian hơn để đánh giá những gì đang xảy ra

+ Giúp HS hiểu bài nhanh hơn, tạo các đối tượng học tập nhanh và dễ dàng

b) Hạn chế

+ Không phải bất kì nội dung dạy học nào cũng thật sự cần và có thể áp dụng hợp lý, hiệu quả khi sử dụng MP trong dạy học Vì vậy, GV cần lựa chọn những bài học mang màu sắc trừu tượng tương đối cao, chuẩn bị MH dạy học hợp lý để mang lại hiệu quả cho tiết học

+ Hiện nay ngoài sử dụng các MH trực quan, GV cũng cần biết xây dựng những MH MP trên máy vi tính, đây là một công cụ khá đắt tiền và đòi hỏi người

GV cần phải biết sử dụng những phần mềm chuyên dụng

+ HS dễ bị cuốn hút, sa đà vào nghiên cứu các MH, mẫu vật mà quên đi những thông tin cần thu thập GV cần chủ động để đảm bảo tiến độ bài học, có nghệ thuật sư phạm khéo léo để dẫn dắt các em trong quá trình phát hiện và thu thập tri thức mới + MP thường sản sinh ra những dữ liệu, tri thức mới mà GV cần có kỹ năng nhất định về phân tích dữ liệu để xử lý kết quả MP

+ Khi quyết định dùng MP để nghiên cứu hệ thống phải phân tích kĩ ưu nhược điểm và điều kiện cần thiết để thực hiện, đồng thời nên sử dụng chúng kết hợp với các PP khác để đạt hiệu quả cao nhất trong công việc

1.4 Đặc điểm nhận thức của học sinh tiểu học

Tiểu học là bậc học đầu tiên trong quãng thời gian đến trường của các em HS Lứa tuổi tiểu học là từ 6 đến 11 tuổi, đặc điểm nhận thức của các em còn rất nhiều nét đặc biệt mà nhà giáo dục cần phải chú ý Quá trình nhận thức của các em được chia làm hai giai đoạn: giai đoạn 1: Từ lớp 1 đến lớp 3 và giai đoạn 2: Lớp 4, lớp 5

có tổ chức hơn Vì thế, dạy học theo PP mô phỏng nếu phát huy được tính tích cực

nhận thức sẽ giúp HS tri giác có hiệu quả hơn

b) Chú ý

Ở cuối cấp tiểu học trẻ dần hình thành kĩ năng tổ chức, điều chỉnh chú ý của mình Chú ý có chủ định phát triển dần và chiếm ưu thế, ở trẻ đã có sự nỗ lực về ý chí trong hoạt động học tập như học thuộc một bài thơ, một bài lịch sử hay một bài hát dài… Trong sự chú ý của trẻ đã bắt đầu xuất hiện giới hạn của yếu tố thời gian, trẻ đã định lượng được khoảng thời gian cho phép để làm một việc nào đó và cố gắng hoàn thành công việc trong khoảng thời gian quy định

Dạy học tho PP mô phỏng sẽ có tác dụng lôi cuốn người học, giúp người học

tập trung vào vấn đề học tập hơn

c) Trí nhớ

HS tiểu học có trí nhớ trực quan - hình tượng chiếm nhiều ưu thế hơn trí nhớ

từ ngữ - lôgic vì ở lứa tuổi này hoạt động của tín hiệu thứ nhất chiếm ưu thế hơn Giai đoạn cuối cấp tiểu học, ghi nhớ có ý nghĩa và ghi nhớ từ ngữ được tăng cường Ghi nhớ có chủ định đã phát triển Tuy nhiên, hiệu quả của việc ghi nhớ có chủ định còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ tập trung trí tuệ của các em, sức hấp

dẫn của nội dung tài liệu, yếu tố tâm lý tình cảm hay hứng thú của các em,… Sử

dụng mô phỏng trong dạy học tạo sức hấp dẫn, kích thích hứng thú học tập của HS

d) Tưởng tượng

Tưởng tượng là một trong những quá trình nhận thức quan trọng của HS tiểu học Tuy tưởng tượng của HS tiểu học còn tản mạn, ít có tổ chức, hình ảnh của tưởng tượng còn đơn giản, hay thay đổi, chưa bền vững nhưng đã phát triển và phong phú hơn so với lứa tuổi mẫu giáo lớn Nó được hình thành và phát triển trong hoạt động học và các hoạt động khác của các em Càng những năm cuối cấp tiểu học, tưởng tượng tái tạo đã bắt đầu hoàn thiện, từ những hình ảnh cũ trẻ đã tái tạo ra những hình ảnh mới Tưởng tượng sáng tạo tương đối phát triển ở giai đoạn này, trẻ bắt đầu làm thơ, vẽ tranh,… Đặc biệt, tưởng tượng của các em bị chi phối mạnh mẽ bởi xúc cảm, tình cảm, những hình ảnh, sự việc, hiện tượng đều gắn với các rung động tình cảm của các em

e) Tư duy

Tư duy của HS tiểu học chủ yếu mang tính cụ thể, thường dựa vào những đặc điểm trực quan của đối tượng và hiện tượng cụ thể Theo nhà tâm lí học Thụy

Sĩ Jean Piaget, tư duy của trẻ em từ 7 đến 10 tuổi còn ở giai đoạn những thao tác

cụ thể, đặc biệt là ở lớp 1 Đối với HS tiểu học, kĩ năng phân biệt các dấu hiệu bản chất và tách các dấu hiệu đó ra khỏi sự vật hiện tượng là phẩm chất tư duy không có ngay được Hoạt động phân tích - tổng hợp của HS cuối cấp tiểu học, các em có thể phân tích đối tượng mà không cần thông qua hành động trực tiếp với đối tượng đó

Nếu có phương pháp dạy học, hình thức tổ chức dạy học phù hợp thì HS có thể đạt được trình độ tư duy cao hơn

1 5 Thực trạng việc dạy học sử dụng phương pháp mô phỏng ở tiểu học các tỉnh miền núi phía Bắc

1.5.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế - xã hội khu vực miền núi phía Bắc

1.5.1.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên

Miền núi phía Bắc nước ta được chia thành hai khu vực: Đông Bắc và Tây Bắc Vùng Đông Bắc gồm các tỉnh Phú Thọ, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Giang và Quảng Ninh Vùng Tây Bắc gồm các tỉnh: Hòa Bình, Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai và Yên Bái Có chung đường biên giới với Lào và Trung Quốc