DSpace at VNU: Sử dụng phần mềm Flash MX trong dạy học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton (chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 10 trung học phổ thông)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN TRỌNG NGHĨA SỬ DỤNG PHẦN MỀM FLASH MX TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CÁC BÀI ĐỘNG HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON Chương trình sách giáo khoa Vật

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN TRỌNG NGHĨA

SỬ DỤNG PHẦN MỀM FLASH MX TRONG DẠY HỌC

THÍ NGHIỆM CÁC BÀI ĐỘNG HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON (Chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 10 trung học phổ thông)

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BỘ MÔN VẬT LÝ

Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học : TS Bùi Văn Loát

Hà Nội – 2009

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình củ a

TS B ùi Văn Lo át và Th S Ph ạ m Kim C h un g Tá c gi ả xin b à y tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai Thầy của mình đã từng bước hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong nghiên cứu khoa học

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trườ n g Đạ i h ọ c

Gi á o d ụ c , Đ ạ i h ọ c Qu ố c g i a Hà Nộ i đ ã t ạ o mọ i đ i ề u k i ệ n

t h u ậ n l ợ i c h o t á c g i ả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn các th ầy cô giáo trong Trường Đạ i

h ọ c Gi á o d ụ c , Đạ i h ọ c Qu ố c g i a Hà Nội đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và đưa ra nhiều ý kiến quý báu về mặt chu yên môn trong quá trình tác giả nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả

TRẦN TRỌNG NGHĨA

NHỮNG CHỮ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ

1 CNTT: Công nghệ thông tin

2 CNTT - TT: Công nghệ thông tin và truyền thông

3 THPT : Trung học phổ thông

4 SGK : Sách giáo khoa

5 TNVL : Thí nghiệm vật lý

6 DHVL : Dạy học Vậy lý

7 PMDH: Phần mềm dạy học

8 TNTHVL: Thí nghiệm thực hành Vật lý

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 4

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4

4 Giả thuyết khoa học 5

5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 5

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 5

7 Phương pháp nghiên cứu 6

8 Đóng góp của đề tài 6

9 Cấu trúc của đề tài 7

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 8

1.1 Thí nghiệm Vật lý trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trung học phổ thông 8

1.1.1 Thí nghiệm Vật lý, các đặc điểm của thí nghiệm Vật lý 8

1.1.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lý ỏ THPT 9

1.2 Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông 20

1.2.1 Thí nghiệm ảo 20

1.2.1.1 Khái niệm phần mềm dạy học 20

1.2.1.2 Những yêu cầu chung đối với phần mềm dạy học 21

1.2.2 Thí nghiệm ảo, một số yêu cầu quan trọng đối với thí nghiệm ảo 24

1.3 Vai trò của thí nghiệm thực hành phương pháp giảng dạy Vật lý trong trường phổ thông 25

1.3.1 Thí nghiệm thực hành Vật lý phổ thông 25

1.3.2 Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành giảng dạy Vật lý THPT 27

1.4 Kết luận chương 1 32

Chương 2 SỬ DỤNG PHẦN MÊM FLASH MX TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CÁC BÀI ĐỘNG HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON (Chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 10 THPT) 33

2.1 Tìm hiểu thực tế ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lý ở trường THPT 33

2.1.1 Thực tiễn việc ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lý 33

2.1.2 Những khó khăn khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lý trong phòng thí nghiệm hay trong tự nhiên 35

2.1.3 Đề xuất một số ý tưởng thiết kế một số bài thí nghiệm thực hành Vật lý ảo sử dụng phần mềm Flash MX trong dạy học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton ( lập trình thí nghiệm ảo) 41

2.2 Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm thực hành Vật lý ảo hỗ trợ việc dạy và học phần các bài động học và định luật Newton 44 2.2.1 Nghiên cứu công cụ CNTT để thiết kế một số bài thí nghiệm ảo 44

2.2.2 Xây dựng bài thí nghiệm thực hành vật lý ảo 45

2.3 Kết luận chương 2 65

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 66

3.1 Mục đích, đối tượng, nội dung thực nghiệm sư phạm 66

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 66

3.1.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 66

3.2 Phương pháp thực nghiệm 67

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 71

3.3.1 Đánh giá định tính 71

3.3.2 Đánh giá thông qua kết quả các bài thực hành thí nghiệm (đánh giá định lượng qua bản kế hoạch thí nghiệm và các bản báo cáo thí nghiệm) 74

3.4 Kết luận chương 3 84

KẾT LUẬN 85 Tài liệu tham khảo 87

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, Công nghệ thông tin- truyền thông (CNTT-TT) đã và đang phát triển với tốc độ nhanh Internet, đa phương tiện, truyền thông băng rộng, CD-ROM, DVD đã và đang mang đến những biến đổi to lớn có tính cách mạng trên quy mô toàn cầu trong nhiều lĩnh vực, trong đó có Giáo dục và Đào tạo Chính vì vậy, việc ứng dụng CNTT-TT vào giáo dục đã trở thành hướng ưu tiên hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới Giáo dục Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng phát triển đó

Hiện nay, Việt Nam đang phấn đấu tiến đến xây dựng một nền kinh tế tri thức, một nền kinh tế tri thức đòi hỏi nền giáo dục phải là nền giáo dục tiên tiến Trong nền giáo dục đó thì phương pháp dạy học phải phát huy được tính tích cực, chủ động đối với người học để đào tạo ra những người lao động có khả năng sáng tạo, thích ứng với sự thay đổi nhanh của môi trường sống Do vậy đổi mới nội dung và phương pháp dạy học là vấn đề mang tính thời sự Nghị quyết Hội nghị lần thứ II Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VIII đã khẳng định:

“Phải đổi mới phương pháp đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian

tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học”

Vật lý vừa là môn khoa học thực nghiệm, vừa là môn khoa học lý thuyết Ở nhà trường phổ thông thì nội dung Vật lý mang tính thực nghiệm là chủ yếu, do vậy giáo viên Vật lý nhất thiết phải có kiến thức và kỹ năng về thí nghiệm Vật lý

hay không chính quy, cũng phải học môn học “Thí nghiệm thực hành phương pháp giảng dạy Vật lý phổ thông” để sau này khi trường thành các thầy,cô giáo sẽ dạy các em học sinh THPT Việc nắm được mục đích từng thí nghiệm Vật lý, nền tảng

lí thuyết liên quan đến các thí nghiệm này, lắp ráp, đặc biệt là biết sử dụng thí nghiệm trong việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực và tự lực của học sinh là hết sức quan trọng trong học phần này Ngoài ra thí nghiệm nói chung và thí nghiệm vật lý nói riêng phải tạo được hứng thú học tập của học sinh, tạo cho học sinh niềm tin khoa học bằng những kiến thức đã được thu nhận được

Xuất phát từ mong muốn góp phần làm phong phú thêm các bài thí nghiệm thực hành, qua đó học sinh có nhiều điều kiện tiếp cận với các loại hình thí nghiệm (ví dụ như: thí nghiệm kết nối máy tính, thí nghiệm ảo bên cạnh những thí nghiệm thực hành truyền thống) nhằm mục đích nâng cao chất lượng giảng dạy của thày cũng như việc học tập của trò

Qua nghiên cứu và tìm hiểu thực tế, chúng tôi nhận thấy một số phòng thí nghiệm ở các trường phổ thông còn gặp những khó khăn về trang thiết bị, nhiều dụng cụ thí nghiệm còn thiếu thốn, cũ kĩ và hay bị hỏng hóc Khi thực hiện các thí nghiệm gặp nhiều trở ngại cho cả thầy và học trò Hơn nữa mỗi tiết học ở trường phổ thông chỉ diễn ra trong thời gian 45 phút, một thời gian rất ngắn đối với bài thực hành vật lý Trong mỗi bài thực tập vật lý, việc giới thiệu và lắp ráp thiết bị mất nhiều thời gian, thời gian thực tế để tiến hành thí nghiệm rất ít Như vậy người thầy phải mất rất nhiều thời gian cho việc chuẩn bị trước một giờ lên lớp và cũng không chắc chắn rằng thí nghiệm của mình thành công ở mức độ nào Hơn nữa số tiết dạy liền nhau ở các lớp khác nhau và điều này chỉ có thể thực hiện được bằng cách: một là, học sinh phải đi đến phòng chức năng thí nghiệm riêng biệt; hai là, các thầy cô phải di chuyển hệ thống dụng cụ thí nghiệm tới các lớp học của học sinh Cả hai phương án này đều gây ra rất nhiều khó khăn vì không phải trường

chức năng đủ điều kiện làm thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm có thể bị hỏng hóc do vận chuyển, chất lượng dạy và học bị hạn chế Nhiều khi có đủ điều kiện tiến hành thí nghiệm, có phòng chức năng nhưng việc đăng ký giờ dạy vẫn không thực hiện được vì đồng loạt nhiều lớp đăng ký, nhiều bộ môn đăng ký nên khi đến lượt làm thí nghiệm thì chương trình học đã đi qua rất lâu không có hiệu quả giảng dạy nữa

Một trong các giải pháp mà chúng tôi thấy có thể góp phần nâng cao chất lượng dạy và học là nghiên cứu, sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm

ảo trong dạy học thí nghiệm vật lý Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp chúng tôi đã sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm ảo trong dạy học các bài động học và định luật Newton (chương trình giáo khoa vật lý lớp 10 THPT) Xây dựng hệ thống các bài thí nghiệm thực hành Vật lý (TNTHVL) ảo thông qua các thí nghiệm trên các bộ thí nghiệm chuẩn có trong SGK của Bộ giáo dục và Đào tạo được thực hiện một cách chính xác sau một lần ghi lại kết quả có thể dùng phần mềm Flash MX lập trình để xử lý kết quả và có thể xây dựng phương án thí nghiệm ảo dựa trên các kết quả có thực với các bộ thí nghiệm thực Như vậy thí nghiệm ảo mà không hoàn toàn dựa vào các công thức và các phần mềm xử lý công thức đơn thuần với chip điện tử Các thí nghiệm hoàn toàn có thật trên các thiết bị thí nghiệm chuẩn lại có thể mô phỏng lại và làm lại thí nghiệm trên máy tính bất cứ lúc nào và bất cứ ở địa điểm lớp học nào Trong đó cần chú ý đến tính tương tác của học viên với thí nghiệm để hỗ trợ việc rèn luyện cho học viên biết cách tiến hành thí nghiệm cũng như thu thập số liệu đo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học

Hơn nữa học sinh làm thí nghiệm ngay trên lớp, với các dụng cụ thí nghiệm thực sự được tự lựa chọn theo yêu cầu của bài và là các thiết bị chuẩn của Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định Có thể xử lý kết quả thí nghiệm ngay trong giờ học Vấn

đề là thí nghiệm ảo nhưng lại dựa trên các dụng cụ thực tế thì học sinh sẽ có cảm nhận thực sự về bản chất vật lý của thí nghiệm mà mình đang làm

Những bài TNTHVL ảo này có thể lưu trữ trong đĩa CD hay đưa lên mạng giúp thầy, cô và học sinh có thể sử dụng ở những nơi xa, trao đổi và góp ý tham khảo

Nghiên cứu thực tế cho thấy trong chương trình đào tạo tại các nước phát triển thí nghiệm ảo đã và đang được sử dụng trên mạng góp phần bổ sung và nâng cao chất lượng dạy học trên lớp(www.virtlab.com/; phy.ntnu.edu.tw/; )

Ở Việt Nam, việc đưa vào sử dụng thí nghiệm ảo cũng sẽ góp phần giải quyết những khó khăn về thiết bị đang gặp phải

Như vậy, nếu xây dựng được các bài TNTHVL ảo này sao cho vẫn có thể đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của các bài TNTHVL thì sẽ góp phần giải quyết các khó khăn trên, nâng cao được chất lượng dạy học

Với những lý do trên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: Sử dụng phần mềm Flash MX trong dạy học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton ( lập trình thí nghiệm ảo )

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu,sử dụng phần mềm Flash MX trong dạy học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton (chương trình giáo khoa vật lý lớp 10 THPT)

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

 Khách thể:

- Quá trình dạy và học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton (chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 10 THPT)

- Phần mềm dạy học và ngôn ngữ lập trình thiết kế Flash MX

 Đối tượng:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lương Duyên Bình (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Trần Chí Minh,

Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2006) Vật lý 10 NXB Giáo dục

2 Phạm Kim Chung (2001), Xây dựng và sử dụng trang Web hỗ trợ dạy và học

vật lý ở trường trung học phổ thông, chương dao động cơ học - Vật lý 12,

Luận văn thạc sỹ khoa học Giáo dục, Đại học Sư phạm I, Hà Nội

3 Phạm Xuân Quế (2004) Xây dựng và sử dụng phần mềm dạy học Tạp chí Giáo

dục, số 83

4 Vũ Trọng Rỹ (2005) Các yêu cầu sư phạm đối với thí nghiệm ảo – sản phẩm

multimedia Tạp chí Giáo dục, số 107

5 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999) Tổ chức hoạt động nhận thức

cho học sinh trong dạy học Vật lý NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

6 Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003),

Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông NXB Đại học Sư phạm

7 Phạm Hữu Tòng (2001) Lý luận dạy học Vật lý NXB Giáo dục

8 Mai Văn Trinh (2001) Nâng cao hiệu quả dạy học Vật lý ở trường Trung học

Phổ thông nhờ việc sử dụng máy vi tính và các phương tiện dạy học hiện đại

Luận án tiến sỹ Giáo dục

9 Phạm Quý Tư (chủ biên), Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Xuân Thành, Phạm Đình Thiết, Đỗ Hương Trà, Bùi Trọng Tuân, Lê

Trọng Tường (2006) Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, sách

giáo khoa lớp 10 trung học phổ thông Bộ Giáo dục và Đào tạo

10.Viện hàn lâm khoa học Liên Xô, Viện Hàn lâm khoa học Sư phạm CHDC Đức

(1983), Phương pháp giảng dạy vật lý trong các trường phổ thông Liên Xô và

Cộng hoà dân chủ Đức, NXB Giáo dục, Hà Nội.