Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)

Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Thị Ngọc Tuyên

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI

PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" - VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Thị Ngọc Tuyên

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" - VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ANH THUẤN

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017

Trang 3

kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thị Ngọc Tuyên

Trang 4

Trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn, tôi xin bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

- TS Nguyễn Anh Thuấn, người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này

- Các thầy cô giảng dạy cùng toàn thể các bạn học viên lớp LL & PPDH

bộ môn Vật lí khóa 26 trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này

- Ban Giám hiệu, các Thầy (Cô) trong tổ Vật lí trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định nơi tôi tiến hành thực nghiệm

sư phạm

- Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp

đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thị Ngọc Tuyên

Trang 5

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG

THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 5

1.1 Tính tích cực trong học tập của học sinh 5

1.1.1 Khái niệm tính tích cực trong học tập của học sinh 5

1.1.2 Các biểu hiện của tính tích cực trong học tập của học sinh 5

1.1.3 Một số biện pháp phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh 6

1.2 Năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh 7

1.2.1 Khái niệm năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh 7

1.2.2 Các biểu hiện của năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh 7

1.2.3 Một số biện pháp phát huy năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh 8

1.3 Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 9

1.3.1 Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 9

1.3.2 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 10

1.4 Thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí 15

1.4.1 Khái niệm thí nghiệm mô phỏng 15

1.4.2 Phân loại thí nghiệm mô phỏng 16

1.4.3 Xây dựng và sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí 17

1.4.4 Sử dụng phần mềm Coach để xây dựng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí 18

1.5 Kết luận chương 1 19

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC “ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG” - VẬT LÍ 10 20

Trang 6

2.1.1 Cấu trúc “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 20

2.1.2 Mục tiêu dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 20

2.2 Thực trạng khi dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 21

2.2.1 Mục đích điều tra 21

2.2.2 Phương pháp điều tra 21

2.2.3 Kết quả điều tra 22

2.3 Xây dựng một số thí nghiệm mô phỏng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 23

2.3.1 Sự cần thiết xây dựng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 23

2.3.2 Một số thí nghiệm đã xây dựng để sử dụng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 24

2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 34

2.4.1 Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường” 34

2.4.2 Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi” 47

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 56

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 56

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 56

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 56

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 56

3.5 Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 60

3.5.1 Phân tích đánh giá quá trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường” 60

3.5.2 Phân tích đánh giá quá trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi” 68

3.5.3 Phân tích đánh giá về mức độ hành vi của học sinh 73

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC

Trang 7

Chữ viết tắt Nội dung

DH DHPH DHVL GQVĐ

GV

TN TNMP TBTN TNSP THPT

VĐ VL

Dạy học Dạy học phát hiện Dạy học vật lí Giải quyết vấn đề Giáo viên

Thí nghiệm Thí nghiệm mô phỏng Thiết bị thí nghiệm Thực nghiệm sư phạm Trung học phổ thông Vấn đề

Vật lí

Trang 8

Bảng 3.2 Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh 59 Bảng 3.3 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn làm nảy

sinh vấn đề cần giải quyết 60 Bảng 3.4 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn phát biểu

vấn đề cần giải quyết 61 Bảng 3.5 Đánh giá tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong giai đoạn

giải quyết vấn đề 64 Bảng 3.6 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn rút ra

kết luận 67 Bảng 3.7 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn làm nảy

sinh vấn đề cần giải quyết 68 Bảng 3.8 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn phát biểu

vấn đề cần giải quyết 69 Bảng 3.9 Đánh giá tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong giai đoạn

giải quyết vấn đề 70 Bảng 3.10 Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn rút ra

kết luận 72

Trang 9

Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH

và GQVĐ 10

Hình 1.3 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ 12

Hình 1.4 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ 14

Hình 2.1 Thí nghiệm mô phỏng quá trình sự rơi tự do của vật 25

Hình 2.2 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném ngang của vật 26

Hình 2.3 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném xiên của vật 27

Hình 2.4 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động tăng tốc của xe ô tô 28

Hình 2.5 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động của con lắc đơn 29

Hình 2.6 Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của vật ném ngang 30

Hình 2.7 Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của vật ném xiên 31

Hình 2.8 Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của con lắc lò xo 32

Trang 10

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay, với sự phát triển ngày càng tiến bộ của công nghệ thông tin, đồng thời công nghệ thông tin đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển giáo dục Vì vậy, Luật Giáo Dục 2005 đã được sửa đổi, trong đó nhấn mạnh các yêu cầu về nội dung giáo dục: “Bảo đảm tính cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiện đại và có hệ thống”, yêu cầu về phương pháp giáo dục: “Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” Đồng thời kì họp cũng định hướng phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Phát triển giáo dục phải gắn với nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiến bộ khoa học Đặc biệt là phải tiếp cận với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin Mỗi giáo viên và học sinh phải biết vận dụng các phần mềm hiện đại để nâng cao chất lượng dạy và học đồng thời phát huy được tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh Do đó, giáo viên cần tích cực đổi mới phương pháp dạy học Thực hiện việc nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học nói chung và đối với môn Vật lí nói riêng nhằm tăng tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh là một nhiệm vụ không hề đơn giản Một trong những định hướng đổi mới phương pháp giáo dục được thực hiện theo định hướng tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học và ứng dụng công nghệ thông tin Đặc biệt là việc sử dụng các phần mềm hiện đại của ngành công nghệ thông tin trong quá trình dạy học, giúp cho quá trình truyền đạt của giáo viên dễ hiểu hơn, còn học sinh lĩnh hội kiến thức sâu sắc và tích cực hơn trong quá trình nhận thức kiến thức mới

Vật lí phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm, vì vậy sử dụng các thí nghiệm trong dạy học là một yêu cầu bắt buộc để nâng cao chất lượng dạy học nói chung và phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh nói riêng Trong dạy học

Trang 11

vật lí, thí nghiệm mô phỏng là một yếu tố đóng vai trò hết sức quan trọng không kém gì so với thí nghiệm thực Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật

lí nhằm giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, phát huy được tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức kiến thức mới Đồng thời việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng sẽ làm cho tiết học trở nên sinh động hơn trong trường hợp không thể sử dụng thí nghiệm thực, ít tốn kém thời gian hơn so với thí nghiệm thực Trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 thì cần phải sử dụng thí nghiệm mô phỏng để biểu diễn sự biến đổi động năng, thế năng và sự bảo toàn cơ năng theo thời gian trong quá trình chuyển động của một vật Điều này thí nghiệm thực thì chưa thể làm được Qua nghiên cứu chúng tôi thấy phần mềm thí nghiệm mô phỏng Coach hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về thiết kế và mô phỏng các thí nghiệm để sử dụng trong quá trình dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình Vật lí 10

Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh” để làm đề tài nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng mô phỏng với phần mềm Coach đáp ứng các yêu cầu về khoa học

kĩ thuật, yêu cầu về khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học chương

“Các định luật bảo toàn" - Vật lí 10 theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

3 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng mô phỏng với phần mềm Coach đáp ứng các yêu cầu về khoa học kĩ thuật, yêu cầu về khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn" - Vật lí 10 theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thì sẽ phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh

Trang 12

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu một số nội dung dạy học trong chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí lớp 10

- Tổng hợp, phân tích các quan điểm dạy học thí nghiệm nhằm tăng tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh

- Nghiên cứu cách thức sử dụng phần mềm Coach

- Thiết kế một số thí nghiệm mô phỏng sử dụng phần mềm Coach

- Sử dụng một số thí nghiệm mô phỏng này vào dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trên, chúng tôi sử dụng các phương

pháp nghiên cứu sau đây:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận

+ Nghiên cứu lí luận tâm lí học, lí luận dạy học, cách tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh

+ Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn việc sử dụng phần mềm Coach để xây dựng thí nghiệm mô phỏng và những tác dụng của nó trong việc phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh

+ Nghiên cứu một số cấu trúc nội dung trong chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí 10

- Phương pháp nghiên cứu điều tra

+ Điều tra thực trạng việc dạy và học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 bằng cách thông qua phỏng vấn, dự giờ, trao đổi với giáo viên và học sinh

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật

bảo toàn” có sử dụng thí nghiệm mô phỏng

Trang 13

+ Tổ chức thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả sử dụng thí nghiệm mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Coach

6 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

+ Hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh trong quá trình

dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10

+ Phần mềm Coach và quá trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng được

xây dựng bằng phần mềm Coach

- Giới hạn phạm vi nghiên cứu

+ Do điều kiện khách quan lẫn chủ quan nên trong phạm vi đề tài này tôi chỉ

nghiên cứu một số nội dung thuộc phần kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Coach Việc thực nghiệm sư phạm được tiến hành ở khối lớp 10,

trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định

7 Đóng góp của đề tài

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc sử dụng TNMP trong dạy học

VL nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập

- Thiết kế được một số TNMP tiêu biểu trong dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 bằng phần mềm Coach, là tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên trong dạy học chương này

Trang 14

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Tính tích cực trong học tập của học sinh

1.1.1 Khái niệm tính tích cực trong học tập của học sinh

Theo quan điểm Triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện thái độ cải tạo của chủ thể nhận thức đối với đối tượng nhận thức, nghĩa là con người không

chỉ hiểu được các qui luật của tự nhiên, xã hội mà còn nghiên cứu cải tạo chúng phục vụ lợi ích của con người Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội

Kharlamov cho rằng “Tính tích cực là trạng thái hoạt động của chủ thể, có nghĩa là của người hành động Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động của học sinh đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng của trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức”

Theo GS Hà Thế Ngữ, tính tích cực hoạt động nhận thức của HS là sự ý thức được nhiệm vụ học tập của HS đối với từng môn, từng bài nói riêng thông qua việc HS hăng say học tập, từ đó tự mình ra sức hoàn thành nhiệm vụ học tập, tự mình khắc phục khó khăn để nắm tri thức, kỹ năng mới và nắm tài liệu một cách

tự giác [4]

Như vậy, tính tích cực của HS trong học tập được thể hiện ở việc HS chủ động tham gia giải quyết vấn đề, có tinh thần ham học hỏi, cố gắng suy nghĩ, có tính kiên trì và linh hoạt để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra trong học tập

1.1.2 Các biểu hiện của tính tích cực trong học tập của học sinh

Tính tích cực của HS được biểu hiện qua nhiều mặt khác nhau, chẳng hạn như qua thái độ, hành vi, cảm xúc và kết quả học tập của HS Với kiểu DHPH và GQVĐ, chúng tôi hệ thống được các biểu hiện của tính tích cực của HS trong quá trình học tập vật lí như sau:

- Tiếp nhận vấn đề cần nghiên cứu

Trang 15

+ Chú ý, tập trung tư tưởng, hứng thú với tình huống làm nảy sinh VĐ cần giải quyết

+ Tự nhận thức được VĐ cần giải quyết từ tình huống làm nảy sinh VĐ cần giải quyết

- Tham gia GQVĐ

+ Hăng hái tham gia, đưa ra các ý tưởng, các giải pháp GQVĐ

+ Thực hiện giải pháp GQVĐ bằng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa…

+ Chủ động thực hiện TN (lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN)

- Tham gia rút ra kết luận và vận dụng kiến thức

+ Hăng hái tham gia trình bày và bảo vệ kết quả nghiên cứu

+ Có ý thức sửa chữa những quan niệm sai của bản thân, giúp đỡ bạn bè sửa chữa những quan niệm sai

Dựa vào những biểu hiện của tính tích cực, chúng tôi sẽ sử dụng để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học một số kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 đối với việc phát huy tính tích cực của HS trong học tập các kiến thức này

1.1.3 Một số biện pháp phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh

Để phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập VL, chúng ta có thể phối hợp và vận dụng một cách linh hoạt những biện pháp sau đây:

- Giác ngộ ý thức học tập, kích thích hứng thú học tập của HS: Hứng thú có quan hệ rất chặt chẽ đến tinh thần học tập Khi HS đã hứng thú với một VĐ nào

đó thì các em sẽ tích cực học tập ngay, điều đó xảy ra như một phản xạ dây chuyền rất tự nhiên và trực tiếp mà không cần một thao tác trung gian nào [16]

- Sử dụng phương tiện dạy học, đặc biệt là TBTN trong dạy học vật lí: TN với các TBTN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau trong quá trình dạy học: đề xuất VĐ cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố

Trang 16

kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS Qúa trình làm việc tự lực với TN của HS sẽ khêu gợi sự hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của HS [8] Việc phát huy tính tích cực của HS là một công việc có tầm quan trọng to lớn

và hết sức cần thiết, đòi hỏi GV phải cố gắng, linh hoạt trong việc áp dụng cũng như phối hợp các biện pháp một cách phù hợp

1.2 Năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh

1.2.1 Khái niệm năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh

Theo Bách khoa toàn thư Liên Xô, “Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa

xã hội, có giá trị”

Trong dạy học, sáng tạo được phân biệt thành hai cấp độ: sáng tạo cái mới đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại Trong quá trình học tập VL của HS, hoạt động sáng tạo chủ yếu là sáng tạo cái mới đối với bản thân, chứ không phải là sáng tạo cái mới đối với nhân loại [2], [15]

Như vậy, sáng tạo là hoạt động tạo ra những cái mới chưa từng có trong tự nhiên hay trong xã hội Cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho con người

1.2.2 Các biểu hiện của năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh

Năng lực sáng tạo của HS được biểu hiện thông qua nhiều hoạt động khác nhau trong quá trình học tập Sau đây là một số biểu hiện năng lực sáng tạo của

HS [9]:

- Phát hiện ra VĐ cần giải quyết từ tình huống xuất phát: Từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, truyện kể lịch sử… HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết

- Suy đoán được giải pháp GQVĐ:

+ Đối với cách GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết: HS xác định được các kiến thức đã biết cần vận dụng và cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời

Trang 17

+ Đối với cách GQVĐ nhờ thực nghiệm: HS đề xuất được giả thuyết

+ Xác định được các bộ phận chính, cấu tạo và chức năng của từng bộ phận chính, mối liên kết giữa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động của ứng dụng kĩ thuật của VL

+ Xác định được những kiến thức VL đã biết cần vận dụng để chế tạo thiết bị

kĩ thuật

- Thiết kế được phương án TN:

+ Thiết kế được phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó

+ Thiết kế được phương án TN để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của nó + Đề xuất được phương án thiết kế khả thi (thể hiện qua mô hình hình vẽ) + Đề xuất được phương án bổ sung, cải tiến các thiết bị thí nghiệm

Dựa vào những biểu hiện của năng lực sáng tạo, chúng tôi sẽ sử dụng để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học một số kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 đối với việc phát huy tính sáng tạo của HS trong học tập các kiến thức này

1.2.3 Một số biện pháp phát huy năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh

Để phát triển năng lực sáng tạo của HS, trong dạy học vật lí cần sử dụng các biện pháp sau đây:

- Tổ chức nội dung kiến thức vật lí trong dạy học phỏng theo chu trình sáng tạo khoa học:

+ Chu trình sáng tạo khoa học được trình bày khái quát như hình 1.1: từ sự khái quát hóa các sự kiện, đề xuất VĐ đi đến xây dựng mô hình – giả định trừu tượng của hiện tượng, từ mô hình rút ra các hệ quả lí thuyết và kiểm tra chúng bằng thực nghiệm [10], [14]

Trang 18

- Luyện tập đề xuất giả thuyết

- Luyện tập đề xuất phương án TN kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết

- Giải bài tập sáng tạo

1.3 Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

1.3.1 Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Khái niệm VĐ

- VĐ chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi

mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng được, chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có [9], [11]

Khái niệm tình huống có VĐ

- Tình huống có VĐ là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp một khó khăn, HS ý thức được VĐ, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc GQVĐ đó Như vậy, tình huống đó kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS [14] - Tổ chức tình huống có VĐ thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS tự ý thức được VĐ cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú GQVĐ Trong dạy học vật lí, để tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS, GV cần đưa HS vào các tình huống có VĐ như: tình huống phát triển; tình huống lựa chọn; tình

Mô hình - giả thuyết trừu tượng trừu tượng

Các hệ quả lôgíc

Các sự kiện xuất phát

Thực nghiệm

Trang 19

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ con đường lí thuyết hoặc con đường

thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

huống bế tắc; tình huống ngạc nhiên, bất ngờ; tình huống lạ [9], [10], [11], [16], [17]

Khái niệm DHPH và GQVĐ, theo V.Ôkôn: DHPH và GQVĐ dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt (nêu ra) các VĐ (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp

đỡ cho HS những điều cần thiết để GQVĐ, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hoá và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được

1.3.2 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học, tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ gồm 4 giai đoạn được thể hiện qua sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức hình 1.2 [3], [11], [16]:

Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH

và GQVĐ

Trang 20

Tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ diễn ra theo một trong hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực nghiệm

1.3.2.1 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ

- Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ được thể hiện qua sơ đồ hình 1.3 [3]:

Trang 21

1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

4 Rút ra kết luận

- Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết Có 2 khả năng xảy ra: + Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm được nhờ suy luận lí thuyết thì kết quả này trở thành kiến thức mới

+ Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết Nếu quá trình TN

đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết

Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra

3.1 GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

+ Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng

+ Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả

3.2 Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN:

+ Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu được từ suy luận lí

thuyết không?

+ Nếu không được, suy luận lôgic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN

- Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào?

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ TN kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết

Hình 1.3 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết

Trang 22

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ, ta thấy:

- Tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS được phát triển ở giai đoạn 1 nếu HS tự phát hiện được VĐ cần giải quyết Ở giai đoạn 3, năng lực sáng tạo của HS được phát triển thông qua các hoạt động: suy đoán giải pháp GQVĐ, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được nhờ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó

- Để suy đoán giải pháp GQVĐ và thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm ra được kết quả, HS phải lựa chọn được trong vốn kiến thức của mình những kiến thức cần vận dụng, xác định được cách thức vận dụng các kiến thức này để tìm

ra được câu trả lời Qua đó, không những tính tích cực nhận thức mà cả năng lực sáng tạo của HS được phát triển

- Kiến thức được tìm ra nhờ suy luận lí thuyết từ những kiến thức đã biết nhìn chung là chính xác Tuy nhiên, kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ suy luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tưởng vào tính chân thực của kiến thức,

mà còn phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS thông qua hàng loạt các hoạt động như: suy luận lôgic từ kết quả ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó (cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào) [3], [11], [16]

1.3.2.2 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ

Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ được thể hiện qua sơ đồ hình 1.4 [3]:

Trang 23

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết VĐ

4 Rút ra kết luận

Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất Có 2 khả năng xảy ra:

- Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở thành kiến thức mới

- Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện

mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng được kiến thức mới

3.1 Đề xuất giả thuyết

3.2 Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN:

+ Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ TN tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất không?

+ Nếu không được, suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ

TN

- Thiết kế phương án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thụ thập những dữ liệu

TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào?

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

Làm thế nào để kiểm tra được nhờ TN tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất?

Hình 1.4 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường

thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ

Trang 24

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ, ta thấy:

- Tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS được phát triển thông qua các hoạt động: phát hiện VĐ cần giải quyết, đề xuất giả thuyết, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN

- Đứng trước VĐ cần giải quyết, HS dựa vào kinh nghiệm, sự tương tự, mối liên hệ nhân quả, sự thuận nghịch của nhiều quá trình, phép ngoại suy, các mối liên hệ định lượng thường gặp để đề xuất giả thuyết Tuy nhiên, theo chúng tôi, nếu dựa vào các cách đề xuất giả thuyết này mà HS vẫn không đề xuất được giả thuyết thì GV hoặc các nhóm HS cần phải tiến hành TN hỗ trợ để giúp HS có thể đề xuất được giả thuyết [3], [11], [16]

1.4 Thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí

1.4.1 Khái niệm thí nghiệm mô phỏng

Khi nói đến mô phỏng, các nhà giáo dục thường đề cập đến các mô phỏng được xây dựng bằng các phần mềm công nghệ thông tin

- Theo Simmson và Thompson (1994) 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 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 [24]

- 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 [19]

Trang 25

Từ đó ta có thể hiểu TNMP là thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực TMNP cũng có kết quả giống như với thí nghiệm thực Do vậy, khi tiến hành TNMP thì HS cũng sẽ quan sát được hiện tượng, tiếp thu được kiến thức giống như khi ta tiến hành với thí nghiệm thực

1.4.2 Phân loại thí nghiệm mô phỏng

Theo tác giả Phạm Xuân Quế, trong DHVL mô phỏng nhờ máy vi tính có thể phân loại như sau: nếu xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay nguyên lí vật lí) được viết dưới dạng toán học một cách định lượng hoặc xuất phát từ các mối quan hệ định tính giữa các đại lượng VL Tùy theo cơ

sở xuất phát khác nhau mà mô phỏng sẽ khác nhau Trên cơ sở đó, mô phỏng được phân làm hai loại: mô phỏng chính xác và mô phỏng không chính xác [7]

1.4.2.1 Mô phỏng chính xác

Đây là loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí,…) được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ máy vi tính được gọi là mô phỏng chính xác Trong loại mô phỏng này, các đối tượng được mô phỏng tuân theo đúng các phương trình, nguyên lí VL [7]

1.4.2.2 Mô phỏng không chính xác

Đây là loại mô phỏng dựa trên các mối quan hệ định tính của các đại lượng

VL Loại mô phỏng không chính xác này được sử dụng trong các trường hợp:

- Không cần thiết phải mô phỏng chính xác

- Việc mô phỏng chính xác không cho phép với các lí do như không biết được

mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng VL cần mô phỏng hoặc có biết được thì việc lập trình mô phỏng cũng hết sức khó khăn, mất nhiều thời gian…

Tuy nhiên, điều quan trọng của một phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lí

là mục đích của việc mô phỏng chứ không phải là loại mô phỏng [7]

Trang 26

1.4.3 Xây dựng và sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí Không phải quá trình nào xảy ra trong tự nhiên cũng dễ quan sát, cũng có thể

quan sát bằng mắt thường để xác định được các đại lượng cần thiết vì diễn biến

của quá trình xảy ra quá nhanh hay quá chậm Điều đó gây khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra quy luật của chúng Vì vậy, để có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó hiệu quả hơn, là xây dựng và sử dụng thí nghiệm mô phỏng

trong dạy học vật lí [7]

Mô phỏng nhằm trực quan hóa đối tượng nghiên cứu

- Để có thể minh họa các hiện tượng, quá trình vật lí khó quan sát (diễn ra cực

nhanh hay cực chậm) người ta có thể sử dụng phương pháp chiếu phim dương bản, phim hoạt hình Phim hoạt hình cũng như phần mềm mô phỏng có thể giãn hay co các quá trình này lại tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu các quá trình đó Tuy nhiên, trong phim hoạt hình thì mức độ co, giãn như thế nào đã được hãng phim chế tạo định trước Song ở phần mềm mô phỏng thì ta có thể dễ dàng thay đổi mức độ co, giãn của quá trình đang nghiên cứu một cách tùy ý [7]

Mô phỏng nhằm đưa ra các giả thuyết khoa học theo con đường lí thuyết

- Ngoài khả năng mô phỏng một cách trực quan các hiện tượng, thông qua các

mô phỏng còn có thể tạo điều kiện cho người nghiên cứu đi sâu vào và tìm ra các mối quan hệ có tính bản chất của các hiện tượng, quá trình vật lí Ta có thể hình dung khả năng này như sau: Để giải quyết một vấn đề nào đó đặt ra trong bài học vật lí, giáo viên và học sinh sử dụng một số tiên đề hay mô hình vật lí, tiến hành các suy luận, tính toán lí thuyết trên đó Nhưng do công cụ còn thiếu nên không thể đạt được tới đích Do vậy, ở đây cần có phải xây dựng và sử dụng các mô phỏng để hỗ trợ tìm ra kết quả Kết quả được đưa ra từ các phần mềm

mô phỏng không phải được phát biểu bằng lời (dưới dạng văn bản), mà biểu thị dưới dạng đồ thị, các hình ảnh động Từ các dạng đó cho phép ta dự đoán sự tồn tại các mối quan hệ mới có tính qui luật trong hiện tượng, quá trình vật lí đang nghiên cứu [7]

Trang 27

1.4.4 Sử dụng phần mềm Coach để xây dựng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí

Một con đường học tập đã được phát triển dựa trên hệ thống mô hình đồ họa, tích hợp vào chương trình giảng dạy VL trung học cơ sở Hà Lan Mô hình đồ họa chính là một phần nghiên cứu cho sự phát triển con đường học tập này Đó chính là sự hiểu biết của học sinh về các quan hệ được thể hiện trong biểu đồ của mô hình Các nhà khoa học ở Hà Lan đã phát hiện ra rằng chỉ có một số học sinh hiểu được và giải thích được mối quan hệ tồn tại giữa các đại lượng được trình bày trong sách giáo khoa Đa số các học sinh khác không giải thích được mối quan hệ của các đại lượng đó cho đến khi họ được yêu cầu xây dựng mô hình đồ họa Quan niệm sai lầm đã được xác định, đó là hậu quả của một thực tế rằng các phương trình được truyền đạt không rõ ràng

Có nhiều lí do cho việc giới thiệu mô hình máy tính trong giáo dục phổ thông Một trong những lí do đó là nó phù hợp với mục đích để cho HS phát triển hiểu biết khoa học Là một công dân, HS phải tìm hiểu về các khả năng và hạn chế của các mô hình máy tính, như các chuyên gia trong tương lai, họ nên tìm hiểu làm thế nào để sử dụng và xây dựng mô hình Ngoài ra, mô hình máy tính tăng cường giáo dục khoa học theo nghĩa là nó cho phép HS học các môn đó một cách thực tế hơn là những vấn đề được tìm thấy trong SGK

Hiện nay, có rất nhiều phần mềm có thể giúp GV tạo ra các TNMP Điều làm cho phần mềm Coach khác biệt hầu hết với các phần mềm khác là tuy không được thiết kế đơn giản hơn cho người sử dụng nhưng nhưng ta có thể sử dụng phần mềm này để xây dựng nên các mô hình – mối quan hệ giữa các đại lượng trong các phương trình VL Ngoài ra trong phần mềm Coach ta còn có thể thiết

kế được những hình ảnh chuyển động của các vật một cách sinh động Đồng thời, môi trường làm việc trong phần mềm Coach là một trong những môi trường học tập có thể liên kết với các phương tiện khác như là video, hình

Trang 28

ảnh,…Với nó, các GV có thể làm theo hướng dẫn hoặc yêu cầu HS tạo ra TNMP

1.5 Kết luận chương 1

Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu những cơ sở lí luận của phương pháp DHPH

và GQVD theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS, chúng tôi nhận thấy rằng sử dụng TNMP là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm Ngày nay, các TNMP cũng đóng một vai trò quan trọng trong DHVL, bởi lẽ điều kiện cơ sở vật chất hiện nay ở các trường phổ thông và thời gian một tiết học là 45 phút thì việc tiến hành TN còn gặp nhiều khó khăn Do đó, các TNMP

có thể thay thế một phần TN thực khi các TN thực không thể thực hiện được Thông qua việc xây dựng các TNMP, GV có thể kích thích hứng thú, tính tích cực, sáng tạo trong học tập của HS Các TNMP có thể ứng dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình DH

Phần mềm Coach là phần mềm xây dựng các TNMP chưa thật phổ biến hiện nay nhưng ta có thể sử dụng phần mềm này để tạo ra các TNMP mà trong đó còn có xây dựng được mối quan hệ giữa các đại lượng trong các phương trình

VL, kết hợp với các video, hình ảnh sinh động Với ưu điểm này, chúng ta có thể ứng dụng phần mềm Coach để tạo ra các TNMP, sau đó lồng ghép vào các bài giảng, làm tăng hiệu quả giáo dục

Trang 29

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG

VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC

“ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG” - VẬT LÍ 10

2.1 Phân tích cấu trúc nội dung và mục tiêu dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

2.1.1 Cấu trúc “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

Nội dung “Định luật bảo toàn cơ năng” thuộc chương IV trong chương trình vật lí 10 cơ bản bao gồm các nội dung kiến thức sau đây:

- Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

- Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

2.1.2 Mục tiêu dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

Theo chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình vật lí 10 hiện hành, ta có các mục tiêu sau đây:

+ Viết được công thức tính cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo

Trang 30

- Học sinh lắp ráp, bố trí và tiến hành được thí nghiệm

- Học sinh phát hiện được vấn đề cần giải quyết

- Học sinh nêu ra được dự đoán

2.2 Thực trạng khi dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

2.2.1 Mục đích điều tra

Những khó khăn của GV và HS trong quá trình dạy học là một trong những

cơ sở để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo cho

HS Vì vậy, chúng tôi tiến hành tìm hiểu và thu thập một số thông tin về thực tế dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ở trường THPT Nguyễn Đình Chiểu Chúng tôi đã thu thập một số thông tin sau:

- Khả năng hiểu biết của GV về các TNMP (gồm có những phần mềm TN nào, ưu nhược điểm của các phần mềm,…)

- Mức độ ứng dụng TNMP vào giảng dạy

- Tình hình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS khi dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

- Kĩ năng và thái độ của HS khi học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

2.2.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được mục đích điều tra, chúng tôi đã tiến hành các công việc sau đây:

- Điều tra giáo viên: dự giờ, trao đổi trực tiếp, tham khảo giáo án, dùng phiếu điều tra Chúng tôi tiến hành điều tra 5 giáo viên dạy vật lí ở trường THPT Nguyễn Đình Chiểu

+ Tổng số phiếu phát ra: 5

+ Tổng số phiếu thu được: 5

- Điều tra học sinh: dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp Chúng tôi tiến hành điều tra 72 học sinh của trường THPT Nguyễn Đình Chiểu

+ Tổng số phiếu phát ra: 72

+ Tổng số phiếu thu được 72

Trang 31

2.2.3 Kết quả điều tra

Sau khi tiến hành điều tra, chúng tôi có một số nhận xét sau đây:

2.2.3.1 Về việc dạy học của giáo viên

Việc tiến hành giảng dạy hầu như GV vẫn chỉ diễn đạt bằng lời Vì thế HS chỉ nắm được nội dung của các công thức, định luật để giải các bài toán mà chưa thực sự hiểu rõ về các hiện tượng vật lí cũng như mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí Nhiều GV muốn phát huy tính tích cực, sáng tạo cho HS Tuy nhiên, hầu hết các bài tập GV giao cho HS cũng chỉ là các bài toán vận dụng các công thức để giải

Đa số GV đều cho rằng sử dụng TNMP là rất cần thiết trong việc phát huy tính tích cực, sáng tạo cho HS trong trường hợp TN thực không thể thực hiện hoặc thực hiện được nhưng tốn nhiều thời gian và có tính nguy hiểm Tuy nhiên, nhiều GV cũng gặp phải một số khó khăn khi sử dụng TNMP trong dạy học Các GV đều từng sử dụng TNMP vào dạy học, tuy nhiên chỉ có một số ít GV là biết cách thiết kế TNMP còn đa số GV đều lấy các TNMP từ các tài liệu trên internet

Nội dung “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 được GV nhận xét là một trong những kiến thức đóng vai trò quan trọng đối với HS Tuy nhiên, trong quá trình dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 hầu như không có thí nghiệm nào cả Vì vậy, quá trình dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí

10 thường diễn ra nhàm chán, không hấp dẫn

2.2.3.2 Về việc học của học sinh

Đa số HS còn thụ động, chưa tích cực suy nghĩ mà chỉ ngồi nghe GV giảng

bài rồi ghi chép vào vở Những tiết lí thuyết có TN thì HS thường theo dõi GV làm TN Học sinh ít được tham gia đề xuất phương án TN, dự đoán hiện tượng xảy ra hay tiến hành làm TN

Trang 32

Học sinh quen với việc sau khi học xong lí thuyết sẽ vận dụng các công thức

để giải các bài toán mà không quan tâm đến ý nghĩa cũng như mối quan hệ giữa các đại lượng

Đa số HS đều cảm thấy rất hứng thú khi các tiết học có sử dụng các TNMP bởi vì hình ảnh sinh động, dễ quan sát Tuy nhiên, theo các em cho biết thì GV hầu như không sử dụng TNMP trong quá trình dạy học Các em cho rằng việc giao các bài tập dưới dạng xây dựng các TNMP sẽ tạo được hứng thú, sáng tạo hơn cho HS trong việc tiếp thu kiến thức

2.2.3.3 Về trang thiết bị thí nghiệm

Qua việc điều tra về tình hình trang thiết bị thí nghiệm bộ môn vật lí ởcủa nhà trường chúng tôi có một số nhận xét sau đây: thiết bị thí nghiệm được trang bị

tương đối đầy đủ Tuy nhiên, các bộ dụng cụ thí nghiệm hầu như đều trong tình

trạng chưa qua sử dụng hoặc sử dụng rất ít Chỉ khi nào có tiết thực hành thì mới đem ra sử dụng Các thầy cô đều cho rằng thời gian một tiết học không đủ để

Từ kết quả điều tra về thực trạng dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí

10, chúng ta thấy rằng hầu như không có một thí nghiệm nào được sử dụng trong quá trình dạy học Giáo viên chỉ diễn đạt, biến đổi công thức, học sinh thì nghe giảng và ghi lại các kiến thức, định luật vật lí vào vở một cách máy móc

Đa số học sinh đều thụ động, chán nản khi học những kiến thức này và hầu như chúng không hình dung được các hiện tượng, qui luật vật lí diễn ra và thay đổi như thế nào Tuy nhiên, nếu như ta sử dụng TNMP trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 thì tiết học có thể sẽ không còn nhàm chán và đơn thuần chỉ là những thao tác biến đổi công thức như thế nữa

Trang 33

Ví dụ: Giải quyết vấn đề cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực có bảo toàn hay không?

Thông thường, giáo viên và học sinh sử dụng và biến đổi một số công thức

để tìm ra qui luật bảo toàn cơ năng của vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực Tuy nhiên, nếu như đi theo cách thức này thì kiến thức mà học sinh tiếp thu được đơn thuần chỉ là những công thức toán học để vận dụng giải các bài toán vật lí Nếu như chúng ta sử dụng phần mềm mô phỏng để đưa ra kết quả không phải được phát biểu “bằng lời” (dưới dạng các công thức) mà biểu thị dưới dạng đồ thị biểu diễn cơ năng của vật Từ đồ thị đó, học sinh sẽ đưa ra được kết luận là

cơ năng của vật có bảo toàn Rõ ràng, nếu giải quyết vấn đề theo cách thứ hai thì học sinh sẽ có điều kiện để phát huy tính tích cực, sáng tạo hơn trong việc giải quyết vấn đề Đồng thời, giáo viên truyền thụ kiến thức dễ dàng và tiết học cũng trở nên sinh động hơn

Vì vậy, để làm bài dạy của giáo viên trở nên hiệu quả hơn cũng như tăng sự tích cực, sáng tạo của học sinh trong khi dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 thì việc sử dụng TNMP là hết sức cần thiết

2.3.2 Một số thí nghiệm đã xây dựng để sử dụng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10

2.3.2.1 Thí nghiệm mô phỏng quá trình sự rơi tự do của vật

- Mục đích thí nghiệm

+ HS dễ dàng quan sát được quá trình sự rơi tự do của vật

+ HS có thể đưa ra được dự đoán: Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường thì bảo toàn

+ HS biết được cách xây dựng TNMP ở một số bước đơn giản bằng phần mềm Coach

+ Kích thích hứng thú, sáng tạo trong học tập của HS

- Tiến hành thí nghiệm

Trang 34

+ Thiết lập các mối quan hệ giữa các đại lượng thông qua cửa sổ model window

+ Mô phỏng quá trình rơi tự do của vật

+ Vẽ đồ thị biểu diễn động năng, thế năng, cơ năng của vật

Hình 2.1 Thí nghiệm mô phỏng quá trình sự rơi tự do của vật

Trang 35

+ Mô phỏng quá trình chuyển động của một vật ném ngang

Hình 2.2 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném ngang của vật

Trang 36

+ Mô phỏng quá trình chuyển động của vật ném xiên

+ HS dễ dàng quan sát được quá trình chuyển động ô tô

+ HS quan sát được sự biến đổi động năng của vật

+ Kích thích hứng thú trong học tập của HS

+ Mô phỏng quá trình chuyển động của ô tô

Hình 2.3 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném xiên của vật

Trang 37

+ Vẽ đồ thị biểu diễn động năng của ô tô

+ Mô phỏng quá trình chuyển động của con lắc đơn

+ Vẽ đồ thị biểu diễn động năng, thế năng, cơ năng của con lắc đơn

Hình 2.4 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động tăng tốc của xe ô tô

Trang 38

+ HS biết được cách xây dựng TN phân tích video chuyển động của một vật

+ Đưa video cần phân tích vào phần mềm Coach thông qua cửa sổ Data video

+ Chỉnh sửa tỉ lệ video, chọn đoạn video cần xử lí

+ V ẽ đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của vật

Hình 2.5 Thí nghiệm mô phỏng chuyển động của con lắc đơn

Trang 39

+ Vẽ đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của vật

Hình 2.6 Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với

chuyển động của vật ném ngang

Trang 40

Hình 2.7 Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với

chuyển động của vật ném xiên

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	2,68 MB