Khai thác và sử dụng phần mềm crocodile physics vào dạy học phần điện học và quang hình học vật lý lớp11 nâng cao trung học phổ thông

Có không nhiều những chương trình hoặc các phần mềm cóthể sử dụng rộng rãi phục vụ cho QTDH ở trường phổ thông nhất là các phầnmềm hỗ trợ cho quá trình minh hoạ và mô phỏng các thí nghiệ

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh

Nguyễn ngọc lê nam

kHAI THáC và sử dụng phần mềm CROCODILE PHYSICS vào dạy học phần điện học và quang hình học vật lý lớp 11 nâng cao trung học phổ thông

luận văn thạc sĩ giáo dục học

Vinh 2007

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh

Nguyễn ngọc lê nam

kHAI TH¸C vµ sö dông phÇn mÒm CROCODILE PHYSICS vµo d¹y häc phÇn ®iÖn häc vµ quang h×nh häc

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy, các thầy

cô giáo khoa Vật lý, khoa Đào tạo Sau đại học trường Đại học Vinh, lãnh đạotrường THPT Hương Sơn và trường THPT Lê Hữu Trác 1 tỉnh Hà Tĩnh đã giúp

đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình làm luận văn

Tôi chân thành biết ơn sâu sắc lãnh đạo, cán bộ, nhân viên Sở GD&ĐT

Hà Tĩnh, đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoànthiện luận văn

Cuối cùng, tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, khuyến khích tôi an tâm học tập và hoàn thành luận văn này

Vinh, tháng 12 năm 2007

Nguyễn Ngọc Lê Nam

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc luận văn 4

8 Đóng góp của luận văn……… 4

Chương 1: Phần mềm Crocodile Physics và vấn đề đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông 5

1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vấn đề đổi

mới phương pháp dạy học 5

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới 5

1.1.2 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý 12

1.1.3 Khả năng hỗ trợ PMDH đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT cho HS .15

1.2 Tổng quan về phầm mềm Crocodile Physics 17

1.2.1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của Crocodile Physics 17

1.2.2 Khởi động Crocodile Physics, thiết kế các mô phỏng 19

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 23

1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Crocodile Physics 24

1.3.1 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng phần Quang học và Điện học 24

1.3.2 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng 33

Kết luận chương 1 41

Chương 2: Thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile

Physics 43

2.1 Quy trình thiết kế bài dạy học với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 43

2.1.1 Xác định mục tiêu của bài dạy học 43

2.1.2 Lựa chọn kiến thức cơ bản, trọng tâm và sắp xếp theo một cấu trúc thích hợp 43

2.1.3 Xác định các phương pháp dạy học 44

2.1.4.Chuẩn bị các thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Crocodile Physics 44

2.1.5 Xác định hình thức tổ chức các hoạt động học tập cho HS 45

2.1.6 Xác định hình thức và nội dung củng cố, vận dụng 45

2.1.7 Xác định nội dung và phương pháp hướng dẫn về nhà cho HS 46

2.2 Thực trạng dạy học phần Điện học và Quang hình học 46

2.3 Một số thí nghiệm 49

2.3.1 Điện học 49

2.3.2 Quang hình học 53

2.4 Thiết kế bài dạy với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 55

Kết luận chương 2 66

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm sư phạm 68

3.1 Đối tượng và mục đích thực nghiệm sư phạm 68

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm 68

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 70

Kết luận chương 3 75

Kết luận 77

Tài liệu tham khảo 80 Phụ lục P.1

PMDH : Phần mềm dạy học

PPDH : Phương pháp dạy học PTDH : Phương tiện dạy họcQTDH : Quá trình dạy học SGK : Sách giáo khoa

THPT : Trung học phổ thôngTNMP : Thí nghiệm mô phỏng TNSP

TBDH

:

:

Thực nghiệm sư phạmThiết bị dạy học

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và việc nước ta gia nhập tổchức thương mại quốc tế (WTO) đã tác động vào tất cả các lĩnh vực của đờisống xã hội trong đó có lĩnh vực GD-ĐT Đứng trước yêu cầu cấp thiết của sựnghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đòi hỏi ngành giáo dục phải “đổimới mạnh mẽ phương pháp GD-ĐT, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rènluyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học” như nghị quyết TW 2, khoáVIII đã chỉ rõ

Để đáp ứng được sự đổi mới của sự nghiệp GD - ĐT, xã hội yêu cầu nhàtrường không ngừng nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện cho học sinh, gópphần rèn luyện và làm phát triển nhân cách của học sinh.Giáo dục phát triển sẽkéo theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật Sự phát triển của khoa học kỹ thuậtđến lượt mình làm lại biến đổi mục tiêu và nội dung của giáo dục, đồng thời tạokhả năng mới cho việc truyền thụ và lĩnh hội có hiệu quả những nội dung mớiđó

Đặc điểm nổi bật của cuộc cách mạng KHKT hiện nay là sự phát triển cótính chất “bùng nổ” của công nghệ thông tin (CNTT) Hiện nay, các nước pháttriển trong khu vực Đông Nam Á và cả thế giới đã tích cực ứng dụng công nghệthông tin vào quá trình đào tạo ở các cấp học Các nước trên thế giới đã có nhiềuthành công trong việc ứng dụng công nghệ thông tin để phát triển phương tiệndạy học bộ môn, trong đó có môn Vật lý

Ở nước ta, từ năm 1990 - 1991 chương trình giáo dục Tin học đã đưa vàogiảng dạy ở các trường phổ thông Tính đến cuối năm 2003, đã có 96% cáctrường THPT trong toàn quốc kết nối Internet Nhiều trường phổ thông đã đựơctrang bị MVT để giảng dạy cho học sinh Mặc dù hướng nghiên cứu ứng dụngCNTT làm phương tiện dạy học ở Việt Nam đang còn khá mới mẻ, đang từngbước được thực hiện nhưng bước đầu cũng đã có những kết quả nhất định Tạicác Viện nghiên cứu, các trường Đại học, các công ty tin học đã hình thành các

nhóm nghiên cứu về ứng dụng các sản phẩm CNTT làm phương tiện dạy học.Một số phần mềm dạy học đã ra đời, phần nào đem lại hiệu quả trong dạy học.Tuy nhiên, có thể nói rằng các ứng dụng của MVT trong nhà trường ở nước tahiện nay quá ít ỏi Có không nhiều những chương trình hoặc các phần mềm cóthể sử dụng rộng rãi phục vụ cho QTDH ở trường phổ thông nhất là các phầnmềm hỗ trợ cho quá trình minh hoạ và mô phỏng các thí nghiệm.

Là giáo viên đang trực tiếp giảng dạy bộ môn Vật lý tại trường THPT tôinhận thấy rằng việc tiếp tục nghiên cứu ứng dụng CNTT vào quá trình dạy họctheo hướng hiện đại hoá phương tiện dạy học nhằm đổi mới phương pháp giảngdạy là một nhiệm vụ cấp thiết, có ý nghĩa thiết thực và khắc phục được nhữngkhó khăn trên, góp phần đổi mới hoạt động dạy học trong nhà trường, tăng tínhtrực quan trong dạy học đồng thời nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trườngphổ thông

Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, chúng tôi tiến hành nghiêncứu thử nghiệm đề tài:

Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics vào dạy học phần

“Điện học” và “Quang hình học” vật lý lớp 11 nâng cao Trung học phổ thông.

2 Mục đích nghiên cứu

 Tiếp tục nghiên cứu, bổ sung và góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về ứngdụng CNTT trong dạy học nói chung và dạy học Vật lý nói riêng theo hướng hiệnđại hoá các phương tiện dạy học

 Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics thiết kế một số mô hình, thínghiệm vật lý hỗ trợ dạy học phần “Điện học” và “Quang hình học ”

 Đề xuất một số tiến trình dạy học sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế nhằm gópphần nâng cao chất lượng dạy học phần “Điện học” và “Quang hình học” lớp 11nâng cao THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng:

+ Nội dung, phương pháp giảng dạy Vật lý THPT

+ Phần mềm Crocodile Physics

+ Học sinh lớp 11 THPT

 Phạm vi nghiên cứu:

+ Sử dụng MVT, phần mềm Crocodile Physics trong dạy học Vật lý phần

“Điện học” và “Quang hình học” lớp 11 nâng cao THPT theo hướng hiện đại hoáphương tiện dạy học

4 Giả thuyết khoa học

Bằng phần mềm Crocodile Physics có thể thiết kế được các thí nghiệm vànếu sử dụng chúng một cách hợp lý trong dạy học thì có thể kích thích hứng thúhọc tập, tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh do đó góp phần nâng caochất lượng dạy học phần “Điện học” và “Quang hình học” lớp 11 nâng caoTHPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng MVT làm PTDH

 Tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng MVT và ứng dụng CNTT làm phươngtiện dạy học ở trường phổ thông

 Nghiên cứu sử dụng phần mềm Crocodile Physics để thiết kế một số thí nghiệm

hỗ trợ dạy học phần “Điện học” và “Quang hình học” Vật lý 11 nâng cao THPT

 Đề xuất phương án sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế trong việc xây dựng tiếntrình dạy học một số bài cụ thể trong phần “Điện học” và “Quang hình học” ởlớp 11 nâng cao THPT

 Tiến hành TNSP để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học mới

6 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

+ Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học để làm sáng tỏ về mặt lý luận

và các vấn đề có liên quan đến đề tài

+ Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và Nhà nước về GD-ĐT

 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

+ Điều tra, thu nhập thông tin tìm hiểu hứng thú của học sinh đối với việc sử

dụng MVT núi chung, phần mềm Crocodile Physics núi riờng trong dạy học Vậtlớ.

+ Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Hương Sơn và trường THPT LờHữu Trỏc 1 tỉnh Hà Tĩnh để đỏnh giỏ hiệu quả của đề tài trong quỏ trỡnh dạy học

 Phương phỏp thống kờ:

+ Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thống kờ toỏn học

7 Cấu trỳc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chớnhcủa luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Phần mềm Crocodile Physics và vấn đề đổi mới phơng pháp dạy học vật lý ở trờng trung học phổ thông

Chương 2: Thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics

Chương 3: Thực nghiệm s phạm

8 Những đóng góp của luận văn

 Gúp phần làm sỏng tỏ những cơ sở lý luận của đổi mới PPDH và vấn đề đổimới PPDH với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý

 Hướng dẫn cỏch khai thỏc và sử dụng phần mềm Crocodile Physics để thiết

kế cỏc thớ nghiệm mụ phỏng thuộc phần "Điện học" và "Quang hỡnh học" lớp 11nõng cao

 Thiết kế một số bài dạy học trong phần “Điện học” lớp 11 nõng cao

 Đỏnh giỏ khả năng hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics đối với quỏ trỡnhdạy học vật lý ở một số trường trờn địa bàn tỉnh Hà Tĩnh

 Kết quả nghiờn cứu chớnh của đề tài đó được trỡnh bày trong bài bỏo đó nhậnđăng ở Tạp chớ giỏo dục số thỏng 12 - 2007

CHƯƠNG 1

PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀ VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vấn đề đổi mới phương pháp dạy học

1.1.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi mới

Thuật ngữ phương pháp (PP) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp (methodos) cónghĩa là con đường để đạt được mục đích Theo đó, phương pháp dạy học(PPDH) là con đường để đạt được mục đích dạy học

Có nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH, sau đây là một vài định nghĩathường gặp:

Theo Nguyễn Ngọc Quang: “PPDH là cách thức làm việc của thầy và củatrò trong sự phối hợp thống nhất và dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm làm cho trò

tự giác, tích cực, tự lực đạt tới mục đích dạy học”

Theo Iu.K.Babanski: “PPDH là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằmgiải quyết các nhiệm vụ giáo dưỡng, giáo dục và phát triển trong quá trình dạyhọc”

Theo I.Ia.Lecne: “PPDH là một hệ thống những hành động nhận thức vàthực hành của HS, đảm bảo cho HS lĩnh hội nội dung học vấn”

Theo I.D.Dverev: “PPDH là cách thức hoạt động tương hỗ giữa thầy và trònhằm đạt được mục đích dạy học Hoạt động này được thể hiện trong việc sửdụng các nguồn nhận thức, các thủ thuật logic, các dạng hoạt động độc lập của

HS và cách thức điều khiển quá trình nhận thức của thầy giáo”

Theo Meyer: “PPDH là những hình thức và cách thức, thông qua đó và bằngcách đó GV và HS lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trongnhững điều kiện học tập cụ thể”

Ngoài ra còn có nhiều định nghĩa khác, mặc dù chưa có ý kiến thống nhất

về định nghĩa khái niệm PPDH nhưng nhìn chung, có thể định nghĩa như sau:

PPDH là con đường, là cách thức, là hệ thống và trình tự các hoạt động giữa người dạy và người học, được người dạy sử dụng để tổ chức các hoạt động học tập

và hướng dẫn người học tự lực, chủ động, tích cực đạt được kiến thức; rèn luyện

và phát triển kĩ năng, các năng lực nhận thức cũng như góp phần hình thành các phẩm chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục đặt ra.

Trong QTDH, không thể sử dụng một PP đơn nhất mà thường có sự phốihợp của một vài PP, trong đó có một PP đóng vai trò chủ đạo

Việc lựa chọn PP này hay PP khác là việc làm quan trọng của người GV Nóquyết định đến hiệu quả của việc dạy học Không có một PPDH nào được coi làvạn năng

Bản chất của quá trình dạy học là quá trình tổ chức các hoạt động nhận thứccho HS [7] Trong QTDH, có hai hoạt động, hoạt động dạy của thầy và hoạtđộng học của trò GV là chủ thể của hoạt động dạy, HS là chủ thể của hoạt động

học Người thầy đóng vai trò là người tổ chức, chỉ đạo, hướng dẫn HS tự tìm

kiếm tri thức, dạy HS phương pháp học; tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạtđộng học, thể chế hóa kiến thức còn HS luôn chủ động, tự giác, tích cực, sángtạo để chiếm lĩnh tri thức; ý thức được nhiệm vụ cần giải quyết, tự tìm tòinghiên cứu, trao đổi tranh luận trong quá trình giải quyết nhiệm vụ GV giao.Trong từng đơn vị kiến thức, PPDH phải thể hiện rõ từng hoạt động cụ thểcủa GV và HS

Tư tưởng cơ bản của đổi mới PPDH nói chung cũng như đổi mới PPDH vật

lý nói riêng là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; bồidưỡng PP tự học; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác độngđến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS; đưa HS vào vị trí chủthể của quá trình nhận thức

Việc đổi mới PPDH đòi hỏi phải thực hiện chức năng mới của GV và HS,khác với kiểu dạy học truyền thống Điều này phải được thể hiện ở tất cả cáckhâu: thiết kế bài học, tiến hành dạy bài học đã thiết kế và kiểm tra đánh giá kếtquả học tập của HS

Đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của HS không cónghĩa là loại bỏ các PPDH hiện có và thay vào đó là các PP hiện đại Các PPDHtruyền thống, với nét đặc trưng cơ bản là cung cấp những tri thức khoa học dướidạng có sẵn cũng có mặt tích cực của nó nếu GV biết tìm cách cải tiến để pháthuy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS trong học tập, làm cho HS suy nghĩnhiều hơn, làm việc nhiều hơn, thảo luận nhiều hơn so với hiện nay.

Cải tiến nâng cao hiệu quả của các PPDH theo hướng phát huy tính tích cực,chủ động của HS được thể hiện ở chỗ:

 Kích thích óc tò mò, ham hiểu biết của HS bằng cách tạo ra các tình huống cóvấn đề Đó thường là những câu hỏi thú vị gây hứng thú học tập, tạo nhu cầunhận thức và có thể nghiên cứu được đối với HS

 Không thuyết trình giảng giải mọi vấn đề mà GV chủ động tạo điều kiện chomọi HS động não, tư duy để tích cực tham gia vào quá trình chiếm lĩnh tri thức.Trong quá trình đàm thoại, GV là người tổ chức sự tìm tòi của HS, còn HS làngười tự lực phát hiện kiến thức mới, có được niềm vui của sự khám phá, kết quả

là HS vừa lĩnh hội thêm kiến thức mới đồng thời biết được cách thức đi đến kiếnthức đó, trưởng thành thêm một bước về trình độ tư duy Khi đưa ra câu trả lời,

GV cần biết vận dụng các ý kiến của HS để kết luận vấn đề đặt ra, dĩ nhiên là có

bổ sung, chỉnh lí khi cần thiết Làm được như vậy, HS càng hứng thú, tự tin vìthấy trong kết luận của thầy có phần đóng góp ý kiến của mình Dẫn dắt bằngnhững câu hỏi như trên rõ ràng mất nhiều thời gian hơn PP thuyết trình giảng giải,nhưng kiến thức HS lĩnh hội được sẽ chắc chắn hơn nhiều Dành nhiều thời giancho hoạt động độc lập của HS bằng cách tạo ra các cuộc tranh luận, đặt câu hỏi cónhiều cách trả lời Đối với loại câu hỏi này, HS phải vận dụng trí nhớ về kiến thức

đã học đồng thời phải tư duy để giải quyết vấn đề Nó đòi hỏi HS động não nhiềuhơn, chủ động và sáng tạo hơn trong học tập Giao nhiệm vụ học tập ngày càngnặng dần cho HS, chuyển dần từ dạy học truyền thụ kiến thức (thầy thông báo -trò tiếp nhận, tái hiện) sang dạy học giải quyết vấn đề

 Quan tâm đến PP học của HS, từng bước hình thành năng lực tự học để HS có

thể tự bổ sung kiến thức và học thường xuyên suốt đời bằng cách:

+ Coi trọng việc trau dồi kiến thức lẫn bồi dưỡng kĩ năng, đặc biệt là những

kĩ năng quá trình để đạt tới kiến thức

+ Coi trọng việc truyền thụ các PP nhận thức đặc thù của bộ môn nhưphương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, trong đó các thí nghiệm, môhình vật lý, không chỉ là phương tiện minh họa kiến thức, mà chủ yếu đóng vaitrò cung cấp thông tin và là phương tiện giải quyết vấn đề đặt ra

Tự học không có nghĩa là không cần sự trợ giúp của GV khi HS gặp khókhăn, không có sự trao đổi tranh luận của HS với nhau Sự giúp đỡ của GV cóthể là chia nhiệm vụ nhận thức thành những nhiệm vụ bộ phận vừa sức HS, đưa

ra những nhận xét theo kiểu phản biện, nêu những câu hỏi định hướng quá trìnhlàm việc của HS

Trong các PP học thì PP tự học được xem là cốt lõi Nếu rèn luyện chongười học có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho

HS lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong con người, kết quả học tập sẽđược nhân lên gấp bội Vì vậy, ngày nay người ta nhấn mạnh hoạt động họctrong quá trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tựhọc chủ động, đặt vấn đề phát triển tự học ngay trong trường phổ thông, khôngchỉ tự học ở nhà sau bài lên lớp mà tự học cả trong tiết học có sự hướng dẫn củaGV

 Phối hợp chặt chẽ những nỗ lực cá nhân trong tự học với việc học tập hợp táctrong nhóm

Dạy học theo định hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức học tập của HSđòi hỏi sự cố gắng trí tuệ của mỗi HS trong quá trình tự lực dành lấy kiến thứcmới Một trong những hình thức tăng cường hoạt động độc lập của HS trên lớp

là sử dụng phiếu học tập cho từng HS (phiếu giao việc, phiếu hoạt động) Phiếuhọc tập được GV thiết kế những công việc độc lập hoặc theo nhóm và được phátcho cho HS để hoàn thành trong một thời gian ngắn của tiết học Nó đòi hỏi HSphải vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có để lĩnh hội kiến thức mới, tập dượt một

kĩ năng, rèn luyện một thao tác tư duy hoặc thăm dò vốn kiến thức đã có của HStrước một vấn đề đặt ra Như vậy, nhịp độ và khối lượng công việc làm được tùythuộc vào năng lực của HS Bằng cách này, quá trình học tập của HS từng bướcđược cá nhân hoá.

Tuy nhiên, trong học tập, không phải bất kì một nhiệm vụ học tập nào cũng

có thể được hoàn thành bởi những hoạt động thuần tuý cá nhân Có những câuhỏi, những vấn đề được đặt ra khó và phức tạp đòi hỏi phải có sự hợp tác giữacác cá nhân mới có thể hoàn thành nhiệm vụ Theo lý thuyết về vùng phát triểngần nhất của Vư-gốt-xky, mỗi cá nhân có thể vươn tới những tầm hiểu biết rộnghơn nhờ sự trao đổi với bạn bè Thông qua sự hợp tác tìm tòi, nghiên cứu, thảoluận, tranh luận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được điều chỉnh, khẳngđịnh hay bác bỏ, qua đó người học tự nâng mình lên một trình độ mới Đó là sựvận dụng vốn hiểu biết và kinh nghiệm của mỗi cá nhân và của cả lớp Từ xưaông cha ta đã có câu "Học thầy không tày học bạn" Vì vậy, bên cạnh hình thứchọc tập cá nhân cần tổ chức cho HS học tập hợp tác trong các nhóm nhỏ

 Đổi mới PPDH phải đi đôi với đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của

HS Việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS phải căn cứ vào mục tiêu củamôn học

Những kiến thức tái hiện ở trình độ nhận biết, thông hiểu đã trình bày trongSGK, những kĩ năng làm lại chỉ được đánh giá ở mức độ thấp hơn Kiểm trakhông những trình độ nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức lí thuyết mà cảtrình độ kĩ năng thực hành thí nghiệm, đánh giá cao khả năng vận dụng kiếnthức và kĩ năng để xử lí và giải quyết sáng tạo những tình huống mới hoặc ítnhiều thay đổi

Phối hợp kiểm tra bằng trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan, tạođiều kiện để HS tự đánh giá kết quả học tập của mình Tự đánh giá đúng và điềuchỉnh hoạt động kịp thời là năng lực rất cần cho sự thành đạt trong cuộc sống mànhà trường cần phải trang bị cho HS

Như vậy, vấn đề cụ thể đặt ra là làm thế nào để tổ chức hoạt động học tập

cho HS đạt hiệu quả tốt nhất Tổ chức hoạt động học tập là công việc cần thiếtcủa người GV bao gồm cách thức tổ chức, điều khiển, chỉ đạo hoạt động học tậpcủa HS và cách thức hoạt động nhận thức của HS trong sự tương ứng với hoạtđộng của GV

Tổ chức hoạt động nhận thức (HĐNT) bao gồm dự kiến kế hoạch HĐNT vàthực thi kế hoạch đó Cụ thể là:

 Lựa chọn nội dung kiến thức, phương pháp, phương tiện hình thức tổ chứcdạy học để tổ chức cho HS hoạt động Cần xác định hoạt động trọng tâm (tùythuộc mục tiêu đã được lượng hóa của bài học cũng như cơ sở thiết bị dạy họccho phép), phân bố thời gian hợp lí để điều khiển hoạt động học tập của HS GV

có thể tổ chức một hay nhiều hoạt động khác nhau đối với một đơn vị kiến thức

để giúp HS chiếm lĩnh tri thức đó một cách tốt nhất Mỗi hoạt động phải đưa ramục tiêu cụ thể, tức là chỉ ra được cái mà HS phải đạt được sau hoạt động đó.Một số hoạt động thường gặp trong dạy học vật lí là: Tổ chức tình huống họctập, thu thập thông tin, xử lí thông tin, thông báo kết quả làm việc, vận dụng, ghinhớ kiến thức

 Dự kiến hệ thống câu hỏi hướng dẫn HS hoạt động Trong mỗi hoạt động, GV

dự kiến hệ thống câu hỏi xen kẽ với những yêu cầu HS hoạt động để hướng dẫn

HS tiếp cận, tự phát hiện và chiếm lĩnh kiến thức mới Mỗi hoạt động đều nhằmmục tiêu chiếm lĩnh một kiến thức hay rèn luyện một kĩ năng cụ thể phục vụ choviệc đạt được mục tiêu chung của bài học Hệ thống câu hỏi của GV nhằmhướng dẫn HS tiếp cận, phát hiện và chiếm lĩnh kiến thức trong từng hoạt độnggiữ vai trò chỉ đạo, quyết định chất lượng lĩnh hội của lớp học Muốn vậy, GVphải:

+ Giảm số câu hỏi có yêu cầu thấp về mặt nhận thức, mang tính chất kiểm

tra, chỉ yêu cầu nhớ lại kiến thức đã biết và trả lời dựa vào trí nhớ, thường chỉ cómột câu hỏi trả lời đúng, ngắn, không cần suy luận Loại câu hỏi này thườngđược dùng khi cần đặt mối liên hệ giữa kiến thức đã học với kiến thức sắp học,khi HS đang tiến hành, luyện tập hoặc khi củng cố kiến thức vừa mới học

+ Tăng số câu hỏi then chốt nhằm vào những mục đích nhận thức cao hơn,

đòi hỏi sự thông hiểu, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, hệ thống hóa, vậndụng kiến thức đã học cũng như các câu hỏi mở có nhiều phương án trả lời Loạicâu hỏi này thường được sử dụng khi HS đang được cuốn hút vào các cuộc thảoluận tìm tòi, khi họ tham gia giải quyết vấn đề cũng như khi vận dụng các kiếnthức đã học trong tình huống mới

Tăng cường câu hỏi yêu cầu nhận thức cao không có nghĩa là xem thườngloại câu hỏi kiểm tra sự ghi nhớ vì không tích lũy kiến thức, sự kiện đến mộtmức độ nhất định nào đó thì khó mà tư duy sáng tạo

 Dự kiến các tình huống và cách giải quyết tình huống có thể xảy ra trongQTDH

 Tổ chức cho HS hoạt động học tập trên lớp dưới những hình thức học tậpkhác nhau như học toàn lớp, học cá nhân, học theo nhóm ngay tại lớp

Như vậy tổ chức hoạt động học tập nghĩa là GV phải biết lựa chọn nội dungkiến thức, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học, dự kiến hệthống câu hỏi hướng dẫn HS hoạt động và tình huống cũng như cách giải quyếttình huống có thể xảy ra trong QTDH Đưa ra những hoạt động chủ yếu mà HScần thực hiện sau đó điều khiển, hướng dẫn để HS có thể tự lực, sáng tạo chiếmlĩnh kiến thức Để cho việc tổ chức hoạt động học tập được thành công ở trênlớp thì GV cần phải chuẩn bị trước kế hoạch hoạt động cũng như thiết kế bài dạyhọc chu đáo

Cốt lõi của đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực của HS thông qua cáctác động của GV Vật lý là một khoa học thực nghiệm, vì vậy theo định hướngđổi mới PPDH vật lý không những cần phải tăng cường sử dụng các PPDH đặc

trưng của bộ môn như: PP thực nghiệm, PP mô hình mà còn tích cực sử dụng

các PPDH hiện nay được xem là có hiệu quả trong việc đổi mới PPDH như: PPnêu vấn đề, PP phát triển hệ thống câu hỏi vận dụng tối đa các PPDH mới đềcao chủ thể nhận thức của HS như PP nghiên cứu, PP động não, PP thảo luận,

PP tranh luận, PP đóng vai, PP báo cáo [8]

Hiện nay, với sự phát triển của CNTT đã mở ra nhiều triển vọng trong việcđổi mới PPDH MVT được sử dụng trong dạy học để hỗ trợ được các nhiệm vụ

cơ bản của QTDH và nhất là hỗ trợ đắc lực cho việc dạy và học chương trìnhmới theo hướng tích cực hóa người học Với sự trợ giúp của MVT và phần mềmdạy học (PMDH), GV có thể tổ chức quá trình học tập của HS theo hướng pháthuy tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong HĐNT của HS [13], [14], [16], [17]

1.1.2 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý

Theo từ điển tin học Anh - Việt, Nhà xuất bản Thanh niên 2000: "Phần mềm(Software): Các chương trình hay thủ tục chương trình chẳng hạn như một ứngdụng, tập tin, hệ thống, chương trình điều khiển thiết bị, cung cấp các chỉ thịchương trình cho máy tính"

Phần mềm là một bộ chương trình thực hiện một nhiệm vụ tương đối độclập nhằm phục vụ cho một ứng dụng cụ thể như quản lý hoạt động của máy tínhhoặc áp dụng máy tính trong các hoạt động kinh tế, quốc phòng, văn hóa, giáodục, giải trí,

Theo chúng tôi, PMDH là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ có hiệu quảcho quá trình dạy của GV và quá trình học của HS bám sát mục tiêu, nội dungchương trình SGK

Không phải phần mềm nào được đưa vào sử dụng trong dạy học thì đượcgọi là PMDH, mà chỉ có thể nói đến việc khai thác những khả năng của phầnmềm để hỗ trợ cho QTDH mà thôi [10], [20]

PMDH là phương tiện dạy học hiện đại có tính năng ưu việt hơn so với cácloại phương tiện thông dụng, là một chương trình được lập trình sẵn ghi vào cácthiết bị nhớ của máy tính như: đĩa cứng, đĩa mềm, CD-ROM, USB; có thể mangmột lượng thông tin lớn, chọn lọc ở mức cần và đủ theo nhu cầu của nhiều đốitượng; là nguồn cung cấp tài liệu phong phú đa dạng, hấp dẫn, gọn nhẹ, dễ bảoquản, dễ sử dụng PMDH có thể sử dụng những thành tựu hiện đại của côngnghệ truyền thông đa phương tiện vào QTDH để nâng cao tính trực quan sinhđộng, hấp hẫn của tài liệu nghe nhìn

PMDH vật lý là một PMDH được các chuyên gia tin học viết dựa trên cơ sởcác kiến thức vật lý, các hiểu biết hợp lý đã được các nhà sư phạm, nhà vật lýsoạn sẵn, có thể được GV và HS dùng vào việc dạy và học các kiến thức vật lýthông qua máy vi tính

Một PMDH vật lý có chất lượng phải đảm bảo những tiêu chuẩn của mộtPMDH Trước hết phải đáp ứng một cách đầy đủ các yêu cầu chính xác khoahọc, sư phạm, về nội dung, hình thức và PP, ngoài ra phần mềm phải có lợi vàphù hợp với nội dung chương trình dạy học

Nội dung PMDH vật lý phải đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn, tính thiếtthực, tính cập nhật của những kiến thức, kĩ năng theo mức độ quy định trongchương trình vật lý PMDH phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới PPDH,phát huy tính tích cực chủ động trong HĐNT của từng HS; chú ý đến tính khoahọc về hình thức thao tác Tính đơn giản, dễ sử dụng là một trong những yếu tốquan trọng ảnh hưởng đến tâm lí của đông đảo người dùng

PMDH góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạyhọc Có khả năng trình bày một cách trực quan, tinh giản, dễ hiểu, giúp HS dễdàng nắm được nội dung của chương trình Mặt khác PMDH cung cấp thêmnhững tài liệu phong phú, đa dạng dùng để tra cứu, tham khảo, đọc thêm, hệthống hóa, luyện tập theo các mức độ khác nhau, cung cấp những tài liệu cần thiếtcho mỗi môn học, thích hợp với nhiều đối tượng HS cùng lứa tuổi

PMDH phải là một thiết bị dạy học tổng hợp giúp GV, HS làm việc mộtcách dễ dàng nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm nhiều thời gian, công sức

PMDH có thể biểu thị thông tin dưới dạng văn bản, kí hiệu, đồ thị, bản đồ,hình vẽ, ảnh động, video clip Các tài liệu liên quan trong phần mềm được lựachọn, thiết kế theo cách phối hợp tối ưu nhằm tận dụng được thế mạnh của từngloại trong dạy học Với đặc điểm gọn nhẹ của PMDH, mỗi GV hay HS có thể dễdàng có trong tay phương tiện để tự mình chủ động thực hiện PPDH tích cực ởbất cứ nơi nào có máy tính Ngày nay giao tiếp với công nghệ đa phương tiện:

âm thanh, hình ảnh, phim, đồ họa và văn bản được kết hợp với nhau thành mộtchỉnh thể rất hấp dẫn với HS PMDH phải đáp ứng yêu cầu để cho GV lựa chọncác tài liệu trực quan cần cho từng phần của bài học Nó cho phép GV môphỏng, minh họa nhiều quá trình, hiện tượng trong tự nhiên mà không thể quansát trực tiếp được trong điều kiện nhà trường, không thể hoặc khó có thể thựchiện nhờ các phương tiện khác PMDH có thể sao chép ra đĩa CD hoặc in ra giấymột cách dễ dàng, ít tốn kém, tiết kiệm thời gian và công sức chuẩn bị PMDH

có thể giúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, tự luyện tập theo nội dung tùychọn, thco các mức độ tùy theo năng lực của HS

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

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

nó có khả năng mô phỏng kiến thức cần trình bày một cách phù hợp với trình độHS

Ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và PMDH nói riêng có thể giúpđổi mới được nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học; giúp HS học

ở mọi nơi, học ở mọi lúc, học suốt đời; giúp GV dạy cho mọi người với mọitrình độ tiếp thu khác nhau

PMDH có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của QTDH Tuy nhiên, cầncân nhắc lựa chọn, phối hợp với các phương tiện dạy học khác để sử dụng đúnglúc, đúng chỗ, đúng cường độ, nhằm đạt hiệu quả dạy học cao, đáp ứng tốt cácyêu cầu về đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH

PMDH có các chức năng mà các phương tiện dạy học khác không có.PMDH giúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, luyện tập theo nội dung tùy chọn,theo các mức độ tùy thuộc vào năng lực của HS Cho phép HS điều khiển máytính và khuyến khích HS đưa ra các quyết định phù hợp với yêu cầu học tập củaHS

1.1.3 Khả năng hỗ trợ của PMDH đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT cho học

Tích cực hóa là một tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí củangười học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủthể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [7], [19]

Để có thể tích cực hóa HĐNT của HS trong quá trình học tập chúng ta cầnphải chú ý đến một số biện pháp như: tạo ra và duy trì không khí trong lớp học;khởi động tư duy, gây hứng thú học tập cho HS; sử dụng các PPDH tích cực vàhình thức tổ chức dạy học một cách hợp lí, hiệu quả, linh hoạt, phù hợp nội dungbài học; tăng cường sử dụng thí nghiệm, các phương tiện nghe nhìn, ứng dụngcông nghệ thông tin (máy vi tính, các phần mềm dạy học )

Các PMDH, cùng với MVT được sử dụng vào QTDH với tư cách là một ương tiện dạy học PMDH góp phần đổi mới PPDH, có nhiều khả năng vậndụng vào các PP dạy học khác nhau, nhất là các PPDH theo hướng phát huy tínhtích cực, độc lập, sáng tạo trong HĐNT của HS (như PP tìm tòi, nghiên cứu,chương trình hoá ), đồng thời đảm bảo cho HS làm quen với PP khoa học, hìnhthành kỹ năng, kỹ xảo, tự lực tìm kiếm và chiếm lĩnh thông tin, tri thức mới, khảnăng thích ứng cao với sự phát triển của xã hội trong thời đại thông tin PMDH

ph-có tác dụng hỗ trợ nhiều mặt trong hoạt động dạy và học (như giảm bớt nhữngcông việc lao động chân tay cho GV, dễ dàng thuận tiện trong việc giám sátkiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của HS, kích thích, hứng thú, tăng cườngtính trực quan )

Có thể nêu ra một số khả năng hỗ trợ của MVT cho quá trình đổi mới PPDHvật lý như sau:

 Đối với GV: Hỗ trợ cho quá trình tổ chức hoạt động học tập cho HS trong

việc mô phỏng, minh hoạ các thí nghiệm, các kiến thức cũng như sự vật hiệntượng vật lý PMDH hỗ trợ một số khâu trong PPDH thực nghiệm, PPDH nêuvấn đề (tạo tình huống có vấn đề) Hỗ trợ cho quá trình thí nghiệm, ôn tập, kiểmtra kiến thức, đánh giá kết quả học tập của HS, một số PMDH còn giúp tạo ramột PP học tập trong môi trường học tập mới bao gồm các đối tượng chỉ tồn tại

trên máy tính và tuân theo các quy luật mà lý thuyết về thế giới thực tương ứng

đã khẳng định Hỗ trợ cho quá trình soạn giáo án theo định hướng đổi mới cũngnhư thực hiện việc tổ chức các hoạt động học tập cho HS, giúp tiết kiệm đượcthời gian trên lớp, dành nhiều cơ hội cho việc trao đổi giữa GV và HS Hỗ trợcho quá trình tích cực hóa HĐNT cho HS như tạo không khí lớp học vui vẻ,thoải mái Hình thành động cơ, hứng thú học tập cho HS, kích thích được óc tò

mò ham hiểu biết của HS đối với các sự vật hiện tượng vật lý

 Đối với HS: Đặc điểm tâm sinh lý của HS THPT hết sức đa dạng, vì thế các

em có những hoạt động học tập và sự phát triển trí tuệ rất năng động, độc lập,muốn nắm được chương trình một cách sâu sắc Thái độ HS đối với các mônhọc trở nên có lựa chọn, nó được thúc đẩy bởi động cơ học tập trong đó có ýnghĩa nhất là động cơ thực tiễn, đó là khả năng tiếp thu môn học của các em Ởgiai đoạn này, tính chủ định được phát triển mạnh mẽ ở tất cả các quá trình nhậnthức Quan sát trở nên có mục đích, có hệ thống và toàn diện hơn Mặt khác, tabiết đổi mới PPDH là bao gồm đổi mới PP dạy của GV và đổi mới PP học của

HS Vì vậy việc hỗ trợ của PMDH trong dạy học vật lý đối với HS có một ýnghĩa đặc biệt và hiện nay khả năng hỗ trợ của PMDH đối với HS THPT cũngkhông kém phần đa dạng và phong phú như đối với GV, cụ thể như:

+ Hỗ trợ cho HS trong quá trình tìm kiếm thông tin, chiếm lĩnh kiến thứcdưới sự định hướng, giúp đỡ của GV; HS cũng có thể tự thực hiện với tinh thầntích cực, chủ động trong HĐNT cao dưới sự giúp đỡ của PMDH

+ Hỗ trợ cho quá trình luyện tập cũng như quá trình ôn tập hoặc hệ thốnghóa, củng cố, đào sâu kiến thức

+ Hỗ trợ cho HS trong quá trình tự kiểm tra kiến thức và đánh giá kết quảhọc tập của bản thân Ngoài ra PMDH còn có khả năng hỗ trợ trong việc tạohứng thú và động cơ học tập lành mạnh, giúp tự phát triển khả năng tư duy vàtưởng tượng, rèn luyện và phát triển khả năng lập luận chặt chẽ, có căn cứ khoahọc một vấn đề

Với các hiện tượng, quá trình vật lý vi mô, để tạo điều kiện cho HS có thể

tham gia vào hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức thì không thể thiếu được sự

có được cái nhìn sơ bộ về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướngđược những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề Sau khi HS đã ý thứcđược vấn đề, ở pha hoạt động tự chủ, tìm tòi giải quyết vấn đề, phần mềm môphỏng có thể được xây dựng để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệmthực và qua đó giúp HS đưa ra giả thuyết

Hỗ trợ HS hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức đòi hỏi phải có cácphương tiện dạy học giúp HS có thể nhanh chóng thu thập được dữ liệu thựcnghiệm, vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng làm cơ sở chohoạt động tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hóa và dự đoán xây dựng giảthuyết

Với một phần mềm được xây dựng để thực hiện các chức năng đó, trong dạyhọc chúng ta có thể sử dụng nó để hỗ trợ cho quá trình HĐNT của HS một cách

có hiệu quả khi nghiên cứu đặc điểm của các tia sáng truyền qua các dụng cụquang học cũng như xây dựng sự phụ thuộc của các đại lượng trong phần điệnhọc

Tóm lại, PMDH với tư cách là một phương tiện dạy học có những khả năng

hỗ trợ rất đa dạng và phong phú đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT của HS, đâycũng chính là mục tiêu của đổi mới PPDH vật lý hiện nay

1.2 Tổng quan về phần mềm Crocodile Physics

1.2.1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của Crocodile Physics

Crocodile Physics là một phần mềm mô phỏng chuyên dụng, được sử dụngtrong lĩnh vực kỹ thuật, công nghiệp và có thể được sử dụng một cách có hiệu

quả trong dạy học vật lý Crocodile Physics là một PMDH được thiết kế gọnnhẹ, có thể hoạt động trên tất cả các loại MVT thông thường, có nhiều tính năng

và dễ sử dụng

Tuy nhiên, để có thể sử dụng một cách có hiệu quả thì đòi hỏi người sửdụng phải có một trình có tiếng Anh và Tin học tương đối khá vì chưa có bảntiếng Việt Crocodile Physics là phần mềm công cụ chưa có sản phẩm nên người

sử dụng phải tự thiết kế Với Crocodile Physics người sử dụng có thể thiết kếcác thí nghiệm mô phỏng sinh động, hấp dẫn, những hiện tượng trong tự nhiênnhư được thu nhỏ lại trên màn hình, có thể sử dụng để giải các bài tập vật lý,giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật một cách chủ động và linhhoạt hơn khi vận dụng vào thực tế cuộc sống

Phần mềm Crocodile Physics cho phép phân tích thiết kế, đo đạc các đạilượng vật lý của bất kì đối tượng nào trong hệ thống Crocodile Physics chophép thay đổi các thông số của các thành phần trong mỗi lần chạy mô phỏng.Khi thiết kế, nếu thông số không phù hợp hiện tượng vật lý thì chương trình sẽthông báo lỗi cụ thể để có thể điều chỉnh

Trong phần mềm Crocodile Physics có thư viện hình ảnh thư viện “linh kiệnsố” rất đa dạng và phong phú GV chỉ việc lựa chọn hình ảnh phù hợp để đưavào thiết kế, không tốn nhiều thời gian cho việc tìm kiếm Việc đưa hình ảnhvào các mô phỏng sẽ làm tăng tính trực quan sinh động Những bộ phận phụtrong mô phỏng có thể được ẩn giấu để người học có cảm giác như đang dùngcác phương tiện thông dụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết

Crocodile Physics có thể được sử dụng kết hợp với các phần mềm khác đểbiên soạn giáo án điện tử, kết hợp với các PPDH một cách linh hoạt nhằm pháthuy tính tích cực chủ động học tập của HS

Crocodile Physics còn có thể được sử dụng để dạy học đối với HS phổthông và cả sinh viên đại học Mặt khác, nó có khả năng hỗ trợ cho nhiều hìnhthức học tập: trên lớp, ở nhà, theo nhóm

1.2.2 Khởi động Crocodile Physics, thiết kế các mô phỏng

1.2.2.1 Cài đặt, khởi động Crocodile Physics

Muốn sử dụng Crocodile Physics, trước hết phải cài đặt phần mềmCrocodile Physics vào trong máy hoặc cũng có thể copy phần mềm từ một máykhác Sau đó, có thể khởi động Crocodile Physics bằng các cách sau:

Cách 1: Từ Start → All Program → Crocodile Physics→ Crocodile Physics 6.05 Cách 2: Từ My Computer → Ổ đĩa C → Program Files → Crocodile

Physics→ Crocodile Physics 6.05

Cách 3: Kích đúp chuột trái vào biểu tượng Crocodile Physics trên màn

hình Windows

1.2.2.2 Khảo sát giao diện của Crocodile Physics

Hình 1.1Màn hình của Crocodile Physics gồm các phần sau:

 Thanh thực đơn: chứa các menu điều khiển

 Thanh công cụ:

Chứa các lệnh chuẩn điều khiển các hoạt động trong mô phỏng cũng nhưtrong Crocodile Physics như:

: Nhấn nút này để xoá một hay nhiều dụng cụ đã chọn

Thanh thực đơn Thanh công cụ

: Tạo một thí nghiệm mới.

: Mở một thí nghiệm đã thiết kế

: Lưu thí nghiệm đang thiết kế: In một mô hình

: Cắt một hay nhiều dụng cụ thí nghiệm đã chọn

: Sao một hay nhiều dụng cụ thí nghiệm đã chọn

: Dán một hay nhiều dụng cụ thí nghiệm đã chọn

: Trở lại bước thực hiện trước đó

: Bước thực hiện tiếp sau bước vừa trở lại

: Tăng kích thước hiển thị dụng cụ đã chọn

: Giảm kích thước hiển thị dụng cụ đã chọn

: Thuộc tính của không gian đang làm việc

: Dừng thí nghiệm đang thực hiện

 Contents: Phần contents là các ví dụ có sẵn theo chủ đề, tuy nhiên đây chỉ là

một số chủ đề cơ bản, để có thể thiết kế được toàn bộ cácthí nghiệm phục vụ cho giảng dạy và học tập thì cần thiếtphải xem các ví dụ này và sau đó tự thiết kế các thínghiệm phù hợp với bài giảng trên lớp bằng các dụng cụđược lấy trong phần Part Library

Getting Started là các ví dụ đầu tiên Chọn DescribingMotion: mô tả chuyển động, Force and Acceleration: Lực

và gia tốc, Energy and Motion: Năng lượng và chuyển động, Circuits: các mạchđiện, Electrical Energy: Năng lượng điện, Waves: Sóng, Optics: Quang học.Ngoài ra, để xem những ví dụ tự thiết kế thì chọn My Content, nếu máy tính nốimạng Internet thì có thể chọn Online Content để xem các ví dụ trực tuyến

 Part Library: Đây là thư viện các dụng cụ thí nghiệm mô phỏng, với các

dụng cụ này chúng ta hoàn toàn có thể thiết kế các thí nghiệm vật lý trong trườngphổ thông Tuy nhiên, để có thể chuyên nghiệp hơn thì phải sử dụng các dụng cụnày kết hợp với các dụng cụ hỗ trợ thực hiện thí nghiệm trong folderPresentention Folder này giới thiệu các công cụ hỗ trợ thí nghiệm như thước đo,

đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng thí nghiệm hay thực hiện lại thí nghiệm

Đây là các dụng cụ đo trong đó có dụng cụ đo độ dài Ruler và dụng cụ đo góc Protractor, còn lại dụng cụ Marker là một đường

thẳng mũi tên hai chiều và có thể đặt tên cho đường thẳng này (có thể đánh tiếng Việt có dấu).

Đây là dụng cụ để biểu diễn đồ thị Dụng cụ này được sử dụng để viết các câu chú thích, giải thích hay hướng dẫn.

Công cụ để viết các câu hướng dẫn nhưng nó được bổ sung thêm hai nút để có thể đưa ra các câu hướng dẫn lần lượt, theo từng bước thực hiện thí nghiệm.

Sử dụng dụng cụ này để đưa tranh vẽ vào trong thí nghiệm làm cho thí nghiệm trực quan hơn.

Tạo ra các hoạt ảnh sống động, gây hứng thú cho học sinh.

Thay đổi hình ảnh khung làm việc mỗi khi kích chuột trái.

Chỉ dẫn cho một dụng cụ thí nghiệm ảo nào đó ta chọn đồng thời đưa ra thông số liên quan về dụng cụ đó.

Cho phép hiển thị hoặc không hiển thị dụng cụ được chọn liên kết tới checkbox này.

Công cụ dùng để chú thích cho dụng cụ thí nghiệm nào đó mà ta chọn, nó có thể cho phép hiển thị công cụ hay danh sách số lượng bánh răng của một bánh xe …

Dùng để đặt tên cho dụng cụ thí nghiệm liên kết với Edit box Nút này được sử dụng để dừng thí nghiệm.

Đây là nút được sử dụng để thực hiện lại thí nghiệm từ đầu, các dụng cụ thí nghiệm trở lại như khi chưa thực hiện thí nghiệm Dụng cụ này được sử dụng như một giá đựng các dụng cụ thí nghiệm ảo

1.2.2.3 Các thành phần của thanh Menu

 File (Hình 1.2)

Trong File menu chứa các lệnh: Tạo một file môphỏng mới (New), mở một thí nghiệm đã thiết kế (Open),lưu thí nghiệm đang thiết kế (Save), lưu thí nghiệm đangthiết kế vào một vị trí khác hoặc bằng một tên khác (SaveAs), mở lại thí nghiệm ở trạng thái lưu trước đó (Reload),

in thí nghiệm hiện thời (Print), cài đặt định dạng trang in(Page Setup), danh sách 4 file mới mở nhất (Recent files),

Hình 1.2

thoát (Quit).

 Edit (Hình 1.3)

Lệnh Undo cho phép trở lại một thao tác trước đó,Redo là thao tác tiếp theo của bước trước đó Các lệnhCut, Copy: cắt, sao chép một hay nhiều dụng cụ thí nghiệm

đã chọn, Paste: dán một hay nhiều dụng cụ thí nghiệm đãcắt hoặc copy trước đó, Select All: chọn tất cả các dụng cụtrong không gian đang làm việc, Delete: xoá một hay nhiềudụng cụ đã chọn, Properties: mở thuộc tính của một dụng

cụ, Mouse Click Action: Thay đổi sự kiện click chuột,Space Properties: Mở thuộc tính của một không gian thiết kế thí nghiệm,Arrangement: Sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm, Flip: Lật dọc hay ngang trục củagương đang thực hiện, Pause: Dừng mô hình thí nghiệm đang thực hiện

 View (Hình 1.4)

Chọn Side Pane để hiện cạnh bên trái, Toolbar để hiệnthanh công cụ Nhấn F1 hoặc chọn Full Screen để mở rộngkhông gian thiết kế và thực hiện thí nghiệm ra toàn màn hình.Zoom in và Zoom out để tăng hoặc giảm kích thức hiển thị củadụng cụ đã chọn Nếu chọn Snap to Grid thì các thành phầntrong khung đang làm việc sẽ được chuyển về một bên

 Scenes và Help (Hình 1.5 - 1.6)

New Scene: Tạo một khung cảnh làm việc mới

Remove Scene: Xoá khung cảnh đang làm việc

Hình 1.4

Hình 1.3

1 Scene 1: Chọn khung cảnh làm việc là Scene 1 Ngoài ra tuỳ vào tính chấtcủa từng thí nghiệm mà có thể thêm hoặc bớt số lượng Scene.

Help là phần hướng dẫn sử dụng phần mềm Menu này cho tìm hiểu về nộidung, giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics, cách sử dụng các công cụthành phần để tạo ra các mô phỏng

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics đối với việc tổ chức HĐNT cho học sinh trong dạy học vật lý

Crocodile Physics là một phần mềm dùng thiết kế các mô hình vật lý và cácthí nghiệm mô phỏng được sử dụng như là một phương tiện dạy học Do đó,Crocodile Physics có một số khả năng hỗ trợ đối với việc tổ chức HĐNT cho HSnhư sau:

 Tạo ra các TNMP thay thế cho các thí nghiệm chứng minh, minh họa mô tảcác định luật, các hiện tượng vật lý mà việc quan sát trực tiếp gặp nhiều khókhăn do diễn ra trong các điều kiện lý tưởng, quá nhanh hoặc quá chậm, phứctạp, nguy hiểm Những thí nghiệm mà các thiết bị cồng kềnh không thể manglên lớp được, làm cho bài giảng sinh động, dễ hiểu hơn, HS tích cực và chủ độnghơn trong học tập

 GV có thể sử dụng các mô phỏng được thiết kế trên Crocodile Physics để tổchức HĐNT cho HS bằng cách tạo ra các tình huống học tập, quan sát các môphỏng để từ đó xây dựng kiến thức mới

 Hỗ trợ cho một số giai đoạn trong PP thực nghiệm, PPDH đặc trưng của vật

lý học

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

và suy ra hệ quả logic từ giả thuyết ban đầu Sau đó, có thể sử dụng CrocodilePhysics tiến hành các thí nghiệm kiểm tra

 GV có thể sử dụng để dạy bài tập cho HS, thông qua các thí nghiệm môphỏng, Crocodile Physics sẽ cho đáp án trực tiếp trên màn hình

 Với phần mềm Crocodile Physics, GV có thể hướng dẫn HS tự học ở nhà nhưtiến hành lại các thí nghiệm ở trên lớp với sự thay đổi các thông số khác nhau

hoặc tạo ra và làm việc với các mô phỏng mới, từ đó tăng niềm tin của HS đốivới bản thân cũng như đối với các kiến thức vật lý Qua đó, động cơ, hứng thúhọc tập môn vật lý được hình thành và phát huy.

 Crocodile Physics với giao diện thân thiện, hài hòa, có nhiều tính năng giúpthiết kế được những thí nghiệm sinh động hấp dẫn sẽ hỗ trợ cho GV trong quátrình tạo không khí lớp học - một môi trường thuận lợi để tổ chức HĐNT của

HS diễn ra đạt hiệu quả cao

 Khi đã thiết kế được bài toán dưới dạng tổng quát, Crocodile Physics chophép thay đổi các thông số của mô phỏng giúp GV đỡ mất thời gian suy nghĩtính toán lại kết quả Như vậy, phần mềm Crocodile Physics tạo thuận lợi cho

GV trong việc tạo ra các câu hỏi trắc nghiệm khách quan tương đương nhau Tóm lại, mặc dù chưa phải là một phần mềm hoàn hảo nhưng nếu sử dụng

nó một cách hợp lý, tích cực, khai thác và phát huy tối đa các khả năng hỗ trợ thì

sẽ giúp đỡ một phần đáng kể trong quá trình tổ chức HĐNT cho HS

1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Crocodile Physics

1.3.1 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng phần Quang học

và Điện học

1.3.1.1 Công cụ thiết kế thí nghiệm vật lý mô phỏng phần Quang học

Bảng các công cụ thiết kế thí nghiệm ảo phần Quang học nằm trong thư mụcOptics của Parts Library bao gồm 8 công cụ chính: Optical Space (Không gianthực hiện thí nghiệm), Ray Diagrams (Các loại vật sáng, màn ảnh và mắt), LightSources (Các loại nguồn sáng), Lenses (Các loại thấu kính), Mirrors (Các loạigương), Transparent Objects (Các loại lăng kính), Opaque Objects (Các loại chắnsáng), Measurement Tools (Các loại dụng cụ đo)

Optical Space (không gian thực hiện thí nghiệm)

Chọn Optical Space kéo rê sang khung làm việc chính khi đó ta thu được

một khung hình chữ nhật màu đen, đây chính là khu vực thiết kế và thực hiệncác thí nghiệm ảo phần quang học, trước khi thực hiện kéo một dụng cụ ảo nào

để làm thí nghiệm thì nhất thiết phải kéo không gian làm việc này ra khung làm

việc chính nếu không thì không thể thực hiện được thí nghiệm ảo phần quanghọc.

Ray Diagrams (Các loại vật sáng, màn ảnh và mắt)

Near Object Marker và Far Object Marker (vật sáng ở gần - xa)

 Thông thường chúng ta có thể nhìn vật ở gần như các đồ vật ngay trước mắt

ta, và các vật sáng ở rất xa như mặt trăng, mặt trời Dưới đây là hình ảnh một vật

ảo ở gần (trên) và một vật ảo ở xa (dưới) được đưa ra trong khung làm việc:

 Vật ở gần được tượng trưng bằng một mũi tên nhỏ màu xanh đặt vuông gócvới mặt phẳng đặt vật và có thể quan sát nó theo mọi hướng khác nhau

 Vật ở xa được tượng trưng bằng một mũi tên màu xanh rất lớn và chỉ có thểquan sát nó theo phương song song với mặt phẳng đặt vật Hai loại vật sáng ởgần và vật sáng ở xa trên đây có thuộc tính khá giống nhau nên ở đây chỉ xét cácthuộc tính của vật sáng ở gần, có 5 thuộc tính:

 General:

Nhấp phải chuột vào đối tượng, chọn properties thay đổi cách quan sát vật

từ bên phải hoặc bên trái (Bottom Right hoặc Bottom left)

 Picture and Image Options

Trong Picture and Image Options, có thể thay đổi hình các con vật hiển

thị trong Picture, hoặc làm biến mất nếu thấy không cần thiết bằng cách khôngclick chọn Show Picture

gương còn có thêm 3 đường nữa như được thấy ở trên đó là:

Center of curcature: tia đi qua tâm gương.

Focal point: tia đi qua tiêu điểm chính của gương.

Perpendicular: tia đi song song với trục chính của gương.

- Ray to lenses: Cũng giống với Ray to mirrors nhưng trong phần Extra Rays

chỉ có hai tia đặc biệt có thể cho phát ra từ vật tới thấu kính đó là Focal point (tia

đi qua tiêu điểm chính của thấu kính) và Perpendicular (tia đi song song với trục

Dưới đây là ví dụ quan sát một ảnh thu được của một vật qua thấu kính hội

tụ sẽ cho ảnh thật rõ nét, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật trong màn ảnh khiđặt màn trùng với vị trí ảnh thu được:

Sử dụng dụng cụ quang học mắt để quan sát vật hay ảnh thu được thì chúng

ta chỉ cần đặt mắt sao cho mắt nhận được các tia phát ra tới mắt:

- Light Sources (các loại nguồn sáng)

Diverging beam: Chùm sáng phân kỳ Parallel beam: Chùm sáng song song Ray box: Hộp tia sáng

Giao diện để thiết lập thuộc tính của chùm sáng phân kỳ và chùm sáng songsong là giống nhau và được mô tả trong khung hội thoại sau:

Thuộc tính của hộp tia sáng:

Như trong thuộc tính này hộp tia sáng có thuộc tính: tia sáng phát ra màuvàng, bước sóng 580nm, số tia sáng phát ra là 3 và cuối cùng độ cao của hộp là0.5cm.

- Lenses (Các thấu kính): có hai loại thấu kính là thấu kính phân kỳ và thấu

kính hội tụ

Giao diện để thiết lập thuộc tính của hai loại thấu kính này được mô tả ởkhung hội thoại sau:

Có thể thay đổi tiêu cự bằng cách chọn tiêu cự trong ô Focal Length.

Khi kích chuột trái vào thấu kính như trong hình dưới đây sẽ thấy xuất hiệnvòng tròn nhỏ phía trên thấu kính để thay đổi góc quay của thấu kính, đồng thời

có hiển thị tiêu điểm và một đoạn thẳng nhỏ qua quang tâm, nếu di chuột trỏ vào

thấu kính thì còn xuất hiện dòng chữ Focal Length = 10cm, tức là tiêu cự là

10cm

Khi thực hiện thí nghiệm với các loại thấu kính trên đây cần đặt vật sáng sao

cho các tia sáng hướng vào mặt cong của thấu kính như hình dưới đây:

1.3.1.2 Công cụ thiết kế thí nghiệm vật lý ảo phần Điện học

- Công cụ thiết kế thí nghiệm ảo phần Điện học nằm trong thư mục Electronics của Parts Library, bao gồm 3 công cụ chính: Analog (mạch tương tự), Pictorial (nguồn), Digital (mạch số)

- Trong Analog bao gồm: nguồn cung cấp (Power Supplies), pin hoặc ăcquy(battery), điện áp có thể thay đổi được (Variable voltage supply), đường điện áp(Voltage rail), nối đất (ground), nguồn cung cấp của dòng điện không đổi(constant current source), điện trở (resistor), điện trở thay đổi theo nhiệt độ(thermistor), cuộn cảm (inductor), tụ điện (capacitor), máy biến thế(transformer)…

Folder Digital được sử dụng trong trường hợp thiết kế mạch số

Sử dụng folder Pictorial GV có thể thiết kế được các mạch điện giống trongfolder Analog, tuy nhiên các dụng cụ được biểu diễn như hình ảnh thật

+ Thay đổi tính chất các đối tượng: chọn đối tượng cần được thay đổi tính

chất rồi vào menu Window chọn Properties hoặc kích đúp vào đối tượng đó,xuất hiện hộp thoại ghi các thông số tính chất của vật Sau đó, ta có thể tự điềuchỉnh theo mong muốn Ví dụ trong phần Điện học, chọn đối tượng là nguồnđiện, GV có thể thay thế hiệu điện thế của nguồn bằng cách nhấp phải chuột,chọn Properties và thay đổi thông số Tuy nhiên cần lưu ý, chỉ có thể thay đổithông số tính chất của vật trong folder Analog, không thực hiện được điều nàytrong folder Pictorial

+ Di chuyển các đối tượng: để di chuyển một đối tượng có thể dùng chuột

bằng cách: đặt con trỏ của chuột vào đối tượng, vừa nhấn vừa kéo đến vị trímong muốn Để di chuyển nhiều đối tượng trước hết chọn Edit/Select All hoặcnhấn Ctrl+A, sau đó kích chuột vào một trong các đối tượng đó và kéo đến vị tríyêu cầu

+ Copy và Paste: để copy một đối tượng, kích chuột vào nó và sử dụng

lệnh Copy trong Edit menu, hoặc biểu tượng Copy trên thanh công cụ, hoặcnhấn Ctrl+C Sau đó nhấn nút Paste trong Edit menu hoặc biểu tượng Paste trênthanh công cụ, hoặc nhấn Ctrl+V để dán Khi muốn copy một lúc nhiều đối tư-ợng hay tất cả, có thể nhấn Shift để chọn đồng thời, hoặc kích chuột và kéo đểchọn sao cho các đối tượng cần chọn nằm trọn trong hình hộp mà con chuột vừatạo ra, hoặc dùng Edit/Select All rồi thực hiện tương tự như trường hợp một đối

tượng Nếu muốn copy các dữ liệu từ bộ đếm, ta chọn bộ đếm sau đó vàoEdit/Copy Data rồi sang màn hình của Microsoft Office Word hoặc MicrosoftOffice Excel và nhấn lệnh Paste.

+ Xóa các đối tượng: chọn các đối tượng muốn xóa, nhấn nút Delete trên

bàn phím hoặc dùng lệnh Delete trong Edit menu

+ Nhập văn bản vào trong mô phỏng: để nhập văn bản vào mô phỏng, ta kích vào biểu tượng Text trên thanh công cụ Tiếp theo, kích vào nơi muốnnhập văn bản trên màn hình mô phỏng và đánh nội dung văn bản vào

+ Đo đạc các đại lượng trong Crocodile Physics: Trong Crocodile

Physics, có thể đo một số đại lượng cơ bản bằng cách vào menu Measure như đãtrình bày ở trên

1.3.2 Các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng

Trước khi thiết kế một thí nghiệm mô phỏng với phần mềm CrocodilePhysics, cần phải chuẩn bị nội dung, ý tưởng thiết kế Sau khi đã có nội dungthiết kế, có thể thực hiện theo các bước cơ bản sau:

Bước 1: Mở một file mới: Vào File/New, hoặc kích vào biểu tượng New

trên thanh công cụ hoặc nhấn đồng thời Ctrl+N

Bước 2: Thiết lập một không gian thiết kế (có thể được bỏ qua) sẽ tạo rất

nhiều thuận lợi trong quá trình canh chỉnh khi thiết kế Sau khi thiết kế xong, cóthể gỡ bỏ những thiết lập này trả nền màn hình mô phỏng lại như ban đầu

Bước 3: Xác lập sự chính xác, hệ đơn vị của mô phỏng, kích cỡ màn hình

quan sát Trong Crocodile Physics việc này có thể được thực hiện một cách tựđộng

Bước 4: Tiến hành thiết kế, sử dụng các đối tượng, các công cụ ràng buộc,

các lệnh trong menu để thiết kế theo nội dung đã được chuẩn bị

Bước 5: Chạy thử mô phỏng, chỉnh sửa

Bước 6: Đặt tên và lưu mô phỏng vừa tạo được bằng lệnh Save.

Ví dụ 1: Thiết kế thí nghiệm để tìm hiểu định luật phản xạ ánh sáng

Bước 1: Tìm kiếm công cụ

Để chuẩn bị thí nghiệm cho bài học này chúng ta cần các linh kiện thínghiệm sau:

Bước 2: Thiết lập công cụ:

1 Với 4 công cụ được mô tả trong bảng trên, lần lượt đưa chúng ra mànhình làm việc của phần mềm Riêng với các thí nghiệm quang học thì công cụ

màn thí nghiệm (Optical Space) phải được đưa ra đầu tiên Nếu không các công

cụ khác sẽ không được thể hiện trên màn hình chính

2 Kích chọn công cụ gương phẳng (plane mirror) và đưa ra màn hình thí

nghiệm Để thiết lập thông số cho gương ta kích chọn gương và đặt thông số

“Show normal” khi đó hình ảnh của gương sẽ được thể hiện như sau:

3 Với chùm sáng song song (Ray box) ta có thể thiết lập các thông số sau: