SMARTPHONE TRONG dạy học vật lí

Tuy nhiên, không có HS nào biết sử dụng điện thoại để hỗ trợ, minh họa một số bài học Vật lý, dùng điện thoại để làm một số thí nghiệm xây dựng kiến thức, hay sử dụng điện thoại để ôn tậ

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CỦA SMARTPHONE TRONG HỌC VẬT LÝ 2.1 Tìm hiểu thực tế học tập môn Vật lý và việc sử dụng smartphone của học sinh THPT

2.1.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu thực tế việc dạy và học môn Vật lý ở THPT, cụ thể:

+ Phương pháp dạy học mà GV đã sử dụng

+ Việc khai thác và sử dụng thí nghiệm của GV trong quá trình dạy học + Việc khai thác và sử dụng các phương tiện dạy học kĩ thuật số trong việc dạy học của GV cũng như việc học tập của HS

+ Hoạt động của HS trong giờ học; tính tích cực, sáng tạo, hứng thú tham gia xây dựng bài học của HS,

+ Hoạt động tự học ở nhà của HS

- Tìm hiểu việc sử dụng smartphone của HS, cụ thể:

+ Số lượng HS đã sử dụng smartphone

+ Khả năng sử dụng smartphone để hỗ trợ học tập của HS, đặc biệt là trong

bộ môn Vật lý

2.1.2 Phương pháp điều tra

Để thực hiện các mục đích trên, tôi đã tiến hành:

- Điều tra trên HS thông qua các phiếu điều tra (Phụ lục 1) và qua trao đổi trực tiếp

- Tìm hiểu khảo sát cơ sở vật chất, thiết bị dạy học như các dụng cụ thí nghiệm, máy vi tính,…

- Phân tích kết quả điều tra

2.1.3 Kết quả điều tra

Tôi đã tiến hành điều tra với HS thông qua 100 phiếu điều tra và trao đổi trực tiếp với 40 HS Trên cơ sở phân tích kết quả điều tra, đi đến những nhận định sau: 2.1.3.1 Về việc thực hiện thí nghiệm của GV khi dạy học

Qua điều tra tôi thấy hầu hết GV không tiến hành đầy đủ thí nghiệm theo yêu cầu của chương trình khi dạy học Nhìn chung GV chỉ mô tả thí nghiệm theo hình

vẽ trong SGK để qua đó HS thu nhận kiến thức GV có tâm lí ngại làm thí nghiệm bởi sự không đảm bảo về mặt thời gian, sự thành công khi tiến hành dạy học, sai số lớn do dụng cụ thí nghiệm đã cũ, hỏng Mặt khác, khi tiến hành TN, hiện tượng diễn ra không rõ ràng và khó quan sát, HS ở dưới lớp hầu như không quan sát rõ được hiện tượng

2.1.3.2 Về tình hình học tập của học sinh

- Đa số HS rất thụ động, lười suy nghĩ, lười hoạt động, chỉ ngồi nghe giảng, chờ thầy cô đọc chép, hiếm khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đã học Do đó kiến thức của HS lĩnh hội được không chắc chắn Sau khi học xong một tuần hầu như các em không nhớ hết các kiến thức đã học trong bài

- HS ít có khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức đã học, không liên hệ được kiến thức đã học vào việc giải thích các hiện tượng trong thực tế

- Sau khi học trên lớp, việc học bài và làm bài tập ở nhà của HS chủ yếu để đối phó

để thầy cô kiểm tra bài cũ HS rất ít khi có hứng thú, tích cực với những nhiệm vụ học tập được thầy cô giao về nhà

2.1.3.3 Về cơ sở vật chất, thiết bị dạy học

- Trường đã được trang bị các phương tiện đồ dùng dạy học ở cả ba khối lớp theo danh mục các thiết bị đồ dùng dạy học tối thiểu được cung cấp cho các trường THPT, tuy nhiên các bộ thí nghiệm chưa được đưa vào sử dụng hiệu quả, GV chủ yếu vẫn dạy chay

- Việc khai thác và sử dụng các trang thiết bị dạy học chưa thực sự triệt để và phát huy hết hiệu quả để phát huy nhận thức, tính tích cực của HS trong học tập

2.1.3.4 Về việc sử dụng điện thoại để hỗ trợ học tập của HS

Việc sử dụng điện thoại di động khá phổ biến ở HS Theo kết quả điều tra, 90% HS được điều tra có sử dụng thông minh smartphone Thời gian HS sử dụng điện thoại khá nhiều Tuy nhiên HS chủ yếu sử dụng điện thoại để nghe gọi, nhắn tin, nghe nhạc, lên facebook, Zalo, chơi game… Một số rất ít HS sử dụng điện thoại để tìm hiểu lời giải các bài tập chưa biết làm Tuy nhiên, không có HS nào biết sử dụng điện thoại để hỗ trợ, minh họa một số bài học Vật lý, dùng điện thoại

để làm một số thí nghiệm xây dựng kiến thức, hay sử dụng điện thoại để ôn tập, tự

học ở nhà (Nên thêm ưu điểm của HS khi sử dụng ĐT để hỗ trợ học tập: ví dụ học elearning, đăng kí các khóa học online, …)

Từ những thực trạng trên, tôi đưa ra giải pháp sẽ dùng smartphone để hỗ trợ cho việc học tập Vật lý thông qua sử dụng phần mềm để minh họa một số nội dung kiến thức Vật lý, xây dựng một số thí nghiệm, giới thiệu một số phần mềm mô phỏng hỗ trợ HS trong việc học Vật lý, thiết kế một phần mềm tự học Vật lý chạy trên hệ điều hành Android, nhằm khắc phục một phần tình trạng học chay, học bị động Học sinh được học Vật lý một cách trực quan, sinh động hơn, nâng cao hiệu quả học tập nhằm phát triển các năng lực cần thiết cho HS

2.2 Dùng một số ứng dụng, phần mềm để mô phỏng một số nội dung kiến thức trong chương trình Vật lý THPT

Những ứng dụng để mô phỏng một số nội dung kiến thức Vật lý nhằm mục đích tạo niềm vui, hứng thú cho người học, giúp HS thấy được những ứng dụng thực tế của bài học

Những kiến thức được mô phỏng bởi các phần mềm trong ĐTDĐ được thể hiện trong bảng sau:

VẬT LÝ 10

Bài 1:

- Chuyển động cơ Chất điểm Quĩ đạo

- Cách xác định vị trí của vật trong không gian

- Cách xác định thời gian trong chuyển động Bài 2: Đồ thị tọa độ, thời gian của chuyển động thẳng đều

Bài 3:

- Vận tốc tức thời của chuyển động thẳng biến đổi đều

- Đồ thị của chuyển động thẳng biến đổi đều Bài 5: Chuyển động tròn đều

Bài 7: Sai số phép đo các đại lượng vật lý Bài 39: Độ ẩm không khí

VẬT LÝ 11

Bài 19: Từ trường của trái đất Bài 31: Mắt

Bài 32: Kính lúp

VẬT LÝ 12 Bài 10: Các đặc trưng vật lý của âm

Bài 11: Các đặc trưng sinh lý của âm Bài 27: Phát hiện tia tử ngoại

- Dùng phần mềm Bản đồ của Google để minh họa về chất điểm, quĩ đạo

của chuyển động cơ, cách xác định vị trí của vật trong không gian, cách xác định thời gian trong chuyển động (Bài 1: Chuyển động cơ – VL 10)

(Nên sửa lại hình ảnh ni, chưa rõ nét)

- Dùng phần mềm Mathlab để vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động

thẳng đều, đồ thị vận tốc – thời gian và đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều

Đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều

Đồ thị vận tốc - thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều

Đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều

- Dùng phần mềm GPS đo tốc độ để tìm hiểu về tốc độ tức thời trong

chuyển động thẳng biến đổi đều (Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều – VL10)

- Dùng hình ảnh đồng hồ để minh họa cho chuyển động tròn đều Xác định tốc độ góc, chu kì, tần số của kim giờ, kim phút, kim giây (Bài 5: Chuyển động tròn đều – VL10)

- Cài đặt phần mềm Thermometer để đo nhiệt độ trong phòng và phần mềm Ruler để biến smartphone thành thước đo

(Bài 7: Sai số phép đo các đại lượng vật lý – VL10)

- Đọc nhiệt độ trong phòng chỉ trên nhiệt kế (có sai số dụng cụ)

- Sai số dụng cụ trên thước đo là bao nhiêu?

- Cài đặt phần mềm Thermometer& Hygronmeter: Đo độ ẩm không khí

hiện tại và cho biết ý nghĩa của chỉ số đó? (Bài 39: Độ ẩm không khí – VL10)

- Dùng phần mềm Compass xác định từ trường của trái đất

(Bài 19: Từ trường – VL11)

- Dùng phần mềm kiểm tra thị lực để kiểm tra thị lực của mắt

(Bài 31: Mắt – VL11)

- Dùng phần mềm Magnifier mô phỏng kính lúp và quan sát một số vật qua

kính lúp (Bài 32: Kính lúp – VL11)

- Dùng phần mềm thay đổi tần số âm thanh Generator để xác định khoảng tần số tai người nghe được, hạ âm, siêu âm

(Bài 10: Các đặc trưng vật lý của âm – VL12)

- Dùng phần mềm Sound analysis oscilloscope đo tần số âm thanh khác

nhau của hai HS Từ đó đưa ra mối quan hệ về độ cao của âm và tần số âm

(Bài 11: Đặc trưng sinh lý của âm – VL12)

- Dùng phần đo âm thanh đo mức cường độ âm khác nhau do hai HS phát

ra Từ đó đưa ra mối quan hệ về độ to của âm và mức cường độ âm

(Bài 11: Đặc trưng sinh lý của âm – VL12)

- Dùng phần mềm Riel Piano và phần mềm Riel Guitar để HS phân biệt âm

sắc của các dụng cụ

(Bài 11: Đặc trưng sinh lý của âm – VL12)

- Dùng phần mềm kiểm tra tia tử ngoại tại một số vị trí

2.3 Sử dụng ĐTDĐ như một thiết bị thí nghiệm để xây dựng một số thí

nghiệm Vật lý

VẬT LÝ 10

Nghiên cứu sự rơi tự do, chuyển động ném ngang bằng phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm

Đo tốc độ truyền âm trong không khí

VẬT LÝ 11

Ứng dụng sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng chế tạo lăng kính chiếu phim 3D trên smartphone

Ứng dụng thấu kính biến smartphone thành máy chiếu phim Chế tạo camera smartphone thành kính lúp

VẬT LÝ 12

Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng cộng hưởng làm vỡ cốc thủy tinh

Ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng, tìm hiểu nguyên tắc trộn màu trên màn hình ti vi, điện thoại,…

Tìm hiểu ứng dụng của tia hồng ngoại trong thiết bị điều khiển

từ xa Khảo sát tính chất phản xạ, khúc xạ của tia hồng ngoại

2.3.1 Ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng, tìm hiểu nguyên tắc trộn màu trên màn hình ti vi, điện thoại,…

Nguyên tắc phối màu phát xạ (phối màu màn hình):

Mắt người nhạy cảm với ba vùng quang phổ (gần tương ứng với vùng màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam trên quang phổ), nên phối màu phát xạ thường chỉ cần dùng ba nguồn sáng có màu đỏ, xanh lá cây và xanh

lam (gọi là màu gốc) để tạo ra cảm giác về hầu hết màu sắc

Hai tia sáng cùng cường độ thuộc hai trong ba màu gốc nói trên chồng lên nhau sẽ tạo nên màu thứ cấp:

Đỏ + Lục = Vàng

Đỏ + Lam = Cánh sen Lam + Lục = Hồ thủy

Ba tia sáng thuộc ba màu gốc cùng cường độ chồng lên nhau sẽ tạo nên màu trắng Thay đổi cường độ sáng của các nguồn sẽ tạo ra đủ gam màu của ba màu gốc

Một màn hình điện thoại (hoặc màn hình máy tính, ti vi) được cấu thành bởi hàng triệu các ô vuông cực nhỏ, gọi là các điểm ảnh Mổi điểm ảnh gồm 3 điểm ảnh phụ mang 3 màu: đỏ, lục, lam Chỉ cần phối hợp 3 màu này với nhau có thể tạo

ra cảm giác về hầu hết các loại màu sắc

Để quan sát được các điểm ảnh này, chỉ cần dùng kính lúp hoặc vẩy nước lên màn hình điện thoại để phóng to các điểm ảnh phụ

2.3.2 Tìm hiểu ứng dụng của tia hồng ngoại trong thiết bị điều khiển từ xa Khảo sát tính chất phản xạ, khúc xạ của tia hồng ngoại

a Phương án thí nghiệm để quan sát được ánh sáng hồng ngoại ở đèn Led của điều khiển từ xa

Tia hồng ngoại có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần, được ứng dụng trong chế tạo bộ điều khiển từ xa ti vi, máy lạnh,…

Ánh sáng hồng ngoại vô hình đối với mắt người nhưng nhạy cảm với các thiết bị máy ảnh kĩ thuật số

Để quan sát được ánh sáng hồng ngoại ở đèn Led của điều khiển từ xa ti vi,

ta bố trí TN như sau:

- Bật chế độ chụp điện thoại

- Đặt ống kính của máy ảnh

trước đèn Led của điều khiển từ xa

- Nhấn nút bất kì trên điều

khiển từ xa Quan sát tín hiệu của đèn

Led thông qua màn hình của máy

ảnh

b Khảo sát tính chất phản xạ, khúc

xạ của tia hồng ngoại:

Tia hồng ngoại cũng có tính chất phản xạ, khúc xạ, gây được hiện tượng nhiễu xạ như ánh sáng thông thường

Để khảo sát tính chất phản xạ của tia hồng ngoại, ta bố trí TN như sau:

- Đặt một gương phẳng trước đèn Led hồng ngoại của điều khiển từ xa

- Bật chế độ chụp ảnh của điện thoại, nhấn nút bất kì trên điều khiển từ xa Quan sát đèn Led hồng ngoại phản xạ trong gương phẳng thông qua màn hình chụp ảnh của điện thoại

Để khảo sát tính chất khúc xạ của tia hồng

ngoại, ta bố trí TN như sau:

- Đặt một lăng kính trước đèn Led hồng ngoại

của điều khiển từ xa

- Bật chế độ chụp ảnh của điện thoại, nhấn nút

bất kì trên điều khiển từ xa Quan sát đèn Led hồng

ngoại khúc xạ trong lăng kính thông qua màn hình

chụp ảnh của điện thoại

2.3.3 Đo tốc độ truyền âm trong không khí

Sử dụng chức năng ghi âm bằng ĐTDĐ và

khảo sát âm thanh thu được bằng phần mềm trên máy tính ta có thể đo được tốc độ truyền âm trong không khí

Cách tiến hành như sau:

- Đặt hai ĐTDĐ có chức năng ghi âm cạnh một cốc thủy tinh Bật chế độ thu

âm ở cả hai ĐTDĐ và gõ vào cốc để phát ra âm thanh

- Dịch chuyển ĐTDĐ thứ 2 ra xa điện thoại thứ nhất và cốc một khoảng d từ 3m đến 5m sao cho vẫn thu được âm thanh phát ra từ cốc Gõ mạnh cốc để tạo ra

âm thanh thứ hai

- Dừng chế độ thu âm và chuyển tín hiệu âm thanh vào máy vi tính (qua cổng USB, Bluetooth hoặc email)

- Dùng phần mềm Wavepad sound editor mở hai files âm thanh đã thu được

và so sánh thời gian giữa 2 tín hiệu âm giữa các files, ta thấy khoảng thời gian giữa hai tín hiệu âm thanh ghi được trên ĐTDĐ 2 lớn hơn khoảng thời gian ghi được trên trên ĐTDĐ 1 một khoảng Sự chênh lệch thời gian này chính bằng thời gian

âm thanh đi được quãng đường d Do đó ta có thể tính được vận tốc truyền âm thanh trong không khí theo công thức: v = d/t

Trong thí nghiệm này với khoảng cách d = 3,5 m, bằng nhiều lần đo ta thu được ∆t= 0,0102 s và tính được tốc độ truyền âm v = 343 m/s

Hình 2.3.3 Tín hiệu âm thanh thu được trên hai điện thoại đặt cách nhau một

khoảng d

2.3.4 Sử dụng điện thoại để phân tích băng hình, áp dụng trong phân tích chuyển động rơi tự do và chuyển động ném ngang

Phần mềm phân tích băng hình chạy trên máy vi tính đã được nhiều nhà nghiên cứu lí luận dạy học vật lí phát triển và xây dựng Gần đây đã có một số phần mềm phân tích băng hình lập trình cho ĐTDĐ, tiêu biểu là phần mềm Video Physics Phần mềm này cho phép phân tích các đoạn phim quay bằng chính ĐTDĐ

để rút ra quy luật chuyển động của các vật

Cách tiến hành được thực hiện như sau

- Mở chương trình Video physics Lựa chọn chức năng quay quá trình chuyển động của vật Sau đó, đặt ĐTDĐ đủ xa vật và phương của điện thoại song song với mặt phẳng chuyển động của vật Đặt một vật thể có kích thước biết trước nằm trong mặt phẳng chuyển động của vật để làm thang tỉ lệ Lựa chọn thang tỉ lệ theo vật đã định trước, rồi lựa chọn hệ tọa độ

- Đánh dấu vị trí vật liên tiếp bằng cách dịch chuyển ô đánh dấu trên màn hình Phần mềm sẽ tự động xác định quỹ đạo của vật, sự biến thiên vận tốc của vật trên hai phương ox và oy theo thời gian

2.3.5 Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng cộng hưởng làm vỡ cốc thủy tinh

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động, biên độ tăng đến giá trị cực đại Trên cơ sở đó, ta có thể tiến hành TN như sau:

Gõ vào thành ly thủy tinh, dùng phần mềm Sound analysis oscilloscope đo

tần số riêng của ly

Dùng phần mềm thay đổi tần số âm thanh Generator để phát ra âm có tần số bằng tần số của ly với mức cường độ âm trên 100dB (hoặc có thể trực tiếp hét vào

ly với tần số bằng tần số của ly, dùng phần mềm đo tần số Sound analysis oscilloscope để điều chỉnh âm thanh phát ra cho phù hợp).

Khi tần số phát ra bằng tần số riêng của ly, xảy ra hiện tượng cộng hưởng, ly

sẽ bị nứt hoặc bị vỡ

2.3.6 Ứng dụng sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng để chế tạo lăng kính chiếu phim 3D trên smartphone

Pyramid Hologram (kim tự tháp ảnh ảo đa chiều) được sử dụng nhiều cho mục đích trưng bày sản phẩm nhờ hiệu ứng hình ảnh đẹp mắt Kết hợp giữa hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng, ta có thể tự tạo lăng kính chiếu ảnh ảo đa chiều cho smartphone

Dụng cụ thí nghiệm: 1 tờ

bóng kính khổ A4, 2 thanh dây thép,

một tờ giấy đen và bìa cứng, thước kẻ,

kéo, bút, kìm, hồ dán và một chiếc

smartphone làm màn chiếu

Các bước tiến hành:

- Bước 1: Cắt và gấp giấy bóng kính

thành dạng kim tự tháp

- Bước 2: Dùng kìm bẻ các thanh thép làm giá đỡ cho điện thoại

Giấy bìa đen để làm đáy và tạo nền đen cho kim tự tháp Nếu không mua được giấy đen, ta có thể dùng màu nước và tô đen một mẩu bìa

- Bước 3: Cố định kim tự tháp và giá đỡ vào miếng bìa đen