SỬ DỤNG BỘ CẢM BIẾN ADDESTATION để THỰC HIỆN MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG BỘ CẢM BIẾN ADDESTATION ĐỂ THỰC HIỆN MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 BỘ MÔN: VẬT LÝ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT TƯƠNG DƯƠNG =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG BỘ CẢM BIẾN ADDESTATION ĐỂ THỰC HIỆN MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 MƠN VẬT LÝ Họ tên tác giả : Phan Viết Kiên Tổ môn : Tổ Toán, Lý, Tin, CN 11,12 Năm thực : 2021- 2022 Số điện thoại : 0919604512 Năm học 2021 - 2022 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Hội nghị lần thứ Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khố XI) thơng qua Nghị số 29/NQ-TW ngày tháng 11 năm 2013 đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo đáp ứng yêu cầu cơng nghiệp hố, đại hố điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế; Quốc hội ban hành Nghị số 88/2014/QH13 ngày 28 tháng 11 năm 2014 đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thơng, góp phần đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo Ngày 26/12/2018, Bộ trưởng Bộ GD-ĐT ban hành Thông tư số 32/2018/TT-BGD&ĐT Chương trình giáo dục phổ thơng, nêu rõ: “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành phát triển lực khoa học tự nhiên qua quan sát thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ để giải vấn đề sáng tạo sống; đồng thời với mơn Tốn, Vật lí, Hố học, Sinh học, Cơng nghệ, Tin học thực giáo dục STEM, xu hướng giáo dục coi trọng nhiều quốc gia giới quan tâm thích đáng đổi giáo dục phổ thông Việt Nam” Vật lí với đặc thù mơn khoa học thực nghiệm có tính cơng nghệ kỹ thuật nên việc giảng dạy cần thực thí nghiệm biễu diễn, thí nghiệm khảo sát thí nghiệm thực hành nhằm mục đích giúp học sinh sáng tỏ, khẳng định vấn đề lý thuyết mà giáo viên trình bày Qua củng cố, đào sâu tri thức mà họ lĩnh hội vận dụng lý luận để nghiên cứu vấn đề thực tiễn đề Đồng thời biến tri thức thành niềm tin, hình thành kỹ năng, kỹ xảo làm cơng tác thực nghiệm khoa học; kỹ năng, kỹ xảo thực hành động trí tuệ - lao động; kích thích hứng thú học tập môn bồi dưỡng phẩm chất cần thiết người lao động óc quan sát, tính xác, tính cẩn thận, tính cần cù, tiết kiệm, tổ chức lao động có khoa học Trong trình đổi phương pháp dạy học, phương tiện dạy học đóng vai trị quan trọng Chức chủ yếu phương tiện dạy học tạo điều kiện để học sinh nắm vững xác, sâu sắc kiến thức, phát triển lực nhận thức hình thành nhân cách học sinh Theo lí luận dạy học đại, phương tiện dạy học hỗ trợ hoạt động giáo viên học sinh tất pha tiến trình giải nhiệm vụ nhận thức Phương tiện dạy học chứng tỏ vai trị việc tăng cường tính trực quan thí nghiệm, thực hành q trình dạy học nói chung dạy học Vật lý nói riêng Hiện nay, việc trang bị phương tiện dạy học cho trường phổ thông bước tăng cường Trước yêu cầu đổi giáo dục nước ta theo hướng phát triển lực học sinh, việc sử dụng đa dạng phối hợp phương tiện dạy học để nâng cao hiệu học tập môn học quan trọng cần thiết Các phương tiện dạy học số ngày phổ biến áp dụng rộng rãi trường phổ thơng Đối với mơn Vật lý, việc sử dụng thí nghiệm ghép nối máy vi tính giúp nâng cao khả tiến hành phương án thí nghiệm mà dụng cụ truyền thống không thực hạn chế thời gian khó khăn kĩ thuật Thí nghiệm sử dụng cảm biến ghép nối máy vi tính cho phép tự động thu thập nhiều số liệu thời gian ngắn Học sinh sử dụng phần mềm để lập bảng, đồ thị thực nghiệm; phân tích, xử lí số liệu thu từ cảm biến cách nhanh chóng xác Các kết phân tích số liệu hiển thị hình rõ ràng, khoa học có tính trực quan cao Trên sở lí trình bày trên, với mong muốn nâng cao hiệu sử dụng thiết bị thí nghiệm, tăng cường hoạt động thực nghiệm cho học sinh học tập mơn Vật lý theo hướng tích cực, chủ động, sáng tạo nghiên cứu đề tài “Sử dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình Vật lý 10” Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài tập trung nghiên cứu khả ứng dụng cảm biến Addestation để làm số thí nghiệm chương trình Vật lý 10 Qua góp phần đổi phương pháp dạy học Vật lý theo hướng tiếp cận lực Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 10 trường THPT Tương Dương - Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu trình dạy học trường THPT Tương Dương Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lí luận dạy học Vật lý theo tiếp cận lực - Nghiên cứu khả hỗ trợ phương tiện dạy học số, thí nghiệm ghép nối máy vi tính cơng cụ mơ hình hóa dạy học Vật lý theo tiếp cận lực - Thực số thí nghiệm chương Vật lý lớp 10 với cảm biến Addestation Thời gian nghiên cứu Trong năm học 2021 – 2022, từ tháng 9/2021 đến tháng 3/2022 Đóng góp đề tài - Áp dụng công nghệ để thực thí nghiệm nhằm thu thập, xử lý số liệu xác phân tích kết nhanh dạy học vật lý - Đề giải pháp việc giảng dạy tiết thực nghiệm có hiệu trường THPT Tương Dương PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở lý luận thí nghiệm vật lý 1.1 Dạy học Vật lý theo tiếp cận lực 1.1.1 Quan niệm lực Có nhiều cách quan niệm khác lực Trong Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, lực quan niệm thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có q trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kỹ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí, thực thành cơng loại hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể 1.1.2 Thành phần cấu trúc lực Theo quan điểm nhà sư phạm Đức, cấu trúc chung lực hành động mô tả kết hợp lực thành phần sau: - Năng lực chuyên môn (Professional competency): Là khả thực nhiệm vụ chuyên môn khả đánh giá kết chun mơn cách độc lập, có phương pháp xác mặt chun mơn Trong bao gồm khả tư lơ gic, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hoá, khả nhận biết mối quan hệ hệ thống trình Năng lực chuyên môn hiểu theo nghĩa hẹp lực “nội dung chuyên môn”, theo nghĩa rộng bao gồm lực phương pháp chuyên môn - Năng lực phương pháp (Methodical competency): Là khả hành động có kế hoạch, định hướng mục đích việc giải nhiệm vụ vấn đề Năng lực phương pháp bao gồm lực phương pháp chung phương pháp chuyên môn Trung tâm phương pháp nhận thức khả tiếp nhận, xử lý, đánh giá, truyền thụ trình bày tri thức - Năng lực xã hội (Social competency): Là khả đạt mục đích tình xã hội xã hội nhiệm vụ khác phối hợp phối hợp chặt chẽ với thành viên khác - Năng lực cá thể (Induvidual competency): Là khả xác định, đánh giá hội phát triển giới hạn cá nhân, phát triển khiếu cá nhân, xây dựng thực kế hoạch phát triển cá nhân, quan điểm, chuẩn giá trị đạo đức động chi phối ứng xử hành vi Trong chương trình dạy học nước thuộc OECD, người ta sử dụng mơ hình lực đơn giản hơn, phân chia lực thành hai nhóm chính, lực chung lực chuyên môn - Nhóm lực chung bao gồm: + Khả hành động độc lập thành công; + Khả sử dụng công cụ giao tiếp công cụ tri thức cách tự chủ; + Khả hành động thành cơng nhóm xã hội khơng đồng - Năng lực chuyên môn liên quan đến mơn học riêng biệt Ví dụ nhóm lực chun mơn mơn Tốn bao gồm lực sau đây: + Giải vấn đề toán học; + Lập luận tốn học; + Mơ hình hóa tốn học; + Giao tiếp toán học; + Tranh luận nội dung tốn học; + Vận dụng cách trình bày tốn học; + Sử dụng ký hiệu, cơng thức, yêu tố thuật toán 1.1.3 Dạy học theo tiếp cận lực Từ năm 90 kỉ trước, so sánh quốc tế thiết kế chương trình giáo dục, người ta thường nêu lên hai cách tiếp cận chính: thứ nhất, tiếp cận dựa theo nội dung chủ đề (content or topic based approach), thứ hai tiếp cận dựa vào kết đầu (outcome based approach) - Tiếp cận dựa vào nội dung cách nêu danh mục đề tài, chủ đề lĩnh vực, môn học Tức tập trung xác định trả lời câu hỏi: Chúng ta muốn học sinh biết gì? Cách tiếp cận chủ yếu dựa vào yêu cầu nội dung học vấn môn nên thường mang nặng lí thuyết tính hệ thống, người thiết kế ý đến tiềm năng, giai đoạn phát triển, nhu cầu, hứng thú điều kiện người học - Tiếp cận kết đầu cách tiếp cận nêu rõ kết quả, khả kĩ mà học sinh mong muốn đạt vào cuối giai đoạn nhà trường mơn học cụ thể Nói cách khác, cách tiếp cận nhằm trả lời câu hỏi: Chúng ta muốn học sinh biết làm gì? Bước sang kỉ 21, tốc độ phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng với biến đổi liên tục khơn lường, vai trò giáo dục ngày trọng đầu tư hết Xu thiết kế chương trình giáo dục theo tiếp cận lực nhiều quốc gia quan tâm vận dụng việc thay đổi, sửa sang, cải tiến chương trình cải cách giáo dục Tên gọi cách tiếp cận có khác thuật ngữ dùng phổ biến Competency-based Curriculum (Chương trình dựa sở lực- gọi tắt tiếp cận lực) Chương trình tiếp cận lực thực chất cách tiếp cận kết đầu Đầu cách tiếp cận tập trung vào hệ thống lực cần có người học Việc dạy học thay dừng hướng tới mục tiêu dạy học hình thành kiến thức, kĩ thái độ tích cực học sinh cịn hướng tới mục tiêu xa sở kiến thức, kĩ hình thành, phát triển khả thực hành động có ý nghĩa người học Học sinh ghi nhớ kiến thức mà thực hoạt động cụ thể, vận dụng tri thức học để giải tình đặt sống 1.2 Sử dụng phương tiện dạy học Vật lý 1.2.1 Thế phương tiện dạy học số Khi dạy học số nội dung, để tổ chức trình hoạt động học tập vật lý cách tích cực, chủ động, sáng tạo, sử dụng phương tiện dạy học truyền thống, gặp khó khăn để đạt mục đích dạy học Chính vậy, công nghệ thông tin phát triển, để hỗ trợ việc thực tốt mục tiêu dạy học, người ta tạo phương tiện dạy học số - phương tiện mà phần hay toàn tạo nên hoạt động dựa công nghệ số Theo định nghĩa phương tiện dạy học số thuộc phương tiện dạy học bao gồm phương tiện thiết bị cứng như: máy chiếu Projector, đầu đĩa Camera…- gọi tắt phương tiện dạy học số cứng; phương tiện liệu số, phần mềm hay thiết bị tích hợp thiết bị cứng phần mềm như: hình ảnh, video, mơ hình, thiết bị thí nghiệm ghép nối máy vi tính…- gọi tắt phương tiện dạy học số mềm 1.2.2 Phân loại phương tiện dạy học số dạy học Vật lý PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC (VẬT LÝ) Phương tiện dạy học (Vật lý) Phương tiện dạy học (Vật lý) 1.2.3 Khả hỗ trợ phương tiện dạy học số dạy học Vật lý Việc tổ chức hoạt động nhận thức học sinh theo đường tìm tịi nhà khoa học theo chu tình hoạt động nhận thức sáng tạo thường gặp khó khăn giai đoạn như: đề xuất mơ hình - giả thuyết trừu tượng, xây dựng phương án thực nghiệm tiến hành thực nghiệm để kiểm tra hệ Chính thơng qua hoạt động giai đoạn này, mà tính tích cực, tự lực sáng tạo học sinh phát triển Tuy nhiên, nhiều trường hợp, sử dụng phương tiện dạy học truyền thống việc yếu cầu tính tích cực, tự lực học sinh tham gia vào việc phát vấn đề cần giải giải vấn đề học tập bị hạn chế, đó, việc áp dụng phương pháp dạy học nhằm tích cưc hóa người học có hạn chế định Các phương tiện dạy học số có chức ưu việt so với phương tiện dạy học vật lý truyền thống, cụ thể như: - Dựa tên phương trình mơ tả mối quan hệ đại lượng vật lý trình, tượng nghiên cứu, nhờ phương tiện dạy học số ta mơ mối quan hệ hình ảnh tĩnh hay động cách xác, trực quan thẩm mĩ Cũng nhờ mơ mà ta đưa dự đốn tượng, trình vật lý mới, phát vấn đề cần giải - Phương tiện dạy học số hỗ trợ thí nghiệm vật lý (thơng qua việc ghép nối máy vi tính hay phân tích băng hình) để tự động hóa thu thập, lưu trữ số liệu thí nghiệm, phân loại, xếp chúng trình bày kết dạng bảng số liệu hay đồ thị nhanh chóng ý muốn (nhờ phần mềm) Phương tiện dạy học số với khả tính tốn cực nhanh, hỗ trợ việc kiểm tra mơ hình đưa hay sai (trên sở tính toán điều kiện cụ thể so sánh kết với số liệu thực nghiệm thu dạng đồ thị) Hỗ trợ giúp cho học sinh tham gia tích cực, tự lực sáng tạo vào giai đoạn giải vấn đề trình nhận thức 1.3 Thí nghiệm dạy học Vật lý 1.3.1 Thí nghiệm Vật lý Thí nghiệm vật lý tác động có chủ định, có hệ thống người vào đối tượng thực khách quan Thơng qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động, ta thu nhận tri thức minh họa cách sinh động cho đắn lí thuyết có 1.3.2 Ý nghĩa, vai trị thí nghiệm dạy học Vật lý - Thí nghiệm góp phần hình thành giới quan khoa học cho học sinh: Thí nghiệm vai trị phận quan trọng dạy học Vật lý bước cung cấp hệ thống hóa tri thức cho người, qua củng cố niềm tin khoa học hồn thiện giới quan khoa học người, tạo nên tư đắn tích cực Thơng qua thí nghiệm, lí thuyết tái cách sinh động đầy thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh giáo điều dạy học Vật lí - Thí nghiệm giúp phát khắc phục quan niệm sai lầm học sinh: Khi xem xét tượng Vật lý, học sinh có quan niệm khác từ kinh nghiệm sống hàng ngày Thường quan niệm sai lệch so với chất tượng trình Vật lý Ngay hiểu biết không sai lệch với chất vật lý vật, tượng quan niệm khơng hồn tồn xác đầy đủ Do đó, dạy học vật lý, giáo viên cần phải có biện pháp khắc phục quan niệm sai lầm học sinh, giúp học sinh tiếp cận xác chất vật lý vật, tượng Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu chứng minh biện pháp khắc phục quan niệm học sinh có hiệu sử dụng thí nghiệm Vì học sinh tự giác bỏ ý nghĩ sai lầm tự nhận quan niệm vơ lí, mâu thuẫn với thực tế - Thí nghiệm phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh: Qua việc tham gia vào thí nghiệm, học sinh có nhiều hội đề rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, từ có khả điều kiện tiếp cận với hoạt động thựcvào tiễn Hơn nữa, điều kiện giúp học sinh thu nhận kiến thức cách vững vàng hơn, tăng cường rèn luyện khéo léo chân tay, nâng cao khả thực hành, thao tác cách thục, ra, việc thu thập, xử lí số liệu góp phần hồn thiện kĩ thực hành tổng hợp cho học sinh - Thí nghiệm đơn giản hóa tượng Vật lý: Sử dụng thí nghiệm làm đơn giản hóa tượng, kiểm sốt q trình, làm bật khía cạnh, phơi bày rõ ràng chất tượng, trình cần nghiên cứu Đối với tượng cần nghiên cứu mà tri giác trực tiếp giác quan việc sử dụng thí nghiệm làm mơ hình để trực quan hóa khơng thể thiếu Các tượng, q trình diễn thí nghiệm làm đơn giản hóa tượng, q trình thực nhiên đảm bảo cung cấp đầy đủ xác tri thức, điều tạo cho người học tiếp cận kiến thức cách dễ dàng - Thí nghiệm góp phần tích cực hóa tư người học: Thơng qua thí nghiệm, giác quan học sinh bị tác động mạnh thường xuyên trình học tập Quan sát vật, tượng thí nghiệm khơng giống quan sát tự nhiên, thí nghiệm làm bộc lộ mối quan hệ chất nhất, làm rõ yếu tố cần quan sát có chủ định Bên cạnh đó, sau quan sát thí nghiệm, việc thu thập, phân tích, xử lí kết số liệu học sinh rèn luyện ngày, qua nâng cao khả tư người học - Thí nghiệm có tác dụng bồi dưỡng đức tính tốt cho học sinh: Thí nghiệm ln ln địi hỏi học sinh tính tỉ mỉ, thận trọng, trung thực, kiên trì, xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đồn kết giúp đỡ cơng việc phẩm chất người lao động khoa học sáng tạo - Thí nghiệm Vật lí sử dụng tất giai đoạn q trình dạy học: Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn trình dạy học bao gồm: đề xuất vấn đề, vận dụng, củng cố, kiểm tra kiến thức học sinh … qua bước nâng cao hiệu dạy học Vật lí 1.4 Thí nghiệm ghép nối máy vi tính sử dụng cảm biến Addestation 1.4.1 Nguyên lý hoạt động chức thí nghiệm ghép nối máy vi tính 10 - aMixer MGA, máy vi tính - cảm biến chuyển động - Bộ thí nghiệm học – động lực học: + xe lăn + ray + ròng rọc, nặng dây treo 2.6.3 Tiến hành thí nghiệm * Chuẩn bị - Bước 1: Lắp cố định cảm biến chuyển động lên ray kết nối cảm biến chuyển động với thiết bị aMixer MGA (Hình 2.6.1) Hình 2.6.1 Bố trí thí nghiệm - Bước 2: Mở aMixer MGA, kết nối thiết bị aMixer MGA với máy vi tính khởi động phần mềm hỗ trợ Kết nối cảm biến chuyển động với CH1 aMixer MGA Trên hình máy tính xuất bảng ta chọn “Chuyển động (0,15-1,6m)” kích “Chạy” (Hình 2.6.2) Hình 2.6.2 36 * Thu thập liệu - Bước 3: Kéo xe A lại gần cảm biến chuyển động cách khoảng 30 cm kích vào biểu tượng phần mềm hỗ trợ sau thả tay cho xe lăn chuyển động Sau xe A dừng lại ta kích vào biểu tượng để dừng đo Trên hình thiết bị ta thu đồ thị (Hình 2.6.3) Hình 2.6.3 - Bước 4: Kích vào biểu tượng chấm vào điểm bắt đầu điểm cao đồ thị ghi lại số liệu độ lệch thời gian độ lệch biên độ (Hình 2.6.4) Hình 2.6.4 - Bước 5: Làm thí nghiệm tương tự với xe lăn ray (xe B cho nằm cách xe A khoảng 30cm) thực lặp lại bước 5, ghi lại số liệu (Hình 2.6.5) Hình 2.6.5 37 2.6.4 Xử lý số liệu: Khối lượng xe: mA = 0,14g; mB = 0,135 kg Quãng đường (m) Thời gian (s) Vận tốc (m/s) Động lượng (kgm/s) xe 0,516 2,6 0,19846 0,027784 xe 0,363 3,69 0,09837 0,027051 2.6.5 Kết luận Từ kết đo đạc tính tốn thí nghiệm ta thấy động lượng hệ gần có nghĩa động lượng hệ bảo toàn Như vậy, với thiết bị aMixer MGA ta tiến hành thí nghiệm đơn giản thu kết xác 2.7 Thí nghiệm đo hệ số ma sát 2.7.1 Mục tiêu - Nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào vật chuyển động mặt phẳng nghiêng - Đo hệ số ma sát lăn 2.7.2 Dụng cụ thí nghiệm - aMixer MGA, máy vi tính - cảm biến chuyển động - Bộ thí nghiệm học – động lực học: + xe lăn + ray + trụ 2.7.3 Tiến hành thí nghiệm * Chuẩn bị: - Bước 1: Cho trụ nhựa vào lỗ đầu ray vặn chốt cố định để tạo mặt phẳng nghiêng Gắn cảm biến lực lên ray cố định lại Dùng thước đo độ để xác định góc nghiêng (Hình 2.7.1) 38 Hình 2.7.1 Bố trí thí nghiệm - Bước 2: Kết nối cảm biến lực với thiết bị aMixer MGA qua cổng CH1 kết nối máy tính với thiết bị aMixer MGA khởi động phần mềm hỗ trợ, hình thiết bị xuất cửa sổ hình ta nhấn vào phím “Chạy” (Hình 2.7.2) Hình 2.7.2 * Thu thập số liệu - Bước 3: Kéo xe lăn lên gần cảm biến chuyển động kích vào biểu tượng phần mềm hỗ trợ sau thả tay cho xe chuyển động xuống mặt phẳng nghiêng Trên hình thiết bị ta thu đồ thị (Hình 2.7.3) Hình 2.7.3 39 - Bước 4: Kích vào biểu tượng để phóng to phân tích số liệu đồ thị thu Kích vào biểu tượng chọn điểm bắt đầu điểm cao đồ thị ghi lại số liệu (Hình 2.7.4) Hình 2.7.4 2.7.4 Xử lý số liệu: Mặt phẳng nghiêng: 𝛼 = 30 Gia tốc trọng trường: 𝑔 = 9,8 𝑚 𝑠2 Hệ số ma sát: 𝜇 = 𝑡𝑎𝑛𝛼 − 𝑎 𝑔𝑐𝑜𝑠𝛼 Gia tốc chuyển động: 𝑎= 2𝑠 𝑡2 Quãng đường (m) Thời gian (s) Gia tốc (m/s2) Hệ số ma sát 0,488 3,06 0,104 0,041 2.7.4 Kết luận Qua kết đo đạc tính tốn ta xác định gia tốc hệ số ma sát vật chuyển động mặt phẳng ngang Như vậy, thí nghiệm với thiết bị aMixer MGA nhỏ gọn, lắp đặt đơn giản, giá trị thu có độ xác cao Ngồi ra, ta phân tích kết thu bảng số liệu 2.8 Thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle – Mariotte 2.8.1 Mục tiêu - Biết cách thiết lập để đo áp suất gây khí thí nghiệm 40 - Khảo sát mối liên hệ áp suất thể tích xác nhận định luật Boyle – Mariotte 2.8.2 Dụng cụ thí nghiệm aMixer MGA, cảm biến áp suất khí, xi lanh 2.8.3 Tiến hành thí nghiệm * Chuẩn bị - Bước 1: Mở aMixer MGA, kết nối cảm biến áp suất khí vào CH aMixer MGA Kết nối thiết bị aMixer MGA với máy vi tính chạy phần mềm hỗ trợ Trên hình xuất “Áp suất khí (0-250kPa)” kích “Chạy” (Hình 2.8.1) Hình 2.8.1 41 - Bước 2: Kích vào biểu tượng để chuyển sang chế độ xem dạng đồng hồ kim kích vào kênh để mở rộng đồng hồ hiển thị tồn hình (Hình 2.8.2) Hình 2.8.2 - Bước 3: Điều chỉnh vị trí pittơng cho vịng đen đầu đến vị trí đánh dấu “20 ml” xilanh (Hình 2.8.3) Hình 2.8.3 - Bước 4: Gắn đầu xilanh vào cảm biến áp suất khí, vặn xilanh theo chiều kim đồng hồ nhẹ nhàng đến gắn chặt vào cảm biến Bảo đảm vị trícủa pittơng điểm “20 ml” (Hình 2.8.4) Hình 2.8.4 42 * Thu thập liệu - Bước 5: Kích vào biểu tượng phần mềm hỗ trợ để bắt đầu thu thập liệu Ghi lại giá trị áp suất thu vào Bảng - Bước 6: Đẩy pit-tơng chừng vịng đen đến vị trí đánh dấu “18 ml” - Bước 7: Khi giá trị áp suất hiển thị ổn định, ghi lại vào Bảng - Bước 8: Lặp lại bước với vịng đen đầu pittơng đến vị trí đánh dấu “16 ml”, “14 ml”, “12 ml” “10 ml” Ghi lại giá trị áp suất thu vào Bảng Kích vào biểu tượng để dừng thu thập liệu Bảng Thể tích (ml) Áp suất (kPa) 1/thể tích (ml-1) 20 100,7 0,05 18 113 0,05556 16 119,2 0,0625 14 133,4 0,07142 12 152,3 0,08333 10 178,2 0,1 2.8.4 Phân tích kết - Bước 9: Nhấn vào biểu tượng mục “Trình đơn cơng cụ”, chọn “Đầu vào liệu riêng”, nhấn “Chạy” (Hình 2.8.5) - Bước 10: Nhấn vào biểu tượng nhập tên đơn vị vào cột “Áp suất” đơn vị “kPa”, “1/Thể tích” đơn vị “1/ml” (Hình 2.8.6), (Hình 2.8.7) Hình 2.8.5 Hình 2.8.6 Hình 2.8.7 43 - Bước 11: Kích vào biểu tượng bắt đầu nhập giá trị thu từ Bảng cột giá trị (Hình 2.8.8) Sau nhập xong nhấn vào biểu tượng kích vào biểu tượng để thu dạng đồ thị áp suất theo x (Hình 2.8.9) Hình 2.8.8 Hình 2.8.9 - Bước 12: Nhấn vào biểu tượng chọn “Hồi qui tuyến tính” ta thu đồ thị đường thẳng có dạng y = ax + b phù hợp với điểm có đồ thị (Hình 2.8.10) Hình 2.8.10 44 2.8.5 Kết luận Từ kết thí nghiệm thu hệ số a đường thẳng thu giá trị số công thức pV = const giá trị R2 ≈ có nghĩa đường thẳng thu phù hợp hồn tồn với điểm có Điều có nghĩa kết tuân theo định luật Boyle – Mariotte Như vậy, dụng cụ để thực thí nghiệm vừa gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt, sử dụng kết thu có độ xác cao Kết nghiên cứu Các thí nghiệm trình bày tiến hành lớp 10A1 10A4 năm học 2021-2022 thu kết cụ thể sau: Lớp 10A1 Năng lực đặc thù - Hiểu sở lý thuyết thí nghiệm Số lượng Tỉ lệ Lớp 10A4 Số lượng Tỉ lệ 26/37 70,27% 22/47 46,81% - Hiểu nguyên tắc hoạt động 29/37 thiết bị 78,38% 19/47 40,43% - Có khả lắp ráp thí nghiệm 37/37 100,00% 34/47 72,34% - Có khả tiến hành thí nghiệm 37/37 100,00% 34/47 72,34% - Có khả xử lý số liệu 31/37 83,78% 29/47 61,70% - Có thể rút kết luận dựa vào 23/37 62,16% 16/47 34,04% Trong lớp kiểm tra thực nghiệm, lớp 10A4 có lực, trình độ thấp nhiều so với lớp 10A1 (điểm đầu vào em học sinh có tổng mơn sau nhân hệ số 14 điểm kể điểm ưu tiên) nên kết thu lớp không cao Tuy nhiên, em học sinh quan sát hướng dẫn giáo viên lắp ráp, tiến hành thí nghiệm xử lý số liệu Như vậy, đánh giá việc hình thành phát triển lực thơng qua thí nghiệm sau: - Học sinh trực tiếp chuẩn bị tiến hành thí nghiệm hướng dẫn giáo viên - Học sinh tự thu thập liệu xử lý số liệu cách lập bảng tính sử dụng công thức phần mềm exel - Học sinh không khó khăn xử lý sai số - Với thí nghiệm đơn giản, dễ lắp đặt, dễ sử dụng tăng hứng thú yêu thích môn Vật lý 45 Một số kết đạt sử dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 Sau trình nghiên cứu tìm hiểu vận dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 vào dạy học Vật lý trường THPT Tương Dương 2, nhận thấy số kết sau: - Thiết bị aMixer MGA cảm biến cho kết thí nghiệm có tính định lượng xác, liên tục trực quan (dạng đồ thị, số, đồng hồ) - Kết thí nghiệm dạng file lưu trực tiếp lên thẻ nhớ máy tính giúp dễ dàng quản lý, tra cứu so sánh - Thiết bị aMixer MGA cảm biến dễ dàng thao tác, sử dụng phịng dạy lý thuyết để giúp giảng sinh động, hấp dẫn - Thiết bị aMixer MGA dễ dàng kết hợp với thiết bị thí nghiệm truyền thống để tăng hiệu chất lượng thí nghiệm - Giáo viên sáng tạo để mở rộng thí nghiệm để giảng phong phú, giúp học sinh dễ dàng tiếp cận học - Thiết bị aMixer MGA thiếu phương pháp dạy học STEM Thiết bị aMixer MGA phù hợp xu hướng dạy học giới 46 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thí nghiệm sử dụng cảm biến ghép nối máy vi tính để dùng dạy học Vật lí chủ đề mà thiết bị thí nghiệm thí nghiệm có cịn nhiều hạn chế Tính thuận tiện phương án thí nghiệm xác kết khảo sát tương ứng chứng tỏ tính khả thi việc sử dụng thí nghiệm Hướng mở đề tài Để hoàn thiện phát triển đề tài, nhiệm vụ nghiên cứu đặt tiếp tục thiết kế, thử nghiệm phương án thí nghiệm chế tạo thiết bị thí nghiệm sử dụng cảm biến để dùng dạy học Vật lí theo tiếp cận lực; thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi phương án thí nghiệm, ưu nhược điểm thí nghiệm chế tạo Một số kiến nghị đề xuất 3.1 Đối với Bộ Giáo dục Đào tạo Tăng cường trang bị thiết bị dạy học đại cho trường học Đặc biệt trọng tới việc xây dựng phòng mơn, phịng thực hành STEM cho trường phổ thơng Thay đổi hình thức phương pháp kiểm tra đánh giá theo hướng trọng tập trung đánh giá thành phần lực vật lí Bên cạnh việc kiểm tra kiến thức, cần coi trọng đánh giá khả đề xuất phương án thí nghiệm, kĩ thực hành lực vận dụng tri thức vào thực tiễn 3.2 Đối với trường phổ thông Cán quản lí khuyến khích giáo viên sử dụng phối hợp phương tiện dạy học; tạo điều kiện môi trường thuận lợi để học sinh tăng cường hoạt động thực nghiệm; tổ chức thi khoa học-kĩ thuật, câu lạc STEM học Đối với giáo viên: thường xuyên nghiên cứu, tìm tịi, khai thác sử dụng hết khả thiết bị thí nghiệm có; cải tiến, chế tạo thiết bị thí nghiệm với cảm biến để khắc phục nhược điểm thiết bị thí nghiệm có bổ sung phương án thí nghiệm chưa có; tích cực học hỏi, tìm hiểu phương pháp phương tiện dạy học mới; sử dụng kết hợp phương pháp phương tiện dạy học cách phù hợp hiệu Đối với học sinh: Tích cực tham gia hoạt động học tập liên quan đến thí nghiệm, thường xun tìm tịi, sáng tạo đề xuất ý kiến việc thiết kế thử nghiệm phương án thí nghiệm với phương tiện dạy học số 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghị số 88/2014/QH13 ngày 28 tháng 11 năm 2014 đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thơng, góp phần đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo Lương Duyên Bình (tổng chủ biên),Vũ Quang (chủ biên), Nguyễn Thượng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngơ Quốc Qnh (2012), Vật lí 10, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Văn Khải (chủ biên), Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2008), Lý luận dạy học vật lí trường phổ thơng, NXB Giáo dục, Hà Nội Phạm Xuân Quế (2007), Ứng dụng công nghệ thông tin tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí tích cực, chủ động sáng tạo NXB Đại học Sư phạm Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng NXB Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lí trường phổ thơng theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội Hướng dẫn thực hành Vật lý Addestation, Copyright©2013 Addest Technovation Pte Ltd 48 MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Đóng góp đề tài PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở lý luận thí nghiệm Vật lý 1.1 Dạy học Vật lý theo tiếp cận lực 1.2 Sử dụng phương tiện dạy học Vật lý 1.3 Thí nghiệm dạy học Vật lý 1.4 Thí nghiệm ghép nối máy vi tính sử dụng cảm biến Addestation Sử dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 10 2.1 Giới thiệu cảm biến Addestation 10 2.2 Thí nghiệm xác định vận tốc gia tốc vật rơi tự 11 2.3 Thí nghiệm khảo sát định luật II Niuton 15 2.4 Thí nghiệm kiểm chứng định luật Huc 21 2.5 Thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi va chạm không đàn hồi 27 2.6 Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn động lượng 33 2.7 Thí nghiệm đo hệ số ma sát 36 2.8 Thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle – Mariotte 38 Kết thực nghiệm sư phạm 43 Một số kết đạt sử dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 44 PHẦN III KẾT LUẬN 45 Ý nghĩa đề tài 45 Hướng mở đề tài 45 49 Một số kiến nghị đề xuất 45 3.1 Đối với Bộ Giáo dục Đào tạo 45 3.2 Đối với trường phổ thông 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 50 ... nối máy vi tính sử dụng cảm biến Addestation Sử dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 10 2.1 Giới thiệu cảm biến Addestation 10 2.2 Thí nghiệm xác định vận tốc... dụng cảm biến Addestation để thực số thí nghiệm chương trình vật lý 10 2.1 Giới thiệu cảm biến Addestation Bộ cảm biến Addestation thiết bị thí nghiệm sử dụng cơng nghệ cảm biến Addestation kết... thí nghiệm trình bày tiến hành lớp 10A1 10A4 năm học 2021-2022 thu kết cụ thể sau: Lớp 10A1 Năng lực đặc thù - Hiểu sở lý thuyết thí nghiệm Số lượng Tỉ lệ Lớp 10A4 Số lượng Tỉ lệ 26/37 70,27% 22/47