luận văn thạc sĩ ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho học sinh phần động học vật lý 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN VĂN HẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2012 i z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN VĂN HẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phạm Kim Chung HÀ NỘI – 2012 ii z DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT Cơng nghệ thơng tin CSVT Cơ sở vật chất DH Dạy học DHVL Dạy học Vật lí HS Học sinh TBTN Thiết bị thí nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm TNTH Thí nghiệm thực hành TNVL Thí nghiệm Vật lí TNVLPT Thí nghiệm Vật lí phổ thơng THPT Trung học phổ thơng MTĐT Máy tính điện tử PTDH Phương tiện dạy học SGK Sách giáo khoa SP Sư phạm VL Vật lí iv z DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng kĩ thí nghiệm cần rèn luyện cho học sinh THPT dạy học vật lí…………………………………………………………….13 Bảng 1.2 Thống kê phiếu khảo sát học sinh THPT Việt Đức………………….25 Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm số báo cáo chuẩn bị trước tiến hành thí nghiệm …………………………………………………………………… 61 Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số báo cáo sau tiến hành thí nghiệm……62 Bảng 3.3 Bảng thống kê số học sinh đạt từ điểm xi trở xuống…………… 63 v z DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Kết báo cáo chuẩn bị trước tiến hành thí nghiệm……….62 Biểu đồ 3.2 Đồ thị đường tần suất lũy tích………………………… ….63 vi z DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khi nhấn công tắc nam châm điện, vật bắt đầu rơi thời gian vật qua cổng quang hiển thị đồng hồ 29 Hình 1.2 Khi nhấn cổng quang cho phép dịch chuyển cổng quang vị trí khác 30 Hình 1.3 Sử dụng cơng cụ kéo - thả Flash xây dựng câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra kĩ bố trí dụng cụ thí nghiệm 31 Hình 2.1 Sử dụng câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra kĩ lựa chọn dụng cụ thí nghiệm bố trí dụng cụ thí nghiệm 41 Hình 2.2 Khi nhấn cơng tắc nam châm điện, vật bắt đầu rơi thời gian vật qua cổng quang hiển thị đồng hồ 42 Hình 2.3 Khi nhấn cổng quang cho phép dịch chuyển cổng quang vị trí khác 42 Hình 2.4 Chọn dụng cụ thí nghiệm 43 Hình 2.5 Bố trí lắp ráp dụng cụ TN 43 Hình 2.6 Thí nghiệm xác định hệ số ma sát thí nghiệm với máng CT10 đồng hồ MC964 44 Hình 2.7 Chọn dụng cụ thí nghiệm 45 vii z luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Lý nghiên cứu…………………………………………………………… 2.Mục đích nghiên cứu………………………………………………………… 3.Phạm vi nghiên cứu………………………………………………………… 4.Mẫu khảo sát………………………………………………………………… 5.Giả thuyết khoa học………………………………………………………… 6.Nhiệm vụ nghiên cứu………………………………………………………… 7.Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………… 8.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài…………………………………… 9.Cấu trúc luận án……………………………………………………………… CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI………… 1.1.Thí nghiệm Vật lý đặc điểm thí nghiệm Vật lý …………………… 1.1.1.Thí nghiệm Vật lý……………………………………………………… 1.1.2.Đặc điểm thí nghiệm Vật lý…………………………………………… 1.2.Vai trị thí nghiệm dạy học Vật lý trƣờng phổ thông………… 1.2.1.Vai trị thí nghiệm DHVL trường phổ thơng theo quan điểm lý luận nhận thức………………………………………………………… 1.2.2.Vai trị thí nghiệm DH VL trường phổ thơng theo quan điểm lý luận dạy học …………………………………………………………… 1.3.Hệ thống kĩ thí nghiệm cần rèn luyện học sinh phổ thông dạy học vật lý 11 1.3.1.Khái niệm kĩ 11 viii luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong z luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong 1.3.2.Kĩ thí nghiệm cần rèn luyện học sinh phổ thông dạy học vật lý 12 1.4.Vai trị thí nghiệm thực hành rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng THPT 17 1.4.1.Thí nghiệm thực hành Vật lý 17 1.4.2.Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành dạy học Vật lý THPT 19 1.5 Thực trạng việc rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng phổ thơng…………………………………………… 23 1.5.1.Mục đích tìm hiểu……………………………………………………… 23 1.5.2 Nội dung tìm hiểu……………………………………………………… 23 1.5.3 Phương pháp tìm hiểu…………………………………………………… 24 1.5.4 Kết tìm hiểu………………………………………………………… 24 1.6.Ứng dụng CNTT hỗ trợ rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng phổ thơng…………………………………… 27 1.6.1 Ứng dụng CNTT hỗ trợ trình tự học, tự nghiên cứu nhà học sinh (Hỗ trợ tìm kiếm trao đổi thông tin)…………………………………… 27 1.6.2 Xây dựng sử dụng phần mềm thí nghiệm tương tác hình hỗ trợ làm quen với thiết bị thí nghiệm thực xây dựng quy trình thao tác tiến hành thực hành thí nghiệm thực (Hỗ trợ thực Qui trình)…………… 27 1.6.3 Xây dựng phần mềm hỗ trợ trình kiếm tra, đánh giá ……………… 30 1.7 Kết luận chƣơng 1……………………………………………………… 31 CHƢƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC – VẬT LÝ 10………………………………………………………………… 34 2.1 Phân tích nội dung thực hành thí nghiệm phần học sách giáo khoa vật lí 10- nâng cao…………………………………………… ix luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong z 34 luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong 2.1.1 Các thực hành thí nghiệm phần học…………………………… 34 2.1.2 Xác định mục tiêu thí nghiệm 35 2.3 Xây dựng phần mềm thí nghiệm hỗ trợ dạy học số nội dung phần động học, động lực học định luật bảo tồn thuộc mơn học TNVLPT………………………………………………………………… 38 2.3.1 Ý tưởng xây dựng phần mềm……………………………………… 38 2.3.2 Quy trình xây dựng phần mềm………………………………………… 39 2.3.3 Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học thực hành thí nghiệm phần học………………………………………………………………… 40 2.3.3.1 Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm xác định gia tốc rơi tự do……………………………………………………………………………………… 40 2.3.3.2 Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm xác định hệ số ma sát……………………………………………………………………………… 43 2.3.3.3.Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm tổng hợp hai lực…… 45 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học thí nghiệm phần Cơ học………………… 45 2.5.Tổ chức hoạt động thí nghiệm phần học 49 2.6.Các hình thức kiểm tra đánh giá 50 2.7.Thiết kế tiến trình dạy học thí nghiệm phần học 50 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM………………………………… 54 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm…………………… 54 3.2 Đối tƣợng phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm…………………… 54 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm…………………………………… 54 3.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm…………………………………… 54 3.3 Thực nghiệm sƣ phạm…………………………………………………… 56 3.4 Phân tích định tính diễn biến học q trình TNSP…… 57 3.5 Phân tích định lƣợng…………………………………………………… 61 x luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong z luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong 3.6 Hiệu biện pháp đề xuất…………………………………… 66 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ…………………………………………… 67 1.Kết luận……………………………………………………………………… 67 2.Khuyến nghị………………………………………………………………… 68 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 69 Phụ lục 1……………………………………………………………………… 93 Báo cáo chuẩn bị thực hành: Tổng hợp hai lực…………………………… 93 Báo cáo thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do………………………………… 79 Báo cáo thực hành: Tổng hợp hai lực………………………………………… 97 Báo cáo thực hành: Xác định hệ số ma sát…………………………………… 104 Phụ lục 2……………………………………………………………………… 104 Phiếu điều tra học sinh………………………………………………………… 110 Kết phiếu điều tra học sinh………………………………………………… 114 xi luan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thongluan.van.thac.si.ung.dung.cong.nghe.thong.tin.ho.tro.ren.luyen.ky.nang.thi.nghiem.cho.hoc.sinh.phan.dong.hoc.vat.ly.10.trung.hoc.pho.thong z