Tuynhiên các thí nghiệm này còn có các hạn chế sau:- Một số bộ thí nghiệm như bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của con lắc đơn, sựrơi tự do của một vật, thí nghiệm kiểm chứng định luật
n CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: HƯỚNG DẪN HỌC SINH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM CĨ SỬ DỤNG CẢM BIẾN TRÊN ĐIỆN THOẠI THƠNG MINH ÁP DỤNG KHI TỔ CHỨC DẠY HỌC MÔN VẬT LÍ n Tác giả: Nguyễn Thị Duyên Chức vụ: Giáo viên Đồng tác giả: Lê Đình Dương – chức vụ: Phó hiệu trưởng Lê Anh Thái – chức vụ: Nhóm trưởng chuyên môn Nguyễn Thị Minh Chúc – chức vụ: Giáo viên Mai Thị Hồng Vinh – chức vụ: Giáo viên Ninh Bình, tháng năm 2023 CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Hội đồng thẩm định sáng kiến Sở Giáo dục Đào tạo Ninh Bình Chúng tơi ghi tên đây: Số TT Họ tên Ngày tháng năm sinh Nơi công tác (hoặc nơi thường trú) Chức danh Trình độ chun mơn Tỷ lệ (%) đóng góp vào việc tạo sáng kiến (ghi rõ đồng tác giả (nếu có) GV Cử nhân 20 NTCM Cử nhân GV Cử nhân GV Cử nhân Phó HT Cử nhân THPT Nguyễn Thị Duyên 04/6/1985 n Trần Hưng Đạo THPT Lê Anh Thái 31/07/1982 Trần Hưng Đạo THPT Nguyễn Thị Minh Chúc 10/12/1987 Trần Hưng Đạo THPT Mai Thị Hồng Vinh 16/07/1983 Trần Hưng Đạo THPT Lê Đình Dương 29/04/1984 Trần Hưng Đạo Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng Chúng nhóm tác giả đề nghị xét cơng nhận sáng kiến: “Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến điện thoại thông minh áp dụng tổ chức dạy học Vật lí” Lĩnh vực áp dụng: Giảng dạy 20 20 20 20 n Nội dung 2.1 Giải pháp cũ * Giải pháp cũ Đối với môn Vật lí cơng cụ để hút HS vào học thí nghiệm kiểm chứng hay thí nghiệm thực hành Tuy nhiên thời gian để chuẩn bị tiết dạy có thí nghiệm cịn nhiều thời gian, sở vật chất số trường cịn thiếu thốn, thiết bị hỏng hóc nhiều nên giảng dạy nội dung GV thường dạy chay, cho xem Video có sẵn mạng trình diễn thí nghiệm biểu diễn với thiết bị có sẵn * Ưu điểm - Với cách dạy cũ giúp giảm công sức GV, tiết kiệm thời gian, đảm bảo tiến độ chương trình - HS thường có nhiều thời gian cho việc làm tập luyện thi * Nhược điểm Về trang thiết bị thí nghiệm sẵn có Hiện phòng thí nghiệm của các trường phổ thông phục vụ cho dạy học có sẵn số thí nghiệm kiểm chứng thí nghiệm thực hành Tuy nhiên thí nghiệm cịn có hạn chế sau: - Một số thí nghiệm thí nghiệm khảo sát chuyển động lắc đơn, rơi tự vật, thí nghiệm kiểm chứng định luật II Newton dùng cổng quang điện đồng hồ đo thời gian để đếm chu kỳ đo thời gian chuyển động cồng kềnh so với không gian lớp học, hay bị lỗi sau thời gian sử dụng, giá thành thí nghiệm cịn cao, lớp học cần từ đến - Chưa có thí nghiệm kiểm chứng chu kỳ tần số lắc lò xo, dao động tắt dần, lắc đơn, gia tốc hướng tâm chuyển động tròn đều, chuyển động lăn mặt phẳng, đồ thị dao động âm nguồn khác phát ra… - Các thí nghiệm biểu diễn hầu hết cịn chưa có, GV chủ yếu tự lấy thí nghiệm sẵn có mạng cho HS quan sát Về phương pháp dạy học - Chỉ trọng trang bị kiến thức cho HS, chưa quan tâm đến phát triển lực thực nghiệm HS - HS nhận biết tượng thông qua số thí nghiệm GV cho xem video trình diễn trước lớp Vì HS chưa hiểu chất tượng - HS không tiếp xúc, làm việc với thiết bị nên khó liên hệ kiến thức khoa học với ứng dụng thực tiễn - Không khơi dậy tò mò, sáng tạo, niềm say mê học tập nghiên cứu khoa học 2.2 Giải pháp 2.2.1 Thiết kế, chế tạo số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến điện thoại thông minh Ngày nay, điện thoại thông minh (smartphone) trở thành vật dụng phổ biến với tất người Tuy nhiên, nhiều người khơng biết điện thoại tích hợp nhiều loại cảm biến cảm biến ánh sáng, cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất, để tạo chức thông minh phục vụ người dùng Những năm gần đây, số nghiên cứu việc sử dụng điện thoại thông minh công cụ đo đạc lưu trữ liệu thực nghiệm tạo nhiều bất ngờ hứng thú cho người học Trong sáng kiến này, tổ chức cho HS thiết kế, chế tạo phương án thí nghiệm có sử dụng ứng dụng Phyphox (Phụ lục 1) cài điện thoại thông minh để đo đạc xử lí số liệu, gồm: Bộ thí nghiệm khảo sát rơi tự – Đo gia tốc trọng trường n Giải pháp cũ: Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động rơi tự Nhược điểm: Cổng quang điện đồng hồ đo thời gian hay bị lỗi, thí nghiệm cịn nặng, cồng kềnh khó di chuyển GV giảng dạy trực tiếp lớp học, giá thành thí nghiệm cịn cao Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động rơi tự kết hợp điện thoại thông minh - Cấu tạo: + Kệ đỡ gắn trụ thay đổi độ cao + Nam châm điện nút bấm + Bộ nguồn 12V để cung cấp điện cho nam châm + nặng 100gam/1 + Điện thoại thơng minh có cài phần mềm Phyphox - Ngun lí hoạt động: Dựa vào cơng thức rơi tự vật S= 1/2gt Đo S thước, đo thời gian nhờ cảm biến âm điện thoại tiếng va chạm vật vào giá đỡ rơi Từ tính g - Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, gọn nhẹ - Tính mới: Sử dụng cảm biến âm điện thoại để đo thời gian (Phụ lục 2) Bộ thí nghiệm kiểm chứng định luật II Newton n Giải pháp cũ: Bộ thí nghiệm khảo sát định luật II Newton Nhược điểm: Cổng quang điện đồng hồ đo thời gian hay bị lỗi, thí nghiệm cịn nặng, cồng kềnh khó di chuyển GV giảng dạy trực tiếp lớp học, giá thành thí nghiệm cịn cao Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát định luật II Newton kết hợp điện thoại thông minh - Cấu tạo: + xe lăn + máng đỡ có gắn rịng rọc cố định + Dây nối + nặng 10g + Móc treo nặng + Điện thoại thơng minh có cài phần mềm Phyphox - Hoạt động: Dựa vào định luật II Newton F = ma Khảo sát phụ thuộc gia tốc a theo m F - Ưu điểm: Vật liệu đơn giản, dễ làm, phù hợp với nhiệm vụ giao cho HS thiết kế, chế tạo (Phụ lục 3) Bộ thí nghiệm khảo sát gia tốc hướng tâm chuyển động tròn n Giải pháp cũ: HS tìm hiểu thơng qua hình Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm ảnh, mơ tả sách giáo khoa khảo sát gia tốc hướng tâm chuyển động trịn kết hợp điện thoại thơng minh - Cấu tạo: + Bàn xoay có gắn mơ tơ 12V + Chiết áp điều chỉnh tốc độ quay + Giá đỡ điện thoại + Quả nặng giúp hệ cân + Điện thoại thơng minh có cài phần mềm Phyphox máy tính - Hoạt động: Khảo sát phụ Nhược điểm: Hiệu thấp, không gây thuộc độ lớn gia tốc hướng tâm theo bán kính tần số hứng thú - Ưu điểm: Vật liệu đơn giản, dễ làm, phù hợp với nhiệm vụ giao cho HS thiết kế, chế tạo (Phụ lục 4) Bộ thí nghiệm khảo sát chu kỳ, tần số lắc đơn Giải pháp cũ: HS tìm hiểu qua video thí Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát nghiệm có sẵn chu kỳ, tần số lắc đơn kết hợp Nhược điểm: Hiệu dạy học thấp, điện thoại thông minh khơng kích thích tìm tịi sáng - Cấu tạo: tạo HS + giá đỡ có gắn thẳng đứng + Sợi dây thay đổi chiều dài + Ống nhựa đỡ điện thoại + Máy tính kết nối điện thoại - Hoạt động: Đo chu kỳ dao động lắc đơn với chiều dài dây khác - Ưu điểm: HS thực hành kiến thức học qua trải nghiệm thực tế dụng cụ đơn giản, rẻ tiền, dễ làm n (Phụ lục 5) Bộ thí nghiệm khảo sát dao động điều hòa dao động tắt dần lắc lò xo n Giải pháp cũ: GV đưa công thức, mô Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát tả tượng, HS nghiên cứu sách dao động điều hòa dao động tắt dần giáo khoa lắc lò xo kết hợp điện thoại thông minh - Cấu tạo: + giá đỡ có gắn nhựa thẳng đứng + Lị xo đường kính 10mm, dài 10cm, 20cm, 30cm + Ống nhựa đỡ điện thoại + Quả nặng 100g + Cốc nước + Máy tính kết nối điện thoại - Hoạt động: + Điện thoại nặng gắn vào lị xo nhờ giá đỡ Sau kích thích cho dao động, ghi lại tần số dao động lắc phần mềm điện thoại Thay đổi độ cứng lò xo khối lượng để khảo sát thay đổi chu kỳ tần số lắc + Sử dụng cốc nước nặng dao động nước để khảo sát đồ thị Nhược điểm: Hiệu thấp, không dao động tắt dần gây hứng thú (Phụ lục 6) Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động lăn không trượt khối trụ n Giải pháp cũ: HS tìm hiểu qua phần đọc Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát thêm SGK chuyển động lăn khơng trượt khối Hiệu dạy học thấp, không gây trụ hứng thú cho HS - Cấu tạo: + Ống nhựa đường kính 8,4 cm + Điện thoại kết nối máy tính - Hoạt động: Đặt điện thoại kết nối máy tính ống nhựa lăn Máy tính hiển thị cho đồ thị phụ thuộc tốc độ dài, tốc độ góc bán kính ống - Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, HS thấy kết hiển thị máy tính (Phụ lục 7) t2 = (7,11 – 6,07) √ 28+27 = 4,60 1,25+1,56 Bảng 2: Thống kê điểm số từ kết thực nghiệm sư phạm tham số từ xử lí số liệu thống kê lớp Điểm Lớp/ Nhóm Số HS ĐC: 10B2 Lớp 10 n= 32 TN: 10B1 n= 32 ĐC: 12B2 Lớp 12 n= 28 TN: 12B1 n=27 10 10 S (t) 6.03 1.45 5.65 0 12 7.34 1.16 1 7 0 6.07 1.25 4.60 0 10 7.11 1.12 n Nhìn vào bảng thống kê thấy kết kiểm tra lớp thực nghiệm cao hẳn lớp đối chứng Qua kết trên, chúng tơi khẳng định việc đưa thí nghiệm hướng dẫn HS tự làm thí nghiệm tiết học mang lại hiệu định, giúp HS tiếp thu kiến thức chủ động sáng tạo Ngoài việc sử dụng cơng cụ tốn học thống kê để phân tích kết thực nghiệm mặt định lượng, q trình thự nghiệm chúng tơi cịn thu thập kết mặt định tính thơng qua quan sát với thu thập ý kiến nhận xét HS tham gia thực nghiệm Chúng nhận thấy học sơi nổi, nhiều HS tích cực phát biểu học, em tỏ thích thú tự nghiên cứu, chế tạo thí nghiệm học Hiệu kinh tế, hiệu xã hội dự kiến đạt 3.1 Hiệu kinh tế Bộ thí nghiệm thiết kế, chế tạo từ nguyên liêu có sẵn, giá thành rẻ, đặc biệt HS hồn tồn sưu tầm, chế tạo thành cơng, đảm bảo tính thẩm mỹ, xác mặt khoa học, hiệu mặt giáo dục Qua góp phần làm giảm áp lực ngân sách để trang bị thiết bị thí nghiệm đắt tiền n Năng lực thực nghiệm có vai trị quan trọng việc hình thành phát triển nhân cách HS Ngoài việc củng cố, bổ sung vào hệ thống tri thức, kỹ năng, thái độ HS lĩnh hội thơng qua học lớp, cịn tạo điều kiện cho HS vận dụng điều học vào thực tiễn sống, rèn luyện phẩm chất, nhân cách học hỏi thêm nhiều tri thức sách vở, luyện tập nhiều kỹ năng, thói quen cần thiết cho sống Quá trình tham gia chế tạo dụng cụ thí nghiệm làm tăng hứng thú mơn học vật lí hơn, làm cho mơn học xem khơ khan trở nên hấp dẫn hơn, ý nghĩa thiết thực Đó thực hiệu vô to lớn mà tính tiền 3.2 Hiệu xã hội a Đối HS: Dễ tiếp thu bài và hiểu bài nhanh hơn, gây hứng thú học tập cho học sinh Qua đó học sinh thêm yêu thích môn học, thích tìm hiểu, khám phá kiến thức khoa học một cách tự nhiên và tự giác Khi học sinh được học với thiết bị thí nghiệm, được quan sát hiện tượng thực tế thì kiến thức nhớ lâu b Đối GV: Qua q trình theo dõi, chúng tơi nhận thấy thầy giáo sử dụng thí nghiệm để phục phục giảng cách chủ động Điều chứng tỏ cần thiết hiệu thí nghiệm mang lại Giúp tiết kiệm cơng sức mơ tả, thời gian trình bày, tránh tượng dạy chay, góp phần đổi phương pháp dạy học c Đối với phụ huynh xã hội: Tạo tâm lí tự tin cho phụ huynh HS trước kì thi quan trọng Gây dựng dư luận tốt đẹp lịng nhân dân cơng đổi phương pháp dạy học Góp phần đưa nhà trường địa giáo dục tin cậy địa phương Điều kiện khả áp dụng Sáng kiến áp dụng tất các trường THPT áp dụng cho đối tượng HS theo quy mơ lớp học, khối học tồn trường Thậm chí sáng kiến cịn mơ hình gợi mở cho GV để tổ chức dạy học phát triển lực thực nghiệm cho HS khối lớp thiết kế, chế tạo sản phẩm nội dung học, quang học, nhiệt học… Nó cịn mơ hình chung áp dụng cho mơn học thực nghiệm khác hóa học, sinh học, cơng nghệ… Hiện hầu hết trường THPT phân lớp theo lực HS, lớp khá, áp dụng ln sáng kiến, cịn với lớp HS trung bình GV linh động giảm bớt mức độ khó số yêu cầu hoạt động, em tiếp cận đạt mục tiêu mong muốn - Danh sách người tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có): TT Họ tên Ngày tháng năm sinh Nơi công tác Chức danh Nguyễn Thị Minh Chúc 10/12/1987 THPT Trần Hưng Đạo GV Nội dung Trình độ cơng việc chun mơn hỗ trợ Cử nhân Dạy thử Lê Anh Thái 31/7/1982 THPT Trần Hưng Đạo NTCM Đại học Phạm Thị Bình Xuyên 2/3/1991 THPT Trần Hưng Đạo GV Thạc sỹ Mai Thị Hồng Vinh 16/7/1983 THPT Trần Hưng Đạo GV Cử nhân Nguyễn Thị Duyên 4/6/1985 THPT Trần Hưng Đạo GV Cử nhân nghiệm Dạy thử nghiệm Dạy thử nghiệm Dạy thử nghiệm Dạy thử nghiệm Chúng xin cam đoan thông tin nêu đơn trung thực, thật hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật./ Ninh Bình, ngày 13 tháng năm 2023 Người nộp đơn (Ký ghi rõ họ tên) Xác nhận lãnh đạo đơn vị Nguyễn Thị Duyên n Lê Anh Thái Nguyễn Thị Minh Chúc Mai Thị Hồng Vinh Lê Đình Dương n PHỤ LỤC 1: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PHYPHOX Một số loại cảm biến điện thoại thông minh Hiện nay, smartphone trang bị tích hợp phận thơng minh, khơng thể không kể đến phận cảm biến Cảm biến giúp điện thoại nhận tín hiệu từ mơi trường xung quanh để kích hoạt tính hữu ích phục vụ người dùng nói chung phục vụ cho thí nghiệm Vật lí nói riêng Cụ thể sau: - Cảm biến gia tốc loại cảm biến chế tạo dựa công nghệ vi điện tử (Micro-electro- mechanical systems - MEMS) (Vogt & Kuhn, 2012) Cảm biến phụ trách việc đo đạc chuyển động theo trục (Hình 1) có khả ghi nhận chuyển động góc nghiêng điện thoại so với phương thẳng đứng phương ngang tính từ mặt đất gửi tín hiệu tới xử lí để có phản hồi phù hợp Với cảm biến gia tốc, GV triển khai thí nghiệm Vật lí để kiểm chứng lực hướng tâm chương trình Vật lí lớp 10 - Từ kế smartphone ứng dụng tích hợp cảm biến dùng để đo cường độ từ trường theo phương khác nhau, giúp người dùng xác định xác phương hướng Trái Đất kim la bàn thật Với công cụ này, GV cho HS tiến hành thí nghiệm Vật lí phát từ tính Hình Các trục cảm biến gia tốc smartphone - Cảm biến cân (Hình 2) cảm biến chế tạo dựa công nghệ vi điện tử (Gabriel et al., 1988) Cảm biến sử dụng nguyên tắc bảo toàn mơ men động lượng để đo đạc trì phương hướng Cảm biến hỗ trợ làm tăng độ