Đang tải... (xem toàn văn)
Việc giảng dạy Vật Lý thông qua các bộ dụng cụ, mô hình là một trong những phương pháp rất hiệu quả để truyền đạt những kiến thức khó và trừu tượng cho học sinh, đồng thời góp phần phát
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ VÕ TRẦN KHOA NGUN THIẾT KẾ MƠ HÌNH MẶT TRỜI – TRÁI ĐẤT – MẶT TRĂNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THIÊN VĂN HỌC Khóa luận giáo dục học CHO HỌC SINH TIỂU HỌC VÀ TRUNG HỌC CƠ SỞ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TP HỒ CHÍ MINH – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ VÕ TRẦN KHOA NGUN THIẾT KẾ MƠ HÌNH MẶT TRỜI – TRÁI ĐẤT – MẶT TRĂNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THIÊN VĂN HỌC Khóa luận giáo dục học CHO HỌC SINH TIỂU HỌC VÀ TRUNG HỌC CƠ SỞ Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số: 102 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CN NGUYỄN TẤN PHÁT TP HỒ CHÍ MINH - 2018 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy Nguyễn Tấn Phát, người hướng dẫn em xuyên suốt q trình thực khóa luận Thầy tận tâm, tận tình chia sẻ dạy thứ cho em để hồn thành thật tốt khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn từ tận đáy lịng đến Thầy Nguyễn Hồng Long ln giúp đỡ, hỗ trợ ý tưởng kỹ thuật cho mơ hình em hoạt động cách suôn sẻ tốt Bên cạnh đó, em xin gửi lời tri ân đến Thầy Nguyễn Lâm Duy Thầy Ngô Minh Nhựt động viên, quan tâm, hỗ trợ tạo động lực giúp em lúc gặp khó khăn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cơ giảng viên khoa Vật lý Khóa luận giáo dục học khoa trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh truyền dạy kiến thức, kinh nghiệm lĩnh nghề nghiệp cho em suốt chặng đường bốn năm đại học, phòng ban, tổ bảo vệ tạo điều kiện thuận lợi cho em thực khóa luận Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân thương bạn phịng thí nghiệm Vật lý đại cương nâng cao động viên, giúp đỡ, san sẻ mặt vật chất tinh thần suốt quãng thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2018 Sinh viên Võ Trần Khoa Nguyên ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v MỞ ĐẦU .1 I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .1 II MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .3 V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khóa luận giáo dục học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN – CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 BOARD MẠCH VI XỬ LÝ ARDUINO 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Giới thiệu board mạch Arduino Uno .8 1.2 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ CÁC CẢM BIẾN LIÊN QUAN 10 1.2.1 LCD 10 1.2.2 Module giao tiếp I2C cho LCD 10 1.2.3 Cảm biến từ Hall sensor KY 024 11 1.3 ĐỘNG CƠ DC VÀ MODULE ĐIỀU KHIỂN 12 1.3.1 Động DC chiều 12 1.3.2 Module điều khiển động L298 13 1.4 Lý luận dạy học mơ hình mơ 14 iii 1.4.1 Khái niệm phương tiện trực quan 14 1.4.2 Phương pháp dạy học trực quan 14 1.4.3 Phương tiện dạy học 15 1.4.4 Mơ hình mơ dạy học môn tự nhiên xã hội dạy học môn Vật lý .17 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 20 2.1 THIẾT KẾ MƠ HÌNH .20 2.1.1 Sơ đồ khối trình thiết kế chế tạo .20 2.1.2 Hệ bánh truyền động 20 CHẾ TẠO MƠ HÌNH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 25 2.2 2.2.1 Sơ đồ ngun lý hoạt động mơ hình mơ hệ Mặt Trời – Trái Đất – Mặt Trăng: 25 giá mơ hình khóa luậndục thực 27 KhóaĐánhluận giáo học 2.2.2 2.3 GỢI Ý CÁCH ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TRONG DẠY HỌC 28 2.3.1 Cách thức hoạt động cách áp dụng mô hình dạy học 28 2.3.2 Soạn thảo tiến trình dạy học cấp tiểu học số có sử dụng mơ hình mơ xây dựng 31 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 48 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các thông số Arduino Uno R3 [1] 48 Bảng 3.2: Bảng chức chân LCD [15] .48 Khóa luận giáo dục học v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Mơ hình thiên văn nhà sách thiết bị trường học Hình 1.2: Hình ảnh mơ hình sáng tạo dạy học thi Hà Nội Hình 1.3: Một số board mạch Arduino .7 Hình 1.4: Sơ đồ chân Arduino Uno [6] Hình 1.5: Sơ đồ khối sử dụng Arduino thí nghiệm .9 Hình 1.6: Sơ đồ chân LCD 16x2 [15] .10 Hình 1.7: Module chuyển I2C (a) hình LCD tích hợp I2C (b) 11 Hình 1.8: Module cảm biến từ Hall KY 024 12 Hình 1.9: Sơ đồ chân IC L298 13 Hình 1.10: Tháp hiệu sử dụng phương tiện dạy học [8] 16 Hình 2.1: Tóm tắt trình thực .20 Hình 2.2: Giao diện phần mềm Gearotic 3x 22 Khóa luận giáo dục học Hình 2.3: Sơ đồ hệ truyền động bánh sử dụng mơ hình .22 Hình 2.4: Sơ đồ hệ truyền động đầy đủ gắn vào motor DC 23 Hình 2.5: Sơ đồ khối thí nghiệm 25 Hình 2.6: Một phần hệ truyền động bánh .26 Hình 2.7: Quỹ đạo Mặt Trăng sơ đồ pha Mặt Trăng 26 Hình 2.8: Mơ hình hệ Mặt Trời – Trái Đất – Mặt Trăng hồn chình 27 Hình 2.9: Hình ảnh hộp điều khiển 28 Hình 2.10: Mơ hình Trái Đất – Mặt Trăng (a) mơ hình Mặt Trời (b) 30 Hình 2.11: cảm biến từ Hall xác định thời điểm nguyệt thực 30 MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước Việt Nam có chuyển tồn diện kinh tế, văn hóa giáo dục nhằm thực mục tiêu công nghiệp hóa – đại hóa đất nước Trong thời đại bùng nổ khoa học thông tin, tri thức thực tiễn sáng tạo yếu tố then chốt động lực để phát triển Do đó, trách nhiệm rèn luyện phát triển tương lai đất nước ngành giáo dục đào tạo vô to lớn Giáo dục đào tạo có thay đổi tích cực thơng qua hàng loạt cải cách đổi Trong Nghị Hội nghị lần thứ Ban Chấp hành Trung ương nêu rõ: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập Khóa luận giáo dục học nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực.” [9] Trong năm qua, Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành nhiều đổi nội dung, chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo, dụng cụ thiết bị dạy học, tăng cường phát triển phần mềm dạy học tích cực, tăng cường đổi phương pháp dạy học bậc học khác Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp dạy học mới, tích cực gặp nhiều hạn chế đội ngũ giáo viên chưa làm quen đào tạo phương pháp mới, trang thiết bị dạy học chưa đồng bộ, cịn nhiều khó khăn thiếu sót Hiện nay, mơ hình phục vụ giảng dạy cấp học thiếu thốn hạn chế, đặc biệt môn Vật Lý Việc giảng dạy Vật Lý thông qua dụng cụ, mơ hình phương pháp hiệu để truyền đạt kiến thức khó trừu tượng cho học sinh, đồng thời góp phần phát huy tư sáng tạo, lực tự tìm tịi, khám phá tri thức người học Trong chương trình Tự nhiên Xã hội cấp bậc tiểu học chương trình Vật Lý cấp bậc trung học sở, thiên văn học phần kiến thức quan trọng Tuy nhiên, học sinh lĩnh hội kiến thức phần thông qua đọc chép, học thuộc lý thuyết quan sát qua tranh ảnh Các dụng cụ, mơ hình phục vụ giảng dạy thiên văn học hạn chế, chủ yếu sản phẩm nước nên không phù hợp với điều kiện giảng dạy nước ta Từ lý nêu trên, đề tài khóa luận “THIẾT KẾ MƠ HÌNH MẶT TRỜI – TRÁI ĐẤT – MẶT TRĂNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THIÊN VĂN HỌC CHO HỌC SINH TIỂU HỌC VÀ TRUNG HỌC CƠ SỞ” hướng đến việc xây dựng mơ hình Mặt Trời – Trái Đất – Mặt Trăng mơ hình mơ đơn giản, nhỏ gọn thiết kế với tỉ lệ phù hợp với mục đích giảng dạy người giáo viên Mơ hình thể tương đối xác tỉ lệ tốc độ quay, số vòng quay Trái Đất quanh Mặt Trời Mặt Trăng quanh Trái Đất nhờ hệ thống bánh truyền động từ động DC điều khiển board mạch vi xử lý Arduino Khóa luận giáo dục học Ngồi ra, mơ hình cịn thể rõ trục nghiêng Trái đất 23,50, từ giải thích tượng mùa năm, pha Mặt Trăng tượng nguyệt thực Với ưu điểm nhỏ gọn, trực quan, thay đổi tỉ lệ tốc độ quay thiên thể, mơ hình cơng cụ đắc lực cho giáo viên việc giảng dạy kiến thức thiên văn học cho học sinh cấp bậc tiểu học trung học sở II MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Xây dựng mơ hình mơ chuyển động tương đối Mặt Trời, Trái Đất, Mặt Trăng với kích thước, vị trí, khoảng cách tốc độ quay phù hợp; mơ hình nhỏ gọn dễ quan sát cho nhóm học; có hiển thị tốc độ quay lên LCD hộp điều khiển nút nhấn giúp người sử dụng dễ thực thao tác đơn giản III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Vi điều khiển Arduino linh kiện điện tử; động DC; hệ thống truyền chuyển động bánh răng; kiến thức chuyển động hệ Mặt Trời, Trái Đất, Mặt Trăng; tài liệu liên quan ứng dụng dạy học qua mơ hình mơ - Phạm vi nghiên cứu: Kiến thức thiên văn học chương trình dạy học tự nhiên xã hội cấp tiểu học; chương trình Vật Lý cấp trung học IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu kiến thức board mạch vi xử lý Arduino - Nghiên cứu kiến thức linh kiện điện – điện tử - Nghiên cứu loại động nói chung động DC nói riêng nhằm xây dựng cấu trúc mơ hình Nghiên cứu mạch điều khiển động L298 để điều khiển động DC - Mô vàluận chạy thử bảng mạch điềudục khiển động phần mềm mơ Khóa giáo học Proteus - Nghiên cứu kỹ hệ thống truyền động bánh phần mềm Gearotic 3x nhằm tạo hệ thống quay ổn định, chắn xác - Vẽ bảng vẽ thiết kế hệ thống truyền động bánh Từ kết hợp động DC để thiết kế lắp đặt mơ hình mơ - Nghiên cứu phương pháp dạy học tích cực - Đánh giá việc ứng dụng mơ hình tiết dạy tự nhiên xã hội thông qua giáo án dạy Nêu rõ tính đổi thơng qua việc sử dụng mơ hình việc dạy học - Đánh giá tổng quan mơ hình mơ phỏng, nêu ưu nhược điểm Từ đề xuất cải tiến phù hợp