XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH - Full 10 điểm

UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH -----  ----- TRƯƠNG THỊ MẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Qu ả ng Nam, tháng 5 n ă m 2015 UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH -----  ----- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH Sinh viên thực hiện TRƯƠNG THỊ MẬN MSSV: 2111010224 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÓA: 2011 – 2015 Cán bộ hướng dẫn TS HUỲNH TRỌNG DƯƠNG MSCB: ………………… Qu ả ng Nam, tháng 5 n ă m 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả, nghiên cứu nêu trong khóa luận là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng công bố trong bất kì công trình nghiên cứu nào khác Người thực hiện Trương Thị Mận ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo, quý thầy cô giáo khoa Lý- Hóa- Sinh trường Đại học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS Huỳnh Trọng Dương, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận Xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban giám hiệu và quý thầy cô trường THPT Nguyễn Huệ đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài Người thực hiện Trương Thị Mận iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng GV Giáo viên HĐNT Hoạt động nhận thức HS Học sinh PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm iv DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, BẢNG 1 Danh mục các hình Hình 3 1 Chuẩn bị công cụ thí nghiệm tán sắc ánh sáng 35 Hình 3 2 Thiết lập công cụ thành bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng 36 Hình 3 3 Thí nghiệm tán sắc ánh sáng 36 Hình 3 4 Chuẩn bị công cụ thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc 38 Hình 3 5 Thiết lập công cụ thành bộ thí nghiệm ánh sáng đơn sắc 38 Hình 3 6 Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc 39 Hình 3 7 Sự thay đổi các thông số thí nghiệm bước sóng ánh sáng và màu sắc 40 Hình 3 8 Thí nghiệm bước sóng ánh sáng và màu sắc 40 Hình 3 9 Chuẩn bị công cụ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu 41 Hình 3 10 Thiết lập cộng cụ thành bộ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu 42 Hình 3 11 Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu 42 2 Danh mục các biểu đồ Biểu đồ 3 1 Biểu đồ phân điểm của hai nhóm ĐC và TNg 54 Biểu đồ 3 2 Biểu đồ phân loại theo điểm kiểm tra của hai nhóm ĐC và TNg 55 Biểu đồ 3 3 Biểu đồ phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg 55 Biểu đồ 3 4 Biểu đồ phân phối tần số lũy tích của hai nhóm ĐC và TNg 56 3 Danh mục các bảng Bảng 1 1 Thực trạng cơ sở vật chất 30 Bảng 3 1 Mẫu thực nghiệm 52 Bảng 3 2 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra hai nhóm ĐC và TNg 54 Bảng 3 3 Bảng phân loại theo điểm kiểm tra học sinh hai nhóm ĐC và TNg 54 Bảng 3 4 Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg 56 Bảng 3 5 Bảng phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm ĐC và TNg 56 Bảng 3 6 Bảng tổng hợp các thông số của hai nhóm ĐC và TNg 57 v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, BẢNG iv MỤC LỤC v Phần 1: MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu của đề tài 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4 Phương pháp nghiên cứu 3 4 1 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u lý thuy ế t 3 4 2 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u th ự c ti ễ n 3 4 3 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m s ư ph ạ m 3 4 4 Ph ươ ng pháp th ố ng kê toán h ọ c 3 5 Lịch sử nghiên cứu 3 6 Đóng góp của đề tài 4 7 Cấu trúc đề tài 4 Phần 2: NỘI DUNG 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH, TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 5 1 1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 5 1 1 1 Khái niệm tích cực hóa 5 1 1 2 Những biểu hiện tính tích cực nhận thức 6 1 1 3 Những biện pháp phát huy hoạt động nhận thức của học sinh 6 1 2 THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 8 1 2 1 Khái niệm và đặc điểm thí nghiệm vật lí 8 1 2 1 1 Khái ni ệ m thí nghi ệ m v ậ t lí 8 1 2 1 2 Đặ c đ i ể m c ủ a thí nghi ệ m v ậ t lí 8 1 2 2 Chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí 9 vi 1 2 2 1 Các ch ứ c n ă ng c ủ a thí nghi ệ m theo quan đ i ể m c ủ a lí lu ậ n d ạ y h ọ c 9 1 2 2 2 Ch ứ c n ă ng c ủ a thí nghi ệ m theo quan đ i ể m lí lu ậ n nh ậ n th ứ c 11 1 2 3 Phân loại thí nghiệm vật lí 12 1 2 3 1 Thí nghi ệ m bi ể u di ễ n 12 1 2 3 2 Thí nghi ệ m h ọ c sinh 14 1 3 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 14 1 3 1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của phần mềm Crocodile Physics 605 14 1 3 2 Cài đặt phần mềm Crocodile Physics 605 15 1 3 3 Chạy chương trình phần mềm Crocodile Physics 605 15 1 3 4 Khởi động Crocodile Physics 605 và màn hình giao diện 16 1 3 4 1 Kh ở i độ ng ch ươ ng trình 16 1 3 4 2 Màn hình giao di ệ n 17 1 3 5 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính 17 1 3 5 1 Side Pane 17 1 3 5 2 Các menu c ủ a ph ầ n m ề m Crocodia Physic 605 18 1 3 5 3 Khung làm vi ệ c 19 1 3 6 Các thao tác chung cơ bản trong chương trình 20 1 3 7 Các kho dụng cụ thí nghiệm 23 1 4 KHẢNĂNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚISỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀMTRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 24 1 4 1 Một số vấn đề còn tồn tại của việc sử dụng thí nghiệm trên các thiết bị phòng thí nghiệm 24 1 4 2 Điểm mạnh của thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí 25 1 4 3 Quy trình thiết kế một thí nghiệm ảo 25 1 5 NGUYÊN TẮC TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT THÍ NGHIỆM ẢO TRONG VIỆC DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 27 1 6 THỰC TRẠNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG 28 1 6 1 Thực trạng của việc sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 28 1 6 1 1 Thu ậ n l ợ i 29 1 6 1 2 Khó kh ă n 29 1 6 2 Khái quát về điều tra khảo sát thực tế 29 vii 1 6 2 1 M ụ c đ ích và n ộ i dung đ i ề u tra 29 1 6 2 2 Đố i t ượ ng và ph ươ ng pháp đ i ề u tra 29 1 6 2 3 K ế t qu ả đ i ề u tra kh ả o sát 30 1 7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 31 Chương 2: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN 32 2 1 ĐẶC ĐIỂM CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THPT 32 2 1 1 Cấu trúc chương 32 2 1 2 Chuẩn kiến thức, kĩ năng 33 2 1 3 Những khó khăn gặp phải trong quá trình dạy và học kiến thức chương “Sóng ánh sáng” chương trình vật lí 12 cơ bản 33 2 1 3 1 Nh ữ ng thu ậ n l ợ i 33 2 1 3 2 Nh ữ ng khó kh ă n 34 2 2 XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODLIE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN 34 2 2 1 Thí nghiệm 1: Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng của Niu-Tơn (1672) 34 2 2 1 1 Mô t ả thí nghi ệ m 34 2 2 1 2 M ụ c đ ích, yêu c ầ u c ủ a thí nghi ệ m: 34 2 2 1 3 Thi ế t l ậ p thí nghi ệ m trên ph ầ n m ề m 34 2 2 2 Thí nghiệm 2: Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-Tơn 37 2 2 2 1 Mô t ả thí nghi ệ m 37 2 2 2 2 M ụ c đ ích, yêu c ầ u c ủ a thí nghi ệ m: 37 2 2 2 3 Thi ế t l ậ p thí nghi ệ m trên ph ầ n m ề m: 37 2 2 3 Thí nghiệm 3: Thí nghiệm về bước sóng ánh sáng và màu sắc 39 2 2 3 1 Mô t ả thí nghi ệ m 39 2 2 3 2 M ụ c đ ích, yêu c ầ u c ủ a thí nghi ệ m: 39 2 2 3 3 Thi ế t l ậ p thí nghi ệ m trên ph ầ n m ề m: 39 2 2 4 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu 41 2 2 4 1 Mô t ả thí nghi ệ m 41 2 2 4 2 M ụ c đ ích, yêu c ầ u c ủ a thí nghi ệ m: 41 viii 2 2 4 3 Thi ế t l ậ p thí nghi ệ m trên ph ầ n m ề m 41 2 3 ĐƯA CÁC THÍ NGHIỆM ẢO ĐÃ THIẾT KẾ VÀO SLIDE BÀI GIẢNG TRONG POWER POINT 43 2 4 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH BÀI DẠY TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 44 2 5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 50 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51 3 1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51 3 2 NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51 3 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51 3 4 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51 3 4 1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 51 3 4 2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 52 3 4 2 1 Quan sát gi ờ h ọ c 52 3 4 2 2 Ki ể m tra đ ánh giá 52 3 5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NHIỆM SƯ PHẠM 53 3 5 1 Đánh giá định tính 53 3 5 2 Đánh giá định lượng 53 3 5 3 Các tham số sử dụng để thống kê 56 3 5 4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 57 3 6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 58 Phần 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 1 Những kết quả đạt được 59 2 Một số kiến nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 1 Phần 1: MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Giáo dục là nhân tố quyết định đến sự phát triển nhanh và bền vững của mỗi quốc gia Phát triển giáo dục đào tạo là quốc sách hàng đầu, là nền tảng, động lực phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa Để đáp ứng con người và nguồn nhân lực bắt kịp xu thế phát triển và hội nhập quốc tế nhiều nước trên thế giới đã và đang quan tâm đến vấn đề đổi mới giáo dục Hiện nay, Việt Nam đang phấn đấu tiến đến xây dựng một nền kinh tế tri thức, một nền kinh tế tri thức đòi hỏi nền giáo dục phải là nền giáo dục tiên tiến Trong nền giáo dục đó thì phương pháp dạy học phải phát huy được tính tích cực, chủ động đối với người học để đào tạo ra những người lao động có khả năng sáng tạo, thích ứng với sự thay đổi nhanh của môi trường sống Do vậy đổi mới nội dung và phương pháp dạy học là vấn đề mang tính thời sự Ngày nay, công nghệ thông tin và truyền thông ngày càng thâm nhập sâu rộng, có tác động mạnh mẽ đến giáo dục Nghiên cứu ứng dụng CNTT trong dạy học đang diễn ra vô cùng sôi động và đạt được nhiều kết quả có ý nghĩa về mặt lí luận và thực tiễn Trong dạy học vật lí, xu hướng khai thác và ứng dụng CNTT được nhiều nhà Khoa học và đông đảo GV quan tâm Việc khai thác và sử dụng hợp lí nguồn tư liệu này vào dạy học có thể góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường THPT Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm trong dạy học vật lí là là một hướng lớn của ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí Thực tế, cho thấy việc sử dụng các phần mềm thí nghiệm có khả năng thiết lập được hầu hết các thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông hiện nay Với khả năng hỗ trợ thí nghiệm bằng phần mềm rất rộng, nó tạo ra không gian cho các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng lưu trữ và trình chiếu các đoạn phim thí nghiệm, hỗ trợ thí nghiệm góp phần quan trọng trong giảng dạy, giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng, sâu sắc, tạo hứng thú học tập cho học sinh Nghiên cứu, tìm hiểu chúng tôi nhận thấy phần mềm Crocodile Physics 605 là một trong số những phần mềm tốt hiện nay Nó có khả năng cung cấp một số chủ 2 đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra các chủ đề mới theo từng nội dung thí nghiệm trong chương trình vật lí phổ thông Phần “Sóng ánh sáng” thuộc chương trình Vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng hấp dẫn nhưng kiến thức khá trừu tượng đối với học sinh phổ thông Do đó, việc giảng dạy trong chương này gặp phải một số khó khăn Sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 khi dạy học phần này có thể giải quyết những khó khăn đó và mang lại hiệu quả sư phạm cao Xuất phát từ những lí do nêu trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh” trong bài khóa luận tốt nghiệp của mình 2 Mục tiêu của đề tài - Hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm Crocodile physics 605 để hỗ trợ thí nghiệm - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tích cực hóa hoạt đông nhận thức của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 trong thí nghiệm - Xây dựng và khai thác một số thí nghiệm trong chương sóng ánh sáng với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 - Nghiên cứu phần mềm Crocodile physics 605 - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài chương “Sóng ánh sáng” có sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và rút ra các kết luận cần thiết 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Hoạt động dạy học chương “Sóng ánh sáng” với việc sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh - Giới hạn: Chương “Sóng ánh sáng” trong chương trình vật lí 12 cơ bản 3 - Phạm vi: Thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Nguyễn Huệ, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam 4 Phương pháp nghiên cứu 4 1 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u lý thuy ế t - Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, các chỉ thị của Bộ giáo dục và Đào tạo về đổi mới giáo dục phổ thông - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tâm lý và giáo dục học, lí luận dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh - Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí 12 cơ bản 4 2 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u th ự c ti ễ n Nghiên cứu sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 nhằm đánh giá sự hỗ trợ của phần mềm này trong quá trình dạy học vật lí ở trường THPT 4 3 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m s ư ph ạ m Tiến hành giảng dạy tiết học có sử dụng các sản phẩm được thiết kế bởi phần mềm Crocodile Physics 605, quan sát, kiểm tra, đánh giá hoạt động của học sinh khi học các giờ này 4 4 Ph ươ ng pháp th ố ng kê toán h ọ c Dựa vào số liệu thu thập được dùng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 5 Lịch sử nghiên cứu Liên quan đến vấn đề xây dựng và sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm trong dạy học có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: - Tiến sĩ Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007) - Nguyễn Hoài Ân, Tổ chức dạy học theo chủ đề phần “Từ vi mô đến vĩ mô” chương trình nâng cao vật lí 12 với sự hỗ trợ của blog - Phạm Thị Minh Hiếu, Tổ chức dạy học chương Sóng cơ và chương Từ vi mô đến vĩ mô vật lí 12 với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học (2013) 4 - Hồ Thị Thanh Tâm, Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh khi dạy học phần “Quang hình học” ( 2014) Với đề tài của mình, tôi sẽ thừa kế những cơ sở lí luận của các công trình nghiên cứu trước đây và chú trọng nghiên cứu phần mềm Crocodile Physics 605 để xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tăng tính trực quan và tích cực hóa HĐNT của học sinh trong dạy học chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản 6 Đóng góp của đề tài - Xây dựng một số thí nghiệm vật lí ảo hỗ trợ quá trình dạy và học thí nghiệm chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản - Kết quả nghiên cứu sẽ là bằng chứng về việc có thể xây dựng, sử dụng thí nghiệm ảo hỗ trợ quá trình dạy và học thí nghiệm 7 Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, tổng quan về phần mềm Crocodile Physics 605 Chương 2: Khai thác và sử dụng thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 5 Phần 2: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH, TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 1 1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1 1 1 Khái niệm tích cực hóa Theo Thái Duy Tuyên: "Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập" [5] Tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS là một trong những nhiệm vụ của GV trong nhà trường và cũng là một trong những biện pháp nâng cao chất lượng dạy học Tuy không phải là vấn đề mới, nhưng trong xu đổi mới dạy học hiện nay thì việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS là một vấn đề đặt biệt quan tâm Nhiều nhà khoa học trên thế giới đang hướng tới việc tìm kiếm con đường tối ưu nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, nhiều công trình luận án tiến sĩ cũng đã và đang đề cập đến vấn đề này Tất cả đều hướng tới việc thay đổi vai trò người dạy và người học nhằm nâng cao hiệu quả quá trình dạy học nhằm đáp ứng được yêu cầu dạy học trong giai đoạn phát triển mới Trong đó HS chuyển từ vai trò là người thụ nhận thông tin sang vai trò chủ động, tích cực tham gia tìm kiếm kiến thức Còn GV chuyển từ người truyền thông tin sang vai trò người tổ chức hướng dẫn, giúp đỡ để HS tự khám phá kiến thức mới Quá trình tích cự hóa hoạt động nhận thức của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn Tích cực hóa vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo Đó là một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục hướng tới[5] 6 1 1 2 Những biểu hiện tính tích cực nhận thức Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố gắng hết sức cao về nhiều mặt trong hoạt động nhận thức của trẻ nói chung Tính tích cực hoạt động học tập là sự phát triển ở mức độ cao hơn trong tư duy, đòi hỏi một quá trình hoạt động "bên trong" hết sức căng thẳng với một nghị lực cao của bản thân, nhằm đạt được mục đích là giải quyết vấn đề cụ thể nêu ra[9] Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thể hiện ở những hoạt động trí tuệ là tập trung suy nghĩ để trả lời câu hỏi nêu ra, kiên trì tìm cho được lời giải hay của một bài toán khó cũng như hoạt động chân tay là say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm Trong học tập hai hình thức biểu hiện này thường đi kèm nhau tuy có lúc biểu hiện riêng lẻ Các dấu hiệu về tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thường được biểu hiện: - Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn và thích được phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra - Học sinh hay thắc mắc và đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề các em chưa rõ - Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã có để nhận thức các vấn đề mới - Học sinh mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới nhận từ các nguồn kiến thức khác nhau có thể vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học [3] 1 1 3 Những biện pháp phát huy hoạt động nhận thức của học sinh Để tích cực hóa HĐNT của HS, ngoài việc tạo ra không khí học tập thật tốt, về mặt phương pháp dạy học, GV cần phải có những biện pháp sau: - Trong quá trình dạy học GV cần phối hợp tốt các PPDH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS: Thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau phương pháp dạy học trực quan, phương pháp nêu và giải quyết vấn đề, phương pháp thực nghiệm, phương pháp thuyết trình Trong quá trình dạy học để kích 7 thích được sự hứng thú của HS, phát huy tính tích cực, tính tự lực sáng tạo của HS, GV cần phải lựa chọn, tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất - Khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS: Tính tích cực của quá trình nhận thức của HS phụ thuộc rất lớn vào hứng thú học tập của HS Những HS có động cơ, hứng thú học học tập cao sẽ biểu hiện ở sự khao khát đối với tri thức, ở nhu cầu và mong muốn hiểu rộng hơn, muốn tự khám phá ra nhiều điều mới mẻ đối với bản thân Do đó, cần phải chú ý đến việc tạo tình huống có vần đề để khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS Những vấn đề cần nhận thức trong tình huống đặt vấn đề cần được bộc lộ bất ngờ nhằm gây sự xung đột tâm lý của HS từ đó gây ra sự tò mò, kích thích tính hiếu kì của HS GV có thể sử dụng các phương pháp khác nhau để đặt vấn đề vào bài mới: sử dụng TN biểu diễn, kể chuyện lịch sử vật lí, bài tập, câu hỏi, - Tạo và duy trì không khí hoạt động sôi nổi trong nhằm tạo ra môi trường thuận lợi cho việc học tập và phát triển của HS Trong môi trường đó HS dễ bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình dạy học, vì khi đó tâm lý HS rất thoải mái - Liên hệ với thực tiễn để giúp HS vận dụng những kiến thức lĩnh hội được vào thực tiễn ứng dụng khoa học kỹ thuật nhằm tạo cho HS những am hiểu về kỹ thuật giúp HS thấy được ý nghĩa vai trò của môn học trong thực tiễn, kích thích được động cơ hứng thú học tập - Kết hợp sử dụng các thiết bị dạy học và các phương tiện kỹ thuật dạy học hiện đại: Việc sử dụng các thiết bị dạy học, phương tiện kỹ thuật hiện đại sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học, tạo trực quan sinh động cho HS, kích thích hứng thú của HS, tích cực hóa HĐNT của HS - Thường xuyên tổ chức cho HS luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau, góp phần củng cố kiến thức cho HS, tăng cường vận dụng các kiến thức đã học vào các tình huống nhận thức mới - Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS: Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả 8 học tập của HS thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học Việc kiểm tra, đánh giá không chỉ dừng lại ở việc kiểm tra, đánh giá về mặt lý thuyết mà nội dung kiểm tra cần có sự phân phối hợp lý cả về mặt lý thuyết và kỹ năng thực hành Hình thức kiểm tra cũng cần có một tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học Cùng với những nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học, xu hướng sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin… đang là một hướng đi tốt, có tác động không nhỏ đến ý thức học tập của HS Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh [3] 1 2 THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 1 2 1 Khái niệm và đặc điểm thí nghiệm vật lí 1 2 1 1 Khái ni ệ m thí nghi ệ m v ậ t lí "Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu được tri thức mới" [6] 1 2 1 2 Đặ c đ i ể m c ủ a thí nghi ệ m v ậ t lí Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương thức gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương thức quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động Các điều kiện của TN có thể biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu,hạn chế tối đa các nhiễu 9 Đặc điểm quan trọng nhất là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó, do sự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của phương thức quan sát, đo đạc Có thể lặp lại được TN Với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại TN, tiến hành lại TN, các quá trình vật lí phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đó 1 2 2 Chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí 1 2 2 1 Các ch ứ c n ă ng c ủ a thí nghi ệ m theo quan đ i ể m c ủ a lí lu ậ n d ạ y h ọ c Trong dạyhọc vật lí, thí nghiệm đóng vai trò cực kì quan trọng, dưới quan điểm lí luận dạy học vai trò đó được thể hiện những mặt sau: - Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề ( hình thành kiến thức, kĩ năng mới…), củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của HS [6] - Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện HS Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đén sự phát triển toàn diện cho người học Trước hết thí nghiệm là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí cho HS Nhờ thí nghiệm HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lí của các hiện tượng, định luật, quá trình… được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu hơn Truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản là một trong những nhiệm vụ quan trọng của hoạt động dạy học Để làm được điều đó, GV cần nhận thức rõ việc xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh, thể hiện trong cách suy nghĩ, thao tác tư duy và làm việc để họ tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn Thông qua thí nghiệm, bản thân HS phải tư duy cao mới có thể khám phá ra được những điều cần nghiên cứu Thực tế cho thấy, trong dạy học vật lí, đối với các 10 bài giảng có sử dụng thí nghiệm, thì HS lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, HS quan sát và đưa ra những dự đoán, những ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn[6] - Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Thông qua việc tiến hành thí nghiệm, HS có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS Thí nghiệm còn là điều kiện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực… Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của thí nghiệm đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS Hoạt động dạy học không chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản đơn thuần mà điều không kém phần quan trọng ở đây là làm thế nào phải tạo điều kiện cho HS tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng những thao tác của chính bản thân họ Trong dạy học vật lí, đối với những bài giảng có thí nghiệm thì GV cần phải biết hướng HS vào việc cho họ tự tiến hành thí nghiệm, có như vậy kiến thức các em thu nhận được sự vững vàng hơn, rèn luyện được cho các em sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ mỉ hơn và chính xác hơn Có như thế, khả năng hoạt động thực tiễn của HS sữ được nâng cao - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh Thí nghiệm là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức Chính nhờ thí nghiệm và thông qua thí nghiệm mà ở đó HS tự tay tiến hành các TN, các em sẽ thực hiện các thao tác TN một cách thuần thục, khơi dậy ở các em sự say sưa, tò mò để khám phá ra những điều mới, những điều bí ẩn từ TN và cao hơn là hình thành nên những TN mới Đó chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của HS được tích cực hơn 11 Thông qua TN, nhờ vào sự tập trung chú ý, quan sát sự vật, hiện tượng có thể tạo cho HS sự ham thích tìm tòi những đặc tính, quy luật diễn biến của hiện tượng đang quan sát Khi giác quan của HS bị tác động mạnh, HS phải tư duy cao từ sự quan sát TN chú ý kĩ TN để có những kết luận, những nhận xét phù hợp - Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đố có thể phát huy vai trò các nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em - Thí nghiệm vật lí góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lí TN vật lí góp phần đơn giản hóa hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác Chính nhờ TN vật lí đã góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình vật lí giúp cho HS dễ quan sát, dễ quan sát và tiếp thu bài [5] 1 2 2 2 Ch ứ c n ă ng c ủ a thí nghi ệ m theo quan đ i ể m lí lu ậ n nh ậ n th ứ c - TN là phương tiện thu nhận tri thức TN là một phương tiện quan trọng của HĐNT của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn Trong dạy học, TN là PT của HĐNT của HS, nó giúp HS trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết [3] - TN là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận 12 TN là một trong những PT tốt để kiểm tra kiến thức vật lí đã được khái quát hoá từ lí thuyết Từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho HĐNT của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội Suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, cần phải được GV kiểm tra bằng TN Những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN Mặt khác, trong dạy học vật lí THPT, có một số kiến thức được rút ra từ suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã được biết, cần phải tiến hành TN để kiểm nghiệm tính đúng đắn của chúng [3] - TN là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kỹ thuật cần chế tạo Trong trường hợp đó TN được sử dụngvới tư cách là phương thức thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn [3] - TN là một bộ phận của các phương pháp nhận thức TN luôn đóng vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học [3] 1 2 3 Phân loại thí nghiệm vật lí 1 2 3 1 Thí nghi ệ m bi ể u di ễ n - Khái niệm: TN biểu diễn là TN do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và các giờ ôn tập, củng cố kiến thức, kỹ năng của HS [2] - Đặc điểm của TN biểu diễn: + Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết 13 + Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu + Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đại lượng trong khi các đại lượng khác được giữ nguyên + Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Có thể lặp lại TN nhiều lần - Yêu cầu của TN biểu diễn: + TN biểu diễn phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học và kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lý, logic và không gượng ép + TN biểu biễn phải ngắn gọn + TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục: TN phải thành công ngay và phải bảo đảm thời gian, làm cho giờ học diễn ra đúng tiến trình như dự kiến Muốn đạt được những yêu cầu này cần phải chú ý từ kết quả TN, lập luận đi đến kết luận phải lôgíc và tự nhiên, không miễn cưỡng, gượng ép, không bắt HS phải công nhận TN phải được bố trí hợp lý sao cho cả lớp đều quan sát được, phải tập trung được sự chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng, giúp HS dễ theo dõi diễn biến của TN để rút ra kết luận cần thiết + TN phải đảm bảo tính an toàn: trong quá trình tiến hành TN phải hết sức cẩn thận và áp dụng các biện pháp an toàn thích hợp - Phân loại: bao gồm 3 loại + TN mở đầu: những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay + TN nghiên cứu hiện tượng: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm chứng + TN củng cố: là những TN được dùng để củng cố bài học Cũng như TN mở đầu, TN củng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay 14 1 2 3 2 Thí nghi ệ m h ọ c sinh - Khái niệm: TN HS là TN do HS tiến hành trên lớp, trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật, TN HS rất phong phú và đa dạng, có thể tiến hành mọi lúc, mọi nơi [2] - Phân loại TN HS: bao gồm TN trực diện, TN thực hành vật lí, TN vật lí ở nhà + TN trực diện: những TN được HS tiến hành ngay trong giờ học, nhằm tìm kiếm kiến thức mới nên được gắn liền với nội dung bài học + TN thực hành vật lí: những TN được tiến hành trong phòng TN sau khi HS đã nghiên cứu xong một phần hay một chương nào đó của chương trình, nhằm xác định một đại lượng, một hằng số hay kiểm chứng một quy tắc, một định luật vật lí nào đó Có thể là TN định tính, TN định lượng được tiến hành trong thời gian dài Rèn luyện cho HS kỹ năng, kỹ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học + TN vật lí ở nhà: một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà với những dụng cụ thông thường, đơn giản, dễ kiếm nhằm tìm hiểu một hiện tượng, xác định một đại lượng, kiểm chứng một định luật, một quy tắc vật lí nào đó Có tác dụng rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, phát huy tính tự giác, tự lực, sáng tạo của HS 1 3 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 1 3 1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản của phần mềm Crocodile Physics 605 Phần mềm Crocodile Physics 605là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo của môn vật lí, được lập trình trên ngôn ngữ lập trình C ++ , thông qua ngôn ngữ thể hiện là Tiếng Anh Phần mềm này từ khi ra đời cho đến nay có nhiều phiên bản với các mức độ khác nhau và qua mỗi phiên bản đã được bổ sung, cải tiến và hoàn thiện dần về nội dung Tuy nhiên, để có thể sử dụng một cách có hiệu quả thì đòi hỏi người sử dụng phải có một trình độ Tiếng Anh và tin học tương đối khá Với Crocodile Physics 605 người sử dụng có thể thiết kế các TN mô phỏng sinh động, hấp dẫn, 15 những hiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ trên màn hình, có thể sử dụng để giải các bài tập vật lí, giúp HS nắm bắt những khái niệm, tính chất sự vật một cách chủ động và linh hoạt hơn khi vận dụng vào thực tế Phần mềm Crocodile Physics 605 cho phép phân tích thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lí của bất kì đối tượng nào trong hệ thống Crocodile Physics 605 cho phép thay đổi các thông số của các thành phần trong mỗi lần chạy mô phỏng Khi thiết kế, nếu thông số không phù hợp hiện tượng vật lí thì chương trình sẽ thông báo lỗi cụ thể để có thể điều chỉnh Trong phần mềm Crocodile Physics có thư viện hình ảnh, thư viện “linh kiện số” rất đa dạng và phong phú GV chỉ việc lựa chọn hình ảnh phù hợp để đưa vào thiết kế, không tốn nhiều thời gian cho việc tìm kiếm Việc đưa hình ảnh vào các mô phỏng sẽ làm tăng tính trực quan sinh động Những bộ phận phụ trong mô phỏng có thể được ẩn giấu để người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thông dụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết Crocodile Physics có thể được sử dụng kết hợp với các phần mềm khác để biên soạn giáo án điện tử, kết hợp các phương pháp dạy học một cách linh hoạt nhằm phát huy tính tích cực chủ động học tâp của HS 1 3 2 Cài đặt phần mềm Crocodile Physics 605 Chạy file CP_605 exe từ thư mục Crocodile Hoàn thành các bước cài đặt theo chỉ dẫn trên màn hình là bạn đã tạo được file chạy chương trình trên Desktop là: Crocodile Physics 605 Bạn có thể Download, để cập nhật phiên bản mới nhất của phầm mềm theo địa chỉ website: www crocodile-clips com 1 3 3 Chạy chương trình phần mềm Crocodile Physics 605 Khi chạy chương trình bạn nháy đúp chuột vào File chạy của phần mềm trên Desktop là Crocodile Physics 605 hoặc chạy trực tiếp một file thí nghiệm đã được thiết lập Khi vào chương trình lần đầu tiên bạn sẽ được yêu cầu nhập tên đăng ký và mã số sử dụng, khi đó bạn nhập lần lượt các yêu trên: Tên đăng ký là: WWW SERIALNEWS COM 16 Mã số sử dụng: CP000SS-605-CUTKG Nhập xong bạn chọn Next và sau đó bạn chọn tiếp OK sẽ khởi động được chương trình 1 3 4 Khởi động Crocodile Physics 605 và màn hình giao diện Crocodia Physics 605 của Crocodia clip Ltđ cho đến nay đã có rất nhiều phiên bản, xét về cách sử dụng và nội dung thì không có gì khác nhau mấy, xét về giao diện thì phiên bản sao có phần trội hơn phiên bản trước nhưng cũng không đáng kể và không có gì là thay đổi lớn lao 1 3 4 1 Kh ở i độ ng ch ươ ng trình Khi đã cài đặt chương trình (từ bản thương mại hoặc bản demo) ta có thể vào chương trình bằng rất nhiều cách: Khởi động từ Star menu: Khởi động từ desktop: Chọn open 17 1 3 4 2 Màn hình giao di ệ n 1 3 5 Giới thiệu tổng quan các thành phần chính 1 3 5 1 Side Pane  Mục Contents Contents là phần rất mới bao gồm các ví dụ đã được thiết kế sẵn theo các chủ đề như: mô tả chuyển động, các mạch điện, … Với mỗi modun đã có các dụng cụ thí nghiệm phù hợp với chủ đề và bạn chỉ cần chọn bổ sung những dụng cụ thích hợp để thực hiện thí nghiệm Tuy nhiên, đây mới chỉ là một số chủ đề cơ bản, để có thể thiết kế được toàn bộ các thí nghiệm phục vụ cho giảng dạy và học tập thì cần thiết phải xem các ví dụ này và sau đó bạn tự thiết kế các thí nghiệm phù hợp với bài giảng trên lớp bằng các dụng cụ được lấy trong phần Part Library  Mục Parts Library Đây là thư viện các dụng cụ thí nghiệm vật lý ảo đã được sắp xếp thành từng phần Đ i ệ n – Quang – C ơ – Sóng – Công c ụ h ỗ tr ợ Với các dụng cụ thí nghiệm trong từng phần này, bạn hoàn toàn có thể tự thiết kế được các thí nghiệm vật lý trong trường phổ thông Tuy nhiên, để thí nghiệm trở nên chuyên nghiệp hơn thì phải kết hợp sử dụng các với các công cụ hỗ trợ thí nghiệm trong foder Presentation của phần này  Mục Properties Thiết lập thuộc tính của đối tượng, các thông số của dụng cụ 18 1 3 5 2 Các menu c ủ a ph ầ n m ề m Crocodia Physic 605  Các menu ngang * Các bi ể u t ượ ng làm vi ệ c v ớ i File * Các bi ể u t ượ ng làm vi ệ c v ớ i các Edit (l ự a ch ọ n nhanh) * Các bi ể u t ượ ng làm vi ệ c v ớ i View – Scenes (cách th ể hi ệ n) * Các tu ỳ ch ọ n tr ợ giúp 19  Các thanh công cụ chính của phần mềm Xóa đối tượng (Delete) Chọn đối tượng rồi ấn nút này để xóa đối tượng đó Tạo một bài thí nghiệm mới (Ctrl + N) Mở một bài thí ngiệm đã có (Ctrl + O) Lưu bài thí nghiệm đang tiến hành (Ctrl + S) In trang trình bày thí nghiệm (Ctrl + P) Cắt một tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl + X) Chọn các đối tượng cần cắt rồi ấn nút này Copy một tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl + C) Chọn các đối tượng cần copy rồi ấn nút này Đưa một tượng đang có trong clipboard ra màn hình (Ctrl + V) (Được thực hiện bằng thao tác cắt, copy trước đó) Nút Undo (Ctrl + Z): Hủy thao tác vừa thực hiện Nút Redo (Ctrl + Y): Thực hiện lại thao tác vừa hủy Phóng to (Ctrl + =) Thu nhỏ (Ctrl + -) Hiển thị thuộc tính của màn hình đang làm việc Cho dừng hoặc chạy thí nghiệm (thời gian) (Ctrl + Shift + P) Tăng hay giảm tốc độ thời gian 1 3 5 3 Khung làm vi ệ c Trên khung làm việc, ta trình bày toàn bộ mô hình thí nghiệm Bao gồm:  Nút để phóng toàn màn hình không gian làm việc  Các trang thí nghiệm (Scene) 20 1 3 6 Các thao tác chung cơ bản trong chương trình Chọn đối tượng: Click mouse vào đối tượng hoặc drag mouse chọn một vùng trên màn hình, các đối tượng có một phần trong khung chọn sẽ được chọn Đưa dụng cụ thí nghiệm vào khung làm việc: Click chọn đối tượng trong kho rồi kéo thả vào khung làm việc Thay đổi kích thước đối tượng: Chọn đối tượng, xuất hiện các núm xung quanh đối tượng  Dùng mouse kéo để thay đổi kích thước đối tượng tại các núm này Ta cũng có thể thay đổi kích thước bằng cách thiết lập thuộc tính của nó trong mục Properties Di chuyển đối tượng Click mouse vào đối tượng rồi kéo đến vị trí mới Xoay đối tượng:  Chọn đối tượng  Đưa mouse vào núm tròn cạnh đối tượng, mouse biến thành hình  Click giữ và kéo mouse để xoay đối tượng đến vị trí cần Thay đổi thuộc tính đối tượng: Đối với một đối tượng, có những thuộc tính thay đổi được và không thay đổi được Ta vào Properties để tiến hành thay đổi  Chọn đối tượng  Thay đổi các thuộc tính cần thiết trong mục Properties 21  Các thuộc tính của vùng làm việc nếu được thiết lập phù hợp thì sẽ giúp chúng ta rất nhiều  Các thuộc tính của các đối tượng phải được chú ý đến nếu như muốn thí nghiệm diễn ra thành công tốt đẹp Chúng phải được thiết lập theo mục đích của chúng ta Cho dừng thời gian lại: Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy dừng lại và thí nghiệm sẽ không thực hiện nữa mà vào trạng thái chờ Các hiện tượng vật lý dừng lại (pause)  Click vào nút trên thanh công cụ Đối với các thí nghiệm lớn, trong quá trình lắp đặt thiết bị, máy hoạt động chậm, dùng nút Pause sẽ giúp máy hoạt động nhanh hơn trong quá trình lắp ráp thí nghiệm Cho thời gian chạy tiếp tục lại: Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy tiếp tục chạy sau khi đã dừng và thí nghiệm sẽ tiếp tục thực hiện  Click vào nút trên thanh công cụ Sửa chữa một thiết bị bị hỏng do hoạt động quá định mức: Khi một thiết bị hoạt động vượt định mức (cường độ dòng điện, công suất, ) thiết bị đó sẽ bị hỏng Ta cần phải thay nó là điều đương nhiên Để tránh phải lắp lại mô hình thí nghiệm, chương trình cho phép ta sửa nhanh thiết bị đó:  Cho dừng thời gian lại  Khi thiết bị bị hỏng, xuất hiện nút bên cạnh thiết bị Di chuyển mouse lên nút , một bảng thông tin về nguyên nhân gây hỏng thiết bị hiện ra Hiệu điện thế đang là 20V Giá trị lớn nhất được phép là 15V 22  Click vào nút Thiết bị đã được sửa và sẽ sẵn sàng hoạt động như bình thường  Xử lý các vấn đề gây ra sự hư hỏng  Cho thời gian hoạt động lại Nối các đối tượng với nhau bằng dây dẫn trong thí nghiệm điện:  Di chuyển mouse lên đối tượng, các cực đối tượng sẽ xuất hiện các núm nối dây hình vuông  Click lên núm cần nối rồi di chuyển mouse đến cực của đối tượng kia và Click mouse vào núm nối dây của đối tượng đó Chú ý: Khi Click vào vị trí trống thì dây sẽ được bẻ cong chỗ đó Cấp cho vật một vận tốc (Hoặc một lực)  Đưa mouse vào vật, xuất hiện núm tròn màu bạc, dùng mouse kéo núm này, khi đó, ta đã cấp cho vật một vận tốc (hoặc lực tùy ta chọn) được biểu diễn bằng véctơ mà ta thấy 23 Theo mặc định, véctơ ta cấp cho vật là vận tốc, muốn véctơ đó là lực thì làm sao? Vào Properties của vật đó, chọn thẻ General, trong mục Control, chọn Force (thay vì lúc trước là Velocity 1 3 7 Các kho dụng cụ thí nghiệm Hầu hết các thiết bị đều được kí hiệu theo quy ước như trong chương trình phổ thông (nguồn điện, tụ điện, lăng kính, thấu kính,…) nên rất thuận tiện cho học sinh và giáo viên Có một số thiết bị không kí hiệu theo quy ước nhưng rất dễ nhận ra đó là thiết bị gì Kho được tổ chức theo từng ngăn lớn, trong mỗi ngăn lớn lại có các ngăn riêng: Electronics: Các dụng cụ thí nghiệm điện, điện tử Optics: Các dụng cụ thí nghiệm quang học Motion&Forces: Các dụng cụ thí nghiệm cơ học Wave: Các dụng cụ thí nghiệm Sóng âm, sóng cơ, sóng điện từ Presentation: Các thiết bị trình diễn, hiển thị 24 1 4 KHẢNĂNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚISỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀMTRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1 4 1 Một số vấn đề còn tồn tại của việc sử dụng thí nghiệm trên các thiết bị phòng thí nghiệm Để tiến hành một thí nghiệm từ các thiết bị phòng thí nghiệm yếu tố đầu tiên cần phải có là thiết bị thí nghiệm phải đồng bộ và thống nhất trên cả nước, hoạt động ổn định đồng thời GV phải tuyệt đối cẩn thận, có sự hiểu biết về TN, hiện tượng để tránh xảy ra tai nạn Một TN muốn thành công cho kết quả chính xác thì trước khi đưa vào dạy học người GV phải có sự chuẩn bị: xem lại lí thuyết, tìm hiểu về TN đó đôi khi GV cũng phải nhiều thời gian ở phòng TN để làm TN chỉ được cho phép chiếm từ 5-10 phút trong tiết dạy Nhưng với thời gian đó GV sẽ không đủ để hoàn thành TN Do đó thời gian giành cho các lượng kiến thức mà HS thu được giảm bớt đi Như chúng ta đã biết một thí nghiệm thực được tiến hành trong giờ học tốn rất nhiều thời gian và kinh phí Tuy nhiên, một điều cần chú ý khi tiến hành một thí nghiệm với các dụng cụ có sẵn trong phòng thí nghiệm thì chỉ sử dụng một lần duy nhất, lần khác phải tiến hành lại Vì vậy, rất tốn kinh phí và không khoa học Không phải thí nghiệm nào cũng sử dụng được trong phòng học Dụng cụ thí nghiệm thiếu, một phần bị hư hỏng không chính xác, có năm được bổ sung thêm thì không đồng bộ với dụng cụ cũ Nhìn chung chưa có đầy đủ dụng cụ thí nghiệm cần thiết cho các giờ học Số lượng học sinh trong một nhóm quá đông, một bộ phận học sinh yếu và trung bình ít có cơ hội làm việc trong nhóm Kỹ năng làm thí nghiệm của học sinh vẫn còn hạn chế Đôi lúc, những thí nghiệm rất khó tiến hành, rất khó quan sát, kết quả đo đạc được không chính xác trong điều kiện lớp học, có khi còn gây ra phản tác dụng Với những khó khăn đó, GV rất hạn chế trong việc sử dụng TN, phần lớn là mô tả TN Nếu sử dụng thí nghiệm ảo các khó khăn trên sẽ được khắc phục, các hiện tượng thí nghiệm sẽ trực quan, sinh động, dễ dàng hơn, có thể thực hiện được những TN mà thực tế rất khó làm được 25 1 4 2 Điểm mạnh của thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí - Có khả năng làm lại nhiều lần mà vẫn đảm bảo được sự chính xác - Ít phụ thuộc vào không gian - Với kỹ thuật cao, thí nghiệm giống như thật, do đó đạt hiệu quả sư phạm cao - Chuẩn bị nhanh, bảo trì đơn giản - Có khả năng tương tác với người dùng - Có thể khắc phục được những nhược điểm của thí nghiệm truyền thống - Thí nghiệm ảo được thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả HS trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời GV có thể chỉnh kích cỡ của dụng cụ đủ lớn để cả lớp có thể quan sát rõ ràng, kể cả các em ngồi ở cuối lớp - TN hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định, nếu có nhầm lẫn thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô hình cháy nổ trên máy vi tính - Có những quá trình thực tế không thể quan sát bằng mắt thường nhưng TN ảo trên máy vi tính có thể mô phỏng các quá trình một cách chính xác và trực quan - TN ảo do đã lập trình sẵn nên gần như tất cả các TN đều chuẩn xác, thực hiện TN đem lại kết quả mong đợi - Với một TN mà dụng cụ cồng kềnh thì việc chuẩn bị và chuyển TN từ lớp này sang lớp khác rất khó khăn và mất thời gian Còn với TN ảo thí các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính, giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế TN vào trong máy tính, lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ TN 1 4 3 Quy trình thiết kế một thí nghiệm ảo Để tiến hành thực hiện một thí nghiệm ảo, bằng phần mềm Crocodile Physics bạn cần phải chuẩn bị nội dung, ý tưởng thiết kế Sau khi đã có nội dung thiết kế, thường làm theo các bước sau đây: Bước 1: Mở một file mới: vào File/ New, hoặc kích vào biểu tượng New trên thanh công cụ hoặc nhấn đồng thời Ctrl + N 26 Bước 2: Tìm kiếm công cụ Bạn có thể lấy các dụng cụ thí nghiệm trong phần Part Library Bước 3: Bố trí, sắp xếp dụng cụ thí nghiệm Sau khi đã lựa chọn được các dụng cụ bạn có thể di chuyển, lắp ghép, thay đổi thông số, hoặc xoá các dụng cụ theo phương pháp sau: Khi cần di chuyển dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ bấm- giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần chuyển đến rồi thả chuột Khi cần kết nối các dụng cụ bạn cần di chuyển các các dụng cụ để các điểm nối lại trùng nhau (điểm nối của các vật ở tâm) Khi cần thiết lập các thông số của dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ, bấm chuột phải và chọn Properties thì trong menu dọc Properties sẽ hiện ra các tuỳ chọn về các thông số dụng cụ để bạn thay đổi Khi cần xoá dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ bấm chuột trái rồi bấm Delete hoặc bấm chuột phải và di chuyển chọn Delete trong menu Nếu bạn muốn xoá nhiều dụng cụ trước khi đặt lệnh xoá bạn lựa chọn các dụng cụ cần xoá trước Bước 4: Thiết lập kết nối công cụ thành một bộ hoàn chỉnh Chọn hình thức thể hiện thông số của thí nghiệm Sau khi lắp đặt các dụng cụ TN thành bộ hoàn chỉnh, bạn cần phải lựa chọn các công cụ hỗ trợ để thể hiện các thông số của TN, phần này rất quan trọng của thí nghiệm Bởi nếu bạn đã thiết lập thí nghiệm thành công nhưng không đưa ra được kết quả thì việc thiết lập TN của bạn sẽ không mang lại kết quả gì Trong Presentation bao gồm các công cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng thí nghiệm hay thực hiện lại TN… Khi thiết lập TN chúng ta cần thiết phải biết cách biểu diễn kết quả TN bằng đồ thị hoặc bằng số đo cụ thể Bước 5: Chạy thử mô hình, chỉnh sửa Bước 6 : Đặt tên và lưu mô phỏng vừa tạo được bằng lệnh Save 27 1 5 NGUYÊN TẮC TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT THÍ NGHIỆM ẢO TRONG VIỆC DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT Nguyên t ắ c 1 : Về việc kết hợp giữa nội dung TN hiển thị và nội dung của bài giảng Để có một bài giảng sâu sắc thu hút được HS thì việc sử dụng phương tiện dạy học là phương pháp dạy học hay Sự kết hợp TN trong quá trình dạy học là một trong những phương pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của TN phải là sự kết hợp nội dung TN nhằm cung cấp thông tin thành kiến thức Do đó, một TN hay, đẹp đến mấy nhưng nó có hợp lí hay không, có biến được lượng thông tin thành kiến thức hay không là ở kịch bản sư phạm của GV Nguyên t ắ c 2 : Tập trung làm rõ, hư

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH - Full 10 điểm

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan