Khóa luận tốt nghiệp Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý: Thiết kế một số thí nghiệm tương tác trên màn hình nhằm hỗ trợ dạy học các chương "Động học chất điểm" và "Động lực học chất điểm" - Vật lý 10

Dễ dàng nhận thấy thí nghiệm tương tác trên màn hình tương đối đơn giản và khá linh động, chúng ta có thé ứng dụng được những phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo khi thiết kế tiến trì

TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM TPHCM

KHOA VẠT LÍ

TRAN THỊ THẢO UYEN

THIẾT KE MOT SO THÍ NGHIỆM TƯƠNG TAC TREN

MAN HINH NHAM HO TRO DAY HOC CAC CHUONG

“BONG HOC CHAT DIEM” VÀ “ĐỘNG LUC HOC CHAT

DIEM” - VAT LÍ 10

Chuyên ngành: LÍ LUẬN VA PHƯƠNG PHAP DAY HỌC VAT LÍ

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học: ThS Mai Hoàng Phương

Lái là |

y2 ‹ 4c \% ầ

| TP HO CHI MINH - 2015

Hi VIEN

LOLCAM ON

Với long biết on sâu sắc nhất tôi xin gui lời cam ơn đến quý Thấy cô ơ

Khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phỏ Hỗ Chỉ Minh những người

đã truyền đạt vốn kien thức quý báu cho sinh viên chúng tôi trong suốt thời

gian học tập tại trường Và đặc biệt trong học ki này, được thực hiện khỏa luận

tốt nghiệp 1a cơ hội dé cho tôi nghiên cửu những vẫn dé ma tỏi mong muôn

được tim hiểu cơ hội dé học tập nhiều hơn va đóng góp nhiều hơn nữa

Tôi xin gui lời cảm ơn quý thay cô phan biện va hội đồng cham luận van

đã đọc vả góp những nhận xét quỷ giá cho luận văn được hoàn thiện hơn.

Dac biệt tỏi xin chân thành cam on ThS Mai Hoang Phuong da tận tinh

hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện khóa luận, giúp đỡ tôi trong những

lúc gặp khó khan va động viên tôi hoàn thành khỏa luận nay.

Mot lần nữa xin chan thành cam ơn thay!

Thành phó Hồ Chi Minh, thang 4 năm 2015

Kí tén

Trần Thị Thao Uyén

LỚI CAM DOANTôi xin cam doan rang sỏ liều và kết qua nghiên cứu trong khỏa luận nay lâ

trung thực vi không trùng lặp với cúc đẻ tài khác Tỏi cũng xin cam doan rằng mọi

xự gidp đờ cho việc thực hiện khóa luận nay đã được cam ơn và cúc thông tin trích

dẫn trong khóa luận đã được chi rõ nguồn góc.

A

MỤC LỤC

LÊN CẢM ON ii SoS RB LEER ED iii LTR IE ERA IN: escssscscs ssa caecivsisractss nei ai intemaba pairaerba erences nameniee iv

1, {a oa a v

DANH MUG CÁC BANG iiss 0620666 (v66 016 c2g@&d¿cc«eia viii

DANH MỤC CÁC HINH VE DO THY ossssssscsscssssscssssssssessosssesessesssisessonsssiec ix

OEE AT 0“ onseensrsrmmene ceameseanrnses 1

ls LÍdo:cRowdŠtl[.-¡ccG:ic26ci266223440440446cakiQ6d4á¿otsk |

Sh cy, (ae 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên clu cccssesssecssecssesssessnessnesescconecsneennee 3

Š; NEHu vụ nghiÊn GỮU‹s.ácc¡c«cc2 2c 0260 026600112206007000002tiad 4

6 Phương pháp nghiên cứu -2.s 5222292222231 E22132223112231202220, 4

7 Cầu trúc khóa lIẬN-\247ã421022066444/266/03@0G6d 4844 5

§ Đồng gỗp của đề Tà:::cc¡ccccreccicotcticcocotoikcisaetioilesossisse 5

OCC, | -ẽŠ5 =ằ==ẽ-=-.-ằ—-.eằ==-.- 7

Chương |: Co sở lí luận của việc xây dựng va str dụng thi nghiệm tương tác

màn hình trong dạy học vật lí ở trường phd thỏng -55 -55 5552 7

1.1 16 chức qua trình day học vật lí ở trường phỏ thông theo hướng

phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh co 7

1.1.1 Phát huy tinh tích cực nhận thức của học sinh - 7

I.1.2 Vận dụng kiểu day học giải quyết vấn dé trong day học vật lí

nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh §

li ch (oi a § 1.1.2.2 Đặc trưng của kiểu day học giải quyết van đẻ §

1.1.2.3 Uu điểm và hạn chế của kiểu day học giải quyết vấn đẻ 13

1.1.2.4, Năm yếu tố cần bồi dưỡng cho học sỉnh 14

I.2 Tiến trình của kiêu day học giải quyết van dé trong môn vật lí 14

1.2.1 Tiền trình cua kiểu dạy học giải quyết van đẻ trong môn vật lí 15 1.2.2 Day học giải quyết van đề các loại kiến thức đặc thù 16

Chương 2: Xây dựng một số thí nghiệm tương tác man hình nhằm hỗ trợ day học chương “Déng học chất điểm” và “Động lực học chất điểm "" 21

2.1 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật Ìi 21

2.2 Những khó khăn khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí chương “Động học chất điểm” và “Động lực học chất điểm" 21

2.3 Giới thiệu về thí nghiệm tương tác màn hình -.- 23

2.3.1 Thí nghiệm tương tác màn hình là gì7 -e 23 2.3.2 Giới thiệu về phần mềm Logger Pro ¿+ 23

2.3.3 Quy trình sử dụng va các tính năng của phần mém Logger Pro để thiết ké thí nghiệm tương tác màn hình 2c: 24 2.3.3.1 Quy trình cơ bản dé phân tích video bằng Logger Pro 25

2.3.3.2 Tinh năng phân tích video của Logger Pro 27

2.4 Thiết kế các thí nghiệm tương tác màn hình hỗ trợ việc day học chương “Dong học chất điểm" và "Động lực học chất điểm" 29

vi

2.4.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thăng đều 30

2.4.1.1 Lí thuyết chuyên động thẳng đều 22- xe 30

2.4.1.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều 30

2.4.2 Thí nghiệm khảo sat sự rơi tự do c<<<c << 38

Si8ï1 1 NBIEEWISRRRWE, —ssec-=nn ccgeeecseereemrr sen 38

2.4.2.2 Thí nghiệm khảo sat sự rơi tự do ss:<e 38

2.4.3 Thí nghiệm khảo sát chuyển động ném - 43

2.4.3.1 Lí thuyết chuyển động ném 5© s5ssScsrrseee 432.4.3.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động ném 432.4.4 Thí nghiệm kiểm nghiệm định luật III Newton 56

2.4.4.1 Lí thuyết định luật III Newton .s -s««css<ee 56

2.4.4.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm định luật III Newton 56

Chương 3: Xây dựng tiến trình dạy hoc một sé kiến thức trong chương

EHU KỮC GuáceiicncencCkkboseediigialititai6/40003344600536/60036GSGc5tee 82

vit

DANH MỤC CAC BANG

Bang 2.1 Bang số liệu thu được từ phân tích video bi trượt trên mat phãng

ĐANH MỤC CÁC HÌNH VE, ĐỎ THỊ

Đỏ thị 2.1 Dé thị khớp hàm X theo thời gian t của viên bi trượt trên mat

bẩn FSHE sevsrerspsrassesiironane 0 B202 n2 21c 616100266016 22-60 35

Đỏ thị 2.2 Đề thị khớp hàm X = mt + b kèm với khớp ham X = At trước đó

của viên bi trượt trên mặt phăng ngang - 25-65555592 czsccvscee 36

Đồ thị 2.3 Các cham biểu diễn vận tốc phương X (m/s) theo thời gian t (s)

của vật trượt trên mat phẳng ngang - : 22 cv55s vvv22sccvrvzvrcvsrve 37

Đỏ thị 2.4 Đề thị biểu diễn vận tốc phương X theo thời gian t của vật trượt

[rec i, ằ.ăẽ —.— —.—=.——= 37

Đồ thị 2.5 Đồ thi biểu diễn đồng thời cả toa độ Y theo thời gian t va van tốc

phương Y theo thời gian t của vật rơi tự đo - -<c~cseceeeece.e 42

Đô thị 2.6 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ X theo thời gian t, vận

tốc phương X theo thời gian t của con Angry bird . -©-s2 47

Đồ thị 2.7 Đề thị biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ Y theo thời gian t, vận

tốc phương Y theo thời gian t của con Angry bird :-‹.5 5+¿ 49

Đồ thị 2.8 Đề thị biểu diễn sự phụ thuộc của X theo thời gian t, vận tốc

phương X theo thời gian t của vật ném xiên - -.ccccceeeeeecer 53

Đề thị 2.9 Dé thị biểu diễn sự phụ thuộc của Y theo thời gian t, vận tốc

phương 2Ÿ Theo thôi giANÍ S26 6462460421022 G(00bGGo-,caii 54

Đồ thị 2.10 Bên trái là đồ thị gia tốc của viên bi trắng, bên phải là đồ thị của

ViênDÌTRỊNH2 60266 š00i02i88(GšãQ0Gx1/86t6,6styxttiecaa 59

Hình 1.1 Sơ đỏ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo day học giải

quyết van dé trong môn vật lÍ -.-.-¿csccccu 2,10147256-L000 0seerded 15

Hình 2.1 Giao diện chính của phần mềm Logger Pro - 24

Hình 2.2 Giao diện đoạn phim được chèn vào -.‹‹ s55 se 26

Hình 2.3 Hộp tROại SCale ccrrssserescsserereceessoonsensnrvasvessssstveesot yscusasens savsnssess 26

Hình 2.4 Những vết tròn xanh dé lại trên màn hình đoạn phim 27

“`

Hình 2.5 Giao điện Logger Pro khi đã thực hiện xong các bước phân tích

VÌ EU 2262600266061 20668) pits Slender io tamu amigo 32 Ped dala c6 Hộp ThoglIFWBIHINGGi/3601/010666013)260616666G020016660i266630364 34

Hình 2.7 Hình chụp lại một khung hình trong video vật rơi tự do 40

Hình 2.8 Hinh chụp lại một khung hình trong video game Angry bird 44

Hình 2.9 Hình chụp lại một khung hình trong video vật bị ném $1

Hình 2.10 Hình chụp video phân tích chuyển động của viên bi tring $7

Hình 2.11 Hình chụp video phân tích chuyển động của viên bi tím 58

MỞ ĐÀU

1 Lido chọn đề tài

Trong việc đạy học hiện nay, phương pháp dạy học tích cực đang được

ưu tiên hàng đầu Dạy học tích cực là phương pháp mà trong đó người dạy chỉ

mang vai trỏ người dẫn dắt, người học là người tự đi tìm kiến thức từ đó thé

hiện được tính năng động sáng tạo trong dạy học Song, chúng ta lại quá quen

với phương pháp dạy học truyền thông, chính là phương pháp ma người day

truyền thụ kiến thức cho người học và người học tiếp thu nó một cách thụ động.

Việc chuyển từ phương pháp day học truyền thống sang phương pháp day họctích cực đang là một vẫn đề rất được quan tâm của ngành giáo dục Không

riêng gi các môn học khác, việc dạy học vật lí theo phương pháp tích cực cũng

đang dần được thực hiện, và cũng gặp không ít khó khăn trong bước chuyển

này.

Nhu ta đã biết, vật lí học không chỉ là một mớ lí thuyết khô cứng, ma bên

cạnh rất nhiều lí thuyết đó, việc dạy học phải song song với việc thực hành để việc dạy học trở nên sinh động hơn, thực tế hơn, năng động hơn và tích cực hơn Thực hành trong vật lí có thé được coi như là các thí nghiệm nho nhỏ dé

mở đầu vào một bài học cho lôi cuốn hơn, hay để khám phá ra một kiến thức mới, hay dé kiểm nghiệm lại các lí thuyết trong bai học Có thé nói thí nghiệm

trong dạy học vật lí đem lại một hiệu quả rat lớn trong việc dạy học vật lí Tuy

nhiên khi nói về thí nghiệm thì ai cũng biết chúng ta đôi khi gặp khó khăn về

cơ sở vật chất, sự rườm rà khi mang vác các bộ thí nghiệm lên lớp, và còn rấtnhiều bát cập khác nữa

Ở cấp trung học phé thông học sinh khi học vật lí sẽ được học rat nhiều

máng khác nhau cua vật li học Ở lớp 10, các em được học Cơ học va Nhiệt

học Ở lớp I1, các em được học Điện học va Quang học Ở lớp 12, các em được học vẻ những dao động, về dòng điện xoay chiéu Trong mỗi mảng khác

nhau đó, các em được timg bước nghiên cứu rõ ràng va sâu sắc hơn về vật lí

học Va dé các em học sinh có được tinh than học tap vật lí hang say từ nhữngngày đầu nghiên cứu sâu hơn vẻ vật lí sau khoảng thời gian đã làm quen vớivật lí ở cấp Trung học cơ sở, thi nhiệm vụ của của người giáo viên khi dạynhững chương đầu tiên của lớp 10 lại cảng trở nên to lớn hơn

Trái qua thời gian nghiên cứu sơ bộ, với những trăn trở về việc dạy học

vật lí hiện nay nói chung và dạy học thí nghiệm vật lí nói riêng, tôi đã tìm hiểu

về việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm tương tác trên man hình trong day và

học vật lí.

Thí nghiệm tương tác trên màn hình là một loại thí nghiệm cho phép học

sinh tương tác với đối tượng nghiên cứu trên màn hình máy tính Trong khía

cạnh mà tôi nghiên cứu thì thuật ngữ thí nghiệm tương tác trên màn hình ở đây

có nghĩa là những thí nghiệm được ghi lại thành video và video đó được đưa

vào phan mềm trong may tính Nếu trong video có những vật thé chuyên động thì học sinh có thể tương tác với màn hình để phân tích những chuyển động

trong video Từ đó những video trở thành những thí nghiệm sinh động và học

sinh khi học sẽ hứng thú và thấy được các kiến thức vật lí gần gũi với cuộc

sống xung quanh Dễ dàng nhận thấy thí nghiệm tương tác trên màn hình tương

đối đơn giản và khá linh động, chúng ta có thé ứng dụng được những phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo khi thiết kế tiến trình bài dạy có sử dụng loại

thí nghiệm nay.

Qua phân tích ở trên, chúng tôi đã chọn dé tải “Thiét kế một số thí nghiệm

tương tác trên mản hình nhằm hỗ trợ dạy học các chương “Động học chất điểm" và “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10".

Đề tải này không phai là một đẻ tai quá mới me Trên thẻ giới cũng như

trong nước cũng đã có những dé tải nghiên cứu vẻ thí nghiệm tương tác trên man hình Chang hạn ở nước ta, có tác giả Nguyễn Xuân Thanh, tác gia đã

nghiên cứu vẻ việc thiết kế ra những tiến trình dạy học theo dạy học giải quyết

van dé và có ứng dụng thí nghiệm tương tác man hình Ngoài ra trên thé giới.

ý tưởng phân tích những đoạn video khảo sát chuyên động của vật đã xuất hiện

từ rat sớm va trở nên rất có triển vọng khi công nghệ ghi phim trở nên tinh vihơn Tôi hy vọng với dé tải này của minh, tôi sẽ tông hợp được những gi ma

những người đi trước đã lam được, từ đó tôi sẽ cô gang tìm ra những điều có thé bỏ sung va phát triển thêm cho lĩnh vực thiết kế, sử dụng thí nghiệm tương tác trên man hình trong dạy học vật lí nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo

cua học sinh.

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế được các thí nghiệm tương tác trên màn hình thuộc các bải học

trong chương **Động hoc chất điểm'" và *'Động lực học chất điểm'".

Sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế, soạn thảo được tiến trình dạy học một

số kiến thức của các bài : Sự rơi tự do, định luật II Newton, chuyển động thăng

đều, chuyển động ném - Vật lí 10.

3 Gia thuyết khoa học

Các thí nghiệm tương tác màn hình được thiết kế và đưa vào tiến trình

dạy học, nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của việc dạy và học

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Các sách, báo, luận văn, đề tài nghiên cứu khoa học liên quan trong lĩnh vực dạy học thí nghiệm vật li cũng như những tai liệu có dé cập thí nghiệm

tương tác trên man hình các giáo trình lí luận day học vật lí;

Sách giáo khoa sách giáo viên, tải liệu liên quan hệ thông kiến thức và

phương pháp day chương "Động học chất điểm” va “Dong lực học chất điểm”:

Phan mẻm Logger pro 3.8.6.1 hỗ trợ thiết kế các thi nghiệm;

Thực tiễn đạy học vật lí ở trường pho thong

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận vẻ phương pháp sử dụng thi nghiệm trong dạy học vật lí các loại thí nghiệm dùng trong đạy học vật lí đề phát huy tính tích

cực, sáng tạo của học sinh.

Nghiên cứu vẻ ưu, nhược điểm của các loại thí nghiệm đã va đang được

Tìm hiểu thực tế việc sử dụng thí nghiệm trong day học chương “Déng

học chất điểm” và "Động lực học chất điểm" ở các trường phổ thông nhằmphát hiện những khó khăn và cách khắc phục

Thiết kế tiến trình dạy học gồm các chuyên dé kiến thức trong chương

“Động học chat điểm” và “Động lực học chất điểm" - Vật lí 10, trong đó có sửdụng thí nghiệm tương tac trên man hình đã xây dựng theo quan điểm day họcphát trién tính tích cực, năng lực tự học, sáng tạo, hợp tác của học sinh.

6 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lí thuyết: lí luận dạy học thi nghiệm vat lí, các loại hình thi

nghiệm vật li, hệ thống kiến thức chương “Déng học chất điểm" và "Động lựchọc chất điểm”, thí nghiệm tương tác trên màn hình

Nghiên cứu thực tiền: quan sát tình hình dạy thí nghiệm vật lí ở các trường

pho thông làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm và quan sát, ghi nhận nhữnghiện tượng diễn ra trong thực tế cuộc sống mỗi ngày

7 Cấu trúc khóa luận

Mở đầu

Nội dung

Chương |: Cơ sở lí luận của việc xây dựng vả sử dụng thí nghiệm tương,

tac man hình trong day học vật li ở trường phố thông

Chương 2: Xây dựng một số thí nghiệm tương tác man hinh nhằm hỗ trợ dạy học chương “Động học chất điểm” và "Động lực học chat điểm”

Chương 3: Xây dựng tiến trình đạy học một số kiến thức trong chương

"Động hoc chất điểm" và “Động lực học chất điểm"

Kết luận

8 Đóng góp của đề tài

Như đã nói ở trên, đây là một đề tài cũng không phải là quá mới, tuy nhiênvẫn chưa được phố biến rộng rãi Phát hiện những mặt mạnh của thí nghiệm

tương tác trên màn hình, khi thực hiện để tài này, tôi mong muốn những kết

quả mình đạt được sẽ là nguồn tư liệu tham khảo, nguồn tư liệu nghiên cứuchuyên sâu hơn nữa cho những ai muốn tìm hiểu vẻ day học vật lí, day học thi

nghiệm vật lí Bên cạnh những thí nghiệm mà tôi làm trong đề tài này, người

giáo viên có thé tự tạo cho mình những thí nghiệm vật lí và đưa nó vào bài học

một cách uyên chuyền, độc đáo bang phần mém mà tôi đã sử dụng trong đẻ tài

nghiên cứu cla mình Những thí nghiệm tương tác trên man hình với những

tính năng của nó sẽ giúp ích một phần nào đó cho việc dạy học vật lí chương

"Động học chất điểm” và “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10, nhằm phát huy

tỉnh tích cực, phát triển năng lực sáng tạo va hợp tác trong học tap, đồng thời

nang cao hiệu quả dạy hoc.

NỘI DUNG

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tương

tác màn hình trong dạy học vật lí ở trường pho thông

1.1 Tế chức quá trình day học vật lí ở trường phố thông theo hướng

phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

1.1.1 Phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh

Từ thời có đại các nha sư phạm tien bối như Không Tử, Aristote , đã từng nói đến tam quan trong của việc day va học tích cực Các ý kiến đó là:

- Trong việc học cần tuân thủ học gắn lién với tư với tập, với hành (tư tức

là tư duy) - Không Tử.

- Dạy học không phải là rót kiến thức vào một chiếc thùng rồng mà là thấp sáng lên những ngọn lửa - Ngạn ngữ cổ Hy Lạp.

Trong thời đại ngày nay, chúng ta lại biết:

~- Học phải đi đôi với hành.

- Điều chủ yếu không phải là nhồi nhét một mớ kiến thức hỗn dn mà

la phương pháp suy nghỉ, phương pháp nghiên cứu, phương pháp học tập,

phương pháp giải quyết vấn đề (Trích lời căn dặn của có Thủ tướng Phạm Văn

Đồng)

Vẻ các phương pháp day học tích cực, chúng ta từng nghe đến các phương pháp như là phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, phương pháp giáo dục khám phá, phương pháp dạy học trên dự án Ở đây tôi đặc biệt đào sâu vẻ phương pháp dạy học giải quyết vẫn đẻ.

1.1.2 Vận dụng kiểu day học giải quyết vấn đề trong day học vật lí

nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

1.1.2.1 Khái niệm

Phương pháp dạy học giải quyết van dé là cách thức, con đường ma giáo

viên áp dụng trong việc dạy học nhằm phát triển kha nang tìm toi, khám phađộc lập của học sinh bằng cách đưa ra các tình hudng có vấn đẻ

Phương pháp dạy học giải quyết vẫn đề là cách thức tô chức của giáo viênnhằm tạo ra một chuỗi tình huống có vấn đẻ và định hưởng học sinh giải quyết

các vấn đẻ học tập đó

1.1.2.2 Đặc trưng của kiểu đạy học giải quyết vấn đề

Gồm cỏ bón đặc trưng sau [9]:

e _ Đặc trưng cơ ban: xuất phát từ tình huông có van dé (THCVĐ)

- THCVD luôn luôn chứa đựng nội dung cần xác định, một nhiệm vụ cầngiải quyết, một vướng mắc cần tháo gỡ và do vậy, kết quả của việc nghiên

cứu và giải quyết THCVD sẽ là tri thức mới, nhận thức mới hoặc phương thức

hành động mới đối với chủ thé.

- THCVD được đặt trưng bởi một trạng thái tâm lí xuất hiện ở chủ thé trong khi giải quyết một bài toán, mà việc giải quyết van đề đó lại cần đến tri

thức mới, cách thức hành động mới chưa hé biết trước đó Có 3 yếu tố cầuthành THCVĐ: Nhu cầu nhận thức hoặc hành động của người học: Sự tìm

kiểm va phương thức hành động chưa biết; Khả năng trí tuệ của chủ thể, thé

hiện ở kinh nghiệm và năng lực.

- Đặc trưng cơ bản cia THCVD là những hing túng về lý thuyết và thực

hành dé giải quyết van dé; nó xuất hiện nhờ tính tích cực nghiên cứu của chính

người học THCV là một hiện tượng chủ quan, một trang thái tâm lý của chủ

thể, trang thái ling túng xuất hiện trong quá trình nhận thức như một mâu thuẫn

giữa chu thé vả khách thé nhận thức trong hoạt động của con người ứng với

một mục tiêu xác định Những thành phần chú yêu của một tình huông học tập

`

gôm:

+ Nội dung của môn học hoặc chủ dé;

+ Tinh huống khởi dau;

+ Hoạt động trí lực của học sinh trong việc trả lời câu hỏi hoặc giải quyết vấn

đề;

+ Kết quả hoặc sản phẩm của hoạt động;

+ Danh gia kết quả

- THCVD trong dạy học là:

+ Khi học sinh muốn đạt được một mục tiêu học tập nào đó, nhưng họ khôngbiết làm thế nào để đạt được mục tiêu đó Khi đó xuất hiện một tình huống cómâu thuẫn (mâu thuẫn nhận thức), mà học sinh muốn đạt được mục tiêu bắt

buộc họ phải động não van dé cần giải quyết;

+ Một mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết [10];

+ Bao hàm một cái gì chưa biết đòi hỏi phải tìm tòi sáng tạo, có hoạt động của

tư duy;

+ Chứa đựng một điều gì đó chưa biết, là điều kiện cho sự suy nghĩ.

- Tém lại: Đặc điểm nổi bật của THCVD là: Nhu cầu, hứng thú; Câu hỏi hay van dé chứa đựng cái đã biết và chưa biết; Có khả năng giải quyết.

- THCVĐ được giáo viên tạo ra ở những dạng khác nhau như: Đột biến,

bat ngờ không phù hợp, xung đột, bác bỏ, lựa chọn

* Quá trình day học theo phương pháp giải quyết vấn đề được

chia thành những giai đoạn có mục đích chuyên biệt.

- Có nhiều cách chia bước, chia giai đoạn dé giải quyết van đề Ví dụ:

+ John Dewey dé nghị 5 bước dé giải quyết vấn dé: Tìm hiệu vấn dé; Xác định

van dé; Dua ra những gia thuyết khác nhau dé giải quyết van dé: Xem xét hệqua cua từng gia thuyết dưới anh sáng của những kinh nghiệm trước đây; Thử

nghiệm giải pháp thích hợp nhất

+ Kudriasev chia 4 giai đoạn: Sự xuất hiện của chính van dé và những kích

thích đầu tiên thúc đây chú thé giải quyết van dé; Chủ thể nhận thức sâu sắc vachấp nhận vấn dé can giải quyết: Quá trình tìm kiếm lời giải cho vấn dé được

"chấp nhận” giải quyết lý giải, chứng minh, kiểm tra: Tìm được kết quả cuối

cùng và đánh giá toàn diện các kết quả tìm được

- Như vậy, học tập theo phương pháp giải quyết vấn đẻ là hình thức dạyhọc ở đó ta tô chức được THCVD, giúp người học nhận thức nó, chấp nhận

giai quyết va tìm kiểm lời giải trong quá trình “hoạt động hợp tác” giữa thay

và trò, phát huy tôi đa tính độc lập của học sinh kết hợp với sự hướng din củathay giáo

- Đặc trưng độc đáo của day học giải quyết vấn đề là sự tiếp thu tri thức

trong hoạt động tư duy sáng tạo.

Sau đây là một số vi dụ về các bước thực hiện dạy học giải quyết vẫn de: (a) Thực hiện day học giải quyết vấn đề theo 3 bước [9]:

Bước 1; Tri giác vấn đề

- Tao tình huỗng gợi van dé

- Giải thích và chính xác hóa dé hiểu đúng tình huống

- Phat biểu van đề vả đặt mục đích giải quyết vấn dé đó

Bước 2: Giải quyết van dé

- Phan tích van dé, làm rõ những mỗi liên hệ giữa cai đã biết và cái phải

tìm

- Để xuất va thực hiện hướng giải quyết, có thé điều chỉnh, thậm chi bác

bỏ va chuyển hướng khi cần thiết Trong khâu nảy thường hay sử dụng những

0

quy tắc tìm đoán va chiến lược nhận thức như sau: Quy lạ về quen; Đặc biệt

hóa va chuyền qua những trường hợp giới hạn; Xem tương tự: Khai quát hóa:Xét những mỗi liên hệ va phụ thuộc: Suy ngược (tiền ngược, lùi ngược) va suyxuôi (khâu nảy có thẻ được làm nhiều lần cho đến khi tìm ra hướng đi đủng)

- Trinh bay cách giải quyết van đẻBước 3: Kiểm tra và nghiên cứu lời giải

- Kiêm tra sự đúng đắn va phù hợp thực tế của lời giải

- Kiểm tra tính hợp lý hoặc tôi ưu của lời giải

- Tim hiểu những khả năng ứng dụng của kết quả

- Dé xuất những van đề mới có liên quan nhờ xét tương tự, khái quát hóa,lật ngược vin đề và giải quyết nếu có thể

(b) Thực hiện dạy học giải quyết vấn đề theo 4 bước [9]:

Bước 1: Đưa ra van đề

Đưa ra các nhiệm vụ và tình huống; Đưa ra mục đích của hoạt độngBước 2: Nghiên cửu vấn dé

Thu thập hiéu biết của học sinh; Nghiên cứu tài liệu

Bước 3: Giải quyết vấn đềĐưa ra lời giải; Đánh giá chọn phương án tối ưu

Bước 4: Vận dụng.

Vận dụng kết quả giải quyết vài tình huống, vấn đề tương tự.

* Qué trình day học theo phương pháp giải quyết vấn dé bao gồm

nhiều hình thức t6 chức đa dạng

Qua trình học tập có thê diễn ra với những cách tô chức đa dang lôi cuốn

người học tham gia cùng tập thé, động não tranh luận đưới sự dẫn dắt, gợi mở,

cổ van của thay Vi dụ:

- Làm việc theo nhóm nhỏ (trao đổi ý kiến, khuyến khích tìm tòi );

- Thực hiện những kĩ thuật hỗ trợ tranh luận (ngồi vòng tròn, chia nhóm

nhỏ theo những y kiến củng loại ):

- Động não (brain storming), đây thường là bước thứ nhất trong sự tìm

hoặc giải pháp ở mức độ tôi đa có thé có của minh);

- Xếp hang (ranking) (là một cách kích thích suy nghĩ sâu hơn về mộtgây cắn, và làm rõ những ưu tiên);

- Sam vai / trò chơi đóng vai (role play) (tập luyện cho người học tăng

thêm khả năng nghĩ ra những hướng khác nhau, phát triển kĩ nang giải quyết

vấn đẻ và giải quyết xung đột);

- Mô phỏng (simulation) (có thé coi như mở rộng của cách sắm vai, thu

hút cả lớp đồng thời tham gia nhằm giải quyết những van dé phức tạp liên quan

đến những con người, những nhóm người có những mối quan tâm đa dạng);

- Báo cáo và trình bày (thực hiện nhiều cách lam, từ cá nhân viết, trình

bày ở nhóm nhỏ, báo cáo của nhóm trước cả lớp)

© Có nhiều mức độ tích cực tham gia của học sinh khác nhau

Tùy theo mức độ độc lập của học sinh trong quá trình giải quyết van dé,người ta đề cập đến các cấp độ khác nhau, cũng đồng thời là những hình thứckhác nhau của dạy học giải quyết van đề :

(1) Tự nghiên cứu van đề Trong tự nghiên cứu vấn đẻ, tính độc lập của học sinh được phát huy cao

độ Người thầy chỉ tạo ra tình huống có van đẻ, người học tự phát hiện và giải

quyết van dé đó Tùy vào trình độ va học tập của học sinh, giáo viên có thégiúp học sinh ở khâu phát hiện vấn đẻ Như vậy trong hình thức này học sinh

độc lập nghiên cứu vấn dé và thực hiện tất cả các khâu cơ bản của quá trình

nghiên cứu này.

(2) Tìm tòi từng phan

n

Trong cách tô chức này, học sinh giải quyết vẫn dé không hoàn toản độc

lập ma lả có sự gợi ý dẫn dắt của thầy khi cần thiết Phương tiện đẻ thực hiện

hình thức nảy là những câu hỏi của giáo viên và những câu tra lời hoặc hành

động dap lại của học sinh Như vậy có sự đan kết thay đổi hoạt động của thay

va trò dưới hình thức dam thoại.

Với hình thức nay, ta nhận thấy day học giải quyết vấn dé có thé tiến hành

theo phương pháp đàm thoại hoặc tổ chức tự nghiên cứu sau đó báo cáo lại.Nét quan trọng của day học giải quyết van dé là tình huéng có vấn đề chứ

không phải câu hỏi Trong một giờ học, giáo viên đặt nhiều câu hỏi nhằm mục đích tái hiện kiến thức thì đó không phải là dạy học nêu vấn đẻ Ngược lại,

trong một số trường hợp, việc giải quyết van dé của học sinh có thẻ diễn ra mà

không có một câu hỏi nao của thay.

(3) Trinh bay giải quyết van dé

Ở hình thức này, mức độ học tập của học sinh thấp hơn hai hình thức trên

Thay giáo tạo ra tình huống có van đề, sau đó thay tiếp tục đặt vấn dé và trình

bày quá trình suy nghĩ giải quyết Trong quá trình này có sự mò mẫm, dự đoán,

có lúc thành công, có pha lẫn thất bại phải điều chỉnh phương hướng mới đi

đến kết quả Như vậy, kiến thức được trình bày không phải dưới dạng có sẵn

mà chúng được khám phá ra bằng cách mô phỏng và rút ngắn quá trình khám

phá thực.

1.1.2.3 Ưu điểm và hạn chế của kiểu dạy học giải quyết vấn đề

Ưu điểm: [9]

- Phát triển tư duy sáng tạo giải quyết vấn dé ở học sinh

- Học sinh thấy được mối liên hệ giữa kiến thức cũ và kiến thức mới giúp

họ củng cô va vận dụng kiến thức.

- Học sinh có nhu cầu và hứng thủ trong việc tìm kiến thức mới

l3

- Học sinh thật sự trở thành chu thé trong quá trình day học.

Hạn chẻ: [9]

- Tùy theo phương pháp cụ thé, nhìn chung tốn nhiêu thời gian.

- Không phải bài học nao cũng tạo được tinh huỗng có van đẻ

-_ Dạy học nêu van dé đòi hỏi mức độ cá nhân hóa rat cao và giáo viên

trinh độ cao.

1.1.2.4 Năm yếu tô cần bồi dưỡng cho học sinhTheo cudn sách dạy các kỹ năng tư duy, người có khả nang giải quyết van

đẻ phải có 5 yếu tỏ cần thiết dé áp dụng cho mọi hoàn cảnh [11] Đó là:

I = Identify the problem (khả năng xác định vấn đẻ)

D = Define and represent the problem (xác định vả trình bày được

vẫn đẻ)

E = Explore possible strategies or solutions (tìm kiếm những chiến

lược, giải pháp có thé)

A = Act on a selected strategy or solution (áp dụng va lựa chọn

các chiến lược, giải pháp)

L = Look back and evaluate (xem xét, đánh giá hiệu quả)

Các chữ cái này là các chữ đầu của các từ tiếng Anh, được ghép lại thành IDEAL - một thuật ngữ dùng dé nói đến một người nào đó có khả năng giải quyết van đẻ Vi vậy, thông qua việc dạy học giải quyết van dé, tùy theo bậc

học, giáo viên cần thường xuyên chú ý rèn luyện cho học sinh các yếu tô trên

1.2 Tiến trình của kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lí

Dé nâng cao chất lượng day học vật li, trong những năm gan đây ở nhiềutrường học trên the giới cũng như ở Việt Nam người ta đã và đang nghiên cứu

dp dụng nhiều phương pháp dạy hoc mới, trong số đó cỏ dạy học phát hiện và

l{

giải quyết van dé (còn gọi là day học nêu van dé, dạy học giải quyết van đẻ)

ma ta vừa nghiền cửu ở trên.

1.2.1 Tiến trình của kiểu day học giải quyết van dé trong môn vật lí

Ta có sơ đỗ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo dạy học giải

quyết van dé trong môn vật li [8]:

| Lam nảy sinh van đẻ cân giải quyết từ tình huông (điều

kiện) xuất phát: kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm,

bải tập, truyện kẻ lịch sử

2 Phát biểu van dé cần giải

quyết

3 Giải quyết van đề

- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: nhờ khảo sát lí thuyết, hoặc khảo

sát thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

để giải quyết những nhiệm

vụ đặt ra tiếp theo

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo dạy học giải

quyết van dé trong môn vật lí

Hoạt động tổ chức, định hướng luôn đi kèm với các hoạt động kiểm tra

đánh giá Quá trình đánh giá học sinh trong kiểu dạy học giải quyết vấn đề

thiên về các hoạt động đánh giá quá trình việc đánh giá học sinh thông qua

is

chính sự tham gia của học sinh vào các hoạt động phát hiện và giải quyết van

dé Dac thủ cua tiền trình dạy học giải quyết van dé trong môn vat lí thé hiện

trong việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các giai đoạn khác nhau trong tiến

trình ở sơ dé khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo day học giảiquyết van dé trong môn vat lí

« Ở giai đoạn đặt van dé, việc sử dung một thi nghiệm đơn giản dé dat van

dé không những giúp học sinh nhanh chóng nhận thức được van dé, những quy

luật ân chứa bên trong đồng thời còn tạo hứng thú học tập cho học sinh

+ Trong giai đoạn 3 vai trò của thi nghiệm vật lí đóng vai trò then chốt,

điều nảy vừa thẻ hiện đặc thủ của môn vật lí vừa giúp học sinh phát triển phương pháp luận của quá trình nhận thức “thực tiễn là chân lí cudi cùng của

nhận thức”.

Chinh vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong day học vật lí theo kiểu dạy

học phát hiện và giải quyết van để nên dưới dạng thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

hoặc thi nghiệm kiểm nghiệm kết quả suy luận li thuyết.

1.2.2 Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức đặc thù

Qua việc tìm hiểu hiểu thực tế, bản thân tự áp dụng, tôi nhận thấy giáo

viên thường gặp các khó khăn sau khi áp dụng kiểu day học giải quyết van đề:

- Học sinh phát biểu không trúng van đề: vấn dé phải là câu hỏi có câu trả lời là ban chat, quy luật của hiện tượng vật lí học sinh cần nhận thức, câu hỏi

này phải có tác dụng định hướng suy nghĩ của học sinh.

- Giáo viên không biết cách định hướng dé học sinh dé xuất các giả thuyếtcũng như đề xuất cách thức giải quyết vấn đề

Đề giúp cho giáo viên vượt qua các khó khăn kẻ trên, một nhóm nghiêncứu đã xây dựng bảng tông hợp hướng dẫn dạy học giải quyết vẫn đẻ như trong

16

bang 1.1 Sử dụng bảng nay, đứng trước một bai cần day, giáo viên sẽ thực

hiện các bước sau:

1 Xác định các kiến thức cần dạy trong bài

2 Xác định loại kiến thức cần day Cac kiến thức trọng tâm của môn vật

lí đều thuộc | trong 4 loại kiến thức: Hiện tượng vật lí, đại lượng vật lí, định

luật vật lí và img dụng kĩ thuật cua vật lí

3 Xây dựng tiến trình hình thành kiến thức theo các pha/ bước gợi ý trong

lLàmnảy Xaydymg Tùytheohinh Dingthi Đưaramộtnhu

sinh vấn đề lbiễutượng |thành đặc điểm |nghiệm, kinh |cầu, nhiệm vụ

cần giải vẻ hiện định lượng hay nghiệm sơ bộ cần thực hiện

quyết từ tình tượng: Thông định tính trước chiramỗi mà những thiết

huống (diéu quatáihiện mà có cách đặt quan hệ giữa bị kĩ thuật

kiện)xuất kinhnghiệm, vandékhac các đại (TBKT) đã biết

phát: từ kiến nhau: Co ban lượng chưa thé thực

7

2.Phátbiểu Khi nao thi

vandé cản xảy rahiện

giải quyết tượng này?

đều phải làm hiện được hoặcbật ra nhu cầu thực hiện chưacan xây dung tốt

đại lượng mới

Đặc tính phụ Mỗi quan hệ Máy (TBKT)

thuộc vào các giữa các đại phải có nguyên

đại lượngnào lượng A và B tắc cấu tạo và

(câuhỏicần Khi thì xảy vàphụthuộc là gi? hoạt động như trả lời) ra hiện tượng như thé nao vào A và B có thể nào dé thực

van đề:nhờ nghiệm kiểm

các đại lượng mối quanhệ hiện được chức

Jđó? với nhau như năng ?

Biéu thức thế nào?

đặc trưng cho A phụ thuộc

tính chất vậtlí vào B,C

nào? như thế nào?

Xây dựngthí Xây dựng giả Mở máy ra va

nghiệm dé tra thuyếtvà xác định các bộ

lời câu hỏi vấn thiết kế phận chính, các

đề phươngán quy luật cơ bản

thinghiém chỉ phối Xây

dựng mô hình

thí nghiệm

kiểm tra (ví

dụ: hiện

tượng sóng, đừng, hiện tượng giao

kiểm tra giả

thuyết

Sử dụng các

kiến thức líthuyết đã có

có thực hiện được đúng các

chức năng của TBKT không.

5 Vận dụng Nhận biết các Vận dụng đại Vận dụng

kién thite biểu hiện của lượng dé môtả định luật

mới đêgiải hiệntượng các đặc tính vật trong các

quyết những đã học trong liớcáchiện hiện tượng

"nhiệm vụ đặt tự nhiên tượng khác vật lí khác.

ra tiếp theo nhau

20

So sanh TBKT

đã xây dựng với các TBKT

trong đời sống

dé bố sung cácyếu tô khác

Chương 2: Xây dựng một số thí nghiệm tương tác màn hình nhằm hỗ trợdạy học chương “Động học chất diem” và “Động lực học chất điểm"

2.1 Vai trò của thí nghiệm trong đạy học vật lí

Một số vai trò của thí nghiệm trong day học vật lí [1]:

- Thí nghiệm vật lí là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lí

- Thí nghiệm vật lí (cho học sinh lam) cỏ tác dụng bỏi dưỡng cho học sinh

phương pháp nghiên cứu vật li, rên luyện kĩ nang, ki xảo, sử dụng các dụng cụ

đo và các dụng cụ thiết bị khác.

- Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh kiến thức, ki năng

kĩ thuật tông hợp.

- Thí nghiệm vat lí có thé sử dụng như phương tiện dé đề xuất van dé: dé

cho học sinh vận dụng, củng cổ kiến thức, dé kiểm tra kiến thức vật li của học

sinh.

- Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh

(tính chính xác, tính trung thực, tính can thận, tính kiên tri)

2.2 Những khó khăn khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí

chương “Động học chất diém” và “Động lực học chất điểm"

Trong vật lí, có những quá trình do xảy ra quá nhanh hoặc xảy ra trong

không gian rộng khó quan sát, khó đo đạc bảng các phương tiện, thiết bị đo

thông thưởng trong phòng thí nghiệm (vi dụ như chuyên động rơi tự do, chuyênđộng ném xiên hay chuyến động của tên lửa phóng khỏi bệ ) thi việc nghiên

cửu nó ở trưởng phô thông là hết sức khỏ khăn

Dé giải quyết các khó khăn đó trên thực tế ngoải việc sử dụng may vitinh dé mô phỏng chúng như đã trình bày ở trên người ta còn sử dụng một sốphương pháp khác ở trường phê thông như [15]:

2

- Phương pháp đánh tia lửa điện của bộ thí nghiệm Việt Nam hay bộ thi

nghiệm J- 2155 của Trung quốc:

- Phương pháp dùng thì kế hiện số vả các cửa chan quang điện (trong bộthí nghiệm J-2125-1 của Trung Quốc hay các bộ thí nghiệm của hãng Phywe,

Leybold của CHLB Đức các bộ thí nghiệm của hãng Pasco của MI );

- Phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm (tuy nhiên trên thực tế thì thiết bịchụp anh hoạt nghiệm không được trang bị ở trường phô thông).

Vẻ nguyên tắc thi trong các phương pháp nay ta cần ghi và đo trên bănggiấy hay trên phim anh các quãng đường đi được trong những khoảng thời gian

cô định bằng nhau (trong phương pháp đánh tia lửa điện và phương pháp chụp

ành hoạt nghiệm) hoặc đo được các quãng đường đi được trong khoảng thời

gian tuỳ ý cla chuyên động Tuy nhiên, với các thiết bị sử dụng theo các phương pháp nay thì lĩnh vực nghiên cứu chỉ giới hạn trong các loại chuyển

động thing (trừ phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm) va giới hạn trong không

gian của phòng thí nghiệm Hơn nữa, khi sử dụng các phương pháp này, việc

thu thập số liệu đo (bao gồm việc xác định toạ độ của vật cũng như các quãng

đường trên băng giấy hay phim ánh) là khó chính xác, mắt thời gian Thêm vào

đó, từ các số liệu đo được, đẻ phân tích, xử lí nó (tính toán, lập bảng, biểu diễncác mỗi quan hệ trên dé thị ) cũng đòi hỏi khá nhiều thời gian Chính vi lí do

đó, trong thực tế dạy hoc pho thông hiện nay khi sử dụng các phương pháp này

thì các thí nghiệm thường được tiến hành dưới dang thí nghiệm minh hoạ [7]

Đề khắc phục các hạn chế kể trên, một trong các phương pháp mới được

đưa ra là phương pháp phân tích các băng ghi hình nhờ máy vi tính với các

phần mềm tương img Phương pháp nay đang được sử dụng nhiều trong cáctrường học ở các nước phát triển như Mĩ, các nước châu Âu

22

2.3 Giới thiệu về thí nghiệm tương tác màn hình

2.3.1 Thí nghiệm tương tác màn hình là gi?

Thi nghiệm tương tac màn hình lá loại thi nghiệm cho phép học sinh tương

tác với đối tượng nghiên cứu trên man hình máy vi tinh Nó bao gồm các phầnmềm thí nghiệm va các thí nghiệm ghép nối với máy vi tính Đặc điểm "có tính

tương tác” của thi nghiệm tương tác man hình được thé hiện ở chỗ: Khi sửdụng các thí nghiệm có tính tương tác, mỗi người học có thé tac động vào đôi

tượng, làm biến đối đối tượng nghiên cứu theo các mục đích trình tự nghiên

cứu riêng cua minh va nhận được các kết quả tương ứng theo thời gian thực

Dé các thí nghiệm tương tác màn hình có được đặc điểm trên thì thí nghiệm đó

hay một phan của nó phải là sản phẩm công nghệ thông tin dựa trên lập trình

va nỏ phải thực hiện được những chức năng sau [6]:

- Trình bảy trước học sinh đối tượng nghiên cứu (các quá trình hay hiện tượng

vật lí) đưới dạng gốc hay dưới dang các mô hình khác nhau;

- Thu thập các thông tin về đối tượng nghiên cứu;

- Trình bày các thông tin thu thập được từ đối tượng nghiên cứu dưới các dạng

khác nhau (bảng biểu, dé thị );

- Phân tích, xử lí các thông tin thu thập được từ đối tượng nghiên cứu theo các

mục đích khác nhau của học sinh;

- Giúp học sinh kiểm tra các dự đoán (giả thuyết khoa học) đã đẻ xuất hay kiểm

tra các hệ quả rút ra từ các gia thuyết khoa học.

2.3.2 Giới thiệu về phần mềm Logger Pro

Phan mẻm Logger Pro là phan mềm có tích hợp tinh nang phân tích các

đoạn phim, hỗ trợ việc xây dựng thí nghiệm tương tác màn hình Trong đẻ tàinày, tôi sử dụng phần mềm Logger Pro phiên ban 3.8.6.1

23

Khi mơ phân mém Logger Pro, ta sẽ thay ngay giao diện chỉnh cua nó

như hình 2.1, Bên trái là khung dữ liệu, bên phải là đô thị.

¬ logerr fro.) 121đ

Hình 2.1 Giao diện chính của phan mềm Logger Pro

để thiết kế thí nghiệm tương tác màn hình

Ở khía cạnh mà tôi nghiên cứu thì tôi đặc biệt quan tâm đến tính năng

phân tích video là chúng ta dùng máy quay video điện thoại di động, hay Ipad

quay lại hiện tượng diễn ra trong phòng thí nghiệm hay các hiện tượng cơ học

vay re ta đền cẮng wher (sáo mAn thd than: đó hạnh, bán nám láng rà hide

các game thực té) sau đó đoạn phim được đưa vào phần mém (phan mềm Logger Pro) tương tác với đối tượng bang cách nhắn chuột trên đối tượng chuyển động trên màn hình nhằm thu thập đữ liệu vị trí và thời gian, từ đó sử dụng công cụ toán học vả mô hình hóa liên quan đến vị trí, chuyển động cua vật để xác định các đại lượng vật li như van tốc, gia tốc và lực Tóm lại, bằng

việc sư dụng tinh năng chuyên tới khung hinh video ki thuật sô và đánh dâu vị

trí của chuyên động của vật trong mỗi khung hình, học sinh có thé xác định

chinh xác vị trí của vật trong những khoảng thời gian nhỏ hơn so với những

thiết bị thông thường như đông hô bâm gio, may bâm thời gian Môi khi học

sinh thu thập dữ liệu bao gồm những vị trí và thời gian, chúng có thẻ thiết lập

băng tay những giá trị để xác định vận tốc, gia tốc và néu như khối lượng được

biệt, thi ta cùng biét những giá trị khác như động năng, thé năng, lực, động

lượng Học sinh có thé trình diễn đỏ thị từ dit liệu đã thu thập vả tính toán, vả

chèn nlsimg đô thị và thông tin đó vào tải liệu của họ

Bên cạnh phân mêm Logger Pro thì chúng ta cùng có nhiêu phân mêm

khác cũng có tính năng phân tích video [12], chăng hạn như Video Point,

Measurement in Motion, Physics ToofK¡t, Tracker, Data Point, Tuy nhiên,

do Logger Pro dé dàng sử dụng cho người mới làm quen, nên tôi chọn phân

mềm Logger Pro để nghiên cứu sâu và ứng dụng vào trong việc thiết kế va

phân tích những thí nghiệm nhằm hỗ trợ việc đạy một số kiến thức thuộc

chương "Động hoc chat điểm” vả `'Động lực hoc chat 4iém”.

2.3.3.1 Quy trình cơ bản để phân tích video bằng Logger Pro

menu, chọn Movie, sau đó chọn phim mà ta muốn phân tích Lưu ý là phim

chèn vào phải được định dạng Video clip (.avi), QuickTime movies (.mov) hay

hết Kì Anan nhữm nàn dune trình didn hin nick Time

- Bước 2: Nhắn Sổ trong đoạn phim vừa chèn trên giao điện như hình

2.2 Cac công cụ phân tích sẽ xuất hiện ở phía bên phải của đoạn phim Một

46 thị cũng sẽ được hiển thị Theo mặc định, biểu đỏ sẽ hiển thị cả hai vị trí X

và Y theo thời gian Ta có thé thay đôi vị trí của dé thị hay đoạn phim đến bắt

kì vị trí nảo ta mong muốn

’ Leger Pro - names? - j8

“ lepers Dee arene reer Cpe Pepe ee

Cees mm - WERK TtE%Le eR 43

~—-+ ———

Hinh 2.2 Giao dién doan phim duge chén vao

- Bước 3: Thiết lập tí lệ của kích thước trong phim so với kích thước thật

Ta uhấu TÊN, Gi vhuyn vụn chugs Cu đuận pitas, tiền va ACU 0C ĐC Chyu un khoang cách nào đó trong phim đẻ thiết lập tỉ lệ so với khoảng cách thực Sau khi kéo sẽ, ta buông không nhắn chuột nữa, trên đoạn phim sẽ xuất hiện một

` ` * * ` e* — -.‹ La L3 “e * ` ¬ ~*

đường AC tiáu Auli lá, Gp ivei Seale Auái LIỆU (019 2.3)

Enter the distance and ursts Get correspond math the

cho đoạn phim tiếp tục dịch chuyên một frame (khung hính) tiếp tục nhân

Next frame cho tới khung hình mà vật đang trong chuyền động

- Bước 6: Di chuyên chuột lên phim và sử đụng đây tóc hình chữ thập để

xác định một điểm dé nhận biết trên đôi tượng.

- Bước 7: Bam chuột tại vị tri đó, một vết tròn xanh được đê lại trên man

hình đoạn phim va bộ phim tiếp tục tiến lên một khung hình (hình 2.4)

- 2N

Hình 2.4 Những vết tròn xanh để lại trên màn hình đoạn phim

- Bước 8: Lặp lại cho đến khi ta đánh dấu hết mọi điểm mà ta muốn phân

tích

- Bước 9: Nhắn vào nút Play 2) để xem di chuyển của vật, vị trí nằm

ngang và thăng đứng của nó hiển thị trên đỏ thị Sử dụng những tính năng phân

tích của Logger Pro (bao gồm cả khớp hàm) đê phân tích đỗ thị và nghiên cứu

chuyên động của vật

233.2 Tinh năng phân tích video của Logger Pro

Ta có thể sử đụng công cụ phân tích video để tạo ra một đỏ thị của chuyển

động mà ta thấy trong đoạn phim Day là ý tưởng cho phân tích toán học các

sự kiện trong thể giới thực

27

Sau khi chén một bộ phim từ menu Insert ta sẽ có thé truy cập vảo thanh

công cụ phân tích video, Nếu muốn biết thêm thông tin về cách thực hiện phân

tích video, chon Open từ menu File, va sau đó tìm trong Experiments tệp

'Tutorials đê truy cập hướng dân [14]

Những nút bên dưới bộ phim được chèn vào:

Nat xa nhất bên trái là nút Play Í>Ì bám vào nút nay để chạy đoạn phim.

Nat thử 2 bên trái đếm qua là nút Stop LZ) bam nút này dé dừng đoạn phim

lại Nút thứ 3 bên trái dém qua là nút Rewinds “] bam nút này để tua lại đoạn

phim từ đảu Nut thứ 4 từ trai đếm qua là nút Previous frame [4 bam nút này

dé di chuyển đoạn phim về | khung hình trước Nút thir 5 từ trái đếm qua là

nút Next frame [28], bám nút này đề di chuyên đoạn phim tiến lên | khung hình.

Nhắn vào nút BEM) ở góc dưới bên phải của đoạn phim dé truy cập nhanh

công cụ phân tích video Một 44 thị cũng sẽ được hiển thị và một bộ cột mới

ce Ý viá V ofine 08 Aree bA cone

- Select Point: Làm nổi bat | điểm đã được đánh dấu trong đoạn

“sl : Set Scale: Khi ta thém những điểm vào đoạn phim, chương trình

ghi nhận lại tọa độ của những điểm trong độ phân giải màn hình Sự lựa chọn

này cho phép ta chuyên những tọa độ này thành một đo lường vật lí chăng hạn

những cái đồng hỏ đo.

LU) - Photo Distance: Dựa trên tỉ lệ mà ta đã thiết lập, ta có thé tạo ra

đường ke thêm vào đoạn phim hay bức ảnh dé hiển thị khoảng cách Giá trị va

đơn vị của khoảng cách cũng sẽ được hiển thị Ví dụ, trong đoạn thí nghiệm

với bóng rô, ta có thê thiết lập tí lệ cua bức anh bang việc su dung | que do

dựa vào tường Sau đó, sử dụng nút Photo Distance và kéo một đường từ đầu

đến châm người ném dé xác định là người đó cao !,7m Đường kéo nảy năm

trên bức anh hay đoạn phim với một hộp hiện thị khoang cách kèm theo Bam

liên tuc 2 Lin vào hộp dé mang hộp thoại Photo Distance Option lên, nơi mà ta

có thé thuết lập sự xuất hiện va hiển thị độ chính xác

EE; Set Active Point: Thêm cột xy và trở thành điểm linh động Diém

linh động sẽ có một đường thăng ngang bên mặt khác của nó.

BE Toggle Trail: Hiển thị hoặc án tắt cá những điểm đã được thêm vào

cho tới thời điêm hiện tại Ví dụ, nêu ta có 10 điểm, | điêm trên môi giây, và

ta chốt tại 5 giây, ta sẽ thấy những điểm từ 0-5.

(2 - show Origin: Hiển thị hệ tọa độ trên đoạn phim, bắm lần nữa để

xóa hệ toa độ Hệ tọa độ thì được thiét lập băng nút Set Origin.

BB; Show Scale: Nút này sẽ cho thấy độ dài đường thắng đã được sử dụng khi thiết lập tỉ lệ.

1.4 Thiêt kê các thí nghiệm tương tác màn hình hô trợ việc dạy học

chương “Động học chất điểm” và “Động lực học chất điểm”

Trong phan này, tôi cin thiết kế các thí nghiệm khao sát vật chuyển động

thăng đều, khảo sát vật rơi tự đo, khảo sát vật được ném, kiểm nghiệm định

luật [II Newton.

2.4.1 Thí nghiệm kháo sát chuyên động thăng đêu

2.4.1.1 Li thuyết chuyển động thẳng đều

tức thời không đồi theo thời gian [2]

- Đặc điểm [3] [4], [5]:

đổi ca về phương và độ lớn.

+ Phương trình chuyển động thăng đều là: X= Xo+ Vt

Xo là tọa độ của chất điểm tại thời điểm ban đầu

X bì toa độ của chất điểm sau khoảng thời giant

+ Đồ thị tọa độ theo thời gian: phương trình chuyển động của chất điểm

X = Xo + Vt là phương trình bậc nhất theo t nên đỏ thị tọa độ theo thời gian

cả chườ*ễn Aline thăng đền ot denn Arima thăng viên nón nóc điễm wee ribet

(0) và hệ số góc tan a= V

+ Để thị vận tốc theo thời gian: vì vận tốc chất điểm không đổi theo thời

song với trục thời gian.

2.4.1.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thăng đều

- Mục đích video thí nghiệm: Khảo sát vận tốc tức thời của viên bi trên

máng trượt nằm ngang ma sát rất bé, xây dựng được những kiến thức của

chuyển động thẳng đều về phương trình chuyển động đồ thị vận tốc theo thời

gian đồ thị toa độ X theo thời gian.

- Dụng cụ: máng trượt năm ngang, viên bi sắt, 2 cổng quang điện

- Cơ sơ tiên hánh thi nghiệm: Cho viên bi sắt tha từ định cua máng

nghiêng, viên bi trượt hét mặt phẳng nghiêng và tiếp tục trượt trên máng nằm

ngang, So vận tốc của viên bi trên mang trượt năm ngang.

- Các bước phân tích video thi nghiệm: Mac dù quy trình chung đê phân

tích video đã được trình bày ở trên, nhựng tôi cũng trình bảy tóm tắt lại mộtlan nữa cho video của mình

Bước |: Mơ phân mém phân tích video Logger Pro đã giới thiệu ở trên,

vào menu Insert -> Movie, hộp thoại Open được mớ ra, chọn đoạn phim (video)

mà ta muốn phân tích

Bước 2: Nhắn vào nút &@ ở góc dưới bên phải của đoạn phim đề truy

cập nhanh công cụ phân tích video.

Đước 3: Chọn mit Set Scale Ml để thiết lập ti lệ cho kích thước của một

Vật nao Go trong phim so Vou Kich LƯỢC ngoai Gor Wal | rong Video thi ngni¢m,

ta có một thước do chuân ở bên đưới mang nghiêng, nên ta thiết lập theo thước

đo ấy.

Bước 4: Nhân vào nút Play LỄ] trên đoạn phim va bam nút Stop [ÑÏ ngay

trước khi vật bắt đầu chuyển động Nhắn nút Next frame B38] cho đoạn phim

tiếp tac dich chuyển một frame, tiếp tục nhắn Next frame cho tới khi vật dang

trơng chuyên động

Bước 5: Nhắn GEL, di chuyển chuột lên phim và sử dụng dây tóc hình chữ

thập đẻ xác định một điểm để nhận biết trên đối tượng.

Bắm chuột tại vị trí đó, một vét tròn xanh được đê lại trên màn hình va

đoạn phím tiếp tục tiến lên một frame

Bước 6: Lap lại cho đến khi ta đánh dấu hết mọi điểm mà ta muốn phân

tích

H