Sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học thí nghiệm phần Cơ học chương trình Vật lý lớp 10 nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm vào các bài học Vật lý là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và phát huy được tính tích c

NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2013

\

3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

CNTT : Công nghệ thông tin

4

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chí đánh giá dạy học tích cực với dạy học truyền thống Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm số

5

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Hình 3.1 Đường phân bố tần suất

6

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ii

Danh mục các bảng iii

Danh mục cá biểu đồ iv

Mục lục v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Những định hướng cơ bản trong đổi mới phương pháp dạy học hiện nay 4

1.2 Cơ sở lý luận về tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 5

1.2.1 Biểu hiện của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 6

1.2.2 Đặc điểm của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 7

1.2.3 Các biện pháp tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 9

1.3 Tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh khi dạy học thí nghiệm phần Cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo 9

1.3.1 Hoạt động nhận thức Vật lý 10

1.3.2 Dạy học Vật lý theo hướng tăng tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh……… ……… 11

1.3.3 Một số hướng ứng dụng CNTT để đổi mới phương pháp dạy học 15

1.3.4 Tổng quan về thí nghiệm ảo 17

1.3.5 Dạy học thí nghiệm vật lý phần Cơ học vật lý 10 thông qua sử dụng

phần mềm vật lý ảo 20

Kết luận chương 1 24

Chương 2: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CÁC THÍ NGHIỆM PHẦN CƠ HỌC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 VỚI PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 2.1 Khảo sát thực trạng dạy học phần Cơ học ở trường trung học phổ thông 25

7

2.1.1 Nội dung tìm hiểu 25

2.1.2 Phương pháp điều tra tìm hiểu 25

2.1.3 Kết quả điều tra tìm hiểu 26

2.2 Phân tích nội dung kiến thức phần Cơ học chương trình Vật lý 10 cơ bản 27

2.2.1 Vị trí phần Cơ học trong chương trình Vật lý THPT 27

2.2.2 Tiến trình hình thành các khái niệm Cơ học theo SGK 28

2.2.3 Phân tích nội dung kiến thức một số bài trong phần Cơ học Vật lý 10 29

2.3 Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics 41

2.3.1 Đặc điểm 41

2.3.2 Hình thức 41

2.3.3 Nội dung 42

2.3.4 Phương pháp 43

2.3.5 Những tính năng nổi bật 43

2.4 Cách sử dụng các chức năng Crocodile Physics 43

2.4.1 Giao diện phần mềm 43

2.4.2 Tìm hiểu phần Contents 43

2.4.3 Tìm hiểu Part library 44

2.4.4 Làm việc với scenes 44

2.4.5 Tạo ô Popup mới 44

2.5 Mô phỏng một số thí nghiệm phần Cơ học 46

2.5.1 Kịch bản sư phạm của việc mô phỏng một số thí nghiệm phần Cơ học 46

2.5.2 Các bước thiết kế thí nghiệm ảo trên phần mềm Crocodile Physics 47

2.5.3 Xây dựng tiến trình dạy một số thí nghiệm phần Cơ học 48

Kết luận chương 2 63

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 64

3.2 Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm 64

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 64

3.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm 65

8

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 65

3.3.1 Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình thực nghiệm

sư phạm 65

3.3.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm 66

Kết luận chương 3 74

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 75

1 Kết luận 75

2 Khuyến nghị 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 80

Thực hiện việc nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học nói chung và đối với môn Vật lý nói riêng nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh trong quá trình học là một nhiệm vụ không hề đơn giản Một trong những định hướng đổi mới phương pháp giáo dục được thực hiện theo định hướng tăng cường

sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học và ứng dụng CNTT Đặc biệt là việc sử dụng các phần mềm hiện đại của ngành CNTT trong quá trình dạy học, giúp cho quá trình truyền đạt của giáo viên dễ hiểu hơn còn học sinh lĩnh hội kiến thức sâu sắc và tích cực hơn trong quá trình nhận thức kiến thức mới

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm vào các bài học Vật lý là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và phát huy được tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Hiện nay, để có được tất cả các dụng cụ thí nghiệm hoàn chỉnh là một yêu cầu khó đối với cơ sở vật chất các trường trung học phổ thông Bên cạnh đó khối lượng kiến thức mỗi bài học đều tăng lên, hầu hết các bài đều có thí nghiệm Vì vậy việc sử dụng các thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý THPT là một biện pháp quan trọng trong giảng dạy giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng,

10

sâu sắc, phát huy được tính tích cực trong quá trình nhận thức kiến thức mới

Trong chương trình Vật lý THPT nghiên cứu 4 phần lớn là Cơ - Nhiệt - Điện -

Quang Phần Cơ học là phần mở đầu trong chương trình Vật lý THPT là nền tảng

cho nội dung phần Nhiệt – Điện – Quang của chương trình Vật lý THPT

Qua nghiên cứu chúng tôi thấy các phần mềm thí nghiệm ảo (Crocodile

Physics) hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về thiết kế và mô phỏng các thí nghiệm

ảo để sử dụng trong quá trình dạy học một số thí nghiệm phần Cơ học chương

trình Vật lý 10

Vì vậy, chúngtôi chọn đề tài “Sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong

dạy học thí nghiệm phần Cơ học chương trình Vật lý lớp 10 nhằm tăng tính tích

cực trong quá trình nhận thức của học sinh” để nghiên cứu trong luận văn của

mình với mong muốn góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý có

ứng dụng CNTT ở THPT

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu luận điểm về tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

- Nghiên cứu luận điểm dạy học thí nghiệm

- Nghiên cứu phần mềm Crocodile Physics để mô phỏng các thí nghiệm phần

Cơ học - Vật lý 10

- Nghiên cứu quá trình dạy học có sử dụng các thí nghiệm ảo đã được thiết kế và

mô phỏng để xây dựng tiến trình dạy học một số thí nghiệm phần Cơ học Vật lý 10

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tổng hợp, phân tích các quan điểm dạy học thí nghiệm nhằm tăng tính tích cực

trong quá trình nhận thức của học sinh

- Thiết kế 7 thí nghiệm ảo sử dụng phần mềm: Crocodile Physics

- Sử dụng 7 thí nghiệm ảo vào dạy học thí nghiệm một số bài phần Cơ học

4 Đối tƣợng, khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Tính hiệu quả của việc sử dụng các thí nghiệm đã được lập trình trong quá

trình dạy học thí nghiệm phần Cơ học - Vật lý lớp 10 nhằm tăng tính tích cực trong

quá trình nhận thức của học sinh

11

4.2 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học 7 thí nghiệm phần Cơ học của giáo viên và học sinh lớp

10 trường THPT Bến Tắm (Chí Linh, Hải Dương)

5 Giả thuyết khoa học

Sử dụng các thí nghiệm ảo đã được lập trình bằng phẩn mềm Crocodile physics để dạy học thí nghiệm phần Cơ học làm tăng tính tích cực của học sinh trong quá trình nhận thức kiến thức phần Cơ học chương trình Vật lý 10

6 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được triển khai theo những phương pháp sau:

 Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

- Nghiên cứu về dạy học theo hướng tăng tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh THPT

- Nghiên cứu tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lý THPT

- Nghiên cứu nội dung phần Cơ học theo chương trình sách giáo khoa Vật lý 10

- Nghiên cứu phần mềm Crocodile Physics

 Phương pháp thực nghiệm:

- Sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế và mô phỏng bằng phần mềm Crocodile Physics vào dạy 7 thí nghiệm phần Cơ học tại trường THPT Bến Tắm (Chí Linh, Hải Dương)

7 Câu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận

Chương 2 Mô phỏng các thí nghiệm phần Cơ học - chương trình Vật lý 10 với phần mềm Crocodile Physics

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

12

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Những định hướng cơ bản đổi mới phương pháp dạy học hiện nay

Nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, hội nhập với cộng đồng thế giới trong nền kinh tế cạnh tranh quyết liệt Để phát triển được nền kinh tế thì yêu cầu ngành giáo dục phải đào tạo nên một đội ngũ nhân lực lao động năng động, sáng tạo, khả năng thực hành giỏi, nhanh nhạy trong việc hội nhập sự phát triển của thời đại công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ và đổi mới liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống xã hội năng động và biến động không ngừng Chính vì vậy nền giáo dục không chỉ dừng lại ở chỗ trang bị cho học sinh kiến thức công nghệ cơ bản mà nhân loại đã tích lũy được, đã tạo ra mà phải bồi dưỡng cho người học tính năng động cá nhân phải có tư duy sáng tạo và năng lực thực hành giỏi để thích nghi với mọi biến động của nền kinh tế và xã hội hiện đại

đã, đang và sẽ biến đổi khá phức tạp Muốn vậy thì việc đổi mới phương pháp dạy học trong quá trình đào tạo nhân lực là nhiệm vụ được đặt lên hàng đầu

Đổi mới phương pháp dạy học hiện nay được chú trọng đến những vấn đề sau:

- Khắc phục lối truyền thụ kiến thức một chiều: Giáo viên chủ động và học sinh thụ động, thầy đọc trò ghi hoặc thầy đọc trò chép…mà phải có sự tương tác giữa giáo viên và học sinh trong suốt quá trình dạy và học

- Đảm bảo thời gian tự học, tự nghiên cứu của học sinh phát huy được vai trò chủ động, tính tự giác của học sinh và cũng là để hình thành khả năng tự lập học sinh-một trong những nhân cách cần thiết của một công dân

- Rèn luyện lối tư duy sáng tạo của học sinh Đó là khả năng tìm tòi, phát hiện ra cái mới từ cái đã được học; nâng cao hơn nữa là khả năng xử lí các vấn đề tình huống gặp phải trong quá trình học và trong cuộc sống sau này Đối với học sinh thì biểu hiện sáng tạo được biểu hiện ở những phát hiện, những thắc mắc và những câu trả lời hay, những lời giải đặc biệt

- Áp dụng các phương pháp dạy học tiên tiến, các phương tiện dạy học hiện đại và ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học

13

1.2 Cơ sở lý luận về tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Tư tưởng nhấn mạnh vai trò tích cực, chủ động của người học Xem người học là chủ thể của quá trình nhận thức đã có từ lâu Ở thế kỷ XVII, A.Komenxki

đã viết: “Giáo dục có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, phán đoán đúng đắn, phát triển nhân cách hãy tìm ra phương pháp cho phép giáo viên dạy ít hơn, học sinh học nhiều hơn” Tư tưởng này bắt đầu rõ rệt từ thế kỷ XVIII-XIX và đã trở nên rất đa dạng trong thế kỷ XX Đặc biệt, trào lưu giáo dục hướng vào người học xuất hiện đầu tiên ở Mỹ, sau đó lan sang Tây Âu và châu Á mà chủ yếu là ở Nhật bản, thể hiện ở các thuật ngữ “Dạy học hướng vào người học”, “ Dạy học lấy học sinh làm trung tâm” Ở nước ta, có nhiều nhà nghiên cứu, nhà giáo dục đã nghiên cứu về PPDH tích cực, lấy HS làm trung tâm, phát huy tính tích cực của HS trong quá trình nhận thức như Nguyễn Kỳ, Nguyễn Cảnh Toàn, Đặng Thành Hưng, Trần

Bá Hoành 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 học sinh 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 Một cách khái quát, I.F.Kharlamop viết: “Tính tích cực trong hoạt động nhận thức là trạng thái hoạt động của học sinh, được đặc trưng bởi khát vọng học tập, sự cố gắng trí tuệ với nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức cho chính mình”.[13]

Trong Luật Giáo dục, điều 24.2, đã ghi: “Phương pháp giáo dục phổ thông

phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp, từng môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”

Tính tích cực học tập đã được các tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu trên nhiều góc độ khác nhau Theo Aristôva thì có tính tích cực trong nhận thức, học tập chính là có thái độ cải tạo sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan mới giúp cho con người mới không ngừng học tập để chinh phục thiên nhiên, đưa xã hội ngày càng phát triển Vì vậy, tính tích cực học tập của học sinh là một yêu cầu

- Tính tích cực học tập bên ngoài: được thể hiện ở đặc điểm hành vi như: nhịp độ, cường độ học tập cao, người học rất năng động, luôn hành động và hoàn thành những công việc được giao với sự chú ý cao

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 tập khó cũng như hoạt động chân tay là say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm, hay hoạt động trí óc là sử dụng các phần mềm để làm thí nghiệm ảo.[13]

1.2.1 Biểu hiện của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Các dấu hiệu về tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh thường được biểu hiện ở những khía cạnh sau:

– Học sinh khảo khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên,

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 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 thích thú với việc tìm tòi cái mới cũng như trực tiếp tự bản thân kiểm chứng lại các hiện tượng đã học thông qua thí nghiệm

– 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

Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh phổ thông có thể phân biệt theo 3 cấp độ sau:

15

- Sao chép, bắt chước: Kinh nghiệm hoạt động bản thân học sinh được tích luỹ dần thông qua việc tích cực bắt chước hoạt động của giáo viên và bạn bè Trong hoạt động bắt chước cũng có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp

- Tìm tòi, thực hiện: Học sinh tìm cách độc lập suy nghĩ để giải quyết các bài tập, hiện tượng nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau và từ đó tìm ra lời giải hợp lý nhất cho vấn đề nêu ra

- Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm hay tự thiết kế thí nghiệm

ảo bằng các phần mềm công nghệ để chứng minh cho bài học Tuy mức độ sáng tạo của học sinh có hạn nhưng đó là mầm móng để phát triển tính sáng tạo về sau.[13]

1.2.2 Đặc điểm của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Tích cực hóa hoạt động nhận thức trong học tập của học sinh thực chất là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí từ học bị động sang chủ động, tự bản thân đi tìm kiếm tri thức, tự làm thí nghiệm kiểm chứng các hiện tượng của bài học để nâng cao hiệu quả học tập

Đặc trưng cơ bản của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh trong quá trình học tập là sự linh hoạt của học sinh dưới sự định hướng, đạo diễn của giáo viên với mục đích cuối cùng là học sinh tự mình khám phá ra kiến thức cùng với cách tìm ra kiến thức Nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh thì quá trình dạy học phải diễn biến sao cho:

– Học sinh được đặt ở vị trí chủ thể, tự giác, tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của bản thân

– Giáo viên là người đạo diễn, định hướng trong hoạt động dạy học

– Quá trình dạy học phải dựa trên sự nghiên cứu những quan niệm, kiến thức sẵn có của người học, khai thác những thuận lợi đồng thời nghiên cứu kỹ những chướng ngại có khả năng xuất hiện trong quá trình dạy học

– Mục đích dạy học không chỉ dừng lại ở việc cung cấp tri thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn phải dạy cho học sinh cách học, cách tự học, tự hoạt động nhận thức nhằm đáp ứng các nhu cầu của bản thân và xã hội.[2]

16

Tính tích cực của người học trong quá trình nhận thức là tiêu chí để đánh giá tính hiệu quả của quá trình dạy học

Bảng 1.1 Tiêu chí đánh giá dạy học tích cực với dạy học truyền thống[2]

Dạy học truyền thống Dạy học tích cực

Cung cấp sự kiện, nhớ tốt, học

thuộc lòng Cung cấp kiến thức cơ bản có chọn lọc

Giáo viên là nguồn kiến thức duy

nhất

Ngoài kiến thức học được ở lớp, còn có nhiều nguồn kiến thức khác: bạn bè, phương tiện thông tin đại chúng

Học sinh làm việc một mình Tự học, kết hợp với nhóm, tổ và sự giúp

đỡ của giáo viên

Dạy thành từng bài riêng biệt Hệ thống bài học

Coi trọng trí nhớ

Coi trọng độ sâu của kiến thức, không chỉ nhớ mà còn suy nghĩ, đặt ra nhiều vấn đề mới

Ghi chép tóm tắt

Làm sơ đồ, mô hình, làm bộc lộ cấu trúc bài học, giúp học sinh dễ nhớ và vận dụng

Chỉ dừng lại ở câu hỏi, bài tập Thực hành nêu ý kiến riêng

Không gắn lí thuyết với thực hành Lí thuyết kết hợp với thực hành, vận dụng

kiến thức vào cuộc sống

Dùng thời gian học tập để nắm

kiến thức do thày giáo truyền thụ

Cổ vũ cho học sinh tìm tòi bổ sung kiến thức từ việc nghiên cứu lí luận và từ những bài học kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn

Nguồn kiến thức hạn hẹp Nguồn kiến thức rộng lớn

17

1.2.3 Các biện pháp tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Các biện pháp nâng cao tính tích cực nhận thức của học sinh trong quá trình dạy học được phản ánh như sau:

1 Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

2 Nội dung dạy học phải mới, nhưng không quá xa lạ với học sinh mà cái mới phải liên hệ, phát triển cái cũ và có khả năng áp dụng trong tương lai Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của học sinh

3 Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành,

so sánh, tổ chức thảo luận, xêmina và phối hợp chúng với nhau

4 Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn với nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách đột ngột, bất ngờ

5 Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại

6 Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, làm việc trong vườn trường, phòng thí nghiệm

7 Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới

8 Thường xuyên kiểm tra đánh giá, khen thưởng và kỉ luật kịp thời, đúng mức

9 Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa giáo viên và học sinh

10 Phát triển kinh nghiệm sống của học sinh trong học tập qua các phương tiện thông tin đại chúng và các hoạt động xã hội

11 Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trường, tôn vinh sự học nói chung và biểu dương những học sinh có thành tích học tập tốt

12 Có sự động viên, khen thưởng từ phía gia đình và xã hội.[13]

1.3 Tính tích cực hóa trong quá trình nhận thức của học sinh khi dạy học thí nghiệm phần cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo

Đối với bộ môn Vật lý, tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh gắn liền với việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng kết hợp các phương pháp dạy học nhằm tăng tích cực hóa hoạt động nhận thức; khai thác thí nghiệm trong dạy học Vật lý nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học

và của vận tốc.

– Tác động vào tự nhiên, làm bộc lộ những mối quan hệ, những thuộc tính của sự vật, hiện Xác định mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng Ví dụ như tác dụng vào mặt nước tạo sóng và giao thoa sóng

– Xác định mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng Ví dụ như tác dụng các lực khác nhau vào các vật có khối lượng khác nhau để xác định mối quan hệ của gia tốc, lực tác dụng, khối lượng của vật của định luật II Newton

– Xây dựng những giả thiết hay mô hình để lý giải nguyên nhân của hiện tượng quan sát được Từ giả thiết, mô hình suy ra những hệ quả Ví dụ như giả thiết vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ để tìm hiểu sự rơi của các vật trong không khí

và trong chân không (sự rơi tự do)

– Xây dựng các phương án thí nghiệm để kiểm tra các hệ quả Ví dụ thí nghiệm kiểm chứng thời gian rơi của vật bị ném ngang và sự rơi tự do

– Đánh giá kết quả thu được từ thí nghiệm Ví dụ như thí nghiệm kiểm chứng thời gian rơi của vật chuyển động ném ngang bằng thời gian rơi của vật đó thả rơi tự do ở cùng một vị trí

– Khái quát hóa kết quả, rút ra tính chất, quy luật hình thành các khái niệm, định luật và thuyết Vật lý Ví dụ như khảo sát chuyển động của con lắc đơn để thấy

sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng và phát biểu định luật bảo toàn cơ năng khi bỏ qua sức cản không khí và ma sát giữa vật và không khí

– Vận dụng kiến thức khái quát vào thực tiễn Ví dụ vận dụng thuyết động học phân tử để giải thích các định luật của chất khí.[20]

19

1.3.2 Dạy học Vật lý theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của học

sinh

1.3.2.1 Quan niệm về phương pháp dạy học Vật lý theo hướng tích cực

Khi nói tới phương pháp tích cực trong dạy học vật lý, thực tế là nói tới một nhóm các phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực của học sinh

Cơ sở của phương pháp luận là lý luận, trong quá trình dạy học Vật lý cần kích thích sự hứng thú trong học tập cho học sinh, cần phát huy tính tích cực, tính

tự lực sáng tạo trong học tập của học sinh Để làm điều đó đòi hỏi người giáo viên 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, và đây là một hoạt động sáng tạo của giáo viên trong hoạt động dạy Phương pháp dạy học Vật lý theo hướng tích cực cần thể hiện được sự phản ánh quá trình nhận thức của học sinh nhằm đạt được mục đích đã đề ra trong đó giáo viên tổ chức cho học sinh hoạt động theo hướng tích cực, giúp học sinh tự giác tiếp nhận kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo nhằm đạt được mục đích đề ra với kết quả cao.[11]

1.3.2.2 Các biện pháp sư phạm nhằm tích cực trong quá trình nhận thức học sinh

trong dạy học Vật lý

Để tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh, ngoài việc tạo

ra không khí học tập tốt, về mặt phương pháp dạy học, cần thực hiện tốt các vấn đề sau:

a) Trong quá trình dạy học cần phối hợp tốt các phương pháp dạy học nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Trong thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau như phương pháp dạy học, phương pháp trực quan, phương pháp thí nghiệm biểu diễn, phương pháp thí nghiệm mô phỏng, Các phương pháp dạy học mà giáo viên đã lựa chọn phối hợp cùng với những biện pháp thích hợp trong từng bài học là điều quan trọng trong việc duy trì hứng thú, tích cực thường xuyên của học sinh trong giờ học Như vậy, sự lựa chọn và phối hợp các phương pháp dạy học trong từng bài, từng chương là vấn đề quan trọng cần xem xét đến những đặc trưng cơ bản của từng phương pháp dạy học để phát huy vai trò tích cực của học sinh Bên cạnh đó cần quan tâm đến kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và năng lực tư duy về vấn đề cần

20

nghiên cứu, thái độ của học sinh đối với bộ môn mà học sinh tham gia nghiên cứu.[11]

b) Khai thác thí nghiệm Vật lý trong dạy học theo hướng tăng tính tích cực

trong quá trình nhận thức của học sinh

Trong thực tế, từ thực nghiệm và thí nghiệm đôi khi được sử dụng đồng nghĩa với nhau Tuy nhiên, với tư cách là phương pháp nhận thức, thực nghiệm khoa học

và thí nghiệm có nhiều ý nghĩa khác biệt

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy, sử dụng rộng rãi các thí nghiệm Vật lý ở nhà trường trung học phổ thông hiện nay là một trong những biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

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 nhận được tri thức mới Cụ thể, thí nghiệm là quá trình tạo ra một hiện tượng, một

sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, thu thập dữ liệu

Mục đích của thí nghiệm là tạo ra được hiện tượng và thu được các dữ liệu quan sát, đo đạc, còn mục đích của thực nghiệm khoa học là dựa trên việc tiến hành thí nghiệm để đề xuất hoặc kiểm tra xác minh giả thuyết khoa học Dựa trên việc thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị, dụng cụ, quan sát, đo đạc, xử lí số liệu) để thu được thông tin trả lời cho vấn đề đặt ra.[7]

Thí nghiệm Vật lý có các đặc điểm sau:

- Đặc điểm đặc biệt quan trọng của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó (biến phụ thuộc) do sự biến đổi của đại lượng khác (biến độc lập) Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định, sao cho thông qua thí nghiệm, 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 thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu; phương tiện gây tác

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ

sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối

đa ảnh hưởng của các nhiễu

- Có thể lặp lại thí nghiệm Tức là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình Vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước đó

Thí nghiệm Vật lý có 2 loại thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: là các thí nghiệm giáo viên giới thiệu

một cách tương đối nhanh với học sinh chủ yếu về mặt định tính các hiện tượng, quá trình và các qui luật nghiên cứu, cấu tạo và hoạt động của vài dụng cụ và thiết

bị kĩ thuật, những cái mà học sinh có thể cảm nhận được bằng mắt và tai

Thí nghiệm biểu diễn có thể phân ra thành 3 loại:

+ Thí nghiệm mở đầu: nhằm mục đích đề xuất vấn đề nghiên cứu

+ Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: nhằm mục đích xây dựng hoặc chứng minh kiến thức mới

+ Thí nghiệm củng cố: cho học sinh vận dụng kiến thức đã học giải thích dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã học

- Thí nghiệm do học sinh thực hiện: có thể phân ra thành 4 loại sau:

+ Thí nghiệm trực diện đồng loạt của học sinh: là loại thí nghiệm do học sinh trực tiếp tiến hành đồng loạt chủ yếu là kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả

lý thuyết Giúp cho học sinh hoàn thiện kiến thức đã học, rèn luyện kỹ năng và thói quen khi sử dụng các dụng cụ

+ Thí nghiệm thực hành Vật lý: cũng được dùng vào mục đích như thí nghiệm trực diện nhưng mức độ tự lực của học sinh cao hơn, học sinh áp dụng

22

kiến thức vào những điều kiện mới Tạo khả năng ôn tập kiến thức đã học ở mức

độ cao hơn, làm quen với các yếu tố tự lực nghiên cứu thực nghiệm

+ Các bài toán thực nghiệm: Các bài toán thực nghiệm đòi hỏi phải tìm tòi bằng thực nghiệm tự lực những số liệu khởi đầu để giải quyết về mặt lý thuyết các bài toán đó và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tính đúng đắn của kết quả thu được

+ Thí nghiệm ngoài giờ lên lớp: thí nghiệm quan sát ở nhà là một loại bài tập thực hiện tự lực các thí nghiệm đơn giản.[6, tr.111-112]

Như vậy, thí nghiệm Vật lý có tác dụng rất to lớn trong việc phát triển năng lực và nhận thức khoa học cho học sinh, đồng thời giúp cho họ quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học Vì qua đó, học sinh sẽ học được cách quan sát các hiện tượng, cách đo đạc các thí nghiệm nhằm rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì trong nghiên cứu khoa học Đây là điều rất cần cho việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham quan thực tế Do được tận mắt quan sát sự vận động của các hiện tượng, tự tay tiến hành lắp ráp, đo đạc các thí nghiệm nên các

em đã quen dần với các dụng cụ trong đời sống

Trong dạy học cũng như trong nghiên cứu khoa học, thí nghiệm Vật lý có tác dụng rất lớn trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức Thí nghiệm Vật lý, với tính chất là một phương pháp dạy học Vật lý, thí nghiệm Vật lý được thực hiện

ở trường phổ thông bằng những biện pháp khác nhau Giáo viên trình bày thí nghiệm nhằm đề xuất vấn đề nghiên cứu để vào bài mới, khảo sát hay minh hoạ một định luật, một quy tắc Vật lý nào đó Học sinh tự tay làm các thí nghiệm để tìm hiểu hiện tượng, dụng cụ thiết bị, đào sâu, ôn tập, củng cố kiến thức đã học

Tuy nhiên, để đáp ứng được việc thí nghiệm biểu diễn thì đối với điều kiện

cơ sở vật chất ở nhà trường điều không thể Chính vì vậy xu thế dạy học thí nghiệm Vật lý hiện nay trong nhà trường là thay vì làm thí nghiệm biểu diễn trên phòng thực hành thì giáo viên vận dụng rộng rãi các phần mềm thí nghiệm Vật lý

ảo giúp học sinh khảo sát lại các thí nghiệm, các hiện tượng Vật lý Để làm được điều đó thì yêu cầu giáo viên phải nâng cao trình độ chuyên môn và công nghệ thông tin, thường xuyên cập nhật các phần mềm Vật lý hiện đại, áp dụng vào quá trình giảng dạy nhằm giúp học sinh tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức

23

kiến thức Đồng thời giúp học sinh làm quen, tiếp cận với công nghệ thông tin,

kích thích sự hứng thú và thích tìm tòi của học sinh Khi đó học sinh sẽ phát huy

tính tự giác, tự tìm tòi, nghiên cứu mở rộng kiến thức, phát hiện những vấn đề mới,

tự kiểm định lại các hiện tượng Vật lý thay vì phải tưởng tượng, quan sát thực tiễn

hay phải làm thí nghiệm biểu diễn vừa mất thời gian, công sức Qua đó, chúng ta

thấy rõ tính hiệu quả của việc sử dụng phần mềm nghiệm Vật lý dạy học thí nghiệm Vật lý

c) Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học

sinh cũng là môt biện pháp đẩy mạnh tính tích cực trong quá trình nhận thức của

học sinh

Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết

quả học tập của học sinh thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa

học Kiểm tra, đánh giá có một ý nghĩa xã hội to lớn, nó gắn với nghề nghiệp,

lương tâm, ý chí, tình cảm, tư cách đạo đức và uy tín của người giáo viên Việc

kiểm tra đánh giá ở các trường phổ thông hiện nay chưa có môt tiêu chuẩn thống

nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học Quá

trình đánh giá còn đơn giản, phương pháp và hình thức đánh giá còn tùy tiện và

toàn bộ việc đánh giá của giáo viên chỉ quy về điểm số

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,

các phân mềm thí nghiệm Vật lý ảo, 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 học sinh Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc

tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong các giờ học Vật lý

1.3.3 Một số hướng ứng dụng CNTT để đổi mới phương pháp dạy học

Trong dạy học Vật lý có thể ứng dụng CNTT để hiện đại hóa phương pháp

dạy học theo các hướng sau:

- Xây dựng các phần mềm dạy học: Đây là hướng ứng dụng CNTT vào dạy

học được nhiều nước trên thế giới quan tâm và phát triển Ở Việt Nam hiện nay

cũng đang được nhiều nhà giáo dục nghiên cứu, áp dụng và phát triển

24

- Xây dựng các mô hình Vật lý, các thí nghiệm ảo: Việc xây dựng các mô hình, các thí nghiệm ảo, các quá trình Vật lý để hỗ trợ hoặc thay thế một số hiện tượng Vật lý mà thực tế không thể quan sát được qua tranh, nghe mô tả qua lời nói

là rất cần thiết vì nó sẽ làm giảm bớt tính trừu tượng, giảm bớt chi phí trong dạy học tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh có thể tiếp thu kiến thức nhanh và chính xác hơn Từ đó, sẽ góp phần nâng cao khả năng khám phá, nắm bắt tri thức mới của học sinh Xây dựng các mô hình và các thí nghiệm ảo đòi hỏi cần phải nhiều công cụ hỗ trợ và nhà lập trình có trình độ chuyên môn nghiệp cao Tuy nhiên hiện nay với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin, các lập trình viên công nghệ thông tin đã thiết kế thành công rất nhiều các phần mềm Vật lý đã được lập trình sẵn cho môn Vật lý, dễ dùng đối với cả giáo viên và học sinh có thể sử dụng trong quá trình dạy học thí nghiệm thay vì phải lên phòng thực hành làm thí nghiệm vừa mất thời gian, vừa tốn nhiều công sức mà hiệu quá đôi khi không cao Với các phần mềm này sẽ giúp giáo viên dạy Vật lý nhẹ nhàng hơn khi dạy về thí nghiệm, còn đối với học sinh có thể tự học ở nhà, xem hoặc tự xây dựng các thí nghiệm, kiểm chứng các hiện tượng, thí nghiệm khi giải bài tập Vật lý

- Xây dựng Website dạy học Vật lý là một phương tiện dạy học dưới dạng phần mềm trên máy tính được tạo ra bởi các siêu văn bản Đó là các tài liệu điện tử

mà trên đó bao gồm một tập hợp các công cụ tiện ích và các siêu giao diện (trình diễn các thông tin đa phương tiện như văn bản, hình ảnh, âm thanh, ) để hỗ trợ việc dạy và học, cung cấp cho nhiều đối tượng khác sử dụng trên mạng máy tính Các siêu văn bản chứa đựng các tài liệu liên quan đến chương trình học tập của học sinh và tài liệu tham khảo cho giáo viên Website dạy học giúp giáo viên, học sinh và các nhà quản lí trao đổi thông tin hai chiều; nhằm giúp cho mọi người tiếp cận kiến thức một cách hiệu quả nhất Đồng thời nó cũng là diễn đàn trao đổi thông tin, chia sẻ với nhau những vấn đề cần quan tâm đến công tác giảng dạy và học tập Website dạy học góp phần tích cực vào việc đổi mới phương pháp dạy học, sử dụng Website dạy học đáp ứng được nhu cầu đa dạng hóa cách tiếp cận kiến thức cho học sinh, góp phần vào thành công chung của giáo dục hiện nay

- Thiết kế bài giảng điện tử là một hình thức tổ chức bài lên lớp mà ở đó toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học đều được chương trình hoá do giáo viên điều

25

khiển thông qua môi trường đa phương tiện với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

do máy vi tính tạo ra Cũng có thể hiểu bài giảng điện tử là tập hợp các học liệu điện tử được tổ chức theo một kết cấu sư phạm để có thể giúp học sinh có thể đạt được những kiến thức, kĩ năng cần thiết.[12]

1.3.4 Tổng quan về thí nghiệm ảo

Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng Vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm

Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay hay dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại

a) Điểm mạnh của thí nghiệm ảo

- Dễ dùng, trực quan sinh động

Giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh và hình ảnh trực quan sinh động, học sinh không chỉ được nhìn, xem, còn có cơ hội tham gia thực sự các thí nghiệm ảo qua các thao tác đã được trực quan hóa với những thiết bị ảo, đây chính

là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng powerpoint truyền thống Tính chủ động của học sinh, sinh viên tăng lên do có thể tự học ở nhà trên đĩa CD hay website trong khi giáo viên có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng, do đó khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu thiết bị, nguyên vật liệu thí nghiệm như hiện nay

- Tăng hứng thú và tính chủ động

Để hỗ trợ tự học, một giáo viên ảo với giọng nói truyền cảm sẽ giúp sinh viên trong khi học, giáo viên ảo có thể bày tỏ thái độ, khuyến khích hay chê trách giúp học sinh dễ định hướng kiến thức trong khi học

Sự kết hợp hài hòa giữa câu hỏi trắc nghiệm truyền thống (lựa chọn, đúng sai, ) với hình thức trắc nghiệm kỹ năng giàu tính tương tác thu hút chú ý và tăng tính chủ động người học

26

Giao diện học tập được tính toán yếu tố mầu sắc, tiện lợi và chiến lược giáo dục Có hai chế độ học: phương pháp tuần tự (khi yêu cầu về tính qui trình là quan trọng) Với phương pháp lựa chọn, có thể chọn một chủ đề học tập bất kỳ, tùy thuộc vào tiến độ, khả năng tiếp thu cá nhân, giáo viên dùng phương pháp này khi giảng trên lớp

- Hiệu quả đạt được

Do kết hợp bài giảng + tương tác thực hành + trắc nghiệm đánh giá: Thí nghiệm mô phỏng góp vai trò vào 2/3 yếu tố làm tăng tính chủ động học tập, trực quan, tương tác cao, cho phép đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức của học sinh là những yếu tố không thể thiếu đối với một phần mềm giáo dục hiện đại

- Tích hợp đa phương tiện

Việc tích hợp tính năng multimedia (đoạn phim, âm thanh, ) làm thí nghiệm sinh động cùng với lập trình hành động tạo đối tượng thí nghiệm ảo dễ dùng lại sẽ tiết kiệm công sức thiết kế phát triển đối với những vòng đời sau của phần mềm

- Có kịch bản sư phạm

Muốn phần mềm tốt cần kịch bản tốt, có tính sư phạm, chính xác, khoa học, kết cấu chặt chẽ Người viết kịch bản cần tham khảo nhiều tài liệu, ý kiến chuyên gia, giảng viên và sinh viên về môn học Sự tương đồng với kịch bản phim hoạt hình (phân cảnh) giúp phần mềm sinh động mà vẫn đảm bảo các tiêu chí giáo dục cần thiết

Việc xây dựng thư viện đối tượng thí nghiệm, thiết bị ảo giúp tối ưu quá trình phát triển phần mềm vì cho phép dùng lại khi xây dựng phần mềm tương đương Thiết bị thí nghiệm ảo giúp học sinh làm quen với thiết bị, nắm được kiến thức và yêu cầu thực nghiệm, làm tiền đề khai thác thí nghiệm thực Thiết bị ảo được xây dựng qua nhiều bước: Thiết kế trạng thái, hành vi, tính chất, chụp hình, bóc tách, lập trình, lồng ghép, đóng gói

Khả năng tiến hành các thí nghiệm ảo, thử nghiệm các tình huống giả định, khó thu được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí nguyên vật liệu, giảm sai hỏng thiết bị do thao tác sai Đây là một ưu điểm của phần mềm so với cách giảng bài kiểu cũ

27

Một điều tra đã cho thấy mức độ sinh động bài giảng thí nghiệm ảo tăng lên 26% so với bài giảng trên PowerPoint Tính thân thiện tăng 19%, độ khó hiểu giảm 4% Như vậy áp dụng phần mềm đã thực sự tăng hiệu quả, chất lượng bài giảng

b) Qui trình thiết kế một thí nghiệm ảo

- Khảo sát : Nhằm xem xét nột dung thí nghiệm, xem xét bản chất của sự vật, hiện tượng

- Xây dựng kịch bản: Bước này là quan trọng nhất, cần có những tài liệu chính xác và các chuyên gia, giáo viên nhiều kinh nghiệm xây dựng

- Việc chuẩn bị tài liệu xây dựng thí nghiệm rất khác so với việc biên soạn tài liệu truyền thống Các kịch bản phải được thiết kế chuyên dụng, không đơn thuần như các slide bài giảng

- Xây dựng khung thí nghiệm: Bước này mô hình hóa kịch bản, phân tích các cảnh, các công cụ sử dụng trong kịch bản, xây dựng các mô hình, phân tích các tượng tác của thí nghiệm

- Xây dựng thí nghiệm: Sau khi đã xây dựng được khung thí nghiệm, kết hợp các dụng cụ, tương tác, các cảnh trong kịch bản… lắp ghép các công cụ lại thành 1 thí nghiệm hoàn chỉnh

- Hiệu chỉnh: Bước này nhằm tinh chỉnh, kiểm tra, xem xét lại toàn bộ thí nghiệm xem đã thể hiện đúng bản chất của sự việc hay chưa? Tại bước này thí nghiệm được kiểm tra cẩn trọng, tỷ mỉ nhằm phát hiện ra các phần còn thiếu xót của thí nghiệm

c) Các bước xây dựng thí nghiệm ảo

1 Chọn vật thể cần khảo sát: Bước này được xây dựng dựa theo các dụng cụ của kịch bản, nhằm tạo ra các dụng cụ thí nghiệm

2 Chọn chất liệu vật thể khảo sát: Bước này nhằm xây dựng chất liệu cấu tạo vật thể, Ví dụ giá đỡ, vật thể được làm bằng sắt, gỗ,…

3 Ghép các dụng cụ lại với nhau Từ các dụng cụ thí nghiệm được thiết kế riêng lẻ ghép các dụng cụ lại để bắt đầu xây dựng cảnh cho thí nghiệm

4 Mô phỏng tương tác, hiện tượng có thể xảy ra của thí nghiệm

5 Phân tích các tương tác từ người sử dụng Bước này cho phép người sự dụng tương tác với thí nghiệm thông qua giao diện đồ họa Người thiết kế

28

có thế hiệu chỉnh một số thông số như hiệu chỉnh góc nhìn, nhìn cận cảnh hay nhìn toàn bộ thí nghiệm, tương tác làm thay đổi thí nghiệm như tăng kích thước, tốc độ, độ dài,…

1.3.5 Dạy học thí nghiệm vật lý phần Cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo

Hiện nay, với sự phát triển vượt trội và nhanh chóng của công nghệ thông tin nên trong giáo dục đòi hỏi cần phải làm nhiều thí nghiệm, tránh hiện tượng học chay, mà Vật lý là một bộ môn điển hình.Tuy nhiên, trong thực tế giáo dục THPT hiện nay vẫn còn nhiều bất cập Hình thức giảng dạy qua thực nghiệm còn gặp nhiều hạn chế Vậy nguyên nhân là do đâu và cần phải có những biện pháp gì để khắc phục và mở rộng việc dạy học bằng thí nghiệm một cách đạt hiệu quả?

Dạy học thí nghiệm Vật lý có vai trò:

- Thí nghiệm là cơ sở xây dựng, chứng minh kiến thức như nhà bác học Clot Becna đã nói “ không bao giờ làm thí nghiệm để xác định ý niệm mà chỉ để kiểm tra ý niệm”

- Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nghiên cứu Vật lý, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, sử dụng các dụng cụ đo và các dụng cụ thiết bị khác

- Thí nghiệm bồi dưỡng cho học sinh kiến thức, kĩ năng, kĩ thuật tổng hợp

- Thí nghiệm sử dụng phương tiện để đề xuất vấn đề, để cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức lý thuyết Vật lý đã học của học sinh

- Thí nghiệm giúp bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh như tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận và tính kiên trì.[6, tr.111]

Hình thức dạy học thí nghiệm có 3 bước:

Bước 1: Giáo viên làm thí nghiệm để học sinh quan sát từ đó rút ra kết luận về

kiến thức Yêu cầu đối với thí nghiệm do Giáo viên làm như sau:

- Cần đảm bảo cho học sinh nhận thấy được sự cần thiết tiến hành thí nghiệm, mục đích thí nghiệm, phương án thí nghiệm và tham gia vào quá trình quan sát thí nghiệm và phân tích kết quả

- cần tiến hành thí nghiệm đúng lúc trong mối quan hệ hữu cơ với bài giảng

29

- Cần tạo điều kiện để các phần căn bản, các chi tiết quan trọng của dụng cụ thiết bị đều được học sinh cả lớp nhìn rõ Đảm bảo cho học sinh cả lớp đều quan sát rõ hiện tượng biểu diễn

- Thí nghiệm phải gắn gọn, dễ hiểu

Ví dụ: sử dụng dụng cụ thí nghiệm về sự rơi tự do, định luật Bôi- lơ- mari-ốt,…

Bước 2: Thí nghiệm trực diện của học sinh: một số học sinh làm thí nghiệm theo

sự hướng dẫn của GV trong khoảng thời gian ngắn ví dụ: các thí nghiệm về sự rơi của các vật trong không khí, hoặc đọc áp suất trên dụng cụ khi thay đổi thể tích của xilanh trong thí nghiệm về định luật Bôi- lơ- mari-ốt,…

Bước 3: Thí nghiệm thực hành của học sinh: thực hiện khi học sinh đã có kiến

thức lí thuyết và những kĩ năng thí nghiệm ban đầu qua thí nghiệm trực diện Để làm thí nghiệm thực nghiệm cần thời gian ít nhất là một tiết và đảm bảo hầu hết học sinh được tham gia quan sát Mục đích của thí nghiệm thực hành là kiểm tra lại kiến thức đã học Ví dụ thí nghiệm thực hành khảo sát sự rơi tự do và xác định gia tốc rơi tự do Yêu cầu qua thí nghiệm học sinh chứng minh được rằng sự rơi tự

do là chuyển động nhanh dần đều,… và tính toán xác định được giá trị của gia tốc

g = 9,8 – 10

Dạy học thí nghiệm phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Vừa sức: Thí nghiệm phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh, liên

quan đến những nội dung kiến thức được quy định trong chương trình học tập

- Rõ ràng: Các dụng cụ và các chất tham gia thí nghiệm phải đủ lớn, đủ

lượng để học sinh có thể thấy rõ diễn biến của thí nghiệm

- Truyền cảm và thuyết phục: Học sinh phải thấy rõ mục đích thí nghiệm và

các bước tiến hành, các suy lý dẫn tới kết luận phải chặt chẽ, lô gich, khêu gợi lòng ham mê khoa học

- An toàn: Thí nghiệm phải đảm bảo an toàn cho học sinh và giáo viên

- Thí nghiệm phải là phương tiện để học sinh tự khám phá ra kiến thức: Cần

phải tăng cường sử dụng thí nghiệm như một phương tiện để học sinh tự khám phá

ra kiến thức mới chứ không đơn thuần chỉ là phương tiện minh họa cho kiến thức

đã cho sẵn [6, tr.113]

30

Để phương pháp dạy học thí nghiệm đạt hiệu quả cao đòi hỏi sự nỗ lực cố gắng hết mình của học sinh, sự nhiệt tình, học hỏi nghiên cứu nâng cao trình độ chuyên môn của giáo viên Sự kết hợp giữa giáo viên và học sinh chắc chắn sẽ tạo

ra những giờ học đầy thú vị và hiệu quả Gống như nhà bác học Páp- lốp đã nói: “ Trong khi nghiên cứu, thí nghiệm và quan sát chúng ta không nên bao giờ cũng nhìn sự việc một cách hời hợt Đừng biến mình thành người lưu trữ sự kiện mà hãy

đi sâu vào bí mật nguồn gốc của chúng và hãy kiên nhẫn tìm ra qui luật chi phối chúng” [6, tr.117]

Phần Cơ học theo chương trình Vật lý 10 là nội dung mở đầu cho chương trình Vật lý THPT Nội dung chương đóng vai trò là nền tảng cho các nội dung Vật

lý sau đó Phần Cơ học chủ yếu nghiên cứu về các chuyển động, mô tả và tái hiện những qui luật chuyển động của vật chất trong tự nhiên Trong phần cơ học chúng

ta trình bày về nội dung 3 định luật Newton và các định luật bảo toàn Có thể nói đây được coi là các định luật cơ bản của khoa học thực nghiệm Nó là cơ sở chứng minh sự vận động phát triển của mọi vật chất trong tự nhiên và cũng là cơ sở để giải thích cho các qui luật vận động và biến đổi của vạn vật trong giới tự nhiên

Trong quá trình dạy học để tái hiện và mô tả được các chuyển động trong tự nhiên trong quá trình nhận thức của học sinh, giáo viên thường mô tả lại chuyển động trong trí nhớ của học sinh đã quan sát ngoài thực tế chứ không tái hiện trực tiếp trong bài giảng nên khó cho học sinh Vì có những hiện tượng học sinh đã được nhìn thấy nhưng cũng có những hiện tượng học sinh chưa hề được quan sát hay đã quan sát nhưng không tái hiện được đầy đủ trong trí nhớ Do vậy một giải pháp đặt ra là phải dạy học bằng thí nghiệm nhằm tái hiện một cách sinh động nội dung bài giảng, bám sát nội dung kiến thức, hỗ trợ việc giảng dạy mô tả của học sinh đồng thời cũng giúp học sinh hứng thú hơn và tiếp thu bài giảng nhanh chóng sâu sắc, nhẹ nhàng và bớt căng thẳng vì phải mường tượng lại trong bộ não Dạy học bằng thí nghiệm phần Cơ học sẽ giúp học sinh phát huy được tính tự giác học tập, tích cực tiến hành thí nghiệm khám phá hiện tượng, quan sát và từ kết quả thí nghiệm sẽ tự rút ra được kiến thức bài học Với cách dạy học này, học sinh sẽ nắm vững kiến thức và khắc sâu được kiến thức, không còn là học chay, học vẹt nữa Tuy nhiên, để tiến hành được tất cả các thí nghiệm Cơ học thì đối với điều kiện cơ

31

sở vật chất và điều kiện thời gian nhà trường THPT hiện nay là rất khó Vì vậy, để

hỗ trợ cho quá trình dạy học thí nghiệm Cơ học một giải pháp đặt ra là giáo viên và học sinh có thể dựa trên đà phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin, sử dụng các phần mềm thí nghiệm Vật lý ảo để thay cho việc tiến hành thí nghiệm thật Việc làm này một mặt giúp giáo viên và học sinh tiết kiệm được thời gian chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí, đó là chưa kể đến những rủi

ro như sai số, dụng cụ hỏng,… một mặt giúp giáo viên và học sinh nâng cao được trình độ bản thân, tiếp cận với công nghệ thông tin hòa nhập với sự phát triển của

xã hội thời công nghệ mà hiệu quả lại như nhau có khi còn đạt cao hơn Vì khi học sinh đã thành thạo phần mềm thì học sinh có thể tự học ở nhà, tự thiết kế các thí nghiệm khác, khám phá và mở rộng kiến thức bài học Đồng thời cũng giúp học sinh làm bài tập dễ dàng hơn, vì các hiện tượng nêu ra trong bài tập không còn trừu tượng đối với học sinh nữa khi trong tay học sinh đã có các thí nghiệm mô phỏng hiện tượng đó

Tính tích cực của học sinh khi được lĩnh hội bài học bằng dạy học thí nghiệm thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo sẽ giúp học sinh nâng cao khả năng tự học, hứng thú và chú ý vào bài giảng, khả năng tập trung cũng cao hơn Với các thí nghiệm mô phỏng học sinh sẽ nâng cao được khả năng tự học, phát huy được tính tự giác, tích cực, chủ động trong quá trình tiếp cận, lĩnh hội kiến thức

Vai trò của giáo viên trong quá trình dạy học là tổ chức tình huống học tập

có vấn đề mà học sinh có nhu cầu hứng thú và thấy mình có khả năng giải quyết vấn đề đó Từ đó nâng cao được tính tích cực chủ động trong quá trình nhận thức Học sinh là trung tâm của quá trình dạy học, giáo viên chỉ là người hướng dẫn; có như vậy học sinh mới phát huy được tính tích cực trong quá trình nhận thức, chủ động chiếm lĩnh kiến thức một cách sâu sắc và nâng cao hiệu quả học tập

Để phương pháp dạy học thí nghiệm đạt hiệu quả cao đòi hỏi sự nỗ lực cố gắng hết mình của học sinh, sự nhiệt tình, học hỏi nghiên cứu nâng cao trình độ chuyên môn của giáo viên Sự kết hợp giữa giáo viên và học sinh chắc chắn sẽ tạo

ra những giờ học đầy thú vị và hiệu quả

Sự nghiệp giáo dục yêu cầu phải đổi mới phương pháp dạy và học Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện nay, thì việc áp dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học là vô cùng quan trọng nhằm thực hiện được mục tiêu giáo dục là phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học trong quá trình nhận thức và lĩnh hội kiến thức Với sự phát triển của công nghệ phần mềm dạy học đa dạng, phong phú và hiện đại như hiện nay thì việc sử dụng các phần mềm có sẵn sẽ là công cụ hỗ trợ việc dạy học tốt tạo điều kiện thuận lợi trong việc dạy học, đặc biệt là dạy học thí nghiệm trong bộ môn Vật lý THPT Một trong những phần mềm đang được quan tâm hiện nay là phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics

33

CHƯƠNG 2

MÔ PHỎNG CÁC THÍ NGHIỆM PHẦN CƠ HỌC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 10 VỚI PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS

2.6 Khảo sát thực trạng dạy học phần cơ học ở trường trung học phổ thông

Để chuẩn bị cho việc xây dựng và sử dụng các thí nghiệm ảo trong quá trình dạy học thí nghiệm phần Cơ học nhằm tăng tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi tiến hành tìm hiểu tình hình dạy và học một số bài giảng phần Cơ học-Vật lý 10 có sử dụng một số thí nghiệm ảo bằng phần mềm Crocodile Physics với sự hỗ trợ của máy tính tại trường THPT Bến Tắm (Hải Dương) với mục đích tìm ra ưu nhược điểm của thực trạng của việc dạy va học phần kiến thức này, đồng thời tìm ra thực trạng của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ quá trình dạy và học

2.6.1 Nội dung khảo sát

Để thực hiện được đề tài nghiên cứu tại trường thực nghiệm, chúng tôi tiến hành tìm hiểu những nội dung sau:

- Thực trạng thiết bị, cơ sở vật chất và phong trào chung của trường trong việc sử dụng thiết bị thí nghiệm, phòng thí nghiệm và phòng máy tính

- Tình hình dạy: Tìm hiểu các phương pháp dạy học chủ yếu mà giáo viên

sử dụng và việc sử dụng các phương tiện dạy học khi dạy phần Cơ học

- Tình hình học tập của học sinh: tìm hiểu tình hình học tập ở trên lớp và ở nhà; những khó khăn, sai lầm phổ biến của học sinh trong quá trình học tập kiến thức phần Cơ học

- Tìm hiểu thực trạng của việc ứng dụng tin học vào dạy và học các môn học tại trường

- Tìm hiểu khả năng sử dụng máy tính, máy chiếu, truy cập internet của giáo viên và học sinh trong trường

34

- Dự giờ, gặp và trao đổi với tổ bộ môn và giáo viên bộ môn bằng phiếu hỏi

- Quan sát học sinh trên lớp và gặp gỡ, trao đổi với một số học sinh bằng phiếu hỏi

- Tổng kết, phân tích số liệu trong sổ đăng kí dạy học bằng máy chiếu, thiết

bị dạy học

2.6.3 Kết quả khảo sát

Qua quá trình tìm hiểu, điều tra chúng tôi rút ra được một số kết quả sau:

- Trường THPT Bến Tắm (Hải Dương) là một trường công lập mới được thành lập năm 2007, có cơ sở vật chất tương đối đầy đủ Đội ngũ giáo viên giảng dạy có nhiều kinh nghiệm, kết hợp với đội ngũ giáo viên trẻ nhiệt tình, năng động

và chuyên môn cao

- Hệ thống phòng thí nghiệm được trang bị tương đối đầy đủ, khang trang và hiện đại

+ Phòng thí nghiệm Vật lý: gồm 2 phòng: phòng thiết bị, đồ dùng và phòng thực hành rộng, thiết kế theo chuẩn quốc gia và rộng rãi tạo không gian học tập tốt Hàng năm phòng được kiểm định và bổ sung cung cấp đầy đủ trang thiết bị, dụng

cụ thí nghiệm mới Tuy nhiên, thiết bị dụng cụ thí nghiệm chưa được bảo quản tốt

vì chưa có nhân viên kĩ thuật chuyên môn đảm nhiệm vì vậy dụng cụ hỏng nhiều,

độ chính xác thấp

+ Phòng máy thực hành máy tính: gồm một phòng rộng có 24 máy tính dành cho học sinh và 6 phòng tổ chuyên môn đều có máy tính + máy in; tất cả đều được nối mạng

+ Phòng máy chiếu: gồm có 3 phòng, mỗi phòng được trang bị một máy chiếu, một màn hình rộng, bảng di động, một bộ máy tính và hệ thống bàn ghế hiện đại đạt phòng chuẩn quốc gia

- Về hoạt động dạy của giáo viên: qua tìm hiểu cho kết quả:

+ Hầu hết các giáo viên đều có sử dụng máy chiếu và kĩ thuật máy tính cơ bản trong việc dạy học, đặc biệt là giáo viên ở bộ môn Vật lý, Sinh học và Hóa học Nhưng đối với nội dung kiến thức phần Cơ học chương trình Vật lý 10 thì hầu hết các giáo viên dạy theo phương pháp thuyết trình, giáo viên thường nêu vấn đề sau

đó thuyết trình theo trình tự nội dung sách giáo khoa cho nên học sinh thường bị

35

thụ động chỉ biết những gì giáo viên nêu ra Trong khi đó, nội dung kiến thức phần

Cơ học là nội dung mở đầu cho chương trình Vật lý THPT, là cơ sở, là nền tảng của các nội dung tiếp theo; mà kiến thức phần này chủ yếu được xây dựng từ các thí nghiệm

+ Vì vậy, giảng dạy bộ môn Vật lý cần phải có thí nghiệm à rèn luyện cho học sinh phương pháp tự học, chủ động và sáng tạo trong quá trình học tập phát huy được tính tích cực trong quá trình nhận thức Thực tế cho thấy, khi giảng dạy phần này, giáo viên chỉ mô tả thí nghiệm bằng hình vẽ hoặc kể chuyện theo trình tự sách giáo khoa đã trình bày chứ không đi làm thí nghiệm cụ thể

- Về hoạt động học tập của học sinh: Qua trực tiếp giảng dạy, theo dõi và trao đổi với một số học sinh có thể rút ra một số nhận định sau:

+ Trong giờ học: học sinh chủ yếu là nghe giáo viên giảng giải, thụ động công nhận công thức và thực hành làm bài tập áp dụng công thức theo ví dụ mẫu mà giáo viên đưa ra Các câu hỏi mà giáo viên sử dụng cũng chỉ mang tính chất tái tạo lại mà không có sự phát hiện

+ Về kĩ năng: học sinh thường tỏ ra lung túng khi cần phải trình bày các vấn

đề, biểu hiện ở chỗ dùng từ ngữ không chuẩn dẫn tới hiểu lệch lạc vấn đề, hiểu hời hợt, không sâu về bản chất của vấn đề nên thiếu tự tin khi phát biểu

Tóm lại khi học phần Cơ học, học sinh thường nhầm lẫn giữa các loại chuyển động, không phân biệt được một số khái niệm như thời điểm - thời gian, vận tốc - tốc độ, vận tốc tức thời - vận tốc trung bình, độ dời - quãng đường - tọa

độ, khái niệm gia tốc, tác dụng lực

2.7 Phân tích kiến thức phần Cơ học chương trình Vật lý 10 THPT

2.7.1 Vị trí phần Cơ học trong chương trình Vật lý THPT

Cơ học là phần kiến thức cơ bản, mở đầu và là nền tảng của chương trình Vật lý THPT; là cở sở cho kiến thức phần Nhiệt học- Điện Từ học và Quang học Đây cũng là cơ sở để xây dựng kiến thức chương dao động cơ-Vật lý 12; bổ trợ toàn bộ nội dung kiến thức thi tuyển sinh cao đẳng, đại học Nếu học sinh nắm vững kiến thức phần cơ học sẽ thuận tiện cho việc nghiên cứu kiến thức tổng hợp Vật lý 12; tránh tình trạng học mất gốc, học vẹt, học không sâu

36

Kiến thức của phần Cơ học theo chương trình Vật lý 10 được áp dụng cho các phần kiến thức sau:

- Chương 1: Động học chất điểm→ Chuyển động cơ→ Các loại chuyển động cơ

→ Chuyển động thẳng (thẳng đều, thẳng biến đổi đều→ sự rơi tự do) và chuyển động tròn đều

- Chương 2: Động lực học chất điểm → Lực → Ba định luật Newton→ Các loại

lực và các định luật (lực hấp dẫn - định luật vạn vật hấp dẫn, lực đàn hồi-định luật Húc, lực ma sát, lực hướng tâm) → Vận dụng định luật II Newton cho bài toán chuyển động ném ngang

- Chương 3: Cân bằng và chuyển động của vật rắn

- Chương 4: Các định luật bảo toàn → Định luật bảo toàn động lượng và định luật

bảo toàn cơ năng

2.7.2 Tiến trình hình thành các khái niệm cơ học theo SGK

Các tri thức về Cơ học được trình bày theo trình tự các khái niệm sau:

độ phát triển chung của học sinh tạo điều kiện cho học sinh phát triển năng lực, tư duy logic và phát huy được tính tích cực trong nhận thức “Chương I Động học

Chuyển động cơ Chuyển động

thẳng đều

Chuyển đổng thẳng biến đổi đều Chuyển động

nhanh dần đều

Sự rơi tự do Chuyển động tròn

đều

37

chất điểm” chỉ nghiên cứu về chuyển động của vật thể mà không đề cập đến nguyên nhân gây ra chuyển động Nhiệm vụ chính của chương này là mô tả chính xác các dạng chuyển động cơ học để xác định được vị trí của vật trong không gian tại các thời điểm khác nhau và quan sát trực tiếp sự thay đổi vị trí của vật trong không gian và theo thời gian Do đó, sự mô tả chuyển động là xác định mối quan

hệ giữa đường đi với thời gian.Các dạng chuyển động cơ được sắp xếp theo trình

tự từ đơn giản đến phức tạp từ thẳng đều đến thẳng biến đổi đều đến rơi tự do và chuyển động tròn đều Mặc dù nội dung phần động học nặng về sử dụng phương pháp suy diễn toán học nhưng tài liệu SGK cũng chú trọng đến các thí nghiệm nhằm minh học, kiểm nghiệm những kết luận suy ra từ lý thuyết, nhất là để nhận biết được những dạng chuyển động trong thực tế, chuẩn bị nghiên cứu cho phần động lực học “Chương II Động lực học chất điểm” nghiên cứu nguyên nhân của các dạng chuyển động mà nội dung cơ bản là các định luật về chuyển động, các khái niệm cơ bản: lực và khối lượng, các định luật riêng cho từng loại lực trong cơ học và phương pháp động lực học “Chương IV Các định luật bảo toàn” (gồm định luật bảo toàn động lượng và cơ năng) bổ sung cho phương pháp động lực học Các định luật bảo toàn không phụ thuộc vào quỹ đạo của chất điểm và tính chất các lực tác dụng nên giải bài tập sẽ nhanh hơn, ít phức tạp hơn phương pháp động lực học.[19, tr.17]

Như vậy với trình tự nội dung được sắp xếp thành một hệ thống trên sẽ đảm bảo được tính thống nhất, khoa học, sư phạm và khả thi nhằm phát huy được tính tích cực của học sinh trong quá trình học tập

2.7.3 Phân tích nội dung kiến thức một số bài trong phần Cơ học Vật lý 10

2.7.3.1 Chuyển động thẳng đều

a Mục tiêu:

+ Nêu được định nghĩa của chuyển động thẳng đều

+ Viết được công thức tính quãng đường và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều

+ Vận dụng các công thức để giải một số bài tập tính: vận tốc, quãng đường

đi được, thời gian chuyển động và viết phương trình chuyển động của vật chuyển động thẳng đều

38

+ Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều và giải các bài tập bằng phương pháp đồ thị

b Nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài

+ Thí nghiệm về chuyển động thẳng đều và đồ thị tọa độ thời gian của một

vật chuyển động thẳng đều

c Trình tự kiến thức theo SGK:

+ Xây dựng công thức tính tốc độ trung bình

+ Khái niệm chuyển động thẳng đều và thiết lập công thức tính quãng đường đi được của chuyển động thẳng đều

+ Thiết lập phương trình chuyển động và vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều

d Những sai lầm và khó khăn mà học sinh thường mắc phải:

+ Giáo viên cần phân biệt tốc độ và vận tốc, lấy ví dụ minh họa

+ Nhấn mạnh về dấu của x và v trong phương trình chuyển động cũng như nhận dạng đồ thị tọa độ - thời gian theo chiều chuyển động của vật với chiều dương của trục Ox đã chọn Lấy ví dụ minh họa

f Các dạng bài tập cơ bản:

- Dạng 1: Bài tập về tính tốc độ trung bình Xét các tập vật chuyển động quãng đường s1 với tốc độ v1; quãng đường s2 với tốc độ v2; Khi đó tốc độ trung bình tính trên cả quãng đường sẽ áp dụng theo công thức:

vtb =

2 1

2 1

s

s trong đó t1 = s1/v1; t2=s2/v2;

- Dạng 2: Bài tập tìm quãng đường đi được, thời gian chuyển động, vận tốc của một vật chuyển động thẳng đều dựa vào công thức, phương trình chuyển động và đồ thị - tọa độ thời gian Đây là các bài tập cho phương

39

trình chuyển động, từ đó xác định giá trị các đại lượng tọa độ ban đầu x0, vận tốc v; từ đó áp dụng công thức s=v.t biến đổi toán học để xác định đại lượng cần tìm

- Dạng 3: Bài tập viết phương trình chuyển động và bài toán hai vật chuyển động thẳng đều gặp nhau bằng phương pháp toán học và phép vẽ Đối với bài toán này, việc cần làm đàu tiên là chọn hệ quy chiếu (chọn trục tọa độ

Ox, gốc tọa độ, chiều dương và mốc thời gian) Phân tích chuyển động các vật để xác định x0, vận tốc v (vật chuyển động cùng chiều dương trục Ox thì v>0; ngược chiều dương thì v<0) để viết phương trình chuyển động của vật dưới dạng x = x0 +v.t (phương trình x(t)) Khi 2 vật gặp nhau thì chúng ở cùng vị trí nên x1=x2; ta giải phương trình Ta cũng có thể vẽ 2 đồ thị tọa

độ thời gian x1(t) và x2(t) trên cùng một hệ trục tọa độ xOt Vị trí giao nhau của 2 đường thẳng là vị trí 2 vật gặp nhau

2.7.3.2 Chuyển động thẳng biến đổi đều

+ Xây dựng được công thức tính gia tốc theo vận tốc và quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều

40

b Nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài

+ Khái niệm về chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động nhanh dần đều và chậm dần đều, gia tốc

+ Phương trình vận tốc, phương trình chuyển động và khảo sát đồ thị vận tốc - thời gian; tọa độ -thời gian của chuyển động nhanh dần đều, chậm dần đều

c Trình tự kiến thức theo SGK:

+ Từ ví dụ cụ thể (tốc kế, xe bắt đầu chuyển động rồi tăng tốc, xe hãm phanh để dừng lại) để đưa ra khái niệm về vận tốc tứ thời, từ đó nêu khái niệm về chuyển động thẳng biến đổi đều

+ Mô phỏng thí nghiệm chứng minh chuyển động nhanh dần đều và chậm dần đều với máng nghiêng và hòn bi

+ Xây dựng khái niệm gia tốc bằng mô hình thí nghiệm trên kèm theo đồng

d Những sai lầm và khó khăn mà học sinh thường gặp phải trong bài:

+ Học sinh khó xác định và biểu diễn vectơ vận tốc và gia tốc

+ Khó trong việc xác định sự biến thiên và dấu của vận tốc và gia tốc + Khó xác định được tọa độ ban đầu và viết phương trình vận tốc và phương trình chuyển động của vật

+ Học sinh lúng túng trong việc vẽ đồ thị, viết phương trình chuyển động và phương trình chuyển động thường nhầm lẫn về dấu và nhầm lẫn giữa quãng đường

và tọa độ

e Cách khắc phục:

+ Giáo viên cần nhấn mạnh về mối tương quan giữa vectơ vận tốc và gia tốc; dấu của vận tốc và gia tốc trong các loại chuyển động; cách xác định tọa độ ban đầu và phân biệt giữa quãng đường và tọa độ

+ Cho học sinh quan sát rõ đồ thị biến thiên vận tốc, tọa độ bằng phần mềm Đồng thời giáo viên chỉ rõ các đại lượng trên đồ thị