Thiết kế tiến trình dạy học một số bài thuộc chương Cảm ứng điện từ Vật lý 11 Ban cơ bản có sử dụng thí nghiệm kết hợp với phần mềm dạy học nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trung học phổ thông dân tộc miền núi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 --- &  --- THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ BÀI THUỘC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 – BAN CƠ BẢN CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

- &  -

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ BÀI THUỘC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÝ 11 – BAN CƠ BẢN) CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT HỢP VỚI PHẦN MỀM DẠY HỌC NHẰM PHÁT HUY

TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THPT DÂN TỘC MIỀN NÚI

Người hướng dẫn: TS Trần Đức Vượng Người thực hiện: Trần Quốc Khánh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trần Đức Vượng đã tận tình hướng dẫn hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô trong Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý và Phòng sau đại học trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành khóa học

Chân thành cảm ơn Sở giáo dục tỉnh Sơn La, Ban Giám hiệu, giáo viên cộng tác và các em học sinh trường trung học phổ thông Sốp Cộp - Huyện Sốp Cộp đã tạo điều kiện giúp tác giả trong thời gian làm thực nghiệm tại trường

Cuối cùng tác giả xin cảm ơn gia đình bạn bè đã động viên, chia sẻ và ủng hộ trong thời gian học tập khóa học này

xin chân thành cảm ơn !

Sơn La, tháng 9 năm 2009

Tác giả

Trần Quốc Khánh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được công bố trong bất kỳ một công trinh nào khác

Tác giả

Trần Quốc Khánh

MỤC LỤC

Mở đầu 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Cấu trúc luận văn 5

Chương 1: Cơ sở lý luận về vấn đề phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học có sử dụng thí nghiệm và PMDH 1.1 Hoạt động nhận thức và dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 6

1.1.1 Khái niệm hoạt động nhận thức 6

1.1.2 Khái niệm tính tích cực hoạt động nhận thức của HS 6

1.1.3 Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS 6

1.1.4 Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của HS 7

1.1.5 Biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS 9

1.1.6 Cơ sở khoa học của việc thiết kế hoạt động dạy học kiến thức vật lý theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS 10

1.2 Khái niệm về phần mềm dạy học PMDH) 13

1.2.1 Vai trò của phần mềm trong dạy hoc nói chung 16

1.2.2 Một số hỗ trợ của MTV và các PMDH trong dạy học vật lý 17

1.2.2.1 Sử dụng MVT mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu 18

1.2.2.2 Sử dụng MVT hỗ trợ việc xây dựng các mô hình 19

1.2.2.3 Sử dụng MVT hỗ trợ các thí nghiệm vật lý 20

1.2.2.4 Sử dụng MVT hỗ trợ việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý 21

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm mô phỏng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý 22

1.3 Thí nghiệm trong dạy học vật lý 24

1.3.1 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học 24

1.3.2 Các loại thí nghiệm vật lý trong dạy học 24

1.3.2.1 Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên 25

1.3.2.2 Thí nghiệm do học sinh thực hiện 25

1.3.3 Phương pháp (quy tắc) sử dụng thí nghiệm vật lý trong dạy học 27

1.3.3.1 Những yêu cầu trung về việc sử dụng thí nghiệm 27

1.3.3.2 Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên 27

1.3.3.3 Yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện của học sinh 27

1.3.3.4 Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của học sinh 28

1.3.3.5 Cỏc bài toỏn thớ nghiệm 28

1.3.3.6 Thớ nghiệm và quan sỏt ở nhà 29

1.4 Thực trạng của việc sử dụng TN và PMDH trong dạy học vật lý ở cỏc Trường THPT trờn địa bàn Tỉnh Sơn La: 29

1.4.1 Mục đớch điều tra: 29

1.4.2 Phương phỏp điều tra: 30

1.4.3 Kết quả điều tra: 30

Kết luận chương 1 35

Chương 2: Xõy dựng tiến trỡnh dạy học một số bài trong chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng phỏt huy tớnh tớch cực hoạt động nhận thức của HS THPT dõn tộc miền nỳi cú sử dụng thớ nghiệm và PMDH 2.1 Phõn phối chương trỡnh THPT của chương 35

2.2 Đặc điểm nhận thức của HS THPT dõn tộc miền nỳi 40

2.3 Thực trạng dạy học chương “Cảm ứng điện từ” 43

2.4 Đặc điểm nội dung kiến thức của chương 47

2.5 Giới thiệu và cỏch sử dụng phần mềm mụ phỏng cảm ứng điện từ 48

2.6 Xõy dựng tiến trỡnh dạy học một số bài theo hướng phỏt huy tớnh tớch cực hoạt động nhận thức của HS THPT dõn tộc miền nỳi 51

Kết luận chương 2 .84

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 85

3.1 Mục đớch và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 85

3.1.1 Mục đớch của thực nghiệm sư phạm 85

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 85

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 86

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm……… ……86

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm………86

3.3 Chuẩn bị thực nghiệm………87

3.3.1 Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng……… 87

3.3.2 Chọn tiến trình làm bài thực nghiệm……… ………87

3.4 Cơ sở đánh giá kết quả thực nghiệm……… 88

3.5 Tiến hành thực nghiệm sư phạm………89

3.5.1 Diễn biến thực nghiệm phạm ………89

3.5.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm……… 91

3.6 Kết quả và sử lý kết quả thực nghiệm sư phạm……… 93

3.6.1 Yêu cầu trong quá trình sử lý kết quả thực nghiệm sư phạm………93

3.6.2 Sử lý số liệu kết quả kiểm tra……… 95

Kết luận chương 3 101

Kết luận chung 102

Tài liệu tham khảo 105

Phụ lục 109

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hoá - hiện đại hoá, thời kì mà tri thức và trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quyết định sự phát triển của xã hội Để hoà nhập với tốc độ phát triển của nền khoa học kĩ thuật trên thế giới đòi hỏi giáo dục đào tạo cũng phải đổi mới nhằm đào tạo ra những con người có đủ kiến thức, năng lực, trí tuệ sáng tạo và phẩm chất đạo đức tốt làm chủ đất nước Trước tình hình đó nền giáo dục đang đứng trước đổi mới cả về nội dung, phương pháp, hình thức và phát triển dạy học nhằm đào tạo ra những con người có khả năng đáp ứng nhu cầu của xã hội

Hội nghị lần thứ 2 BCH TW Đảng cộng sản Việt Nam khoá VIII đã nêu

ra “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi ” Để đạt được mục tiêu đề ra, Hội nghị cũng đã chỉ rõ “ Đổi mới mạnh mẽ phương pháp Giáo dục - Đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và hiện đại vào quá trình dạy học…” Kho

tàng tri thức vô hạn, mỗi ngày lại có nhiều những thành tựu mới được phát minh Do đó dạy học hiện đại không chỉ là dạy cho học sinh nắm được kiến thức mà cần phải dạy cho HS cách tự lực chiếm lĩnh kiến thức, có tư duy sáng tạo và tích cực trong hoạt động nhận thức để phù hợp với yêu cầu của thời đại Hiện nay, việc dạy học của chúng ta đã và đang từng bước có những đổi mới đáng kể về nội dung, phương pháp, cách thức tổ chức và phương tiện Quá trình dạy học cần phải phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học, HS có thể tham gia vào hoạt động tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề Cùng với đó là

việc nghiên cứu sử dụng các PTDH nhằm hỗ trợ hoạt động giải quyết vấn đề

đó của HS vào từng bài cụ thể Vai trò của các PTDH truyền thống còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu đặt ra Bên cạnh đó, các thí nghiệm và PMDH, cụ thể là phần mềm mô phỏng đã và đang được ưa chuộng rộng rãi trong dạy học

Để đảm bảo cho việc thực hiện đổi mới PPDH thành công thì không thể chỉ bó hẹp trong phạm vi hoạt động của GV và HS trong các giờ lên lớp mà phải bao gồm cả đổi mới phương pháp trình bày nội dung dạy học cụ thể, đặc biệt là đổi mới các thiết bị hiện đại hỗ trợ cho quá trình dạy học Với sự phát triển của CNTT như hiện nay thì người GV chúng ta cần phải đặc biệt chú ý đến việc tìm hiểu và sử dụng thành thạo các trang thiết bị hiện đại như MVT

và các phần mềm hỗ trợ cho việc dạy học

Cùng với sự đổi mới của các trường THPT trên cả nước như đổi mới SGK và phương pháp dạy học Song về PTDH còn thiếu thốn nhất là các thiết

bị thí nghiệm và những thiết bị có ứng dụng CNTT trong giảng dạy các môn học nói chung và môn vật lý nói riêng Do đó để nâng cao chất lượng, mở mang và tiếp cận với các PTDH hiện đại cho HS dân tộc miền núi là rất cần thiết

Đặc điểm của HS THPT trên địa bàn tỉnh Sơn La cũng giống như học sinh ở các tỉnh miền núi khác là học sinh thuộc nhiều dân tộc khác nhau, trong đó có nhiều dân tộc ít người Việc đi lại, ăn ở, học tập gặp nhiều khó khăn, trình độ nhận thức còn nhiều yếu kém dẫn đến mặt bằng kiến thức không đồng đều Đặc biệt hơn do công tác ở những vùng khó khăn (cả yếu tỗ địa lý lẫn điều kiện vật chất còn thiếu thốn) Chính vì lí do đó một số giáo viên không tập trung nhiều vào chuyên môn, giảng dạy chủ yếu mang tính chất thuyết trình, “thông báo”.Việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm ở các phân môn tự nhiên mà đặc biệt là ở bộ môn vật lý Cụ thể phần kiến thức

chương “Cảm ứng điện từ” Thông thường khi học chương này HS gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức vì vậy HS không thể phát huy được khả năng tìm tòi, sáng tạo của bản thân Các thí nghiệm truyền thống đơn giản nếu được sử dụng tới thì thường rất khó thành công hoặc không chính xác, nhất là trong phạm vi giờ học, nên để kiểm chứng được tất cả các phương án như SGK đổi mới đề xuất thì nhất thiết phải có một đề tài sáng kiến khả thi, hợp lý hơn Với mục đích nhằm giúp HS lĩnh hội tri thức một cách có căn cứ khoa học, phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức thì việc sử dụng các thí nghiệm kết hợp với PMDH là rất cần thiết Chính vì lí do trên, chúng tôi đã

chọn nghiên cứu đề tài: “Thiết kế tiến trình dạy học một số bài thuộc chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11 – Ban cơ bản) có sử dụng thí nghiệm kết hợp với phần mềm dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh THPT dân tộc miền núi”

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế tiến trình hoạt động dạy một số kiến thức chương “cảm ứng điện từ” (SGK Vật lý 11 Ban cơ bản) Có sử dụng thí nghiệm kết hợp với PMDH theo hướng phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS

3 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS trong tiến trình dạy học chương “cảm ứng điện từ” theo chương trình SGK Vật lý 11 Ban cơ bản

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được một tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm kết hợp với PMDH một cách hợp lý thì có thể gây hứng thú, phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở các Trường THPT trên địa bàn miền núi

5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

- Sử dụng thí nghiệm và phần mềm mô phỏng về hiện tượng cảm ứng điện

từ trên máy vi tính để thấy được sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng khi có sự biến thiên của từ thông qua một mạch điện kín

- Đối tượng thực nghiệm sư phạm: Học sinh lớp 11 ở một số trường THPT trong địa bàn tỉnh Sơn La

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích của đề tài chúng tôi đã xác định những nhiệm vụ chính sau đây:

- Nghiên cứu lý luận dạy học hiện đại về việc phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý

- Nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm và PMDH trong dạy học vật lý

- Điều tra thực trạng dạy - học chương “Cảm ứng điện từ” theo chương trình vật lý 11 (Ban cơ bản) tại một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Sơn La

- Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong chương “Cảm ứng điện từ” theo phương án của đề tài

- Thực nghiệm sư phạm theo tiến trình đã soạn thảo để đánh giá hiệu quả của nó đối với việc tiếp thu kiến thức mới và việc phát huy tính tích cực, tự chủ của HS trong quá trình học tập

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận về vấn đề phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS

- Phương pháp điều tra thực tiễn về việc dạy và học các kiến thức trong chương “Cảm ứng điện từ” trong dạy học ở các trường THPT trên địa bàn tỉnh Sơn La

- Thực nghiệm sư phạm

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả thu được khi thực nghiệm sư phạm, trên cơ sở đó rút ra kết luận của đề tài nghiên cứu

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung luận văn gồm 3 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận về vấn đề phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học có sử dụng thí nghiệm và PMDH Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong chương “Cảm ứng điện từ” theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS THPT dân tộc miền núi có sử dụng thí nghiệm và PMDH

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC

HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CÓ

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ PHẦN MỀM DẠY HỌC

1.1 Hoạt động nhận thức và dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

1.1.1 Khái niệm hoạt động nhận thức

Nhận thức là một quá trình ở con người, quá trình này thường gắn với mục đích nhất định nên nhận thức của con người là một hoạt động Đặc trưng nổi bật nhất của hoạt động nhận thức là phản ánh hiện thực khách quan Hoạt động này bao gồm nhiều quá trình khác nhau, thể hiện những mức độ phản ánh hiện thực khác nhau (cảm giác, tri giác, tưởng tượng, tư duy ) và mang lại những sản phẩm khác nhau về hoạt động khách quan (hình ảnh, hình tượng, biểu tượng, khái niệm) [32]

1.1.2 Khái niệm tính tích cực hoạt động nhận thức của HS

Tính tích cực nhận thức trong hoạt động là một tập hợp các hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp thu tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập

cực nhận thức của HS đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức [31]

1.1.4 Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của HS

HS là chủ thể của quá trình học tập, việc học tập chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu HS là người có ý thức chủ động tích cực và sáng tạo Tính tích cực ở đây là thái độ của HS muốn nắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và cố gắng để vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS biểu hiện qua các dấu hiệu sau:

a HS khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ xung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra

b HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày chưa đủ rõ

c HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức các vấn đề mới

d HS mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học môn học Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy còn có những biểu hiện về mặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn, như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc khi tìm ra lời giải hay cho một bài tập khó Những dấu hiệu này biểu hiện khác nhau ở từng cá thể HS, bộc lộ rõ ở HS các lớp dưới, kín đáo ở HS các lớp trên

*Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức:

Tuỳ theo việc huy động và mức độ huy động các chức năng tâm lý mà người ta phân ra ba cấp độ tích cực

- Tính tích cực tái hiện: Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tư duy tái hiện

- Tính tích cực tìm tòi: Đặc trưng bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm cách độc lập giải quyết vấn đề, tích cực về mặt nhận thức, óc sáng tạo, lòng khao khát hiểu biết, hứng thú học tập

- Tính tích cực sáng tạo: là cấp độ cao nhất của tích cực, đặc trưng bằng

sự khẳng định con đường riêng của mình, không giống những con đường mà mọi người đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt được mục đích Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển trí sáng tạo về sau này [31]

* Các nguyên nhân của tính tích cực hoạt động nhận thức:

Tính tích cực nhận thức của HS nảy sinh trong quá trình học tập là kết quả của nhiều nguyên nhân; có nhiều nguyên nhân phát sinh trong lúc học tập, có nhiều nguyên nhân được hình thành từ quá khứ, thậm chí từ lịch sử lâu dài của nhân cách Nhìn chung, tính tích cực phụ thuộc vào các yếu tố sau: hứng thú, nhu cầu, động cơ, năng lực, ý chí, sức khoẻ, môi trường Trong các nhân tố trên, hiện nay việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS chủ yếu đang tập trung vào hình thành và phát triển hứng thú nhận thức của HS vì:

- Nó có thể hình thành ở HS một cách nhanh chóng và bất cứ lúc nào trong quá trình dạy học

- Có thể gây hứng thú đối với HS ở mọi lứa tuổi

- Điều quan trọng hơn cả là nó nằm trong tầm tay của người GV Người

GV có thể điều khiển hứng thú của HS qua các yếu tố của quá trình dạy học như: Nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức; qua các bước lên lớp: mở bài, bài giảng mới, củng cố, vận dụng, kiểm tra kiến thức; qua mối quan hệ thầy trò v.v

Đối với HS, hứng thú là yếu tố có ý nghĩa to lớn không chỉ trong quá trình học tập mà cả đối với sự phát triển toàn diện, sự hình thành nhân cách

Có hứng thú học tập làm cho học tập trở thành nguồn vui, hứng thú là yếu tố

dẫn tới tự giác Hứng thú và tự giác là những yếu tố tâm lý đảm bảo tính tích cực, độc lập sáng tạo, ngược lại phong cách học tập tích cực và độc lập sáng tạo có ảnh hưởng tới sự phát triển hứng thú và tự giác

1.1.5 Biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS THPT cần phải chú ý đến đặc điểm tâm lý của lứa tuổi này là: Giầu mơ ước, giầu nhiệt huyết, vì vậy thường đi đôi với sự ham hiểu biết, thích khám phá, chinh phục những điều mới mẻ Ở giai đoạn này hoạt động học tập có tính chất quyết định xu hướng nghề nghiệp của các em, vì vậy thái độ của các em đối với việc học tập cũng khác với các giai đoạn trước Càng về cuối cấp thái độ của HS đối với các môn học càng trở nên có tính lựa chọn hơn, ở các em hình thành hứng thú học tập gắn liền với mục đích và khuynh hướng nghề nghiệp Ngoài ra còn một số ít HS đã nhiều tuổi nên động cơ học tập chưa cao

* Một số biện pháp đang được các nhà sư phạm quan tâm:

Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS THPT cần phải chú ý đến tính chất độc đáo riêng của quá trình nhận thức ở HS và đặc điểm tâm lý lứa tuổi này Vật lý là bộ môn có nhiều ưu thế trong việc phát huy tính tích

cực hoạt động nhận thức của HS qua một số biện pháp sau:

- Cho HS biết ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, kiến thức phải được trình bày trong dạng động, có tính thực tiễn, phát triển và không đối ngược với nhau, thoả mãn nhu cầu nhận thức của các em, những vấn đề quan trọng, các hoạt động then chốt

có lúc diễn ra một cách đột ngột, bất ngờ

- Kết hợp các phương pháp đa dạng, sử dụng nhiều hình thức dạy học khác nhau

- Sử dụng các thiết bị dạy học, đặc biệt là sự hỗ trợ của PMDH để kích thích hứng thú và tổ chức hoạt động cho HS

- Có các hình thức khen thưởng, động viên kịp thời với HS có thành tích

- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn và các tình huống mới, kết hợp với giáo dục hướng nghiệp

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

Như vậy, để phát huy tính tích cực, tự lực nhận thức của HS THPT với

bộ môn Vật lý người GV phải xác định động cơ, hứng thú và nhu cầu học tập cho các em Mặt khác Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm, GV có thể tạo ra những tình huống bất ngờ kích thích nhu cầu đi tìm nguyên nhân khoa học các tình huống phải lựa chọn, sử dụng các thí nghiệm một cách khoa học

để HS phải chú ý, tạo hứng thú học tập và bắt buộc tư duy tìm cách giải quyết vấn đề, chính những điều đó sẽ phát huy tính tích cực, tự lực nhận thức trong học tập vật lý của HS

1.1.6 Cơ sở khoa học của việc thiết kế hoạt động dạy học kiến thức vật lý theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS

Để việc dạy học môn vật lý đạt hiệu quả cao thì trước hết người GV phải tìm hiểu lôgic khoa học, yêu cầu của chương trình, cấu trúc nội dung kiến thức trong tài liệu giáo khoa, điều kiện vật chất, thời gian, trình độ phát triển

và đặc điểm của HS lớp học Đó chính là cơ sở cần thiết để người GV xác định phương án tổ chức, chỉ đạo định hướng học tập trong mỗi tiết học cụ thể Điều đó được thể hiện lần lượt bằng các hoạt động dưới đây của người GV khi thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một kiến thức cụ thể:

a Xác định mục tiêu yêu cầu của tiết học

Để xác định được phương án tổ chức, chỉ đạo, định hướng hoạt động học tập của HS trong mỗi tiết học cụ thể, nghĩa là xác định lôgic của quá trình dạy học khi soạn bài người GV phải suy nghĩ trả lời được các câu hỏi sau:

- HS cần lĩnh hội được kiến thức kỹ năng gì?

- Con đường để HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó như thế nào?

- Phải chỉ đạo hành động của HS và định hướng hành động đó như thế nào để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời đạt được hiệu quả giáo dục?

- Kết quả sau khi học mà HS cần thể hiện ra được là gì?

Câu trả lời các câu hỏi trên chính là mục tiêu của tiết học cần đạt được

b Xác định cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức

Việc phân tích cấu trúc nội dung kiến thức vật lý cần dạy đòi hỏi người

GV trả lời được câu hỏi sau:

- Kiến thức cần dạy bao gồm các thành tố nội dung nào? (Có thể là một trong các thành tố nội dung: Định nghĩa thuật ngữ, sự kiện, thuộc tính, mối liên hệ, quy luật, nguyên lý, phương pháp)

- Trình tự lôgic của các thành tố nội dung đó như thế nào? (sắp xếp các thành tố nội dung đã diễn đạt theo đúng trình tự lôgic của tiến trình nhận thức xây dựng chúng)

Việc lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đòi hỏi trả lời được các câu hỏi:

- Vấn đề đặt ra như thế nào? (diễn đạt chính xác câu hỏi mà việc giải đáp dẫn tới thành tố nội dung kiến thức cần xây dựng)

- Câu trả lời tương ứng với mỗi câu hỏi đã đặt ra như thế nào? (Diễn đạt chính xác các thành tố nội dung kiến thức xây dựng được)

- Tiến trình hành động để xây dựng được mỗi thành tố nội dung kiến thức và toàn bộ chính thể kiến thức là như thế nào? (Xác định chính xác các hành động cần thực hiện và trình tự của chúng)

c Xác định tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

Việc xác định phương pháp (Tiến trình hoạt động) dạy học cụ thể một kiến thức Vật lý nào đó đòi hỏi GV suy nghĩ, tìm cách giải đáp tốt nhất các câu hỏi sau:

- Kiểm tra, ôn tập hay bổ xung thêm cái gì và như thế nào, để đảm bảo cho học sinh có trình độ tri thức xuất phát cần thiết?

- Làm thế nào để giác ngộ vấn đề, định hướng mục tiêu hoạt động học?

- Làm thế nào để lôi cuốn HS tham gia giải quyết vấn đề (Thực hiện nhiệm vụ đặt ra); Kiểm tra, định hướng hành động nhận thức cụ thể của HS như thế nào?

- Tổng kết và kiểm tra tri thức như thế nào?

Việc xác định tiến trình hoạt động dạy học cụ thể còn đòi hỏi GV xác định rõ nguồn truyền đạt thông tin (lời nói, bảng, sách, thí nghiệm, đồ dùng trực quan, các PMDH ); mức độ độc lập của HS trong quá trình học tập, chiếm lĩnh tri thức (GV trình diễn, hay đòi hỏi HS hành động đáp ứng yêu cầu đặt ra; đòi hỏi HS thu nhận tái tạo theo cái có sẵn, hay đòi hỏi HS phải tham gia tìm tòi, phát hiện, giải quyết vấn đề); định rõ trình tự lôgic của các hành động dạy và học (bao gồm cả cách sử dụng PTDH, tiến hành thí nghiệm, trình bày bảng ) [20]

1.2 Khái niệm về phần mềm dạy học (PMDH)

Các phần mềm ứng dụng chuyên dùng cho việc dạy và học bằng máy vi tính (MVT) gọi là phần mềm dạy học (PMDH)

Theo từ điển tin học Anh - Việt, nhà xuất bản thanh niên 2000: “ Phần mềm - sofware là: Các chương trình hay thủ tục chương trình chẳng hạn như một ứng dụng, tập tin, hệ thống, chương trình điều khiển thiết bị , cung cấp các chỉ thị chương trình cho máy tính”

- PMDH là phương tiện mang chương trình lập sẵn để ra lệnh cho MVT thực hiện các yêu cầu về nội dung và PPDH theo các mục tiêu đã định

- PMDH là các phần mềm được tạo lập nhằm trợ giúp quá trình dạy học, bao gồm các đơn vị tri thức, các bài tập từ đơn giản đến phức tạp tạo điều kiện cho việc lĩnh hội tri thức

* Các loại PMDH

- PMDH hiện nay trên thế giới có nhiều và đa dạng có ba loại PMDH sau:

PMDH được xây dựng dựa trên đối tượng sử dụng

PMDH được xây dựng dựa trên nội dung các môn học

PMDH được xây dựng dựa trên mục đích lý luận dạy học

* Đặc điểm của PMDH:

- PMDH là một dạng phương tiện dạy học (PTDH) chỉ mới xuất hiện từ khi máy tính điện tử ra đời Khác với các PTDH khác, PMDH là một dạng vật chất đặc biệt là các câu lệnh chứa thông tin dữ liệu để hướng dẫn MVT thực hiện các thao tác xử lý theo một thuật toán xác định trước

- PMDH là một PTDH hiện đại có nhiều tính năng ưu việt hơn so với các loại hình thiết bị thông dụng đó là: một chương trình được lập trình sẵn ghi vào đĩa mềm Có thể mang một lượng thông tin lớn, chọn lọc ở mức cần và đủ theo nhu cầu của nhiều đối tượng

- Là nguồn cung cấp tư liệu phong phú đa dạng, hấp dẫn, gọn nhẹ, dễ bảo quản, dễ sử dụng

- Có thể sử dụng thành tựu hiện đại của công nghệ truyền thông đa phương tiện vào quá trình dạy học để nâng cao tính trực quan, sinh động, hấp dẫn của tài liệu nghe nhìn

- Tuỳ thuộc vào từng bộ môn cụ thể mà xây dựng các PMDH tương ứng

để phục vụ cho dạy và học bộ môn đó, do vậy có các PMDH bộ môn

- Các PMDH có thể sử dụng ở mọi chức năng lý luận dạy học của quá trình dạy học Có thể sử dụng PMDH để:

+ Nêu vấn đề nghiên cứu, gợi động cơ học tập tích cực cho HS củng cố trình độ kiến thức và kỹ năng xuất phát

+ Trình bày nội dung mới

+ Ôn tập các nội dung đã học

+ Luyên tập, củng cố kỹ năng, rèn luyện kỹ xảo cho HS

Đối tượng sử dụng PMDH ở đây chính là GV và HS, vì vậy để PMDH phát huy hết tính năng thì nó phải đảm bảo các yêu cầu sau:

* Yêu cầu về mặt sư phạm:

Trước hết phải đáp ứng một cách đầy đủ các yêu cầu sư phạm về nội dung, hình thức và phương pháp, ngoài ra:

- Phần mềm phải có lợi và phù hợp với nội dung chương trình dạy học

- Nội dung PMDH phải đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn, tính thiết thực, tính cập nhật của những kiến thức, kỹ năng theo mức độ quy định trong từng chương trình, từng môn học ở từng lớp

- PMDH phải được tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới PPDH, phát huy tính tích cực chủ động trong hoạt động nhận thức của từng HS

PMDH phải chú ý đến tính khoa học về hình thức thao tác Ngôn ngữ (Tên lệnh, thực đơn thông báo, cú pháp ) phải trong sáng, dễ hiểu, dễ nhớ, thể hiện tính lôgic và phù hợp với tư duy tự nhiên của người dùng Tính đơn giản, dễ sử dụng cũng là một trong những yếu tố quan trong ảnh hưởng đến tâm lý của đông đảo người dùng

* Yêu cầu về kỹ thuật:

- PMDH là sản phẩm của sự phối hợp khả năng lập trình của nhà tin học với kiến thức về mặt sư phạm của người GV nếu người GV có khả năng lập trình trên MVT để viết lên các PMDH thì càng tốt Bởi vì khi đó người GV sẽ

chủ động thiết kế chương trình theo đúng ý đồ tổ chức thiết kế bài giảng Cần phải xuất phát từ cơ sở vật chất thiết bị phòng máy để lựa chọn ngôn ngữ lập trình thích hợp Hơn nữa cần lựa chọn các ngôn ngữ lập trình mang tính phổ biến, nhiều người sử dụng, tốt nhất là các ngôn ngữ lập trình này được dạy trong nhà trường phổ thông

- Các PMDH phải có tính linh động cao Yêu cầu này thể hiện ở chỗ PMDH cho phép người sử dụng có thể thay đổi những thông số của chương trình một cách dễ dàng để giải quyết một nội dung học tập hay một bài tập mới

- PMDH có thể giúp cho việc cá thể hoá cao độ, do nó có khả năng mô phỏng kiến thức cần trình bày một cách phù hợp với trình độ HS GV và HS được rèn luyện kỹ năng thao tác sử dụng MVT

- Các PMDH phải đảm bảo yêu cầu về tổ chức quản lý, tìm kiếm và truy cập thông tin

- Các PMDH phải đảm bảo yêu cầu về sự ổn định của các phần mềm Khi sử dụng thì người dùng có thể bấm phím ngoại lai ngoài ý muốn của người lập trình

- Các PMDH phải dễ sử dụng Trong phần mềm phải đưa các phím nóng, các phím tổ hợp, cho phép sử dụng thiết bị chuột để người sử dụng có thể dễ dàng thực hiện các lệnh và truy cập thông tin

- Cần lưu ý HS những kiến thức và kỹ năng cần thiết, những tài liệu hướng dẫn, tài liệu bổ trợ khác trước khi sử dụng PMDH [24]

1.2.1 Vai trò của phần mềm trong dạy học nói chung

PMDH góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học

PMDH là một thiết bị dạy học tổng hợp cho phép lựa chọn để đạt hiệu quả cao trong mọi khâu của quá trình dạy học, giúp GV và HS làm việc một cách dễ dàng nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm rất nhiều thời gian công sức PMDH có khả năng trình bày một cách trực quan, tinh giảm, dễ hiểu, giúp học sinh dễ dàng nắm nội dung của chương trình Có khả năng cung cấp thêm những tài liệu phong phú, đa dạng dùng để tra cứu, tham khảo, đọc thêm, hệ thống hoá, luyện tập theo các mức độ khác nhau

PMDH có thể biểu thị thông tin dưới dạng văn bản, ký hiệu, đồ thị, bản

đồ, hình vẽ Được ghi vào đĩa gọn nhẹ, nên mỗi GV hay HS có thể dễ dàng

có trong tay phương tiện để chủ động thực hiện PPDH tích cực ở bất cứ nơi nào có máy tính

PMDH cho phép GV lựa chọn các tài liệu trực quan cần cho từng phần của bài học Nó cho phép giáo viên mô phỏng, minh hoạ nhiều quá trình, hiện tượng trong xã hội và trong con người mà không thể quan sát trực tiếp được trong điều kiện nhà trường, không thể hoặc khó có thể thực hiện nhờ các phương tiện khác

PMDH có thể có thể sao chép ra đĩa mềm hoặc in ra giấy một cách dễ dàng, ít tốn kém, tiết kiệm thời gian và công sức chuẩn bị Có thể giúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, tự rèn luyện tập theo nội dung tuỳ chọn, theo các mức độ tuỳ theo năng lực của HS

Khi sử dụng phần mềm GV và HS được rèn luyện kỹ năng sử dụng MVT

Ứng dụng CNTT nói chung và PMDH nói riêng giúp chúng ta đổi mới được nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học Giúp HS thực hiện được khẩu hiệu do UNESCO đề ra cho GD - ĐT ở thế kỷ 21 là “Học ở mọi nơi, học ở mọi lúc, học suốt đời, dạy cho mọi người với mọi trình độ tiếp thu khác nhau” [24]

1.2.2 Một số hỗ trợ của MTV và các PMDH trong dạy học vật lý

Ngày nay, MVT là một công cụ hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống như: kinh tế, chính trị, nghiên cứu khoa học, giáo dục đào tạo, vui chơi giải trí, Trong nhà trường cũng vậy, MVT là công cụ hữu hiệu để quản lý hồ sơ, hỗ trợ việc tổng kết, đánh giá, xếp loại HS, hỗ trợ dạy học,

Cụ thể trong dạy học, máy tính ngày càng thể hiển rõ rệt vai trò của nó Bên cạnh những ứng dụng thường thấy trong dạy học các môn học nói chung như: Trình diễn bài giảng, kiểm tra đánh giá bằng MVT, xử lí và tính toán các kết quả bằng MVT, thì trong dạy học vật lý MVT còn được ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọng sau:

* Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu

* Hỗ trợ cho việc xây dựng mô hình

* Hỗ trợ các thí nghiệm vật lý

* Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực[18]

Do MVT là một thiết bị đa phương tiện có thể ghép nối với các thiết bị khác trong nghiên cứu vật lý và có tính năng hết sức ưu việt trong việc thu thập dữ liệu cũng như trình bày các kết quả rất nhanh chóng, chính xác, đẹp

và khoa học, và hơn nữa ngày càng có nhiều phần mềm MVT được xây dựng phục vụ cho học tập và giảng dạy, cho nên nó đã được sử dụng rất thành công trong các lĩnh vực trên, góp phần giải quyết các khó khăn mà các PTDH trước

nó chưa giải quyết trọn vẹn được

1.2.2.1 Sử dụng MVT mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu:

- Mô phỏng các đối tượng vật lý nhờ MVT theo quan điểm của lý luận dạy học hiện đại là một PPDH Xuất phát từ các tiên đề hay các kết luận lý thuyết (các phương trình toán học, các nguyên lý vật lý) được viết dưới dạng toán học, các hiện tượng vật lý, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ MVT để giải quyết chủ yếu các nhiệm vụ sau:

* Mô phỏng, minh hoạ một cách trực quan và chính xác các hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu

* Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lý để qua đó tìm ra các kiến thức mới (mối quan hệ mới, quy luật mới, ) bằng con đường nhận thức lý thuyết [31]

Trong quá trình nghiên cứu vật lý ở trường phổ thông, HS rất hay gặp những hiện tượng, quá trình vật lý khó quan sát hoặc không quan sát được

Do đó những yếu tố bản chất ở đây thường bị che đi bởi các yếu tố khác Để phát hiện ra các yếu tố bản chất này thường thì HS phải tưởng tượng, GV phải giải thích bằng việc mô tả bằng lời hoặc bằng các biểu thức toán học Vì thế

mà việc xây dựng kiến thức gặp nhiều khó khăn Để giải quyết khó khăn này cần những mô hình mô phỏng trực quan các hiện tượng, quá trình đó, làm bật lên các dấu hiệu bản chất, nếu có điều này thì HS rất dễ dàng nắm được kiến thức và có thể tự lực phát hiện ra các kiến thức mới Để xây dựng được các

mô hình này thì MVT và PMDH đặc biệt có ưu thế, nhờ nó ta có thể xây dựng các mô hình tĩnh hoặc động hiển thị một cách trực quan, chính xác, có thể cho quá trình cần mô phỏng diễn biến nhanh chậm hoặc dừng lại ở một vị trí, thời điểm nào đó một cách dễ dàng Điều đó hết sức quan trọng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS

Ngoài khả năng mô phỏng một cách trực quan và chính xác các hiện tượng vật lý, quá trình vật lý, MVT còn có thể tạo điều kiện để đi sâu và tìm

ra các mối quan hệ có tính quy luật của các hiện tượng, quá trình vật lý Nhờ vào khả năng tính toán và sử lý các kết quả rất nhanh chóng, thể hiện kết quả dưới dạng biểu đồ, đồ thị với nhiều cách khác nhau từ đó ta có thể tìm ra quy luật phụ thuộc của các đại lượng và tìm ra kiến thức mới Kết quả này phải được kiểm tra bằng thực nghiệm cũng như mọi kết luận được suy luận theo con đường lý thuyết khác

1.2.2.2 Sử dụng MVT hỗ trợ việc xây dựng các mô hình

Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lý mới, người ta thường tiến hành quan sát, đo đạc, thu thập phân tích, xử lý số liệu để đi tới nhận thức được các quy luật chi phối chúng Trong quá trình này, việc đưa ra các dự đoán về quy luật phụ thuộc giữa các đại lượng và kiểm tra các dự đoán đó là hết sức cần thiết, từ đó có thể đưa ra các phương trình toán học để mô tả quá trình, hiện tượng đó

Tuy nhiên việc đưa được ra các quy luật phụ thuộc dưới dạng toán học là hết sức khó khăn bởi sự phụ thuộc giữa các đại lượng nghiên cứu thường phức tạp (có khi là phương trình vi phân mà HS chưa biết) Với sự hỗ trợ của MVT và PMDH thích hợp giúp HS có thể tìm ra được những quy luật này nhờ vào sự kiểm tra nhanh chóng các dự đoán của HS thông qua các phương trình, đồ thị, số liệu tính toán, Như vậy có thể nói MVT đã hỗ trợ trong việc xây dựng các mô hình

Qúa trình xây dựng các mô hình về các hiện tượng, quá trình vật lý với

sự hỗ trợ của MVT có thể theo các giai đoạn sau:

* Quan sát hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu Tiến hành thu thập các dữ liệu về quá trình, hiện tượng vật lý đó

* Đưa ra giả thuyết về các mối quan hệ có tính quy luật của một số đại lượng vật lý trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu

* Kiểm tra giả thuyết nhờ vào MVT và phần mềm MVT [18]

Như vậy với sự hỗ trợ của MVT và phần mềm MVT thích hợp trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HS đã giúp HS kiểm tra được các giả thuyết của mình, xây dựng được các mô hình và tìm ra quy luật phụ thuộc giữa các đại lượng, giúp HS nắm vững kiến thức và phát triển tư duy

1.2.2.3 Sử dụng MVT hỗ trợ các thí nghiệm vật lý

Một trong những ứng dụng đặc trưng của MVT trong dạy học vật lý là

hỗ trợ cỏc thớ nghiệm vật lý Với ưu điểm thu thập được nhiều số liệu trong một thời gian ngắn, khả năng đo chớnh xỏc và sử lý số liệu nhanh chúng, MVT đó hỗ trợ đắc lực trong cỏc thớ nghiệm trong quỏ trỡnh dạy học vật lý

Để hỗ trợ cỏc thớ nghiệm vật lý thỡ MVT cần được ghộp nối với thớ nghiệm thụng qua cỏc thiết bị chuyển đổi tớn hiệu gọi là thiết bị ghộp nối tương thớch (giao diện) và cỏc thiết bị đo (bộ cảm biến hay sensor) Bộ cảm biến sẽ thu thập dữ liệu (dưới dạng tớn hiệu điện), sau đú chuyển số liệu này

về thiết bị ghộp nối tương thớch, ở thiết bị ghộp nối tương thớch tớn hiệu mang

số liệu sẽ được chuyển thành tớn hiệu số và được nhận biết bởi mỏy tớnh và phần mềm mỏy tớnh tương ứng MVT cựng phần mềm mỏy tớnh sẽ xử lý số liệu này theo mục đớch của chỳng ta, kết quả cú thể được hiển thị bởi màn hỡnh mỏy tớnh hoặc mỏy in,

Sơ đồ hệ thống thiết bị thớ nghiệm được ghộp nối với MVT về nguyờn tắc được thể hiện theo sơ đồ sau

oo

Việc sử dụng MVT hỗ trợ cỏc thớ nghiệm vật lý rất phự hợp với việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong quỏ trỡnh dạy học, nú làm giảm thời gian đo đạc và tớnh toỏn, vỡ thế cú nhiều thời gian giành cho việc tổ chức hoạt động nhận thức Tuy nhiờn nú đũi hỏi những thiết bị khỏ đắt tiền đú là cỏc bộ cảm biến và bộ ghộp nối tương thớch Do đú trong điều kiện nước ta nú chưa được trang bị rộng rói ở cỏc trường phổ thụng [18]

Đối

tượng

Bộ cảm biến (sensor)

Thiết bị ghép nối tương thích

Máy vi tính cùng phần mềm

sử lý số liệu

Thiết bị hiển thị( màn hình hoặc máy in)

1.2.2.4 Sử dụng MVT hỗ trợ việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý

Trong dạy học vật lý, có những hiện tượng thực tế diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm, hoặc diễn ra tại những nơi, những thời điểm mà ta không có điều kiện quan sát, đo đạc Việc ghi lại các quá trình đó phân tích trên băng hình là rất cần thiết Nó giúp ta có thể quan sát kỹ lưỡng nhờ phát đi phát lại nhiều lần, hoặc quay chậm để quan sát từng đoạn phim Tuy nhiên việc tiến hành đo đạc các số liệu cụ thể là rất khó thực hiện [16]

Với sự trợ giúp của MVT và các phần mềm phân tích băng hình thì việc

đó lại trở nên đơn giản Từ đoạn phim ghi các quá trình vật lý thực, ta có thể

đo đạc các đại lượng cần thiết (toạ độ và thời gian tương ứng, ), với sự hỗ trợ việc xử lý dữ liệu ta có thể đưa ra các kết luận một cách nhanh chóng

Việc sử dụng MVT hỗ trợ phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực rất phù hợp với việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS, đặc biệt là hoạt động theo nhóm Đồng thời việc được nghiên cứu ngay trên những hiện tượng, quá trình thực sẽ kích thích hứng thú của HS, tạo điều kiện tốt cho việc phát triển tư duy HS

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của phần mềm mô phỏng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý

- Theo lý luận dạy học hiện đại, để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức đồng thời phát triển tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS cần tổ chức hoạt động dạy học giống như hoạt động giải quyết vấn đề của nhà khoa học GV phải bố trí nội dung học tập thành các vấn đề, nhiệm vụ học tập, trao nhiệm vụ đó cho HS, dưới sự trợ giúp của GV và các PTDH, HS tự lực tìm ra cách giải quyết vấn đề, giải quyết nhiệm vụ học tập Trong khi chuyển giao nhiệm vụ cần kích thích được hứng thú HS và giao nhiệm vụ giải

quyết vấn đề học tập Cần hướng những hoạt động của HS thành những hoạt động phát huy tính tích cực, tự lực

- Với phần mềm mô phỏng được xây dựng phù hợp với nội dung kiến thức và tiến trình xây dựng tri thức có thể hỗ trợ tốt cho quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HS Tuy nhiên, Trong quá trình nghiên cứu vật lý, có những quá trình vật lý, hiện tượng vật lý và sự biến thiên của các đại lượng vật lý trong các quá trình, hiện tượng này khó hoặc không quan sát được, nhưng đôi khi nó lại là bản chất của vấn đề, nhận thức được nó thì HS mới có thể giải quyết được vấn đề học tập Mặt khác, quá trình giải quyết vấn đề học tập của HS lại chỉ được diễn ra trong một thời gian nhất định Vì vậy, để có thể tạo điều kiện tổ chức hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức của HS đạt hiệu quả đòi hỏi phải có các PTDH hỗ trợ giải quyết các khó khăn mà HS gặp phải Điều đó vừa giúp nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, đồng thời phát triển tư duy và phát huy tính tích cực nhận thức ở HS

- Với cách xây dựng những Phần mềm mô phỏng gắn chặt với nội dung

và ý đồ tổ chức hoạt động dạy học thì phần mềm mô phỏng sẽ hỗ trợ tốt cho quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HS, từ đó nâng cao kiến thức và phát huy tính tích cực của HS Sau khi đã nhận thức được nhiệm vụ học tập, trong quá trình tìm cách giải quyết nhiệm vụ học tập mà HS thường gặp phải những khó khăn mà không có sự trợ giúp của các PTDH thì khó vượt qua nổi Khi đó sử dụng phần mềm mô phỏng để mô phỏng các quá trình vật lý một cách trực quan thì HS sẽ tự tìm ra câu trả lời của những khó khăn mình gặp phải Phần mềm mô phỏng sẽ giúp HS nhận thức được những hiện tượng, dấu hiệu không quan sát được (đường cảm ứng từ, từ thông, đường truyền của tia sáng ) Mặt khác, hiện tượng thực tế thường bị tri phối bởi nhiều nguyên nhân, các dấu hiệu bản chất đôi khi bị che khuất bởi các dấu hiệu khác Phần

mềm mô phỏng được xây dựng nên chỉ tập trung vào các dấu hiệu bản chất,

do đó HS rất dễ nhận thấy và tìm ra kiến thức

Phần mềm mô phỏng còn được sử dụng để kiểm tra dự đoán của HS trong khi thảo luận tìm ra cách giải quyết vấn đề tốt nhất, đặc biệt là trong dạy học các ứng dụng kỹ thuật của vật lý Một quy luật vật lý hoặc nguyên tắc hoạt động của một số dụng cụ đã được mô phỏng, sau khi đưa ra phán đoán,

để kiểm tra HS có thể vận hành các mô hình này để thấy ngay được phán đoán hay phương án của mình có chính xác và đã là tối ưu chưa, từ đó hỗ trợ cho việc tìm ra một phương án, một con đường tối ưu giải quyết nhiệm vụ học tập

Tóm lại, với phần mềm mô phỏng, những khó khăn trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HS đã giải quyết Với cách xây dựng những phần mềm mô phỏng gắn chặt với nội dung và ý đồ tổ chức hoạt động dạy học thì phần mềm mô phỏng sẽ hỗ trợ tốt cho quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của HS, từ đó nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển trí tuệ của HS Như vậy, nó sẽ trở thành một PTDH hữu hiệu trong các Trường THPT trên cả nước

1.3 Thí nghiệm trong dạy học vật lý

1.3.1 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý

Thí nghiệm vật lý là yếu tố không thể thiếu được của quá trình nhận thức vật lý Tuỳ theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí nghiệm vật lý

có thể thực hiện các chức năng khác nhau trong tiến trình dạy học:

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

- Thí nghiệm vật lý (thí nghiệm học sinh làm) có tác dụng bồi dưỡng cho

HS 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 vật lý có tác dụng bồi dưỡng cho HS kiến thức, kĩ năng kĩ thuật tổng hợp

- Thí nghiệm vật lý có thể được sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề; để cho HS vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức vật lý của HS

- Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho HS (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận , kiên trì)

1.3.2 Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lý

Ngày nay trong nhà trường trung học người ta đã thực hiện một hệ thống thí nghiệm vật lý giáo khoa Nó dựa trên cơ sở nâng cao dần tính tự lực của HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức Trước hết các em làm quen với các hiện tượng vật lý do giáo viên biểu diễn, tiếp đó các em làm đồng loạt cùng một đề tài thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên và sau cùng chỉ dùng tài liệu hướng dẫn các em tiến hành tự lực những nghiên cứu thực nghiệm nhỏ Có thể giao cho HS những đề tài để các em hoàn toàn tự lực nghiên cứu dài hay ngắn hạn, với những điều kiện ở nhà hay ở các buổi học của nhóm vật

lý

1.3.2.1 Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

Việc tổ chức các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên nhằm giới thiệu một cách tương đối nhanh với HS chủ yếu là mặt định tính của các hiện tượng các quá trình và các quy luật nghiên cứu, cấu tạo và hoạt động của một vài dụng cụ và thiết bị kĩ thuật, những cái mà HS có thể cảm thụ bằng mắt và tai được

Thí nghiệm biểu diễn giúp tích luỹ những sự kiện để xây dựng mô hình trừu tượng làm cơ sở cho các thuyết, dùng để kiểm tra thực tế tính đúng đắn của các kết luận lý thuyết cũng như để giải thích nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật Các thí nghiệm biểu diễn giới thiệu với HS những mô

hình khác nhau của các hiện tượng vật lý mà vì một nguyên nhân không thể quan sát trực tiếp được Điều đó giúp cho HS hiểu được bằng phép tương tự, bản chất chủ yếu của các lí thuyết vật lý và ứng dụng của chúng Các mô hình

cơ học biểu diễn chuyển động Brown, các định luật của chất khí, hoạt động của động cơ đốt trong là thí dụ loại này

Tuỳ theo mục đích sử dụng thí nghiệm biểu diễn theo các bước khác nhau của tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể phân thành

ba loại: thí nghiệm mở đầu; thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng và thí nghiệm củng cố

1.3.2.2 Thí nghiệm do HS thực hiện

a Thí nghiệm trực diện đồng loạt của HS

Thí nghiệm do HS trực tiếp tiến hành đồng loạt cần thiết để tích luỹ các sự kiện nhằm khái quát hoá lí thuyết và chủ yếu là để kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả lí thuyết Chúng giúp HS cụ thể hoá, hoàn thiện và phát triển những kiến thức đã học, nghiên cứu các hiện tượng về mặt định lượng, rèn luyện kĩ năng và thói quen ban đầu sử dụng các dụng cụ

b Thí nghiệm thực hành vật lý

Thí nghiệm thực hành vật lý cũng được dùng vào mục đích như thí nghiệm trực diện Nhưng mức độ tự lực của HS ở đây cao hơn, họ áp dụng kiến thức vào nhưng điều kiện mới Thực hành vật lý tạo khả năng ôn tập những kiến thức đã học ở trình độ cao hơn, đào sâu, mở rộng và tổng hợp các kiến thức, phát triển kĩ năng và thói quen sử dụng các dụng cụ và thiết bị phức tạp và hoàn thiện hơn, gần gũi với kĩ thuật hơn, làm quen với những yếu

tố tự lực nghiên cứu thực nghiệm

c Các bài toán thí nghiệm

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

d Thí nghiệm và quan sát ở nhà

Thí nghiệm và quan sát ở nhà là một loại bài tập thực hiện tự lực (không có sự kiểm tra của giáo viên trong tiến trình công việc) các thí nghiệm đơn giản nhất

Như vậy là, theo hệ thống các thí nghiệm nói trên, tất cả các HS đều

đi dần dần từ những kiến thức ban đầu thu nhận được trong thời gian giáo viên làm thí nghiệm biểu diễn, đến chỗ đào sâu, chính xác hoá các kiến thức

đó, có được hàng loạt những kĩ năng và thói quen thực hành trong thí nghiệm trực diện và sau đó dẫn đến chỗ mở rộng, hoàn thiện và đào sâu kiến thức, thói quen trong thí nghiệm thực hành

1.3.3 Phương pháp (quy tắc) sử dụng thí nghiệm vật lý trong dạy học

1.3.3.1 Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm

a Cần xác định rõ sơ đồ thí nghiệm và mục đích của thí nghiệm (dùng dụng cụ thiết bị nào? trình tự thao tác thế nào? cần quan sát, đo đạc cái gì? để làm gì?)

b Thí nghiệm phải thành công, có kết quả rõ ràng

c Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành thí nghiệm phải thỏa mãn những quy tắc về kĩ thuật an toàn

1.3.3.2 Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

a Cần đảm bảo cho HS ý thức đươc sự cần thiết tiến hành thí nghiệm, mục đích của thí nghiệm, phương án tiến hành thí nghiệm và tham gia vào quá trình quan sát thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm

b Cần xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc tiến hành biểu diễn thí nghiệm của giáo viên xuất hiện đúng lúc cần thiết trong

mối liên hệ hữu cơ với việc giáo viên giảng giải và hướng dẫn hoạt động học tập của HS

c Cố gắng sao cho các phần căn bản, các chi tiết quan trọng của thiết bị dụng cụ đều được mọi HS trong lớp nhìn rõ Đảm bảo cho mỗi HS tri giác được rõ ràng hiện tượng biểu diễn

d Mỗi thí nghiệm cần được chuẩn bị cẩn thận thử đi thử lại để đảm bảo thành công Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn không kéo dài trong giờ học

e Trong một giờ học không nên có quá nhiều thí nghiệm biểu diễn làm phân tán sự chú ý của HS khỏi những vấn đề chủ yếu của kiến thức

1.3.3.3 Yêu cầu đối với thí nghiệm trưc diện của HS

a Có thể sử dụng thí nghiệm trực diện thời gian ngắn 5- 10 phút nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS trong quá trình giáo viên giảng giải kiến thức mới Hoặc có thể là thí nghiệm trực diện được dự tính cho khoảng một giờ, dành cho việc kiểm nghiệm một quy luật nào đó

b Công việc thí nghiệm cần được tiến hành đồng thời với cả lớp và với cùng với một loại thiết bị đơn giản

c Những chỉ dẫn bằng lời của giáo viên trong tiến trình thí nghiệm của học sinh là cần thiết Khi cần hướng dẫn HS thảo luận tập thể kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận

1.3.3.4 Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của HS

a Thí nghiệm thực hành được tiến hành khi HS đã có những kĩ năng thí nghiệm ban đầu qua các thí nghiệm trực diện HS sử dụng các thiết bị phức tạp hơn và phải am hiểu việc sử dụng hợp lý các dụng cụ đo lường

b Để làm thí nghiệm thực hành HS được chia thành từng nhóm 2- 3 HS Mỗi nhóm nhận một bài làm riêng và bản hướng dẫn thực hiện Nội dung bản hướng dẫn bao gồm các điểm sau:

- Đề tài thí nghiệm

- Mô tả dụng cụ, thiết bị

- Trình tự thao tác tiến hành thí nghiệm

- Sơ đồ ghi các kết quả quan sát và phương pháp sử lí kết quả

- Những câu hỏi đòi hỏi phải hiểu sâu sắc thí nghiệm mới trả lời được và đôi khi có thể đề ra thí nghiệm bổ sung

- Nội dung cần viết báo cáo thí nghiệm

1.3.3.5 Các bài toán thí nghiệm

- Trong các bài toán thí nghiệm, thí nghiệm thường được sử dụng như

một trong những phương tiện quan trọng nhằm thu thập các số liệu cần thiết

để giải, và như một phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của các kết quả thu được bằng con đường tính toán lí thuyết

1.3.3.6 Thí nghiệm và quan sát ở nhà

- Những thí nghiệm và quan sát tự lực được HS thực hiện theo nhiệm

vụ mà giáo viên giao cho ở nhà hay ở các nhóm Chúng phải có liên quan chặt chẽ với tài liệu học tập

- Những bài làm mà HS thực hiện trong các nhóm vật lý – kỹ thuật thường là có liên quan tới thí nghiệm vật lý Những thành viên của nhóm lắp ráp và thử nghiệm thiết bị cơ bản của phòng thí nghiệm vật lý, thiết kế các dụng cụ học tập đơn giản, chế tạo các mô hình khác nhau, làm quen với các dụng cụ và thiết bị mới thuộc lĩnh vực vật lý và kỹ thuật khác nhau nhưng gần gũi với giáo trình vật lý ở trường phổ thông

1.4 Thực trạng của việc sử dụng TN và PMDH trong dạy học vật lý ở các trường THPT trên địa bàn Tỉnh Sơn La

- Ngày nay trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trên toàn thế giới Việc ứng dụng CNTT trong dạy học là rất cần thiết Ứng dụng CNTT trong dạy học góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình

dạy học, nó có nhiều ưu điểm và thuận lợi hơn so với những PTDH truyền thống Tuy nhiên bên cạnh đó cũng có những bất cập và một số hạn chế và khó khăn cần phải khắc phục

- Chúng tôi tiến hành khảo sát, điều tra thực trạng việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý, việc giảng dạy và học tập đối với GV dạy vật lý và HS ở lớp 11 thuộc một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Sơn La

1.3.2 Phương pháp điều tra:

- Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với cán bộ lãnh đạo trường, với Tổ trưởng

bộ môn và GV dạy vật lý Sử dụng phiếu phỏng vấn GV, tham khảo giáo án,

dự giờ

- Trao đổi trực tiếp với HS và dùng phiếu phỏng vấn HS, tham khảo kết quả học tập của HS năm học vừa qua

- Tham quan, khảo sát việc sử dụng phòng thí nghiệm và phòng MVT

1.3.3 Kết quả điều tra:

Kết quả điều tra GV như sau:

- Số Trường điều tra: 5

- Số phiếu điều tra: 5

- Số GV hỏi ý kiến: 13

Kết quả điều tra HS như sau:

- Số trường điều tra : 1

- Số phiếu điều tra : 87

- Số HS hỏi ý kiến : 50

Kết quả cho thấy:

+ Về cơ sở vật chất, thiết bị:

- Một số trường các lớp học đã có đầy đủ nhưng chưa được khang trang,

cơ bản còn chật chội, cũ nát và phải cơi nới, các lớp học và bàn ghế không đủ tiêu chuẩn quy cách, còn biểu hiện trong tình trạng quá độ do mới được đầu

tư Bên cạnh đó có trường còn chưa đủ lớp học, tình trạng học 2 – 3 ca vẫn còn nên ảnh hưởng rất nhiều đến việc tiếp thu kiến thức của HS cũng như công tác chuyên môn của giáo viên

- Mỗi trường có một phòng đựng thiết bị thí nghiệm của tất cả các môn học Nhiều dụng cụ thí nghiệm đã cũ nát, hỏng hóc, ít được sửa chữa bổ sung Một số dụng cụ không còn hướng dẫn sử dụng Các dụng cụ sử dụng cho phần cảm ứng điện từ đã cũ và không còn chính xác Bên cạnh đó cũng có một số thí nghiệm mới được bổ sung phục vụ cho việc đổi mới nội dung chương trình thay SGK nhưng vẫn chưa đầy đủ

- Mỗi trường đều có một phòng MVT, có khoảng 15 đến 30 máy và một số máy phục vụ cho việc quản lí, phòng MVT dùng để phục vụ cho việc học tập của HS nhưng việc khai thác còn nhiều hạn chế vì chất lượng máy tính cũng như việc quản lí phòng máy còn hạn chế nên mặc dù mới được đưa vào sử dụng nhưng nhiều máy đã hỏng và không thể sử dụng được nữa Hệ

thống máy tính các phòng máy chưa kết nối internet, chưa có máy chiếu, các PMDH phục vụ cho việc giảng dạy cũng chưa có

- Kết quả điều tra ban đầu tại các trường về việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý đối với GV được phản ánh bằng các số liệu cụ thể sau:

Bảng 1: Việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học vật lý

S

Số GV làm thí nghiệm

2Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trên

MVT

Bảng 2: Việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý

Số lượng % Số lượng % Số lượng %

STT Trong dạy học vật lý những lý do nào khiến

đồng chí không sử dụng CNTT hoặc không

thường xuyên sử dụng

Số GV chọn câu trả lời %

1 Cơ sở vật chất không đầy đủ (MVT, PMDH, máy