Sử dụng thí nghiệm khi dạy các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Một vài GV ngại khai thác, sử dụng TN vì các dụng cụ TN mới đưa vào giảng dạy trong khi đó nhiều GV chưa được tiếp cận tài liệu hướng dẫn và chưa được tập huấn làm TN…Mặt khác, các chươn

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Danh mục các chữ viết tắt 4

Danh mục các bảng, biểu đồ, đồ thị 5

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ 5

MỞ ĐẦU 6

1 Lí do chọn đề tài 6

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 8

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 10

4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 10

5 Giả thuyết khoa học 10

6 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 10

7 Phương pháp nghiên cứu 11

8 Bố cục luận văn 11

9 Những đóng góp của đề tài 11

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ

CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 13

1.1 Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay 13 1.1.1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí 13

1.1.2 Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh 14 1.1.3 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy

học Vật lí 17

1.1.4 Những khó khăn và hạn chế của các thí nghiệm truyền thống trong tổ chức

hoạt động nhận thức cho học sinh 19

1.2 Cơ sở lí luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ thí nghiệm trong

dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông 20

1.2.1 Vai trò của công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí 20

1.2.2 Các loại thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin 21

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin đối với thí nghiệm thực trong dạy

2.1 Nội dung các chương Từ trường và Cảm ứng từ Vật lí 11 cơ bản 31

2.1.1 Đặc điểm các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ 31

2.1.2 Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần đạt 31

2.2 Sưu tầm và lựa chọn các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình

ảnh của các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản 32

2.2.1 Quy trình sưu tầm và lựa chọn thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, video

Clip, hình ảnh 32

2.2.2 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh của các chương

Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản 34

2.2.3 Cách sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip vào quá trình

dạy học 35

2.3 Xây dựng tiến trình dạy học việc sử dụng thí nghiệm vật lí với sự hỗ trợ của

công nghệ thông tin 40

2.3.1 Quy trình thiết kế bài dạy học Vật lí 40

2.3.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể 45

2.4 Kết luận chương 2 55

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 57

3.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57

3.2.1 Chọn mẫu thực nghiệm và khảo sát định lượng 57

3.2.2 Quan sát giờ học 57

3.3 Đối tượng và phạm vi thực nghiệm sư phạm 58

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 58

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ

CNTT Công nghệ thông tin

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Bảng 3.1 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của các bài kiểm tra

59 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất 60

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất 61

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất lũy tích 61

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 61

Bảng 3.4 Bảng phân loại theo học lực của hai nhóm 61

Biểu đồ 3.2 Biểu đồ phân loại học lực học sinh theo hai nhóm 61

Bảng 3.5 Các tổng hợp, các tham số của hai nhóm 63

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất Error: Reference source not found

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích Error: Reference source not found

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là mục tiêu hàng đầu trong đường lối

xây dựng phát triển của nước ta, “ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và

phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020”[1] Muốn thực hiện thành công mục tiêu này, chúng

ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con người Việt Nam Vì vậy, giáo dục nước ta không chỉ lo đào tạo đủ về số lượng mà phải đưa chất lượng lên hàng đầu

Trước tình hình đó, mục tiêu quan trọng đề ra cho ngành giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kĩ năng có sẵn cho

HS mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho HS năng lực tự giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo Để từ đó có thể lĩnh hội tri thức mới, phương pháp mới, góp phần làm giàu thêm tri thức của nhân loại Về vấn đề này, Nghị quyết Hội nghị

lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII 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 phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học ’’ Để đạt được mục tiêu

đó, việc DH nói chung và DH Vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp dạy và học sao cho vai trò tự chủ của HS trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ được bộc lộ và ngày càng phát triển

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm, định luật, thuyết vật lí đều được xây dựng trên cơ sở khảo sát, phân tích, quan sát từ nhiều TN, hiện tượng,

và được kiểm tra bằng TNg Do vậy, DH Vật lí không chỉ đơn thuần cung cấp cho

HS những kiến thức khoa học mà còn trang bị cho HS những kĩ năng, kĩ xảo thực hành cần thiết để tăng cường hứng thú, khả năng sáng tạo, tạo dựng niềm tin khoa học cho HS khi học tập môn Vật lí Trong đó, TN giữ vai trò quan trọng trong DH Vật lí ở các cấp, bởi nó không chỉ cung cấp kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, mà còn là yếu tố kích thích hứng thú và sáng tạo của HS trong học tập

Tuy nhiên, DH Vật lí để đảm bảo yêu cầu trên là vấn đề không đơn giản bởi nhiều lí do chủ quan và khách quan khác nhau: xét về mặt khách quan, các khó khăn gặp phải khi tiến hành các TN là do một vài TN cần thực hiện với nhiều thao tác phức tạp Một vài TN khác thì có mức độ nguy hiểm cao hoặc không thể thực hiện được trong điều kiện bình thường Ở một số trường còn thiếu hoặc thậm chí chưa có các phòng học bộ môn hoặc phòng TN thực hành, những nơi đã có phòng TN thực hành thì thiếu cán bộ chuyên trách Diện tích phòng học nhỏ, cách bố trí bàn ghế cũng như thiết bị ở bên trong không thuận lợi cho việc sử dụng TN trên lớp,… Xét về mặt chủ quan, một số GV cho rằng việc chuẩn bị dụng cụ phục vụ TN tốn thời gian và khi sử dụng TN trong giờ học sẽ mất thời gian giảng bài Một vài GV ngại khai thác, sử dụng TN vì các dụng cụ TN mới đưa vào giảng dạy trong khi đó nhiều GV chưa được tiếp cận tài liệu hướng dẫn và chưa được tập huấn làm TN…

Mặt khác, các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ có những nội dung kiến thức trừu tượng (khái niệm từ trường, khái niệm đường sức từ, nguyên lí chồng chất

từ trường), khó (cảm ứng từ, đưa ra biểu thức cảm ứng từ của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt, lực Lo-ren-xơ, chuyển động của điện tích trong từ trường đều),…Và khi tiến hành một số TN của các chương này (như: TN về tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, TN về lực từ, TN về hiện tượng cảm ứng điện từ,…) thì HS chỉ nhận biết được kết quả TN, mà rất khó hiểu được bản chất hiện tượng vật lí của TN Trong trường hợp này với sự hỗ trợ của CNTT, với các phần mềm TN HS sẽ hiểu được bản chất của hiện tượng vật lí xảy ra trong TN Nhờ đó quá trình học tập sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn và có thể góp phần nâng cao chất lượng DH ở trường THPT Tầm quan trọng của CNTT trong giáo dục đã được thể hiện rõ trong Chỉ thị 55/2008/CT-BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2008-2009 đã nêu:

“Công nghệ thông tin là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục

là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển của đất nước’’

Căn cứ vào chủ trương của Đảng, Nhà nước, Ngành và thực tế DH của bản thân, nhận thức được vai trò của TN trong DH Vật lí và khả năng hỗ trợ của CNTT

đối với TN vật lí, nên tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “Sử dụng thí nghiệm khi dạy

các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin ”.

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Trong DH Vật lí ở trường phổ thông, hầu hết các kiến thức vật lí được rút ra

từ những quan sát và TN Vì vậy, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong quá trình hình thành kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo của HS

và nâng cao chất lượng DH Trong những năm gần đây, bên cạnh những công trình nghiên cứu về việc sử dụng các TN vào DH có hiệu quả (của các tác giả như: TS

Lê Văn Giáo với giáo trình “Thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong DH

Vật lí”, luận án tiến sĩ của Đồng Thị Diện “Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong DH kiến thức thuộc phần cơ học lớp 6 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự lực sáng tạo của HS”, luận án tiến sĩ của Huỳnh

Trọng Dương “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực

hóa hoạt động nhận thức của HS trong DH Vật lí ở trường trung học cơ sở”,…),

còn có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng CNTT vào DH Vật lí và đã thu hút sự

sự quan tâm của nhiều nhà giáo dục Tiêu biểu là các công trình nghiên cứu của các tác giả Lê Công Triêm, Phạm Xuân Quế, Nguyễn Quang Lạc, Mai Văn Trinh, Phan Gia Anh Vũ, Vương Đình Thắng, Trần Huy Hoàng,… đã nói lên ưu điểm nổi trội cũng như những hạn chế nhất định của việc ứng dụng CNTT vào DH Vật lí trong điều kiện thực tiễn nước ta

Hiện nay, ngày càng có nhiều giảng viên nghiên cứu việc sử dụng MVT hỗ trợ

TN vào DH Vật lí ở trường phổ thông theo các khía cạnh khác nhau Trong số đó có

luận án tiến sĩ của Phan Gia Anh Vũ “Nghiên cứu, xây dựng và sử dụng phần mềm

dạy học cho chương trình Động học và Động lực học lớp 10 trung học phổ thông”[35] Trong đề tài của mình, tác giả đã nghiên cứu khai thác sử dụng phần

mềm PAKMA (Đức) để trực quan hóa các đại lượng vectơ của phần Động học và Động học chất điểm mà cụ thể là độ dời, vận tốc, gia tốc và lực Các đại lượng này được trực quan hóa bằng việc biểu diễn chúng dưới dạng các mũi tên có màu sắc,

độ dài, kích thước khác nhau Và nhờ vào khả năng tính toán nhanh, khả năng đồ họa của máy vi tính mà cấu trúc của chúng được vẽ lại gần như tức thời với các thay

đổi của các đại lượng thực được biểu diễn trong cấu trúc Tác giả cũng đã sử dụng phần mềm này để mô hình hóa cho các dạng chuyển động (chuyển động thẳng đều, chuyển động biến đổi đều, chuyển động tròn đều,…) hoặc xây dựng mô hình chuyển động của các hệ vật (va chạm của hai vật, hệ vật vắt qua ròng rọc,…) Sử dụng kết hợp phần mềm PAKMA với hai bộ cảm ứng là bánh xe đếm xung và SONAR để đo đạc số liệu ở các TN thực Các số liệu đo thu được ở trên, tác giả tiếp tục sử dụng phần mềm này để xử lí và biểu diễn chúng dưới nhiều dạng khác nhau như đồ thị, biểu đồ, đồng hồ hiện số, đồng hồ kim,… Bên cạnh đó, tác giả xây dựng thành công phần mềm 2DMOVMNT giúp khảo sát chuyển động cong bất kì trên mặt phẳng ngang thông qua việc sử dụng chuột (mouse) như một bộ cảm biến và trực quan hóa các đại lượng đặc trưng của chuyển động đó như độ dời, vận tốc, độ biến thiên vận tốc, gia tốc,… Với hai phần mềm trên, tác giả cũng đã xây dựng được một hệ thống các TN biểu diễn của giảng viên có sử dụng máy vi tính như một phương tiện DH.

Tác giả Nguyễn Xuân Thành “Nghiên cứu sử dụng máy vi tính và phần mềm

chuyên dụng để phân tích video” Tác giả Trần Huy Hoàng “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH một số kiến thức ở phần Cơ và Nhiệt” Trong luận án tiến sĩ của mình, tác giả Trần Huy Hoàng đã hệ thống hóa cơ

sở lí luận của việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH Vật lí, đồng thời đề xuất tiến trình DH một số kiến thức phần Cơ, Nhiệt[13]

Tác giả Mai Văn Trinh “Nghiên cứu các TN kết nối máy tính với bộ CASSY để

khảo sát các chuyển động của xe trên đệm không khí…”.

Đồng thời nhiều luận văn thạc sĩ cũng đã nghiên cứu một cách chi tiết các ứng dụng cụ thể của máy vi tính vào DH Vật lí Trong đó, tác giả Nguyễn Đình Chính

đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính

trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông” Đề tài này chỉ tập trung vào sử

dụng phần mềm Datastudio để hỗ trợ các TN phần Cơ học

Như vậy, mặc dù đã có nhiều đề tài nghiên cứu sử dụng CNTT để hỗ trợ TN

nhưng chưa thấy tác giả nào nghiên cứu vấn đề “Sử dụng thí nghiệm khi dạy các

chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin”.

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT trong

kế tiến trình DH một số bài của các chương này

4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động DH của các chương “Từ trường và Cảm ứng điện từ” Vật lí 11 cơ bản với việc sử dụng TN vật lí có sự hỗ trợ của CNTT

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Sử dụng TN vật lí khi dạy các chương “Từ trường và Cảm ứng điện từ” Vật lí

11 cơ bản với sự hỗ trợ của CNTT ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình

5 Giả thuyết khoa học

Có thể ứng dụng CNTT để hỗ trợ TN theo hướng tăng cường tính trực quan giúp HS khắc sâu bản chất vật lí của các sự vật, hiện tượng từ đó nâng cao chất lượng DH các chương "Từ trường và Cảm ứng điện từ" Vật lí 11 cơ bản THPT

6 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận việc sử dụng CNTT trong DH để hỗ trợ cho TN trong DH Vật lí ở trường THPT

- Xây dụng quy trình sưu tầm và lựa chọn TN ảo, TN mô phỏng, video Clip, hình ảnh

- Sưu tầm và lựa chọn các TN ảo, TN mô phỏng, video Clip, hình ảnh hỗ trợ cho các TN thực thuộc các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ

- Thiết kế và soạn thảo tiến trình DH một số tiết của các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ có sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và rút ra các kết luận cần thiết

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chỉ thị của Bộ Giáo dục

và Đào tạo về DH và đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng DH ở trường THPT

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết nhằm hệ thống hóa, khái quát hóa cơ sở lí luận của tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với sự hỗ trợ của CNTT trong các TN

- Nghiên cứu các sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành, các luận án, luận văn có liên quan đến đề tài

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học

7.3 Phương pháp thống kê toán học

Phương pháp thống kê toán học để xử lí số liệu thu thập được từ thực nghiệm

8 Bố cục luận văn

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

Chương 1 Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí với

sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Chương 2 Sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin vào thiết

kế tiến trình dạy học các chương Từ trường và Cảm ứng từ Vật lí 11 cơ bản

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Sưu tầm và lựa chọn các Video Clip, TN ảo, TN mô phỏng, hình ảnh, để phục vụ cho công việc DH các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ

9.3 Soạn thảo các bài giảng

Đã thiết kế tiến trình DH qua năm tiết dạy của các chương “Từ trường và Cảm ứng điện từ” với việc sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của CNTT

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ

CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

1.1 Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay 1.1.1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí

Thí nghiệm vật lí 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 đối tượng mà trong đó

đã diễn ra sự tác động và kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.Sau đây là một số đặc điểm của TN vật lí:

- Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể suy ra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ:

+ Đối tượng cần nghiên cứu;

+ Phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát;+ Đo đạc để thu nhận kết quả của sự tác động

- Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi

- Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ

sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm đối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm)

- Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc

- Có thể lặp lại được TN Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình

vật lí diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước đó.

1.1.2 Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, TN trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS có các vai trò sau đây: là phương tiện của việc thu nhận tri thức, là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận được, là phương tiện của việc vận dụng tri thức vào thực tiễn

1.1.2.1 Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức

Vật lí học là một khoa học thực nghiệm Tuy nhiên, trong tự nhiên và kĩ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra dưới dạng thuần khiết nên muốn nhận thức được đối tượng vật lí, chúng ta phải tác động vào đối tượng, hiện thực khách quan một cách có chủ định và hệ thống Đó chính là quá trình làm TN vật lí Chính nhờ TN, ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát và đo đạc đơn giản, dễ dàng hơn 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 [22],[35] Trong các phương pháp nhận thức vật lí, ở giai đoạn này hay giai đoạn khác, dù trực tiếp hay gián tiếp đều cần các cứ liệu mà TN mang lại để có thể nhận thức được các hiện tượng, quá trình vật lí Chính vì vậy, trong nhận thức khoa học Vật lí nói chung và

tổ chức hoạt động nhận thức vật lí cho HS nói riêng, TN đóng một vai trò hết sức quan trọng, là phương tiện của việc thu nhận tri thức

Trong DH Vật lí, nhất là ở các lớp dưới và ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tượng, một quá trình vật lí nào đó, khi HS còn chưa có hoặc có hiểu biết ít ỏi về hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu thì TN được sử dụng để cung cấp cho HS những dữ liệu cảm tính (các biểu tượng, số liệu đo đạc) về hiện tượng, quá trình vật lí này [22]

Trong chiến lược DH giải quyết vấn đề, việc xây dựng bài toán nhận thức đóng vai trò trung tâm, chủ đạo Để xây dựng được bài toán nhận thức này, trước hết và chủ yếu, GV phải tìm cách tạo ra tình huống có vấn đề và đưa được HS vào tình huống có vấn đề Sử dụng TN là một trong những biện pháp hữu hiệu để tạo tình huống có vấn đề Qua quan sát TN, HS thấy rằng không thể dùng kiến thức cũ

để giải thích hiện tượng xảy ra trong TN, thậm chí hiện tượng xảy ra trái với dự

đoán ban đầu của đại đa số các em Từ đó làm nảy sinh ở HS nhu cầu đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra Thông qua việc giải quyết bài toán nhận thức này dưới sự tổ chức, hướng dẫn, chỉ đạo của GV, HS sẽ thu nhận được kiến thức mới.

Ngoài ra, trong quá trình giải quyết vấn đề, có thể bằng con đường suy luận lí thuyết hoặc làm TN và tiến hành quan sát, xử lí các số liệu thu thập được để đưa ra các kết luận và nhận định Ở giai đoạn này, TN cũng thể hiện rõ vai trò là một phương tiện chủ yếu để giải quyết bài toán nhận thức, là phương tiện để thu nhận tri thức

1.1.2.2 Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức

Theo con đường biện chứng của hoạt động nhận thức thế giới khách quan mà nin đã chỉ ra, kiến thức chỉ thực sự là chân lí khi nó được thực tiễn kiểm nghiệm Vì thế, có thể nói TN là hòn đá thử vàng của tri thức nói chung và tri thức vật lí nói riêng.Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các vai trò của TN trong DH Vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà HS đã thu nhận được trước đó Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ định tính đúng đắn của các tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra các giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra

Lê-nó ở các TN khác Nhờ vậy, chúng ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn [22],[35]

Trong DH Vật lí ở trường phổ thông, có một số kiến thức đã được rút ra bằng suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Trong trường hợp này, cần phải tiến hành các TN để kiểm nghiệm lại chúng Việc tiến hành các TN đó vừa là yêu cầu mang tính bắt buộc do đặc điểm thực nghiệm của khoa học Vật lí, đồng thời nó còn

có tác dụng xây dựng và củng cố lòng tin của HS vào kiến thức thu được

Ví dụ khi khảo sát dao động biên độ bé của con lắc lò xo nằm ngang, bằng lí thuyết, từ định luật II Niu-tơn và phương trình vi phân có thể rút ra biểu thức li độ của con lắc là một hàm điều hòa dạng sin Để kiểm nghiệm kết quả này, GV cần sử dụng TN ghép nối với máy vi tính để HS quan sát đồ thị li độ của của dao động Sau khi kiểm nghiệm, HS nhận thấy đồ thị dao động có dạng hình sin, từ đó các em mới tin tưởng vào kết quả thu nhận từ suy luận lí thuyết [13]

Ngoài ra, trong DH Vật lí, do trình độ toán học của HS còn hạn chế hoặc do các thiết bị TN ở trường phổ thông không cho phép tiến hành các TN phức tạp, với

các phép đo định lượng chính xác cao trong khuôn khổ thời gian của tiết học, nên một số kiến thức khó có thể xây dựng bằng con đường lí thuyết cũng như thực nghiệm Trong những trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái quát hóa

do các nhà khoa học đã tìm ra và thông báo cho HS Tuy nhiên, để giảm tính áp đặt,

GV có thể tiến hành TN để minh họa kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản [22],[35]

Ví dụ, khi dạy bài định luật I Niu-tơn, về mặt nguyên tắc, chúng ta không thể làm được các TN đủ tư cách để từ đó rút ra nội dung định luật mà buộc HS thừa nhận như một nguyên lí sau khi dùng phương pháp TN lí tưởng và suy luận tương tự từ TN máng nghiêng của Galilê [21] Sau đó, GV dùng TN xe trượt trên đệm không khí có ghép nối với máy vi tính để kiểm nghiệm, minh họa nội dung định luật

Ở ví dụ khác, khi dạy nội dung định luật về hiện tượng điện phân của Farađây, trong điều kiện lớp học, GV khó có thể dựa vào TN để thiết lập công thức định lượng của định luật Farađây Nhưng GV có thể tiến hành TN minh họa một cách định tính cho HS thấy được khi điện phân dung dịch đồng sunfat (CuSO4) thì các iôn đồng đến bám vào điện cực dương của bình điện phân tăng theo thời gian [22].Như vậy, trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS khi DH Vật lí, trong điều kiện có thể, các kiến thức thu nhận được, đặc biệt là bằng con đường suy luận lí thuyết, phải được làm TN kiểm tra

1.1.2.3 Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức vào thực tiễn

Trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS thì việc vận dụng tri thức

là khâu cuối cùng Nếu cuối mỗi hoạt động nhận thức, HS giải quyết được các bài tập, giải thích được các hiện tượng hay dự đoán được kết quả các TN có liên quan đến kiến thức vừa học thì chứng tỏ HS đã nắm được kiến thức Theo bảng các mức

độ nhận thức của Bloom, mức độ vận dụng, sáng tạo là một mức độ cao của việc lĩnh hội kiến thức

Khi vận dụng tri thức, GV có thể cho HS giải quyết các bài tập tương tự, giải thích các hiện tượng liên quan hay dự đoán kết quả các TN Trong đó đòi hỏi HS phải sử dụng tri thức vừa học để lập luận, suy đoán Do đó, TN là một phương tiện

để HS vận dụng tri thức vừa học

Ngoài ra, một số ứng dụng của vật lí trong kĩ thuật cũng được SGK trình bày

Khi đó, cần thiết phải tiến hành các TN để HS hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học vào thức tiễn TN không những cho HS thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của kiến thức vật lí mà còn là bằng chứng về sự đúng đắn của các kiến thức này [22].

Ví dụ, khi dạy bài Định luật Bec-nu-li, để HS biết được các ứng dụng như nguyên

lí hoạt động của bộ chế hòa khí, GV nên sử dụng TN để trình bày, minh họa cho nội dung này Bởi vì, nếu không sử dụng các TN, HS sẽ rất khó hình dung hoạt động của

bộ chế hòa khí trong thực tế Các TN như vậy sẽ giúp HS dễ tiếp thu kiến thức và hứng thú hơn trong học tập, góp phần xây dựng động cơ học tập đúng đắn cho HS

Trên đây, là những vai trò quan trọng của TN trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí Ngoài ra, về mặt phương pháp luận, TN còn có vai trò

là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí được dùng trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Về mặt tâm lí, TN là phương tiện kích thích hứng thú học tập, làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức

Qua phân tích ở trên, chúng ta đã làm rõ vai trò hết sức quan trọng của TN trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí Tuy nhiên, vẫn còn những khó khăn nhất định trong việc sử dụng TN để tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

1.1.3 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí

1.1.3.1 Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm

Cần xác định rõ sơ đồ TN và mục đích TN (dụng cụ thiết bị nào? Trình tự thao tác như thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?);

TN phải thành công, có kết quả rõ ràng;

Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những quy tắc và kĩ thuật an toàn[22]

1.1.3.2 Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

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

Cần tiến hành TN đúng lúc trong mối quan hệ hữu cơ với giảng bài và hướng

dẫn HS học tập.

Tạo điều kiện sao cho các phần căn bản, các chi tiết quan trọng của thiết bị dụng cụ đều được HS trong lớp nhìn rõ Đảm bảo cho HS quan sát được rõ ràng các hiện tượng biểu diễn

Thí nghiệm phải ngắn gọn và đảm bảo thành công[22]

1.1.3.3 Thí nghiệm trực diện của học sinh

Có thể sử dụng TN trực diện trong một thời gian ngắn 5-10 phút nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong quá trình GV giảng giải kiến thức mới VD (nghiên cứu hoạt động của một số dụng cụ nào đó:lực kế, biến trở,…hoặc xác định gần đúng một đại lượng vật lí như tiêu cự của thấu kính…) hoặc dùng kiểm nghiệm một qui luật nào đó[22]

Công việc TN cần được tiến hành đồng thời với cả lớp

Những chỉ dẫn của GV trong tiến trình TN là cần thiết

1.1.3.4 Thí nghiệm thực hành của học sinh

Thí nghiệm thực hành khi HS đã có kĩ năng TN ban đầu và các TN trực diện

Để làm TN thực hành HS được chia thành từng nhóm từ 2 đến 3 HS Mỗi nhóm nhận một bài riêng và bản hướng dẫn thực hiện Nội dung bản hướng dẫn gồm các điểm sau:

- Đề tài TN;

- Mô tả dụng cụ, thiết bị;

- Trình tự thao tác tiến hành TN;

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

- Những câu hỏi phải hiểu sâu sắc TN mới trả lời được và đôi khi có thể đề ra

1.1.3.6 Các bài tập thí nghiệm

Trong các bài tập TN, TN cần 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 để kiểm tra tính đúng đắn của các kết quả thu được bằng tính toán lí thuyết Học sinh luyện tập việc áp dụng những kiến thức đã có và những kĩ xảo TN để giải quyết những vấn đề cụ thể có liên quan với thực hành[22].

1.1.4 Những khó khăn và hạn chế của các thí nghiệm truyền thống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

Trong DH Vật lí, việc khai thác hiệu quả vai trò của TN là một trong những vấn đề hết sức cần thiết TN là phương tiện nhằm nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí cho HS, nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật

lí của các hiện tượng, khái niệm, định luật…được nghiên cứu Từ đó, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn

Tuỳ theo các đối tượng nghiên cứu cụ thể mà TN và các phương tiện DH truyền thống có thể hoặc không thể hỗ trợ cho việc tổ chức hoạt động nhận thức cho

HS Ví dụ như: khi nghiên cứu về hệ thức giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò

xo, với việc sử dụng nhiều bộ TN khác nhau (một lò xo với những quả nặng có trọng lượng khác nhau) đều có thể thu được các số liệu về sự biến đổi độ biến dạng của lò xo và sự biến đổi về lực đàn hồi tương ứng của lò xo đang xét Nghiên cứu bảng số liệu này, có thể đề xuất dự đoán về mối quan hệ giữa độ biến dạng và lực đàn hồi của lò xo Tuy nhiên, đối với nhiều đối tượng nghiên cứu khác, ví dụ như:

va chạm của các vật trong hệ kín, khi nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng, hay chuyển động rơi có sức cản của không khí, chuyển động của các hành tinh trong hệ Mặt trời…thì hiện nay, việc thu thập các số liệu thực nghiệm nhờ các thiết

bị TN truyền thống hoặc rất khó, mất rất nhiều thời gian (với TN va chạm) hoặc không thể thực hiện được (với TN về chuyển động rơi có sức cản không khí)

Bên cạnh đó, đối với các TN biểu diễn hiện tượng xảy ra rất khó quan sát dụng

cụ TN có kích thước không lớn lắm, một số TN đắt tiền, thiếu an toàn hoặc quá cồng kềnh không thể thực hiện được trong điều kiện của trường phổ thông Có những quá trình vật lí xảy ra quá nhanh ta không thể quan sát bằng mắt thường (TN

về sự rơi tự do trong ống chân không của Newton), lại có những quá trình xảy ra quá chậm chỉ trong một tiết học không đủ thời gian để quan sát

Ngoài những khó khăn trên, có nhiều bài học phải thực hiện nhiều TN và tiến hành quá nhiều phép tính toán Điều đó dường như là không thể tiến hành trong khuôn khổ thời gian quy định của tiết học.

Những phân tích trên cho thấy trong nhiều trường hợp, nếu chỉ sử dụng TN và các phương tiện DH truyền thống thì việc yêu cầu cao tính tích cực, tự lực của HS tham gia vào việc giải quyết các vấn đề học tập sẽ bị hạn chế Do đó, việc áp dụng các PPDH nhằm tích cực hóa người học cũng hạn chế theo

Nói tóm lại, vẫn còn những khó khăn và hạn chế khi sử dụng TN và các phương tiện DH truyền thống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Cụ thể là,

ở phổ thông thiếu những TN định lượng với độ chính xác cao, do hạn chế về thời gian trong khuôn khổ tiết học, do hiện tượng khảo sát quá phức tạp, không dễ gì đơn giản hóa được, hay các hiện tượng vật lí xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm, tính trực quan một số TN chưa cao gây khó khăn cho việc quan sát, thu thập số liệu Vì vậy, việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của các phương tiện DH khác Trong đó, việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT là cần thiết để tổ chức hoạt động nhận thức cho

HS có hiệu quả hơn

1.2 Cơ sở lí luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông

1.2.1 Vai trò của công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí

Ở Việt Nam Đảng ta nhận thức "CNTT là một trong những động lực quan trọng nhất của sự phát triển, cùng với một số ngành công nghệ khác đang làm biến đổi sâu sắc đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của thế giới hiện đại Đối với Giáo dục

và Đào tạo, CNTT có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp, phương thức dạy và học

Theo tác giả Lê Bá Tứ thì việc nghiên cứu và ứng dụng CNTT trong DH là một xu thế tất yếu và bắt buộc Điều kiện để ứng dụng CNTT trong DH là con người và thiết bị Cơ sở hạ tầng để áp dụng CNTT gồm :

- Máy tính;

- Các bộ chuyển đổi;

- Các thiết bị ngoại vi như máy in, máy quét, máy ảnh số, camera

- Mạng Internet, hoặc Intranet

- Các phần mềm TN, phần mềm DH, phim, ảnh

Trong DH Vật lí, ngoài các phương tiện đặc thù của bộ môn thì CNTT được xem là một công cụ hỗ trợ cho quá trình DH nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả đào tạo trong nhà trường Các ứng dụng của CNTT trong DH Vật lí là:

- Xây dựng bài giảng điện tử

- Xây dựng TN ảo, TN mô phỏng

- Trợ giúp TN bằng kỹ thuật ghép nối

- Sử dụng phần mềm phân tích băng Video

- Xây dựng hệ thống thi và kiểm tra tự động

- Xây dựng mạng đào tạo từ xa

1.2.2 Các loại thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Thí nghiệm mô phỏng và TN ảo là hai khái niệm đã được sử dụng trong DH Vật lí ở các trường THPT Việt Nam Từ khi, việc ứng dụng máy vi tính vào DH bộ môn dần trở thành quen thuộc trong khoảng 10 năm trở lại đây Tuy nhiên, nhiều

GV còn chưa phân biệt một cách rõ ràng hai khái niệm này dẫn đến sự thiếu thống nhất trong cách phân loại và hạn chế hiệu quả sử dụng chúng Một số luận án Tiến

sĩ cũng đã đề cập tới hai khái niệm này Tuy nhiên, việc trình bày khái niệm và nhất

là việc phân biệt giữa TN mô phỏng và TN ảo vẫn chưa được làm sáng tỏ, chưa thoả mãn nhu cầu nghiên cứu của đông đảo GV và sinh viên [31]

1.2.2.1 Thí nghiệm mô phỏng

Khi nói đến mô phỏng (Simulation) các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập tới mô phỏng bằng máy tính (Computer Simulation) Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác mô phỏng là gì để mọi người đều thống nhất Waldrop (1992) quan niệm rằng mô phỏng là hình thái thứ ba của khoa học giữa lí thuyết và thực nghiệm Arthur (1992) cho rằng ngày nay có 3 cách thức để tiến vào khoa học đó là

lí thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính Theo Simmson và Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu

tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng Mô phỏng là sự

bắt chước (mimic) các sự vật hoặc hiện tượng thực Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ thống vật lí đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TN

mô phỏng là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một TN vật lí tuân theo những quy luật vật lí có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định

TN mô phỏng trên máy tính cho phép người dùng tương tác với TN bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của TN nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau [31]:

- Mô phỏng vật lí (Physical simulations): những mô phỏng loại này tạo điều kiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình

- Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn ra quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được

- Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): những mô phỏng loại này hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể

- Mô phỏng tình huống (Situational simulations): những mô phỏng loại này đưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thực hiện những hoạt động để giải quyết những tình huống này Với những mô phỏng này, người học có thể làm các TN hoặc thiết kế các mô hình

Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau:

- Trực quan hóa một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc định trước

- Trực quan hóa một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyết định bởi sự lựa chọn của người học từ một điểm xuất phát đầu tiên được mặc định trước

- Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc TN mà vốn dĩ không thể làm được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một công thức cố định

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một hệ thống phức tạp

- Cơ hội nhập vai vào môi trường mô phỏng trong đó các quyết định và hệ quả

Mở phòng TN ảo

Công tác chuẩn bị cho TN ảo

Tiến hành TN ảo

Xử lý kết quả, kết luận rút ra từ TN ảo

Các thiết bị, phương tiện hỗ trợ

Các đối tượng, thiết

bị ảo dùng trong TN

Thiết bị, phần mềm

xử lý, trình bày kết quả TN

Mối liên hệ giữa

Hình 1.1 Mô hình các bước thực hiện thí nghiệm ảo

của nó được quy định trước

- Cơ hội nhập vai nhưng độ thích hợp của quyết định được đánh giá từ bên ngoài, tức là từ người học

- Cơ hội xây dựng các khuôn mẫu tình huống và các hệ thống tưởng tượng Cho dù phân loại như thế nào đi nữa thì mô phỏng đều có các đặc trưng là: tạo cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổi các biến số và tuân theo các quy luật tương tác Việc sử dụng các mô phỏng trong

DH có những ưu điểm nổi bật như: đông đảo HS có thể dễ dàng tham gia, giá thành

hạ, độ an toàn cao, dễ dàng chuyển giao, làm giảm các rủi ro và căng thẳng, khuyến

khích tinh thần xã hội hóa và hợp tác, điều chỉnh việc học thực tế hơn và biến điều

không thể thành có thể để đạt hiệu quả học tập cao nhất

1.2.2.2 Thí nghiệm ảo

Cũng đã có những cách hiểu khác nhau xung quanh khái niệm TN ảo Tuy nhiên, chúng tôi đồng ý với định nghĩa của Ruwei Yun và các cộng sự rằng “TN ảo là một dạng mô phỏng 3 chiều của TN thực bằng máy tính” Mô phỏng tiến trình (Procedural simulation) chú trọng đến các bước thao tác của người dùng và các đối tượng động của TN Các TN ảo cung cấp hầu hết các chức năng có thể tìm thấy trong

TN thực Mô hình các thủ tục tiến hành TN ảo có thể được chỉ ra trên hình 1.1 [31]

- Phòng TN ảo: cung cấp các linh kiện, thiết bị TN ảo để người dùng có thể sử dụng để lắp ráp, thiết kế, xây dựng TN.

- Các thiết bị hỗ trợ: có thể dưới dạng văn bản (Word), hình ảnh (Images), Video Clip nhằm giúp người dùng hiểu rõ về mục đích TN, những thông tin cơ bản về TN để dễ dàng sử dụng

- Các đối tượng, thiết bị ảo: cung cấp các đối tượng, thiết bị có các thuộc tính, chức năng cần cho TN ảo sẽ tiến hành

- Mối liên hệ giữa các đối tượng: là mối liên hệ bên trong của các đối tượng ảo

- Các mô phỏng: mô phỏng các thao tác, sự tương tác giữa các đối tượng và kết quả TN trong thế giới thực

- Tương tác: chấp nhận những thao tác của người dùng, gửi lại cho họ kết quả

ảo có thể được sử dụng một cách có hiệu quả trong DH Vật lí

1.2.3 Khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin đối với thí nghiệm thực trong dạy học Vật lí ở trường THPT

Các TN mô phỏng, TN ảo có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau của tiến trình DH Vật lí, với các mục tiêu cụ thể nhằm đạt được kết quả cao nhất của bài DH Qua thực tiễn sử dụng các TN mô phỏng và TN ảo chúng tôi thấy rằng các TN mô phỏng, các TN ảo không thể thay thế hoàn toàn cho TN thực Tuy nhiên, nếu sử dụng hợp lý chúng thì sẽ khai thác được những thế mạnh của các TN này mà các TN thực rất khó hoặc đôi khi không thể thực hiện được Ở đây, chúng tôi trình bày một số khả năng sử dụng chúng trong DH Vật lí ở trường THPT như sau:

- Trực quan hóa TN với sự hỗ trợ của CNTT

- Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầu nhận

thức tri thức mới cho người học.

- Hình thành và rèn luyện kĩ năng thiết kế TN cho HS

- Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị TN

- Làm rõ bản chất, cơ chế của hiện tượng vật lí

1.2.3.1 Trực quan hóa thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Theo “Từ điển Từ và Ngữ Việt Nam” của GS Nguyễn Lân, trực quan là nói đến phương pháp giảng dạy dùng những vật cụ thể để tác động trực tiếp đến các giác quan của HS [12] Do đó, có thể hiểu vắn tắt, trực quan là nói đến tính chất tác động trực tiếp lên các giác quan Phương tiện trực quan là phương tiện DH tác động trực tiếp lên giác quan HS

Trực quan hóa, theo Đại từ điển Tiếng Việt của Nguyễn Như Ý, là làm cho có tính trực quan, trở nên trực quan, trực tiếp [37]

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, phương tiện trực quan góp phần hỗ trợ cho quá trình nhận thức, định hướng hoạt động và kích thích hứng thú học tập của

HS trong quá trình DH Ngoài ra, phương tiện trực quan còn góp phần phát triển năng lực làm việc độc lập, sáng tạo của HS, qua đó góp phần rèn luyện phẩm chất của người lao động mới

Theo quan điểm của lí luận DH, trước hết phương tiện trực quan là một phương tiện để hình thành những kiến thức, kĩ năng mới, góp phần nâng cao chất lượng, tiếp thu và vận dụng kiến thức vào thực tiễn Sử dụng phương tiện trực quan góp phần đơn giản hóa các hiện tượng, quá trình vật lí và kích thích hứng thú học tập của HS Thí nghiệm là một phương tiện trực quan Tuy nhiên, trong một số trường hợp tính trực quan của nó chưa đáp ứng được hoặc chưa cao Ví dụ các TN diễn ra trên mặt phẳng ngang (TN giao thoa sóng nước, từ phổ…), TN nhỏ, khó quan sát (TN kim khâu nổi trên mặt nước, sự định hướng kim nam châm, tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện …); TN xảy ra trong điều kiện đặc biệt mà ở lớp học rất khó hoặc không thể tiến hành được (các TN quang học trong buồng tối, TN về từ trường dòng điện ba pha…) Trong những trường hợp như vậy, việc sử dụng máy vi tính kết hợp với các phương tiện DH khác như camera, máy chiếu đa chức năng,… có thể trực quan hóa hoặc nâng cao tính trực quan của TN Điều đó giúp cho HS quan

sát các đối tượng, diễn biến của TN rõ ràng hơn

Công nghệ thông tin cho phép người sử dụng thâm nhập vào các quá trình trực quan hóa như làm nhanh, làm chậm, phóng to, thu nhỏ, chuyển từ nội dung này sang nội dung khác và các hiệu ứng về màu sắc, âm thanh…Với tính năng của mình, CNTT có thể giúp GV lặp lại, trình chiếu các hình ảnh, Video Clip với số lần tùy ý, điều đó tạo ra khả năng linh hoạt trong DH CNTT không chỉ tạo ra các hình ảnh, các vật thật mang tính trực quan gây ấn tượng mạnh mẽ và cuốn hút HS mà còn tạo tính trực quan từ các TN thực hoặc TN ảo, TN mô phỏng, Video Clip Khi các yếu tố không cơ bản được gạt bỏ, HS sẽ dễ dàng phát hiện bản chất của sự vật, hiện tượng cần nghiên cứu [13]

Ngoài ra, việc trực quan hóa TN vật lí không chỉ trong lúc tiến hành TN mà còn ở giai đoạn giới thiệu dụng cụ TN, bố trí TN Với máy vi tính và máy chiếu đa chức năng, GV giới thiệu nhanh, gọn, rõ ràng các dụng cụ TN cũng như việc bố trí

TN để cả lớp có thể theo dõi Do đó, HS được tạo điều kiện thuận lợi để hiểu vai trò, tác dụng của các dụng cụ TN và việc lắp ráp chúng trong TN Điều này là rất hiệu quả trong những trường hợp GV hướng dẫn hoặc làm mẫu TN, để HS tiến hành TN đồng loạt

Như vậy, với sự hỗ trợ của CNTT sẽ làm tăng tính trực quan của TN vật lí Sự

hỗ trợ đó góp phần giúp cho TN làm tốt hơn các chức năng của mình trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Bên cạnh đó, trực quan hóa TN tạo điều kiện cho HS

dễ nắm bắt hiện tượng, quá trình diễn ra trong TN, kích thích hứng thú học tập của các em

1.2.3.2 Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầu nhận thức tri thức mới cho người học

Tình huống có vấn đề là quy luật của hoạt động nhận thức, sáng tạo có hiệu quả Nó quy định sự khởi đầu của tư duy, hành động tư duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề

Thực tế DH cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu Tuy nhiên, do điều kiện của một số trường trường THPT hiện nay, một số bộ TN chưa có, một số TN quá cồng

kềnh hoặc do điều kiện về mặt thời gian nên không thể sử dụng TN thực Lúc này

GV có thể khai thác và sử dụng TN ảo, TN mô phỏng, Video Clip để tạo ra tình huống có vấn đề Ưu điểm của việc sử dụng TN ảo, TN mô phỏng ở giai đoạn này

là tiết kiệm thời gian, hiện

tượng vật lí cần nghiên cứu

xuất hiện rõ ràng giúp HS dễ

dàng quan sát Khi sử dụng

TN ảo, TN mô phỏng trong

giai đoạn này, GV cần chú ý

phải làm thế nào để thông qua

TN, gây được cho HS sự ngạc

nhiên, tạo ra được những sự

em tự đặt ra, đồng thời tạo cho các em một niềm vui nhận thức mới Chẳng hạn, khi giảng dạy về sự nhiễm điện, GV có thể trình bày TN ảo với chiếc điện nghiệm và yêu cầu HS quan sát điều gì xảy ra với hai lá của điện nghiệm khi cho thanh kim loại tích điện tiếp xúc với điện nghiệm Bằng cách đó sẽ làm xuất hiện tình huống

có vấn đề cần giải quyết đối với HS (hình 1.2)

1.2.3.3 Góp phần hình thành và rèn luyện kỹ năng thiết kế thí nghiệm cho học sinh

Có thể nói rằng, việc thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành các TN đơn giản là công việc rất khó thực hiện ở các trường phổ thông trong điều kiện hiện nay Ngoài những nguyên nhân chủ quan từ phía GV và HS, còn có những nguyên nhân khác như: sự thiếu thốn về cơ sở vật chất thiết bị TN, mặt khác thời gian dành cho việc thảo luận là khá dài, trong khi đó thời gian của một giờ học

Hình 1.2 Thí nghiệm với điện nghiệm để nêu sự

kiện khởi đầu về sự nhiễm điện

vật lí thì có hạn Đồng thời, những phương án TN mà HS đưa ra thông thường không đúng ngay hoặc chưa tối ưu, thậm chí còn dẫn đến sai hỏng thiết bị hoặc gây

ra sự cố nguy hiểm Trong tình huống này, thì các TN mô phỏng, các TN ảo thật sự phát huy thế mạnh Chẳng hạn, khi giảng dạy về định luật Ohm trong toàn mạch chúng tôi đã sử dụng Crocodile Physics để hướng dẫn HS thiết kế mạch điện, từ đó

có thể làm TN thực ở dạng TN minh họa để hình thành định luật từ thực nghiệm (hình 1.3) Thế mạnh của việc thiết kế phương án TN trong môi trường TN ảo là: trong môi trường này HS có thể dễ dàng lựa chọn các linh kiện như bộ nguồn, điện trở, bóng đèn, các đồng hồ đo với các thông số kỹ thuật khác nhau, các dây nối HS

có thể lắp ráp các linh kiện thành mạch điện, rồi tiến hành TN ảo Bằng hình thức này GV có thể hướng dẫn HS thiết kế được mạch điện tối ưu Hơn thế nữa khi làm

TN mô phỏng thay đổi nguồn điện đến một giá trị xác định nào đó thì bóng đèn sẽ

bị cháy Tình huống này giúp HS đề phòng và tránh khi làm TN thực hoặc khi ứng dụng vào đời sống và kỹ thuật

Hình 1.3 Sử dụng TN mô phỏng để rèn luyện cho HS kỹ năng thiết kế phương án TN

1.2.3.4 Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thí nghiệm

Một trong những yêu cầu khi tiến hành các TN vật lí, là GV phải giới thiệu cho HS chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị TN Tuy nhiên, do điều kiện về mặt thời gian, nên một số TN GV không thể giới thiệu trên TN thực Lúc này, nhờ các thiết bị trình chiếu, GV có thể sử dụng các linh kiện ảo để giới thiệu

cho HS các linh kiện TN, các chi tiết kỹ

thuật Trong nhiều trường hợp việc sử

dụng các linh kiện, thiết bị ảo được xem

là một giải pháp tối ưu nhất Thế mạnh

của các đối tượng ảo chính là tính tương

tác GV có thể giới thiệu về đối tượng

không những ở trạng thái tĩnh mà cả ở

trạng thái động nhờ tính tương tác khi

thay đổi các điều kiện của TN, các thông

số kĩ thuật của đối tượng Ví dụ, khi

giảng dạy về mắt, GV có thể sử dụng TN ảo để dạy về cấu tạo của mắt, sự tạo ảnh,

sự điều tiết của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục (hình 1.4)

1.2.3.5 Làm rõ bản chất, cơ chế của hiện tượng vật lí

Trong quá trình DH Vật lí, GV thường tiến hành các TN để hình thành kiến thức cho HS Tuy nhiên, có một số TN HS chỉ nhận biết được kết quả TN, nhưng khó nhận biết bản chất vật lí của hiện tượng TN Đặc biệt kiến thức của các chương

Từ trường và Cảm ứng điện từ rất trừu tượng nên HS rất khó có thể giải thích được hiện tượng TN (như: TN về lực tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, TN về lực từ, TN về hiện tượng cảm ứng điện từ, TN về hiện tượng tự cảm…) Trong khi

đó, CNTT với các tính năng của mình, với các phần mền mô phỏng có thể tạo ra các đường sức từ, lực từ, chiều dòng điện giúp HS hiểu được bản chất của các hiện tượng vật lí xảy ra trong TN Từ đó, giúp HS khắc sâu bản chất vật lí của các hiện tượng và vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong thực tế, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng DH môn Vật lí

1.3 Kết luận chương 1

Trên cơ sở của tâm lí học và lí luận DH, chúng tôi đã tiến hành bổ sung và hệ thống hóa cơ sở lí luận về việc sử dụng TN tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí với sự hỗ trợ của CNTT Cụ thể là:

Nghiên cứu cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS, đó chính là sự vận dụng chu trình sáng tạo khoa học của các nhà khoa học vào DH Trên cơ sở đó tìm hiểu việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí

Hình 1.4 Thí nghiệm ảo về mắt

theo chiến lược DH giải quyết vấn đề từng phần Bởi vì chiến lược DH giải quyết vấn đề từng phần có thể xâm nhập vào hầu hết các PPDH và làm cho HS hoạt động tích cực, chủ động, và sáng tạo trong việc chiếm lĩnh tri thức

Trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS thì TN vật lí đóng vai trò đặc biệt quan trọng, không thể thay thế Tuy nhiên, vẫn còn những khó khăn và hạn chế nhất định khi sử dụng TN trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Những khó khăn đó là thiếu những TN định lượng với độ chính xác cao; sự hạn chế

về thời gian trong khuôn khổ tiết học không cho phép làm đầy đủ các TN; do hiện tượng khảo sát quá phức tạp, không dễ gì đơn giản hóa được, hay các hiện tượng vật lí xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm, tính trực quan một số TN chưa cao gây khó khăn cho việc quan sát, thu thập số liệu Bên cạnh đó, CNTT với những khả năng

ưu việt và ngày càng mở rộng, có thể được dùng để hỗ trợ TN vật lí Đối với các

TN cần khảo sát định lượng, có thể dùng máy vi tính để hỗ trợ trong giai đoạn thu thập, lưu trữ số liệu; tính toán xử lí số liệu; biểu diễn, hiển thị kết quả của TN một cách nhanh chóng, trực quan, khoa học Với các TN định tính, CNTT có thể hỗ trợ nhằm trực quan hóa hoặc mô phỏng lại hiện tượng xảy ra trong TN

Về mặt nguyên tắc, không gì có thể thay thế hoàn toàn TN thực trong DH Vật lí, ngay cả những TN ảo được thiết kế tốt nhất Tuy nhiên TN với sự hỗ trợ của CNTT được khai thác, sử dụng có thể góp phần khắc phục các khó khăn và hạn chế khi sử dụng TN và các phương tiện DH truyền thống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Ngoài ra, nó còn có tác dụng kích thích hứng thú học tập, tích cực hóa hoạt động nhận thức HS

CHƯƠNG 2

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀO THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

2.1 Nội dung các chương Từ trường và Cảm ứng từ Vật lí 11 cơ bản

2.1.1 Đặc điểm các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ

Theo tác giả Nguyễn Phúc Thuần, Lê Công Triêm, Nguyễn Thúc Tuấn, nội dung kiến thức các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ rất trừu tượng (khái niệm từ trường, nguyên lí chồng chất từ trường), khó (cảm ứng từ, lực từ, lực Lo-ren-xơ,…), những kiến thức về ứng dụng vật lí khá phức tạp (điện kế khung quay, động cơ điện,

…) Do đó, việc xây dựng và hình thành kiến thức cho HS gặp nhiều khó khăn

2.1.2 Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần đạt

2.1.2.1 Chương Từ trường

Về kiến thức:

- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì

- Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, nam châm chữ U, dòng điện thẳng dài, và ống dây có dòng điện chạy qua

- Phát biểu được định nghĩa và nêu được phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ

- Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều

- Nêu được lực Lo-ren-xơ là gì và viết được công thức tính lực này [5]

- Xác định được vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều.

- Xác định được cường độ, phương, chiều của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên một điện tích q chuyển động với vận tốc v trong mặt phẳng vuông góc với các đường sức từ của từ trường đều [5]

2.1.2.2 Chương Cảm ứng điện từ

Về kiến thức:

- Mô tả được TN về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo

từ thông Nêu được các cách làm biến đổi từ thông

- Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì

- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm

- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng [5]

Về kĩ năng:

- Làm được TN về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch kín biến đổi đều theo thời gian

- Xác định được chiều dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ

- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó

có cường độ biến đổi đều theo thời gian [5]

2.2 Sưu tầm và lựa chọn các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh của các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản

2.2.1 Quy trình sưu tầm và lựa chọn thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, video Clip, hình ảnh

Sử dụng TN để tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với sự hỗ trợ của CNTT trong DH Vật lí, trước hết, chúng ta phải xác định mục tiêu bài học thông qua

nghiên cứu chuẩn kiến thức kĩ năng, SGK, sách giáo viên, tài liệu tam khảo Tiếp theo, GV phải xác định các TN cần sử dụng trong bài học Sau đó, dự kiến những khó khăn gặp phải khi thực hiện mục tiêu đó, đặc biệt là các khó khăn trong khai thác và

sử dụng TN Tiếp đến, GV nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các TN cũng như trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Trên cơ sở những khả năng

đó, GV sưu tầm và lựa chọn các TN với sự hỗ trợ của CNTT và thiết kế tiến trình DH tương ứng để sử dụng các TN đó Cuối cùng, GV giảng dạy theo tiến trình đã thiết

kế Sau tiết dạy, GV có thể bổ sung những khó khăn gặp phải trong thực tế, từ đó xây dựng, khai thác thêm các TN khác hoặc điều chỉnh tiến trình DH cho các tiết dạy sau tốt hơn Quy trình sưu tầm và lựa chọn các TN ảo, TN mô phỏng, Video Clip, hình ảnh trong dạy học Vật lí có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau (hình 2.1):

Hình 2.1 Quy trình sưu tầm và lựa chọn TN ảo, TN mô phỏng,

video Clip, hình ảnh trong DH Vật lí

Nghiên cứu chuẩn kiến thức, kĩ năng, SGK, sách giáo viên

để xác định mục tiêu bài họcLựa chọn các TN thực được sử dụng trong bài học

Dự kiến những khó khăn gặp phải trong DH

và khi sử dụng các thí nghiệm thực

Nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các TN cụ thể

cũng như trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

Sưu tầm và lựa chọn các TN ảo, TN mô phỏng,

video Clip, hình ảnh

Thiết kế tiến trình DH trong đó có sử dụng các TN

với sự hỗ trợ của CNTTGiảng dạy với tiến trình DH đã thiết kếRút kinh nghiệm và điều chỉnh sau giảng dạy

Với quy trình trên, sau khi nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các

TN chương Từ trường và Cảm ứng điện từ, chúng tôi đã tiến hành sưu tầm và lựa chọn được một số TN Nguồn khai thác các TN mô phỏng và trực quan hóa nhờ CNTT đó là các trang web trên Internet, kho dữ liệu của các phần mềm, nguồn tư liệu của đồng nghiệp và các thầy giáo

2.2.2 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh của các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản

2.2.1.1 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh bài “Từ trường”

- Thí nghiệm ảo, TN mô phỏng

+ Thí nghiệm mô phỏng về tương tác giữa nam châm với dòng điện

+ Thí nghiệm mô phỏng về tương tác giữa dòng điện với dòng điện

+ Từ trường của dòng điện thẳng rất dài

+ Từ trường của dòng điện tròn

- Hình ảnh minh họa

Hình ảnh từ trường của Trái Đất

2.2.1.2 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh bài “Lực từ Cảm ứng từ”

- Thí nghiệm ảo, TN mô phỏng

+ Thí nghiệm mô phỏng về quy tắc bàn tay trái

- Video Clip

+ Đoạn phim về lực từ của từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện

- Hình ảnh minh họa

+ Hình ảnh về từ phổ của nam châm hình chữ U

2.2.1.3 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh bài “Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt”

- Thí nghiệm ảo, TN mô phỏng

+ Thí nghiệm mô phỏng về từ trường của dòng điện thẳng dài

+ Thí nghiệm mô phỏng về từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

+ Thí nghiệm mô phỏng về từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.

+ Thí nghiệm mô phỏng về quy tắc bàn tay trái

- Video Clip

+ Độ lớn cảm ứng từ trong lòng cuộn dây Hem-hôn mang dòng điện.

2.2.1.4 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh bài “Từ thông Cảm ứng điện từ”

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng

+ Thí nghiệm mô phỏng về hiện tượng cảm ứng điện từ khi thay đổi tiết diện khung dây

+ Hiện tượng cảm ứng điện từ khi cho nam châm dịch chuyển lại gần khung dây.+ Hiện tượng cảm ứng điện từ khi cho nam châm dịch chuyển ra xa khung dây.+ Thí nghiệm mô phỏng trong trường hợp nam châm đứng yên, cho khung dây dịch chuyển lại gần hoặc ra xa khung dây

+ Thí nghiệm mô phỏng thay nam châm SN bằng nam châm điện và thay đổi cường độ dòng điện

- Hình ảnh minh họa

+ Hình ảnh về từ thông gửi qua một mạch kín (C)

2.2.1.5 Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh bài Tự cảm

- Thí nghiệm ảo, TN mô phỏng

+ Thí nghiệm mô phỏng về hiện tượng tự cảm

- Hình ảnh minh họa

+ Giới thiệu sơ đồ mạch điện như hình 25.2, 25.3,25.4 SGK

2.2.3 Cách sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip vào quá trình dạy học

2.2.3.1 Thí nghiệm tương tác giữa nam châm với dây dẫn mang dòng điện

- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm

Mục tiêu của TN này là giúp HS nhận thức được rằng nam châm có thể tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện

- Phương án sử dụng thí nghiệm

GV giới thiệu dụng cụ

TN, cho HS dự đoán Sau đó

GV cho HS xem TN mô phỏng

về tương tác giữa một nam

châm với một dây dẫn mang

dòng điện Từ đó HS thấy

được không những nam châm

tác dụng với nam châm, mà

nam châm có thể tác dụng lên

dòng điện

2.2.3.2 Thí nghiệm tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện

- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm

TN nhằm khái quát hóa

tương tác từ trên cơ sở minh họa

lại hiện tượng xảy ra ở các TN thật

trước đó Nhờ TN mô phỏng, GV

và HS tiết kiệm được thời gian vì

không phải tiến hành lại lần lượt

các TN thật trước đó; lột tả được

bản chất của hiện tượng do loại bỏ

các yếu tố không cần thiết

- Phương án sử dụng thí nghiệm

Phối hợp với các TN thật, dùng ở giai đoạn cuối sau khi đã làm các TN thật

để đưa ra khái niệm tương tác từ

2.2.3.3 Thí nghiệm từ phổ của nam châm thẳng và nam châm chữ U