Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến sonar và sử dụng trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Hoàng Anh Linh THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Hoàng Anh Linh THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học môn Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố luận văn khác Người viết cam đoan Lê Hoàng Anh Linh LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn này, tác giả nhận quan tâm giúp đỡ lớn từ quý Thầy cô, đồng nghiệp gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: Thầy TS Phan Gia Anh Vũ – người trực tiếp hướng dẫn mặt chuyên môn, tận tâm dạy, truyền đạt kinh nghiệm giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình thực luận văn Thạc sĩ Phan Minh Tiến – người đóng góp ý kiến, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất để hoàn thành luận văn Quý Thầy cô phản biện hội đồng chấm luận văn đọc có nhận xét góp ý quý giá luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ hoàn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 LÊ HOÀNG ANH LINH MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt luận văn Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị luận văn MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN .5 1.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS dạy học Vật lí 1.1.1 Cơ sở tâm lí học hoạt động nhận thức 1.1.2 Cơ sở khoa học việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học Vật lí 1.2 Những vấn đề lí luận thí nghiệm Vật lí 12 1.2.1 Thí nghiệm Vật lí 12 1.2.2 Vai trò thí nghiệm Vật lí dạy học Vật lí 13 1.2.3 Quy trình xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lí 14 1.2.3.1 Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lí 14 1.2.3.2 Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lý .17 1.2.4 Sử dụng máy vi tính hỗ trợ TN Vật lí [2] 21 1.2.5 Thí nghiệm vật lí tiến trình dạy học phát giải vấn đề 24 1.3 Kết luận chương .29 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT 31 2.1 Nội dung kiến thức phần học chương trình Vật lí THPT .31 2.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm thực trạng dạy học phần Cơ học trường THPT 32 2.2.1 Thuận lợi 32 2.2.2 Khó khăn .33 2.2.3 Ưu điểm thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR .35 2.3 Xây dựng thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR 36 2.3.1 Giới thiệu cảm biến Go! Motion Vernier 37 2.3.2 Xây dựng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR với xe động lực 41 2.3.3 Xây dựng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR với thí nghiệm đệm không khí 54 2.3.4 Xây dựng thí nghiệm rơi tự dùng cảm biến SONAR 64 2.3.5 Xây dựng thí nghiệm dao động lắc lò xo lắc đơn dùng cảm biến SONAR 65 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức thuộc chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT .77 2.4.1 Phân tích cấu trúc nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 77 2.4.2.Tiến trình dạy học “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” 81 2.4.3 Tiến trình dạy học “Cơ năng” 86 2.5 Kết luận chương .92 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 94 3.1 Mục đích, đối tượng, phương pháp nội dung thực nghiệm 94 3.1.1 Mục đích thực nghiệm 94 3.1.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 94 3.1.3 Phương pháp thực nghiệm .95 3.1.4 Nội dung thực nghiệm 95 3.2 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 95 3.2.1 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học thiết kế .96 3.2.2 Phân tích định lượng kết kiểm tra .104 3.2.2.1.Tính toán số liệu cần thiết [12] 104 3.2.2.2.Kết tính toán .105 3.2.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 108 3.2.4 Bước đầu đánh giá hiệu tiến trình dạy học thiết kế việc nâng cao tính hứng thú, tích cực, sáng tạo HS học tập 109 3.2.5 Ưu điểm, nhược điểm TN học dùng cảm biến SONAR dạy học chương “ Các định luật bảo toàn” .110 3.3 Kết luận chương .110 KẾT LUẬN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN VIẾT ĐẦY ĐỦ VIẾT TẮT Giáo viên GV Học sinh HS Thí nghiệm TN Trung học phổ thông THPT Thực nghiệm TN Đối chứng ĐC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm kiểm tra lớp thực nghiệm lớp đối chứng 107 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất lớp thực nghiệm lớp đối chứng 107 Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất tích lũy lớp thực nghiệm lớp đối chứng 108 Bảng 3.4 Bảng xác định tham số cần tìm lớp thực nghiệm lớp đối chứng 108 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Trang Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức nghiên cứu khoa học 10 Hình 1.3 Dạng khái quát sơ đồ biểu đạt lôgic tiến trình khoa học giải vấn đề xây dựng, kiêm nghiệm, ứng dụng giá trị cụ thể 11 Hình 1.4 Sơ đồ TN vật lí với hỗ trợ máy vi tính 22 Hình 1.5 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PH & GQ VĐ 24 Hình 1.6 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường lí thuyết kiểu DH PH & GQ VĐ 25 Hình 1.7 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường thực nghiệm kiểu DH PH & GQ VĐ 26 Hình 2.1 Nguyên lí TOF 38 Hình 2.2 Cảm biến Go! Motion Vernier 38 Hình 2.3 Giao diện phần mềm Logger Pro 39 Hình 2.4 Góc quét cảm biến 29 Hình 2.5 Các ưu điểm Go! Motion 40 Hình 2.6 Xe động lực vật nặng 41 Hình 2.7 Bộ TN xe động lực 41 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí TN chuyển động thẳng xe động lực 42 Hình 2.9 Đồ thị tọa độ vận tốc vật chuyển động thẳng theo thời 43 Hình 2.10 Cửa sổ Cruve Fit 44 Hình 2.11 Kết phân tích đồ thị vật chuyển động thẳng 44 Hình 2.12 Bố trí TN vật chuyển động thẳng biến đổi 45 Hình 2.13 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 46 Hình 2.14 Bố trí TN vật chuyển động thẳng biến đổi 47 Hình 2.15 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 48 Hình 2.16 Sơ đồ bố trí TN va chạm mềm hai xe khối lượng 49 Hình 2.17 Đồ thị vận tốc hệ xe va chạm mềm trước sau tương tác 50 Hình 2.18 Sơ đồ bố trí TN xe động lực khối lượng va chạm đàm hồi 51 Hình 2.19 Đồ thị vận tốc hệ xe trước sau tương tác đàn hồi 52 Hình 2.20 Sơ đồ bố trí TN xe động lực đứng yên, sau tương tác với 52 Hình 2.21 Đồ thị vận tốc hai xe trước sau tương tác 53 Hình 2.22 Ray đệm không khí 54 Hình 2.23 Bộ cấp khí 54 Hình 2.24 Xe trượt 54 Hình 2.25 Các phụ kiện đệm khí 54 Hình 2.26 Bố trí TN chuyển động thẳng đệm không khí xe trượt 55 Hình 2.27 Đồ thị tọa độ vận tốc vật chuyển động thẳng theo thời gian 56 Hình 2.28 Bố trí TN xe trượt chuyển động mặt phẳng nghiêng đệm khí 57 Hình 2.29 Đồ thị tọa độ vận tốc theo thời gian xe trượt mặt phẳng nghiêng 58 Hình 2.30 Bố trí TN xe trượt chuyển động thẳng biến đổi đệm khí 59 Hình 2.31 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 60 Hình 2.32 Bố trí TN hai xe trượt khối lượng va chạm mềm đệm không khí 61 Hình 33 Đồ thị vận tốc hệ xe trượt trước sau tương tác 62 Hình 2.34 Bố trí TN hai xe trượt khối lượng va chạm đàn hồi đệm không khí 62 Hình 35 Đồ thị vận tốc hệ xe trước sau tương tác 63 Hình 2.36 Sơ đồ bố trí TN rơi tự 64 Hình 2.37 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật rơi tự theo thời gian 65 Hình 2.38 Sơ đồ bố trí TN lắc lò xo dao động thẳng đứng 66 Hình 2.39 Đồ thị tọa đô, vận tốc lắc lò xo dao động thẳng đứng theo thời gian 67 Hình 2.40 Cửa sổ phần mềm Calculated Column Options 68 Hình 2.41 Mục Option cửa sổ phần mềm Calculated Column Options 69 Hình 2.42 Mục Column Option cửa sổ phần mềm Calculated Column Options thiết lập hàm động 69 Hình 2.43 Mục Column Option cửa sổ phần mềm Calculated Column Options thiết lập hàm 70 Hình 2.44 Đồ thị động năng, theo thời gian lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng 70 Hình 2.45 Bố trí TN lắc lò xo dao động theo phương ngang 71 Hình 2.46 Bố trí TN lắc lò xo dao động mặt phẳng nghiêng 72 Hình 2.47 Đồ thị li độ, vận tốc lắc lò xo dao động theo phương nằm ngang theo thời gian 73 Hình 2.48 Đồ thị li độ, vận tốc lắc lò xo dao động theo phương nghiêng theo thời gian 73 Hình 2.49 Sơ đồ bố trí TN dao động lắc đơn 74 Hình 2.50 Đồ thị li độ vận tốc lắc đơn dao động theo thời gian 75 Hình 2.51 Đồ thị động năng, lắc đơn dao động theo thời gian 76 Hình 2.52 Sơ đồ cấu trúc kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 77 Hình 3.1 Đồ thị vận tốc theo thời gian hệ hai vật khối lượng va chạm mềm 97 Hình 3.2 Đồ thị vị trí vận tốc theo thời gian vật rơi tự 101 Hình 3.3 Đồ thị vị trí vận tốc theo thời gian lắc lò xo dao động thẳng đứng 101 Hình 3.4 Đồ thị theo thời gian lắc lò xo dao động thẳng đứng 102 Hình 3.5 Đồ thị phân bố tần suất lớp thực nghiệm lớp đối chứng 106 Hình 3.6 Đồ thị phân bố tần suất tích lũy lớp thực nghiệm lớp đối chứng 106 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiện nay, thực việc đổi toàn diện nội dung phương pháp dạy học trường trung học phổ thông Đối với môn khoa học thực nghiệm nói chung môn Vật lí nói riêng việc đổi phải gắn liền với việc phải tăng cường sử dụng thí nghiệm trình dạy học Cơ học, nội dung đưa vào giảng dạy cấp Trung học phổ thông, khảo sát trình đơn giản Vật lí học: chuyển động Chuyển động có mặt khắp nơi thực tiễn sống Do đó, tượng phần học gắn liền với thực tế cách sâu sắc có tính trực quan cao đại lượng vật lý học lại trừu tượng khó tiếp thu học sinh Do đó, việc dùng thí nghiệm tiến trình dạy kiến thức phần học cần thiết, nhằm phát triển tư lực sáng tạo cho học sinh Khi tìm hiểu cấu trúc, nội dung kiến thức thực trạng dạy học phần kiến thức học chương trình Vật lí phổ thông nay, nhận thấy việc sử dụng thí nghiệm tiết học hạn chế Kết thu từ thí nghiệm có sai số lớn cần phải có nhiều thời gian để thực nên làm ảnh hưởng đến tiến trình dạy học Vì vậy, thực tế đặt cần cải tiến xây dựng thí nghiệm học có độ xác cao tốn thời gian để giúp giáo viên có điều kiện để tiến hành thí nghiệm giảng dạy kiến thức học Ngày nay, nghiên cứu giảng dạy Vật lí, ta sử dụng cảm biến để thu thập số liệu thực nghiệm cách nhanh chóng xác Các số liệu thực nghiệm kết xử lí hiển thị thị số kết nối với máy vi tính để hiển thị, phân tích hình Các cảm biến ghép nối số coi dụng cụ đo số có độ nhạy tốt, độ chia nhỏ thang đo rộng Một loại cảm biến thường dùng thí nghiệm học sử dụng chương trình vật lý phổ thông cảm biến SONAR 2 Xuất phát từ phân tích trên, nhận thấy: Nếu xây dựng thí nghiệm học chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến SONAR khắc phục hạn chế độ xác thời gian thí nghiệm thí nghiệm có Nếu xây dựng thành công thí nghiệm học sử dụng cách hiệu trình dạy học chương trình Vật lí trung học phổ thông Với lí trên, lựa chọn nghiên cứu đề tài: Thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông Mục đích nghiên cứu - Thiết kế số thí nghiệm học chương trình Vật lí phổ thông có sử dụng cảm biến SONAR - Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm xây dựng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông Giả thuyết nghiên cứu Nếu thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR đáp ứng yêu cầu mặt sư phạm sử dụng thí nghiệm cách hợp lí vào trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ thông nâng cao hiệu việc dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận dạy học đại phương pháp, hình thức dạy học nhằm tăng cường tính tích cực, sáng tạo học sinh học tập - Phân tích nội dung phần “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 Trung học phổ thông nhằm tìm hiểu nội dung đặc điểm kiến thức cần xây dựng - Tìm hiểu thực tế dạy học phần “Các định luật bảo toàn” lớp 10, trường trung học phổ thông nhằm làm rõ khó khăn nguyên nhân khó khăn việc tổ chức hoạt động nhận thức học sinh theo hướng tích cực, sáng tạo 3 - Nghiên cứu thí nghiệm học có phòng thí nghiệm Vật lí phổ thông để tìm ưu điểm nhược điểm chúng - Tìm hiểu cảm biến sonar để đo khoảng cách, ghép nối phần mềm tương ứng - Thiết kế thí nghiệm học chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến sonar - Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 trung học phổ thông có dùng thí nghiệm xây dựng - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu tiến trình dạy học thiết kế phân tích ưu nhược điểm thí nghiệm xây dựng Đối tượng nghiên cứu - Nội dung phương pháp dạy học phần học chương trình Vật lí phổ thông - Các cảm biến sonar dùng thí nghiệm học chương trình Vật lí phổ thông Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, sở lý luận đổi phương pháp dạy học, tài liệu, sách, báo, văn kiện, nghị Trung ương Đảng lĩnh vực giáo dục - Nghiên cứu thực tiễn: sử dụng phương pháp vấn, điều tra ngắn nhằm thu thập thông tin tính hiệu việc sử dụng thí nghiệm dạy học môn Vật lí trường trung học phổ thông, nghiên cứu phòng thí nghiệm thiết kế chế tạo hoàn thiện số thí nghiệm - Thực nghiệm sư phạm: tổ chức hoạt động dạy học, ghi chép, chụp ảnh, quay phim, khảo sát kết học tập, rút kinh nghiệm dạy, phân tích diễn biến trình thực nghiệm - Thống kê toán học: tổng hợp, phân tích xử lí số liệu thống kê kết thực nghiệm 4 Đóng góp đề tài Kết nghiên cứu đề tài nguồn tư liệu dạy học bổ sung cho chương “ Các định luật bảo toàn” Đồng thời, sở cho đề tài nghiên cứu xây dựng sử dụng hiệu thí nghiệm dạy học Vật lí tương lai 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS dạy học Vật lí Trong trình dạy học, mục tiêu, nội dung, phương pháp phương tiện dạy học có mối quan hệ biện chứng với Các chuyên gia sư phạm xác định mục tiêu dạy học đề nội dung dạy học tương ứng Trên sở nội dung mục tiêu đề ra, GV phải lựa chọn, vận dụng phương pháp sử dụng phương tiện thích hợp cho phát huy tích cực phát triển lực sáng tạo HS.[1] Mục tiêu giáo dục không dừng lại việc truyền thụ kiến thức, rèn luyện kỹ có sẵn cho HS mà quan trọng phải bồi dưỡng cho họ lực sáng tạo, lực giải vấn đề, để từ sáng tạo trí thức mới, phương pháp mới, cách giải vấn đế mới, góp phần làm giàu thêm kiến thức thân HS Vì vậy, dạy học nói chung dạy học vật lí nói riêng cần phải tiến hành đổi nội dung phương pháp, đổi phương pháp dạy học cho vai trò tự chủ HS hoạt động xây dựng kiến thức ngày nâng cao, để từ cao lực sáng tạo HS.[2] Để trình đổi phương pháp dạy học đạt hiệu quả, nhà giáo dục phải sở nghiên cứu tâm lí học để từ xây dựng tiến trình dạy học phù hợp Hoạt động học tập HS thực chất hoạt động nhận thức Thông qua hoạt động thân mà HS tự chiếm lĩnh kiến thức, hình thành phát triển lực trí tuệ, quan điểm, đạo đức, thái độ Vì vậy, trình dạy học, GV cần tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học tập HS theo chiến lược hợp lí cho HS tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức HS chủ thể hoạt động nhận thức.[3] 1.1.1 Cơ sở tâm lí học hoạt động nhận thức Chúng ta biết trình nhận thức diễn theo hai giai đoạn: nhận thức cảm tính nhận thức lí tính 6 Giai đoạn nhận thức cảm tính bao gồm hoạt động cảm giác, tri giác hình thành biểu tượng đối tượng cần nhận thức Chỉ thông qua hoạt động cảm giác, tri giác đối tượng cần nhận thức hình thành biểu tượng đối tượng cách chân thực đắn Nhờ có thao tác tư (nhận thức lý tính) như: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa đạt độ xác khoa học cần thiết, qua HS lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc, có thao tác tư đắn, có khả vận dụng tri thức học, có điều kiện để xây dựng kiến thức Những thành tựu tâm lí học nhận thức tâm lí học sư phạm khẳng định vai trò tác dụng phương tiện trực quan việc kích thích hứng thú nhận thức, tạo sở cho nhu cầu nhận thức xuất động lực trình nhận thức trì phát triển Do làm cho người học đạt kết cao việc chiếm lĩnh tri thức lẫn hình thành lực tư sáng tạo kĩ thực hành.[4] Theo quan điểm tâm lí học liên tưởng, vật, tượng tác động vào giác quan cảm giác hình thành Những cảm giác làm xuất ý tưởng có liên quan Những ý tưởng hình thành sau lại kích thích đời ý tưởng khác Vì vậy, hoạt động học thực chất trình hình thành liên tưởng, phát triển trí nhớ người học Hoạt động học có hiệu người học hình thành cho mối liên hệ khái niệm, quy luật, cách thức…để từ ghi nhớ tái tài liệu học tập tốt Tương tự vậy, hoạt động dạy cần phải hình thành người học nhiều tốt mối liên hệ tri thức riêng lẻ, kiến thức phần hay phạm vi khoa học định ngành khoa học khác Khi sử dụng TN với hỗ trợ máy vi tính vào dạy học, HS có điều kiện quan sát trực tiếp tượng trình vật lí xảy thí nghiệm, đồng thời quan sát số liệu thu từ thí nghiệm thông qua hình máy vi tính Các số liệu thu thập, xếp, xử lí hiển thị theo ý đồ sư phạm giáo viên Nhờ đó, giúp HS dễ dàng xác định mối liên hệ thuộc tính khác vật tượng, chung riêng, hình thức nội dung đối tượng nghiên cứu.[4] Khi đó, có hướng dẫn, gợi ý cần thiết giáo viên HS chuyển hóa vấn đề nhận thức từ cụ thể sang trừu tượng, từ chuyển lên cụ thể mức cao Lúc tính trực quan dùng để vạch mối quan phổ biến đối tượng, tượng, tượng trình Lí thuyết kiến tạo Bruner cho học tập trình tích cực, người học kiến tạo ý tưởng dựa kiến thức có Người dạy làm cho việc học hiệu cách cung cấp tư liệu để giúp cho người học xây dựng kiến thức từ họ biết để biết nhiều tự họ khám phá chân lí Hoạt động học hiệu người học tham gia tích cực vào việc điều khiển trình học Chính vậy, HS cần phải có lựa chọn, tự kiểm soát kế hoạch học tập tự đưa mục đích cho hành động học mình, tăng cường hợp tác ý thức cộng đồng, hình thành phương pháp học tập phù hợp với hoàn cảnh, tăng cường tự đánh giá, tự nhận xét.[4] Theo Vưgôtxky, sử dụng phương tiện chẳng qua sử dụng đối tượng làm phương thức, phương tiện thực hành vi thân Theo đó, phát triển, đại hóa phương tiện dạy học góp phần phát triển, hoàn thiện hành vi học sinh, góp phần phát triển thao tác tư duy, lực sáng tạo người học Trong giai đoạn đầu việc giải vấn đề, HS khuyến khích, hỗ trợ, hướng dẫn lẫn nhau, giai đoạn sau HS đưa kết luận dựa chứng thực nghiệm giải bất đồng ý kiến cách dung hòa lập luận khác Từ kết luận HS đạt mục tiêu học tập thông qua hợp tác với thuyết trình, phát biểu, tranh luận.[2] Vưgôtxky cho dạy học có hiệu HS tham gia hoạt động với môi trường hỗ trợ học tập họ nhận hướng dẫn gián tiếp công cụ học tập Những công cụ định nghĩa chiến lược nhận thức, người cố vấn, bạn học, máy tính, tư liệu bất kí dụng cụ cung cấp thông tin cho người học Vai trò công cụ chủ động hỗ trợ người học hoàn thành nhiệm vụ học tập gần với giới hạn vùng phát triển gần thoát khỏi trợ giúp người học đạt mức tự tin cao hơn.[2] Như vậy, trình dạy học vật lí trường phổ thông, giáo viên cần phải biết sử dụng thí nghiệm vật lí hỗ trợ cho trình dạy học Đồng thời, giáo viên cần phải tổ chức hoạt động dạy học hướng dẫn HS tham gia vào trình thảo luận đưa phán đoán (giả thuyết) sau xây dựng tiến hành thí nghiệm kiểm chứng nhằm khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đưa Từ đó, HS tự chiếm lĩnh hình thành nên tri thức cho thân Quá trình dạy học tri thức thuộc môn khoa học cụ thể hiểu hoạt động giáo viên HS tương tác thống biện chứng ba thành phần: GV, HS tư liệu học tập Hệ thống hoạt động dạy học bao gồm hành động có mục đích GV, tổ chức hoạt động trí óc tay chân HS, đảm bảo cho HS chiếm lĩnh nội dung dạy học, đạt mục tiêu xác định GV tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lí HS theo tiến trình chu trình sáng tạo khoa học Như hình dung diễn biến hoạt động dạy học sau: - GV tổ chức tình huống, HS chấp nhận tình huống, nhận nhiệm vụ, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải Dưới đạo GV, vấn đề diễn đạt xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học nội dung cụ thể xác định - HS tự chủ tìm tòi, giải vấn đề đặt với theo dõi, định hướng, giúp đỡ GV - GV đạo trao đổi, tranh luận HS, bổ sung, tổng kết, khái quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết học tập phù hợp với mục tiêu dạy học nội dung cụ thể xác định 1.1.2 Cơ sở khoa học việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học Vật lí Quá trình sáng tạo khoa học gồm giai đoạn chính: Từ kiện khởi đầu đến xây dựng mô hình trừu tượng tượng, tức đề xuất giả thuyết, [...]... Thiết kế một số bài thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông có sử dụng cảm biến SONAR - Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm đã xây dựng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông 3 Giả thuyết nghiên cứu Nếu thiết kế được bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách hợp lí vào... chính xác và thời gian thí nghiệm của các bộ thí nghiệm đã có Nếu xây dựng thành công bộ thí nghiệm cơ học này thì có thể sử dụng nó một cách hiệu quả trong quá trình dạy học chương trình Vật lí trung học phổ thông Với các lí do trên, tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài: Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR và sử dụng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông 2... hiểu cảm biến sonar để đo khoảng cách, bộ ghép nối và các phần mềm tương ứng - Thiết kế các thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến sonar - Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 trung học phổ thông có dùng các thí nghiệm mới xây dựng - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế và. .. Các cảm biến và bộ ghép nối hiện số được coi như các dụng cụ đo hiện số có độ nhạy tốt, độ chia nhỏ và thang đo rộng Một trong các loại cảm biến thường dùng trong các thí nghiệm cơ học nhưng ít được sử dụng trong chương trình vật lý phổ thông là cảm biến SONAR 2 Xuất phát từ những phân tích trên, tôi nhận thấy: Nếu xây dựng bộ thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến SONAR. .. vào quá trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ thông thì có thể nâng cao hiệu quả của việc dạy học 4 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận dạy học hiện đại về các phương pháp, hình thức dạy học nhằm tăng cường tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong học tập - Phân tích nội dung phần “Các định luật bảo toàn” trong Vật lý 10 Trung học phổ thông nhằm tìm... tích các ưu nhược điểm của các thí nghiệm mới xây dựng 5 Đối tượng nghiên cứu - Nội dung và phương pháp dạy học phần cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông - Các cảm biến sonar dùng trong các thí nghiệm cơ học của chương trình Vật lí phổ thông 6 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp dạy học, các tài liệu, sách, báo,... nội dung và phương pháp dạy học ở trường trung học phổ thông Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lí nói riêng thì việc đổi mới đó phải gắn liền với việc phải tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học Cơ học, nội dung đầu tiên được đưa vào giảng dạy ở cấp Trung học phổ thông, khảo sát những quá trình đơn giản nhất của Vật lí học: chuyển động cơ Chuyển động cơ có mặt... nội dung và đặc điểm các kiến thức cần xây dựng - Tìm hiểu thực tế dạy học phần “Các định luật bảo toàn” ở lớp 10, trường trung học phổ thông nhằm làm rõ những khó khăn và nguyên nhân của những khó khăn ấy trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo hướng tích cực, sáng tạo 3 - Nghiên cứu các thí nghiệm cơ học đã có trong phòng thí nghiệm Vật lí phổ thông để tìm ra những ưu điểm và nhược... các nghị quyết của Trung ương Đảng về lĩnh vực giáo dục - Nghiên cứu thực tiễn: sử dụng phương pháp phỏng vấn, điều tra ngắn nhằm thu thập thông tin về tính hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Vật lí ở trường trung học phổ thông, nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về thiết kế chế tạo và hoàn thiện một số thí nghiệm - Thực nghiệm sư phạm: tổ chức hoạt động dạy và học, ghi chép, chụp... kiến thức và thực trạng dạy học phần kiến thức cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông hiện nay, tôi nhận thấy việc sử dụng các thí nghiệm trong các tiết học còn hạn chế Kết quả thu được từ các thí nghiệm này có sai số khá lớn và cần phải có khá nhiều thời gian để thực hiện nên làm ảnh hưởng đến tiến trình dạy học Vì vậy, một thực tế đặt ra là cần cải tiến hoặc xây dựng mới các thí nghiệm cơ học có