Sử dụng phần mềm working model hỗ trợ dạy học chương động lực học chất điểm (vật lý 10 cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực cho học sinh ở trung tâm giáo dục thường xuyên

Tính tích cực hóa trong quá trình nhận thức của học sinh khi dạy học thí nghiệm phần cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo.. Crocodile-nghiên cứu sử dụng Croc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

CHỬ VĂN QUYỀN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM “WORKING MODEL” HỖ TRỢ DA ̣Y HỌC CHƯƠNG “ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM ( VẬT LÝ 10 CƠ BẢN)” THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CHO HỌC SINH Ở

TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

CHỬ VĂN QUYỀN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM “WORKING MODEL” HỖ TRỢ DA ̣Y HỌC CHƯƠNG “ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM ( VẬT LÝ 10 CƠ BẢN)” THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CHO HỌC SINH Ở

TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGHÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

PGS TS Nguyễn Văn Nhã , người thầy đáng kính , người đã trực tiếp

hướng dẫn tôi thực hiện luận văn, đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, động viên

và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và quá

trình thực hiện đề tài

TS Phạm Kim Chung và các thầy cô giáo của khoa Vật lý, trong Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Giáo Dục - Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy, giúp

đỡ tôi trưởng thành trong quá trình học tập tại trường , đã tạo mọi điều kiê ̣n thuận lợi, hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

Ban giám hiệu, các thầy cô giáo giảng dạy bộ môn Vật lí tại

TTGDTX Viê ̣t Hưng, đã cộng tác, động viên giúp đỡ cho tôi rất nhiều trong

thời gian thực nghiệm sư phạm tại trường

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè tôi đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng song bản luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà khoa học, quý thầy

cô và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 10 năm 2015

Tác giả

Chử Văn Quyền

HĐNT : Hoạt động nhận thức

PTDH : Phương tiê ̣n da ̣y ho ̣c

PMDH : Phần mềm da ̣y ho ̣c

PP : Phương pháp

PPDH : Phương pháp da ̣y ho ̣c

QTDH : Quá trình dạy học

TNSP : Thực nghiê ̣m sư pha ̣m

TNMP : Thí nghiệm mô phỏng

WM : Working Model

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Danh mục chữ viết tắt ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 5

1.1.1 Về sử dụng các phần mềm trong dạy học Vật lí 5

1.1.2 Về sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí 8

1.2 Phát huy tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 10

1.2.1 Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 10

1.2.2 Biểu hiện của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 12

1.2.3 Đặc điểm của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 13

1.2.4 Các biện pháp tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh 13

1.2.4 Dạy học Vật lý theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của học sinh 14

1.3 Ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí 17

1.3.1 Xu hướng ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí 17

1.3.2 Tổng quan về thí nghiệm ảo 18

1.4 Ưu điểm và nhược điểm trong viê ̣c ứng du ̣ng CNTT trong giảng da ̣y Vâ ̣t lý 21

1.4.1 Ưu điểm 21

1.4.2 Nhược điểm 22

1.5 Dạy học thí nghiệm vật lý chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm ” phần Cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo 23

1.5.1 Vai trò của thí nghiê ̣m trong da ̣y ho ̣c 23

1.5.2 Tính tích cực hóa trong quá trình nhận thức của học sinh khi dạy học thí nghiệm phần cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo 26

1.6 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Working Model 26

1.6.1 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Working Model 26

1.6.2 Giới thiệu phần mềm Working Model 28

1.7 Thực tra ̣ng của viê ̣c sử du ̣ng CNTT trong ho ̣c tâ ̣p môn Vâ ̣t lý ở TT GDTX

Viê ̣t Hưng 30

1.7.1 Khảo sát thực trạng dạy học phần cơ học ở trường trung học phổ thông 30

1.7.2 Nội dung khảo sát 30

1.7.3 Phương pháp khảo sát 31

1.7.4 Kết quả khảo sát 31

Kết luận chương 1 34

CHƯƠNG 2 : SỬ DỤNG PHẦN MỀM “WORKING MODEL” HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM ( VẬT LÝ 10 CƠ BẢN) ” THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CHO HỌC SINH Ở TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN 35

2.1 Mục tiêu dạy học của chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 35

2.2 Nội dung kiến thức cơ bản của chương 37

2.3 Đặc điểm chương "Động lực học chất điểm" 41

2.3.1 Một số khó khăn gặp phải khi dạy học chương "Động lực học chất điểm" 41

2.3.2 Cấu trúc logic của chương “Động lực học chất điểm” 42

2.4 Thiết kế mô phỏng một số thí nghiệm phần Động lực học chất điểm với phần mềm Working Model 44

2.4.1 Ý tưởng sư phạm 44

2.4.2 Các bước thiết kế thí nghiệm ảo trên phần mềm Working Model 45

2.4.3 Sử du ̣ng phần mềm Working Model thiết kế mô phỏng một số mô phỏng đơn giản… 46

2.5 Xây dựng tiến trình dạy học chương Động lực học chất điểm có sử dụng phần mềm Working Model 50

Kết luận chương 2 69

CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 70

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 70

3.1.1 Mục đích 70

3.1.2 Nhiệm vụ 70

3.2 Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm 70

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 70

3.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm 71

3.2.3 Bài kiểm tra 72

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 72

3.3.1 Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình thực nghiệm sư phạm 72

3.3.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm của các lớp thực nghiệm và đối chứng 72

3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê Error! Bookmark not defined Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHI ̣ 78

1 Kết luâ ̣n 78

2 Khuyến nghi ̣ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm 71

Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 73

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất lũy tích 74

Bảng 3.4 Bảng phân loại theo học lực 75

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp các tham số 76

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ , BIỂU ĐỒ

Hình 2.1: Tiến trình hình thành kiến thức bài 9 52

Hình 2.1 Biểu diễn lực tác du ̣ng 53

Hình 2.3 Hai lực cân bằng 53

Hình 2.4 Tổng hợp lực 54

Hình 2.5 Tổng hợp lực mô phỏng bằng phần mềm WM 54

Hình 2.6 Sơ đồ hình thành kiến thức ĐL I Niuton 55

Hình 2.7 Mô phỏng Đl I Niuton Máng nghiêng ở độ cao h 56

Hình 2.8 Mô phỏng Đl I Niuton Hạ dần độ cao h 57

Hình 2.9 Mô phỏng Đl I Niuton Máng nằm ngang và không ma sát 57

Hình 2.10 Sơ đồ hình thành kiến thức ĐL II Niuton 58

Hình 2.11 Mô phỏng ĐL II Niuton khi vâ ̣t chi ̣u tác du ̣ng của lực 59

Hình 2.12 Mô phỏng tác dụng của lực khi thay đổi độ lớn của lực 59

Hình 2.13 Mô phỏng vâ ̣t chi ̣u tác du ̣ng của hai lực 60

Hình 2.14 Tiến trình hình thành kiến thức ĐL III NiuTon 60

Hình 2.15 Mô phỏng trước khi tương tác 61

Hình 2.16 Mô phỏng sau khi tương tác 61

Hình 2.17 Sơ đồ hình thành kiến thức bài 12 63

Hình 2.18 Biểu diễn lực đàn hồi 63

Hình 2.19 Mô phỏng tác du ̣ng cảu lực đàn hồi 64

Hình 2.20 Mô phỏng đi ̣nh luâ ̣t Húc 64

Hình 2.21 Sơ đồ hình thành kiến thức chuyển đô ̣ng ném ngang 66

Hình 2.22 Mô phỏng chuyển đô ̣ng ném ngang 67

Hình 2.23 Mô phỏng quỹ đa ̣o và vecto chuyển đô ̣ng ném ngang 68

Biểu đồ 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 73

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 74

Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 74

Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 75

Biểu đồ 3.3 Phân loại học lực của hai nhóm 75

Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản , toàn diện giáo dục và đào tạo có nói “ tiếp tu ̣c đổi mới ma ̣nh mẽ phương pháp da ̣y và ho ̣c theo hướng hiê ̣n đa ̣i theo

hướng phát huy tính tích cực , chủ động và sáng tạo kiến thức , kĩ năng của người học, khắc phu ̣c cách truyền thu ̣ , diễn đa ̣t 1 chiều, ghi nhớ máy móc, tâ ̣p trung da ̣y cách học, cách nghĩ, khuyến khíc tự ho ̣c ta ̣o cơ sở để người ho ̣c tự câ ̣p nhâ ̣t và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy và học…” Để đạt được mục tiêu đề ra hô ̣i nghi ̣ cũng đã chỉ rõ ” Đổi mới mạnh mẽ phương pháp Giáo dục – Đào ta ̣o, khắc phu ̣c lối truyền thu ̣ mô ̣t chiều , rèn luyê ̣n thành nếp tư duy sáng ta ̣o của người ho ̣c Từng bước áp du ̣ng các phương pháp tiên tiến vào dạy học…” Kho tàng tri thức là vô hạn , mỗi ngày la ̣i có những thành tựu mới được phát minh , do đó da ̣y ho ̣c theo phương pháp tiên tiến và hiê ̣n

đa ̣i không chỉ là da ̣y cho ho ̣c sinh cách nắm lấy kiến thức mà da ̣y cho ho ̣c si nh cách tự lực nắm lấy kiến thức , có tư duy sáng tạo trong hoạt động nhân thức để phù hợp với yêu cầu của thời đa ̣i

Hiê ̣n nay, công nghê ̣ thông tin và các ứng dụng của nó đang có những bước phát triển rất mạnh mẽ Sự bùng nổ của internet , sự phát triển ma ̣nh mẽ của công nghê ̣ phần cứng và phần mềm cho phép chúng ta có thể ứng du ̣ng rất nhiều khả

năng của máy vi tính vào lĩnh vực cuô ̣c sống nói chung và trong giáo du ̣c nói riêng Bên ca ̣nh đó viê ̣c da ̣y ho ̣c của chúng ta đang từng bước có những thay đổi đáng kể

cả về nội dung và hình thức, cách thức tổ chức và phương pháp Cùng với đó là việc nghiên cứu các PTDH nhằm hỗ trợ hoa ̣t đô ̣ng của giáo viên và ho ̣ c sinh trong từng bài cụ thể Vai trò của các PTDH truyền thống còn nhiều ha ̣n chế , chưa đáp ứng đươ ̣c yêu cầu đă ̣t ra

Cùng với sự đổi mới của các trường THPT trong cả nước, khối BTVH cũng có những đổi mới về SGK và các phương pháp da ̣y ho ̣c Tuy nhiên PTDH còn thiếu thốn rất nhiều, nhất là các thiết bi ̣ có ứng du ̣ng CNTT và PMDH trong giảng da ̣y các môn nói chung và môn Vâ ̣t lý nói riêng Qua hiê ̣n thực trên, để nâng cao chất lượng, mở mang và tiếp cận với PTDH hiện đại cho học sinh Bổ túc văn hóa là điều cần thiết

Đặc điểm của trung tâm GDTX là nơi có HS thuộc nhiều lứa tuổi khác nhau ,

đa số trươ ̣t các trường THPT nên còn ham chơi , lười ho ̣c, nhâ ̣n thức châ ̣m , kiến thức rất yếu Viê ̣c ho ̣c chủ yếu là ho ̣c chay , ít sử dụng thí nghiệm , chưa có phòng học bộ môn Viê ̣c sử du ̣ng các th í nghiê ̣m truyền thống là rất khó thành công , nhất

là trong phạm vi giờ học nên việc dùng các thí nghiệm ảo, dùng các phần mềm dạy học có mô phỏng thí nghiệm là điều hết sức cần thiết

Trong nhà trường , nhiều bô ̣ môn sử du ̣ng và khai thác rất hiê ̣ u quả các bài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ Riêng đối với môn Vâ ̣t lý, ngoài việc sử dụng các bài giảng điện tử ra còn cần có phần mềm chuyên dụng cho Vật lý , mô ̣t trong số đó là phầ n mền Working Model Phần mề m này không đòi hỏi chúng ta phải có khả năng lập trình cao Phần mềm có khả năng đáp ứng đầy đủ các tính năng của mô ̣t phần mềm mô phỏng Nó được dùng để mô phỏng các kết cấu tĩnh , hoă ̣c có thể phân tích đô ̣ng lực ho ̣c cho các hê ̣ thống cơ ho ̣c Trong da ̣y ho ̣c vâ ̣t lý , sự hỗ trợ của phần mềm là vô cùng cần thiết, các thí nghiệm cơ học tĩnh hoặc động đươ ̣c thiết kế dễ dàng Trong các quá trình cơ ho ̣c biến đổi nhanh Working Model còn cho phép xem ảnh hoạt nghiệm của chúng , chính điều này cho ta biết một cách trực quan quỹ đa ̣o chuyển đô ̣ng của vâ ̣t

Với những lý do trên tác giả lựa cho ̣n nghiên cứu đề tài : Sử dụng phần

mềm Working Model hỗ trợ dạy học chương “ Động lực học chất điểm ( Vật lý 10

cơ bản)” theo hướng phát huy tính tích cực cho học sinh trung tâm Giáo dục Thường xuyên

2 Mục đích nghiên cứu

Sử dụng phần mềm Working Model hỗ trợ dạy học chương “ Động lực học chất điểm ( Vật lý 10 cơ bản)” theo hướng phát huy tính tích cực cho học sinh trung tâm Giáo dục Thường xuyên

3 Nhiê ̣m vu ̣ nghiên cứu

Để đa ̣t được mu ̣c đích của đề tài, tôi đã xác đi ̣nh những nhiê ̣m vu ̣ chính sau đây?

- Nghiên cứu về vai trò của hoa ̣t đô ̣ng nhâ ̣n thức của ho ̣c sinh

- Nghiên cứu lý luâ ̣n da ̣y ho ̣c hiê ̣ n đa ̣i về viê ̣c phát huy tính tích cực hoa ̣t

đô ̣ng nhâ ̣n thức của ho ̣c sinh trong da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý

- Nghiên cứu viê ̣c sử du ̣ng máy vi tính và phần mềm da ̣y ho ̣c trong Vâ ̣t lý

- Điều tra thực nghiê ̣m da ̣y và ho ̣c chương “ Động lực học chất điểm ( Vật lý

10 cơ bản)”

- Xây dựng bài giảng da ̣y ho ̣c chương “ Động lực học chất điểm ( Vật lý 10

cơ bản)” Vâ ̣t lý 10 theo phương án của đề tài

- Thực nghiê ̣m sư pha ̣m

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Tính hiệu quả của việc sử dụng các thí nghiệm đã được thiết kế và mô phỏng trong quá trình dạy học chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm - Vật lý lớp 10” nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

4.2 Khách thể nghiên cứu

Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của học sinh tại TT GDTX Việt

Hưng trong tiến trình da ̣y ho ̣c chương “ Động lực học chất điểm ( Vật lý 10 cơ

bản)”

5 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được mô ̣t tiến trình da ̣y h ọc có sử dụng các PMDH một cách

hơ ̣p lý thì có thể gây hứng thú , phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh Bổ túc văn hóa góp phần nân cao chất lượng da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý ở các Trung tâm

GDTX

6 Giới ha ̣n nghiên cứu

Các nghiên cứu khảo sát được tiến hành trong Trung tâm GDTX Việt Hưng – quâ ̣n Long Biên – Hà Nội

Số liê ̣u sử du ̣ng để nghiên cứu đề tài này được thu thâ ̣p trong năm ho ̣c

2014-2015

7 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Làm sáng t ỏ cơ sở lý luận của việc tổ chức tình huống học tập theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

- Diễn đa ̣t được sơ đồ biểu đa ̣t logic của tiến trình khoa ho ̣c xây dựng kiến thức về da ̣y ho ̣c các ứ ng du ̣ng kĩ thuâ ̣t cu ̣ thể đối với từng kiến thức cần da ̣y phù

hơ ̣p với trình đô ̣ của ho ̣c sinh

- Góp phần đổi mới phương pháp dạy học Vật lý ở Trung tâm GDTX Việt Hưng thông qua viê ̣c sử du ̣ng máy vi tính và các phần mềm d ạy học Đề xuất phương án da ̣y ho ̣c Vâ ̣t lý có sử du ̣ng phần mềm da ̣y ho ̣c trong nô ̣i dung giảng da ̣y

ở Trung tâm GDTX Việt Hưng

8 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luâ ̣n về vấn đề phát huy tính tích cực trong h oạt

đô ̣ng nhâ ̣n thức của ho ̣c sinh

- Phương pháp điều tra thực tiễn về viê ̣c da ̣y và ho ̣c kiến thức chương “ Động

lực học chất điểm ( Vật lý 10 cơ bản)”

- Nghiên cứu phần mềm Working Model và thiết kế mô ̣t số thí nghiê ̣m mô phỏng

- Thực nghiê ̣m sư pha ̣m trên cơ sở đó rút ra đề tài được nghiên cứu

10 Cấu trúc luâ ̣n văn

Ngoài phần mở đầu , kết luâ ̣n và khuyến nghi ̣, tài liệu tham khảo và phụ lục nghiên cứu dự kiến được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luâ ̣n và thực tiễn của đề tài.

Chương 2: Xây dựng tiến trình da ̣y ho ̣c mô ̣t số bài trong ho ̣c chương “ Động

lực học chất điểm ( Vật lý 10 cơ bản)” theo hướng phát huy tính tích cực của ho ̣c

sinh có sử du ̣ng PMDH

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Về sử dụng các phần mềm trong dạy học Vật lí

Ngày nay việc ứng dụng công nghệ thông tin cho dạy học nói chung và giảng dạy Vật lý nói riêng đã trở nên rất phổ biến Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các phần mềm hỗ trợ dạy học Vật lý cũng được xây dựng ngày càng đa dạng, phong phú và đạt hiệu quả cao trong dạy học Các phần mềm này giúp người học trực quan, dễ dàng tiếp thu kiến thức mới đồng thời kích thích hứng thú học tập, giúp giáo viên đạt hiệu quả cao trong quá trình giảng dạy Vấn đề được đặt ra là giáo viên cần lựa chọn phần mềm và sử dụng chúng trong giảng dạy Vật lí để đạt được hiệu quả cao trong quá trình dạy học

Một số phần mềm như Physics, Interactive Physics, Flash, PowerPoint để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng một số hiện tượng Vật lí giúp học sinh dễ dàng tiếp thu kiến thức hơn Giáo viên sẽ tiết kiệm thời gian trên lớp và không phải bỏ nhiều công sức cho việc lập trình tạo ra một số thí nghiệm Vật lý Ngoài ra, học sinh có thể sử dụng phần mềm này một cách dễ dàng bằng cách thay đổi các giá trị trong thí nghiệm đã lập trình sẵn để hiểu sâu hơn phần kiến thức đã được học Từ

đó giáo viên tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh phát huy khả năng tự học, tự nghiên cứu Ngoài ra các phần mềm này còn ứng dụng để đánh giá kết quả học tập của người học Một số phần mềm phổ biến được sử dụng trong dạy học vật lí như sau:

- Phần mềm Crocodile và Yenka:

Phần mềm Crocodile và Yenka mô phỏng các thí nghiê ̣m Vâ ̣t lí , Hóa học … đã được sử du ̣ng rất phổ biến ở nhiều nước trên thế giới , hiê ̣n nay đã được Viê ̣t hóa

và bổ sung nhiều tính năng ưu việt Viê ̣c sử du ̣ng phần mềm Yenka để thiết kế các

mô hình thí nghiệm, đồng thời vâ ̣n du ̣ng các phương pháp da ̣y ho ̣c tích cực có thể phát triển năng lực phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Yenka soft là một thế hệ mới của các công cụ giáo dục mẫu từ Clips (Anh Quốc) Yenka cho phép thử nghiệm các ý tưởng thiết kế, thí nghiệm và đang được sử dụng giảng dạy ở nhiều nước trên thế giới Đã có một số công trình

Crocodile-nghiên cứu sử dụng Crocodile physics trong dạy học Vật lí như: Võ Thị Phương Hồng (2012) sử dụng phần mềm crocodile physics 6.05 hỗ trợ việc áp dụng các phương pháp nhận thức khoa học khi giảng dạy chương sóng ánh sáng, Vật lí 12 nâng cao; Phùng Thị Hương (2013), Sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học thí nghiệm phần Cơ học chương trình Vật lý lớp 10 nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh (khóa luận tốt nghiệp, ĐH Cần Thơ); Thái Hoài Minh , Hướng dẫn sinh viên vận dụng phần mềm Yenka để thiết kế thí nghiệm

ảo dùng trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông, Số 4/2012 VN, Tạp chí KH ĐHSPHN, Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học vật lý

ở trường trung học phổ thông, Lê Thị Ngọc Thủy, 2005 Các công trình nghiên cứu

đã khai thác được các chức năng mô phỏng các thí nghiệm vật lí và sử dụng trong dạy học nhằm tăng tính tích cực nhận thức của học sinh Tuy nhiên, việc xây dựng các mô hình vẫn chủ yếu do giáo viên xây dựng để minh họa diễn biến của thí nghiệm hoặc hiện tượng vật lí mà chưa giúp học sinh trải nghiệm các ý tưởng thiết

kế thí nghiệm hoặc ứng dụng kĩ thuật của vật lí

- Phần mềm Flash

Flash là phần mềm cung cấp các công cụ cho phép tạo ra các thiết kế, các ứng dụng có khả năng tương tác cao, thú vị Giáo viên có thể tạo ứng dụng Flash với nhiều kiểu tương tác khác nhau thông qua hình ảnh, âm thanh, video và các hiệu ứng đặc biệt Các đề tài “ Xây dựng phần mềm thí nghiệm ảo hỗ trợ rèn luyện kỹ năng thí nghiệm trong dạy học vật lí phần Quang hình học – Vật lí 11 cơ bản Trung học phổ thông”, Phạm Văn Bình( 2014 ) Đại học Giáo dục, “Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm vật lí ảo hỗ trợ thực hành vật lí chương Dòng điện không đổi – Vật lí 11 cơ bản Trung học phổ thông” , Trần Tố Chinh ( 2013 ), hay tham luâ ̣n “ Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong biểu diễn các thí nghiệm Vật lý” , Lê Thi ̣ Luân ( THPT Hòa Bình ), “ Sử du ̣ng phần mềm Macromedia Flash để thiết kế mô ̣t số bài giảng điê ̣n tử trong da ̣y ho ̣c chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm” – Vâ ̣t lý 10 nâng cao , Trần Thi ̣ Kiều Phượng ( 2009 ) Đa ̣i ho ̣c Sư pha ̣m thành phố Hồ Chí Minh Các công trình nghiên cứu trên đã đi sâu và phân tích các phần mềm mô phỏng, giúp các em học sinh dễ tưởng tượng và tư duy các hiện tượng và thí nghiệm

Vâ ̣t lý

Thông qua các phần mềm Flash giáo viên thiết kế mô phỏng các hiện tượn g vật lí Mô hình này giúp người học có thể trực quan tốt hơn như về chuyển động của con lắc lò xo đồng thời hỗ trợ cả phần đồ thị dao động của nó Điều này rất khó cho người học hình dung khi quan sát trực tiếp trong thực tế cũng như quá trình tự đọc tài liệu Tuy nhiên , để sử dụng được phần mềm này đòi hỏi giáo viên cần có kĩ năng CNTT cao và khả năng lập trình bằng ngôn ngữ ActionScript của phần mềm Học sinh làm theo các bài mà giáo viên đã hướng dẫn và làm sẵn , hạn chế ý tưởng mới trong thí nghiê ̣m của ho ̣c sinh do khả năng sử du ̣ng phần mềm của ho ̣c sinh còn hạn chế

- Phần mềm Interactive Physics

Phần mềm Interactive Physics là một phần mềm cung cấp các nhóm công cụ phục vụ cho việc thiết kế các bài mô phỏng kỹ thuật về cơ học nói chung và cơ học kết cấu nói riêng Giáo viên có thể khai thác thiết kế các hiện tượng cơ học trong giảng dạy vật lý ở trường phổ thông Sử dụng phần mềm Interactive Physics tạo ra thí nghiệm mô phỏng giúp các hiện tượng vật lí trở nên trực quan hơn Giáo viên minh họa sẽ gây ấn tượng sâu sắc, hứng thú học tập hơn cho người học Interactive Physics (IP) là phần mềm mô phỏng vật lý được sử dụng rộng rãi ở các trường trung học ở nhiều nước trên thế giới Chương trình được chọn dạy chính khóa trong các nhà trường ở nhiều nước như Mỹ, Canada, Nhật, Đây là một chương trình mô phỏng các hiện tượng vật lý lý thú và dễ sử dụng Trong môi trường mô phỏng của Interactive Physics cho phép xây dựng các hiện tượng, các thí nghiệm, các mô hình thí nghiệm Vật lý phản ánh một cách sinh động hiện tượng vật lý, đặc biệt về cơ học Dương Bích Thảo (2010),” Ứng du ̣ng mô ̣t số phần mềm nhằm tích cực hóa khả năng nhâ ̣n thức của ho ̣c sinh THPT” ,Tạp chí Khoa học ( 2010 ), “Interactive Physics – Phòng thí nghiệm cơ ho ̣c thú vi ̣”, ThS Võ Văn Dễ ( 2014, ĐH An Giang ) Các công trình nghiên cứu trên về cơ bản đã hướng dẫn người dùng cách sử dụng phần mềm để thực hiê ̣n mô ̣t số mô phỏng cơ bản để da ̣y ho ̣c , tuy nhiên viê ̣c tiếp thu

và sử dụ ng phần mềm còn phu ̣ thuô ̣c nhiều vào khả năng của mỗi giáo viên và người sử du ̣ng nên chưa thể sử du ̣ng được hết tính năng của phẩn mềm , phần mềm còn chưa thể mô phỏng được hết các thí nghiệm cơ học trong Vật lý

Ngoài ra, còn nhiều phần mềm được sử dụng trong các công trình nghiên cứu như: Luận án tiến sĩ của nhiều tác giả đã nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong dạy học vật lý như: “Nghiên cứu, xây dựng và sử dụng phần mềm dạy học cho chương trình động học và động lực học lớp 10 phổ thông” của Phan Gia Anh Vũ ; “Xây dựng phần mềm phân tích video và tổ chức hoạt nhận thức của học sinh trong dạy học các quá trình cơ học biến đổi nhanh theo quan điểm lí luận dạy học hiện đại” của Nguyễn Xuân Thành, “Nghiên cứu sử dụng máy vi tính với multimedia thông qua việc xây dựng và khai thác website dạy học môn vật lý lớp 6

ở trường trung học cơ sở” của Vương Đình Thắng Luận văn thạc sĩ của các tác giả Nguyễn Trúc Anh, Nguyễn Văn Cần, Nguyễn Thị Ánh Hà, Hoàng Trọng Phú tập trung vào việc thiết kế bài dạy học , xây dựng bài giảng điện tử , sử dụng các phần mềm để xây dựng mô hình thí nghiệm phục vụ cho dạy học vật lý Tất cả các công trình trên đã giúp giáo viên trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học

1.1.2 Về sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí

Phần mềm Working Model là một phần mềm có ứng dụng cao trong dạy học, các thí nghiệm cơ học được thiết kế dễ dàng, có thể thiết kế các thí nghiệm cho học sinh hiểu một số lý thuyết thông qua hình ảnh trực quan, cũng có thể làm thí nghiệm

mô phỏng khi mà không có đủ điều kiện làm thí nghiệm thật Đặc biệt trong môi trường Working Model có thể tính toán kết quả một số bài tập từ đó có thể kiểm chứng thí nghiệm, kết quả sau khi giải bài tập của học sinh

Trong thời gian qua, đã có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng của phần mềm Working Model Ví dụ như đề tài nghiên cứu khoa học “Ứng dụng phần mềm

mô phỏng Working Model 2D mô phỏng quá trình làm việc của máy đào một gầu truyền động thủy lực” của sinh viên Dương Mạnh Hùng lớp Máy xây dựng A-K45 Chuyên đề “Sử dụng phần mềm Working Model để mô phỏng các hiện tượng Vật lí” của giáo viên Vật lí: Trần Nhật Trung trường THPT Vịnh Xuân Khai thác và sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông" (Huỳnh Thị Đức Hạnh, 2006), "Nghiên cứu khai thác Working Model thiết

kế dạy cơ học vật lý 10 trung học phổ thông" của Hoàng Trọng Phú Đề tài “Ứng

dụng của phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí phần bài tập động lực học chất điểm, Nguyễn Đình Ngọc, 2012, ĐHSP Thái nguyên… Các công trình nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở ứng dụng trong các lĩnh vực khác như xây dựng, chế tạo máy móc, hiện tượng vật lí

Ngoài ra , Working Model còn được sử du ̣ng để hỗ trợ da ̣y ho ̣c vâ ̣t lí trên bảng tương tác là một hướng mới mà nhiều trường học đã áp dụng và thu được nhiều kết quả khả quan Những lợi ích của bảng tương tác tương đối rõ ràng , ngoài giúp tăng sự hứng thú cho người học , tạo sự tương tác thầy và trò , khi sử du ̣ng bảng tương tác giáo viên có thể lưu trữ dữ liệu như máy tính , có công cụ sử dụng như trên bảng phấn, có thể ghi chép , tương tác với các đối tương trên bảng làm cho tiết học trở nên sinh động hơn Phần mềm Working Model cha ̣y ổn đi ̣nh trên tất cả các

hê ̣ điều hành Windows và không xung đô ̣t với các phần mềm khác kể cả những phần mềm dùng cho bảng tương tác Working Model ta ̣o ra môi trường ảo trong máy tính , cho phép ta xây dựng các mô phỏng về hiê ̣n tượng vâ ̣t lí để nghiên cứu chi tiết các quá trình cơ ho ̣c biên đổi nhanh trong trường tro ̣ng lực , trường điê ̣n từ, hay đô ̣ng ho ̣c hay tĩnh ho ̣c vâ ̣t rắn trong các tình huống giả sử lí tưởng hay giống với thực tế Qua thực tế sử dụng cho thấy, phần mềm này có khả năng đáp ứng đầy

đủ các tính năng cần thiết của một bộ phần mềm mô phỏng Working Model được dùng để mô phỏng các quá trình cơ ho ̣c biến đổi nhanh , phân tích các kết cấu tĩnh hoặc có thể phân tích động lực học cho các hệ thống cơ học Trong dạy học Vật lí sự hỗ trợ của phần mềm là rất cần thiết , các quá trình cơ ho ̣c biến đổi nh anh và thí nghiệm cơ học tĩnh hoặc động được thiết kế dễ dàng Trong các quá trình cơ học biến đổi nhanh Working Model còn cho phép ta tương tác , thay đổi các thông số của các đối tượng đang khảo sát và xem ảnh hoạt nghiệm của chúng Vì vậy, ta có thể quan sát các quá trình cơ ho ̣c dưới nhiều khía ca ̣ch khác nhau như lực tác du ̣ng , tọa

đô ̣, vâ ̣n tốc và quỹ đa ̣o chuyển đô ̣ng của vâ ̣t …Phần mềm Working Model kích thích khả năng tư duy , sáng tạo giúp cho học sinh dễ dà ng tiếp thu các đi ̣nh luâ ̣t , tính chất vật lí và liên hệ các kiến thức đó đối với các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên

Tuy nhiên, để có thể sử dụng một cách có hiệu quả thì đòi hỏi người sử dụng phải có một trình đô ̣ tiếng Anh và Tin học tương đối khá Với Working Model

người sử dụng có thể thiết kế các thí nghiệm mô phỏng sinh động, hấp dẫn, những hiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ lại trên màn hình, có thể sử dụng để giải các bài tập vật lý, giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật một cách chủ động và linh hoạt hơn khi vận dụng vào thực tế cuộc sống

Phần mềm Working Model cho phép phân tích thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lý của bất kì đối tượng nào trong hệ thống Kết quả cho được dưới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị Working Model cho phép thay đổi các thông số của các thành phần trong mỗi lần chạy mô phỏng Khi thiết kế, nếu thông số không phù hợp hiện tượng vật lý thì chương trình sẽ thông báo lỗi cụ thể để có thể điều chỉnh

Trong phần mềm Working Model có thư viện hình ảnh, âm thanh rất đa dạng

và phong phú GV chỉ việc lựa chọn hình ảnh, âm thanh phù hợp để đưa vào thiết

kế, không tốn nhiều thời gian cho việc tìm kiếm Việc đưa hình ảnh và âm thanh vào các mô phỏng sẽ làm tăng tính trực quan sinh động Những bộ phận phụ trong

mô phỏng có thể được ẩn giấu để người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thông dụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết

1.2 Phát huy tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

1.2.1 Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Phương pháp dạy học tích cực (PPDH tích cực) là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước để chỉ những phương pháp giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học PPDH tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy, tuy nhiên để dạy học theo phương pháp tích cực thì giáo viên phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ động Tư tưởng nhấn mạnh vai trò tích cực, chủ động của người học, xem người học là chủ thể của quá trình nhận thức đã có từ lâu Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh

là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố gắng hết sức cao về nhiều mặt trong hoạt động nhận thức của học sinh Tính tích cực hoạt động học tập là sự phát triển ở mức độ cao hơn trong tư duy, đòi hỏi một quá trình hoạt động "bên trong" hết sức căng thẳng với một nghị lực cao của bản thân, nhằm đạt được mục đích là giải quyết

vấn đề cụ thể nêu ra Một cách khái quát , ta có thể viết : “Tính tích cực trong hoạt

động nhận thức là trạng thái hoạt động của học sinh, được đặc trưng bởi khát vọng học tập, sự cố gắng trí tuệ với nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức cho chính mình”

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

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

Tính tích cực học tập đã được các tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu trên nhiều góc độ khác nhau Vì vậy, tính tích cực học tập của học sinh là một yêu cầu rất quan trọng bên cạnh việc dạy tích cực của giáo viên trong thời đại ngày nay Tính tích cực học tập được thể hiện ở hai dạng: tích cực bên trong và tích cực bên ngoài

- Tích cực bên trong: được thể hiện ở sự căng thẳng về trí lực, những hành động và thao tác nhận thức từ cảm giác, tri giác đến tư duy, tưởng tượng Đồng thời còn thể hiện ở nhu cầu bền vững đối với đối tượng nhận thức, tìm kiếm con đường, phương tiện để giải quyết vấn đề, sự độc đáo trong giải quyết vấn đề

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

Tính tích cực học tập - về thực chất là TTC nhận thức, đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí lực và có nghị lực cao trong qúa trình chiếm lĩnh tri thức TTC

nhận thức trong hoạt động học tập liên quan trước hết với động cơ học tập Động cơ đúng tạo ra hứng thú Hứng thú là tiền đề của tự giác Hứng thú và tự giác là hai

yếu tố tạo nên tính tích cực Tính tích cực sản sinh nếp tư duy độc lập Suy nghĩ độc lập là mầm mống của sáng tạo Ngược lại, phong cách học tập tích cực độc lập sáng tạo sẽ phát triển tự giác, hứng thú, bồi dưỡng động cơ học tập TTC học tập biểu hiện ở những dấu hiệu như: hăng hái trả lời các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để nhận thức vấn đề mới; tập trung chú ý vào vấn đề đang

học, kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản trước những tình huống khó khăn… Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thể hiện ở những hoạt động trí tuệ là tập trung suy nghĩ để trả lời câu hỏi nêu ra, kiên trì tìm cho được lời giải hay của một bài tập khó cũng như hoạt động chân tay là say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm, hay hoạt động trí óc là sử dụng các phần mềm để làm thí nghiệm ảo

Tính tích cực học tập thể hiện qua các cấp độ từ thấp lên cao như :

- Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động của thầy, của bạn…

- Tìm tòi: độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm cách giải quyết khác nhau về một số vấn đề…

- Sáng tạo: tìm ra cách giải quyết mới, độc đáo, hữu hiệu

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

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

– Học sinh tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn và thích được phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra

– Học sinh hay thắc mắc và đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa rõ – Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã có để nhận thức các vấn đề mới Học sinh thích thú với việc tìm tòi cái mới cũng như trực tiếp tự bản thân kiểm chứng lại các hiện tượng đã học thông qua thí nghiệm

– Học sinh mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới nhận từ các nguồn kiến thức khác nhau có thể vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học

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

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

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

- Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm hay tự thiết kế thí nghiệm ảo bằng các phần mềm công nghệ để chứng minh cho bài học Tuy mức độ sáng tạo của học sinh có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển tính sáng tạo về sau

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

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

để nâng cao hiệu quả học tập

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, tổ chức thảo luận, xêmina và phối hợp chúng với nhau

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

- Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại

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

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

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

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

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

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

- Có sự động viên, khen thưởng từ phía gia đình và xã hội

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

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

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

Cơ sở của phương pháp luận là lý luận, trong quá trình dạy học Vật lý cần kích thích sự hứng thú trong học tập cho học sinh, cần phát huy tính tích cực, tính tự lực sáng tạo trong học tập của học sinh Để làm điều đó đòi hỏi người giáo viên phải lựa chọn, tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất, và đây là một hoạt động sáng tạo của giáo viên trong hoạt động dạy Phương pháp dạy học Vật lý theo hướng tích cực cần thể hiện được sự phản ánh quá trình nhận thức của học sinh nhằm đạt được mục đích đã

đề ra trong đó giáo viên tổ chức cho học sinh hoạt động theo hướng tích cực, giúp

học sinh tự giác tiếp nhận kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo nhằm đạt được mục đích đề ra với kết quả cao

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

trong dạy học Vật lý

Để tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh, ngoài việc tạo ra không khí học tập tốt, về mặt phương pháp dạy học, cần thực hiện tốt các vấn đề sau:

+) Trong quá trình dạy học cần phối hợp tốt các phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức

Trong thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau như phương pháp dạy học, phương pháp trực quan, phương pháp thí nghiệm biểu diễn, phương pháp thí nghiệm mô phỏng,

Các phương pháp dạy học mà giáo viên đã lựa chọn phối hợp cùng với những biện pháp thích hợp trong từng bài học là điều quan trọng trong việc duy trì hứng thú, tích cực thường xuyên của học sinh trong giờ học Như vậy, sự lựa chọn và phối hợp các phương pháp dạy học trong từng bài, từng chương là vấn đề quan trọng cần xem xét đến những đặc trưng cơ bản của từng phương pháp dạy học để phát huy vai trò tích cực của học sinh Bên cạnh đó cần quan tâm đến kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và năng lực tư duy về vấn đề cần nghiên cứu, thái độ của học sinh đối với bộ môn mà học sinh tham gia nghiên cứu

+) Khai thác thí nghiệm Vật lý trong dạy học theo hướng tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

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

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

Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà

trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới Cụ thể, thí nghiệm là quá trình tạo ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, thu thập dữ liệu

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

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

cơ sở vật chất ở nhà trường điều không thể Chính vì vậy xu thế dạy học thí nghiệm Vật lý hiện nay trong nhà trường là thay vì làm thí nghiệm biểu diễn trên phòng thực hành thì giáo viên vận dụng rộng rãi các phần mềm thí nghiệm Vật lý ảo giúp học sinh khảo sát lại các thí nghiệm, các hiện tượng Vật lý Để làm được điều đó thì yêu cầu giáo viên phải nâng cao trình độ chuyên môn và công nghệ thông tin, thường xuyên cập nhật các phần mềm Vật lý hiện đại, áp dụng vào quá trình giảng dạy nhằm giúp học sinh tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức kiến thức Đồng thời giúp học sinh làm quen, tiếp cận với công nghệ thông tin, kích thích sự hứng thú và thích tìm tòi của học sinh Khi đó học sinh sẽ phát huy tính tự giác, tự tìm tòi, nghiên cứu mở rộng kiến thức, phát hiện những vấn đề mới, tự kiểm định lại các hiện tượng Vật lý thay vì phải tưởng tượng, quan sát thực tiễn hay phải làm thí nghiệm biểu diễn vừa mất thời gian, công sức mà hiệu quả không cao Qua đó, chúng ta thấy rõ tính hiệu quả của việc sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lý dạy học thí nghiệm Vật lý

+) Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh cũng là môt biện pháp đẩy mạnh tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh

Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả học tập của học sinh thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học Kiểm tra, đánh giá có một ý nghĩa xã hội to lớn, nó gắn với nghề nghiệp, lương tâm,

ý chí, tình cảm, tư cách đạo đức và uy tín của người giáo viên Việc kiểm tra đánh

giá ở các trường phổ thông hiện nay chưa có môt tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học Quá trình đánh giá còn đơn giản, phương pháp và hình thức đánh giá còn tùy tiện và toàn bộ việc đánh giá của giáo viên chỉ quy về điểm số

Cùng với những nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học, xu hướng sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, các phần mềm thí nghiệm Vật lý ảo, kĩ năng làm thí nghiệm, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin đang là một hướng đi tốt, có tác động không nhỏ đến ý thức học tập của học sinh Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc tích

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

1.3 Ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí

1.3.1 Xu hướng ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí

Trong dạy học Vật lý có thể ứng dụng CNTT để hiện đại hóa phương pháp dạy học theo các hướng sau:

- Xây dựng các phần mềm dạy học: Đây là hướng ứng dụng CNTT vào dạy học được nhiều nước trên thế giới quan tâm và phát triển Ở Việt Nam hiện nay cũng đang được nhiều nhà giáo dục nghiên cứu, áp dụng và phát triển

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

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

mềm này sẽ giúp giáo viên dạy Vật lý nhẹ nhàng hơn khi dạy về thí nghiệm, còn đối với học sinh có thể tự học ở nhà, xem hoặc tự xây dựng các thí nghiệm, kiểm chứng các hiện tượng, thí nghiệm khi giải bài tập Vật lý

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

mà trên đó bao gồm một tập hợp các công cụ tiện ích và các siêu giao diện (trình diễn các thông tin đa phương tiện như văn bản, hình ảnh, âm thanh, ) để hỗ trợ việc dạy và học, cung cấp cho nhiều đối tượng khác sử dụng trên mạng máy tính Các siêu văn bản chứa đựng các tài liệu liên quan đến chương trình học tập của học sinh và tài liệu tham khảo cho giáo viên Website dạy học giúp giáo viên, học sinh

và các nhà quản lí trao đổi thông tin hai chiều; nhằm giúp cho mọi người tiếp cận kiến thức một cách hiệu quả nhất Đồng thời nó cũng là diễn đàn trao đổi thông tin, chia sẻ với nhau những vấn đề cần quan tâm đến công tác giảng dạy và học tập Website dạy học góp phần tích cực vào việc đổi mới phương pháp dạy học, sử dụng Website dạy học đáp ứng được nhu cầu đa dạng hóa cách tiếp cận kiến thức cho học sinh, góp phần vào thành công chung của giáo dục hiện nay

- Thiết kế bài giảng điện tử là một hình thức tổ chức bài lên lớp mà ở đó toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học đều được chương trình hoá do giáo viên điều khiển thông qua môi trường đa phương tiện với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

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

1.3.2 Tổng quan về thí nghiệm ảo

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

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

1.3.2.1 Điểm mạnh của thí nghiệm ảo

- Tăng hứng thú và tính chủ động

Để hỗ trợ tự học, một giáo viên ảo với giọng nói truyền cảm sẽ giúp học sinh trong khi học, giáo viên ảo có thể bày tỏ thái độ, khuyến khích hay chê trách giúp học sinh dễ định hướng kiến thức trong khi học Sự kết hợp hài hòa giữa câu hỏi trắc nghiệm truyền thống (lựa chọn, đúng sai, ) với hình thức trắc nghiệm kỹ năng giàu tính tương tác thu hút chú ý và tăng tính chủ động người học

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

- Hiệu quả đạt được

Do kết hợp bài giảng + tương tác thực hành + trắc nghiệm đánh giá: Thí

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

- Tích hợp đa phương tiện

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

- Có kịch bản sư phạm

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

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

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

1.3.2.2 Qui trình thiết kế một thí nghiệm ảo

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

- Xây dựng kịch bản: Bước này là quan trọng nhất, cần có những tài liệu chính xác và các chuyên gia, giáo viên nhiều kinh nghiệm xây dựng Việc chuẩn bị tài liệu xây dựng thí nghiệm rất khác so với việc biên soạn tài liệu truyền thống Các kịch bản phải được thiết kế chuyên dụng, không đơn thuần như các slide bài giảng

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

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

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

1.3.2.3 Các bước xây dựng thí nghiệm ảo

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

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

- Ghép các dụng cụ lại với nhau Từ các dụng cụ thí nghiệm được thiết kế riêng

lẻ ghép các dụng cụ lại để bắt đầu xây dựng cảnh cho thí nghiệm

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

- Phân tích các tương tác từ người sử dụng Bước này cho phép người sử dụng tương tác với thí nghiệm thông qua giao diện đồ họa Người thiết kế có thể hiệu chỉnh một số thông số như hiệu chỉnh góc nhìn, nhìn cận cảnh hay nhìn toàn bộ thí nghiệm, tương tác làm thay đổi thí nghiệm như tăng kích thước, tốc độ, độ dài,…

1.4 Ưu điểm và nhươ ̣c điểm trong viê ̣c ứng du ̣ng CNTT trong giảng da ̣y Vâ ̣ t lý

1.4.1 Ưu điểm

- Môi trường đa phương tiện kết hợp những hình ảnh video, camera … với

âm thanh, văn bản, biểu đồ … được trình bày qua máy tính theo kịch bản vạch sẵn nhằm đạt hiệu quả tối đa qua một quá trình học đa giác quan; Các hiệu ứng màu sắc, kiểu chữ…rất tiện lợi cho việc xử lí một bài giảng linh hoạt, hấp dẫn và sư phạm

- Những ngân hàng dữ liệu khổng lồ và đa dạng được kết nối với nhau và với người sử dụng qua những mạng máy tính kể cả Internet … Những thí nghiệm, tài liệu được cung cấp bằng nhiều kênh: kênh hình, kênh chữ, âm thanh sống động làm cho HS dễ thấy, dễ tiếp thu và bằng suy luận có lý, HS có thể có những dự đoán về các tính chất, những quy luật mới Đây là một công dụng lớn của CNTT và truyền

thông trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học Có thể khẳng định rằng, môi trường CNTT và truyền thông chắc chắn sẽ có tác động tích cực tới sự phát triển trí tuệ của HS và điều này làm nảy sinh những lý thuyết học tập mới

- Khả năng sử dụng hiệu quả các hình ảnh, phim, các tư liệu dạy học nhanh chóng và chất lượng

- Tiết kiệm nhiều thời gian viết, vẽ trên lớp

mà không cần phải lật lại từng “slide” như khi dạy trên máy tính điện tử Những mạch kiến thức “ vận dụng” đòi hỏi GV phải kết hợp với phấn trắng bảng đen và các phương pháp dạy học truyền thống mới rèn luyện được kĩ năng cho HS

- Bên cạnh đó, kiến thức, kỹ năng về CNTT ở một số GV vẫn còn hạn chế, chưa đủ vượt ngưỡng để đam mê và sáng tạo, thậm chí còn né tránh Mặc khác, phương pháp dạy học cũ vẫn còn như một lối mòn khó thay đổi, sự uy quyền, áp đặt vẫn chưa thể xoá được trong một thời gian tới Việc dạy học tương tác giữa người - máy, dạy theo nhóm, dạy phương pháp tư duy sáng tạo cho HS, cũng như dạy HS cách biết, cách làm, cách chung sống và cách tự khẳng định mình vẫn còn mới mẻ đối với GV và đòi hỏi GV phải kết hợp hài hòa các phương pháp dạy học đồng thời phát huy ưu điểm của phương pháp dạy học này làm hạn chế những nhược điểm của phương pháp dạy học truyền thống Điều đó làm cho CNTT, dù đã được đưa vào quá trình dạy học, vẫn chưa thể phát huy tính trọn vẹn tích cực và tính hiệu quả của nó

- Việc sử dụng CNTT để đổi mới phương pháp dạy học chưa được nghiên cứu kỹ, dẫn đến việc ứng dụng nó không đúng chỗ, đúng lúc, nhiều khi lạm dụng

- Việc kết nối và sử dụng Internet chưa được thực hiện triệt để và có chiều sâu; sử dụng không thường xuyên do thiếu kinh phí, do tốc độ đường truyền

- Tốn khá nhiều kinh phí để đào tạo GV sử dụng máy tính, cán bộ kĩ thuật đảm bảo cho việc thực hiện của GV được thông suốt, máy móc không bị hư hỏng một cách vô lí và mua sắm máy móc trang bị cho các đơn vị giáo dục

- Vấn đề kĩ thuật sử dụng máy tính, máy chiếu còn là một khó khăn chưa thể vượt qua ở nhiều GV - Nếu không có ý thức sử dụng CNTT tốt- ví dụ sử dụng powerpoint - thì các ưu thế của phần mềm này có lẽ sẽ trở thành nhược điểm lớn và

cơ bản: HS thích học vì mới lạ nhưng tâm lí bị phân tán, không theo dõi được bài học, không ghi được nội dung cơ bản của bài…

1.5 Dạy học thí nghiệm vật lý chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm ” phần Cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo

1.5.1 Vai trò của thí nghiê ̣m trong dạy học

Hiện nay, với sự phát triển vượt trội và nhanh chóng của công nghệ thông tin nên trong giáo dục đòi hỏi cần phải làm nhiều thí nghiệm, tránh hiện tượng học chay, mà Vật lý là một bộ môn điển hình.Tuy nhiên, trong thực tế giáo dục THPT hiện nay vẫn còn nhiều bất cập Hình thức giảng dạy qua thực nghiệm còn gặp nhiều hạn chế

Dạy học thí nghiệm Vật lý có vai trò:

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

ý niệm”

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

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

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

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

Hình thức dạy học thí nghiệm có 3 bước:

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

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

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

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

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

rõ hiện tượng biểu diễn

- Thí nghiệm phải gắn gọn, dễ hiểu

Ví dụ: sử dụng dụng cụ thí nghiệm lực ma sát…

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

theo sự hướng dẫn của GV trong khoảng thời gian ngắn ví dụ: các thí nghiệm về sự rơi của các vật trong không khí…

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

kiến thức lí thuyết và những kĩ năng thí nghiệm ban đầu qua thí nghiệm trực diện

Để làm thí nghiệm thực nghiệm cần thời gian ít nhất là một tiết và đảm bảo hầu hết học sinh được tham gia quan sát Mục đích của thí nghiệm thực hành là kiểm tra lại kiến thức đã học Ví dụ thí nghiệm thực hành khảo sát lực đàn hồi của lò xo , hay chuyển động ném ngang…

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ra được kiến thức bài học Với cách dạy học này, học sinh sẽ nắm vững kiến thức và khắc sâu được kiến thức, không còn là học chay, học vẹt nữa Tuy nhiên, để tiến hành được tất cả các thí nghiệm thì đối với điều kiện cơ sở vật chất và điều kiện thời gian nhà trường THPT hiện nay là rất khó Vì vậy, để hỗ trợ cho quá trình dạy học thí nghiệm , một giải pháp đặt ra là giáo viên và học sinh có thể dựa trên đà phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin, sử dụng các phần mềm thí nghiệm Vật lý

ảo để thay cho việc tiến hành thí nghiệm thật Việc làm này một mặt giúp giáo viên

và học sinh tiết kiệm được thời gian chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí ngiê ̣m, đó là chưa kể đến những rủi ro như sai số, dụng cụ hỏng,… một mặt giúp giáo viên và học sinh nâng cao được trình độ bản thân, tiếp cận với công nghệ thông tin hòa nhập với sự phát triển của xã hội thời công nghệ mà hiệu quả lại như nhau có khi còn đạt cao hơn Vì khi học sinh đã thành thạo phần mềm thì học sinh có thể tự học ở nhà, tự thiết kế các thí nghiệm khác, khám phá và mở rộng kiến thức bài học Đồng thời cũng giúp học sinh làm bài tập dễ dàng hơn, vì các hiện tượng nêu ra trong bài tập không còn trừu tượng đối với học sinh nữa khi trong tay học sinh đã có các thí nghiệm mô phỏng hiện tượng đó

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

Đối với bộ môn Vật lý, việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh gắn liền với việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng kết hợp các phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức; khai thác thí nghiệm trong dạy học vật lý theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh và đổi mới việc kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh trong dạy học hiện nay

Hoạt động nhận thức thức Vật lý là khá phức tạp Tuy nhiên có thể kể đến các hành động chính của hoạt động nhận thức Vật lý sau:

– Quan sát hiện tượng tự nhiên, nhận biết đặc tính bên ngoài của sự vật , hiện tượng Ví dụ như quan sát sự chuyển động của các vật để nhận biết về các lực tác dụng vào vật như trọng lực, lực đàn hồi hay lực ma sát…

– Tác động vào tự nhiên, làm bộc lộ những mối quan hệ, những thuộc tính của sự vật , hiện Xác định mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng Ví dụ như mối quan hê ̣ giữa bề mă ̣t tiếp xúc, vâ ̣t liê ̣u đối với lực ma sát…

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

– Xây dựng những giả thiết hay mô hình để lý giải nguyên nhân của hiện tượng quan sát được Từ giả thiết, mô hình suy ra những hệ quả

– Xây dựng các phương án thí nghiệm để kiểm tra các hệ quả

– Đánh giá kết quả thu được từ thí nghiệm

– Khái quát hóa kết quả, rút ra tính chất, quy luật hình thành các khái niệm, định luật và thuyết Vật lý

– Vận dụng kiến thức khái quát vào thực tiễn

1.6 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Working Model

1.6.1 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Working Model

Phần mềm Working Model cha ̣y ổn đi ̣nh trên tất cả các hê ̣ điều hành

Windows và không xung đô ̣t với các phần mềm khác kể cả n hững phần mềm dùng cho bảng tương tác

Working Model ta ̣o ra môi trường ảo trong máy tính , cho phép ta xây dựng các mô phỏng về hiện tượng vật lí để nghiên cứu chi tiết các quá trình cơ học biên đổi nhanh trong trường tro ̣ng lực, trường điê ̣n từ, hay đô ̣ng ho ̣c hay tĩnh ho ̣c vâ ̣t rắn trong các tình huống giả sử lí tưởng hay giống với thực tế

Qua thực tế sử dụng cho thấy, phần mềm này có khả năng đáp ứng đầy đủ các tính năng cần thiết của một bộ phần mềm mô phỏng Working Model được dùng

để mô phỏng các quá trình cơ ho ̣c biến đổi nhanh, phân tích các kết cấu tĩnh hoặc có thể phân tích động lực học cho các hệ thống cơ học

Trong dạy học Vật lí sự hỗ trợ của phần mềm là rất cần thiết , các quá trình cơ học biến đổi nhanh và thí nghiệm cơ học tĩnh hoặc động được thiết kế dễ dàng

Trong các quá trình cơ học biến đổi nhanh Working Model còn cho phép ta tương tác, thay đổi các thông số của các đối tượng đang khảo sát và xem ảnh hoạt nghiệm của chúng Vì vậy, ta có thể quan sát các quá trình cơ ho ̣c dưới nhiều khía cạch khác nhau như lực tác dụng , tọa độ, vâ ̣n tốc và quỹ đa ̣o chuyển đô ̣ng của vâ ̣t

…

Kết hơ ̣p giữa bảng tương tác và chương trình mô phỏng các hiê ̣n tượng vâ ̣ t lí đươ ̣c xây dựng trên phần mềm Working Model cho phép giáo viên và ho ̣c sinh tương tác với các hiê ̣n tượng vâ ̣t lí trên bảng như tương tác trên đối tượng thâ ̣t để khám phá ra bản chất của hiện tượng dễ dàng và sinh động hơn

Hình 1.1 Giao diện phần mềm

Hiê ̣u quả nhất là phần mềm Working Model hỗ trợ cho da ̣y ho ̣c trên bản g tương tác khi da ̣y ho ̣c các bài trong chương đô ̣ng ho ̣c và đô ̣ng lực ho ̣c như chuyển

đô ̣ng thẳng đều , chuyển đô ̣ng thẳng biến đổ i đều, rơi tự do , tổng hợp và phân tích lực, 3 đi ̣nh luâ ̣t Niutơn , chuyển đô ̣ng ném (bao gồm chuyển đô ̣ng ném ngang và chuyển đô ̣ng ném xiên)…

Phần mềm không chỉ hỗ trợ cho giáo viên và ho ̣c sinh nghiên cứu về tính chất, đi ̣nh luâ ̣t các hiê ̣n tượng vâ ̣t lí , bên ca ̣nh đó phần mềm còn giúp cho giáo viên

và học sinh kiểm chứng định lượng lại các bài tập

Phần mềm Working Model kích thích khả năng tư duy , sáng tạo giúp cho học sinh dễ dàng tiếp thu các đ ịnh luật, tính chất vật lí và liên hệ các kiến thức đó đối với các hiê ̣n tượng xảy ra trong tự nhiên

Học sinh được làm các bài tập và kiểm chứng lại các kết quả trên phần mềm Working Model, giúp cho học sinh thấy mối l iên hê ̣ nhất đi ̣nh giữa các công thức và hiê ̣n tượng vâ ̣t lí

1.6.2 Giới thiệu phần mềm Working Model

1.6.2.1 Đặc điểm

Working Model là phần mềm chuyên dụng thỏa mãn các tính năng cần thiết của bộ phần mềm mô phỏng, nó được dùng để mô phỏng các hệ thống cơ học, động học, động lực học trên không gian 2D và có thể trên cả 3D

1.6.2.2 Hình thức

1.6.2.3 Nội dung

Chủ yếu là thiết kế mô phỏng các thí nghiệm vật lý, đem lại hiệu quả tường minh trong việc phân tích chi tiết các hiện tượng và khi thí nghiệm thực không tiến hành được Có thể sử dụng để giải các bài tập phần cơ học cả phần định tính lẫn phần định lượng giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật

1.6.2.4 Phương pháp

Working Model phù hợp với phương pháp dạy học bậc trung học tạo điều kiện thuận lợi trong việc sử dụng và có khả năng hỗ trợ các hình thức dạy học theo nhóm, theo lớp và học tập ở nhà

1.6.2.5 Những tính năng nổi bật của Working Model

Working Model có thể phân tích thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lý ở bất

kỳ đối tượng nào trong hệ thống, xem kết quả xuất hiện dưới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị Ngoài ra nó còn cung cấp các công cụ liên kết các đối tượng Tạo các vật thể và khai báo các đặc trưng như khối lượng, lực, chiều dài, mô phỏng quá trình tiếp xúc, va chạm, ma sát…tạo các đoạn phim ngắn

1.6.2.6 Khả năng hỗ trợ của phần mềm Working Model đối với việc tổ chức dạy học vật lý

Working Model là một phần mềm mô phỏng, được thiết kế theo quan điểm

vi thế giới nên cũng được xem như là một phương tiện dạy học Do đó, Working

Model có một số khả năng hỗ trợ đối với việc tổ chức da ̣y ho ̣c cho HS như sau:

- Tạo ra các thí nghiê ̣m mô phỏng thay thế cho các thí nghiệm chứng minh , minh họa mô tả các định luật, các hiện tượng vật lý mà việc quan sát trực tiếp gặp nhiều khó khăn do diễn ra trong các điều kiện lý tưởng, quá nhanh hoặc quá chậm, phức tạp, nguy hiểm Những thí nghiệm mà các thiết bị cồng kềnh không thể mang lên lớp được làm cho bài giảng sinh động, dễ hiểu hơn, HS tích cực và chủ động hơn trong học tập

- GV có thể sử dụng các mô phỏng được thiết kế trên Working Model để tổ chức hoa ̣t đô ̣ng da ̣y ho ̣c cho HS bằng cách tạo ra các tình huống học tập , quan sát các mô phỏng để từ đó xây dựng kiến thức mới

- Hỗ trợ cho một số giai đoạn trong PP thực nghiệm - PPDH đặc trưng của vật lý học - GV có thể nêu sự kiện khởi đầu, hướng dẫn HS xây dựng mô hình giả thuyết và suy ra hệ quả logic từ giả thuyết ban đầu Sau đó, có thể sử dụng WM tiến hành các thí nghiệm kiểm tra

- GV có thể sử dụng để dạy bài tập cho HS, thông qua các thí nghiệm mô phỏng, Working Model sẽ cho đáp án trực tiếp trên màn hình

- Với phần mềm Working Model, GV có thể hướng dẫn HS tự học ở nhà như tiến hành lại các thí nghiệm ở trên lớp với sự thay đổi các thông số khác nhau hoặc tạo ra và làm việc với các mô phỏng mới, từ đó tăng niềm tin của HS đối với bản thân cũng như đối với các kiến thức vật lý Qua đó, động cơ, hứng thú học tập môn vật lý được hình thành và phát huy

- Working với giao diện thân thiện, hài hòa, có nhiều tính năng giúp thiết kế được những thí nghiệm sinh động hấp dẫn sẽ hỗ trợ cho GV trong quá trình tạo không khí lớp học đạt hiệu quả cao

- Khi đã thiết kế được bài toán dưới dạng tổng quát, WM cho phép thay đổi các thông số của mô phỏng giúp GV đỡ mất thời gian suy nghĩ tính toán lại kết quả Như vậy, phần mềm Working Model tạo thuận lợi cho GV trong việc tạo ra các câu hỏi trắc nghiệm khách quan tương đương nhau

Tóm lại, mặc dù chưa phải là một phần mềm hoàn hảo nhưng nếu sử dụng nó một cách hợp lý, tích cực, khai thác và phát huy tối đa các khả năng hỗ trợ thì sẽ giúp đỡ một phần đáng kể trong quá trình tổ chức HĐNT cho HS

1.7 Thƣ̣c tra ̣ng của viê ̣c sƣ̉ du ̣ng CNTT trong ho ̣c tâ ̣p môn Vâ ̣t lý ở TT GDTX Viê ̣t Hƣng

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

Để chuẩn bị cho việc xây dựng và sử dụng các thí nghiệm ảo trong quá trình dạy học thí nghiệm chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm nhằm tăng tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi tiến hành tìm hiểu tình hình dạy và học một số bài giảng phần Cơ học-Vật lý 10 có sử dụng một số thí nghiệm ảo bằng phần mềm “ Working Model” với sự hỗ trợ của máy tính với mục đích tìm ra ưu nhược điểm của thực trạng của việc dạy và học phần kiến thức này, đồng thời tìm ra thực trạng của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ quá trình dạy và học

1.7.2 Nội dung khảo sát

Để thực hiện được đề tài nghiên cứu tại trường thực nghiệm , chúng tôi tiến hành tìm hiểu những nội dung sau ta ̣i TTGDTX Viê ̣t Hưng

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

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

dụng và việc sử dụng các phương tiện dạy học khi dạy phần Cơ học và chương “ Động lực học chất điểm”

- Tình hình học tập của học sinh : tìm hiểu tình hình học tập ở trên lớp và ở nhà; những khó khăn , sai lầm phổ biến của học sinh trong quá trình học tập kiến thức phần Cơ học và chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chất điểm|”

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

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

1.7.3 Phương pháp khảo sát

Để tìm hiểu những nội dung trên chúng tôi tiến hành điều tra thông qua những phương pháp sau:

- Gặp gỡ lãnh đạo nhà trường, tham quan phòng thí nghiệm, phòng máy tính của nhà trường

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

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

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

bị dạy học

1.7.4 Kết quả khảo sát

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

+ Phòng thí nghiệm Vật lý: gồm 2 phòng: phòng thiết bị, đồ dùng và phòng thực hành rộng, thiết kế theo chuẩn quốc gia và rộng rãi tạo không gian học tập tốt Hàng năm phòng được kiểm định và bổ sung cung cấp đầy đủ trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm mới Tuy nhiên, thiết bị dụng cụ thí nghiệm chưa được bảo quản tốt vì chưa có nhân viên kĩ thuật chuyên môn đảm nhiệm vì vậy dụng cụ hỏng nhiều, độ chính xác thấp

+ Phòng máy thực hành máy tính: gồm một phòng rộng có 24 máy tính dành cho học sinh và 2 phòng tổ chuyên môn đều có máy tính + máy in; tất cả đều được nối mạng