Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng chúng với phần mềm coach trong dạy học gia tốc của chuyển động thẳng vật lí 10 nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 NGUYỄN VĂN TUẤN XÂY DỰNG CÁC VIDEO THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG CHÚNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC "GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG"-

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

NGUYỄN VĂN TUẤN

XÂY DỰNG CÁC VIDEO THÍ NGHIỆM

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

NGUYỄN VĂN TUẤN

XÂY DỰNG CÁC VIDEO THÍ NGHIỆM

VÀ SỬ DỤNG CHÚNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC "GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG"- VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được

sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý thầy cô, đồng nghiệp và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến:

Thầy giáo, TS Nguyễn Anh Thuấn - người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn, đã rất tận tình chỉ dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Quý thầy cô trong khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Phòng Sau Đại học, quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình học tập tại trường và nghiên cứu hoàn thành luận văn này

Ban giám hiệu, các thầy cô và các em học sinh lớp 10A1 trường Trung học phổ thông Đồng Đậu - Huyện Yên Lạc - Tỉnh Vĩnh Phúc đã tạo điều kiện

thuận lợi, đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

Quý Thầy cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã đọc và có những nhận xét, góp ý quý giá về luận văn

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian dài

học tập, nghiên cứu, thực nghiệm và hoàn thành luận văn này

Yên Lạc, tháng 9 năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tuấn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng chúng với phần mềm Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10 nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh ” hoàn thành là kết quả nghiên cứu nỗ lực của chính bản thân tôi và chưa được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào của người khác Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã thực hiện nghiêm túc các quy tắc đạo đức nghiên cứu; các kết quả trong luận văn là kết quả nghiên cứu, khảo sát riêng của cá nhân tôi; tất cả các tài liệu tham khảo sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn tường minh, theo đúng quy định

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực của các số liệu và các nội dung khác trong luận văn của mình

Yên Lạc, tháng 9 năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tuấn

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt Nội dung

Học sinh

Hoạt động

Thí nghiệm Trung học phổ thông Thực nghiệm sư phạm Trường hợp

Vấn đề Suy luận lí thuyết

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3 Giả thuyết khoa học của đề tài 2

4 Đối tượng nghiên cứu của để tài 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2

6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 3

7 Phạm vi nghiên cứu 3

8 Đóng góp của đề tài 4

9 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 CỞ SỞ LÍ LUẬN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO

CỦA HỌC SINH 5

1.1 Tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí 5

1.1.1 Tính tích cực của học sinh trong học tập vật lí 5

1.1.2 Tính sáng tạo của học sinh trong học tập vật lí 6

1.1.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong vật lí 7

1.1.4 Dạy học GQVĐ theo con đường lí thuyết và thực nghiệm 8

1.2 Xây dựng video thí nghiệm trong dạy học vật lí 12

1.3 Kết luận chương 1 16

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC VIDEO THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC “GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG” – VẬT LÍ 10 17

2.1 Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 17

2.1.1 Mục tiêu kiến thức 17

2.1.2 Mục tiêu kĩ năng 17

2.2 Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng”

– Vật lí 10 18

2.3 Xây dựng các video thí nghiệm trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10 18

2.3.1 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh chạy thẳng trên sân trường 18

2.3.2 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh đi xe điện thẳng trên sân trường 19

2.3.3 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của viên bi trên máng nghiêng 21

2.3.4 Biên tập, xử lí các video thí nghiệm đã xây dựng 22

2.4 Sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng 23

2.4.1 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh chạy thẳng trên sân trường 23

2.4.2 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh

đi xe điện thẳng trên sân trường 24

2.4.3 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của viên bi chuyển động thẳng trên máng nghiêng 25

2.5 Soạn thảo tiến trình dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 31

2.5.1 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Gia tốc của chuyển động thẳng”

– Vật lí 10 31

2.5.2 Tiến trình dạy học cụ thể 33

2.6 Kết luận chương 2 39

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 40

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 40

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 40

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 40

3.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 41

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 42

3.5.1 Diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm 42

3.5.2 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 49

3.6 Kết luận chương 3 55

KẾT LUẬN 57

1 Các kết quả của luận văn 57

2 Hướng phát triển của luận văn 57

3 Một số đề xuất, kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Kết quả đánh giá tính tích cực và tính sáng tạo của HS nhóm TNSP

theo từng tiêu chí trong quá trình TNSP một số kiến thức về “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10 50 Bảng 3.2 Bảng thống kê kết quả điều tra thông tin phản hồi của HS

sau giờ học 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết

của kiểu dạy học GQVĐ 9

Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ 11

Hình 1.3 Giao diện phần mềm Coach 13

Hình 1.4 Biểu tượng Coach ngoài màn hình sau khi được cài đặt 14

Hình 1.5 Kết quả thu thập số liệu tọa độ - thời gian của vật chyển động trên máng nghiêng 15

Hình 1.6 Đồ thị (x,t) của vật chuyển động trên máng nghiêng 15

Hình 2.1 Ảnh chụp của HS bắt đầu chạy trên sân trường 19

Hình 2.2 Hình ảnh của học sinh đi xe đạp điện trên sân trường 20

Hình 2.3 Hình ảnh của viên bi chuyển động trên máng nghiêng 21

Hình 2.4 Giao diện của phần mềm Wondershare Filmora 22

Hình 2.5 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của học sinh chạy thẳng trên sân trường sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach 23

Hình 2.6 Đồ thị (x,t) của học sinh chạy thẳng sau khi Fit hàm chuẩn 24

Hình 2.7 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của học sinh đi xe điện thẳng

sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach 25

Hình 2.8 Đồ thị (x,t) của học sinh đi xe điện sau khi Fit hàm chuẩn 25

Hình 2.9 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach trong trường hợp góc nghiêng của máng 10 0 26

Hình 2.10 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp góc nghiêng của máng 10 0 26

Hình 2.11 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach trong trường hợp góc nghiêng của máng 20 0 27

Hình 2.12 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp góc nghiêng của máng 20 0 28

Hình 2.13 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích video

29

Hình 2.14 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp góc nghiêng của máng 30 0 29

Hình 2.15 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach trong trường hợp góc nghiêng của máng 400 30

Hình 2.16 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp góc nghiêng của máng 40 0 30

Hình 3.1 GV hướng dẫn HS đề xuất giả thuyết so sánh sự biến đổi nhanh

hay chậm vận tốc của các vật chuyển động thẳng 44

Hình 3.2 HS thảo luận nhóm tìm đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi

nhanh hay chậm vận tốc của vật chuyển động thẳng 45

Hình 3.3 HS trình bày phương án thí nghiệm 46

Hình 3.4 Các nhóm HS tiến hành thực hành với phần mềm Coach 47

Hình 3.5 GV hướng dẫn HS tiến hành thực hành với phần mềm Coach 48

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay trong bối cảnh khoa học công nghệ đang phát triển mạnh mẽ, nhằm đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế đất nước thời kỳ hội nhập trong những năm qua Bộ Giáo dục và đào tạo đã có nhiều chủ trương biện pháp nhằm đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục đào tạo Dưới ánh sáng của Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết 29-NQ/TW), cùng nhiều văn bản khác ngành Giáo dục

đang có những bước chuyển mình rõ nét

Thực hiện chủ trương trên, đội ngũ cán bộ giáo viên đang thực hiện việc đổi mới rất mạnh mẽ về nội dung và phương pháp dạy học Trong đó việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quá trình giảng dạy là một giải pháp hiệu quả

nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của người học

Vật lí là một môn học gắn liền với thực tế đời sống Cho nên việc dạy học Vật lí cần làm cho học sinh có ý thức và biết cách vận dụng các kiến thức khoa học vào thực tiễn đời sống Việc sử dụng các phần mềm dạy học nhằm tạo ra các thí nghiệm ảo, mô phỏng, phân tích các hiện tượng vật lí khó quan sát như: quá trình vi mô, quá trình vĩ mô, quá trình quá nhanh, quá trình quá chậm, từ đó giúp học sinh có thể tự mình phát hiện và giải quyết được các vấn

đề dưới sự giúp đỡ của giáo viên Hiện nay có rất nhiều các phần mềm có tính năng nói trên, tuy nhiên để lựa chọn và sử dụng các phần mềm này sao cho hiệu quả, phát huy được tối đa tính tích cực, tính sáng tạo của học sinh là vấn

đề cần được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn nữa

Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ trong việc đổi mới phương pháp dạy và học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học ở cấp THPT, chúng tôi chọn đề tài: “Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng chúng với phần mềm

Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng chúng với phần mềm Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

3 Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng chúng phần với mềm Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 theo dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

4 Đối tƣợng nghiên cứu của để tài

- Hoạt động dạy và học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10

- Việc sử dụng phần mềm Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển

động thẳng” – Vật lí 10 theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu đề tài, tôi xác định các nhiệm

vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về tính tích cực, sáng tạo của học sinh

- Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học giải quyết vấn đề để phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh và việc sử dụng phần mềm nhất là sử dụng phần mềm phân tích video trong dạy học vật lí

- Nghiên cứu thực tiễn sử dụng phần mềm phân tích video trong dạy học vật lí ở phổ thông

- Nghiên cứu nội dung kiến thức, kĩ năng, các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 theo dạy học giải quyết vấn đề

- Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm Coach về mặt kĩ thuật và về mặt dạy học

- Xây dựng các video thí nghiệm về “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật li 10

- Soạn thảo tiến trình dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí

10 trong đó có sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm

đã tiến hành ở trên theo dạy học giải quyết vấn đề

- Xây dựng công cụ đánh giá tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10

- Thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học đã soạn thảo

6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu đề tài, tôi lựa chọn sử dụng phối hợp các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận tìm hiểu nghiên cứu các tài liệu, sách báo liên quan nhằm xác định cơ sở lý luận của đề tài

- Phương pháp điều tra khảo sát thực trạng sử dụng phiếu hỏi học sinh

và giáo viên để điều tra về tình hình dạy học vật lí nói chung và dạy học bài

“Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10 nói riêng

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề

ra

- Phương pháp thống kê toán học để xử lí, phân tích các số liệu thực nghiệm

7 Phạm vi nghiên cứu

- Sử dụng phần mềm phân tích video Coach trong dạy học vật lí

- Phạm vi kiến thức về “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10

- Phạm vi thực nghiệm sư phạm trường THPT Đồng Đậu

9 Cấu trúc của luận văn

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

Chương 1: Cơ sở lí luận của về xây dựng và sử dụng video thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

Chương 2: xây dựng và sử dụng video thí nghiệm trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CỞ SỞ LÍ LUẬN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO

THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO

em tiếp nhận kiến thức một cách chủ động và có chất lượng

Có rất nhiều quan niệm khác nhau về tính tích cực trong quá trình nhận thức nhưng tựu trung lại tính tích cực nhận thức được hiểu là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng trong quá trình học tập, nghiên cứu nhằm đạt được mục đích đề ra là chiếm lĩnh thông tin để làm thay

đổi và phát triển năng lực con người[10]

1.1.1.2 Biểu hiện của tính tích cực trong học tập

Để nhận diện được HS có tích cực trong quá trình học tập hay không giáo viên có thể quan sát những biểu hiện của các em trong giờ học Thông thường những HS tích cực thường rất chú ý vào bài học, hăng hái phát biểu xây dựng bài và tham gia các hoạt động học tập do giáo viên triển khai Những HS này sẽ hoàn thành nhiệm vụ một cách nhanh chóng Và rất nhiều

em trong số đó có thể tái hiện lại kiến thức đã học bằng ngôn ngữ riêng của mình, thậm chí còn biết liên hệ với những vấn đề khác có liên quan

Giáo viên muốn phát hiện được mức độ tích cực của học sinh cần dựa

vào một số dấu hiệu sau đây [10]:

+ Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài(gia

đình, bạn bè, xã hội )?

+ Thực hiện nhiệm vụ của giáo viên ở mức độ tối thiểu hay tối đa? + Tích cực nhất thời hay thường xuyên?

+ Có kiên trì vượt khó hay không?

1.1.2 Tính sáng tạo của học sinh trong học tập vật lí

1.1.2.1 Khái niệm về tính sáng tạo

Sáng tạo là một phẩm chất đặc biệt chỉ có ở bộ não của con người Nhờ

có năng lực này mà nhân loại luôn tìm được ra những giải pháp mới, có giá trị giúp giải quyết một khó khăn, bế tắc nhất định

Tuy nhiên sự sáng tạo luôn phải được dựa trên một nền tảng nhất định

Đó là những kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Thông thường kiến

thức càng sâu rộng, kỹ năng càng thành thạo thì khả năng sáng tạo càng có cơ hội phát triển Vì vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời với việc học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

Hoạt động sáng tạo của nhà khoa học là tìm ra những phát minh mà nhân loại chưa một ai biết, còn hoạt động sáng tạo đối với học sinh mang ý nghĩa là một hoạt động tập dượt sáng tạo, sáng tạo lại Điều quan trọng cần đạt được không phải là những sản phẩm sáng tạo mà là khả năng sáng tạo của

họ Kiến thức học sinh sáng tạo ra sau này sẽ quên đi vì không được dùng đến, còn năng lực sáng tạo của họ thì sẽ luôn được sử dụng trong hoạt động

thực tiễn sau này [18]

1.1.2.2 Biểu hiện của tính sáng tạo trong học tập

Quan sát những biểu hiện của người học trong quá trình học tập, giáo viên có thể phát hiện ra được những HS có năng lực sáng tạo Đó thường là những HS phát hiện ra được cấu trúc, kết cấu của đối tượng đang nghiên cứu, hoặc chức năng mới ở những đối tượng quen biết, đưa ra được phương án giải quyết trước vấn đề đặt ra, thậm chí có thể đề xuất ý kiến riêng hoặc một giải pháp mới mà không sợ khác với ý kiến của giáo viên hay các thành viên khác Những HS này sẽ biết cách điều chỉnh những sai lầm gặp phải và vận dụng được kiến thức đã học để giải quyết những tình huống trong thực tế cuộc sống hàng ngày

1.1.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong vật lí

Quá trình nhận thức của con người sẽ nảy sinh khi gặp phải một mâu thuẫn tư duy Làm thế nào để giải quyết được vấn đề với vốn kiến thức kỹ năng kinh nghiệm hiện có Trong trường hợp này muốn hoàn thành nhiệm vụ buộc chúng ta phải tìm tòi học hỏi Và kết quả thu nhận được đó là vốn kiến thức kỹ năng mới sẽ được hình thành Trên cơ sở quy luật nhận thức này, phương pháp dạy học GQVĐ được hình thành

Dạy học GQVĐ là một quan điểm dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực GQVĐ của HS HS được đặt trong một tình huống có

VĐ, thông qua việc GQVĐ đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kĩ năng và phương

pháp nhận thức mới

- Khái niệm VĐ: Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ trong quá

trình học tập mà muốn giải quyết được vấn đề đó học sinh không chỉ cần kiến thức kinh nghiệm sẵn có, mà phải tìm tòi sáng tạo những kiến thức mới, cách làm mới Tức là vấn đề đó luôn phải chứa đựng một câu hỏi về một cái mới

chưa biết chứ không phải là câu hỏi tái hiện lại những kiến thức đã có

- Khái niệm tình huống có VĐ: Tình huống có VĐ là tình huống mà khi

HS tham gia giải quyết sẽ gặp phải một số khó khăn Tình huống này phải kích thích được sự tò mò hứng thú và khơi gợi được quyết tâm chinh phục của HS Do đó khi đặt tình huống giáo viên phải bảo đảm sao cho HS ý thức được VĐ, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi

vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc GQVĐ đó

Tóm lại, theo V.Ôkôn thì dạy học GQVĐ là toàn bộ các hành động như

tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt các VĐ, chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để HS GQVĐ, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được Dạy học GQVĐ có tác dụng phát huy hoạt động nhận thức tự chủ, tích cực của HS, giúp HS chiếm lĩnh được các kiến thức khoa học một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời bảo đảm sự phát triển trí tuệ trong quá trình học tập

[10]

1.1.4 Dạy học GQVĐ theo con đường lí thuyết và thực nghiệm

1.1.4.1 Dạy học giải quyết vấn đề theo con đường lí thuyết

Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy

học giải quyết vấn đề được thể hiện qua sơ đồ sau:

1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ

kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử

2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

3.1 GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết trong đó có suy luận toán học

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả

3.2 Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết nhờ thí nghiệm

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN

- Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí, và tiến hành TN, thu thập

và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

4 Rút ra kết luận

- Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết Có 2 khả

năng xảy ra:

* Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm được nhờ suy luận lí thuyết thì

kết quả này trở thành kiến thức mới

* Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức

đã biết

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí

thuyết của kiểu dạy học GQVĐ

- Như vậy chúng ta thấy ở giai đoạn 1, tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của HS được phát triển nếu HS tự phát hiện được VĐ cần giải quyết

Ở giai đoạn 3, thông qua việc HS suy đoán giải pháp GQVĐ, thiết kế phương

án thí nghiệm để kiểm nghiệm kết quả đã thu được nhờ suy luận lí thuyết

hoặc hệ quả của nó năng lực sáng tạo của HS được phát triển một cách tối đa

- Để GQVĐ, HS phải lựa chọn trong vốn kiến thức của mình những kiến thức cần vận dụng, hay những cách làm mới để tìm ra được câu trả lời Qua đó, không những tính tích cực nhận thức mà cả tính sáng tạo của HS

cũng được phát triển

- Ngoài ra việc kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ suy luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tưởng vào tính chân thực của kiến thức, mà còn phát triển tính tích cực và tính sáng tạo của HS thông qua các hoạt động như: suy luận logic từ kết quả ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc

hệ quả của nó

1.1.4.2 Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề theo con đường thực nghiệm

Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu

dạy học GQVĐ được thể hiện qua sơ đồ dưới đây:

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ

kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết VĐ

3.1 Đề xuất giả thuyết

3.2 Kiểm tra tính đúng đắn của giải thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN

- Thiết kế phương án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc

hệ quả của nó

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu

thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

4 Rút ra kết luận

Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất Xuất hiện 2

khả năng xảy ra:

- Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả

thuyết trở thành kiến thức mới

- Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả Nếu quá trình TN và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng được kiến

thức mới

Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực

nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ

Từ sơ đồ trên, ta thấy:

- Tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của HS được phát triển thông qua các hoạt động: phát hiện VĐ cần giải quyết, đề xuất giả thuyết, kiểm tra

tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN

- Đứng trước VĐ cần giải quyết, HS dựa vào kinh nghiệm, sự tương tự, mối liên hệ nhân quả, phép ngoại suy, để đề xuất giả thuyết Tuy nhiên, theo tôi tùy vào khả năng của HS và độ khó của vấn đề cần giải quyết rất có thể HS sẽ cần đến sự hỗ trợ của GV hoặc các nhóm khác để giúp HS có thể đề

xuất được giả thuyết

1.2 Xây dựng video thí nghiệm trong dạy học vật lí

Hiện nay ở các trường THPT hầu hết đã được trang bị phòng học bộ môn, các thiết bị thí nghiệm để hỗ trợ GV và HS Tuy nhiên nếu chỉ dùng TN truyền thống thì sẽ mất nhiều thời gian để bố trí tiến hành thí nghiệm và xử lí các số liệu Mặt khác, có những quá trình vật lí diễn ra quá nhanh hoặc rất chậm ta không thể quan sát kĩ trực tiếp bằng mắt thường, hoặc không đủ thời gian theo dõi cũng như xử lí số liệu Chính bởi vậy việc phối hợp sử dụng TN truyền thống với việc ghi hình lại quá trình TN rồi dùng phần mềm phân tích video để phân tích và xử lí kết quả thí nghiệm là vô cùng cần thiết

Hiện nay, trên thế giới có nhiều phần mềm phân tích video ứng dụng trong dạy học Vật lí như: Videopoint, Coach, Tracker, Galileo, DIVA, Được dùng để ghi hình các hiện tượng vật lí, thông qua môi trường máy tính, với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính người học có thể thu thập số liệu, tính toán, trình bày bảng số liệu dưới các dạng khác nhau, vẽ và điều chỉnh các đồ thị hàm chuẩn sao cho các đồ thị hàm chuẩn này trùng khít với đồ thị thực

nghiệm Trong số đó phần mềm Coach bộc lộ nhiều ưu điểm

Phần mềm Coach là một môi trường học tập và soạn thảo đa năng cho khoa học, toán học và công nghệ kết hợp các công cụ cần thiết cho:

- Tạo báo cáo học sinh

Coach được phân phối với nhiều hoạt động khác nhau (Program Files \ CMA

\ Coach6 \ Full \ CMA Coach Projects) Chúng phục vụ như những ý tưởng thiết thực của việc sử dụng Coach và minh hoạ các tính năng của chương trình Các hoạt động của Coach có thể được sử dụng không thay đổi hoặc tác giả (giáo viên và nhà phát triển tài liệu giáo dục) có thể sửa đổi chúng cho phù hợp với nhu cầu giáo dục của họ Tất cả các sửa đổi phải được thực hiện trong chế độ tác giả của Coach

Hình 1.3 Giao diện phần mềm Coach

Ưu điểm của phần mềm Coach là dễ sử dụng, nhiều chức năng(mô hình, đo lường và điều khiển, phân tích video, TN ghép nối máy tính) Chức năng phân tích video cho phép học sinh dễ dàng thu thập được số liệu đo vị trí

tọa độ của vật chuyển động theo thời gian, từ đó cũng nhờ phần mềm Coach học sinh dễ dàng xác định được các đồ thị tọa độ - thời gian, đồ thị vận tốc - thời gian, đồ thị gia tốc - thời gian và rút ra các đặc điểm của chuyển động

của vật

Sau đây là một số hình ảnh giao diện của phần mềm:

Hình 1.4 Biểu tượng Coach ngoài màn hình sau khi được cài đặt

Hình 1.5 Kết quả thu thập số liệu tọa độ - thời gian của vật chyển động

trên máng nghiêng

Hình 1.6 Đồ thị (x,t) của vật chuyển động trên máng nghiêng

1.3 Kết luận chương 1

Để thực hiện được mục tiêu phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS trong dạy học vật lí thì cần có các phương tiện dạy học tương ứng, đồng thời phải sử dụng hiệu quả các phương tiện dạy học này Đặc biệt là sử dụng hiệu quả phần mềm dạy học trong từng giai đoạn của tiến trình dạy học GQVĐ Giờ học

có phần mềm dạy học sẽ thu hút được sự quan tâm, hứng thú của HS, qua đó rèn luyện được các kĩ năng thực hành và bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS Thực hiện được điều này đòi hỏi GV phải đầu tư thời gian và công sức nhiều hơn Bên cạnh đó, phần mềm dạy học phải đảm bảo những yêu cầu nhất định về phần mềm dạy học phổ thông, đặc biệt yếu tố quyết định đến thành công của buổi học

là chất lượng của phần mềm dạy học, do đó đây cũng là vấn đề GV quan tâm

nhất

Các luận điểm trên sẽ được tôi vận dụng để sử dụng phần mềm Coach trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” – Vật lí 10 và soạn thảo tiến trình dạy học có sử dụng phần mềm này theo kiểu dạy học GQVĐ Các biểu hiện của tính tích cực, sáng tạo sẽ được tôi sử dụng để thiết kế công cụ đánh

giá tính tích cực, sáng tạo của HS trong thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC VIDEO THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC “GIA TỐC CỦA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG” – VẬT LÍ 10 2.1 Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Gia tốc của chuyển động thẳng” - Vật lí 10

2.1.1 Mục tiêu kiến thức

Các mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kĩ năng:

- Nắm được khái niệm vận tốc tức thời về mặt ý nghĩa của khái niệm, công thức tính, đơn vị đo

- Nắm được khái niệm gia tốc của chuyển động thẳng về mặt ý nghĩa của khái niệm, công thức tính, đơn vị đo

- Viết được công thức tính gia tốc trong chuyển động thẳng và đặc điểm gia tốc của các chuyển động thẳng biến đổi đều Nêu được ý nghĩa vật lí của các đại lượng trong công thức đó

2.1.2 Mục tiêu kĩ năng

Các mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kĩ năng:

- Vẽ được vec tơ vận tốc tức thời, gia tốc trong chuyển động thẳng và tính được độ lớn của các đại lượng đó

- Giải được bài toán đơn giản về chuyển động thẳng Viết được biểu thức vận tốc tức thời, gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian, gia tốc – thời gian

và ngược lại

Theo chúng tôi, để dạy học nội dung này nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS cần bổ sung mục tiêu sau đây:

- HS dự đoán được giả thuyết

- HS đề xuất được giả thuyết

- HS thiết kế được phương án TN

2.3.1 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh chạy thẳng trên sân trường

Mục đích: khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh chạy thẳng

trên sân trường

Bố trí thí nghiệm: TN được bố trí như trong hình 2.1

Hình 2.1 Ảnh chụp của HS bắt đầu chạy trên sân trường

- Kẻ vạch xuất phát (3) và đường chạy của học sinh là đường thẳng (2)

- Dán các mảnh giấy hình chữ nhật cách nhau 1m lên đường chạy

- Học sinh (1) chuẩn bị chạy ở vạch xuất phát

- Máy quay phải được đặt vuông góc với mặt phẳng chuyển động của HS

chạy thẳng

Tiến hành thí nghiệm và ghi hình

- Bật máy quay để ghi hình

- Học sinh chạy thẳng trên một đoạn thước thẳng

2.3.2 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh đi xe điện thẳng trên sân trường

1

Mục đích: khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh đi xe đạp điện

trên sân trường

Bố trí thí nghiệm: TN được bố trí như trong hình 2.2

Hình 2.2 Hình ảnh của học sinh đi xe đạp điện trên sân trường

- Kẻ vạch xuất phát (3) và đường đi của học sinh là đường thẳng (2)

- Dán các mảnh giấy hình chữ nhật cách nhau 1m lên đường đi

- Học sinh đi xe đạp điện (1) chuẩn bị đi ở vạch xuất phát

- Máy quay phải được đặt vuông góc với mặt phẳng chuyển động của HS

đi xe đạp điện

Tiến hành thí nghiệm và ghi hình

- Bật máy quay để ghi hình

- Học sinh chạy xe điện thẳng trên một đoạn thước thẳng

2

1

3

2.3.3 Video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của viên bi trên máng nghiêng

Mục đích: khảo sát sự biến đổi vận tốc của viên bi chuyển động trên

máng nghiêng

Bố trí thí nghiệm: TN được bố trí như trong hình 2.3

Hình 2.3 Hình ảnh của viên bi chuyển động trên máng nghiêng

- Lắp máng nhôm (3) lên giá đỡ (2)

- Điều chỉnh độ nghiêng của máng bằng quả rọi (4) trên thước chia độ (5) gắn trên máng nghiêng

- Đặt viên bi (1) trên máng nhôm (3) nhẵn nằm nghiêng, ma sát giữa

máng nhôm với viên bi không đáng kể

- Máy quay phải đặt vuông góc với mặt phẳng chuyển động của viên bi

Tiến hành thí nghiệm và ghi hình

- Bật máy quay để bắt đầu tiến hành ghi hình

- Thả viên bi để nó chuyển động thẳng dọc theo máng nghiêng

2.3.4 Biên tập, xử lí các video thí nghiệm đã xây dựng

Sau khi ghi hình được các video thí nghiệm, chúng tôi tiến hành biên tập

và xử lí video thí nghiệm thông qua phần mềm Wondershare Filmora

Hình 2.4 Giao diện của phần mềm Wondershare Filmora

Sử dụng phần mềm Wondershare Filmora, tôi tiến hành biên tập, xử lí

video với các thao tác sau:

- Cắt lấy đoạn video cần khảo sát cho phù hợp với yêu cầu video thí

nghiệm

- Tách âm thanh ra khỏi đoạn video vì trong Coach không sử dụng đến

âm thanh

- Xuất bản đoạn video sang dạng file WMV với khung hình 320×240 để

tối ưu cho việc xử lí bởi phần mềm Coach

2.4 Sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng

Sau khi biên tập, xử lí được các video TN, tôi tiến hành sử dụng phần

mềm Coach để chạy video, thu thập số liệu và xử lí số liệu cụ thể như sau:

2.4.1 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh chạy thẳng trên sân trường

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của học sinh chạy thẳng trên sân trường như hình 2.5

Hình 2.5 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của học sinh chạy thẳng trên

sân trường sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach

Kết quả khớp hàm lí thuyết (x-t) với các tọa độ thực nghiệm đã thu thập như hình 2.6 Phương trình chuyển động của HS chạy có dạng Parabol:

x= 0,49t 2 + 4,23t – 0,60

Hình 2.6 Đồ thị (x,t) của học sinh chạy thẳng sau khi Fit hàm chuẩn

2.4.2 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của một học sinh đi xe điện thẳng trên sân trường

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của học sinh đi

xe đạp điện thẳng trên sân trường như hình 2.7

Hình 2.7 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của học sinh đi xe điện thẳng

sau khi phân tích video TN nhờ phần mềm Coach

Kết quả khớp hàm lí thuyết (x-t) với các tọa độ thực nghiệm đã thu thập như hình 2.8 Phương trình chuyển động của HS đi xe đạp điện có dạng

Parabol:

x= 0,63t 2 + 2,02t – 0,22

Hình 2.8 Đồ thị (x,t) của học sinh đi xe điện sau khi Fit hàm chuẩn

2.4.3 Phân tích video thí nghiệm khảo sát sự biến đổi vận tốc của viên bi chuyển động thẳng trên máng nghiêng

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của viên bi

chuyển động trên máng nghiêng như hình 2.9

Hình 2.9 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích

Kết quả khớp hàm lí thuyết (x-t) với các tọa độ thực nghiệm đã thu thập như hình 2.10 Phương trình chuyển động của viên bi có dạng Parabol:

x= 0,30t 2 - 0,60t + 0,35

Hình 2.10 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp

- Trường hợp góc nghiêng của máng 20 0 :

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của viên bi

chuyển động trên máng nghiêng như hình 2.11

Hình 2.11 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích

Kết quả khớp hàm lí thuyết (x-t) với các tọa độ thực nghiệm đã thu thập như hình 2.12 Phương trình chuyển động của viên bi có dạng Parabol:

x= 1,00t 2 - 3,28t + 2,74

Hình 2.12 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của viên bi

chuyển động trên máng nghiêng như hình 2.13

Hình 2.13 Các tọa độ - thời gian thực nghiệm của viên bi sau khi phân tích

Kết quả khớp hàm lí thuyết (x-t) với các tọa độ thực nghiệm đã thu thập như hình 2.14 Phương trình chuyển động của viên bi có dạng Parabol:

x= 1,41t 2 - 5,65t + 5,74

Hình 2.14 Đồ thị (x,t) của viên bi sau khi Fit hàm chuẩn trong trường hợp

Kết qủa thu thập số liệu thực nghiệm tọa độ - thời gian của viên bi

chuyển động trên máng nghiêng như hình 2.15