DSpace at VNU: Sử dụng phần mềm Flash MX trong dạy học thí nghiệm các bài động học và định luật Newton (chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 10 trung học phổ thông)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN TRỌNG NGHĨA SỬ DỤNG PHẦN MỀM FLASH MX TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CÁC BÀI ĐỘNG HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON (Chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý lớp 10 trung học phổ thông) LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BỘ MÔN VẬT LÝ Mã số: 60.14.10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS Bùi Văn Loát Hà Nội – 2009 LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hồn thành dƣới hƣớng dẫn tận tình củ a TS.Bùi Văn Loát ThS Phạm Kim Chung Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai Thầy bƣớc hƣớng dẫn giúp đỡ tác giả nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Tr ƣ n g Đ i h ọ c Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện t h u ậ n l ợ i c h o t c g i ả suốt trình học tập làm luận văn Xin chân thành cảm ơn th ầy cô giáo Trƣờng Đ i h ọ c G i o d ụ c , Đ i h ọ c Q u ố c g i a Hà Nội tận tình giảng dạy, giúp đỡ đƣa nhiều ý kiến quý báu mặt chu yên môn q trình tác giả nghiên cứu hồn thành luận văn Tác giả TRẦN TRỌNG NGHĨA NHỮNG CHỮ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ CNTT: Công nghệ thông tin CNTT - TT: Công nghệ thông tin truyền thông THPT : Trung học phổ thông SGK : Sách giáo khoa TNVL : Thí nghiệm vật lý DHVL : Dạy học Vậy lý PMDH: Phần mềm dạy học TNTHVL: Thí nghiệm thực hành Vật lý TN: Thực nghiệm 10 ĐC: Đối chứng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tƣợng nghiên cứu 4 Giả thuyết khoa học 5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Thí nghiệm Vật lý tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trung học phổ thông 1.1.1 Thí nghiệm Vật lý, đặc điểm thí nghiệm Vật lý 1.1.2 Vai trò thí nghiệm dạy học Vật lý ỏ THPT Sử dụng thí nghiệm ảo dạy học Vật lý trƣờng phổ thơng 20 1.2.1 Thí nghiệm ảo 20 1.2.1.1 Khái niệm phần mềm dạy học 20 1.2 1.2.1.2 Những yêu cầu chung phần mềm dạy học 21 1.2.2 Thí nghiệm ảo, số yêu cầu quan trọng thí nghiệm ảo 24 1.3 Vai trò thí nghiệm thực hành phƣơng pháp giảng dạy Vật lý trƣờng phổ thông 25 1.3.1 Thí nghiệm thực hành Vật lý phổ thơng 25 1.3.2 Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành giảng dạy Vật lý THPT 27 1.4 Kết luận chƣơng 32 Chƣơng SỬ DỤNG PHẦN MÊM FLASH MX TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CÁC BÀI ĐỘNG HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT NEWTON (Chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý lớp 10 THPT) 2.1 33 Tìm hiểu thực tế ứng dụng CNTT dạy học Vật lý trƣờng THPT 33 2.1.1 Thực tiễn việc ứng dụng CNTT dạy học Vật lý 33 2.1.2 Những khó khăn nghiên cứu tƣợng, q trình Vật lý phòng thí nghiệm hay tự nhiên 35 2.1.3 Đề xuất số ý tƣởng thiết kế số thí nghiệm thực hành Vật lý ảo sử dụng phần mềm Flash MX dạy học thí nghiệm động học định luật Newton ( lập trình thí nghiệm ảo) 2.2 41 Nghiên cứu xây dựng số thí nghiệm thực hành Vật lý ảo hỗ trợ việc dạy học phần động học định luật Newton 44 2.2.1 Nghiên cứu công cụ CNTT để thiết kế số thí nghiệm ảo 44 2.2.2 Xây dựng thí nghiệm thực hành vật lý ảo 45 2.3 Kết luận chƣơng 65 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 66 Mục đích, đối tƣợng, nội dung thực nghiệm sƣ phạm 66 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 66 3.1.2 Đối tƣợng nội dung thực nghiệm sƣ phạm 66 3.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 67 3.3 Kết thực nghiệm sƣ phạm 71 3.3.1 Đánh giá định tính 71 3.3.2 Đánh giá thơng qua kết thực hành thí nghiệm (đánh giá định lƣợng qua kế hoạch thí nghiệm báo cáo thí nghiệm) 74 3.4 Kết luận chƣơng 84 KẾT LUẬN 85 Tài liệu tham khảo 87 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, Công nghệ thông tin- truyền thông (CNTT-TT) phát triển với tốc độ nhanh Internet, đa phƣơng tiện, truyền thông băng rộng, CDROM, DVD mang đến biến đổi to lớn có tính cách mạng quy mơ tồn cầu nhiều lĩnh vực, có Giáo dục Đào tạo Chính vậy, việc ứng dụng CNTT-TT vào giáo dục trở thành hƣớng ƣu tiên hàng đầu nhiều quốc gia giới Giáo dục Việt Nam khơng nằm ngồi xu hƣớng phát triển Hiện nay, Việt Nam phấn đấu tiến đến xây dựng kinh tế tri thức, kinh tế tri thức đòi hỏi giáo dục phải giáo dục tiên tiến Trong giáo dục phƣơng pháp dạy học phải phát huy đƣợc tính tích cực, chủ động ngƣời học để đào tạo ngƣời lao động có khả sáng tạo, thích ứng với thay đổi nhanh môi trƣờng sống Do đổi nội dung phƣơng pháp dạy học vấn đề mang tính thời Nghị Hội nghị lần thứ II Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VIII khẳng định: “Phải đổi phƣơng pháp đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tƣ sáng tạo ngƣời học Từng bƣớc áp dụng phƣơng pháp tiên tiến phƣơng tiện đại vào trình dạy học, đảm bảo điều kiện thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, sinh viên đại học” Vật lý vừa môn khoa học thực nghiệm, vừa môn khoa học lý thuyết Ở nhà trƣờng phổ thơng nội dung Vật lý mang tính thực nghiệm chủ yếu, giáo viên Vật lý thiết phải có kiến thức kỹ thí nghiệm Vật lý Bất sinh viên ngành sƣ phạm Vật lý cho dù hệ đào tạo quy hay khơng quy, phải học mơn học “Thí nghiệm thực hành phƣơng pháp giảng dạy Vật lý phổ thông” để sau trƣờng thành thầy,cô giáo dạy em học sinh THPT Việc nắm đƣợc mục đích thí nghiệm Vật lý, tảng lí thuyết liên quan đến thí nghiệm này, lắp ráp, đặc biệt biết sử dụng thí nghiệm việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực tự lực học sinh quan trọng học phần Ngoài thí nghiệm nói chung thí nghiệm vật lý nói riêng phải tạo đƣợc hứng thú học tập học sinh, tạo cho học sinh niềm tin khoa học kiến thức đƣợc thu nhận đƣợc Xuất phát từ mong muốn góp phần làm phong phú thêm thí nghiệm thực hành, qua học sinh có nhiều điều kiện tiếp cận với loại hình thí nghiệm (ví dụ nhƣ: thí nghiệm kết nối máy tính, thí nghiệm ảo bên cạnh thí nghiệm thực hành truyền thống) nhằm mục đích nâng cao chất lƣợng giảng dạy thày nhƣ việc học tập trò Qua nghiên cứu tìm hiểu thực tế, chúng tơi nhận thấy số phòng thí nghiệm trƣờng phổ thơng gặp khó khăn trang thiết bị, nhiều dụng cụ thí nghiệm thiếu thốn, cũ kĩ hay bị hỏng hóc Khi thực thí nghiệm gặp nhiều trở ngại cho thầy học trò Hơn tiết học trƣờng phổ thông diễn thời gian 45 phút, thời gian ngắn thực hành vật lý Trong thực tập vật lý, việc giới thiệu lắp ráp thiết bị nhiều thời gian, thời gian thực tế để tiến hành thí nghiệm Nhƣ ngƣời thầy phải nhiều thời gian cho việc chuẩn bị trƣớc lên lớp khơng chắn thí nghiệm thành công mức độ Hơn số tiết dạy liền lớp khác điều thực đƣợc cách: là, học sinh phải đến phòng chức thí nghiệm riêng biệt; hai là, thầy cô phải di chuyển hệ thống dụng cụ thí nghiệm tới lớp học học sinh Cả hai phƣơng án gây nhiều khó khăn khơng phải trƣờng phổ thơng có đủ phòng chức riêng cho mơn hay phòng chức đủ điều kiện làm thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm bị hỏng hóc vận chuyển, chất lƣợng dạy học bị hạn chế Nhiều có đủ điều kiện tiến hành thí nghiệm, có phòng chức nhƣng việc đăng ký dạy không thực đƣợc đồng loạt nhiều lớp đăng ký, nhiều mơn đăng ký nên đến lƣợt làm thí nghiệm chƣơng trình học qua lâu khơng có hiệu giảng dạy Một giải pháp mà chúng tơi thấy góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học nghiên cứu, sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm ảo dạy học thí nghiệm vật lý Trong khn khổ luận văn tốt nghiệp sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm ảo dạy học động học định luật Newton (chƣơng trình giáo khoa vật lý lớp 10 THPT) Xây dựng hệ thống thí nghiệm thực hành Vật lý (TNTHVL) ảo thơng qua thí nghiệm thí nghiệm chuẩn có SGK Bộ giáo dục Đào tạo đƣợc thực cách xác sau lần ghi lại kết dùng phần mềm Flash MX lập trình để xử lý kết xây dựng phƣơng án thí nghiệm ảo dựa kết có thực với thí nghiệm thực Nhƣ thí nghiệm ảo mà khơng hồn tồn dựa vào cơng thức phần mềm xử lý công thức đơn với chip điện tử Các thí nghiệm hồn tồn có thật thiết bị thí nghiệm chuẩn lại mơ lại làm lại thí nghiệm máy tính lúc địa điểm lớp học Trong cần ý đến tính tƣơng tác học viên với thí nghiệm để hỗ trợ việc rèn luyện cho học viên biết cách tiến hành thí nghiệm nhƣ thu thập số liệu đo sử dụng thí nghiệm dạy học Hơn học sinh làm thí nghiệm lớp, với dụng cụ thí nghiệm thực đƣợc tự lựa chọn theo yêu cầu thiết bị chuẩn Bộ Giáo dục Đào tạo quy định Có thể xử lý kết thí nghiệm học Vấn đề thí nghiệm ảo nhƣng lại dựa dụng cụ thực tế học sinh có cảm nhận thực chất vật lý thí nghiệm mà làm Những TNTHVL ảo lƣu trữ đĩa CD hay đƣa lên mạng giúp thầy, cô học sinh sử dụng nơi xa, trao đổi góp ý tham khảo Nghiên cứu thực tế cho thấy chƣơng trình đào tạo nƣớc phát triển thí nghiệm ảo đƣợc sử dụng mạng góp phần bổ sung nâng cao chất lƣợng dạy học lớp(www.virtlab.com/; phy.ntnu.edu.tw/; ) Ở Việt Nam, việc đƣa vào sử dụng thí nghiệm ảo góp phần giải khó khăn thiết bị gặp phải Nhƣ vậy, xây dựng đƣợc TNTHVL ảo cho đáp ứng đƣợc yêu cầu TNTHVL góp phần giải khó khăn trên, nâng cao đƣợc chất lƣợng dạy học Với lý chọn đề tài nghiên cứu: Sử dụng phần mềm Flash MX dạy học thí nghiệm động học định luật Newton ( lập trình thí nghiệm ảo ) Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu,sử dụng phần mềm Flash MX dạy học thí nghiệm động học định luật Newton (chƣơng trình giáo khoa vật lý lớp 10 THPT) Khách thể đối tƣợng nghiên cứu  Khách thể: - Quá trình dạy học thí nghiệm động học định luật Newton (chƣơng trình sách giáo khoa vật lý lớp 10 THPT) - Phần mềm dạy học ngôn ngữ lập trình thiết kế  Đối tượng: 10 Flash MX TÀI LIỆU THAM KHẢO Lƣơng Duyên Bình (Chủ biên), Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2006) Vật lý 10 NXB Giáo dục Phạm Kim Chung (2001), Xây dựng sử dụng trang Web hỗ trợ dạy học vật lý trường trung học phổ thông, chương dao động học - Vật lý 12, Luận văn thạc sỹ khoa học Giáo dục, Đại học Sƣ phạm I, Hà Nội Phạm Xuân Quế (2004) Xây dựng sử dụng phần mềm dạy học Tạp chí Giáo dục, số 83 Vũ Trọng Rỹ (2005) Các yêu cầu sư phạm thí nghiệm ảo – sản phẩm multimedia Tạp chí Giáo dục, số 107 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (1999) Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học Vật lý NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003), Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông NXB Đại học Sƣ phạm Phạm Hữu Tòng (2001) Lý luận dạy học Vật lý NXB Giáo dục Mai Văn Trinh (2001) Nâng cao hiệu dạy học Vật lý trường Trung học Phổ thơng nhờ việc sử dụng máy vi tính phương tiện dạy học đại Luận án tiến sỹ Giáo dục Phạm Quý Tƣ (chủ biên), Lƣơng Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Xuân Thành, Phạm Đình Thiết, Đỗ Hƣơng Trà, Bùi Trọng Tuân, Lê Trọng Tƣờng (2006) Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình, sách giáo khoa lớp 10 trung học phổ thông Bộ Giáo dục Đào tạo 10.Viện hàn lâm khoa học Liên Xô, Viện Hàn lâm khoa học Sƣ phạm CHDC Đức (1983), Phương pháp giảng dạy vật lý trường phổ thông Liên Xô Cộng hoà dân chủ Đức, NXB Giáo dục, Hà Nội 11 ... sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm ảo dạy học thí nghiệm vật lý Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp sử dụng phần mềm Flash MX lập trình thí nghiệm ảo dạy học động học định luật Newton. .. cứu ,sử dụng phần mềm Flash MX dạy học thí nghiệm động học định luật Newton (chƣơng trình giáo khoa vật lý lớp 10 THPT) Khách thể đối tƣợng nghiên cứu  Khách thể: - Quá trình dạy học thí nghiệm động. .. tƣợng, q trình Vật lý phòng thí nghiệm hay tự nhiên 35 2.1.3 Đề xuất số ý tƣởng thiết kế số thí nghiệm thực hành Vật lý ảo sử dụng phần mềm Flash MX dạy học thí nghiệm động học định luật Newton