HƯỚNG DẪN DÙNG CROCODILE ĐỂ XÂY DỰNG 15 BÀI THÍ NGHIỆM ẢO THPT THEO CHUẨN SCORM TÍCH HỢP TRÊN LMS MOODLE

Trong dạy học Vật lý phổ thông hiện hành, rất nhiều bài học có các thí nghiệm để làm sáng tỏ các hiện tượng, quy luật, định luật Vật lý. Do đó, giáo viên giảng dạy cần dùng các thí nghiệm trực quan để cho học sinh hiểu rõ các hiện tượng, quy luật, định luật đó nhưng do nhiều dụng cụ thí nghiệm ở các trường phổ thông còn thiếu và có những bộ thí nghiệm quá cồng kềnh không thể thí nghiệm để mô tả cũng như thực hiện được ngay trên lớp để cho học sinh nắm bắt được kiến thức mới. Do đó, việc ứng dụng các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo để lồng ghép vào các bài giảng điện tử cũng đóng một phần vai trò quan trọng. Việc đưa các thí nghiệm ảo vào bài giảng giúp học sinh làm sáng tỏ lý thuyết Vật lý, gây hứng thú học tập cho học sinh, làm cho học sinh nhận thức, tiếp thu kiến thức một cách dễ dàng hơn. Bài báo đã nghiên cứu tổng quát được những thí nghiệm ảo cơ bản ở trong chương trình Sách giáo khoa Vật lý Trung học phổ thông hiện hành cũng như video hướng dẫn thiết lập thí nghiệm nhằm giúp cho người đọc tiếp cận, tiến hành những thao tác thí nghiệm và khai thác phần mềm Crocodile Physics 605 được hiệu quả qua đó lồng ghép các thí nghiệm vào bài giảng điện tử làm cho bài giảng thêm sinh động và lôi cuốn học sinh để nâng cao chất lượng dạy học môn vật lí.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

CẤP TRƯỜNG NĂM 2013

Tên đề tài:

HƯỚNG DẪN DÙNG CROCODILE ĐỂ XÂY DỰNG

15 BÀI THÍ NGHIỆM ẢO THPT THEO CHUẨN SCORM

TÍCH HỢP TRÊN LMS MOODLE

Mã số: T2013 - 03 - 02

Chủ nhiệm đề tài: CN PHAN LIỄN

Đà Nẵng, 12/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Tên đề tài:

HƯỚNG DẪN DÙNG CROCODILE ĐỂ XÂY DỰNG

15 BÀI THÍ NGHIỆM ẢO THPT THEO CHUẨN SCORM

TÍCH HỢP TRÊN LMS MOODLE

Mã số: T2013 - 03 - 02

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên)

Đà Nẵng, 12/2013

NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên

Đơn vị công tác và lĩnh

vực chuyên môn

Nội dung công việc nghiên cứu cụ thể được giao

Chữ ký

1 Phan Liễn

Tổ kỹ thuật, Trường Đại học

Sư phạm - Đại học ĐàNẵng

Chủ nhiệm đề tàinghiên cứu

2 Trịnh Khắc

Đức

Tổ kỹ thuật, Trường Đại học

Sư phạm - Đại học ĐàNẵng

Phân tích, thiết kế tíchhợp chương trình lênWebsite của Nhàtrường

MỞ ĐẦU 1

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước 1

2 Tính cấp thiết của đề tài 2

3 Mục tiêu đề tài 3

4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 3

5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

6 Nội dung nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 5

1.1 Phương pháp dạy học Vật lý 5

1.2 Phân loại thí nghiệm Vật lý: có hai loại 6

1.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lý 7

1.3.1 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm nhận thức 7

1.3.2 Chức năng của thí nghiệm theo quan lý luận dạy học 7

1.4 Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh 7

1.5 Thí nghiệm đối với quá trình tổ chức hoạt động tự học 8

1.6 Một số giải pháp nhằm nâng cao việc sử dụng thí nghiệm và PTDH hiện đại trong hoạt động tự học 9

1.7 So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật trong dạy học Vật lý 10

1.7.1 Khái niệm 10

1.7.2 So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật 10

1.8 Thực trạng nghiên cứu và sử dung thí nghiệm Vật lý ảo 11

1.9 Chuẩn SCORM 11

1.9.1 SCORM là gì? 11

1.9.2 Vì sao lại dùng chuẩn Scorm 13

1.10 Hệ thống quản lý học tập Moodle 13

PHYSICS THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ẢO 16

2.1 Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics 16

2.2 Hướng dẫn các bước sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 19

2.3 Một số thao tác cơ bản khi thiết kế thí nghiệm 20

2.3.1 Phần cơ học 20

2.3.2 Phần Quang hình học 25

2.3.3 Phần Điện học 28

2.3.4 Phần Sóng sơ học 34

CHƯƠNG 3 15 BÀI THÍ NGHIỆM TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 37

BÀI THÍ NGHIỆM 01: KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU. 37

1 Mục đích thí nghiệm 37

2 Thiết lập thí nghiệm 37

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 38

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2: KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 39

1 Mục đích thí nghiệm 39

2 Thiết lập thí nghiệm 39

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 40

BÀI THÍ NGHIỆM 03: KHẢO SÁT CÁC DẠNG VA CHẠM 41

1 Mục đích thí nghiệm 41

2 Thiết lập thí nghiệm 41

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 41

BÀI THÍ NGHIỆM 04: KHẢO SÁT LỰC ĐÀN HỒI 42

1 Mục đích thí nghiệm 42

2 Thiết lập thí nghiệm 42

3 Sử dụng trong bài học 42

TỬ KHÍ 43

1 Mục đích thí nghiệm 43

2 Thiết lập thí nghiệm 43

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 43

BÀI THÍ NGHIỆM 06: KHẢO SÁT LĂNG KÍNH 44

1 Mục đích thí nghiệm 44

2 Thiết lập thí nghiệm 44

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 44

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 07: KHẢO SÁT ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ 45

1 Mục đích thí nghiệm 45

2 Thiết lập thí nghiệm 45

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 45

BÀI THÍ NGHIỆM 08: KHẢO SÁT THẤU KÍNH HỘI TỤ VÀ THẤU KÍNH PHÂN KỲ 46

1 Mục đích thí nghiệm 46

2 Thiết lập thí nghiệm 46

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 46

BÀI THÍ NGHIỆM 09: KHẢO SÁT MẮT VÀ CÁC TẬT CỦA MẮT 47

1 Mục đích thí nghiệm 47

2 Thiết lập thí nghiệm 47

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 47

BÀI THÍ NGHIỆM 10: KHẢO SÁT KÍNH HIỂN VI 48

1 Mục đích thí nghiệm 48

2 Thiết lập thí nghiệm 48

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 48

KỲ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO 49

1 Mục đích thí nghiệm 49

2 Thiết lập thí nghiệm 49

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 49

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 12:KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 50

1 Mục đích thí nghiệm 50

2 Thiết lập thí nghiệm 50

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 50

BÀI THÍ NGHIÊM 13: KHẢO SÁT GIAO THOA SÓNG 51

1 Mục đích thí nghiệm 51

2 Thiết lập thí nghiệm 51

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 51

BÀI THÍ NGHIỆM 14: KHẢO SÁT HIỆU ỨNG DOPPER 52

1 Mục đích thí nghiệm 52

2 Thiết lập thí nghiệm 52

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 52

BÀI THÍ NGHIỆM 15: KHẢO SÁT DÒNG ĐIỆN TRONG MẠCH R – L - C 53

1 Mục đích thí nghiệm 53

2 Thiết lập thí nghiệm 53

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài học 54

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

CNTT : Công nghệ thông tin

- Tên đề tài: Hướng dẫn dùng Crocodile để xây dựng 15 bài thí nghiệm Vật lý ảo Trung học phổ thông theo chuẫn Scorm tích hợp lên LMS Moodle (Learning Management System)

- Mã số: Đ2013-03-02

- Chủ nhiệm: Cử Nhân Phan Liễn

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng

- Thời gian thực hiện: Từ tháng 01-2013 đến tháng 12-2013

2 Mục tiêu:

- Nghiên cứu sử dụng phần mềm thí nghiệm với sự hỗ trợ của Máy vi tính vào

giảng dạy thực hành cho Sinh viên trường Đại học Sư phạm và giáo viên dạy cáctrường Trung học phổ thông, nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy thực hành cho

Sinh viên trường ĐHSP và làm tài liệu tham khảo cho giáo viên.

- Tăng cường khả năng tự học cho Sinh viên, tiếp thu bài có hiệu quả cho Họcsinh

- Tiết kiệm kinh phí vật tư

- Rèn luyện kỹ năng thực hành Thí nghiệm Vật lý dành cho Sinh viên trườngĐại học Sư phạm theo hướng tăng cường hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo củaSinh viên

4 Kết quả nghiên cứu:

- Đề tài thể hiện tính cần thiết trong dạy học ngày nay, việc xây dựng hệ thống

thí nghiệm ảo Vật lý theo chuẫn Scorm tích hợp lên LMS Moodle ( LearningManagement System) là môt nhu cầu thực tế, được xem là phương tiện dạy học hiệnđại; ứng dụng phương pháp truyền thông đa phương tiện vào dạy học Vật lý là cầnthiết và cấp bách nhằm rèn luyện kỹ năng tự học cho Sinh viên góp phần đổi mớiphương pháp dạy học Trên cơ sở so sánh giữa hoạt động của giáo viên trong Dạyhọc truyền thống và Dạy học bằng bài giảng điện tử, giáo viên phải biết được cụ thểđặc điểm của từng hình thức ứng dụng Công nghệ thông tin vào Dạy học vật lí đó

- Xây dựng được Video hướng dẫn thực hành 15 bài thí nghiệm ảo về phươngpháp giảng dạy thí nghiệm vật lý trung học phổ thông theo chuẩn Scorm tích hợplên hệ thống quản lý học tập Moodle phù hợp với mục tiêu của chương trình giảngdạy và sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông

- Project title: Guide Crocodile used to build 15 post secondary virtual

physics laboratory according to SCORM standard integrated Moodle LMS (Learning Management System)

- Code number: Đ2013-03-02

- Coordinator: Phan Lien

- Implementing institution: University of Education-The University of Danang

- Duration: from January 2013 to Dec 2013

2 Objectives

- Research and testing using software with the support of Computers inteaching practice for students of the Pedagogical University and teacher ofMiddle School, in order to improve the quality of teaching practice StudentNational University of Education and references for teachers

- Enhanced self-learning ability for students to collect all effective forstudents

- Material cost savings

- Train skills practice for Physics Laboratory University Student Teacherstowards increasing positive awareness activities, student creativity

of the teacher in teaching and learning in traditional electronic lesson, theteacher must know the specific characteristics of each form of the application ofinformation technology in teaching physics that are: using electronic lecture;

- Developing the Practice Guidelines Video 15 virtual labs for experimentalteaching high school physics according to SCORM standard integrated learningmanagement system Moodle consistent with the objectives of the curriculumtextbooks and high school physics.

5 Products

- 1 guide book for practising 15 high school Physics experiments

- 1 DVD with 15 videos for guiding the practice of high school Physicsexperiments

- Uploaded lectures of 15 high school Physics experiments on the website ofUniversity of Education

- 1 journal article published on The Journal of Science and Education

Danang, 15 Dec 2013

Implementing institution Coordinator

(signed and sealed) (signed)

Phan Lien

Học mọi nơi (any where)Học mọi lúc (any time)Học suốt đời (life long)Dạy cho mọi người (any one) và mọi trình độ tiếp thu khác nhau

- Trong nước: Ở nước ta, vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục,đào tạo được Đảng và Nhà nước rất coi trọng, coi yêu cầu đổi mới PPDH có sự hỗtrợ của các phương tiện kỹ thuật hiện đại là điều hết sức cần thiết Các Văn kiện,Nghị quyết, Chỉ thị của Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục – Đào tạo đã thể hiện rõđiều này, như: Nghị quyết CP của Chính phủ về chương trình quốc gia đưa côngnghệ thông tin (CNTT) vào giáo dục đào tạo (1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóaVIII, Luật giáo dục (1998) và Luật giáo dục sửa đổi (2005), Nghị quyết 81 của Thủtướng Chính phủ, Chỉ thị 29 của Bộ Giáo dục – Đào tạo,…

Tình hình nghiên cứu, khai thác phương tiện dạy học hiện đại trên thế giới vàtrong nước cho thấy rằng sự hỗ trợ của công nghệ thông tin (CNTT) trong quá trìnhdạy học Vật lý là một xu hướng đã và đang được các nhà khoa học quan tâm

2 Tính cấp thiết của đề tài

Theo xu hướng phát triển chung của xã hội như hiện nay, việc ứng dụngCNTT vào việc dạy và học là xu hướng tất yếu của các trường trong cả nước Sảnphẩm CNTT trong dạy học rất đa dạng như giáo án điện tử, bài giảng điện tử, phầnmềm dạy học, tài liệu điện tử, … Thế nên trong những năm gần đây, việc sử dụngmáy vi tính (MVT) hỗ trợ cho các TNVL trong dạy học đang phát triển ngày càngrộng rãi trên thế giới nhưng vấn đề nầy ở phòng thí nghiệm (TN) phương phápgiảng dạy trường Đại học và các trường Trung học phổ thông (THPT) nước ta cònnhiều hạn chế Do giá nhập khẩu cao nên đại đa số các trường chỉ trang bị cho mõibài thí nghiệm được 1 bộ TNVL Việc hướng dẫn lắp ráp thí nghiệm tốn nhiều thờigian nên không thể đem lên lớp học thông thường để làm TN biểu diễn hoặc hướngdẫn cho HS mặt khác dụng cụ TN không đủ để biểu diễn cho tất cả các bài học cóyêu cầu thí nghiệm Mặc khác, kiến thức Vật lý THPT lại khó và trừu tượng đối vớihọc sinh (HS) Vì vậy, trong dạy học Vật lý giảng viên (GV) gặp rất nhiều khó khăntrong việc giúp HS hiểu rõ bản chất Vật lý của các hiện tượng nầy Chính vì vậy, sửdụng TN với sự hỗ trợ của MVT sẽ giúp HS nắm vững kiến thức hơn, tích cực hơntrong học tập, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí THPT

Việc ứng dụng CNTT trong dạy học sẽ hỗ trợ thêm cho giáo viên những công

cụ nhằm nâng cao tính tích cực, tự thân vận động trong sinh viên học sinh và vai tròcủa người giáo viên lúc này chỉ giữ chức năng định hướng, tư vấn; còn người họctùy vào năng lực, điều kiện và nhu cầu của bản thân sẽ đầu tư một khoản thời gian

và công sức hợp lí để đạt được những kiến thức mà mình đặt ra

Đề tài cũng góp phần đổi mới phương pháp dạy học (PPDH), hướng dẫn, tổchức cho SV tiến hành các TN nghiên cứu trong giờ học theo hướng tự học, tự làm

TN nhằm tăng cường hoạt động tự học tích cực

Do đó việc Hướng dẫn dùng Crocodile để xây dựng 15 bài thí nghiệm Vật

lý ảo THPT theo chuẫn Scorm tích hợp lên LMS Moodle (Learning Management System) là môt nhu cầu cần thiết hiện nay.

3 Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu sử dụng phần mềm thí nghiệm với sự hỗ trợ của MVT vào thiết

kế thí nghiệm ảo nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy cho HS ở các trường THPT

- Xây dựng được 15 thí nghiệm THPT bằng phần mềm Crocodile Physics 605cũng như 15 video hướng dẫn để thiết lập thí nghiệm

- Rèn luyện kỹ năng thực hành TN VL dành cho giáo viên các trường THPTtheo hướng tăng cường hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết:

+ Nghiên cứu chương trình Vât lý THPT từ đó đưa ra mục đích thí nghiệmcho các bài học

+ Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học của môn vật lý ởtrường THPT

+ Nghiên cứu hệ thống LMS Moodle

- Nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát, tiến hành các bài thí nghiệm để biênsoạn tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Khảo sát, tiến hành tạo bài giảng hướng dẫn sửdụng trên hệ thống học tập Moodle

5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các bài TNVL trong chương trình vật lý phổ thông,phần mềm Crocodile Physics v6.05

- Phạm vi nghiên cứu:

+ 15 Bài TNVL THPT

+ Phần mềm Crocodile Physics v6.05

6 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc đổi mới PPDH vật lý và việc

sử dụng phối hơp TNVL với các phương tiện nghe nhìn hiện đại theo hướng tíchcực hóa hoạt động tự học của SV

- Tổng quan tài liệu về thí nghiệm thật, ảo và ứng dụng công nghệ thông tin

- Hướng dẫn thiết kế 15 bài thí nghiệm THPT về PP giảng dạy TNVL dànhcho SV ĐHSP

- Sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 tạo 15 bài thí nghiệm THPT.

- Đóng gói bài giảng theo chuẩn Scorm tích hợp lên LMS Moodle ( LearningManagement System)

- Tích hợp vào đĩa CD để học ngoại tuyến (off-line)

CHƯƠNG 1 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 Phương pháp dạy học Vật lý.

Phương pháp dạy học là hình thức và phương thức hoạt động của giáo viên vàhọc sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học Haynói ngắn gọn phương pháp dạy học là con đường để đạt mục đích dạy học

Để hoàn thiện các phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học ởnhà trường thì người giáo viên phải vượt qua ba ràng buộc: mục đích dạy học, nộidung dạy học và đối tượng dạy học Như vậy phương pháp dạy học Vật lý chỉ khácvới phương pháp dạy học các bộ môn khác ở nội dung dạy học Tính nội dung củaphương pháp dạy học đưa đến một yêu cầu: phương pháp dạy học phải làm nổi bậtnội dung môn học, giúp học sinh tiếp cận chính những khoa học từ đó cấu tạo nênmôn học

Phương pháp dạy học phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạocủa học sinh; phù hợp với đặc trưng của môn học, đặc điểm đối tượng học sinh,điều kiện của từng lớp học, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả nănghợp tác, rèn luyện kỷ năng vận dụng kiến thước và thực tiển tác động đến tình cảmđem lại niềm vui hứng thú và trách nhiệm của học sinh

Do vậy, giáo viên Vật lý phải biết vận dụng tổng hợp về: Vật lý, Tâm lý học,

Lý luận dạy học hiện đại, Phương pháp dạy học Vật lý để giải quyết những vấn đề

cụ thể trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức kiến thức Vật lý cho học sinhphổ thông

Giáo viên Vật lý cần nắm vững những phương pháp và kĩ năng cơ bản đểgiảng dạy môn Vật lý ở trường phổ thông như: giảng dạy lý thuyết, rèn luyện kĩnăng giải bài tập cho học sinh, tiến hành các bài thí nghiệm của giáo viên, tổ chức

và hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm thực hành

Ngày nay Vật lý học ngày càng phát triển và có nhiều sự kiện mới được pháthiện dẫn đến việc xây dựng những khái niệm mới, định luật mới và lý thuyết mới.Trong quá trình đó nội dung của môn học Vật lý cũng cần phải thay đổi kịp thời

Vật lý trong các trường phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm Phươngpháp chủ yếu của nó chủ yếu là phương pháp thực nghiệm Đó là phương pháp nhậnthức hiệu quả trên con đường đi tìm chân lý khách quan, là một dạng biến đổi khoahọc Vật lý sao cho phù hợp với trình độ học sinh, mục đích dạy học và điều kiệncủa nhà trường.

Mặt khác, Vật lý học là một khoa học chính xác đòi hỏi vừa phải có khả năngquan sát tinh tế khéo léo tác động vào tự nhiên khi làm thí nghiệm, vừa phải có tưduy logic chặt chẽ, biện chứng, vừa phải trao đổi thảo luận để khẳng định chân lý

Vì vậy, dạy học Vật lý phải đảm bảo có những phương tiện vật chất và tinhthần cần thiết để học sinh có thể thực hiện được các hành động học tập Phải đảmbảo sự phát triển liên tiếp mâu thuẫn nội tại của môn học Vật lý mà việc giải quyếtchúng sẽ dấn đến kết quả là hình thành những kiến thức, kĩ năng, năng lực mới Yêucầu này không chấp nhận lối “truyền thụ một chiều” rất phổ biến trong dạy học hiệnnay

Như vậy, một môn học có tính khoa học thực nghiệm như Vật lý thì thí

nghiệm đóng vai trong rất quan trọng

1.2 Phân loại thí nghiệm Vật lý: có hai loại

- Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: Do giáo viên tiến hành nhằm giới thiệumột cách tương đối nhanh với học sinh các hiện tượng, các quá trình và các quy luậtnghiên cứu

- Thí nghiệm do học sinh thực hiện: Do học sinh tiến hành dưới sự tổ chức và

hướng dẫn của giáo viên để hình thành kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo cho bản thân

1.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

1.3.1 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm nhận thức.

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

- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu được

- Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn

- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức

1.3.2 Chức năng của thí nghiệm theo quan lý luận dạy học.

- Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quátrình dạy học

- Thí nghiệm góp phần phát triển toàn diện của học sinh

- Thí nghiệm góp phần đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình Vật lý

- Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuậttổng hợp cho học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện kích thích học tập của học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh

Như vậy, trong dạy học Vật lý thí nghiệm là phần không thể thiếu và cần phải

vận dụng nó vào quá trình dạy học một cách hiệu quả hơn

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

Vật lí học là một khoa học thực nghiệm, tuy nhiên trong tự nhiên và kĩ thuật, rất

ít các hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra dưới dạng thuần khiết nên muốn nhận thứcđược đối tượng vật lí, chúng ta phải tác động vào đối tượng, hiện thực khách quanmột cách có chủ định và hệ thống Đó chính là quá trình làm TN vật lí

Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau củaquá trình dạy học: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng mới,củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của

HS

Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu để xây dựng bài học, thínghiệm vật lí được sử dụng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu Đặc biệt có hiệuquả là việc sử dụng thí nghiệm vật lí để tạo tình huống có vấn đề Trong giaiđoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm sẽ cung cấp một cách có hệ thốngcác cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tínhđúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hìnhthành kiến thức mới Trong giai đoạn củng cố kiến thức, kĩ năng của HS làm thínghiệm vật lí có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mà cònđánh giá khả năng tự học, sáng tạo của HS trong quá trình thí nghiệm TN đóng

một vai trò hết sức quan trọng, là phương tiện của việc thu nhận tri thức Nhưng vẫncòn những khó khăn và hạn khi sử dụng TN và các phương tiện dạy học truyềnthống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Cụ thể là ở phổ thông thiếu những

TN định lượng với độ chính xác cao, do hạn chế về thời gian trong khuôn khổ tiếthọc, do hiện tượng khảo sát quá phức tạp, không dễ gì đơn giản hóa được, hay cáchiện tượng vật lí xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm, tính trực quan một số TN chưacao gây khó khăn cho việc quan sát, thu thập số liệu Vì vậy, việc nghiên cứu khaithác, sử dụng TN với sự hỗ trợ của các phương tiện dạy học hiện đại là cần thiết để

tổ chức hoạt động nhận thức cho HS có hiệu quả hơn

1.5 Thí nghiệm đối với quá trình tổ chức hoạt động tự học

Tự học là tự tìm tòi, tự đặt câu hỏi, tự tìm hiểu để nắm được vấn đề, hiểu sâuhơn Như vậy tự học giúp cho HS thu nhận kiến thức và vận dụng kiến thức để rènluyện kỷ năng sâu sắc hơn, HS nhớ lâu kiến thức này lâu hơn Trong thời đại khoahọc công nghệ phát triển như vũ bão và cùng với nó là sự bùng nổ thông tin, việc tựhọc có vai trò vô cùng quan trọng Tự học được xem là “chìa khóa vàng” giúp cho

HS đã và đang bước vào thiên niên kỷ mới với trình độ khoa học-công nghệ hiệnđại Việc tự học giúp HS không ngừng nâng cao hiểu biết, cập nhật tri thức, pháthuy được năng lực của bản thân trong học tập và sáng tạo

Thí nghiệm vật lý là phương tiện để kiểm tra kết quả tự học Thí nghiệm được

sử dụng để phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm của HS Bởi như chúng tabiết rằng, HS trước khi đến trường, trước giờ học đã có những hiểu biết, nhữngquan niệm về các hiện tượng, khái niệm và quá trình vật lí sắp được nghiên cứutrong giờ học Song đa số những hiểu biết, quan niệm ấy có thể sai lệch ra khỏi bảnchất vật lí hoặc nó không có đủ các cơ sở để hiểu những vấn đề sẽ nghiên cứu tronggiờ học

1.6 Một số giải pháp nhằm nâng cao việc sử dụng thí nghiệm và PTDH hiện đại trong hoạt động tự học.

Qua kết quả điều tra trên cùng với những nhận định ban đầu về thực trạng dạyhọc có sử dụng thí nghiệm và PTDH hiện nay, chúng tôi đề xuất một số giải phápnhằm nâng cao việc sử dụng thí nghiệm và PTDH trong dạy học vật lí như sau:

- Bên cạnh việc tăng cường đầu tư, trang bị và hiện đại hóa cơ sở vật chất (thínghiệm và PTDH hiện đại) của nhà nước thì mỗi giảng viêncần quan tâm nhiều hơntới việc tự nghiên cứu thiết kế, khai thác và sử dụng các thí nghiệm đơn giản, thínghiệm vui để phục vụ cho dạy học Muốn vậy, các cấp quản lí giáo dục cần phảiđẩy mạnh phong trào thi đua tự sáng chế các đồ dùng dạy học.

- Khai thác và phân loại TNVL để thuận tiện trong việc sử dụng dạy học

- Để tăng thêm hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học, giảngviêncần lưu ý đến việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ như: máy vi tính, đèn chiếuprojector, internet, website học tập…

- Cần có kế hoạch mở các lớp bồi dưỡng, tập huấn GV sử dụng các thiết bị thínghiệm và phương tiện dạy học hiện đại

- Các trường phổ thông cần đẩy mạnh phong trào đổi mới PPDH gắn liền vớiviệc nghiên cứu sử dụng các TN theo các chiến lược DH hiện đại

Như vậy, với sự hỗ trợ của máy vi tính và các phương tiện dạy học khác, sẽ làmtăng tính trực quan của TN vật lí Sự hỗ trợ đó góp phần giúp cho TN làm tốt hơn cácchức năng của mình trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Bên cạnh đó, trựcquan hóa TN tạo điều kiện cho HS dễ nắm bắt hiện tượng, quá trình diễn ra trong TN,kích thích hứng thú học tập của các em

1.7 So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật trong dạy học Vật lý.

1.7.2 So sánh thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật.

Thí nghiệm ảo hay thí nghiệm thật thì cũng đều được xếp vào loại thínghiệm trực quan, cùng làm sáng tỏ lý thuyết Vật lý, gây hứng thú học tập cho họcsinh, giáo dục tính tò mò khoa học, làm cho học sinh nhận thức kiến thức dễ dànghơn, kiến thức thu được của các em rõ ràng và sâu sắc Tuy nhiên mỗi phương phápđều có ưu và nhược điểm riêng

 Những ưu điểm của thí nghiệm ảo so với thí nghiệm thật:

- Thí nghiệm thật tại lớp cho học sinh quan sát thì hầu như các dụng cụ thínghiệm đều có kích thước khá nhỏ, lớp đông, phòng học rộng Như vậy thí nghiệmthì không phải tất cả các học sinh trong lớp đều có thể quan sát dễ dàng được Trongkhi đó thí nghiệm ảo được thực hiện trên màn chiếu rộng, và màn chiếu này đượcđặt ỏ vị trí sao cho tất cả học sinh trong lớp có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiệntrên đó, đồng thời dụng cụ thí nghiệm có thể thay đổi kích cỡ cho đủ lớn để cho cảlớp đều có thể quan sát rõ ràng kể cả các em ngồi ở cuối lớp

- Với các thí nghiệm thật một số dụng cụ thí nghiệm có thể xảy ra cháy nổ, hưhỏng, ảnh hưởng sức khoẻ con người nhưng với thí nghiệm ảo thì các thí nghiệmhoàn toàn an toàn, dể xử lí

- Thí nghiệm ảo có thể dể dàng mô phỏng nhanh, sinh động, chính xác, thẩm

mỹ, hiệu quả đại đa số hiện tượng Vật lý ngay cả những thí nghiệm ma thí nghiệmthật không thực hiện được

- Với một số thí nghiệm thật phức tạp đòi hỏi các dụng cụ thí nghiệm cồngkềnh, nặng thì việc vận chuyển và ứng dụng rất khó khăn Còn thí nghiệm ảo thì cácdụng cụ có sẵn, đầy đủ trong các phần mềm thí nghiệm ảo

- Chi phí đầu tư cho thí nghiệm ảo là ít và được sử dụng lâu dài hơn so với thínghiệm thật

 Những ưu điểm của thí nghiệm thật so với thí nghiệm ảo

Nếu có điều kiện thực hiện thành công thì thí nghiệm thật vẫn mang lại hiệuquả sư phạm cao hơn; kĩ năng cũng như kiến thức Vật lý hình thành ở học sinh chắcchắn hơn

1.8 Thực trạng nghiên cứu và sử dung thí nghiệm Vật lý ảo.

Nhìn chung, việc giảng dạy Vật lý hiện nay chưa thể hiện được tốt các đặctrưng của môn học, rất nhiều giáo viên chưa tận dụng được các phương tiện thínghiệm hiện để tăng hiệu quả giờ dạy

Thực tế cho thấy rằng: số giáo viên phổ thông biết sử dụng thí nghiệm ảo vàodạy học Vật lý là không nhiều Nguyên nhân là: nhiều giáo viên thiếu kiến thức tinhọc và thiếu sự quan tâm đến sự có mặt của thí nghiệm ảo; đại đa số các phần mềm

thí nghiệm hiện có đều được viết băng tiếng nước ngoài nên các giáo viên cũng gặpnhiều khó khăn trong việc tìm hiểu và sử dụng nó cho hiệu quả.

Tuy nhiên, đã có không ít các nhà giáo dục coi việc kiểm tra tình hình giáodục các phương tiện thí nghiệm ảo ở trường phổ thông như một khâu tất yếu đểđánh giá chất lượng dạy học Việc này tạo ra yêu cầu và động lực để các giáo viênquan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng các thí nghiệm ảo

1.9 Chuẩn SCORM

1.9.1 SCORM là gì?

SCORM (The Sharable Content Object Reference Model) do U.S.Department

of Defense (DoD) phát triển đầu tiên E-Learning có nội dung được phát triển trênnhiều nền khác nhau, sử dụng nhiều chuẩn và đặc tả khác nhau và gây nên nhữngkhác biệt trên những hệ thống không tương thích DoD liên kết chặt chẽ cùng các kỹ

sư kỹ thuật E-Learning Aviation Industry CBT Committee (AICC) phát triển trongthập kỷ trước

Kết quả là mô hình tham khảo thực nghiệm chung được Advance DistributedLearning (ADL) xuất bản, đó là sự nỗ lực cộng tác giữa chính phủ, ngành côngnghiệp và giới học viện được bảo trợ bởi Office of the Secretary of Defence ChuẩnSCORM là trọng tâm trên sự cho phép plug-and-play thao tác giữa các thành phần,khả năng truy cập và khả năng dùng lại của nội dung học tập Web-based , với mụcđích tốt nhất của sự bảo đảm cơ hội cao nhất cho chất lượng giáo dục và đào tạo,đáp ứng nhu cầu của từng cá nhân, phân phát có hiệu quả mọi nơi mọi lúc

Dựa trên cơ sở tiêu chuẩn công nghệ đã được thừa nhận bao gồm XML vàJavaScript, SCORM trở nên bền vững, trên thực tế tiêu chuẩn công nghệ E-Learning ngày nay đã được bao quát rộng và được hỗ trợ bởi các tập đoàn hàng đầuthế giới, các trường đại học, hệ thống nhà cung cấp và các đại lý

SCORM là một mô hình tham khảo các chuẩn kĩ thuật, các đặc tả và cáchướng dẫn có liên quan đưa ra bởi các tổ chức khác nhau dùng để đáp ứng các yêucầu ở mức cao của nội dung học tập và các hệ thống thông qua các đặc tính sau:

- Tính truy cập được (Accessibility): Khả năng định vị và truy cập các nội

dung giảng dạy từ một nơi ở xa và phân phối nó tới các vị trí khác

- Tính thích ứng được (Adaptability): Khả năng cung cấp các nội dung

giảng dạy phù hợp với yêu cầu của từng cá nhân và tổ chức

- Tính kinh tế (Affordability): Khả năng tăng hiệu quả và năng suất bằng

cách giảm thời gian và chi phí liên quan đến việc phân phối các giảng dạy

- Tính bền vững (Durability): Khả năng trụ vững với sự phát triển của sự

phát triển và thay đổi của công nghệ mà không phải thiết kế lại tốn kém, cấu hìnhlại

- Tính linh động (Interoperability): Khả năng làm cho các thành phần giảng

dạy tại một nơi với một tập công cụ hay nền (platform) và sử dụng chúng tại mộtnơi khác với một tập các công cụ hay nền

- Tính tái sử dụng (Reusability): Khả năng mềm dẻo trong việc kết hợp các

thành phần giảng dạy trong nhiều ứng dụng và nhiều ngữ cảnh khác nhau

1.9.2 Vì sao lại dùng chuẩn Scorm

Lợi ích của mô hình SCORM đã được đông đảo cộng đồng E-Learning thừanhận Bằng chứng là càng ngày càng nhiều plateform E-Learning tuyên bố hỗ trợSCORM Mặt khác, chúng ta nhận thấy Internet thực sự đã và đang là một kho nộidung vô tận Rất dễ tìm được các nội dung cho việc học từ xa trên Internet Ngàycàng nhiều Đại học và các giáo sư công bố các bài giảng của mình lên Internet chocộng đồng tự do truy nhập và tham khảo Tuy nhiên phần lớn các bài giảng này đềuchỉ là những trang HTML hoặc slide, hoàn toàn không theo một chuẩn nào của dạyhọc từ xa Việc tích hợp chúng lên một hê LMS do đó rất khó khăn

Động cơ thúc đẩy chúng tôi xây dựng một quy trình để có thể chuyển đổi từmột khóa học trên internet sang một gói SCORM là nhằm tận dụng được những tàinguyên vô tận này trên Internet Những nội dung sau khi chuyển đổi sẽ trở nên độclập và chia sẻ được giữa các hệ thống E-Learning với nhau

1.10 Hệ thống quản lý học tập Moodle

- Moodle cung cấp cho người sử dụng những module theo ba dạng các module

tạo tài nguyên tĩnh như các chức năng soạn thảo văn bản, hiển thị các thư mục, các module tạo tài nguyên tương tác với các nội dung học như các bài tập, bài thi,

kiểm tra đánh giá, các module tạo tài nguyên tương tác với người khác như chat, forum, bảng thuật ngữ, wiki,

- Moodle là một hệ thống tổng thể về E-Learning, trong đó có tích hợp module

thi trắc nghiệm cho phép kết hợp cả dạy, học và thi Moodle đã đáp ứng những tiêuchí giáo dục mới mà từ trước tới nay chưa từng có: Có thể học mọi nơi, học mọilúc, học theo sở thích, học mềm dẻo và mở, học suốt đời …

- Moodle giúp quản lý quá trình học tập của từng người học, của từng khoáhọc, giúp cho các học viên làm việc theo nhóm, tăng cường sự trao đổi kiến thứcgiữa Giảng viên và học viên.… Một thành phần quan trọng nữa của hệ thống E-Learning là hệ thống quản lí nội dung học tập (LCMS: Learning ContentManagement System) cho phép tạo và quản lý nội dung học tập

- Moodle cung cấp các công cụ làm bài giảng (authoring tools) một cách sinhđộng, dễ dùng, và đầy đủ thiết bị đa phương tiện Điều quan trọng hơn là, hệ thốngnày đã được thế giới chuẩn hoá nên các bài giảng có thể trao đổi với nhau trên toànthế giới cũng như giữa các trường học ở Việt Nam

Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN đã xây dựng được hệ thống học tậpmoodle Sau hơn 2 năm vận hành ổn định, hệ thống đã và đang phát huy tính tiệních của mình Cụ thể đã có những khoa quan tâm hơn như khoa Sinh – Môi trường,khoa Giáo dục Chính trị, khoa Lý, Khoa Văn… một số trang web cá nhân sử dụngMoodle hiệu quả như Website Đánh giá Chất lượng (www.ued.edu.vn/dgcl), Phònggiáo trình (www.ued.edu.vn/phonggiaotrinh)

Đây chính là bước cơ bản đầu tiên khi nói đến E-Learning bởi vì cho đến bâygiờ Moodle vẫn là sự lựa chọn tốt nhất cho hệ thống quản lý học tập vì tính ổn định

+ Giảng viên và sinh viên

Một hệ thống học tập đạt hiệu quả, phải có những con người biết khaithác và sử dụng hệ thống đó:

 Đội ngũ cán bộ, giảng viên phải là những người tâm huyết, yêu nghề

có tinh thần cầu tiến, đặc biệt là lớp cán bộ, giảng viên năng động, ham họchỏi và có trình độ, thể hiện qua việc tiếp cận hệ thống Moodle đây chính làthế mạnh của việc triển khai LMS

 Chuyển biến nhận thức mới là tầm quan trọng, cán bộ, giảng viên phảithấy được những lợi ích của E-Learning mang lại và đã có nhu cầu tạo bàigiảng qua mạng

 Bên cạnh đội ngũ cán bộ, giảng viên một yếu tố không thể không nóiđến đó là Sinh viên vì đây chính là đối tượng thụ hưởng

 Đội ngũ quản trị mạng có trình độ

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS THIẾT

KẾ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ẢO 2.1 Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics.

Crocodile Physics là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng, thiết kế các thí

nghiệm ảo môn vật lý trong nhà trường phổ thông Phần mềm này được ứng dụngrộng rãi ở các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, và nó đang được sử dụngvới số lượng ngày càng nhiều ở Việt Nam

Hiện nay phần mềm Crocodile Physics có rất nhiều phiên bản và phiên bản sử dụng phổ biến nhất là Crocodile Physics 605, ra đời vào năm 2006 với rất nhiều

tính năng mới so với các phiên bản trước đó

Ưu điểm của phần mềm này là ngoài những thí nghiệm có sẵn của chươngtrình thì người dúng có thế tự thiết kế ra những thí nghiệm khác phù hợp vớichương trình giảng dạy của sách giáo khoa và theo định huớng dạy của mình Ngoài

ra phiên bản Crocodile Physics 605 có nhiều tính năng vuợt trôi hơn so với các

phiên bản trước về: giao diện, dụng cụ, công cụ…

 Màn hình làm việc của phần mềm Crocodile Physics.

Để thiết kế một thí nghiệm thì ta chọn phần New model Giao diện làm việc

của chương trình sẽ hiện ra như hình sau:

 Thanh menu ngang.

- Menu file gồm các chức năng để quản lí, in ấn thí nghiệm đang thiết kế

- Menu Edit gồm các chức năng để thiết kế, chỉnh sửa, sắp xếp thí nghiệm

Không gian thiết kế và thực hiện các thí nghiệm

- Menu View gồm các chức năng điều khiển chế độ hiển thị của dụng cụ,không gian thiết kế thí nghiệm và chế độ hiển thị chương trình.

- Menu Scenes gồm các chức năng quản lí các khung làm việc

- Menu Help gồm các phần giới thiệu chương trình, bản quyền, phiên bảncủa chương trình và tai liệu hướng dẫn sử dụng

 Phần Parts Library

Đây là thư viện các dụng cụ thí nghiệm vật lý ảo, với các dụng cụ này chúng

ta hoàn toàn có thể thiết kế toàn bộ các thí nghiệm vật lý trong trường phổ thông,tuy nhiên để cho thí nghiệm trở nên chuyên nghiệp hơn thì phải kết hợp sử dụng cácdụng cụ này kết hợp các dụng cụ hỗ trợ thực hiện thí nghiệm trong foderPresentation của phần này

Để thiết kế thí nghiệm phần điện học ta chọn Electronics trong phần Parts Library.

Optical Space: Màn đen

Ray Diagrams: Biểu đồ tia

Light Sources: Nguồn sáng

2.2 Hướng dẫn các bước sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605

 Cài đặt phần mềm Crocodile Physics 605.

- Mở ổ đĩa đã lưu phần mềm Crocodile Physics 605

- Chạy file CP_605.exe

- Thực hiện tiếp các yêu cầu của phần mềm (như: nhập Code,User).

- Click vào nút next để tiếp tục (ở đây mặt định chọn cài đặt tại ổ đĩa C)

- Sau khi cài đặt xong click vào nút finish để hoàn tất.

 Khởi động chương trình

Nhấp đôi vào shortcut của Crocodile Physics trên màn hình desktop để vào

chương trình

Biểu tượng chương trình sẽ xuất hiện

Tiếp theo ta sẽ thấy trên màn hình hiện lên cửa sổ và lời chào "Welcome to Crocodile Physics 605"

- Contents: Xem các thí nghiệm ví dụ theo chủ đề có sẵn trong phần mềm.

- New model: Chọn mục này để thiết kế những thí nghiệm mới.

- Tutorials: Mở nội dung hướng dẫn sử dụng Crocodile Physics.

2.3 Một số thao tác cơ bản khi thiết kế thí nghiệm

2.3.1 Phần cơ học

 Tạo không gian thí nghiệm

- Trong mục Parts Library, kích vào mục Motion & Forces chọn mục Motion chọn space và kéo rê nó thả vào không gian thí nghiệm.

- Để điều chỉnh các thuộc tính của không gian thí nghiệm cơ (kích cỡ, hình

nền, độ ma sát, độ đàn hồi,…) ta điều chỉnh trong mục Properties.

 Tạo dụng cụ thí nghiệm

Khi muốn có dụng cụ thí nghiệm Vào mục Parts Library chọn Motion &Forces Ở mục đây ta có thể chọn các dụng cụ thí nghiệm phù hợp về cơ học(Mechanisms) và chuyển động (Motion)

 Tạo xe chuyển động

Trong mục Parts Library/ Motion & Forces/ Motion/ Cart và kéo rê chúng

thả vào không gian thí nghiệm Để điều chỉnh các thuộc tính của nó (hình ảnh, kích

cỡ, chất liệu,…) ta vào mục Properties.

 Tạo con lắc lò xo

Trong mục Parts Library/ Motion & Forces/ Motion/ Spring và kéo thả nó

vào không gian thí nghiệm

Để chỉnh các thuộc tính của nó (chiều dài, hệ số đàn hồi, biên độ dao động,

…) ta vào mục Properties.