Xây dựng một số thí nghiệm và sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần nhiệt học ở trường THCS miền núi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - LÝ CHIẾN DÌN XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO ĐỂ DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC PHẦN “NHIỆT HỌC” Ở TRƯỜNG THCS MIỀN NÚI Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN ĐỨC VƯỢNG HÀ NỘI, 2016 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo, cô giáo giảng dạy Khoa vật lý, Phòng sau đại học trường đại học Sư phạm Hà Nội 2, trường đại học sư phạm Hà Nội, Viện khoa học giáo dục Việt Nam quan tâm giúp đỡ tác giả suốt thời gian học tập thực đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo phản biện đọc cho nhận xét quý báu luận văn Nhân đây, tác giả gửi lời cảm ơn thầy giáo, cô giáo trường THCS huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai tạo điều kiện cho thực nghiệm đề tài Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trần Đức Vượng tận tình hướng dẫn em thực đề tài Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè, người thân giúp đỡ, động viên tác giả suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, 2016 Tác giả Lý Chiến Dìn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân tơi hướng dẫn khoa học TS: Trần Đức Vượng Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Lý Chiến Dìn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt CNTT CT-BGD&ĐT Viết đầy đủ Công nghệ thông tin Chỉ thị - Bộ giáo dục đào tạo DH ĐC HS THCS Dạy học Đối chứng Học sinh Trung học sở THPT Trung học phổ thơng TNg Thực nghiệm TN HS Thí Nghiệm Học sinh GV Giáo viên PGS.TS Phó giáo sư tiến sĩ PPDH THPT Phương pháp dạy học Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa TNSP Thực nghiệm sư phạm THCN Trung học chuyên nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Lớp thực nghiệm lớp đối chứng 65 Bảng 3.2: Tổng hợp mức độ sôi lớp thực nghiệm đối chứng 67 Bảng 3.3: Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra 68 Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất hai nhóm 69 Bảng 3.5: Bảng phân phối tần xuất luỹ tích hai nhóm 70 Bảng 3.6: Bảng phân loại theo học lực hai nhóm 72 Bảng 3.7: Bảng tổng hợp tham số hai nhóm 74 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân bố điểm hai nhóm ĐC TNg 69 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ phân phối tần suất luỹ tích hai nhóm 71 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân loại theo học lực hai nhóm 72 DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1 Đồ thị phân phối tần suất 70 Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần xuất luỹ tích 71 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU IV ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU V GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Phương pháp thực nghiệm sư phạm Phương pháp thống kê toán học CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KẾT HỢP THÍ NGHIỆM TỰ TẠO VỚI THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Thí nghiệm vai trò thí nghiệm dạy học vật lí 1.1.1 Thí nghiệm Vật lí 1.1.2 Vai trò TN DH vật lí 1.1.2.1 TN góp phần hình thành giới quan khoa học cho HS 1.1.2.2 TN giúp phát khắc phục quan niệm sai lầm HS 1.1.2.3 TN phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS 1.1.2.4 TN làm đơn giản hóa tượng vật lí 1.1.2.5 TN góp phần tích cực hóa tư người học 1.1.2.6 TN có tác dụng bồi dưỡng đức tính tốt cho HS 10 1.1.2.7 TN vật lí sử dụng tất giai đoạn trình DH 10 1.1.3 Phân loại TN DH Vật lí 10 1.1.3.1 TN biểu diễn giáo viên 10 1.1.3.2.TN thực tập vật lí HS 12 1.1.4 Các yêu cầu TN vật lí 13 1.2 Thí nghiệm tự tạo 13 1.2.1 Khái niệm 13 1.2.2 Ưu điểm TN tự tạo 13 1.2.3 Những yêu cầu TN tự tạo[ 8] 14 1.3 Thí nghiệm ảo dạy học vật lý 15 1.3.1 Vai trò thí nghiệm ảo DH vật lí 15 1.3.2 Các ứng dụng ưu điểm thí nghiệm ảo DH vật lí 17 1.3.2.1 Ứng dụng kỹ thuật khơng gian ảo để thiết kế TN mơ hình ảo 17 1.3.2.2 Ứng dụng thí nghiệm ảo xây dựng giảng điện tử 18 1.4 Tính tích cực học sinh hoạt động học tập vật lí trường phổ thơng 18 1.4.1 Tính tích cực HS hoạt động học tập vật lí 19 1.4.2 Một số đặc điểm HS miền núi liên quan đến tính tích cực hoạt động nhận thức 20 1.4.3 Các phương pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức HS DH vật lí 21 1.4.3.1 Khái niệm phương pháp dạy học tích cực 21 1.4.3.2 Những dấu hiệu đặc trưng phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức cho HS 22 - Sử dụng phương tiện dạy học đa phương tiện? Thường xuyên [ ] Thỉnh thoảng [ ] Không [ ] -Sử dụng tốn có nội dung thực tế, kỹ thuật? Thường xuyên [ ] Thỉnh thoảng [ ] Không [ ] - Vận dụng phương pháp kiểm tra, đánh giá mới? Thường xuyên [ ] Thỉnh thoảng [ ] Không [ ] Những nhân tố ảnh hưởng đến trình tiếp thu vận dụng kiến thức học sinh ? Tài liệu học tập [ ] Năng lực học sinh [ ] Phương pháp giảng dạy giáo viên [ ] Ý thức học tập học sinh [ ] Cơ sở vật chất phục vụ giảng dạy mơn Vật lí trường đồng chí: Tốt [ ] Khá [ ] Trung bình [ ] Yếu [ ] Theo đồng chí, học sinh lớp đồng chí dạy: - Số học sinh u thích mơn Vật lí:……………………………% - Số học sinh khơng u thích mơn Vật lí:…………………….% - Đánh giá chất lượng học Vật lí học sinh: Giỏi:…….% Khá:… % Trung bình:…….% Yếu, kém:…….% Xin chân thành cảm ơn ý kiến trao đổi đồng chí ! Ngày … tháng… năm 2016 PHỤ LỤC PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH Họ, Tên học sinh …………………………………………………… Trường: …………………………………………………Lớp: ……… Kết học tập môn vật lý năm học vừa qua : … Các em vui lòng trả lời câu hỏi sau (đánh dấu X vào ô [ ] em chọn): Em có yêu thích học mơn vật lý khơng? Thích học: [ ] Bình thường: [ ] Khơng thích: [ ] Mục đích học mơn vật lý em? - Là mơn học bắt buộc: [ ] - Kiến thức vật lý cần cho sống : [ ] - Học để thi tốt nghiệp: [ ] - Học để thi đại học: [ ] Ý kiến khác em: …………………………………………………… ………………………………………………………………………… Em có thường xuyên hiểu lớp khơng? Có: [ ] Khơng : [ ] khi: [ ] Trong học vật lý em có hay phát biểu ý kiến không? Thường xuyên: [ ] Thỉnh thoảng: [ ] không bao giờ: [ ] Thời gian em dành cho học môn Vật lý? - Trước có Vật lý [ ] - Học thường xuyên [ ] - Không học [ ] - Chỉ học có kiểm tra [ ] Em thường học Vật lí theo cách nào? - Vở ghi, SGK [ ] - Vở ghi, SGK, TLTK [ ] - Cách học khác [ ] Trong học kiến thức phần “nhiệt học”, em nhận thấy trách nhiệm Thầy, cô giảng dạy phần nào? - Rất nhiệt tnh, tạo hứng thú môn học: [ ] - Thường xuyên khai thác kiến thức vận dụng sống, kỹ thuật: [ ] - Dạy phần kiến thức vật lý khác: [ ] - Chỉ truyển đạt nội dung SGK: [ ] - Dạy qua loa cho hết chương trình: [ ] Khi học vật lý em có vận dụng kiến thức vật lý vào lĩnh vực sau không? Vận dụng mức độ nào? a/Vận dụng vào đời sống kỹ thuật: Thường xuyên : [ ] Thỉnh thoảng: [ ] Không bao giờ: [ ] b/ Đề định hướng nghề nghiệp: Thường xuyên : [ ] Thỉnh thoảng: [ ] Không bao giờ: [ ] c/ Liên hệ với môn học khác: Thường xuyên : [ ] Thỉnh thoảng: [ ] Không bao giờ: [ ] Thỉnh thoảng: [ ] Không [ ] d/ Gắn trách nhiệm bảo vệ môi trường: Thường xuyên : [ ] 9.Ý kiến đóng góp em dạy học môn vật lý: PHỤ LỤC PHIẾU TRAO ĐỔI Ý KIẾN VỚI GIÁO VIÊN VẬT LÍ (Sau học Vật lí có kết họp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo) Tổ chức dạy học với kết họp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo Kích thích, gây hứng thú học tập cho học sinh bình thường Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Phù hợp với nội dung học Đồng ý [ ] Lưỡng lự[ ] Không đồng ý [ ] Giáo viên định hướng Học sinh chủ động lĩnh hội kiến thức Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Học sinh phải tích cực, tự giác hiệu dạy học cao Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Sự kết họp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo có khả thực cần triển khai diện rộng Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… PHỤ LỤC PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH (Sau học Vật lí có kết hợp thí nghiệm tự tạo thí nghiệm ảo) Các em vui lòng trả lời câu hỏi sau ( đánh dấu X vào ô [ ] em chọn ): Giờ học có sức lơi cuốn, hứng thú học tập Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác:…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Lớp học hào hứng, sôi Học sinh làm việc nhóm , thảo luận trao đổi với nhau; không nhàm chán Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác:…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Do tích cực học tập hơn, nên hiểu bài, dễ nhớ kiến thức nhớ lâu Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác:…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Việc dạy học có kết họp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo Đồng ý [ ] Lưỡng lự [ ] Không đồng ý [ ] Ý kiến khác:…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… PHỤ LỤC Đề Kiểm tra tiết I Trắc nhiệm Câu 1: Phát biểu sau sai ? A Nhiệt vật tổng động phân tử cấu tạo nên vật B Nhiệt lương đại lượng vật có C Nhiệt độ vật cao nhiệt vật lớn D Nhiệt vật thay đổi cách thực công truyền nhiệt Câu 2: Trong cách xếp vật liệu dẫn nhiệt từ tốt đến sau đây, cách đúng: A Đồng, khơng khí, nước B Khơng khí, nước, đồng C Nước, đồng, khơng khí Câu 3: Đối lưu truyền nhiệt xảy chất sau đây: A Chỉ chất B lỏng Chỉ chất khí C Chỉ chất lỏng chất khí D Cả chất lỏng, chất rắn chất khí Câu 4: Trong truyền nhiệt đây, truyền nhiệt xạ nhiệt? A Sự truyền nhiệt từ mặt trời tới mặt đất B Sự truyền nhiệt từ bếp lò tới người đứng gần bếp lò C Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu khơng bị nung nóng đồng D Sự truyền nhiệt từ dây tóc bóng đèn sáng khoảng khơng gian bên bóng đèn Câu 5: Câu sau nói xạ nhiệt A Mọi vật phát tia nhiệt điện B Chỉ có vật bề mặt xù xì màu sẫm phát tia nhiệt C Chỉ có vật bề mặt bóng màu sáng phát tia nhiệt D Chỉ có mặt trời phát tia nhiệt Câu 6: Câu so sánh dẫn nhiệt đối lưu A Dẫn nhiệt là q trình truyền nhiệt đối lưu khơng phải q trình truyền nhiệt B Cả dẫn nhiệt đối lưu xảy khơng khí C Dẫn nhiệt xay mơi trường đối lưu xảy mơi trường D Trong nước dẫn nhiệt xảy nhanh đối lưu Câu 7: Câu nói dẫn nhiệt xạ nhiệt không đúng? A Dẫn nhiệt xạ nhiệt xảy khơng khí chân khơng B Dẫn nhiệt xảy vật tiếp xúc nhau, xạ nhiệt xảy vật không tiếp xúc C Trong khơng khí xạ nhiệt xảy nhanh dẫn nhiệt D Trái đất nhận lượng mặt trời nhờ xạ nhiệt, không nhờ dẫn nhiệt Câu 8: Ngăn đá thường đặt phía ngăn đựng thức ăn để tân dụng truyền nhiệt A Dẫn nhiệt B Bức xạ nhiệt C Đối lưu D Dẫn nhiệt Bức xạ nhiệt Câu 9: Khi tượng đối lưu xảy chất lỏng A Trọng lượng riêng khối chất lỏng tăng B Trọng lượng riêng lớp chất lỏng bên nhỏ lớp chất lỏng bên C Trọng lượng riêng lớp chất lỏng bên lớn lớp chất lỏng bên D Trọng lượng riêng lớp chất lỏng lớp Câu 10: Trong chân khơng miếng đồng nung nóng truyền nhiệt cho miếng đồng khơng nung nóng A Chỉ xạ nhiệt B Chỉ nằng xạ nhiệt dẫn nhiệt C Chỉ xạ nhiệt đối lưu? D Bằng xạ nhiệt, dẫn nhiệt đối lưu II Tự luận Câu 1: Tại đường tan nước nóng nhanh nước lạnh? Câu 2: Về mùa chim hay xù lông? Tại sao? Câu 3: Tại nồi, xoong thường làm kim loại cón bát, đĩa thường làm sứ? PHỤ LỤC Phần mềm Crocodile physics 605 1.1 Giới thiệu phần mềm Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics 605 xây dựng dựa khả thao tác nhanh hệ máy tính cá nhân Nó có khả thiết lập hầu hết thí nghiệm chương trình Vật lý phổ thông, cung cấp số chủ đề có sẵn theo chương trình tạo chủ đề theo nội dung thí nghiệm Khi xây dựng thí nghiệm ảo phần mềm Crocodile Physics 605 đưa vào hình ảnh ghi lại sẵn từ ngồi chương trình, xếp dụng cụ thí nghiệm hoạt cảnh giống khơng gian phòng thí nghiệm Thiết kế thí nghiệm ảo phần mềm Crocodile Physics 605 sử dụng chuột cách dễ dàng để lựa chọn, di chuyển hay thay đổi dụng cụ thí nghiệm Mặt khác di chuyển, copy dụng cụ tồn thí nghiệm xây dựng mơi trường Word Powerpont để đưa hình ảnh, kết thí nghiệm vào giảng điện tử hay giáo án điện tử 1.2 Cách sử dụng thiết kế thí nghiệm ảo Crocodile Physics 605 Cách sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 - Cài đặt phần mềm Crocodile Physics 605 + Chạy fle CP_605.exe từ thư mục Crocodile + Hoàn thành bước cài đặt theo dẫn hình bạn tạo file chạy chương trình Desktop là: Crocodile Physics 605 + Bạn Download, để cập nhật phiên phần mềm theo địa website: www.crocodile-clips.com - Chạy chương trình Crocodile Physics 605 + Khi chạy chương trình bạn nháy đúp chuột vào File chạy phần mềm Desktop Crocodile Physics 605 chạy trực tiếp fle thí nghiệm thiết lập + Khi vào chương trình lần bạn yêu cầu nhập tên đăng ký mã số sử dụng, bạn nhập yêu trên: + Tên đăng ký là: WWW.SERIALNEWS.COM + Mã số sử dụng: CP000SS-605-CUTKG + Nhập xong bạn chọn Next sau bạn chọn tiếp OK khởi động chương trình với dao diện ban dầu có dạng sau Khi vào chương trình từ lần thứ hai trở đi, bạn khơng cần phải nhập lại tên đăng ký mã số sử dụng Thiết kế thí nghiệm vật lý ảo với phần mềm Crocodile Physics 605 Để thiết lập thí nghiệm vật lý ảo phần mềm Crocodile Physics 605 tiến hành thao tác theo trình tự chung gồm bước sau đây: - Bước 1: Khởi động phần mềm Khởi động máy xong, bạn nháy đúp chuột biểu tượng fle Crocodile Physics 605 Desktop - Bước 2: Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm + Phần chuyển động: Di chuyển chuột chọn Part Library, menu Part Library bạn chọn Motion &Forces di chuyển trỏ xuống để chọn tiếp Motion + Phần sóng: Di chuyển chuột chọn chọn Part Library menu Part Library bạn chọn Waves - Bước 3: Di chuyển, lắp ghép, thiết đặt thông số xố dụng cụ thí nghiệm 1.3 Ứng dụng Crodile Physics 605 thiết kế số thí nghiệm ảo  Định luật bảo toàn trọng trường: Trước tiên khởi động Crocodile Physics 605 Nhấp phải chọn phải chọn Scene properties Sau bên trái hình cửa sổ thuộc tính Scene Ở thẻ chọn số thông số sau Màn hình làm việc hình minh hoạ Để tạo môi trường trọng lực vào Parts Library > Motion & Forces > Motion > Ideal inelastic ground ( ) Kéo Ideal inelastic ground vào khung làm việc Space điều chỉnh cho thích hợp Nhấp chuột phải chọn Properties Ideal inelastic ground, cần thiết lập lại số thông số thẻ sau: - Thẻ Material: Để tạo bóng vào Parts Library > Motion & Forces > Motion > Balls > Ideal inelastic ball ( ) Kéo Ball vào khung làm việc Space điều chỉnh kích thước cho thích hợp hình minh hoạ Tạo đồ thị vào Parts Library > Presentation > Graph ( Graph Space hình làm việc ) Kéo Thiết lập liên kết bóng với Graph Nhấp chuột vào Graph giữ chuột trái rê đến bóng thả chuột Tạo thuộc tính cho đồ thị Đồ thị biểu thị độ biến thiên động theo thời gian, thuộc tính Properties chọn Kinetic energy (total) Tương tự tạo đồ thị biểu thị độ biến thiên theo gian thời Thiết lập nút điều khiển - Nút Play/Stop ( > Pause ( ) Thực thao tác kéo Pause hình Space - Nút Reload ( Reload ( ) vào thư viện Parts Library > Presentation ) vào thư viện Parts Library > Presentation > ) Thực thao tác kéo Reload hình Space - Tạo tiêu đề cho thí nghiệm vào thư viện Parts Library > Presentation > Text Thực thao tác kéo Text hình Space Trên cơng cụ chọn chữ in đậm, bảng Edit font, nhập cỡ chữ 20, chọn font Helvetica, màu đỏ Trong bảng Pape Option chọn Background màu xanh, Border chọn None Nhấp chuột vào vùng stage nhập chữ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG TRONG TRỌNG TRƯỜNG Hình ảnh minh hoạ kết cuối Hướng dẫn sử dụng: Vật đặt độ cao h - Load file - Click Play, Khi đổ thị khoảng nửa chu kì click Pause - Quan sát khảo sát đố thị Ứng dụng Dạy phần 1a Định luật bảo toàn (sách giáo khoa 10): Sau thiết lập biểu thức toán học định luật, phát biểu định luật Dùng thí nghiệm đồ thị Chứng minh chuyển động này, (động năng, trọng trường) bảo toàn  Định luật bảo toàn trường hợp lực đàn hồi Trước tiên khởi động Crocodile Physics 605, từ biểu tượng màng hình desktop Hay vào Programs > Crocodile Clips > Crocodile Physics 605 Nhấp phải chọn Scene properties Sau bên trái màng hình cửa sổ thuộc tính Scene Ở thẻ chọn số thông số sau ... góp phần phát huy tính tích cực nhận thức cho HS THCS miền núi, lựa chọn đề tài Xây dựng số thí nghiệm sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học kiến thức phần Nhiệt học trường THCS miền núi ... nhiệt 39 2.2.2.5 Thí nghiệm nở nhiệt chất khí 40 2.2.3 Một số thí nghiệm ảo sử dụng kết hợp với sử dụng thí nghiệm tự tạo để dạy học kiến thức phần nhiệt học 41 2.2.3.1 Thí. .. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xây dựng số thí nghiệm sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học kiến thức phần Nhiệt học nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức HS trường THCS miền núi III NHIỆM VỤ NGHIÊN