Ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho học sinh phần động học vật lý 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN VĂN HẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN VĂN HẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phạm Kim Chung HÀ NỘI – 2012 ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin CSVT Cơ sở vật chất DH Dạy học DHVL Dạy học Vật lí HS Học sinh TBTN Thiết bị thí nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm TNTH Thí nghiệm thực hành TNVL Thí nghiệm Vật lí TNVLPT Thí nghiệm Vật lí phổ thơng THPT Trung học phổ thơng MTĐT Máy tính điện tử PTDH Phương tiện dạy học SGK Sách giáo khoa SP Sư phạm VL Vật lí iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng kĩ thí nghiệm cần rèn luyện cho học sinh THPT dạy học vật lí…………………………………………………………….13 Bảng 1.2 Thống kê phiếu khảo sát học sinh THPT Việt Đức………………….25 Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm số báo cáo chuẩn bị trước tiến hành thí nghiệm …………………………………………………………………… 61 Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số báo cáo sau tiến hành thí nghiệm……62 Bảng 3.3 Bảng thống kê số học sinh đạt từ điểm xi trở xuống…………… 63 v DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Kết báo cáo chuẩn bị trước tiến hành thí nghiệm……….62 Biểu đồ 3.2 Đồ thị đường tần suất lũy tích………………………… ….63 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khi nhấn cơng tắc nam châm điện, vật bắt đầu rơi thời gian vật qua cổng quang hiển thị đồng hồ 29 Hình 1.2 Khi nhấn cổng quang cho phép dịch chuyển cổng quang vị trí khác 30 Hình 1.3 Sử dụng công cụ kéo - thả Flash xây dựng câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra kĩ bố trí dụng cụ thí nghiệm 31 Hình 2.1 Sử dụng câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra kĩ lựa chọn dụng cụ thí nghiệm bố trí dụng cụ thí nghiệm 41 Hình 2.2 Khi nhấn công tắc nam châm điện, vật bắt đầu rơi thời gian vật qua cổng quang hiển thị đồng hồ 42 Hình 2.3 Khi nhấn cổng quang cho phép dịch chuyển cổng quang vị trí khác 42 Hình 2.4 Chọn dụng cụ thí nghiệm 43 Hình 2.5 Bố trí lắp ráp dụng cụ TN 43 Hình 2.6 Thí nghiệm xác định hệ số ma sát thí nghiệm với máng CT10 đồng hồ MC964 44 Hình 2.7 Chọn dụng cụ thí nghiệm 45 vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Lý nghiên cứu…………………………………………………………… 2.Mục đích nghiên cứu………………………………………………………… 3.Phạm vi nghiên cứu………………………………………………………… 4.Mẫu khảo sát………………………………………………………………… 5.Giả thuyết khoa học………………………………………………………… 6.Nhiệm vụ nghiên cứu………………………………………………………… 7.Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………… 8.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài…………………………………… 9.Cấu trúc luận án……………………………………………………………… CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI………… 1.1.Thí nghiệm Vật lý đặc điểm thí nghiệm Vật lý …………………… 1.1.1.Thí nghiệm Vật lý……………………………………………………… 1.1.2.Đặc điểm thí nghiệm Vật lý…………………………………………… 1.2.Vai trị thí nghiệm dạy học Vật lý trƣờng phổ thông………… 1.2.1.Vai trị thí nghiệm DHVL trường phổ thơng theo quan điểm lý luận nhận thức………………………………………………………… 1.2.2.Vai trị thí nghiệm DH VL trường phổ thông theo quan điểm lý luận dạy học …………………………………………………………… 1.3.Hệ thống kĩ thí nghiệm cần rèn luyện học sinh phổ thông dạy học vật lý 11 1.3.1.Khái niệm kĩ 11 viii 1.3.2.Kĩ thí nghiệm cần rèn luyện học sinh phổ thông dạy học vật lý 12 1.4.Vai trị thí nghiệm thực hành rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng THPT 17 1.4.1.Thí nghiệm thực hành Vật lý 17 1.4.2.Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành dạy học Vật lý THPT 19 1.5 Thực trạng việc rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng phổ thơng…………………………………………… 23 1.5.1.Mục đích tìm hiểu……………………………………………………… 23 1.5.2 Nội dung tìm hiểu……………………………………………………… 23 1.5.3 Phương pháp tìm hiểu…………………………………………………… 24 1.5.4 Kết tìm hiểu………………………………………………………… 24 1.6.Ứng dụng CNTT hỗ trợ rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh dạy học vật lí trƣờng phổ thông…………………………………… 27 1.6.1 Ứng dụng CNTT hỗ trợ trình tự học, tự nghiên cứu nhà học sinh (Hỗ trợ tìm kiếm trao đổi thông tin)…………………………………… 27 1.6.2 Xây dựng sử dụng phần mềm thí nghiệm tương tác hình hỗ trợ làm quen với thiết bị thí nghiệm thực xây dựng quy trình thao tác tiến hành thực hành thí nghiệm thực (Hỗ trợ thực Qui trình)…………… 27 1.6.3 Xây dựng phần mềm hỗ trợ trình kiếm tra, đánh giá ……………… 30 1.7 Kết luận chƣơng 1……………………………………………………… 31 CHƢƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC – VẬT LÝ 10………………………………………………………………… 2.1 Phân tích nội dung thực hành thí nghiệm phần học sách giáo khoa vật lí 10- nâng cao…………………………………………… ix 34 34 2.1.1 Các thực hành thí nghiệm phần học…………………………… 34 2.1.2 Xác định mục tiêu thí nghiệm 2.3 Xây dựng phần mềm thí nghiệm hỗ trợ dạy học số nội dung phần động học, động lực học định luật bảo tồn thuộc mơn học TNVLPT………………………………………………………………… 2.3.1 Ý tưởng xây dựng phần mềm……………………………………… 2.3.2 Quy trình xây dựng phần mềm………………………………………… 2.3.3 Xây dựng phần mềm hỗ trợ dạy học thực hành thí nghiệm phần học………………………………………………………………… 2.3.3.1 Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm xác định gia tốc rơi tự do……………………………………………………………………………………… 2.3.3.2 Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm xác định hệ số ma sát……………………………………………………………………………… 2.3.3.3.Xây dựng phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm tổng hợp hai lực…… 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học thí nghiệm phần Cơ học………………… 38 38 39 40 40 43 2.5.Tổ chức hoạt động thí nghiệm phần học 2.6.Các hình thức kiểm tra đánh giá 49 2.7.Thiết kế tiến trình dạy học thí nghiệm phần học CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM………………………………… 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm…………………… 3.2 Đối tƣợng phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm…………………… 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm…………………………………… 3.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm…………………………………… 3.3 Thực nghiệm sƣ phạm…………………………………………………… 3.4 Phân tích định tính diễn biến học q trình TNSP…… 3.5 Phân tích định lƣợng…………………………………………………… x 5 5 54 56 57 61  V ẽ đ t h ị v = v ( t ) ? lxxxi Nhận xét – Kết a) Đồ thị s = s(t ) có dạng nào? Từ suy chuyển động rơi tự chuyển động gì? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… b) Đồ thị v = v(t) có dạng nào? Từ em có nhận xét tốc độ chuyển động rơi tự do?Có thể kết luận chuyển động rơi tự do? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… lxxxii ………………………………………………………………………………… Xử lý kết a) Tính = ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… b) Tính = ?; = ?; = ?; = ?; = ?; ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… c) Tính =? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… d) Kết phép đo gia tốc rơi tự g = =? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… lxxxiii BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH: TỔNG HỢP HAI LỰC Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo nội dung sau: Mục đích ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Tóm tắt lí thuyết a Tổng hợp hai lực đồng quy ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… b Tổng hợp hai lực song song chiều ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Kết 3.1 Thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy Bảng 1: Tổng hợp hai lực đồng quy F1 Thí nghiệm (N) lxxxiv l (mm) R (N)R1R2R3R mm ứng với …N mm ứng với …N - Các tính tốn R ∆R R = R ± ∆R (dùng quy tắc làm tròn số liệu) - So sánh kết tổng hợp lực R thu tính tốn thí nghiệm kiểm chứng - Rút kết luận ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3.2 Thí nghiệm tổng hợp hai lực song song chiều Bảng 2: Tổng hợp hai lực song song chiều Thí P1 nghiệm (N) - Mơ tả hình vẽ, dẫn cơng thức cơng thức lxxxv - Tính a , ∆a a = a ± ∆a (dùng quy tắc làm tròn số liệu) - So sánh kết hợp lực P thu tính tốn thí nghiệm kiểm chứng, rút kết luận ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… lxxxvi BÁO CÁO BÀI THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT Họ tên: ……………………………………lớp:………… Trả lời câu hỏi: - Lực ma sát xuất mặt tiếp xúc vật trượt bề mặt - Các loại lực ma sát: ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát nghỉ - Cơng thức tính hệ số ma sát trượt: µ µt - Phương pháp xác định hệ số ma sát trượt: ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… - Mục đính ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………… Kết thực hành a) Bảng 16.1 xác định hệ số ma sát trượt α = …… ; ѕ = .; n Giá trị trung bình b) Kết xác định hệ số ma sát trượt :  t = µt + ∆µt = ± PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH Thông tin cá nhân I Họ tên:………………………………………………… Địa email:……………………Điện thoại;…………… Trình độ ngoại ngữ: (Đọc, dịch tài liệu tiếng anh) o Tốt o Khá o Trung bình o Kém Máy tính cá nhân (hoặc gia đình) o Có o Khơng lxxxviii Sử dụng máy tính trung tâm Internet: o Có o Khơng Tin học văn phịng: +) Word, Exel: o Tốt o Khá o Trung bình o +) Powerpoint: o Tốt o Khá o Trung bình o Kém +) Internet, email: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không +) Các phần mềm khác:………………………………………… II.Phong cách học Đọc tóm tắt tài liệu: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Đặt câu hỏi học: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Trao đổi ý kiến với bạn: lxxxix o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Hỏi giáo viên vấn đề chưa rõ: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Đọc trước tài liệu trước lên lớp: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Tham khảo tài liệu khác: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Khơng Sử dụng Internet tìm tài liệu: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Trong q trình tiến hành thí nghiệm Vật lí: Quan sát phát vấn đề: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không Đề xuất giả thiết: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không 10 Lập luận logic để suy hệ quả: xc o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không 11 Xây dựng thực phương án thí nghiệm: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Khơng 12 Phân tích, xử lý rút quy luật, định luật: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Khơng 13 Quan sát thí nghiệm phần mềm mơ thí nghiệm ảo: o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không 14 Tiến hành thí nghiệm phần mềm mơ thí nghiệm ảo o Thường xuyên o Thỉnh thoảng o Không xci PHỤ LỤC KẾT QUẢ PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH Số lượng điều tra: 102 học sinh I Điều kiện học tập khả tin học, tiếng Anh - Điều kiện sử dụng máy tính nhà: 94% - Có thể sử dụng máy tính trung tâm Internet: 6% học sinh - Sử dụng thành thạo tin học văn phòng Internet: 89% học sinh - Về khả ngoại ngữ(Tiếng Anh): Tốt: 86% Khá: 14% II Phong cách học STT Nội dung Đọc tóm tắt tài liệu Đặt câu hỏi học Trao đổi ý kiến với bạn Hỏi giáo viên vấn đề chưa rõ Tham khảo tài liệu khác Sử dụng Internet tìm tài liệu Quan sát phát vấn đề Đề xuất giả thiết Lập luận logic để suy hệ xcii 10 Xây dựng thực phương án thí nghiệm Phân tích, xử lý rút quy luật, 11 12 định luật Quan sát thí nghiệm phần mềm mơ thí nghiệm ảo Tiến hành thí nghiệm phần 13 mềm mơ thí nghiệm ảo xciii ... tiễn rèn luyện kĩ thí nghiệm vật lý cho học sinh PTTH - Nghiên cứu biện pháp ứng dụng CNTT hỗ trợ rèn luyện kĩ thí nghiệm vật lý cho học sinh PTTH - Xây dựng phần mềm hỗ trợ rèn luyện kĩ thí nghiệm. .. lí cho học sinh phổ thông Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin dạy học thí nghiệm vật lý nói chung phần học chuyển động thẳng nói riêng nhằm hỗ trợ rèn luyện kĩ thí nghiệm cho học sinh. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN VĂN HẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG THÍ NGHIỆM CHO HỌC SINH PHẦN ĐỘNG HỌC VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN