Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học các ứng dụng KHKT của vật lí .... Tổ chức dạy học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học các ứng dụng KHKT của vật l
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
PHAN THỊ NGỌC BÍCH
SỬ DỤNG PHẦN MỀM YENKA HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG” – VẬT LÍ 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ
HÀ NỘI - 2015
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
PHAN THỊ NGỌC BÍCH
SỬ DỤNG PHẦN MỀM YENKA HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG” – VẬT LÍ 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ
Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)
Mã số: 60 14 01 11
Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Kim Chung
Trang 3MỤC LỤC
Lời cảm ơn i
Danh mục chữ viết tắt Error! Bookmark not defined. Mục lục iii
Danh mục các bảng 2
Danh mu ̣c hình vi
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7
1.1 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học các ứng dụng KHKT của vật lí 7
1.1.1 Khái niệm năng lực 7
1.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề 8
1.1.3 Dạy học các ứng dụng KHKT của vật lí 9
1.1.4 Dạy học trải nghiệm và vận dụng trong dạy học các ứng dụng KHKTError! Bookmark not defined
1.1.5 Tổ chức dạy học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học
các ứng dụng KHKT của vật lí Error! Bookmark not defined
1.2 Sử dụng phần mềm Yenka hỗ trợ dạy học các ƯDKT của vật líError! Bookmark not defined
1.2.1 Sử dụng phần mềm Yenka trong dạy học vật lí hỗ trợ phát triển năng lực giải
quyết vấn đề cho học sinh Error! Bookmark not defined
1.2.2 Những chức năng cơ bản của phần mềm Yenka hỗ trợ dạy học vật líError! Bookmark not defined 1.2.3 Sử dụng phần mềm Yenka hỗ trợ DH các ứng dụng kĩ thuật của vật líError! Bookmark not defined 1.3 Đặc điểm phong cách học của học sinh Trung học phổ thôngError! Bookmark not defined
1.3.1 Phong cách học Error! Bookmark not defined
1.3.2 Dạy học theo phong cách học của học sinh Error! Bookmark not defined
1.4 Kết luận chương 1 Error! Bookmark not defined
CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM YENKA HỖ TRỢ DẠY HỌC
CHƯƠNG "MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG" – VẬT LÍ 11Error! Bookmark not defined
2.1 Nội dung kiến thức về ứng dụng kĩ thuật của vật lí chương “Mắt Các dụng cụ
quang” Error! Bookmark not defined
2.1.3 Mục tiêu dạy học chương Mắt và các dụng cụ quang họcError! Bookmark not defined
2.2 Tìm hiểu tình hình dạy học ở trường phổ thông Error! Bookmark not defined
2.2.1 Mục đích tìm hiểu Error! Bookmark not defined
Trang 42.2.5 Điều tra phong cách học của học sinh Error! Bookmark not defined
2.3 Xây dựng các mô hình bằng phần mềm Yenka hỗ trợ dạy học chương Mắt và
các dụng cụ quang Error! Bookmark not defined
2.3.1 Xây dựng mô hình hỗ trợ dạy học bài mắt Error! Bookmark not defined
2.3.2 Xây dựng mô hình hỗ trợ dạy học bài Kính hiển vi và Kính thiên vănError! Bookmark not defined 2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học Error! Bookmark not defined
2.4.1 Ý tưởng soạn thảo tiến trình dạy học Error! Bookmark not defined
2.4.2 Xây dựng tiến trình dạy học từng bài cụ thể : Error! Bookmark not defined
2.5 Kết luận chương 2 Error! Bookmark not defined
CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Error! Bookmark not defined
3.1 Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined
3.2 Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạmError! Bookmark not defined
3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm (TNSP) Error! Bookmark not defined
3.3 Phân tích bài kiểm tra Error! Bookmark not defined
3.3.1 Phân tích định tính diễn biến các giờ học……… 76
3.3.2 Phân tích bài kiểm tra……….82
3.3.3 Các thông số thống kê mô tả điểm số thực nghiệm sư phạm…………84
3.3.4 Hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo đối với việc phát triển hứng thú,
năng lực giải quyết vấn đề, rèn luyện óc sáng tạo vật lý - kỹ thuật trong học tập của
học sinh Error! Bookmark not defined
3.4 Kết luận chương 3 Error! Bookmark not defined
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined
TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined
Trang 5MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Vật lí (VL) học ở trường THPT hiện nay chủ yếu là vật lí thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm (TN) vào trong các bài học VL là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong việc truyền đạt kiến thức cho học sinh
Việc đổi mới nội dung và phương pháp trong dạy học VL phải gắn liền với việc tăng cường sử dụng TN trong quá trình dạy học VL Bên cạnh đó khối lượng kiến thức trong mỗi bài học lại tăng lên, hầu hết trong các bài đều có TN Nếu dạy học theo phương pháp truyền thống thì sẽ không đủ thời gian Ngoài ra hiện nay, mặc dù các phòng TN ở các trường phổ thông đã được trang bị một cách đầy đủ về
số lượng, nhưng vẫn còn những khó khăn mà mỗi tiết dạy đang phải khắc phục, nhiều dụng cụ thí nghiệm chưa đạt yêu cầu, nhân viên quản lý thí nghiệm thì không chuyên nên việc chuẩn bị thí nghiệm cho một tiết học trên lớp là rất khó khăn vì ra chơi chỉ có 5 đến 10 phút Đồng thời, khi sử dụng các thí nghiệm dạy học trên lớp còn gặp trở ngại cho cả thầy và học trò vì mỗi tiết học ở trường phổ thông chỉ diễn
ra trong thời gian 45 phút Như vậy giáo viên phải mất rất nhiều thời gian cho việc chuẩn bị trước một giờ lên lớp Hơn nữa số tiết dạy liền nhau ở các lớp khác nhau
và điều này chỉ có thể thực hiện được bằng cách: một là, học sinh phải đi đến phòng chức năng thí nghiệm riêng biệt; hai là, các thầy cô phải di chuyển hệ thống dụng cụ thí nghiệm tới các lớp học của học sinh Cả hai phương án này đều gây ra rất nhiều khó khăn vì không phải trường phổ thông nào cũng có đủ các phòng chức năng riêng cho các bộ môn hay phòng chức năng đủ điều kiện làm thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm có thể bị hỏng hóc do vận chuyển, chất lượng dạy và học bị hạn chế Nhiều khi có đủ điều kiện tiến hành thí nghiệm, có phòng chức năng nhưng việc đăng ký giờ dạy vẫn không thực hiện được vì đồng loạt nhiều lớp đăng ký, nhiều bộ môn đăng ký nên khi đến lượt làm thí nghiệm thì chương trình học đã đi qua rất lâu không có hiệu quả giảng dạy nữa
Vậy nên rất khó để đáp ứng yêu cầu của bài học theo sách giáo khoa Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong các bài giảng là một giải pháp quan trọng
Trang 6trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào những kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học
Phần mềm Crocodile đã đươ ̣c sử du ̣ng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới , với nhiều tính năng ưu viê ̣t Phần mềm này giúp giáo viên có thể tự mình thiết kế những phương án thí nghiệm theo định hướng của mình Việc sử du ̣ng ph ần mềm Crocodile để thiết kế các mô hình thí nghiê ̣m d ựa trên các bộ TN thực, đồng thời
vâ ̣n du ̣ng các phương pháp da ̣y ho ̣c tích cực có thể phát triển năng lực phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
Nghiên cứu của C Bostan (2011), Thí nghiệm vật lí với phần mềm Yaka (Physics experiments with Yenka software); Carmen Gabriela Bostan (2011) Xây dựng mô hình thí nghiệm vật lí bằng phần mềm Yenka và một số công trình khác như De Jong, T., (1999), (Học và hướng dẫn với phần mềm mô phỏng (Learning and Instruction with Computer Simulations”, Education & Computing), Alena Kovárová (2003) Ứng dụng đa phương tiên hỗ trợ dạy học vật lí (Multimedia Support for Teaching Physics); Ali Azar, Özlem Aydin Şengulec (2005) “Máy tính
và Phòng thí nghiệm hỗ trợ giảng dạy Vật lý: Tác động về thành tích học tập và thái độ đối với Vật lí” (Computer-Assisted and Laboratory-Assisted Teaching Methods in Physics Teaching: The Effect on Student Physics Achievement and Attitude towards Physics).v.v Đã đề cập đến việc xây dựng các mô hình thí nghiệm bằng Yen ka và crocodile physic và sử dụng trong dạy học vật lí Tuy nhiên, việc sử dụng các mô hình thí nghiệm vẫn tập trung vào mô phỏng, minh họa các thí nghiệm mà chưa trở thành một phương tiện giúp học sinh trải nghiệm các thiết kế qua đó nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
Với những lí do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm Crocodile hỗ trợ dạy học chương “ Mắt Các dụng cụ quang”- Vật lí 11” nhằm đưa
ra giải pháp hỗ trợ dạy học bộ môn Vật lí
Trang 72 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Xây dựng và sử dụng các mô hình bằng phần mềm mô phỏng Yenka hỗ trợ dạy học chương " Mắt Các dụng cụ quang" - Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề, kích thích hứng thú học tập cho học sinh
3 Giả thuyết khoa học của đề tài
Xây dựng các mô hình thí nghiê ̣m bằng phần mềm Yenka và sử dụng h ỗ trợ tổ chức da ̣y ho ̣c t heo các pha của dạy học giải quyết vấn đề theo phương pháp thực nghiê ̣m và phương pháp mô hình trong dạy học chương "Mắt Các dụng cụ quang"
sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề, kích thích hứng thú học tập cho học sinh
4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.1 Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động dạy và học nội dung kiến thức chương '' Mắt Các dụng cụ quang"
- SGK Vật lí 11
4.2 Phạm vi nghiên cứu
Sử dụng phần mềm Yenka xây dựng các mô hình hỗ trợ dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí chương '' Mắt Các dụng cụ quang" - SGK Vật lí 11, chương trình cơ bản (cụ thể các bài 31 Mắt, 32 Kính lúp, 33 Kính hiển vi, 32 Kính Thiên văn)
5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứ u vai trò, nguyên tắc ứng du ̣ng CNTT trong da ̣y ho ̣c vâ ̣t lí
- Nghiên cứu đặc điểm học tập của học sinh
- Nghiên cứu nội dung chương trình chuẩn kiến thức kĩ năng phần kiến thức chương “ Mắt Các dụng cụ quang”- Vật lí 11
- Nghiên cứ u viê ̣c xây dựng và sử dụng phần mềm mô phỏng Yenka cho chương “Mắt Các dụng cụ quang”
- Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của phần mềm mô phỏng Yenka xây dựng được
6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài
6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứ u các tài liê ̣u tâm lí ho ̣c về đă ̣c điểm của học sinh THPT
Trang 8- Nghiên cứ u các tài liê ̣u lí luâ ̣n da ̣y ho ̣c , các luận văn, luâ ̣n án liên quan đến đổi mới phương pháp da ̣y ho ̣c theo hướng giải quyết vấn đề
- Nghiên cứ u mu ̣c tiêu, nô ̣i dung, chương trình, sách giáo khoa và các tài liê ̣u tham khảo liên quan
6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Nghiên cứ u thực tiễn hoa ̣t đô ̣ng da ̣y và ho ̣c cho ho ̣c sinh THPT
- Khảo sát phong cách học của học sinh tại trường THPT
- Nghiên cứ u viê ̣c xây dựng và sử du ̣ng phần mềm m ô phỏng Yenka cho chương “Mắt Các dụng cụ quang”
6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Thực nghiê ̣m đối chứng kết quả ho ̣c tâ ̣p giữa quá trình ho ̣c chương "Mắt Các dụng cụ quang " của hai nhóm học sinh , mô ̣t nhóm sử du ̣ng phần mềm Yenka,
mô ̣t nhóm ho ̣c theo phương pháp truyền thống
- Sử du ̣ng phương pháp thống kê toán ho ̣c để phân tích , đánh giá kết quả thực nghiê ̣m sư pha ̣m
7 Cấu trúc luận văn
Ngoài phần Mở đầu và kết luận, cấu trúc luâ ̣n văn như sau:
Chương 1 Cơ sở lí luâ ̣n và thực tiễn của đề tài
Chương 2 Xây dựng mô hình thí nghiê ̣m và sử dụng phần mềm Yenka hỗ trợ dạy học chương “ Mắt Các dụng cụ quang”
Chương 3 Thực nghiê ̣m sư pha ̣m
Trang 9CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học các ứng dụng KHKT của vật lí
1.1.1 Khái niệm năng lực
Khái niệm năng lực (competence) hiện được hiểu nhiều nghĩa khác nhau, tuỳ
theo những cách tiếp cận khác nhau, có thể hiểu: năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động Đồng thời, những yếu tố này phải quan sát, đo lường được và cho phép phân biệt được những người có biểu hiện năng lực tốt nhất so với những người khác [10, tr 190];[11]
Để hình thành và phát triển năng lực cần xác định các thành phần và cấu trúc của chúng Có nhiều loại năng lực khác nhau Việc mô tả cấu trúc và các thành phần năng lực cũng khác nhau Cấu trúc chung của năng lực hành động được mô tả là sự kết hợp của 4 năng lực thành phần: Năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội, năng lực cá thể
Trong chương trình giáo dục hiện nay của các nước thuộc OECD (Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh tế), mô hình năng lực được phân chia thành hai nhóm chính, bao gồm các năng lực chung (general competence - còn gọi là năng lực chính, năng lực nền tảng) và các năng lực chuyên môn (specific competence - còn gọi là năng lực chuyên biệt)
Nhóm năng lực chung: là những năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có
thể sống và làm việc bình thường trong xã hội, được hình thành và phát triển qua nhiều môn học Năm 2002, EU (Hội đồng châu Âu) đã thống nhất xác định hệ thống năng lực chung cho CTGD như: Giao tiếp bằng tiếng mẹ đẻ; Giao tiếp bằng tiếng nước ngoài; Công nghệ thông tin và truyền thông.v.v
Trang 10Nhóm năng lực chuyên môn : là những năng lực riêng được hình thành và phát triển liên quan đến từng môn học cụ thể Ví dụ: nhóm năng lực chuyên môn trong môn Toán bao gồm các năng lực: Giải quyết các vấn đề toán học; Lập luận toán học; Mô hình hóa toán học
1.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề
Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng của một cá nhân để sử dụng các quá trình nhận thức để đương đầu và giải quyết thực tế, tình huống liên ngành, giải pháp không phải là được vạch ra ngay lập tức rõ ràng và các kiến thức được áp dụng là không nằm trong một môn học duy nhất như đọc hiểu, toán học, khoa học hay các lĩnh vực khác (Problem solving competency: This is an individual’s capacity to use cognitive processes to confront and resolve real, cross-disciplinary situations where the solution path is not immediately obvious and where the literacy domains or curricular areas that might be applicable are not within a single domain of mathematics, science and other domains [12, pp 30]
Những khái niệm về năng lực và năng lực giải quyết vấn đề đưa ra định nghĩa rất chung chung của việc giải quyết vấn đề Cụ thể hơn, để phân tích năng lực giải quyết vấn đề dựa trên quá trình giải quyết một vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề một người thể hiện bởi hiệu suất trong việc xác định một vấn đề, tìm kiếm thông tin có liên quan, đánh giá khó khăn, phức tạp của vấn đề, vạch ra một kế hoạch với hành động thích hợp và thực hiện của nó
Qua nghiên cứu, tham khảo kinh nghiệm các nước phát triển, đối chiếu với yêu cầu và điều kiện giáo dục trong nước những năm sắp tới, các nhà khoa học giáo dục Việt Nam đã đề xuất định hướng chuẩn đầu ra về phẩm chất và năng lực của chương trình giáo dục trung học những năm sắp tới, trong đó có đề cập tới năng lực giải quyết vấn đề như sau:
a) Phát hiện và làm rõ vấn đề: Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc