Sử dụng hiệu quả các bài thí nghiệm quang học trong chương trình vật lý bậc trung học phổ thông

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM QUANG HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Sinh viên thực hiện: Lê Thị Minh Phương Lớp: 09SVL Khoá: 2009-2013 Ngành: Sư phạm Vật lí Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Nhật Quang Đà Nẵng - 2013 SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang LỜI CẢM ƠN  Trong suốt thời gian thực khóa luận, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ từ quý thầy cô giáo người thân bạn bè để hoàn thành đề tài: “Sử dụng hiệu thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông” Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Nguyễn Nhật Quang tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian thực khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo, cán nhà trường giảng dạy giúp đỡ em suốt bốn năm học, cảm ơn gia đình bạn bè động viên tạo điều kiện để em hồn thành khóa luận Dù cố gắng khóa luận khơng thể tránh khỏi khó khăn, thiếu sót, em mong góp ý từ quý thầy bạn để khóa luận hồn thiện Đà Nẵng, tháng năm 2013 Sinh viên thực Lê Thị Minh Phương SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích luận văn Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG I: Vai trị thí nghiệm dạy học vật lý 1.1 Khái niệm thí nghiệm vật lý 1.2 Đặc điểm thí nghiệm vật lý 1.3 Vai trị thí nghiệm dạy học vật lý CHƯƠNG II: Chuẩn kiến thức kĩ chương trình Quang học Trung học phổ thơng………………………………………………………………………… 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ 2.2 Các thí nghiệm biểu diễn thực hành phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thông…9 CHƯƠNG III: Khai thác hiệu thiết bị thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng 16 3.1 Các thí nghiệm phần Quang học chương trình Sách giáo khoa 3.1.1 Thí nghiệm khảo sát định luật phản xạ khúc xạ ánh sáng 16 3.1.2 Thí nghiệm khảo sát tượng phản xạ tồn phần 17 3.1.3 Thí nghiệm khảo sát đường truyền chùm tia khúc xạ qua lăng kính 20 3.1.4 Thí nghiệm khảo sát đường truyền chùm tia khúc xạ qua thấu kính hội tụ thấu kính phân kì…………21 3.1.5 Thí nghiệm xác định tiêu cự thấu kính phân kì 23 3.1.6 Thí nghiệm Đo bước sóng ánh sáng 25 SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang 3.1.7 Thí nghiệm Khảo sát tượng quang điện định luật giới hạn quang điện…………………………… 27 3.2 Các thí nghiệm Quang học mở rộng chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thông……………………… 29 3.2.1 Thí nghiệm Sự truyền thẳng ánh sáng 29 3.2.2 Thí nghiệm Bóng tối tạo nhờ nguồn sáng điểm ………… 30 3.2.3 Thí nghiệm Bóng tối bóng nửa tối tạo hai nguồn sáng điểm 32 3.2.4 Thí nghiệm Bóng tối bóng nửa tối tạo hai nguồn sáng rộng 33 3.2.5 Thí nghiệm Nhật thực nguyệt thực tạo hai nguồn sáng rộng 35 3.2.6 Thí nghiệm Ảnh vật tạo gương phẳng 36 3.2.7 Thí nghiệm Ứng dụng tượng phản xạ ánh sáng 38 3.2.8a Thí nghiệm Sự phản xạ ánh sáng gương cầu lõm 39 3.2.8b Thí nghiệm Sự phản xạ ánh sáng qua gương cầu lồi 40 3.2.9.Thí nghiệm Hiện tượng khúc xạ ánh sáng ánh sáng truyền qua lớp khơng khí thủy tinh………………… 42 3.2.10 Thí nghiệm Hiện tượng khúc xạ ánh sáng ánh sáng truyền qua lớp khơng khí – nước……………………… 43 3.2.11 Thí nghiệm Định luật khúc xạ ánh sáng 45 3.2.12 Thí nghiệm Sự phản xạ tồn phần lớp thủy tinh – khơng khí 46 3.2.13 Thí nghiệm Sự phản xạ tồn phần lớp nước – khơng khí 48 3.2.14 Thí nghiệm Đường truyền ánh sáng qua mặt song song 49 3.2.15 Thí nghiệm Sự khúc xạ ánh sáng qua lăng kính 51 3.2.16 Thí nghiệm Đường truyền ánh sáng qua lăng kính lật hình 52 3.2.17 Thí nghiệm Đường truyền ánh sáng qua lăng kính đổi chiều 54 3.2.18 Thí nghiệm Ứng dụng tượng phản xạ toàn phần 55 SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 11 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang 3.2.19 Thí nghiệm Tính chất thấu kính hai mặt lồi 56 3.2.20 Thí nghiệm Ảnh thật tạo thấu kính hai mặt lồi 58 3.2.21 Thí nghiệm Sự tạo ảnh vật độ phóng đại ảnh qua thấu kính hai mặt lồi…………………………… 60 3.2.22 Thí nghiệm Ảnh ảo tạo thấu kính hai mặt lồi 63 3.2.23 Thí nghiệm Sự khúc xạ ánh sáng qua thấu kính phân kì 64 3.2.24 Thí nghiệm Tính chất thấu kính phân kì 66 3.2.25 Thí nghiệm Ảnh ảo tạo thấu kính phân kì 68 3.2.26 Thí nghiệm Sự tạo ảnh vật độ phóng đại ảnh qua thấu kính phân kì ……………………………………………… 70 3.2.27 Thí nghiệm Sự kết hợp hai thấu kính hội tụ 71 3.2.28 Thí nghiệm Sự kết hợp thấu kính hội tụ thấu kính phân kì ………………………………………………… 73 3.2.29 Thí nghiệm Hiện tượng tán sắc ánh sáng ánh sáng truyền qua lăng kính ………………………………………………… 75 3.2.30 Thí nghiệm Hiện tượng khơng tán sắc ánh sáng đơn sắc truyền qua lăng kính……………………………………………… 77 3.2.31 Thí nghiệm Sự trộn màu tăng cường 79 3.2.32 Thí nghiệm Cấu trúc chức mắt người 80 3.2.33 Thí nghiệm Tật cận thị cách khắc phục tật cận thị 82 3.2.34 Thí nghiệm Tật viễn thị cách khắc phục tật viễn thị 84 3.2.35 Thí nghiệm Mơ hình kính lúp 86 3.3 Một số thí nghiệm tự thiết kế từ vật liệu đơn giản, có tính hiệu cao việc giảng dạy…………………87 3.3.1 Một số thí nghiệm tự thiết kế 89 3.4 Một số hình thức tổ chức dạy học có kết hợp với thí nghiệm 100 3.5 Các thí nghiệm thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm ảo ……………………………………………………………… 106 SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 12 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang KẾT LUẬN … 116 Tài liệu tham khảo 117 SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 13 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện thực đổi toàn diện giáo dục Việc đầu tư cho giáo dục Đảng Nhà nước xác định “quốc sách hàng đầu” Cơ sở vật chất trang thiết bị phục vụ cho việc dạy học ngày quan tâm trang bị đầy đủ, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đổi nội dung, phương pháp, chương trình giáo dục tất cấp học, bậc học Đồng thời nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên Trong giảng dạy nói chung giảng dạy mơn Vật lý nói riêng, thực nghiệm có vai trị quan trọng Đặc biệt, Vật lý môn khoa học thực nghiệm, hầu hết kiến thức xây dựng rút từ thực nghiệm Vì thơng qua thực nghiệm giúp cho trình lĩnh hội kiến thức học sinh diễn cách chủ động, phát huy tính động, sáng tạo, rèn luyện kỹ thực hành, tư phán đoán học sinh, giúp cho trình nhận thức rõ ràng chất tượng Vật lý Điều làm cho hiệu dạy học nâng cao Thực trạng khảo sát việc sử dụng thiết bị trường THPT địa bàn thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam cho thấy thực trạng đáng báo động tình trạng xuống cấp thiết bị hiệu sử dụng thiết bị thí nghệm cịn thấp Vấn đề hệ thống lại thí nghiệm việc nghiên cứu chế tạo thiết bị đơn giản có tính hiệu việc giảng dạy mơn vật lý để thay thiết bị thí nghiệm hư hỏng bổ sung vào kho thiết bị thí nghiệm cấp THPT cần thiết Do đó, để nắm vững thao tác thực hành, hình thành kỹ năng, kỹ xảo tiến hành thí nghiệm hướng dẫn học sinh thực thí nghiệm dạy học trường phổ thông, tiến hành nghiên cứu thực hành thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lí bậc trung học phổ thơng theo chương trình Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành, đồng thời nghiên cứu chế tạo SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 14 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang số thí nghiệm Quang học đơn giản đề cập đến hình thức dạy học có sử dụng hiệu thí nghiệm phương án sử dụng thí nghiệm ảo để thay điều kiện khơng thể sử dụng thí nghiệm thật Đó lý tơi chọn đề khóa luận tốt nghiệp: “ Sử dụng hiệu thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thơng “ Mục đích luận văn Nghiên cứu, khai thác sử dụng hiệu dụng cụ thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng - Các tài liệu phương pháp dạy học thí nghiệm chương trình Vật lý bậc trường phổ thơng - Các tài liệu liên quan đến sở lý thuyết thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông - Tài liệu hướng dẫn sử dụng thí nghiệm Quang phương pháp giảng dạy Vật lý khoa Vật lý - Các thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý thuyết dụng cụ thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thơng Từ rút kết luận phương pháp tổ chức dạy học kết hợp với thí nghiệm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí bậc Trung học phổ thơng Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý thuyết phần Quang học chương trình Vật lý phổ thơng - Nghiên cứu xây dựng thí nghiệm, lấy số liệu mẫu thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lý phổ thơng SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 15 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang - Phân tích, xử lý kết thu Từ rút kết luận cần thiết tổng kết kinh nghiệm để hướng dẫn học sinh thí nghiệm cách hiệu - Tiến hành thiết kế chế tạo thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lý phổ thông từ vật liệu đơn giản có tính hiệu cao - Giới thiệu số hình thức tổ chức dạy học kết hợp với thí nghiệm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí Phương pháp nghiên cứu Để thực nhiệm vụ trên, tiến hành phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu tài liệu liên quan chương trình Vật lý phổ thơng, tài liệu hướng dẫn sử dụng dụng cụ thí nghiệm liên quan Nghiên cứu tài liệu phương pháp dạy học thí nghiệm Vật lý trường phổ thông - Nghiên cứu thực nghiệm : Tiến hành thí nghiệm, từ kết thí nghiệm, kết hợp với trình quan sát, thực rút kết luận hướng dẫn sư phạm cần thiết Nghiên cứu chế tạo thiết bị thí nghiệm đơn giản để nâng cao hứng thú cho học sinh việc giảng dạy Vật lý Nghiên cứu sử dụng phần mềm để thiết kế thí nghiệm vật lý ảo Đóng góp luận văn Luận văn sở để tơi xây dựng hồn thiện thí nghiệm Vật lý dạy trường phổ thơng Nó cịn làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên học sinh giảng dạy tiến hành thí nghiệm Vật lý liên quan Cấu trúc luận văn Luận văn gồm có phần: - Phần mở đầu: Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 16 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Đóng góp đề tài - Phần nội dung: Chương 1: Vai trị thí nghiệm dạy học Vật lý Chương 2: Chuẩn kiến thức kĩ chương trình Quang học Trung học phổ thơng 2.1 Chuẩn kiến thức 2.2 Các thí nghiệm thực hành biểu diễn phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng Chương 3: Khai thác hiệu thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng 3.1 Các thí nghiệm phần Quang học chương trình sách giáo khoa 3.2 Các thí nghiệm Quang học mở rộng chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng 3.3 Một số thí nghiệm tự thiết kế từ vật liệu đơn giản, có tính hiệu cao việc giảng dạy 3.4 Một số hình thức tổ chức dạy học có kết hợp với thí nghiệm Vật lý nhằm tạo hứng thú học tập học sinh 3.5 Các thí nghiệm thiết kế phần mềm mơ thí nghiệm ảo - Phần kết luận SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 17 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang * Giải thích - Có tượng ánh sáng phản xạ từ lớp khơng khí (phía lớp nilon) nước bị phản xạ tồn phần Phần phía ngồi xảy phản xạ thường nên ta quan sát hình Thí nghiệm 6: THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN PHÂN BIỆT NGUỒN SÁNG ĐƠN SẮC VÀ NGUỒN SÁNG TRẮNG 6.1 Dụng cụ thí nghiệm: - Đĩa CD (tốt đĩa trắng) - Đèn chiếu laze, có tích hợp đèn led trắng 6.2 Tiến hành thí nghiệm: - Đầu tiên bật nút đèn để đèn laze phát ánh sáng màu đỏ - Chiếu ánh sáng vào đĩa CD, quan sát màu ánh sáng phản xạ đĩa - Tắt đèn laze, bật ánh sáng đèn led, làm bước thí nghiệm tương tự - Quan sát tượng, ghi lại kết nhận xét 6.3 Kết thí nghiệm: - Đối với ánh sáng laze, ta thấy ánh sáng đĩa tồn màu đỏ Hình 3.104 - Đối với ánh sáng đèn led, ta quan sát dải màu sắc cầu vồng SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 83 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Hình 3.105 3.4 MỘT SỐ HÌNH THỨC TỔ CHỨC DẠY HỌC CĨ KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM NHẰM TẠO HỨNG THÚ HỌC TẬP ĐỐI VỚI HỌC SINH 3.4.1 Đặt vấn đề Sự kết hợp đa dạng hình thức truyền đạt kiến thức giảng kích thích hứng thú cho học sinh Ngồi thí nghiệm quy định chương trình vật lý mà học sinh phải thực hành phịng thí nghiệm Để có tính đa dạng nên tổ chức hình thức dạy học có tính lạ, có tính hấp dẫn lơi Phần này, tơi trình bày sơ lượt số hình thức dạy học kết hợp với thí nghiệm mang lại hiệu cao 3.4.2 Hình thức tổ chức hoạt động nhóm kết hợp thí nghiệm vật lý 3.4.2.1 Khái qt chung hình thức hoạt động nhóm Đây hình thức áp dụng cho phần nội dung kiến thức yêu cầu có tổng hợp, khái quát nên cần hợp tác, đóng góp ý kiến nhiều thành viên Đặc biệt hình thức tổ chức nhóm mang tính hiệu với học ngoại khóa ngồi trời thực hành Cách tổ chức: Học sinh hoạt động theo nhóm, thu thập thơng tin, sau họp nhóm thảo luận thống nội dung theo yêu cầu SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 84 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang 3.4.2.2 Hoạt động nhóm dạy học mơn Vật lý Ở đây, bàn việc lồng ghép thí nghiệm Vạt lý hoạt động nhóm Thơng thường, đặt tình như: cho số dụng cụ đơn giản, đề nghị nhóm học sinh thảo luận đưa phương án đo đại lượng vật lý Hoặc giao nhiệm vụ cho nhóm tìm hiểu ngun lý hoạt động tìm cách chế tọa từ vật liệu có sẵn, dễ tìm Ví dụ: - Chế tạo mơ hình cấu tạo công dụng sợi quang - Hãy chế tạo số thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì từ vật liệu đơn giản dùng thấu kính vừa làm để quan sát vật - Tìm thơng tin kính tiềm vọng làm thuyết trình ngắn (khơng q 10 slide) power point nêu lên nội dung: lịch sử phát minh, nguyên tắc cấu tạo, công dụng cách chế tạo kính tiềm vọng Sau đó, chế tạo kính tiềm vọng dùng để quan sát 3.4.3 Ngoại khóa thi giải thích tượng vật lý thí nghiệm liên quan 3.4.3.1 Khái qt chung hình thức hoạt động ngoại khóa Ngoại khóa hình thức dạy học quan trọng trường phổ thông Thông qua hoạt động ngoại khóa, đạt mục tiêu sau đây: - Giúp học sinh củng cố, đào sâu, mở rộng tri thức học lớp, bổ sung vấn đề chưa đặt chương trình khóa, vận dụng kiến thức học vào thực tế, tạo điều kiện để học đơi với hành - Hoạt động ngoại khóa rèn luyện cho học sinh kĩ phân tích, kĩ giải vấn đề, kĩ thực nghiệm, kĩ làm việc tập thể, kỹ sống, tổ chức, giao tiếp, định hướng nghề nghiệp, - Hoạt động ngoại khóa rèn luyện phát triển lực tư học sinh như: tư lo gic, tư trừu tượng, tư sáng tạo… SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 85 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang - Hoạt động ngoại khóa làm cho q trình dạy mơn thêm phong phú, đa dạng, làm cho việc học tập học sinh thêm lơi cuốn, sinh động, có tác dụng khơi dậy niềm say mê hứng thú học tập, thực hành, lòng ham hiểu biết, yêu khoa học phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học sinh -Hoạt động ngoại khóa thường tổ chức sau học sinh học mảng kiến thúc lớn Chẳng hạn phần tĩnh điện học, quang học Hoạt động ngoại khóa tuân theo bước sau Bước 1: Lựa chọn chủ đề ngoại khoá Bước 2: Lập kế hoạch ngoại khoá Bước 3: Tiến hành ngoại khoá theo kế hoạch Bước 4: Tổ chức cho học sinh báo cáo kết quả, rút kinh nghiệm, khen thưởng 3.4.3.2 Hoạt động ngoại khóa mơn Vật lý Đối với mơn Vật lý, hoạt động ngoại khóa thơng qua hình thức đố vui kết hợp với việc thi thiết kế, thi thí nghiệm nhanh, giải thích tượng vật lý thực tế Sau đây, tơi đề cập tóm tắt nội dung hoạt động ngoại khóa Vật lý cụ thể Quang học + Phần thi thí nghiệm nhanh thiết kế thí nghiệm Phần này, nên đưa phương án thí nghiệm đơn giản, mang tính sáng tạo cao Chẳng hạn: - Dùng thước đo độ, lăng kính, tờ giấy trắng, đèn chiếu tạo tia sáng Hãy xác định chiết suất chất làm lăng kính - Cho miếng nắp nhựa trịn, băng dính hai mặt, vật nhỏ bình nước Thiết kế tiến hành thí nghiệm minh họa khả phản xạ tồn phần mặt phân cách nước – khơng khí - Dự đốn tượng xảy bỏ vật vào túi nilon suốt, thổi khí vào túi buộc kín miệng túi nhúng chìm vào bình nước Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn giải thích tượng SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 86 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang - Sử dụng dụng cụ sau: cốc thuỷ tinh tròn (thành mỏng), nước, nến, băng dính sẫm màu, thước, bút, kéo, com pa Hãy xác định chiết suất nước + Phần thi giải thích tượng: Phần này, đưa vào câu hỏi liên quan tới thực tế Chẳng hạn: - Giải thích đèn mổ bệnh viện thiết kế dạng chùm nhiều đèn - Nếu mặt nước khơng hồn tồn n lặng vật nằm đáy dao động - Ban ngày ta không thấy rõ chỗ gồ ghề đường ban đêm có đèn pha ôtô chiếu sáng, sao? - Tại vào buổi sáng, nhìn giọt sương đọng có ánh sáng mặt trời chiếu vào ta lại thấy chúng sáng lung linh? - Có người đối diện với bạn đeo kính Bạn khơng đề cập đến kính nói chuyện Làm xác định đeo kính cận hay kính viễn? Ngồi ra, đưa vào trị chơi chữ, thi trắc nghiệm nhanh nhằm củng cố kiến thức cho học sinh 3.4.4 Kết luận Như vậy, việc lồng ghép thí nghiệm vật lý vào hoạt động ngoại khóa cần thiết hiệu Qua hoạt động này, kiến thức học sinh khắc sâu hơn, học sinh thấy mối liên hệ lý thuyết thực tiễn Học sinh có kĩ cần thiết q trình làm thí nghiệm Các kĩ mềm phát triển Như chất lượng giảng dạy môn học nâng cao rõ rệt SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 87 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang 3.5 Các thí nghiệm thiết kế phần mềm mô thí nghiệm ảo 3.5.1 Đặt vấn đề Vật lí mơn học thực nghiệm, đường hình thành kiến thức chủ yếu thơng qua thí nghiệm quan sát thực tế Trong dạy học Vật lí phổ thơng thí nghiệm giúp cho học sinh tiếp thu kiến thức cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà chiếm lĩnh mà cịn tạo hứng thú học tập cho học sinh, thúc đẩy em tích cực áp dụng kiến thức vào đời sống ngày Cho nên trình dạy học, việc sử dụng thí nghiệm phương tiện dạy học khơng thể thiếu Thí nghiệm vật lí có vai trị quan trọng, q trình dạy học Vật lí việc lồng ghép thí nghiệm vào học khơng thể thiếu, góp phần tích cực hoạt động nhận thức học sinh Tuy nhiên có đủ điều kiện để thực thí nghiệm thật , lúc học Vật lí có đủ thiết bị thí nghiệm thật để thực khơng phải q trình xảy thực tế quan sát để xác định đại lượng cần thiết diễn biến trình xảy nhanh chậm Điều gây khó khăn q trình nghiên cứu tìm lí thuyết chúng Với thí nghiệm ảo ta điều chỉnh q trình xảy nhanh chậm lại để quan sát rút kết luận Với phát triển mạnh mẽ cơng nghệ thơng tin việc sử dụng máy vi tính thí nghiệm ảo biện pháp nhằm khắc phục khó khăn 3.5.2 Giới thiệu phần mềm dạy học Vật lí phần Quang học * Phần mềm Crocoile Physics 605 Crocodile Physics 605 phần mềm ứng dụng dùng để mơ phỏng, thiết kế thí nghiệm ảo mơn Vật lí nhà trường phổ thơng Phần mềm có nhiều mơ hình thí SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 88 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang nghiệm mẫu có cơng cụ trợ giúp thiết kế thí nghiệm, giảng đầy đủ dễ sử dụng Giao diện phần mềm đẹp, lạ mắt, tiện dụng không gây tập trung a Tạo khơng gian thí nghiệm - Trong mục Parts Library, chọn Optic chọn hình Optical space kéo rê thả vào khơng gian thí nghiệm (Hình 3.106) Hình 3.106 - Điều chỉnh kích cỡ, màu khơng gian, khơng gian thí nghiệm Quang ta điều chỉnh mục Properties.(Hình 3.107 Hình 3.108) Hình 3.107 b Tạo dụng cụ thí nghiệm  Tạo nguồn sáng Hình 3.108 - Trong mục Part Library/ Optics/ Light Sources Chọn loại đèn cần dùng Sau kéo rê chuột thả vào vùng khơng gian thí nghiệm (hình 3.109) Hình 3.109 - Để điều chỉnh thuộc tính đèn ( màu sắc, bước sóng, ), ta điều chỉnh trực tiếp đèn điều chỉnh mục Properties (hình 3.110 hình 3.111) SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 89 Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.110  Tạo thấu kính GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Hình 3.111 - Trong mục Part Library/ Optic/ Lenses chọn loại thấu kính cần dùng Sau kéo rê thả vào vùng khơng gian Quang Hình 3.112 - Để điều chỉnh thuộc tính thấu kính ( tiêu cự, kích thước, ), ta điều chỉnh thấu kính điều chỉnh mục Properties (Hình 3.113 hình 3.114) Hình 3.113  Tạo vật trước thấu kính Hình 3.114 - Trong mục Part Library/ Optic/ Ray Diagrams chọn loại vật cần dùng Sau kéo rê thả vào vùng khơng gian Quang (Hình 3.10) SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 90 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Hình 3.115 - Để điều chỉnh thuộc tính vật (hình ảnh, hướng truyền sáng,…) ta điều chỉnh mục Properties (Hình 3.116) Hình 3.116 - Để thể tính chân thật, độ mờ tỏ ảnh theo vật, mục Picture and Image Options chọn Show picture, show intersities/ picture images Show intermadiate images  Tạo ảnh - Trong mục Part Library/ Optic/ Ray Diagrams chọn ảnh Sau kéo rê thả vào phần khơng gian Quang (Hình 3.12) Hình 3.117 - Để điều chỉnh kích thước, vị trí ảnh, ta sử dụng chuột để điều chỉnh  Tạo mắt người quan sát - Trong mục Part Library/ Optic/ Ray Diagrams chọn hình mắt người Sau kéo rê tha vào vùng khơng gian Quang (Hình 3.118) Hình 3.118 - Để điều chỉnh thuộc tính mắt ( thị trường, hướng nhìn, hiển thị ảnh, ), ta điều chỉnh mục Properties (Hình 3.119) SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 91 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Hình 3.119 3.5.3 Dùng phần mềm Crocoile Physics 605 thiết kế số thí nghiệm ảo * Thí nghiệm khảo sát Mắt (Thiết kế phần mềm Crocodile Physics 605) Thí nghiệm dùng để mô cấu tạo mắt giống thấu kính hội tụ ứng dụng 50: “Mắt” (Vật lí 11 nâng cao – THPT) Các bước tạo thí nghiệm: Bước 1: Tạo dụng cụ thí nghiệm + Tạo khơng gian thí nghiệm: Parts Library/ Optics/ Optical Space + Tạo mắt: Từ Parts Library / Optics / Ray Diagram / Eye + Tạo vật: Parts Library/ Optics/ Ray Diagrams/ Near Object Marker Bước 2: Tạo bảng text Vào mục Parts Library/ Presentation/ Text Tại ta viết nội dung cần trình bày, ghi thí nghiệm… Bước 3: Hồn thành thí nghiệm trình chiếu thí nghiệm Hình 3.120: Mắt SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 92 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang * Thí nghiệm ảnh vật qua thấu kính phân kì (Thiết kế phần mềm Crocodile Physics 605) Thí nghiệm dùng để mơ đường truyền tia sáng cách tạo ảnh vật qua thấu kính phân kì (Vật lí 11 nâng cao – THPT) Các bước tạo thí nghiệm: Bước 1: Tạo dụng cụ thí nghiệm + Tạo khơng gian thí nghiệm: Parts Library/ Optics/ Optical Space + Tạo TKPK: Từ Parts Library / Optics / Lense + Tạo vật: Parts Library/ Optics/ Ray Diagrams/ Near Object Marker Bước 2: Tạo bảng text Vào mục Parts Library/ Presentation/ Text Tại ta viết nội dung cần trình bày, ghi thí nghiệm… Bước 3: Hồn thành thí nghiệm trình chiếu thí nghiệm Hình 121: Ảnh vật qua thấu kính phân kì * Thí nghiệm ảnh vật qua thấu kính hội tụ (Thiết kế phần mềm Crocodile Physics 605) Thí nghiệm dùng để mô đường truyền tia sáng cách tạo ảnh vật qua thấu kính hội tụ (Vật lí 11 nâng cao – THPT) Các bước tạo thí nghiệm: Bước 1: Tạo dụng cụ thí nghiệm + Tạo khơng gian thí nghiệm: Parts Library/ Optics/ Optical Space + Tạo TKHT: Từ Parts Library / Optics / Lense + Tạo vật: Parts Library/ Optics/ Ray Diagrams/ Near Object Marker Bước 2: Tạo bảng text SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 93 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang Vào mục Parts Library/ Presentation/ Text Tại ta viết nội dung cần trình bày, ghi thí nghiệm… Bước 3: Hồn thành thí nghiệm trình chiếu thí nghiệm thấu kính hội tụ Hình 3.122: Ảnh vật qua 3.5.4 Kết luận: Trong điều kiện thiết bị thí nghiệm thiếu thốn bị hư hỏng nhiều, thí nghiệm ảo phương án thay hiệu để tăng tính trực quan việc giảng dạy mơn vật lý Nó có ưu điểm thiết kế thí nghiệm nhanh gọn, điều kiện làm thí nghiệm ảo khơng xảy sai sót, kết hồn tồn theo ý muốn Tuy nhiên, thí nghiệm ảo, khơng có tính thực tế, học sinh khơng rèn luyện kĩ làm thí nghiệm Các thí nghiệm ảo mơ hình, khơng thể giống hình dạng thí nghiệm thật điều gây khó khăn cho học sinh tiếp xúc thao tác với thí nghiệm thật SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 94 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang KẾT LUẬN Thí nghiệm Vật lý đóng vai trị quan trọng hoạt động giảng dạy mơn Vật lý nói chung cấp THPT nói riêng.Việc xây dựng hệ thống giảng thí nghiệm quan trọng cấp thiết Khóa luận này, tơi làm việc sau: - Hệ thống hóa thực tất thí nghiệm thuộc phần Quang học chương trình vật lý THPT - Ngồi thí nghiệm chính, tơi cịn nghiên cứu xây dựng hệ thống thí nghiệm Quang học mở rộng Đây tập hợp thí nghiệm Quang học lý thú, trực quan Có thể dùng để làm thí nghiệm đặt vấn đề, biểu diễn, củng cố kiến thức - Nghiên cứu thiết kế số thí nghiệm kiểm chừng, minh họa, biểu diễn từ vật liệu sẵn có Đây thí nghiệm gọn nhẹ, lí thú Có thể ứng dụng thí nghiệm vào việc mở đầu giảng, củng cố kiến thức cuối tiết học Cũng đưa vào chương trình ngọai khóa, đố vui nhằm tăng cường tính phong phú, hấp dẫn, khắc sâu kiến thức cho học sinh - Giới thiệu trình bày số hình thức dạy học có lồng ghép với thí nghiệm vật lý Qua đó, thấy lợi ích to lớn việc sử dụng thí nghiệm hoạt động dạy học - Nghiên cứu sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo nhằm có phương án thay khơng thực thí nghiệm thật lớp học Khóa luận tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên, sinh viên chuyên ngành sư phạm Vật lý Ngoài ra, học sinh THPT tìm thấy thí nghiệm hay, câu hỏi liên quan tới thí nghiệm bổ ích chương trình quang học Trong điều kiện hạn chế thiết bị thí nghiệm; có số thí nghiệm phần Quang học nằm chương trình vật lý 12 chưa trang bị để nghiên cứu Đặc biệt thí nghiệm liên quan tới tính chất hạt ánh sáng Hơn nữa, hạn chế mặt thời gian nên khóa luận đóng góp phần Quang học Trong thời gian tới, tiến hành nghiên cứu mở rộng phạm vi khóa luận cho tồn chương trình vật lý THPT để hồn thành cơng trình nghiên cứu thật hồn chỉnh Xa nữa, sản phẩn khóa luận giới thiệu đến trường THPT nhằm hướng đến việc xây dựng hệ thống giảng Vật lý mang tính đại, thực tiễn Đây việc làm cấp thiết nhằm đổi tư giáo dục cho giáo dục nay- giáo dục có xu hướng bị SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 95 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang trì trệ coi trọng việc giảng dạy lý thuyết, không trọng đến thực hành, áp dụng thực tiễn SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 96 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Vật lí 11 nâng cao – Nhà xuất giáo dục [ ] Vật lí 11 – Nhà xuất giáo dục [ ] Vật lí 12 nâng cao – Nhà xuất giáo dục [ 4] Vật lí 12 – Nhà xuất giáo dục [ ] ĐHSP Đà Nẵng (2004) Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Phương pháp giảng dạy Vật lý [6] Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thơng, Nxb ĐH Sư phạm [7] Phạm Hữu Tịng (2001), Lý luận dạy học Vật lý trường trung học, NXB Giáo dục [8] Georg Schollmeyer, Phywe Demonstration Experiments, Germany [9] Công ty Thắng Lợi (2004), Tài liệu hướng dẫn phịng thí nghiệm Vật lý SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 97 ... Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thông Chương 3: Khai thác hiệu thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật lí bậc Trung học phổ thơng 3.1 Các thí nghiệm phần Quang học chương trình. .. “ Sử dụng hiệu thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thơng “ Mục đích luận văn Nghiên cứu, khai thác sử dụng hiệu dụng cụ thí nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung. .. nghiệm Quang học chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông - Tài liệu hướng dẫn sử dụng thí nghiệm Quang phương pháp giảng dạy Vật lý khoa Vật lý - Các thí nghiệm phần Quang học chương trình Vật