Khai thác và sử dụng phần mềm interactive physics vào dạy học chương động học chất điểm vật lý lớp 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH  NGƠ SỸ HỒNG KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀO DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học môn vật lý Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS MAI VĂN TRINH Vinh, Năm 2009 i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn này, tơi nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè ngƣời thân Với tình cảm chân thành trân trọng nhất, xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Mai Văn Trinh, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, khoa Sau đại học trƣờng Đại học Vinh, Lãnh đạo trƣờng THPT Nghi Lộc 3, tạo điều kiện cho tơi q trình làm luận văn Cuối cùng, tơi bày tỏ lịng biết ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên, khuyến khích tơi an tâm học tập hoàn thành luận văn Vinh, tháng 11 năm 2009 Ngơ Sỹ Hồng ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐC : Đối chứng CNTT : Công nghệ thông tin GV : Giáo viên HĐNT : Hoạt động nhận thức HS : Học sinh IP : Interactive Physics PMDH : Phần mềm dạy học PP : Phƣơng pháp PPDH : Phƣơng pháp dạy học QTDH : Quá trình dạy học SGK : Sách giáo khoa THPT : Trung học phổ thơng TNMP : Thí nghiệm mơ TN : Thực nghiệm TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cảm ơn ii Danh mục từ viết tắt Mục lục MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài 8 Cấu trúc luận văn 9 Những đóng góp luận văn NỘI DUNG Chƣơng PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀ VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 10 1.1 Khả hỗ trợ phần mềm dạy học vật lý vấn đề đổi phƣơng pháp dạy học 10 1.1.1 Phƣơng pháp dạy học vật lý theo định hƣớng đổi 10 1.1.2 Vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh 12 1.1.3 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý 15 1.1.4 Khả hỗ trợ PMDH vấn đề tích cực hóa HĐNT cho HS 18 1.2 Tổng quan phần mềm Interactive Physics 19 1.2.1 Đặc điểm chức Interactive Physics 19 1.2.2 Khởi động Interactive Physics, thiết kế mô 20 1.2.3 Khả hỗ trợ phần mềm Interactive Physics việc tổ chức HĐNT cho học sinh dạy học vật lý 31 1.3 Khai thác chức phần mềm Interactive Physics 32 1.3.1 Một số thao tác chỉnh sửa mô 32 1.3.2 Các bƣớc để thiết kế thí nghiệm mô 36 Kết luận chƣơng 39 Chƣơng THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS 42 2.1 Nội dung kiến thức chƣơng “Động học chất điểm” chƣơng trình vật lý lớp 10 THPT 42 2.1.1 Đặc điểm 42 2.1.2 Chuẩn kiến thức, kỹ 42 2.2 Quy trình thiết kế dạy học với hỗ trợ phần mềm Interactive Physics 46 2.2.1 Xác định mục tiêu dạy học 46 2.2.2 Lựa chọn kiến thức bản, trọng tâm xếp theo cấu trúc thích hợp 46 2.2.3 Xác định phƣơng pháp dạy học 47 2.2.4 Chuẩn bị thí nghiệm mơ phần mềm Interactive Physic 47 2.2.5 Xác định hình thức tổ chức hoạt động học tập cho HS 48 2.2.6 Xác định hình thức nội dung củng cố, vận dụng 48 2.2.7 Xác định nội dung phƣơng pháp hƣớng dẫn nhà cho HS 48 2.3 Thiết kế dạy với hỗ trợ phần mềm Interactive Physics 58 2.3.1 Chuyển động thẳng 48 2.3.2 Chuyển động tròn 49 2.3.3 Sự rơi tự 49 2.4 Thiết kế dạy với hỗ trợ phần mềm Interactive Physics 50 Kết luận chƣơng 68 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 69 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 69 3.1.1 Mục đích 69 3.1.2 Nhiệm vụ 69 3.2 Đối tƣợng nội dung TNSP 69 3.2.1 Đối tƣợng 69 3.2.2 Nội dung 70 3.3 Phƣơng pháp TNSP 70 3.3.1 Chọn mẫu TN 70 3.2.2 Quan sát học 70 3.3.3 Bài kiểm tra 71 3.4 Kết TNSP 71 3.4.1 Kết định tính 71 3.3.2 Kết định lƣợng 72 3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 76 Kết luận chƣơng 77 KẾT LUẬN 79 Một số kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện sống phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ hội nhập hợp tác quốc tế nƣớc ta với cộng đồng quốc tế Việc nƣớc ta gia nhập vào tổ chức thƣơng mại quốc tế (WTO) tác động vào tất lĩnh vực đời sống xã hội có lĩnh vực giáo dục Để theo kịp phát triển khoa học hòa nhập vào kinh tế giới, tồn ngành giáo dục phải có đổi toàn diện đồng nhằm đào tạo ngƣời có trình độ văn hóa cao, ham học hỏi, tự tin, động, sáng tạo, có kỹ thực hành giỏi, biết sử dụng phƣơng tiện đại, chủ động đƣa cách thức tốt để chiếm lĩnh tri thức, có ý thức vƣơn lên làm chủ khoa học cơng nghệ Nghị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X xác định: " đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta trở thành nước công nghiệp theo hướng đại vào năm 2020 " [10] Trong nguồn lực để phát triển đất nƣớc nhanh, hiệu quả, bền vững, định hƣớng nguồn lực ngƣời yếu tố Muốn xây dựng nguồn lực ngƣời, phải đẩy mạnh đồng giáo dục đào tạo, khoa học công nghệ xây dựng văn hóa tiên tiến, đậm đà sắc dân tộc Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc, đổi phát triển giáo dục Việt Nam vấn đề tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho kinh tế tri thức nhƣ Chỉ thị 58-CT/TW Bộ Chính trị ngày 17/10/2000 khẳng định: "Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin công tác giáo dục đào tạo tất cấp học, bậc học, ngành học" [1] Trƣớc bối cảnh đó, đổi phƣơng pháp dạy học cần thiết Nghị hội nghị lần Ban chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa VIII rõ: "Đổi mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào trình dạy học " [9] Trong thông báo kết luận Bộ Chính Trị tiếp tục thực Nghị Trung ƣơng (khóa VIII) phƣơng hƣớng phát triển giáo dục đào tạo đến năm 2020 có nhấn mạnh: “Tiếp tục đổi phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ chiều Phát huy phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo, hợp tác ”[11] Tại điều 28 Luật quy định:“Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh"[giáo dục đƣợc Quốc hội khóa XI, Kỳ họp thứ thơng qua ngày 14 tháng năm 2005 21] Chiến lƣợc phát triển giáo dục 2001-2010 nêu: "Đổi đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư trinh tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin cách có hệ thống có tư phân tích, tổng hợp, phát triển lực cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ học sinh, sinh viên trình học tập " [3] Nhận thức đƣợc tầm quan trọng công nghệ thông tin (CNTT) đổi giáo dục, Chỉ thị số 29/2001/CT-BGD&ĐT, Bộ trƣởng Bộ giáo dục Đào tạo rõ: “Ứng dụng phát triển công nghệ thông tin giáo dục đào tạo tạo bước chuyển biến trình đổi nội dung, chương trình, phương pháp giảng dạy, học tập quản lý giáo dục" [2] Hiện nay, phát triển CNTT mở triển vọng to lớn việc đổi phƣơng pháp dạy học Hầu hết trƣờng đƣợc trang bị máy vi tính, phịng học CNTT, kết nối Internet… Máy vi tính đƣợc sử dụng dạy học để hỗ trợ đƣợc nhiệm vụ trình dạy học (QTDH) hỗ trợ đắc lực cho việc dạy học chƣơng trình theo hƣớng tích cực hóa ngƣời học Với trợ giúp máy vi tính phần mềm dạy học, giáo viên (GV) tổ chức q trình học tập học sinh (HS) theo hƣớng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo hoạt động nhận thức học sinh [16], [17], [24] Vật lý học khoa học thực nghiệm Vì vậy, trình dạy học, GV cần tích cực dùng thí nghiệm phƣơng tiện dạy học khác nhằm tái tạo trình tìm kiếm tri thức vật lý, kiểm chứng tính đắn định luật, giải thích tƣợng vật lý nhờ kích thích hứng thú học tập, làm tăng niềm tin vào khoa học cho học sinh [24] Hiện có nhiều phần mềm mơ hỗ trợ dạy học vật lý nhƣ: CABRIGéomètre, Brad's physics, PAKMA, Working Model, Crocodile Physics, Interactive Physics Trong nhóm phần mềm mơ vật lý, Interactive Physics (IP) phần mềm có nhiều tính năng, gọn nhẹ sử dụng thuận tiện Phần mềm IP cho phép thiết kế thí nghiệm mơ (TNMP) sinh động, hấp dẫn, mang lại hiệu việc phân tích tƣợng, đặc biệt khơng thể thực thí nghiệm thực để giải tập vật lý Những TNMP tạo điều kiện tốt cho HS quan sát, thu thập thông tin Nhờ HS hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu hơn, từ góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học trƣờng phổ thông Để tạo nguồn tƣ liệu tham khảo, hỗ trợ việc dạy học cho GV HS, đáp ứng xu hƣớng vận dụng công nghệ thông tin đổi phƣơng pháp dạy học, chọn đề tài: “Khai thác sử dụng phần mềm Interactive Physics vào dạy học chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 trung học phổ thông" Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu khai thác biên soạn tài liệu hƣớng dẫn sử dụng phần mềm Interactive Physics - Thiết kế sử dụng số TNMP phần mềm IP phục vụ cho việc dạy học chƣơng “Động học chất điểm”, thuộc chƣơng trình Vật lý lớp 10 trung học phổ thơng (THPT) nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh từ nâng cao chất lƣợng dạy học Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế thí nghiệm mơ IP sử dụng chúng vào dạy học nội dung chƣơng “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lý 10 THPT cách hợp lý góp phần làm đổi phƣơng pháp dạy học theo hƣớng tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh, từ nâng cao chất lƣợng dạy - học vật lý trƣờng trung học phổ thông Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý - Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chƣơng trình sách giáo khoa vật lý THPT - Nghiên cứu khai thác phần mềm IP để thiết kế thí nghiệm mô - Thiết kế dạy học vật lý có sử dụng thí nghiệm mơ với IP - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá hiệu việc ứng dụng phần mềm IP dạy học vật lý, rút kết luận cần thiết Đối tƣợng nghiên cứu - Quá trình dạy học vật lý trƣờng phổ thơng - Phần mềm Interactive Physics Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung khai thác sử dụng phần mềm Interactive Physics để thiết kế số thí nghiệm mô chƣơng “Động học chất điểm” thuộc chƣơng trình vật lý 10 THPT Phần thực nghiệm sƣ phạm đƣợc tiến hành trƣờng THPT Nghi Lộc – Nghệ An Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài Để hoàn thành tốt nhiệm vụ nghiên cứu đề tài, sử dụng phƣơng pháp sau đây: 7.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu văn kiện Đảng, sách nhà nƣớc với thị Bộ Giáo dục Đào tạo vấn đề đổi phƣơng pháp dạy học nhà trƣờng phổ thông - Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý; nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chƣơng trình sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông - Nghiên cứu tài liệu sử dụng phần mềm IP dạy học vật lý 7.2 Nghiên cứu thực tiễn Nghiên cứu khai thác phần mềm IP để thiết kế số mô chƣơng “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 sử dụng chúng dạy học nhằm đánh giá TNMP minh họa cách trực quan, sinh động tƣợng, trình vật lý, thể rõ chức mô Đối với thí nghiệm học, ta biểu diễn vectơ lực, vận tốc, gia tốc thời điểm Sự trội tính trực quan gây đƣợc ấn tƣợng sâu sắc, hứng thú học tập cho HS - Phần mềm IP cho phép phân tích thiết kế, đo đạc đại lƣợng vật lý đối tƣợng hệ thống, kết cho đƣợc dƣới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị IP cho phép thay đổi thông số thành phần lần chạy mô Khi thiết kế thông số không phù hợp tƣợng vật lý chƣơng trình thơng báo lỗi cụ thể để điều chỉnh Phần mềm IP đƣợc lập trình với độ xác cao, nhiên cho phép ngƣời sử dụng lựa chọn xác, độ sai số số liệu (về mặt định lƣợng), lựa chọn thời gian quan sát mô Để thiết kế đƣợc TNMP hồn hảo địi hỏi ngƣời GV phải đầu tƣ nhiều thời gian, kiến thức đặc biệt phải có khả lập trình - Để thiết kế dạy học có hỗ trợ phần mềm IP phải trải qua nhiều giai đoạn: xác định mục tiêu dạy học, lựa chọn kiến thức bản, trọng tâm xếp theo cấu trúc thích hợp, xác định hình thức tổ chức học tập, xác định nội dung, hình thức củng cố, mở rộng, vận dụng nhƣ hƣớng dẫn nhà cho HS Các dạy học đƣợc thiết kế với hỗ trợ phần mềm IP theo hƣớng tích cực hóa HĐNT HS HS phải tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo làm việc nhiều trình học tập để chiếm lĩnh đƣợc tri thức Trong chƣơng này, thiết kế đƣợc giáo án theo tinh thần đổi PPDH thuộc chƣơng “Động học chất điểm” vật lý 10, phân tích ƣu điểm dạy học có hỗ trợ phần mềm IP so với bày dạy học truyền thống 61 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1 Mục đích Mục đích TNSP kiểm tra tính đắn giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra, cụ thể kiểm tra tính hiệu việc tổ chức đƣợc HĐNT cho HS dạy học chƣơng “Động học chất điểm” Vật lý 10 với hỗ trợ phần mềm IP Thực nghiệm sƣ phạm để trả lời câu hỏi sau: - Sử dụng phần mềm IP cách hợp lí có góp phần nâng cao hứng thú học tập, phát huy tính tích cực tự lực học tập HS, từ góp phần đổi PPDH nâng cao hiệu chất lƣợng dạy học vật lý trƣờng THPT hay không? - Chất lƣợng học tập HS trình học tập với hỗ trợ phần mềm IP: sử dụng hình ảnh, TNMP thơng qua dạy học đƣợc soạn thảo có cao chất lƣợng học tập HS trình học tập thông thƣờng hay không? 3.1.2 Nhiệm vụ Trong trình TNSP chúng tơi thực nhiệm vụ sau: - Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với hỗ trợ phần mềm IP số học chƣơng “Động học chất điểm” cho lớp đối chứng thực nghiệm - Với lớp thực nghiệm: Sử dụng giảng với hỗ trợ phần mềm IP kết hợp với phƣơng pháp dạy học truyền thống nhƣng phấn trắng, bảng đen, - Với lớp đối chứng: Sử dụng phƣơng pháp dạy học truyền thống, tiết dạy đƣợc tiến hành theo tiến độ nhƣ phân phối chƣơng trình Bộ Giáo dục Đào tạo - So sánh, đối chiếu kết học tập xử lý kết thu đƣợc lớp thực nghiệm lớp đối chứng 3.2 Đối tƣợng nội dung TNSP 3.2.1 Đối tƣợng - Các dạy học chƣơng “Động học chất điểm” Vật lý 10 có sử dụng 62 phần mềm mô IP - TNSP đƣợc tiến hành học kỳ năm học 2009 – 2010 lớp 10 trƣờng THPT Nghi Lộc thuộc tỉnh Nghệ An 3.2.2 Nội dung Nội dung thực nghiệm bao gồm ba Bài Chuyển động thẳng Bài Chuyển động thẳng biến đổi (2 tiết) Bài Sự rơi tự (2 tiết) 3.3 Phƣơng pháp TNSP 3.3.1 Chọn mẫu TN Mẫu TN đƣợc chọn ảnh hƣởng trực tiếp đến kết TNSP Ở sử dụng lớp khối 10 (chọn nguyên lớp) dùng cách ngẫu nhiên để chọn khối TN ĐC Các lớp đƣợc chọn có sĩ số, điều kiện tổ chức dạy học, có trình độ chất lƣợng học tập tƣơng đƣơng Nhƣ vậy, kích thƣớc chất lƣợng mẫu thỏa mãn yêu cầu TNSP Kết lớp đƣợc chọn vào nhóm TN ĐC nhƣ sau: Bảng 3.1 Nhóm TN Nhóm ĐC 10C1 (46 HS) 10C3 (44 HS) 10C2 (43 HS) 10C4 (44 HS) 10C5 (40 HS) 10C7 (46 HS) 10C8 (45 HS) 10C6 (44 HS) Đối với lớp TN sử dụng hệ thống giảng đƣợc xây dựng theo tiến trình tổ chức HĐNT cho HS với hỗ trợ PMDH, lớp ĐC đƣợc dạy theo cách dạy truyền thống Kết TN đƣợc rút từ việc so sánh lớp TN lớp ĐC 3.2.2 Quan sát học Quan sát hoạt động GV HS trình diễn học theo tiêu chí sau: - Mức độ học hiểu HS qua câu hỏi kiểm tra - Tính tích cực HS thơng qua khơng khí lớp học, tập trung nghiêm 63 túc, số lƣợng chất lƣợng câu trả lời nhƣ phát biểu xây dựng HS - Mức độ đạt đƣợc mục tiêu dạy thông qua câu hỏi GV phần củng cố vận dụng Sau tiết dạy, GV trao đổi với HS, lắng nghe ý kiến để rút kinh nghiệm cho dạy học khác nhƣ cho đề tài nghiên cứu 3.3.3 Bài kiểm tra Sau TNSP, HS hai nhóm đối chứng thực nghiệm đƣợc đánh giá kiểm tra tổng hợp nhằm: - Đánh giá định tính mức độ lĩnh hội khái niệm bản; tính chất vật tƣợng - Đánh giá định lƣợng mức độ lĩnh hội công thức điều kiện để xảy tƣợng vật lý; khả vận dụng kiến thức để giải số toán cụ thể - Đánh giá khả đọc vẽ đồ thị dạng chuyển động 3.4 Kết TNSP Sau thời gian TNSP trƣờng THPT Nghi Lộc tỉnh Nghệ An, với xác nhận TNSP Ban giám hiệu nhà trƣờng, thu đƣợc kết thực nghiệm nhƣ sau: 3.4.1 Kết định tính Qua quan sát học lớp thực nghiệm lớp đối chứng đƣợc tiến hành theo tiến trình đƣợc xây dựng, rút đƣợc số nhận xét sau: Đối với lớp đối chứng, dạy theo chƣơng trình SGK nhƣng số lƣợng thí nghiệm đƣợc tiến hành khơng nhiều, cách dạy có đổi nhƣng chƣa thấy có chuyển biến rõ rệt, dạy chủ yếu GV diễn giảng, HS tập trung yên lặng lắng nghe ghi chép Tuy HS có trả lời câu hỏi GV đặt nhƣng chƣa thể rõ hứng thú tự giác Đối với lớp thực nghiệm, hầu hết thí nghiệm SGK đƣợc thực thông qua TNMP đƣợc thiết kế phần mềm IP Các hoạt động GV HS diễn học thật chủ động tích cực Giờ học rút ngắn đƣợc thời gian diễn giảng GV tăng cƣờng hoạt động HS Với thí nghiệm câu hỏi gợi ý, HS hứng thú tự giác hoạt động học tập, 64 HS tập trung theo dõi trình định hƣớng GV, nhiệt tình việc phát biểu xây dựng bài, câu trả lời HS đƣa có chất lƣợng so với lớp đối chứng Đặc biệt, trình kiểm tra cũ củng cố vận dụng, HS tích cực, hào hứng sôi trả lời Nội dung kiến thức củng cố vận dụng nhiều nhƣng lại không làm nhiều thời gian GV HS Nhƣ vậy, dạy lớp thực nghiệm có hỗ trợ phần mềm IP góp phần phát huy đƣợc tính tích cực chủ động q trình học tập HS 3.3.2 Kết định lƣợng Qua kiểm tra đánh giá, tiến hành thống kê, tính tốn thu đƣợc bảng số liệu sau:  Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra Nhóm Số HS ĐC TN Điểm số (Xi) 10 174 22 29 33 32 20 15 178 0 32 43 44 33 14  Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất Tổng Nhóm số HS Số % HS đạt điểm Xi ĐC 174 1,2 5,2 TN 178 0 10 8,6 5,2 1,7 18,0 24,2 24,7 18,5 7,9 3,9 12,6 16,7 19,0 18,3 11,5 2,8 Số % hs đạt điểm Xi Biểu đồ 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 45 40 35 30 25 20 15 10 ĐC TN 65 10 Điểm Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm Số % hs đạt điểm Xi 30 25 20 ĐC TN 15 10 5 10 Điểm  Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất lũy tích Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống Nhóm 10 ĐC 1,2 6,4 19,0 35,7 54,7 73,0 84,5 93,1 98,3 100 TN 0 2,8 20,8 45,0 69,7 88,2 96,1 100 Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 120 Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống 100 80 60 ĐC TN 40 20 66 10 Điểm Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 100 90 80 Số % hs đạt điểm Xi trở xuống 70 60 50 ĐC 40 TN 30 20 10 10 Điểm  Bảng 3.5 Bảng phân loại theo học lực Số % HS Tổng số Kém Yếu TB Khá Giỏi HS (0-2) (3-4) (5-6) (7-8) (9-10) ĐC 174 6,3 29,3 37,4 20,1 6,9 TN 178 2,8 42,1 43,3 11,8 Nhóm Biểu đồ 3.3 Phân loại học lực hai nhóm 45 40 35 Số % HS 30 ĐC 25 TN 20 15 10 Kém Yếu TB Khá 67 Giỏi Học lực Các tham số cụ thể Để so sánh đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức HS lớp thực nghiệm lớp đối chứng, cần tính: - Số trung bình cộng làm tham số đặc trƣng cho tập trung số liệu, đƣợc tính theo cơng thức: X   ni X i n Với ni số HS đạt điểm Xi, Xi điểm số, n số HS dự kiểm tra - Phƣơng sai: S  n X  - Độ lệch chuẩn: S  i i X  n 1  n X i i X  n 1 , S cho biết độ phân tán quanh giá trị X , S bé chứng tỏ số liệu phân tán - Hệ số biến thiên: V = S 100(%), V cho phép so sánh mức độ phân tán X số liệu - Sai số tiêu chuẩn: m  S n  Bảng 3.6 Bảng tổng hợp tham số Nhóm Số HS X S2 S V(%) m X= X ±m ĐC 174 5,34 3,9 1,97 36,89 0,01 5,34 ± 0,01 TN 178 6,78 2,03 1,42 20,94 0,008 6,78 ± 0,008 Dựa vào thơng số tính tốn trên, từ bảng phân loại theo học lực (bảng 3.5), bảng tổng hợp thông số đặc trƣng (bảng 3.6) đồ thị đƣờng luỹ tích (đồ thị 3.2), chúng tơi rút đƣợc nhận xét sau: - Điểm trung bình X nhóm TN cao nhóm ĐC, độ lệch chuẩn S có giá trị tƣơng ứng nhỏ nên số liệu thu đƣợc phân tán, trị trung bình có độ tin cậy cao STN < SĐC VTN < VĐC chứng tỏ độ phân tán nhóm TN giảm so với nhóm ĐC (Bảng 3.6) - Tỉ lệ HS đạt loại yếu, nhóm TN giảm nhiều so với nhóm ĐC Ngƣợc lại, tỷ lệ HS đoạt loại khá, giỏi nhóm TN cao nhóm ĐC (Bảng 3.5) 68 - Đƣờng tích luỹ ứng với nhóm TN nằm bên phải, phía dƣới đƣờng tích luỹ ứng với nhóm ĐC Nhƣ kết học tập nhón TN cao kết học tập nhóm ĐC Tuy nhiên kết ngẫu nhiên mà có Vì vậy, để có độ tin cậy cao cần kiểm định thông kê 3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê Giả thuyết H0: khác X TN X ĐC khơng có ý nghĩa thống kê (Hai PPDH cho kết ngẫu nhiên không thực chất) Giả thuyết H1: Sự khác X TN X ĐC có ý nghĩa thống kê (Tổ chức HĐNT với hỗ trợ phần mềm IP thực tốt tổ chức HĐNT thơng thƣờng) Tính đại lƣợng kiểm định t theo công thức: t X TN  X ĐC Sp Với S p  nTN nĐC nTN  nĐC (1) 2 (nTN  1) STN  (nĐC  1) S ĐC nTN  nĐC  (2) Sau tính đƣợc t, ta so sánh với giá trị tới hạn t đƣợc tra bảng Student ứng với mức ý nghĩa  bậc tự f  nTN  nĐC  - Nếu t  t bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhận giả thuyết H1 - Nếu t  t bác bỏ giả thuyết H1, chấp nhận giả thuyết H0 Vận dụng cơng thức (1) (2) tính tốn ta đƣợc S = 1,72 t = 7,8 Tra bảng phân phối Student với mức ý nghĩa α = 0,05 bậc tự f = n TN + nĐC - = 178 + 174 - = 350, ta có: tα = 1,97 Nhƣ rõ ràng t > tα Do ta kết luận: bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhận giả thuyết H1, HS nhóm thực nghiệm nắm vững kiến thức đƣợc truyền thụ so với HS nhóm đối chứng Vậy điểm trung bình nhóm thực nghiệm lớn điểm trung bình nhóm đối chứng với mức ý nghĩa 0,05 Nhƣ việc dạy học vật lý có sử dụng phần mềm IP đạt hiệu cao so với dạy học thông thƣờng 69 Kết luận chƣơng Qua q trình TNSP, với phân tích xử lí, kết nhận đƣợc mặt định tính định lƣợng, chúng tơi có sở để khẳng định giả thuyết ban đầu đƣa tính hiệu đề tài Cụ thể, thông qua kết thu đƣợc từ năm tiết TNSP thuộc chƣơng “Động học chất điểm” vật lý 10 THPT có đƣợc kết luận sau: - Việc sử dụng phần mềm IP dạy học vật lý với tƣ cách phƣơng tiện hỗ trợ cho QTDH tạo điều kiện giúp giảm thời gian truyền giảng, thời gian lắp đặt dụng cụ nhƣ việc tiến hành lặp lại số thí nghiệm dạy GV, tăng thời gian trao đổi thầy trò thơng qua hình ảnh, TNMP, GV chủ động sáng tạo việc tổ chức hoạt động học tập Trong dạy, việc sử dụng nhƣ thao tác xử lí GV TNMP phần mềm IP diễn dễ dàng suôn sẻ - Việc dạy dạy học có hỗ trợ phần mềm IP tích cực hóa đƣợc HĐNT HS, khơi dậy lịng ham hiểu biết em, thực góp phần đổi PPDH vật lý trƣờng phổ thông Các dạy học đƣợc thiết kế với TNMP phù hợp khả tiếp thu HS, nội dung kiến thức trở nên gần gũi, dễ hiểu, dễ nhớ, thời gian tiến hành dạy học không vƣợt giới hạn cho phép Nhờ góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng học tập HS - Theo kết thống kê phân tích số liệu điều tra thu đƣợc cho thấy chất lƣợng học tập HS đƣợc nâng cao Cụ thể điểm trung bình nhóm TN cao điểm trung bình nhóm ĐC, tỉ lệ HS đạt loại yếu, nhóm TN giảm nhiều so với nhóm ĐC, ngƣợc lại tỉ lệ HS đạt loại khá, giỏi nhóm TN cao nhóm ĐC - Sau kiểm định giả thuyết thống kê, kết luận đƣợc HS nhóm TN nắm vững kiến thức đƣợc truyền thụ so với HS nhóm ĐC Nhƣ vậy, việc sử dụng phần mềm IP vào dạy học chƣơng “Động học chất điểm” thực mang lại hiệu cao 70 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu đề tài “Khai thác sử dụng phần mềm Interactive Physics vào dạy học chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 trung học phổ thông" kết thu nhận đƣợc, đối chiếu với mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu ban đầu đề tài đƣa ra, đạt đƣợc kết sau: Đề tài góp phần làm sáng tỏ cụ thể hóa tƣ tƣởng, mục tiêu đổi PPDH vật lý sở kế thừa hệ thống hóa kết nghiên cứu lý luận Sử dụng PMDH vật lý nói chung phần mềm IP nói riêng có khả hỗ trợ cho trình tổ chức HĐNT cho HS theo hƣớng tích cực hóa, góp phần đổi PPDH vật lý trƣờng THPT Phần mềm IP phần mềm mơ có nhiều tính dễ sử dụng Với IP thiết kế TNMP sinh động, hấp dẫn, sử dụng để giải tập vật lý Đối với thí nghiệm học, ta biểu diễn đại lƣợng vectơ nhƣ lực, vận tốc, gia tốc thời điểm Phần mềm IP cho phép phân tích thiết kế, đo đạc đại lƣợng vật lý đối tƣợng hệ thống, kết cho đƣợc dƣới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị Các đặc điểm, chức năng, công cụ thành phần phần mềm IP cho phép thiết kế TNMP nhƣ thao tác sử dụng chỉnh sửa Ngồi thí nghiệm tự thiết kế, lựa chọn sử dụng TNMP có sẵn IP Nhìn chung, TNMP đƣợc thiết kế phần mềm IP phù hợp với chƣơng trình vật lý THPT Việt Nam Đề tài đƣa hƣớng dẫn sử dụng phần mềm IP, bƣớc để thiết kế TNMP Muốn thiết kế TNMP cần phải chuẩn bị nội dung, ý tƣởng thiết kế trƣớc bắt đầu làm việc với phần mềm IP Việc thiết kế thực theo bƣớc là: tạo file mới, thiết lập không gian thiết kế, xác lập xác, hệ đơn vị, kích cỡ hình quan sát, tiến hành thiết kế, chạy thử mô chỉnh sửa, đặt tên lƣu Tiến hành TNSP nhằm kiển chứng tính hiệu việc dạy học có hỗ trợ phần mềm IP việc đổi PPDH 71 Qua kết TNSP, thấy rằng: việc sử dụng phần mềm IP dạy học vật lý trƣờng THPT với tƣ cách phƣơng tiện dạy học góp phần đạt đƣợc mục tiêu đổi PPDH nay, tăng cƣờng hứng thú, tính tích cực, chủ động, tự giác sáng tạo hoạt động học tập HS từ làm cho em lĩnh hội đƣợc kiến thức cách sâu sắc, kĩ bền chặt; khả vận dụng kiến thức vào tình khác xác sáng tạo Với chất lƣợng kiểm tra thơng qua điểm số trung bình nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng, chất lƣợng học tập HS dạy học GV có hỗ trợ phần mềm IP đƣợc nâng cao Nhƣ dựa kết TNSP, giả thuyết khoa học đề tài đƣợc khẳng định Có thể nói rằng: tài liệu hƣớng dẫn sử dụng tham khảo tốt cho GV vật lý việc khai thác sử dụng phần mềm IP dạy học vật lý trƣờng THPT nhằm góp phần đổi PPDH, nâng cao chất lƣợng học tập HS Một số kiến nghị - Cần có phối hợp chặt chẽ quan quản lý giáo dục, Lãnh đạo nhà trƣờng việc tổ chức giới thiệu, hƣớng dẫn sử dụng PMDH vật lý nhƣ việc trình bày giáo án, tiến hành dạy học cụ thể có sử dụng PMDH - Trƣớc định đƣa PMDH vật lý thức vào sử dụng phổ biến phải điều tra quan điểm GV, HS chất lƣợng nhƣ cách thức sử dụng phần mềm phải tiến hành dạy thực nghiệm trƣớc phổ biến - GV phải thƣờng xuyên cập nhật thông tin PMDH vật lý Nên kết hợp PMDH tài nguyên Internet để góp phần đổi PPDH vật lý - Nhà trƣờng cấp quản lý cần đầu tƣ kính phí để mua quyền PMDH đặc biệt phần mềm IP, lúc việc sử dùng PMDH trở nên chuyên nghiệp đồng thời cập nhật đƣợc phiên làm phong phú thêm TNMP 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Chính trị Đảng Cộng sản Việt Nam (2000), Chỉ thị đẩy mạnh ứng dụng phát triển CNTT phục vụ nghiệp cơng nghiêp hóa, đại hóa, số 58-CT/TW ngày 17/10/2000, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2001), Chỉ thị tăng cường giảng dạy ứng dụng CNTT ngành giáo dục giai đoạn 2001-2005 số 29/2001/CTBGD&ĐT, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2002), Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2001-2010 Bộ Giáo dục Đào tạo (2006), Tài liệu bồi dƣỡng giáo viên thực chƣơng trình, sách giáo khoa lớp 10 trung học phổ thơng, NXB Giáo Dục, Hà Nội Lƣơng Duyên Bình (tổng chủ biên) (2006), Vật lý 10 Sách giáo viên, NXB Giáo dục, Hà Nội Lƣơng Duyên Bình (tổng chủ biên) (2006), Vật lý 10, NXB Giáo dục, Hà Nội Lƣơng Duyên Bình (tổng chủ biên) (2006), Vật lý 10 Sách giáo viên, NXB Giáo dục, Hà Nội Hồng Chúng (1983), Phương pháp thống kê tốn học khoa học giáo dục, NXB Giáo dục Đảng cộng sản Việt Nam (1997), Nghị hội nghị lần II BCHTW Đảng khóa VIII, NXB Chính trị quốc gia, Hà Nội 10 Đảng cộng sản Việt Nam (2006), Báo cáo BCHTW Đảng khóa IX ngày 10 tháng năm 2006 phương hướng, nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2006 - 2010 Đại hội đại biểu BCHTW Đảng khóa X, Website Đảng cộng sản Việt Nam 11 Đảng Cộng Sản Việt Nam (2009), Thơng báo kết luận Bộ Chính Trị tiếp tục thực nghị Trung ương (khóa VIII), phương hướng phát triển giáo dục đào tạo đến nam 2020, Hà Nội 12 Lê Văn Giáo, Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn (2005), Một số vấn đề phương pháp dạy học vật lý trường trung học phổ thông, NXB Giáo Dục 73 13 Huỳnh Thị Đức Hạnh (2006), Khai thác sử dụng phần mềm Working Model dạy học vật lý trường trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Trƣờng Đại học sƣ phạm Huế 14 Phạm Văn Lễ (2007), Khai thác sử dụng phần mềm Interactive physics vào dạy học chương “Động học chất điểm”vật lý lớp 10 nâng cao trung học phổ thông, Luận văn thạc sỹ, Đại học sƣ phạm Huế 15 Vũ Quốc Long (chủ biên) (2007), Giáo trình bồi dưỡng tổ trưởng chun mơn trường trung học phổ thông, NXB Hà Nội 16 Lê Phƣớc Lƣợng (2004), "Đổi phƣơng pháp dạy học với tham gia thiết bị kỹ thuật - Từ góc độ tiếp cận hệ thống", Kỷ yếu hội thảo khoa học, Trƣờng đại học sƣ phạm Huế 17 Phùng Đình Mẫn (chủ biên), Trần Văn Hiếu, Hồ Văn Liên, Phan Minh Tiến, Trƣơng Thanh Thuý (2003), Những vấn đề đổi giáo dục trung học phổ thông nay, Trƣờng đại học sƣ phạm Huế 18 Hoàng Trọng Phú (2004), Nghiên cứu khai thác Working Model thiết kế dạy học vật lý 10 trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trƣờng Đại học sƣ phạm Huế 19 Phần mềm Interactive Physics 2000 20 Phần mềm Interactive Physics 2004 21 Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt Nam (2005), Luật Giáo dục, NXB Chính trị quốc gia 22 Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lý trương phổ thông, NXB Đại học sƣ phạm, Hà Nội 23 Nguyễn Đức Thâm (chủ biên) (2002), Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông, NXB Đại học sƣ phạm 24 Lê Thị Ngọc Thủy (2005), Khai thác sử dụng phần mềm Crocodile Physics dạy học vật lý trường trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trƣờng Đại học sƣ phạm Huế 25 Thái Duy Tuyên PPDH truyền thống đổi mới, NXBGD, HN 74 26 Lê Cơng Triêm (2004), Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông, Trƣờng đại học sƣ phạm Huế 27 Lê Cơng Triêm (2005), Sử dụng máy vi tính dạy học vật lý, NXB Giáo dục 28 Lê Công Triêm (2007), Bài giảng tóm tắt thiết kế dạy học vật lý, Trƣờng đại học sƣ phạm Huế 29 Lê Công Triêm, Nguyễn Đức Vũ (2004), Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục, NXB Đại học sƣ phạm 30 Mai Văn Trinh (2001), Nâng cao hiệu dạy học vật lý trường THPT nhờ việc sử dụng MVT phương tiện dạy học đại, Luận án tiến sĩ, Trƣờng Đại Học Vinh 31 Nguyễn Thị Hồng Việt (2003), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường trung học phổ thông, NXB Giáo dục 32 Phan Gia Anh Vũ (2000), Nghiên cứu, xây dựng sử dụng phần mềm dạy học cho chương trình động học động lực học lớp 10 trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ giáo dục, Đại học Vinh 33 Website: http://www.design-simulation.com/IP/index.php 75 ... phƣơng pháp dạy học, chọn đề tài: ? ?Khai thác sử dụng phần mềm Interactive Physics vào dạy học chương ? ?Động học chất điểm? ?? vật lý lớp 10 trung học phổ thông" Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu khai thác biên... chƣơng ? ?Động học chất điểm? ?? vật lý lớp 10 với hỗ trợ phần mềm IP Chương PHẦN MỀM INTERACTIVE PHYSICS VÀ VẤN ĐỀ ĐỔI MỚI PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1 Khả hỗ trợ phần mềm. .. pháp dạy học với hỗ trợ phần mềm dạy học vật lý - Hƣớng dẫn cách khai thác sử dụng phần mềm IP để thiết kế thí nghiệm mô thuộc chƣơng ? ?Động học chất điểm? ?? vật lý lớp 10 - Thiết kế số dạy học chƣơng