SMARTPHONE TRONG dạy học vật lí

CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA SMARTPHONE TRONG HỌC VẬT LÝ 2.1 Tìm hiểu thực tế học tập mơn Vật lý việc sử dụng smartphone học sinh THPT 2.1.1 Mục đích điều tra - Tìm hiểu thực tế việc dạy học môn Vật lý THPT, cụ thể: + Phương pháp dạy học mà GV sử dụng + Việc khai thác sử dụng thí nghiệm GV trình dạy học + Việc khai thác sử dụng phương tiện dạy học kĩ thuật số việc dạy học GV việc học tập HS + Hoạt động HS học; tính tích cực, sáng tạo, hứng thú tham gia xây dựng học HS, + Hoạt động tự học nhà HS - Tìm hiểu việc sử dụng smartphone HS, cụ thể: + Số lượng HS sử dụng smartphone + Khả sử dụng smartphone để hỗ trợ học tập HS, đặc biệt môn Vật lý 2.1.2 Phương pháp điều tra Để thực mục đích trên, tơi tiến hành: - Điều tra HS thông qua phiếu điều tra (Phụ lục 1) qua trao đổi trực tiếp - Tìm hiểu khảo sát sở vật chất, thiết bị dạy học dụng cụ thí nghiệm, máy vi tính,… - Phân tích kết điều tra 2.1.3 Kết điều tra Tôi tiến hành điều tra với HS thông qua 100 phiếu điều tra trao đổi trực tiếp với 40 HS Trên sở phân tích kết điều tra, đến nhận định sau: 2.1.3.1 Về việc thực thí nghiệm GV dạy học Qua điều tra thấy hầu hết GV khơng tiến hành đầy đủ thí nghiệm theo yêu cầu chương trình dạy học Nhìn chung GV mơ tả thí nghiệm theo hình vẽ SGK để qua HS thu nhận kiến thức GV có tâm lí ngại làm thí nghiệm không đảm bảo mặt thời gian, thành công tiến hành dạy học, sai số lớn dụng cụ thí nghiệm cũ, hỏng Mặt khác, tiến hành TN, tượng diễn không rõ ràng khó quan sát, HS lớp khơng quan sát rõ tượng 2.1.3.2 Về tình hình học tập học sinh - Đa số HS thụ động, lười suy nghĩ, lười hoạt động, ngồi nghe giảng, chờ thầy cô đọc chép, đặt câu hỏi với GV vấn đề học Do kiến thức HS lĩnh hội khơng chắn Sau học xong tuần em không nhớ hết kiến thức học - HS có khả vận dụng sáng tạo kiến thức học, không liên hệ kiến thức học vào việc giải thích tượng thực tế - Sau học lớp, việc học làm tập nhà HS chủ yếu để đối phó để thầy kiểm tra cũ HS có hứng thú, tích cực với nhiệm vụ học tập thầy cô giao nhà 2.1.3.3 Về sở vật chất, thiết bị dạy học - Trường trang bị phương tiện đồ dùng dạy học ba khối lớp theo danh mục thiết bị đồ dùng dạy học tối thiểu cung cấp cho trường THPT, nhiên thí nghiệm chưa đưa vào sử dụng hiệu quả, GV chủ yếu dạy chay - Việc khai thác sử dụng trang thiết bị dạy học chưa thực triệt để phát huy hết hiệu để phát huy nhận thức, tính tích cực HS học tập 2.1.3.4 Về việc sử dụng điện thoại để hỗ trợ học tập HS Việc sử dụng điện thoại di động phổ biến HS Theo kết điều tra, 90% HS điều tra có sử dụng thơng minh smartphone Thời gian HS sử dụng điện thoại nhiều Tuy nhiên HS chủ yếu sử dụng điện thoại để nghe gọi, nhắn tin, nghe nhạc, lên facebook, Zalo, chơi game… Một số HS sử dụng điện thoại để tìm hiểu lời giải tập chưa biết làm Tuy nhiên, khơng có HS biết sử dụng điện thoại để hỗ trợ, minh họa số học Vật lý, dùng điện thoại để làm số thí nghiệm xây dựng kiến thức, hay sử dụng điện thoại để ôn tập, tự học nhà (Nên thêm ưu điểm HS sử dụng ĐT để hỗ trợ học tập: ví dụ học elearning, đăng kí khóa học online, …) Từ thực trạng trên, đưa giải pháp dùng smartphone để hỗ trợ cho việc học tập Vật lý thông qua sử dụng phần mềm để minh họa số nội dung kiến thức Vật lý, xây dựng số thí nghiệm, giới thiệu số phần mềm mô hỗ trợ HS việc học Vật lý, thiết kế phần mềm tự học Vật lý chạy hệ điều hành Android, nhằm khắc phục phần tình trạng học chay, học bị động Học sinh học Vật lý cách trực quan, sinh động hơn, nâng cao hiệu học tập nhằm phát triển lực cần thiết cho HS 2.2 Dùng số ứng dụng, phần mềm để mô số nội dung kiến thức chương trình Vật lý THPT Những ứng dụng để mô số nội dung kiến thức Vật lý nhằm mục đích tạo niềm vui, hứng thú cho người học, giúp HS thấy ứng dụng thực tế học Những kiến thức mô phần mềm ĐTDĐ thể bảng sau: CHƯƠNG TRÌNH Nội dung kiến thức Bài 1: - Chuyển động Chất điểm Quĩ đạo - Cách xác định vị trí vật không gian - Cách xác định thời gian chuyển động VẬT LÝ 10 Bài 2: Đồ thị tọa độ, thời gian chuyển động thẳng Bài 3: - Vận tốc tức thời chuyển động thẳng biến đổi - Đồ thị chuyển động thẳng biến đổi Bài 5: Chuyển động tròn Bài 7: Sai số phép đo đại lượng vật lý Bài 39: Độ ẩm khơng khí Bài 19: Từ trường trái đất VẬT LÝ 11 Bài 31: Mắt Bài 32: Kính lúp VẬT LÝ 12 Bài 10: Các đặc trưng vật lý âm Bài 11: Các đặc trưng sinh lý âm Bài 27: Phát tia tử ngoại - Dùng phần mềm Bản đồ Google để minh họa chất điểm, quĩ đạo chuyển động cơ, cách xác định vị trí vật khơng gian, cách xác định thời gian chuyển động (Bài 1: Chuyển động – VL 10) (Nên sửa lại hình ảnh ni, chưa rõ nét) - Dùng phần mềm Mathlab để vẽ đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng đều, đồ thị vận tốc – thời gian đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng biến đổi Đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng Đồ thị vận tốc - thời gian chuyển động thẳng biến đổi Đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng biến đổi - Dùng phần mềm GPS đo tốc độ để tìm hiểu tốc độ tức thời chuyển động thẳng biến đổi (Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi – VL10) - Dùng hình ảnh đồng hồ để minh họa cho chuyển động trịn Xác định tốc độ góc, chu kì, tần số kim giờ, kim phút, kim giây (Bài 5: Chuyển động tròn – VL10) - Cài đặt phần mềm Thermometer để đo nhiệt độ phòng phần mềm Ruler để biến smartphone thành thước đo (Bài 7: Sai số phép đo đại lượng vật lý – VL10) - Đọc nhiệt độ phòng nhiệt kế (có sai số dụng cụ) - Sai số dụng cụ thước đo bao nhiêu? - Cài đặt phần mềm Thermometer& Hygronmeter: Đo độ ẩm không khí cho biết ý nghĩa số đó? (Bài 39: Độ ẩm khơng khí – VL10) - Dùng phần mềm Compass xác định từ trường trái đất (Bài 19: Từ trường – VL11) - Dùng phần mềm kiểm tra thị lực để kiểm tra thị lực mắt (Bài 31: Mắt – VL11) - Dùng phần mềm Magnifier mơ kính lúp quan sát số vật qua kính lúp (Bài 32: Kính lúp – VL11) - Dùng phần mềm thay đổi tần số âm Generator để xác định khoảng tần số tai người nghe được, hạ âm, siêu âm (Bài 10: Các đặc trưng vật lý âm – VL12) - Dùng phần mềm Sound analysis oscilloscope đo tần số âm khác hai HS Từ đưa mối quan hệ độ cao âm tần số âm (Bài 11: Đặc trưng sinh lý âm – VL12) - Dùng phần đo âm đo mức cường độ âm khác hai HS phát Từ đưa mối quan hệ độ to âm mức cường độ âm (Bài 11: Đặc trưng sinh lý âm – VL12) - Dùng phần mềm Riel Piano phần mềm Riel Guitar để HS phân biệt âm sắc dụng cụ (Bài 11: Đặc trưng sinh lý âm – VL12) - Dùng phần mềm kiểm tra tia tử ngoại số vị trí 2.3 Sử dụng ĐTDĐ thiết bị thí nghiệm để xây dựng số thí nghiệm Vật lý Nghiên cứu rơi tự do, chuyển động ném ngang phương VẬT LÝ 10 pháp chụp ảnh hoạt nghiệm Đo tốc độ truyền âm khơng khí VẬT LÝ 11 Ứng dụng phản xạ khúc xạ ánh sáng chế tạo lăng kính chiếu phim 3D smartphone Ứng dụng thấu kính biến smartphone thành máy chiếu phim Chế tạo camera smartphone thành kính lúp Thí nghiệm ứng dụng tượng cộng hưởng làm vỡ cốc thủy tinh VẬT LÝ 12 Ứng dụng tượng tán sắc ánh sáng, tìm hiểu nguyên tắc trộn màu hình ti vi, điện thoại,… Tìm hiểu ứng dụng tia hồng ngoại thiết bị điều khiển từ xa Khảo sát tính chất phản xạ, khúc xạ tia hồng ngoại 2.3.1 Ứng dụng tượng tán sắc ánh sáng, tìm hiểu nguyên tắc trộn màu hình ti vi, điện thoại,… Nguyên tắc phối màu phát xạ (phối màu hình): Mắt người nhạy cảm với ba vùng quang phổ (gần tương ứng với vùng màu đỏ, xanh xanh lam quang phổ), nên phối màu phát xạ thường cần dùng ba nguồn sáng có màu đỏ, xanh xanh lam (gọi màu gốc) để tạo cảm giác hầu hết màu sắc Hai tia sáng cường độ thuộc hai ba màu gốc nói chồng lên tạo nên màu thứ cấp: Đỏ + Lục = Vàng Đỏ + Lam = Cánh sen Lam + Lục = Hồ thủy Ba tia sáng thuộc ba màu gốc cường độ chồng lên tạo nên màu trắng Thay đổi cường độ sáng nguồn tạo đủ gam màu ba màu gốc Một hình điện thoại (hoặc hình máy tính, ti vi) cấu thành hàng triệu ô vuông cực nhỏ, gọi điểm ảnh Mổi điểm ảnh gồm điểm ảnh phụ mang màu: đỏ, lục, lam Chỉ cần phối hợp màu với tạo cảm giác hầu hết loại màu sắc Để quan sát điểm ảnh này, cần dùng kính lúp vẩy nước lên hình điện thoại để phóng to điểm ảnh phụ 2.3.2 Tìm hiểu ứng dụng tia hồng ngoại thiết bị điều khiển từ xa Khảo sát tính chất phản xạ, khúc xạ tia hồng ngoại a Phương án thí nghiệm để quan sát ánh sáng hồng ngoại đèn Led điều khiển từ xa Tia hồng ngoại biến điệu sóng điện từ cao tần, ứng dụng chế tạo điều khiển từ xa ti vi, máy lạnh,… Ánh sáng hồng ngoại vơ hình mắt người nhạy cảm với thiết bị máy ảnh kĩ thuật số Để quan sát ánh sáng hồng ngoại đèn Led điều khiển từ xa ti vi, ta bố trí TN sau: - Bật chế độ chụp điện thoại - Đặt ống kính máy ảnh trước đèn Led điều khiển từ xa - Nhấn nút điều khiển từ xa Quan sát tín hiệu đèn Led thơng qua hình máy ảnh b Khảo sát tính chất phản xạ, khúc xạ tia hồng ngoại: Tia hồng ngoại có tính chất phản xạ, khúc xạ, gây tượng nhiễu xạ ánh sáng thông thường Để khảo sát tính chất phản xạ tia hồng ngoại, ta bố trí TN sau: - Đặt gương phẳng trước đèn Led hồng ngoại điều khiển từ xa - Bật chế độ chụp ảnh điện thoại, nhấn nút điều khiển từ xa Quan sát đèn Led hồng ngoại phản xạ gương phẳng thông qua hình chụp ảnh điện thoại Để khảo sát tính chất khúc xạ tia hồng ngoại, ta bố trí TN sau: - Đặt lăng kính trước đèn Led hồng ngoại điều khiển từ xa - Bật chế độ chụp ảnh điện thoại, nhấn nút điều khiển từ xa Quan sát đèn Led hồng ngoại khúc xạ lăng kính thơng qua hình chụp ảnh điện thoại 2.3.3 Đo tốc độ truyền âm khơng khí Sử dụng chức ghi âm ĐTDĐ khảo sát âm thu phần mềm máy tính ta đo tốc độ truyền âm khơng khí Cách tiến hành sau: - Đặt hai ĐTDĐ có chức ghi âm cạnh cốc thủy tinh Bật chế độ thu âm hai ĐTDĐ gõ vào cốc để phát âm - Dịch chuyển ĐTDĐ thứ xa điện thoại thứ cốc khoảng d từ 3m đến 5m cho thu âm phát từ cốc Gõ mạnh cốc để tạo âm thứ hai - Dừng chế độ thu âm chuyển tín hiệu âm vào máy vi tính (qua cổng USB, Bluetooth email) - Dùng phần mềm Wavepad sound editor mở hai files âm thu so sánh thời gian tín hiệu âm files, ta thấy khoảng thời gian hai tín hiệu âm ghi ĐTDĐ lớn khoảng thời gian ghi trên ĐTDĐ khoảng Sự chênh lệch thời gian thời gian âm quãng đường d Do ta tính vận tốc truyền âm khơng khí theo cơng thức: v = d/t Trong thí nghiệm với khoảng cách d = 3,5 m, nhiều lần đo ta thu ∆t= 0,0102 s tính tốc độ truyền âm v = 343 m/s Hình 2.3.3 Tín hiệu âm thu hai điện thoại đặt cách khoảng d 2.3.4 Sử dụng điện thoại để phân tích băng hình, áp dụng phân tích chuyển động rơi tự chuyển động ném ngang Phần mềm phân tích băng hình chạy máy vi tính nhiều nhà nghiên cứu lí luận dạy học vật lí phát triển xây dựng Gần có số phần mềm phân tích băng hình lập trình cho ĐTDĐ, tiêu biểu phần mềm Video Physics Phần mềm cho phép phân tích đoạn phim quay ĐTDĐ để rút quy luật chuyển động vật Cách tiến hành thực sau - Mở chương trình Video physics Lựa chọn chức quay trình chuyển động vật Sau đó, đặt ĐTDĐ đủ xa vật phương điện thoại song song với mặt phẳng chuyển động vật Đặt vật thể có kích thước biết trước nằm mặt phẳng chuyển động vật để làm thang tỉ lệ Lựa chọn thang tỉ lệ theo vật định trước, lựa chọn hệ tọa độ - Đánh dấu vị trí vật liên tiếp cách dịch chuyển đánh dấu hình Phần mềm tự động xác định quỹ đạo vật, biến thiên vận tốc vật hai phương ox oy theo thời gian 2.3.5 Thí nghiệm ứng dụng tượng cộng hưởng làm vỡ cốc thủy tinh Hiện tượng cộng hưởng xảy tần số f lực cưỡng tần số riêng f0 hệ dao động, biên độ tăng đến giá trị cực đại Trên sở đó, ta tiến hành TN sau: Gõ vào thành ly thủy tinh, dùng phần mềm Sound analysis oscilloscope đo tần số riêng ly Dùng phần mềm thay đổi tần số âm Generator để phát âm có tần số tần số ly với mức cường độ âm 100dB (hoặc trực tiếp hét vào ly với tần số tần số ly, dùng phần mềm đo tần số Sound analysis oscilloscope để điều chỉnh âm phát cho phù hợp) Khi tần số phát tần số riêng ly, xảy tượng cộng hưởng, ly bị nứt bị vỡ 2.3.6 Ứng dụng phản xạ khúc xạ ánh sáng để chế tạo lăng kính chiếu phim 3D smartphone Pyramid Hologram (kim tự tháp ảnh ảo đa chiều) sử dụng nhiều cho mục đích trưng bày sản phẩm nhờ hiệu ứng hình ảnh đẹp mắt Kết hợp tượng khúc xạ phản xạ ánh sáng, ta tự tạo lăng kính chiếu ảnh ảo đa chiều cho smartphone Dụng cụ thí nghiệm: tờ bóng kính khổ A4, dây thép, tờ giấy đen bìa cứng, thước kẻ, kéo, bút, kìm, hồ dán smartphone làm chiếu Các bước tiến hành: - Bước 1: Cắt gấp giấy bóng kính thành dạng kim tự tháp - Bước 2: Dùng kìm bẻ thép làm giá đỡ cho điện thoại Giấy bìa đen để làm đáy tạo đen cho kim tự tháp Nếu không mua giấy đen, ta dùng màu nước tơ đen mẩu bìa - Bước 3: Cố định kim tự tháp giá đỡ vào miếng bìa đen - Bước 4: Sau hồn tất, ta phát video Hologram smartphone đặt lên kim tự tháp Hình ảnh tái tạo đa chiều "lơ lửng" kim tự tháp 2.3.7 Ứng dụng thấu kính hội tụ để biến smartphone thành máy chiếu phim nhà Dụng cụ thí nghiệm: hộp đựng giày hộp giấy nhỏ, kính lúp, kẹp giấy, cuộn băng dính, dao rọc giấy, bút chì đen, smartphone Các bước tiến hành: - Bước 1: Tìm vị trí (trung tâm) hộp giấy Dùng bút chì vẽ vịng trịn có đường kính đường kính thấu kính kính lúp - Bước 2: Cắt bỏ phần giấy đánh dấu, dùng dao rọc giấy cắt nhẹ nhàng để không bị lệch - Bước 3: Gắn băng dính đen vị trí có khe hở, việc giúp tránh ánh sáng lọt vào, làm giảm chất lượng hình ảnh chiếu Sơn đen tồn bên hộp giấy, giúp tối ưu hóa ánh sáng, làm ánh sáng từ điện thoại không khuếch tán khe hở hộp - Bước 4: Tháo thấu kính kính lúp cố định vào lỗ tròn hộp giấy - Bước 5: Uốn kẹp giấy thành giá đỡ điện thoại hình Có thể sử dụng giá đỡ có sẵn - Bước 6: Đặt ngược điện thoại để hình ảnh chiếu khơng bị ngược Tùy theo kính lúp mà ta chọn khoảng cách phù hợp để có chất lượng hình ảnh tốt cách tịnh tiến điện thoại vào gần xa thấu kính - Bước 7: Đóng kín hộp phát video chiếu lên chiếu Nếu khơng có chiếu, ta chiếu lên tường sơn trắng dán giấy trắng lên thùng – tơng để làm chiếu Để hình ảnh hiển thị rõ hơn, ta đặt máy chiếu phòng tối tăng độ sáng hình điện thoại lên hết cỡ  ... việc học Vật lý, thiết kế phần mềm tự học Vật lý chạy hệ điều hành Android, nhằm khắc phục phần tình trạng học chay, học bị động Học sinh học Vật lý cách trực quan, sinh động hơn, nâng cao hiệu học. .. cực với nhiệm vụ học tập thầy cô giao nhà 2.1.3.3 Về sở vật chất, thiết bị dạy học - Trường trang bị phương tiện đồ dùng dạy học ba khối lớp theo danh mục thiết bị đồ dùng dạy học tối thiểu cung... chương trình dạy học Nhìn chung GV mơ tả thí nghiệm theo hình vẽ SGK để qua HS thu nhận kiến thức GV có tâm lí ngại làm thí nghiệm khơng đảm bảo mặt thời gian, thành công tiến hành dạy học, sai số