Ứng dụng máy tính hỗ trợ học sinh học tập tự lực và sáng tạo trong chương Dòng điện trong các môi trường
MỤC LỤC
GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nghiên cứu xây dựng mô hình vật lý và ứng dụng vào dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 – chương trình nâng cao cho học sinh THPT tại TP Phan Rang – Tháp Chàm tỉnh Ninh Thuận.
MỤC ĐÍCH – NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1.Mục đích nghiên cứu
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xây dựng các tiến trình dạy học nhằm mục đích làm cho học sinh tự lực và sáng tạo với sự hỗ trợ của các mô hình. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các mô hình đã xây dựng, từ đó rút kinh nghiệm để hoàn thiện chúng.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu nội dung chương trình SGK 11 – nâng cao, chương “Dòng điện trong các môi trường”.
PHÁT HUY TÍNH TỰ LỰC VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH
Mục tiêu và định hướng đổi mới trong giáo dục hiện nay[2][6][33]
Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức, dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực của mỗi cá nhân, tăng cường tính chủ động, tích cực, tự chủ của học sinh trong quá trình học tập, …”. Hiện nay, trên thế giới và ở nước ta đã và đang có rất nhiều quan điểm, mô hình dạy học hiện đại như dạy học theo tình huống, dạy học theo lý thuyết kiến tạo, dạy học dự án (PBL), dạy học điều tra (IBL),… Song, cơ sở lý luận của các quan điểm, mô hình dạy học này còn khá mới mẻ và đang được xây dựng hoàn thiện, do đó hiệu quả và mức độ phù hợp của các quan điểm, mô hình dạy học này đối với hoàn cảnh, điều.
Cơ sở lý luận của dạy học nhằm phát huy tính tự lực và nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh
Trong dạy học, người ta phân biệt hai cấp độ sáng tạo là sáng tạo cái mới chỉ đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại, còn trong quá trình học tập vật lý của HS, sáng tạo chủ yếu thể hiện ở cấp độ thứ nhất, dưới nhiều hình thức như: sáng tạo xây dựng kiến thức vật lý (khái niệm, định luật,…), sáng tạo vận dụng các kiến thức vật lý (giải bài tập vật lý, xây dựng các mô hình vật lý, các thiết bị ứng dụng nguyên lý vật lý,…), sáng tạo để cải tiến cái cũ…. - Kỹ năng nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán (kỹ năng xem xét đối tượng ở những khía cạnh khác nhau). - Kỹ năng kết hợp những phương thức giải đã biết thành một phương thức mới. - Kỹ năng sáng tạo một phương pháp giải độc đáo tuy đã biết những phương thức khác. Tác giả Nguyễn Mạnh Hùng bổ sung thêm NLST còn thể hiện ở chỗ:. - Biết kiểm tra, đánh giá hiệu quả cách giải quyết vấn đề của bản thân và của những người khác. - Biết điều chỉnh các phương án giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng và phù hợp với điều kiện thực tiễn. - Tự chủ, tin tưởng vào khả năng giải quyết các vấn đề của bản thân. Không nản chí trước một vấn đề khó mà tìm đủ mọi cách để đưa ra một phương án tốt nhất. Mức độ 1: vận dụng cái đã biết, đã làm vào các tình huống tương tự. Mức độ 2: vận dụng cái đã biết vào tình huống có một số yếu tố mới. Trong đó mức độ 1 là thấp nhất, yêu cầu tối thiểu phải rèn luyện cho HS để tạo điều kiện sáng tạo, còn mức độ 3 là cao nhất của sự sáng tạo đối với HS. Tùy theo điều. kiện cụ thể và đối tượng HS mà giáo viên có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để rèn luyện NLST cho HS đạt yêu cầu của các mức độ trên. b) Các biện pháp rèn luyện NLST cho HS trong dạy học Vật lý.
Mô hình trong dạy học vật lý[26][27][28][29][34]
Việc xây dựng mô hình trong quá trình học tập cũng góp phần rất quan trọng trong sự hình thành và phát triển tư duy sáng tạo cho HS, nhiều khi HS lại không đủ khả năng xây dựng mô hình để thay thế cho đối tượng nghiên cứu, lúc đó GV có thể sử dụng mô hình với mục đích sư phạm như một phương tiện trực quan nhằm làm HS hiểu rừ vấn đề nào đú, đặc biệt là những cỏi khụng quan sỏt được. Tóm lại, trong dạy học vật lý ở trường phổ thong, trong khuôn khổ bài học không cho phép chúng ta tổ chức quá trình học tập sao cho HS hoàn toàn tự lực xây dựng các mô hình và khám phá lại các định luật vật lý, mà chỉ có thể dẫn dắt họ trải qua những giai đoạn của sự phát minh khoa học, hiểu được ý nghĩa của các mô hình và tầm quan trọng của việc kiểm tra bằng thực nghiệm các hệ quả lý thuyết.
Máy vi tính trong dạy học vật lý[11][13][30][34]
Phạm Minh Việt, “Matlab (Maxtrix Laboratory) là một công cụ phần mềm của MathWork với giao diện cực mạnh cùng những lợi thế trong kĩ thuật lập trình đáp ứng được những vấn đề hết sức đa dạng: từ các lĩnh vực kĩ thuật chuyên ngành như điện, điện tử, điều khiển tự động, vật lý hạt nhân cho đến các ngành xử lý toán chuyên dụng như thống kê, kế toán,…đã giải quyết được những vấn đề nói trên một cách đơn giản,trực quan mà không cần đòi hỏi người sử dụng phải là những lập trình viên chuyên nghiệp.”. - Cơ chế của các hiện tượng điện được đề cập trong chương là các quá trình xảy ra bên trong đối tượng nghiên cứu, không thể trực tiếp quan sát được, đồng thời các đối tượng bên trong cũng tham gia nhiều chuyển động phức tạp như: dao động của các nút mạng, chuyển động nhiệt hỗn loạn, chuyển động định hướng dưới tác dụng của điện trường ngoài,…do đó cần thiết phái sử dụng công cụ lập trình hỗ trợ mô phỏng lại các quá trình này một cách tương đối chính xác.
DềNG ĐIỆN TRONG CÁC MễI TRƯỜNG”
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Phương pháp thực nghiệm sư phạm[16]
Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi chú ý quan sát thái độ, ý thức học tập của học sinh (có hứng thứ, tích cực không? Có tự lực và tự lực sáng tạo được theo yêu cầu của tiến trình dạy học không?..) để phần nào có thể đánh giá được hiệu quả của mỗi giờ học, qua đó rút kinh nghiệm cho những giờ sau. Bên cạnh bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan, chúng tôi còn tiến hành cho học sinh trả lời phiếu thăm dò ý kiến để đánh giá mức độ hiệu quả của các mô hình đã xây dựng và thông qua ý kiến đề xuất của học sinh để chỉnh sửa, hoàn chỉnh mô hình.
Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm[3][16]
Hơn nữa, qua việc phân tích các phương án trả lời của học sinh ở mỗi câu hỏi chúng tôi nhận thấy được các quan niệm sai lầm của học sinh, đặc biệt là ở câu hỏi số 3, trong số 80 học sinh nhóm đối chứng, chỉ có 13 em trả lời đúng về dạng chuyển động của các electron trong kim loại khi có điện trường ngoài, số còn lại hoặc bỏ trống hặc cho rằng các electron trong kim loại chỉ tham gia chuyển động định hướng mà không hề đề cập đến chuyển động hỗn loạn trong khi đây là chuyển động chủ yếu của electron. Tuy nhiên, do phân phối chương trình tại địa phương, nội dung chương này tách thành 2 phần (cuối học kỳ I và đầu học kỳ II), hơn nữa lại không có bài kiểm tra 1 tiết cuối chương nên gây rất nhiều khó khăn cho chúng tôi trong việc sắp xếp thời gian và nội dung kiểm tra. Bài kiểm tra này gồm 20 câu với thời gian làm bài 25 phút. Nội dung đề được trình bày trong phần phụ lục. Để đảm bảo tính khách quan, chúng tôi sử dụng phần mềm Emptest để biên soạn và đảo các câu hỏi trong đề, đồng thời cố gắng sắp xếp cho 4 lớp tiến hành kiểm tra đồng loạt trong cùng một buổi học. Bảng 3.1: Thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra Điểm số Xi. Biểu đồ phân bố điểm số Xi. Điểm số Xi. Số học sinhđạt điểm Xi. Đối chứng Thực nghiệm. Tần suất của điểm số Xi được tính như sau: phần trăm số HS đạt điểm Xi. Biểu đồ phân phối tần suất. Điểm số Xi. Tỉ lệ % học sinhđạt điểm Xi. Thực nghiệm Đối chứng. Bảng 3.3: Phân phân phối tần suất lũy tích. Số % HS đạt từ điểm số Xi trở xuống Lớp. Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích. Điểm số Xi. Tỉ lệ % học sinhđạt điểm Xi trở xuống. Đối chứng Thực nghiệm. Trong đó, là tần số ứng với điểm số fi Xi, N là số HS tham gia làm bài kiểm tra. Bảng 3.4: Các tham số đặc trưng thống kê của nhóm đối chứng và thực nghiệm Nhóm HS Điểm trung. Độ lệch chuẩn ).
PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP
- DềNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
Nếu trong thí nghiệm điện phân dung dịch đồng sunfat (CuSO4), ta sử dụng cực dương bằng đồng thì tại các điện cực xảy ra hiện tượng gì đặc biệt?. Quan sát mô hình và cho biết khi sử dụng cực dương bằng đồng, cường độ dòng điện qua bình điện phân phụ thuộc vào hiệu điện thế UAK như thế nào?.
VỀ THỰC TRẠNG GIẢNG DẠY CHƯƠNG “DềNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” – VẬT LÝ 11
Xin thầy (cô) cho biết những khó khăn thường gặp phải khi dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường”?. Theo thầy (cô), làm thế nào để có thể phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh khi học chương “Dòng điện trong các môi trường”?.