Ứng dụng phần mềm Tracker trong giảng dạy Dao động cơ - Vật lý 12
MỤC LỤC
Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí 1. Khái niêm
Dạy học GQVĐ là một quan điểm dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực GQVĐ của HS. HS được đặt trong một tình huống có VĐ, thông qua việc GQVĐ đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kĩ năng và phương pháp nhận thức. Dạy học GQVĐ là một tư tưởng dạy học làm cho HS nắm kiến thức trên cơ sở tổ chức, hướng dẫn họ tìm tòi nghiên cứu phỏng theo nghiên cứu của các nhà bác học, chứ không thụ động chờ GV truyền thụ kiến thức. Việc tổ chức, hướng dẫn HS tìm tòi nghiên cứu không những giúp các em nắm được kiến thức một cách bền vững và sâu sắc mà còn giúp các em biết phương pháp, có kĩ năng và thói quen nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo [11]. Theo quan điểm lí luận, nhận thức, hoạt động nhận thức của con người chỉ bắt đàu khi con người gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải giải quyết với một bên là trình độ hiểu biết, kinh nghiệm đang có. Để giải quyết được nhiệm vụ nhận thức mới thì phải xây dựng kiến thức mới, kĩ năng mới, phương pháp mới, phương tiện mới. Như vậy, hoạt động nhận thức của HS trong học tập thực chất là hoạt động GQVĐ nhận thức. + Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà học sinh không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là dừng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết đuợc thì học sinh thu nhận được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới. + VĐ chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng được, chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có [16], [17]. - Khái niệm tình huống có VĐ:. +Tình huống có VĐ là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp một số khó khăn, HS ý thức được VĐ, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc GQVĐ đó. Như vậy, tình huống đó kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS. Tóm lại, theo V.Ôkôn thì dạy học GQVĐ là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có Vĩ), biểu đạt các Vĩ), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để HS GQVĐ, kiểm ừa các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được. Tuy nhiên, kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ suy luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tưởng vào tính chân thực của kiến thức, mà còn phát triển tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của HS thông qua hàng loạt các hoạt động như: suy luận logic từ kết quả ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó (cần những dụng cụ nào,. bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào).
Phát huy tính tích cực, tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
Tuy nhiên, theo chúng tôi, nếu dựa vào các cách đề xuất giả thuyết này mà HS vẫn không xây dựng được giả thuyết thì GV hoặc các nhóm HS càn phải tiến hành TN hỗ trợ để giúp HS có thể đề xuất được giả thuyết [11]. Như vậy, tính tích cực nhận thức là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng trong quá trình học tập, nghiên cứu nhằm đạt được mục đích đề ra là chiếm lĩnh thông tin để làm thay đổi và phát triển năng lực con người.[11].
Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí 1. Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí
Do máy vi tính là thiết bị đa phương tiện có thể ghép nối với các thiết bị hiện đại khác ừong nghiên cứu Vật lí và có tính năng hết sức ưu việt trong việc thu thập dữ liệu, xử lí dữ liệu cũng như trinh bày các kết quả xử lí một cách tự động và cực kì nhanh chóng, chính xác, đẹp đẽ nên nó đã được sử dụng rất thành công trong các lĩnh vực nêu trên, góp phần giải quyết những khó khăn mà các phương tiện dạy học trước nó chưa giải quyết được ừọn vẹn. Hiện nay, trên thế giới có nhiều phần mềm phân tích video ứng dụng trong dạy học Vật lí như: Videopoint, Tracker, Galileo, Coach, DIVA,..Được dùng để ghi hình các hiện tượng Vật lí, thông qua môi trường máy tính, với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính người học có thể thu thập số liệu, tính toán, trình bày số liệu dưới các dạng khác nhau, vẽ và điều chỉnh các đồ thị hàm chuẩn sao cho các đồ thị hàm chuẩn này trùng khít với đồ thị thực nghiệm.
Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Dao động cơ” - yật lí 12
Để thực hiện được mục tiêu phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS ừong dạy học vật lí thì càn có các phương tiện dạy học tương ứng, đồng thời phải sử dụng hiệu quả các phương tiện dạy học này. Bên cạnh đó, phần mềm dạy học phải đảm bảo những yêu cầu nhất định về phần mềm dạy học phổ thông, đặc biệt yếu tố quyết định đến thành công của buổi học là chất lượng của phần mềm dạy học, do đó đây cũng là vấn đề GV quan tâm nhất.
Các thí nghiêm cần tiến hành trong day hoc “Dao đông cơ” - vât lí 12
- Lắp ráp TBTN, THTN, hoặc sử dụng video thí nghiệm có sẵn, thu thập và xử lí số liệu (sử dụng phần mềm Tracker), rút ra kết luận từ kết quả thu được. - TN7: Khảo sát dao động tắt dần của con lắc lò xo do lực cản của môi trường.
Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành
Đằng cách sử dụng phương pháp động lực học đã biết, HS sẽ thấy rằng: tuy vật dao động chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực và lực đàn hồi nhưng do lực tổng hợp tác dụng lên nó vẫn là F = -kx nên con lắc vẫn dao động điều hòa và HS cũng đi tới các kết luận như trường hợp con lắc lò xo nằm ngang. Để tránh sự áp đặt thừa nhận các kiến thức đã thu được về dao động điều hòa của con lắc lò xo thẳng đứng, ta cũng sử dụng phần mềm Tracker để phân tích video TN về con lắc lò xo thẳng đứng để kiểm nghiệm phương trình dao động và chu kì dao động của con lắc lò xo thẳng đứng.
Biên tập video thí nghiệm
- Kéo vật rắn (1) lệch khỏi vị trí cân bằng để thanh lệch một góc, so với phương thẳng đứng, nhỏ hơn 5° rồi thả nhẹ để vật dao động. - Lặp lại các bước thí nghiệm trên trong trường họp thay đổi khối lượng, thay đổi chiều dài vật dao động.
Sử dụng phần mềm Tracker để phân tích các vỉdeo thí nghiệm đã xây dựng
Nhìn vào kết quả phân tích chuyển động sau khi Fit hàm của thí nghiệm trên ta thấy đồ thị dao động của con lắc lò xo thẳng đứng có dạng hình sin, phưong trình dao động của con lắc lò xo thẳng đứng có dạng X = A*Sin(Bt +C) + D phù hợp với kết quả từ SLLT. Nhìn vào kết quả phân tích chuyển động sau khi Fit hàm của thí nghiệm trên ta thấy đồ thị dao động của con lắc lò xo thẳng đứng có dạng hình sin, phưong trình dao động của con lắc lò xo thẳng đứng có dạng X = A*Sin(Bt +C)+ D phù hợp vói kết quả từ SLLT. TN5: kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo Ta có, T= — nên ta kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của. con lắc lò xo qua biểu thức tính co. Trong thí nghiệm trên, chúng tôi sử dụng vật dao động có khối lượng m=. So sánh với kết quả phân tích từ phần mềm Tracker 00= 6,566 rad/s thì ta thấy hai giá trị này xấp xỉ bằng nhau. Điều này cho thấy biểu thức tính chu kì T là phù họp. TN6: kiêm nghiệm biêu thức tính chu kì dao động của con lăc đơn Ta có, T= — nên ta kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của. con lắc lò xo qua biểu thức tính Cữ. Trong thí nghiệm trên, chúng tôi sử dụng vật dao động có khối lượng m=. So sánh với kết quả phân tích từ phần mềm Tracker co=. Điều này cho thấy biểu thức tính chu kì T là phù hợp. TN7: khảo sát dao động của con lăc lò xo khi gặp vật cản. Từ SLLT, ta có công thức tính co= Thay gía trị của ỉvào công. File Edit Display Help. Drag table columns to yellow {horizontal axis) or green (vertical axis) for curve fitting.
Xây dựng tiến trình dạy học
Hoat đông 2: Giải quyêt vân đê tìm quy luật dao động của con lăc đơn băng con đuờng suy luận lí thuyết (làm việc chung cả lớp sau đó làm việc theo cá nhân và làm việc theo nhóm ở nhà dựa trên các phiếu học tập cho truớc). Trong khuôn khổ của luận văn chúng tôi đã xây dựng và đề xuất được phương pháp sử dụng phàn mềm Tracker theo tiến trình khoa học xây dựng một số kiến thức Vật lí cụ thể ở các giai đoạn: làm nảy sinh vấn đề, phát biểu vấn đề cần giả quyết, giải quyết vấn đề, rút ra kết luận dựa ừên phương hướng dạy học GQVĐ.
THƯC NGHIÊM sư PHAM • •
Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
Phàn mềm phân tích video Tracker là phương tiện dạy học có nhiều ưu thế so với nhiều phương tiện dạy học khác và có thể sử dụng trong nhiều tình huống dạy học. Căn cứ ữên phương pháp đã xây dựng, chúng tôi đã thiết kế tiến trình dạy học theo hướng phát hy tính tích cực, sáng tạo của HS có sử dụng PMDH kiến thức: Dao động cơ - vật lí 12.
Đối tượng của thực nghiệm sư phạm
Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm 1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm
- HS mới được tiếp xúc với phần mềm Tracker quan các buổi tập huấn và cụ thể trong các giờ thực nghiệm nên còn lúng túng, một số chưa bắt kịp tiến độ. - GV khi dạy Vật lí trong trường rất ít sử dụng thí nghiệm, HS ít được tiếp xúc với các thiết bị thí nghiệm nên quá trình cho HS tiến hành thí nghiệm và quay lại video còn mất nhiều thời gian.
Tiêu chí đánh giá tính tích cực, sáng tạo của HS
+ Tham gia thiết kế phưong án thí nghiệm: xác định được dụng cụ thí nghiệm, cách bố trí, cách tiến hành, những dữ liệu cần thu thập, cách xử lí số liệu. Để xác định mức chất lượng cho mỗi tiêu chí, chúng tôi mô tả mức độ tốt nhất và kém nhất của chất lượng, sau đó mô tả vào giữa hai mức độ đó những mức trung gian, sắp xếp các mức chất lượng theo chiều giảm dần và cho điểm đánh giá sẽ có 04 mức độ đánh giá tương ứng với 04 mức điểm (mức 1: điểm 3; mức 2: điểm 2; mức 3: điểm 1;.
Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 1. Diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm
- Lúc này HS suy nghĩ cá nhân và thảo luận nhóm để đưa ra các phương án, ví dụ như tính vận tốc, tính quãng đường đi được, quan sát trực tiếp, phân tích các lực tác dụng lên vật, dùng định luật Niu-tơn..GV tổng kết lại là càn sử dụng phương pháp động lực học để tìm ra gia tốc của vật chuyển động và từ đó sẽ tìm ra phương trình chuyển động. Phân tích, đánh giá tính tích cực và tính sáng tạo của HS Từ kết quả thống kê tính tích cực và tính sáng tạo của HS trong quá Trình TNSP, chúng tôi nhận thấy tính tích cực và tính sáng tạo của HS trong quá trình nhận thức kiến thức vật lí bước đầu được phát hiện và có cơ hội phát triển.
Đánh giá thực nghiệm sư phạm
Qua quá trình TNSP, trên cơ sở của việc quan sát giờ học, lấy ý kiến nhận xét của GV và HS cùng với việc xử lí các kết quả thực nghiệm về mặt định lượng đã cho phép chúng tôi khẳng định việc dạy học sử dụng phần mềm phân tích video Tracker theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS ừong dạy học kiến thức Dao động cơ làm cho quá trình dạy học trở nên sinh động, HS rèn luyện được khả năng sáng tạo, tiếp thu kiến thức một cách dễ dàng và chủ động.Góp phàn đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS. - Được học tập theo tiến trình dạy học GQVĐ, HS từ chỗ còn bỡ ngỡ (do GV ít khi vận dụng phương pháp này) với việc thảo luận, suy nghĩ để xây dựng phương án kiểm tra giả thuyết, bỡ ngỡ với việc làm TN để kiểm tra giả thuyết và rụt rè trong việc hoạt động nhóm, rụt rè phát biểu ý kiến đã nhanh chóng thích nghi với phương pháp, hình thức dạy học mới này.
Các kết quả của luận văn
Hướng phát triển của luận văn
- Xây dựng nhiều hơn nữa các tiến trình dạy học có sử dụng phần mềm Tracker và tiến trình đó càn ngắn gọn, dễ thực hiện để có thể áp dụng rộng rãi hơn ừong thực tiễn.
Một số đề xuất, kiến nghị
Nguyễn Thành Chung (2005), Thiết kế tiến trình dạy học một sổ bài trong chương dao động cơ - vật lí 12 và ngiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ TN ghép nối với máy vỉ tỉnh, xây dựng phần mềm hễ trợ dạy học các bài đó theo phương hướng phát huy tỉnh tích cực, tự lực của HS, Luận văn Thạc sĩ Đại học Sư phạm Hà Nội. PHIẾU ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN VỀ THựC TRẠNG DẠY HỌC VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM KIẾN THỨC ĐỊNH LUẬT II, ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN Quỷ thầy cô vui lòng cho biết ỷ kiến của bản thân về các vẩn đề sau đây bằng cách đánh dấu V vào ô mà thầy cô đồng ỷ hoặc viết thêm ỷ kiến khác của mình vào những câu hỏi dưới đây.
