9. Cấu trúc của đề tài
2.6. Kết luận chương 2
Trong chương 2, kết quả nghiên cứu có thể được trình bày tóm tắt như sau: Tìm hiểu chương trình vật lí THPT, các thí nghiệm trong chương trình vật lí THPT. Qua đó thấy được phần mềm Crocodile Physics có khả năng hỗ trợ trong việc thiết kế các thí nghiệm mô phỏng phần cơ học, điện học, quang học, dao động và sóng phù hợp với nội dung của bài học.
Qua nghiên cứu kĩ phần mềm Crocodile Physics và các thí nghiệm trong chương trình vật lí THPT, chúng tôi đã viết được tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm, đưa ra được các bước để thiết kế một thí nghiệm mô phỏng (gồm có sáu bước), viết được tài liệu hướng dẫn cách thiết kế các thí nghiệm mô phỏng (đưa vào trong thư viện). Trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành thiết kế được 126 bộ thí nghiệm mô phỏng. Trong đó phần cơ học có 47 bộ; phần điện học có 27 bộ; phần quang học có 43 bộ; phần dao động và sóng có 9 bộ. Đồng thời với việc thiết kế các thí nghiệm mô phỏng, chúng tôi đã viết được tài liệu hướng dẫn sử dụng các thí nghiệm đó vào dạy học.
Chúng tôi đã tiến hành xây dựng thư viện dưới dạng là một website để lưu trữ các thí nghiệm mô phỏng đã thiết kế, đồng thời hướng dẫn cách khai thác thư viện này trong dạy học.
Để thiết kế một bài dạy học có sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics phải trải qua nhiều giai đoạn: Xác định mục tiêu của bài dạy học, xác định kiến thức
cơ bản và sắp xếp theo một cấu trúc thích hợp, xác định PPDH, chuẩn bị các thí nghiệm mô phỏng bằng phần mềm Crocodile Physics, xác định các hoạt động chủ yếu trong tiến trình dạy học.
Các bài dạy học được thiết kế với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS. HS muốn chiếm lĩnh được các kiến thức trong bài học thì phải tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo và làm việc nhiều hơn trong quá trình học tập. Trong chương này chúng tôi đã thiết kế được chín giáo án theo tinh thần đổi mới PPDH với sự hỗ trợ của các thí nghiệm mô phỏng được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics có trong thư viện.
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Mục đích của thực nghiệm sư phạm là thông qua thực nghiệm sư phạm để điều chỉnh tài liệu hướng dẫn sử dụng thí nghiệm cho phù hợp với việc tổ chức hoạt động dạy học, đồng thời đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các thí nghiệm mô phỏng ở trong thư viện vào dạy học. Nói cách khác thực nghiệm sư phạm là nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra: “Nếu sử dụng hệ thống các thí nghiệm mô phỏng trong thư viện theo hướng dẫn và tổ chức các hoạt động dạy học một cách hợp lí thì góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổ thông”.
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Trong quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau: Trước khi thực nghiệm sư phạm, chúng tôi tổ chức cho một số giáo viên làm quen với phần mềm Crocodile Physics. Các GV sau khi được hướng dẫn và tiến hành sử dụng đều nhanh chóng tiếp cận với phần mềm Crocodile Physics một cách thành thạo.
- Tổ chức dạy học một số bài trong phần quang hình học lớp 11, một số bài trong phần dao động cơ lớp 12 THPT cho các lớp ĐC và TN.
- Với các lớp TN: Sử dụng bài giảng điện tử với việc sử dụng một số thí nghiệm mô phỏng được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics kết hợp với PPDH truyền thống như bảng đen, phấn,...
- Với các lớp đối chứng (ĐC): Sử dụng PPDH truyền thống, các tiết dạy được tiến hành theo đúng tiến độ như phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
- So sánh, đối chiếu kết quả học tập và xử lí kết quả thu được của các lớp TN và các lớp ĐC.
3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Một số bài dạy học trong phần quang hình học lớp 11, một số bài dạy trong phần dao động cơ lớp 12 THPT có sử dụng một số thí nghiệm mô phỏng được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics.
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trong học kì II năm học 2008 - 2009 đối với HS lớp 11 của trường THPT số 3 Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình; HS lớp 11 của trường THPT Hương Vinh, tỉnh Thừa Thiên Huế và trong học kì I năm học 2009 – 2010 đối với HS lớp 12 của trường THPT số 3 Quảng Trạch.
3.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm
Ở các lớp TN, GV dạy theo giáo án TN đã soạn, trong quá trình giảng dạy GV sử dụng MVT và các thí nghiệm mô phỏng trong thư viện được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics. Các tiết dạy bao gồm bốn bài (06 tiết), thuộc chương trình vật lí 11 và 12 ban cơ bản
- Thấu kính mỏng (02 tiết). - Dao động cơ (02 tiết). - Con lắc lò xo (01 tiết). - Con lắc đơn (01 tiết).
Đối với các lớp ĐC, GV sử dụng PPDH thông thường không có sự hỗ trợ của MVT và phần mềm Crocodile Physics.
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm
Mẫu TN được chọn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thực nghiệm sư phạm. Ở đây chúng tôi đã sử dụng cách chọn cả khối (chọn nguyên lớp) và dùng cách chọn ngẫu nhiên để chọn ra khối TN và khối ĐC. Các lớp được chọn có sĩ số, điều kiện tổ chức dạy học, có trình độ và chất lượng học tập tương đương nhau. Như vậy, kích thước và chất lượng của mẫu đã thoả mãn yêu cầu của thực nghiệm sư phạm.
Số HS được khảo sát trong quá trình TN gồm 211 HS thuộc hai nhóm: Nhóm TN (106 HS/3lớp), nhóm ĐC (105 HS/3lớp).
Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được làm chọn mẫu TN
Trường Nhóm TN Nhóm ĐC
Trường THPT số 3 Quảng Trạch (147 HS)
11A6 (39 HS) 11A5 (36 HS) 12A9 (36 HS) 12A8 (36 HS) Trường THPT Hương Vinh (64 HS) 11B9 (31 HS) 11B8 (33 HS)
3.3.2. Quan sát giờ học
Tất cả các giờ học ở các lớp TN đều được quan sát về các hoạt động của GV và HS trong quá trình diễn ra bài dạy học theo các tiêu chí:
- Mức độ học và hiểu bài về nhà của HS qua các câu hỏi kiểm tra bài cũ.
- Các bước lên lớp của GV, sự điều khiển và gợi ý cho các hoạt động của HS thông qua các câu hỏi của GV.
- Các thao tác và mức độ xử lí của GV trong khi tiến hành thí nghiệm.
- Tính tích cực của HS thông qua không khí lớp học, sự tập trung và nghiêm túc, số lượng và chất lượng các câu trả lời cũng như phát biểu xây dựng bài của HS.
- Mức độ đạt được các mục tiêu của bài dạy thông qua các câu hỏi của GV trong phần củng cố vận dụng.
Sau mỗi bài dạy học có trao đổi với GV và HS, lắng nghe ý kiến để rút kinh nghiệm cho các bài dạy học khác cũng như cho đề tài nghiên cứu.
3.3.3. Các bài kiểm tra
Sau khi thực nghiệm sư phạm, HS ở cả hai nhóm ĐC và TN được đánh giá bằng một bài kiểm tra tổng hợp nhằm:
- Đánh giá định tính về mức độ lĩnh hội các khái niệm cơ bản, các định luật, các nguyên lí, các tính chất của sự vật, hiện tượng vật lí.
- Đánh giá định lượng mức độ lĩnh hội các định luật, các công thức và các điều kiện để xảy ra các hiện tượng vật lí, khả năng vận dụng kiến thức để giải một số bài toán cụ thể.
3.4. Đánh giá thực nghiệm sư phạm
3.4.1. Kết quả định tính
Qua quan sát giờ học ở các lớp TN và ĐC được tiến hành theo tiến trình dạy học, chúng tôi rút ra được một số nhận xét sau:
Đối với các lớp ĐC, mặc dù dạy theo chương trình sách giáo khoa mới nhưng số lượng các thí nghiệm được tiến hành không nhiều. Cách dạy tuy có đổi mới nhưng chưa thấy có chuyển biến rõ rệt. GV chủ yếu là truyền giảng, HS tập trung lắng nghe và ghi chép. Tuy HS có trả lời các câu hỏi GV đặt ra nhưng chưa thể hiện rõ sự hứng thú và tự giác.
Đối với các lớp TN, hầu hết các thí nghiệm trong sách giáo khoa đều được thực hiện thông qua các thí nghiệm mô phỏng được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics. Các hoạt động của GV và HS diễn ra trong giờ học thật sự chủ động và tích cực. Giờ học đã rút ngắn được thời gian diễn giảng của GV và tăng cường các hoạt động của HS. Với các thí nghiệm và các câu hỏi gợi ý, HS hứng thú và tự giác trong các hoạt động học tập, HS rất tập trung theo dõi quá trình định hướng của GV, nhiệt tình trong việc phát biểu xây dựng bài, các câu trả lời của HS đưa ra có chất lượng hơn so với lớp ĐC. Đặc biệt, trong quá trình kiểm tra bài cũ và củng cố vận dụng, HS rất tích cực, hào hứng và sôi nổi trả lời. Nội dung kiến thức củng cố vận dụng nhiều nhưng lại không làm mất nhiều thời gian của GV và HS.
Như vậy, giờ dạy ở lớp TN có sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics đã góp phần phát huy được tính tích cực và chủ động trong hoạt động của HS.
3.4.2. Kết quả định lượng
Qua bài kiểm tra đánh giá, chúng tôi đã tiến hành thống kê, tính toán và thu được các bảng số liệu sau:
Bảng 3.2. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra
Nhóm Tổng số HS Điểm số (Xi) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm (TN) 106 0 0 5 6 15 27 23 16 9 5 Đối chứng (ĐC) 105 0 2 8 12 21 32 14 10 4 2
Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất Nhóm Tổng số Số % HS đạt điểm Xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 106 0 0 4.7 5.6 14.2 25.5 21.7 15.1 8.5 4.7 ĐC 105 0 1.9 7.6 11.4 20 30.5 13.3 9.5 3.8 1.9
Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm
Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất lũy tích
Nhóm Tổng số HS Số % HS đạt điểm Xi trở xuống 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 106 0 0 4.7 10.3 24.6 50.1 71.8 86.9 95.4 100 ĐC 105 0 1.9 9.5 20.9 40.9 71.4 84.7 94.2 98 100
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm
Nhóm Tổng số HS Số % HS Kém (0-2) Yếu (3-4) TB (5-6) Khá (7-8) Giỏi (9-10) TN 106 0 10.4 39.6 36.8 13.2 ĐC 105 1.9 19 50.5 22.9 5.7
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân loại theo học lực của hai nhóm
Các tham số cụ thể
- Giá trị trung bình cộng: Là tham số đặc trưng cho sự tập trung của số liệu, được tính theo công thức:
n X n X =∑ i i - Phương sai: ( ) 1 2 2 − − = ∑ n X X n S i i
- Độ lệch chuẩn S cho biết độ phân tán quanh giá trị X được tính theo công
thức ( ) 1 2 − − = ∑ n X X n S i i , S càng nhỏ tức số liệu càng ít phân tán Bảng 3.6. Bảng các tham số thống kê 73
Nhóm Tổng số HS Điểm trung bình ( )X Độ lệch chuẩn (S)
TN 106 6.57 1.68
ĐC 105 5.78 1.67
Dựa vào các thông số tính toán ở trên, từ bảng phân loại theo học lực (bảng 3.5), bảng các tham số thống kê (bảng 3.6), đồ thị phân phối tần suất (đồ thị 3.1) và
đồ thị phân phối tần suất lũy tích (đồ thị 3.2), chúng tôi rút ra được những nhận xét sau:
- Điểm trung bình X của các bài kiểm tra của HS ở nhóm TN (6.57) cao hơn so với nhóm ĐC (5.78).
- Độ lệch chuẩn S có giá trị tương ứng nhỏ (STN = 1.68 và SĐC = 1.67) nên số liệu thu được ít phân tán, do đó trị trung bình có độ tin cậy cao.
- Tỉ lệ HS đạt loại yếu, kém của nhóm TN giảm rất nhiều so với các nhóm ĐC. Ngược lại, tỉ lệ HS đạt loại khá, giỏi của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC (Bảng 3.5).
- Đường lũy tích ứng với nhóm TN nằm bên phải, phía dưới đường lũy tích ứng với nhóm ĐC.
Như vậy kết quả học tập của nhóm TN cao hơn kết quả học tập của nhóm ĐC. Tuy nhiên kết quả trên đây có thể do ngẫu nhiên mà có. Vì vậy, để độ tin cậy cao hơn, chúng ta cần kiểm định thống kê
3.4.3. Đánh giá giả thuyết thống kê
Giả thuyết H0: “Sự khác nhau giữa giá trị trung bình của điểm số của nhóm ĐC và nhóm TN là không có ý nghĩa thống kê”.
(Hai PPDH cho kết quả ngẫu nhiên không thực chất).
Giả thuyết H1 (đối thuyết): Sự khác nhau giữa XTN và XĐC là có ý nghĩa thống kê
(“Điểm trung bình của nhóm thực nghiệm lớn hơn điểm trung bình của nhóm đối chứng một cách có ý nghĩa”).
Dùng phương pháp kiểm định sự khác nhau của hai trung bình cộng (kiểm định t-student) để kiểm định về sự khác nhau giữa hai điểm trung bình của HS ở hai nhóm TN và ĐC.
ĐC TN ĐC TN ĐC TN n n n n S X X t + − = . (1) với ( ) ( ) 2 1 1 2 2 − + − + − = ĐC TN ĐC ĐC TN TN n n S n S n S (2)
Sau khi tính được t, ta so sánh nó với giá trị tới hạn tα được tra trong bảng Student ứng với mức ý nghĩa α và bậc tự do f = nTN + nĐC – 2
- Nếu t≥tα thì bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhận giả thuyết H1 - Nếu t≤tα thì bác bỏ giả thuyết H1, chấp nhận giả thuyết H0
Vận dụng công thức (1) và (2) tính toán ta được S = 1,68 và t = 3,42 Tra bảng phân phối Student với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f với
f = nTN + nĐC – 2 = 106 + 105 – 2 =209, ta có tα= 1,96
Như vậy rõ ràng t≥tα chứng tỏ sự khác nhau giữa XTN và XĐC là có ý nghĩa. Do đó ta có thể kết luận: Giả thuyết đã nêu trên đã được kiểm chứng, HS ở nhóm TN nắm vững kiến thức đã được truyền thụ hơn so với HS ở nhóm ĐC. Như vậy việc dạy học có sử dụng phần mềm Crocodile Physics đã đạt hiệu quả cao hơn so với dạy học thông thường.
3.5. Kết luận chương 3
Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, từ thực tế giảng dạy tại các lớp TN và các số liệu TN được xử lí bằng phương pháp thống kê toán học, từ việc điều tra, thăm dò ý kiến GV dạy vật lí cũng như lấy ý kiến của HS, chúng tôi đã có cơ sở để khẳng định tính đúng đắn về giả thuyết khoa học của đề tài. Cụ thể, thông qua các kết quả thu được từ sáu tiết dạy thực nghiệm sư phạm thuộc phần Quang hình học lớp 11 và phần Dao động cơ lớp 12, chúng tôi thấy rằng việc sử dụng các thí nghiệm mô phỏng được thiết kế sẵn bằng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học vật lí đã tạo điều kiện giúp cho GV giảm thời gian truyền giảng, thời gian lắp đặt dụng cụ cũng như việc tiến hành lặp lại một số thí nghiệm trong giờ dạy của GV, tăng thời gian trao đổi giữa GV và HS, tăng thời gian hoạt động nhóm của HS. GV chủ động và sáng tạo hơn trong việc tổ chức hoạt động học tập cho HS, còn HS thì tích cực, chủ động, tự giác và hứng thú hơn trong học tập.
Việc giảng dạy với sự hỗ trợ của các thí nghiệm mô phỏng có trong thư viện vật lí THPT đã tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thực sự góp phần đổi mới