9. Cấu trúc Luận văn
3.6. Thực nghiệm sƣ pạm
3.6.1. Mục đích thực nghiệm
Với mục đích đạt hiệu quả cao trong quá trình giảng dạy vật lý nói chung cùng phần Dao động và sóng điện từ nói riêng khi ứng dụng phần mềm toán học Mathematica trong thiết kế bài giảng. Bên cạnh đó chúng ta cùng nhau khẳng định những ưu điểm của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy, nhất là trong phần được luận văn đề cập tới.
Dựa trên kết quả đạt được khi tiến hành giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ có sự hỗ trợ và không có sự hỗ trợ của phần mềm Mathematica, chúng ta có thể so sánh kết quả thu được, để từ đó ta có thể điều chỉnh phương pháp giảng dạy kể cả khi có sự hỗ trợ và khi không có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, nhằm đạt kết quả tốt nhất trong giảng dạy.
Góp phần đưa công nghệ thông tin ứng dụng vào thự tiễn ngày càng phổ biến và hiệu quả. Đồng thời góp phần nâng cao trình độ ứng dụng tin học và ngoại ngữ trong mỗi giáo viên.
3.6.2. Đối tượng được tiến hành thực nghiệm
Toàn thể các em học sinh học ban cơ bản A lớp (12A1, 12A3) và các em học ban cơ bản D lớp:( 12D1, 12D2) của trường Trung học phổ thông Yên Hòa – Hà Nội
* Những ưu điểm của đối tượng tiến hành thực nghiệm sư phạm là:
- Học sinh có điểm đầu vào cao (Đứng thứ 3 thành phố trong khối phổ
thông) và hạnh kiểm tốt.
- Hai lớp 12A1, 12A3 được tiến hành thực nghiệm là các lớp học nâng
cao các môn Toán, Lý, Hóa, vì vậy các em có khả năng tư duy nhanh nhạy về lĩnh vực tự nhiên, bên cạnh đó các em còn là những người yêu thích các môn khoa học tự nhiên.
- Hai lớp 12D1, 12D2 là các lớp thuộc ban cơ bản D, với các môn nâng cao là Toán, Anh, Văn. Với các em học sinh này thì khả năng thiên về mặt xã hội, vì vậy các môn tự nhiên đối với phần lớn các em là gặp nhiều khó khăn trong quá trình học tập.
- Với hai loại đối tượng được nghiên cứu (một thiên về mặt tự nhiên, một thiên về mặt xã hội) trên, đã giúp chúng tôi có một cái nhìn khách quan và tương đối chính xác về kết quả và tính thự thi của đề tài.
3.6.3. Phương pháp và các bước tiến hành thực nghiệm
3.6.3.1. Chuẩn bị
- Trang thiết bị phục vụ công tác thực nghiệm: Máy chiếu, máy tính và các bài giảng thực hiện bởi Mathematica,…
- Bài giảng được soạn đầy đủ, bài kiểm tra đánh giá cuối tiết học
- Một lớp có báo trước và một lớp không báo trước (trong mỗi ban) về quá trình tiến hành thực nghiệm để học sinh chuẩn bị trước
3.6.3.2. Cách thức tiến hành
- Đưa ra mục đích và yêu cầu cần đạt được trong mỗi bài học.
- Đặt vấn đề bằng hệ thống các câu hỏi mang tính chất gợi mở, “công não” học sinh, dẫn dắt học sinh đi theo ý đồ và mục đích sư của giáo viên.
- Chia nhóm (mỗi nhóm gồm hai bàn liền nhau, mỗi bàn có hai học sinh, khi thỏa luận, trao đổi mà học sinh không phải di chuyển chỗ ngồi ). Nếu nội dung bài học cần thảo luận nhóm
- Yêu cầu các nhóm đưa ra những ý kiến, nhận xét sau khi đã thảo luận về mỗi đơn vị kiến thức do giáo viên yêu cầu và nhận xét, trao đổi với các nhóm khác về những nhận định của mỗi nhóm.
- Giáo viên là người điều khiển các quá trình hoạt động nhận thức của học sinh và là người đưa ra kết luận cũng như nhận xét cuối cùng về nội dung bài giảng và nhận xét của học sinh.
Để đánh giá một cách khách quan, chúng tôi tiến hành đánh giá theo cách:
- Học sinh tự đánh giá qua quá trình thảo luận và trình bày của các nhóm
theo các mục tiêu bài học và của giáo viên đưa ra.
- Giáo viên có bài kiểm tra nhanh sự nhận thức của học sinh thông qua các
phiếu bài tập được chuẩn bị sẵn.
- Tiến hành đánh giá kết quả ở tất cả các lớp, kể cả lớp được dạy với sự hỗ
trợ của phần mềm Mathematica và không có sự hỗ trợ của phần mềm đó.
- So sánh kết quả thu được các giữa bài giảng có sự hỗ trợ của phần mềm
và không có sự hỗ trợ, giữa các lớp trong ban cơ bản A và cơ bản D.
- So sánh thái độ, tinh thần học tập của học sinh khi tiến hành giảng dạy
với phần mềm Mathematica và khi không sử dụng phần mềm này.
Để nhận xét về kết quả học tập của học sinh, chúng tôi dựa vào bảng xếp loại: Giỏi, khả, trung bình, yếu kém.
Xếp loại Điểm Giỏi 8 điểm 10 Khá 6,5 điểm < 8 Trung bình 5 điểm 6,5 Yếu 3 điểm 5 Kém 0 điểm < 3
3.6.3.4. Thời gian và địa điểm tiến hành thự nghiệm sư phạm
Do cấu trúc và phân phối chương trình của Bộ giáo dục, nên thời gian được tiến hành thực nghiệm là đầu năm học lớp 12 cho tới hết học kỳ I của năm học đó.
Tuy nhiên, quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã tiến hành trước với ban cơ bản D, sau đó mới tiến hành cho ban cơ bản A ( do phân phối chương trình của Bộ giáo dục thì phần “Dao động và sóng điện từ” trong bộ sách giáo khoa cơ bản được trình bày trước chương “Dòng điện xoay chiều”,
trong bộ sách nâng cao phần “Dao động và sóng điện từ” được trình bày sau chương “Dòng điện xoay chiều” ). Xong đây cũng là thuận lợi: chúng tôi có thời gian chỉnh sửa và chuẩn bị cho bài giảng đối với ban cơ bản A.
3.6.4. Kết quả thực nghiệm
3.5.4.1. Kết quả thực nghiệm đối với ban cơ bản A, D
- Kết quả môn vật lý của các lớp 12D1, 12D2 và 12A1, 12A3 trước khi tiến hành giảng dạy với sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica, cho ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Kết quả học tập môn vật lý năm học 2008
Lớp Xếp loại Sĩ số Giỏi (6,25%) Khá (%) Trung bình (%) Yếu (%) Kém (%) 12D1 48 3 (6,25%) 20 (41,67%) 25 (52,08%) 0 (0%) 0 (0%) 12D2 44 5 (11,36%) 21 (47,72%) 18 (40,92%) 0 (0%) 0 (0%) 12A3 42 8 (19,05%) 20 (46,12%) 14 (34,83%) 0 (0%) 0 (0%) 12A1 45 9 (20%) 24 (53,33%) 11 (26,67%) 0 (0%) 0 (0%)
Với chất lượng đầu vào của các lớp ban cơ bản D và A là tương đương nhau, điều kiện và môi trường học tập như nhau. Nhưng các em học sinh ban D là những người có khả năng về các môn xã hội hơn là các môn tự nhiên, nên kết quả của môn tự nhiên không cao. Ngược lại, các em học sinh ban cơ bản A đa số các em là người yêu thích các môn tự nhiên, do đó kết quả môn tự nhiên có phần cao hơn.
Kết quả môn vật lý trong năm học trước của các lớp trong mỗi ban là tương đương nhau. Ban cơ bản A đạt kết quả tốt hơn về số lượng học sinh giỏi và học sinh trung bình.
- Kết quả môn vật lý của các lớp 12D1, 12D2 và 12A1, 12A3 sau khi tiến hành giảng dạy với sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica, cho bảng 3.2
Bảng 3.2: Kết quả học tập trong học kỳ I môn vật lý năm học 2009
Lớp Xếp loại Sĩ số Giỏi (%) Khá (%) Trung bình (%) Yếu (%) Kém (%) Lớp thực nghiệm: 12D1 48 9 (18,75%) 29 (60,42%) 10 (20,83%) 0 (0%) 0 (0%) Lớp đối chứng: 12D2 44 3 (6,82%) 20 (45,45%) 21 (47,73%) 0 (0%) 0 (0%) Lớp thực nghiệm: 12A3 42 15 (36,71%) 25 (59,52%) 2 (3,77%) 0 (0%) 0 (0%) Lớp đối chứng: 12A1 45 10 (22,22%) 26 (57,78%) 5 (20%) 0 (0%) 0 (0%)
3.6.5. Nhận xét về quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm và kết quả thu được qua quá trình đó:
* Kết quả học tập:
- Qua thời gian tiến hành (Từ đầu học kỳ I đến cuối học kỳ I năm học 2009-2010) chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm với hai lớp 12D1 và 12A3. Chúng tôi chọn mỗi ban một lớp. Kết quả thu được đối với lớp 12D1 là: học lực giỏi 9 học sinh, chiếm (18,75%); học lực khá 29 học sinh, chiếm(60,42%); học lực trung bình 10 học sinh, chiếm (20,83%), không có em nào học lực yếu và kém
- Kết quả thu được đối với lớp 12A3 là: học lực giỏi 15 học sinh, chiếm (36,71%); học lực khá 25học sinh, chiếm(59,52%); học lực trung bình 2 học sinh, chiếm (3,77%), không có em nào học lực yếu và kém.
Đây là điểm tính trung bình các điểm hệ số 1 và hệ số 2 (chưa có điểm thi học kỳ I)
- Đối với hai lớp 12A3, 12D1 được tiến hành thực nghiệm. Chúng tôi nhận thấy 2 lớp được tiến hành giảng dạy với sự hỗ trợ của phần mềm toàn học Mathematica thì về kết quả học tập nhìn chung là cao hơn hai lớp 12D2 và 12A1. Đặc biệt là số học sinh giỏi môn vật lý của lớp 12D1, 12A3 tăng lên rõ dệt so với hai lớp 12D2, 12A1 và so với các lớp trong khối 12 của cả trường.
* Về thái độ của học sinh:
Đối với hai lớp 12D2 và 12A1( lớp không tiến hành thực nghiệm) thì học sinh mặc dù có cố gắng so với năm lớp 11, vì đây là năm cuối cấp của các em. Nhưng trong quá trình giảng dạy chúng tôi nhận thấy không có nhiều sự tiến bộ so với năm lớp 11, chưa yêu thích môn vật lý. Học sinh học với mục đích là thi tốt nghiệp và đại học chứ chưa phải học với niềm yêu thích môn vật lý.
Đối với hai lớp 12A3, 12D1 ngoài việc các em tiến bộ rõ rệt về học lực trong môn vật lý. Hơn thế nữa, cái mà chúng tôi nhận thấy chúng tôi đạt được lớn nhất ở đây là đã tạo được hầu hết cho các em học sinh trong hai lớp đó có được tình yêu, có được niềm yêu thích đối với môn vật lý, nhất là các bài học được thực hành dừ đó là các thí nghiệm ảo, các hiện tượng được mô phỏng trên phần mềm Mathematica.
Học sinh trở nên chủ động và tích cực hơn trong quá trình học tập, học sinh chủ động đưa ra các hướng giải quyết vấn đề của bản thân hay của nhóm mình và qua đó chúng tôi rèn luyện cho học sinh của mình khả năng làm việc theo nhóm, khả năng giải quyết vấn đề và cả khả năng đặt vấn đề.
Qua giai đoạn tiến hành thực nghiệm đó, chúng tôi có thể bước đầu khẳng định rằng phần mềm Mathematica là một trong các phương tiện hữu ích trong
quá trình giảng dạy không chỉ trong các trường phổ thông, mà còn hữu ích cho cả các trường đại học (hiện nay môn học về Mathematica được giảng dạy ở trường Đại học khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội). Ứng dụng của phần mềm Mathematica này không chỉ trong toán, trong vật lý mà hiện nay trên thế giới, phần mềm này đã được rộng dãi trong các lĩnh vực khoa học, mà cả trong lĩnh vực kinh doanh cũng được sử dụng.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết quả của luận văn
Bản luận văn đã đạt được mục tiêu và nhiệm vụ đề ra. Kết quả của luận văn có thể được tóm tắt như sau:
- Đưa ra được hệ thống cơ sở lý luận của quá trình tin học hóa trong việc
tổ chức dạy học vật lý nói chung và trong dạy học phần “Dao động và sóng
điện từ nói riêng” theo hướng làm tăng năng lực tư duy, nhận thức, sáng tạo, khả năng làm việc nhóm cũng như khả tự giải quyết vấn đề của học sinh phổ thông.
- Đưa ra được những vấn đề mấu chốt trong việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật lý tại các trường THPT nói chung và tại trường THPT Yên Hòa nói riêng trong việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ
trong việc mô phỏng các hiện tượng vật lý. Đề tài đã lựa chọn bài cũng như nội dung, thời điểm và đối tượng học sinh cho việc áp dụng công nghệ thông tin.
- Quá trình ứng dụng phần mềm đã cho thấy tính khả thi và hiệu quả rõ rệt, nhất là đối với việc mô phỏng các thí nghiệm mà không thể tiến hành thực tế với điều kiện về cơ sở vật chất cũng như quỹ thời gian có hạn trên lớp một cách phù hợp. Với việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica, đề tài của Luận văn đã mô phỏng rõ một số hiện tượng dao động và sóng điện từ, các hiện tượng đó đều không thể có điều kiện tiến hành thí nghiệm thực ở các trường học hiện nay.
Thông qua việc sử dụng các mô hình mô phỏng để dạy học phần dao động và sóng điện từ, đã tạo cho học sinh có nhiều cơ hội tiếp cận nhiều hơn với công nghệ thông tin, có nhiều thời gian hơn trong mỗi bài học, có cơ hội trao đổi qua lại giữa giáo viên nhiều hơn. Tạo điều kiện cho học sinh đơn giản hóa, cụ
thể hóa một số vấn đề trừu tượng trong vật lý, nhất là trong phần “ Dao động và
sóng điện từ”
2. Đóng góp của đề tài
Trong luận văn này, chúng tôi đã sử dụng phần mềm Mathematica xây dựng một số mô hình về dao động cơ học, dao dộng điện và nhất là mô hình dao động của sóng điện từ, những dao động này khi tiến hành giảng dạy trên lớp thường rất khó đối với học sinh, vì không thể tiến hành thí nghiệm thực cho học sinh quan sát, do đó học sinh phải hình dung, việc hình dung của học sinh có thể đúng với ý đồ của giáo viên, nhưng đôi khi lại sai lệch.
Khi sử dụng phần mềm Mathematic để mô phỏng sự lan truyền đó thì khắc phục được nhược điểm này trong quá trình dạy. Việc mô phỏng này chúng ta có thể sử dụng nhiều các phần mềm khác nhau, nhưng qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm thì chúng tôi quyết định dùng phần mềm Mathematica vì rất nhiều tính ưu việt của nó.
Khi tiến hành giảng dạy với phần mềm này, giúp cho giáo viên nâng cao trình độ tin học, ngoại ngữ, giúp cho học sinh phát huy được tính chủ động, sáng tạo, khả năng làm việc nhóm, khả năng thuyết trình và hơn nữa là khơi dạy niềm say mê môn vật lý trong các em.
Nghiên cứu của đề tài đã mở ra thêm hướng mới cho việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học. Việc ứng dụng của phần mềm này không chỉ dừng
lại trong việc giảng dạy phần “Dao động và sóng điện từ” mà chúng ta còn có
thể sử dụng nó trong giảng dạy các phần khác trong môn vật lý phổ thông, đại học cũng như các môn học khác.
3. Bài học rút ra đƣợc từ nghiên cứu của luận văn
- Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học mang lại nhiều lợi ích to lớn đối với cả giáo viên và học sinh:
Giáo viên luôn luôn học hỏi nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cũng như luôn luôn phải cập nhật sự phát triển của khoa học công nghệ.
Học sinh có nhiều cơ hội tiếp cận khoa học công nghệ
- Để ứng dụng phần mềm Mathematica nói riêng và các phần mềm khác nói chung thì chúng ta phải chọn lựa đơn vị kiến thức khi áp dụng sao cho mang lại hiệu quả tốt nhất. Người dạy phải lập ra kế hoạch sao cho quá trình chuẩn bị của mình được tốt nhất và mang lại hiệu quả nhất.
- Phải có sự phối hợp chặt chẽ và nhịp nhàng giữa giáo viên và học sinh trong quá trình thực hiện bài giảng, quá trình xây dựng kiến thức nhằm đạt được mục tiêu của bài học.
- Sau mỗi bài giảng chúng ta cần có sự củng cố, khắc sâu những phần kiến thức trọng tâm của bài học và tiến hành rút kinh nghiệm ngay sau mỗi bài giảng.
- Khi thự hiện bài giảng có sự hỗ trợ của phần mềm Mathematica thì thời