8. Đúng gúp của đề tài
2.3. Logic trỡnh bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 THPT phõn ban
Logic trỡnh bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 được biểu diễn theo sơ đồ .
Vật chuyển động như thế nào? Vỡ sao vật chuyển động như vậy? Vỡ sao vật cõn bằng?
Đại lượng nào bảo toàn? Động học chất điểm Động lực học chất điểm Tĩnh họcvật rắn Cỏc định luật bảo toàn
Cơ học
Bài toỏn cơ bản của cơ học
Chất lưu chuyển động như thế nào? (CTNC) Cơ học chất lưu
Ngoài những khú khăn mang tớnh chủ quan như khả năng, sự nhiệt tỡnh tõm huyết của người GV thỡ điều mà chỳng tụi quan tõm hơn là những khú khăn khỏch quan mà khi sử dụng cỏc bộ TN ở trường phổ thụng để giảng dạy học phần cơ học thường gặp phải.
Phần lớn cỏc TNGK đều khụng quỏ phức tạp. Tuy nhiờn, để đảm bảo độ chớnh xỏc và phự hợp với cỏc tiờu chớ sư phạm cỏc thiết bị TN lại là một vấn đề khú cú thể giải quyết trong điều kiện phũng thớ nghiệm ở phổ thụng hiện nay.
2.4.1. Thớ nghiệm khảo sỏt chuyển động thẳng đều
Ở cỏc trường PT hiện nay thường được trang bị TN khảo sỏt chuyển động thẳng đều (hỡnh 2.1)
Hỡnh2.1. Bộ thớ nghiệm biểu diễn chuyển động thẳng đều của viờn bi trờn mặt phẳng nằm ngang
Nhược điểm của bộ này là khụng thể loại bỏ hoàn toàn ma sỏt giữa viờn bi và mặt phẳng cú mỏng lăn. Mặt khỏc việc dịch chuyển cỏc cổng quang đến cỏc vị trớ khỏc nhau để xỏc định thời gian vận tốc tại cỏc vị trớ bất kỡ đũi hỏi mất nhiều thời gian.
Bộ 1.
Do dụng cụ như nhau nờn nhược điểm của bộ thớ nghiệm này hoàn toàn giống với bộ thớ nghiệm ở mục 2.3.1
Bộ 2. Khảo sỏt chuyển động thẳng nhanh dần đều sử dụng cần rung và băng giấy
Nhược điểm của bộ này là tần số của nguồn điện khụng ổn định nờn khoảng thời gian giữa 2 lần rung liờn tiếp khụng chớnh xỏc là 0.02s.
Trong một số trường hợp do bỳt dạ quỏ nhiều mực hoặc chạm quỏ mạnh vào băng giấy thỡ cỏc hỡnh ảnh thu được khụng phải là một chấm mực nhỏ mà là những vệt mực kộo dài. Điều này gõy ra sai số khụng nhỏ trong việc đo quảng đường.
2.4.3. Thớ nghiệm khảo sỏt định luật I, II Newton
- Cú thể sử dụng bộ thớ nghiệm ở mục 2.3.1 để khảo sỏt định luật I Newton nhưng gặp phải cỏc nhược điểm sau:
Nhược điểm đó được nờu ở mục 2.3.1.
Khú cú thể thay đổi cỏc điều kiện thớ nghiệm như thay đổi khối lượng của vật, thay đổi vận tốc của vật, làm xuất hiện, biến mất lực ma sỏt… nhằm
Hỡnh2.2. Bộ thớ nghiệm biểu diễn chuyển động thẳng nhanh dần đều của viờn bi trờn mặt phẳng nằm ngang
mục đớch rốn luyện khả năng tư duy, tạo ra cỏch nhỡn toàn diện đối với một vấn đề vật lớ cho HS.
- Thớ nghiệm khảo sỏt định luật II Newton: Hiện nay phần lớn cỏc trường PT chưa cú thớ nghiệm khảo sỏt định luật II.
2.5. Điều kiện để xõy dựng cỏc video clip thớ nghiệm giỏo khoa
2.5.1. Điều kiện về thiết bị
Thiết bị TN được dựng để xõy dựng video clip phải cú độ chớnh xỏc cao. Thiết bị vừa mang tớnh hiện đại nhưng đồng thời cũng phải đơn giản gần gũi với HS.
Thiết bị TN phải đảm bảo tớnh thẩm mĩ, phự hợp với tõm lớ lứa tuổi để tạo ra sự tương tỏc mạnh giữa video clip TNGK với HS.
Thiết bị ghi hỡnh phải đảm bảo độ phõn giải tối thiểu 4.0 megapixel. Thiết bị lồng tiếng và xử lớ hỡnh ảnh bao gồm mỏy tớnh cú cài đặt cỏc phần mềm chuyờn dụng như movie maker hoặc ulead studiovideo và micro- phone cú khả năng thu õm tốt.
2.5.2. Kỹ năng cần thiết để xõy dựng một video clip TNGK
Ngoài việc nắm vững cơ sở lớ thuyết của thớ nghiệm, để xõy dựng thành cụng một video clip TNGK người nghiờn cứu cần phải cú cỏc kĩ năng cơ bản sau.
2.5.2.1. Kĩ năng lắp đặt, vận hành
Để xõy dựng một video clip TNGK trước hết người thực hiện phải phải thực hiện cỏc thao tỏc lắp rỏp và vận hành một cỏch thuần thục, nhuần nhuyễn. Thớ nghiệm tiến hành phải đảm bảo thành cụng.
2.5.2.2 Kĩ năng trỡnh bày thớ nghiệm
Sau khi đảm bảo kĩ năng lắp đặt, vận hành người thực hiện videoclip TNGK phải đặc biệt chỳ ý đến kĩ năng trỡnh bày TN vỡ kĩ năng này quyết định việc thành cụng hay thất bại khi đưa sản phẩm vào hỗ trợ trong hoạt động dạy học. Người
thực hiện phải lưu ý từng chi tiết nhỏ của quỏ trỡnh TN. Việc trỡnh bày thớ nghiệm theo tiến độ từ giới thiệu, lắp đặt thiết bị... đến đỏnh giỏ, phõn tớch kết quả phải được thực hiện rừ ràng và đặc biệt làm nổi bật lờn điểm mấu chốt nhằm định hướng tư duy cho HS để từ đú hoàn thành được mục tiờu của TN.
2.5.2.3. Kĩ năng xõy dựng kịch bản phim, biờn tập thành cỏc clip theo
mục đớch sử dụng
Núi đến phim hay clip thỡ kĩ năng xõy dựng kịch bản, biờn tập thành cỏc clip là một kĩ năng tất yếu cần phải cú. Trước khi thực hiện TN thỡ nhà sư phạm đó phải định hỡnh trong đầu những tỡnh huống sư phạm, khả năng vận dụng từng giai đoạn nào của TN cú thể phự hợp cỏc giai đoạn của QTDH. Sau đú viết cụ thể thành kịch bản và biờn tập thành phim TNGK hay video clip TNGK.
Trong quỏ trỡnh biờn tập thỡ kĩ năng sử dụng cỏc phần mềm làm phim như movie maker, ulead videostudio, herosoft, freez screen video capture… là khụng thể thiếu. Những phần mềm này hỗ trợ đắc lực cho việc cắt, ghộp, chỳ thớch, đặt tiờu đề, lồng tiếng… làm cho phim được thực hiện theo đỳng ý đồ sư phạm mà clip hướng tới.
2.5.2.4. Kĩ năng lồng tiếng
Khi lồng tiếng, thuyết minh cho phim phải chỳ ý đến sự ăn khớp giữa õm thanh và hỡnh ảnh. Ngụn ngữ, õm điệu trỡnh bày phải rừ ràng trong sỏng và được lựa chọn cõn nhắc sao cho thu hỳt được sự chỳ ý của HS, trỏnh dựng cỏc từ ngữ địa phương. Quỏ trỡnh lồng tiếng nờn thực hiện những nơi yờn tĩnh trỏnh những tạp õm. Lựa chọn giữ lại những õm thanh, tiếng động cần thiết của quỏ trỡnh TN thực.
2.6. Xõy dựng cỏc video clip thớ nghiệm giỏo khoa
2.6.1. Tiến trỡnh chung để xõy dựng một video clip TNGK khảo sỏt chuyểnđộng của xe trượt trờn đệm khớ bằng phương phỏp videocom động của xe trượt trờn đệm khớ bằng phương phỏp videocom
Sau khi đó cú đầy đủ cỏc điều kiện chung để xõy dựng một video clip TNGK như đó trỡnh bày trong mục 2.4 thỡ cụ thể đối với video clip TNGK khảo sỏt chuyển động của xe trượt trờn đệm khớ bằng phương phỏp videocom cú tiến trỡnh chung theo cỏc bước sau:
2.6.1.1. Bước 1: Chuẩn bị cỏc điều kiện để xõy dựng clipTN
- Đối với cỏc thớ nghiệm này trong cựng một lỳc cần thực hiện rất nhiều thao tỏc vỡ vậy cần phải cú thờm một phụ tỏ để trợ giỳp.
- Lắp đặt và hiệu chỉnh cỏc thiết bị thớ nghiệm.
- Cài đặt sẵn phần mềm videocom, phần mềm freez screen video capture để chuẩn bị ghi lại cỏc thao tỏc trờn giao diện màn hỡnh mỏy tớnh.
2.6.1.2. Bước 2: Tiến trỡnh thực hiện quay phim
- Người xõy dựng video clip chuẩn bị tiến hành quay phim. Do thiết bị thớ nghiệm cú kớch thước tương đối lớn nờn khụng thể đồng thời quay chuyển động của xe và giao diện kết quả thớ nghiệm của phần mềm videocom trờn màn hỡnh MVT với chỉ một camera và một người phụ tỏ TN, để khắc phục khú khăn này chỳng tụi sử dụng ra phương ỏn dựng phần mềm freez screen video capture.
- Kớch hoạt phần mềm freez screen video capture và chọn miền ghi hỡnh là toàn bộ màn hỡnh MVT.
- Người phụ tỏ TN tiến hành đồng thời cỏc thao tỏc kớch thớch cho xe chuyển động (đối với cỏc TN được trỡnh bày trong mục 2.6.3 và 2.6.5) hoặc tắt nam chõm điện (đối với cỏc TN được trỡnh bày trong mục 2.6.4, 2.6.6 và 2.6.7) với thao tỏc ấn phớm F9 hoặc kớch chuột vào biểu tượng để videocom tiến hành đo kết quả. Kết thỳc TN ấn phớm F2 để lưu lại kết quả cho mỗi lần đo.
2.6.1.3. Bước 3: Biờn tập thành video clip TNGK
- Sau khi đó cú cỏc hỡnh ảnh thớ nghiệm từ camera và từ phần mềm freez screen video capture. Người xõy dựng clip bắt đầu tiến hành sử dụng cỏc phần mềm làm phim chuyờn dụng để biờn tập thành một video clip TN theo ý đồ sư phạm của mỡnh, như vậy video clip TN thụng thường trở thành video clip TNGK.
2.6.2. Video clip thiết bị của bộ thớ nghiệm khảo sỏt chuyển động của xe trượt trờn đệm khụng khớ bằng phương phỏp videocom (clip 1)
Clip này được xõy dựng nhằm mục đớch giới thiệu cỏc chi tiết và chức năng của chỳng, đồng thời hướng dẫn cỏch lắp đặt, vận hành cỏc thiết bị, cài đặt phần mềm kết nối với mỏy tớnh. Cỏc thiết bị được giới thiệu bao gồm: Đệm khụng khớ, videocom và mỏy tớnh, xe trượt và cỏc gia trọng. Clip cú trường đoạn 7 phỳt 27s.
2.6.3. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa chuyển động đều (clip 2)
2.6.3.1. Mục đớch thớ nghiệm
-Video clip được xõy dựng nhằm mục đớch khảo sỏt tớnh chất, đặc điểm của chuyển động thẳng đều như vận tốc tức thời, quảng đường xe trượt đi được trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kỡ. Từ bảng số liệu thu được qua phần mềm videocom viết được phương trỡnh của chuyển động đều, vẽ đồ thị tọa độ, đồ thị vận tốc của chuyển động đều.
- Phỏt triển tư duy vật lớ và kĩ năng phõn tớch, xử lớ số liệu thớ nghiệm cho HS.
2.6.3.2. Tiến hành thớ nghiệm Bước 1: Bố trớ thớ nghiệm
- Lắp đặt đệm khụng khớ, bơm khớ và videocom. - Kớch hoạt phần mềm videocom.
- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm khụng khớ và hiệu chỉnh vị trớ videocom để thu được tớn hiệu tốt nhất.
- Đặt xe trượt lờn đệm khớ
Hỡnh 2.4. Video clip bố trớ thớ nghiệm Bước 2. Tiến hành thớ nghiệm
- Bật cụng tắc nguồn bơm
- Kớch thớch cho xe trượt chuyển động đồng thời kớch chuột vào biểu
Hỡnh 2.5. Video clip TNGK chuyển động thẳng đều
- Clip 2 dài 5 phỳt 08s (xem dữ liệu trong CD đớnh kốm luận văn).
2.6.4. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa chuyển động nhanh dần đều (clip 3)
2.5.4.1. Mục đớch thớ nghiệm
- Video clip được xõy dựng nhằm mục đớch khảo sỏt tớnh chất, đặc điểm của chuyển động thẳng nhanh dần đều như giỏ trị vận tốc, gia tốc. Từ bảng số liệu thu được qua phần mềm videocom viết được phương trỡnh của chuyển động nhanh dần đều, vẽ đồ thị tọa độ, đồ thị vận tốc, đồ thị gia tốc.
- Phỏt triển tư duy vật lớ và kĩ năng phõn tớch, xử lớ số liệu thớ nghiệm cho HS.
2.5.4.2. Tiến hành thớ nghiệm Bước 1: Bố trớ thớ nghiệm
- Lắp đặt đệm khụng khớ, bơm khớ và videocom
- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm khụng khớ và hiệu chỉnh vị trớ videocom để thu được tớn hiệu tốt nhất.
- Nối xe trượt với gia trọng bằng sợi chỉ mảnh vắt qua rũng rọc
Bước 2. Tiến hành thớ nghiệm
- Bật cụng tắc nguồn bơm khớ.
- Ngắt cụng tắc nam chõm điện cho xe trượt chuyển động đồng thời kớch
chuột vào biểu tượng hoặc ấn F9 để kớch hoạt chế độ đo của videocom.
- Quan sỏt hỡnh ảnh chuyển động của xe trượt, xử lớ số liệu thu được
Hỡnh 2.9. Video clip TNGK số liệu thớ nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần đều
- Clip 3 dài 7phỳt 04s (xem dữ liệu trong CD đớnh kốm luận văn)
2.6.5. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa cỏc định luật I Newton (clip 4)
2.6.5.1. Mục đớch thớ nghiệm
- Video clip được xõy dựng nhằm mục đớch nghiệm lại nội dung định luật I Newton trong trường hợp tổng hợp cỏc lực lờn xe trượt bằng 0.
- Phỏt triển tư duy vật lớ và kĩ năng phõn tớch, xử lớ số liệu thớ nghiệm cho HS.
2.5.5.2. Tiến hành thớ nghiệm Bước 1: Bố trớ thớ nghiệm
Cỏch bố trớ TN hoàn toàn giống với TN chuyển động đều mục 2.5.3 - Lắp đặt đệm khụng khớ và videocom
- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm khụng khớ và hiệu chỉnh vị trớ videocom để thu được tớn hiệu tốt nhất.
Bước 2. Tiến hành thớ nghiệm
- Kớch thớch cho xe trượt chuyển động đồng thời kớch chuột vào biểu
tượng hoặc ấn F9 để kớch hoạt chế độ đo của videocom.
- Quan sỏt hỡnh ảnh chuyển động của xe trượt, xử lớ số liệu thu được - Lặp lại TN với trường hợp tăng khối lượng của xe và cho xuất hiện lực ma sỏt.
Hỡnh 2.10. Video clip TNGK số liệu thớ nghiệm định luật I Newton
2.6.6. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa cỏc định luật II Newton (clip 5)
2.6.6.1. Mục đớch thớ nghiệm
- Video clip được xõy dựng nhằm mục đớch nghiệm lại nội dung định luật II Newton.
- Phỏt triển tư duy vật lớ và kĩ năng phõn tớch, xử lớ số liệu thớ nghiệm cho HS.
- Lắp đặt đệm khụng khớ và videocom
- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm khụng khớ và hiệu chỉnh vị trớ videocom để thu được tớn hiệu tốt nhất.
- Gắn gia trọng với xe trượt bằng một sợi dõy mảnh vắt qua rũng rọc cú khối lượng khụng đỏng kể
Bước 2. Tiến hành thớ nghiệm
- Ngắt cụng tắc nam chõm điện cho xe trượt chuyển động đồng thời kớch
chuột vào biểu tượng hoặc ấn F9 để kớch hoạt chế độ đo của videocom.
- Quan sỏt hỡnh ảnh chuyển động của xe trượt, xử lớ số liệu thu được - Thay đổi số gia trọng lặp lại TN.
Hỡnh 2.14. Video clip TNGK định luật II Newton
Hỡnh 2.16. Video clip TNGK số liệu thớ nghiệm định luật II Newton
Clip 5: Cú trường đoạn 8 phỳt 08s.
2.6.7. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa đo gia tốc rơi tự do (clip 6)
2.6.7.1. Mục đớch thớ nghiệm
- Video clip được xõy dựng nhằm mục đớch vận dụng định luật I, II, III cho cơ hệ. Từ kết quả thớ nghiệm thu được giỏn tiếp suy ra giỏ trị của gia tốc trọng trường.
- Phỏt triển tư duy vật lớ và kĩ năng phõn tớch, xử lớ số liệu thớ nghiệm cho HS.
2.6.7.2. Tiến hành thớ nghiệm Bước 1: Bố trớ thớ nghiệm
- Lắp đặt đệm khụng khớ và videocom
- Hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm khụng khớ và hiệu chỉnh vị trớ videocom để thu được tớn hiệu tốt nhất.
- Gắn gia trọng với xe trượt bằng một sợi dõy mảnh vắt qua rũng rọc cú khối lượng khụng đỏng kể.
Bước 2. Tiến hành thớ nghiệm
- Ngắt cụng tắc nam chõm điện cho xe trượt chuyển động đồng thời kớch
chuột vào biểu tượng hoặc ấn F9 để kớch hoạt chế độ đo của videocom.
- Quan sỏt hỡnh ảnh chuyển động của xe trượt, xử lớ số liệu thu được
Hỡnh 2.16. Video clip TNGK đo gia tốc trọng trường
Hỡnh 2.17. Video clip số liệu thớ nghiệm đo gia tốc trọng trường
2.7. Một số phương ỏn sử dụng video clip TNGK vào dạy học
Phần lớn cỏc video clip TNGK được thiết kế ở trờn đề cú thể sử dụng một cỏch linh hoạt trong tất cả cỏc khõu cũng như cỏc hỡnh thức TN trong QTDH.
2.7.1. Video clip thớ nghiệm giỏo khoa trong hỡnh thức thớ nghiệm biểu diễnnghiờn cứu khảo sỏt. nghiờn cứu khảo sỏt.
Sử dụng TNGK thớ nghiệm làm thớ nghiệm nghiờn cứu khảo sỏt nhằm cung cấp cỏc cứ liệu để từ đú quy nạp, kiểm tra tớnh đỳng đắn của giả thuyết khoa học hoặc hệ quả logic suy ra từ giả thuyết, giải quyết được vấn đề đặt ra đầu giờ học, từ đú xõy dựng kiến thức mới.
VD1. Giỏo ỏn bài “Khảo sỏt thực nghiệm chuyển động thẳng - Sgk Vật lớ
10NC”
I. Mục tiờu
1. Kiến thức
HS khảo sỏt chuyển động của xe trờn đệm khụng khớ từ đú rỳt tớnh chất của vận tốc, tọa độ, hỡnh dạng đồ thị vận tốc theo thời gian, tọa độ theo thời