TN mô phỏng phân tích chuyển động của vật bị ném ngang để HS nhìn
thấy một cách trực quan về phân tích chuyển động của vật (hình 2)
Khi vật chuyển đợng, thì hình chiếu của nó trên các trục tọa đợ cũng chuyển đợng theo đó là chuyển đợng thành phần của chuyển động thực . Thay vì xét trực tiếp chuyển động thực bằng cách xét các chuyển động thành phần được gọi là phép phân tích chuyển động. Lưu ý HS khi xét tại mỗi thời điểm trong mợt hệ quy chiếu nhất định thì vật chỉ có mợt giá trị xác định. Vật không thể đồng thời ở vị trí này và ở vị trí kia, tức là vật không thể đồng thời tham gia hai chuyển động khác nhau. Bên cạnh phân tích chuyển động thực, qua thí nghiệm mô phỏng cho Hs thấy được ta có thể phân tích vectơ vận tốc tức thời tại các thời điểm thành hai vectơ thành phần. (theo phương ngang và theo phương thẳng đứng)
Để xác định tính chất của chuyển động thành phần. Áp dụng:
Phương trình định luật II Newton dưới dạng hình chiếu. (HS có thể tự thực hiện) Qua thí nghiệm mô phỏng để HS thấy phương, chiều và độ lớn các vectơ Vx, Vy: Chuyển động của Mx là chuyển động thẳng đều. (quán tính)
Chuyển động của My là chuyển động rơi tự do. (chỉ có trọng lực)
Với giả thiết như phần thí nghiệm mô phỏng yêu cầu các nhóm: Vẽ qũi đạo vật ném ngang (lập bảng) chuyển động tổng hợp. Từ vectơ vận tốc của chuyển động thành phần hãy biểu diễn hướng và tính độ lớn của vectơ vận tốc của chuyển động tổng hợp tại thời điểm vật chạm đất. Tính thời gian chuyển động của vật ném ngang và so sánh với thời gian rơi tự do của vật ở cùng độ cao.
Kết luận chƣơng 2
Căn cứ trên yêu cầu về mức độ nội dung các kiến thức học sinh cần nắm vững trong chương “Động lực học chất điểm ” chương trình Vật lý 10 cơ bản cũng như tình hình giảng dạy và học tập nội dung phần này ở trường trung học phổ thông, chúng tôi đã vận dụng các quan điểm dạy học tích cực, khai thác các tiềm năng của phương tiện dạy học trong dạy học Vật lý phổ thông thông qua việc sử dụng phần mềm Vật lý ảo Working Model làm công cụ hỗ trợ dạy học thí nghiệm giúp học sinh nhận thức sâu sắc vấn đề cần chiếm lĩnh.
Điểm đặc biệt chú ý ở việc tổ chức, định hướng quá trình nhận thức của học sinh là trong các thí nghiệm được thiết kế sẵn của phần mềm này chúng tôi đã sử dụng các tính năng của máy tính để mô phỏng các hiện tượng Vật lý, xây dựng các mơ hình thí nghiệm. Từ đó tạo điều kiện cho học sinh tự học, tích cực chiếm lĩnh tri thức và vận dụng vào giải quyết bài tập, tạo điều kiện định hướng cho việc tự học, thảo luận nhóm của học sinh dưới sự tổ chức, chỉ đạo của giáo viên.
Chúng tôi đã giới thiệu cụ thể quy trình thiết kế, sử dụng phần mềm một cách hợp lý phù hợp với trình độ của học sinh.
Những dự thảo tiến trình dạy học thí nghiệm của chúng tôi ở trên cho thấy tính khả thi của lý thuyết đã trình bày và luôn thể hiện một cách nhất quán quan điểm: tăng cường tính tích cực, tự lực giải quyết vấn đề trong học tập, thảo luận nhóm và trên lớp để hệ thống hóa, đào sâu, mở rợng kiến thức đồng thời giúp học sinh có thể tự học ở nhà với phần mềm này.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
3.1.1. Mục đích
Thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của tác giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu, tức là: Việc tổ chức xây dựng và sử dụng các thí nghiệm ảo được thiết kế bằng phần mềm Working Model một cách hợp lý, phù hợp với tiến trình giảng dạy, tổ chức hướng dẫn học sinh giải quyết nhiệm vụ nhận thức kiến thức qua thí nghiệm đồng thời nó cũng là công cụ giúp giáo viên soạn giáo án điện tử dễ dàng và tiện lợi hơn trong quá trình giảng dạy sẽ có tác dụng nâng cao chất lượng dạy học, giúp học sinh nắm vững kiến thức và phát huy được tính tích cực trong quá trình nhận thức kiến thức.
3.1.2. Nhiệm vụ
Trong quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã thực hiện các nhiệm vụ sau:
+ Tổ chức hướng dẫn sử dụng phần mềm Working cho giáo viên nhóm Vật lý và học sinh.
+ Tổ chức dạy học một số bài học chương Đô ̣ng lực ho ̣c chât điểm bằng thí nghiệm đã được dựng sẵn.
+ So sánh đối chiếu kết quả học tập ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng để sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học theo hướng phát huy tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh.
+ Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học bằng việc sử dụng thí nghiệm ảo nêu trên. Trên cơ sở đó có những sửa đổi bổ sung để hoàn thiện bài giảng.
3.2. Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.
Mẫu thực nghiê ̣m được chọn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thực nghiê ̣m sư pha ̣m. Ở đây chúng tôi chỉ sử dụng 8 lớp của khối 10 (chọn nguyên cả lớp) và dùng cách ngẫu nhiên để chọn ra lớp TN và ĐC . Các lớp được chọn có sĩ số, điều kiện tổ chức dạy học, có trình đợ và chất lượng học tập tương đương nhau. Như
vậy, kích thước và chất lượng của mẫu đã thỏa mãn yêu cầu của TNSP. Kết quả các lớp được chọn vào nhóm TN và ĐC như sau:
Bảng 3.1 Nhóm đới chứng và nhóm thực nghiệm Nhóm TN Nhóm ĐC 10B1 (46 HS) 10B3 (44 HS) 10B2 (43 HS) 10B4 (44 HS) 10B5 (40 HS) 10B6 (46 HS) 10B7 (45 HS) 10B8 (44 HS)
Đối với lớp TN sử dụng hệ thống bài giảng được xây dựng theo tiến trình tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của PMDH, lớp ĐC thì được dạy theo cách dạy truyền thống. Kết quả TN được rút ra từ việc so sánh lớp TN và lớp ĐC.
Quá trình thực nghiệm chúng tôi tiến hành phân phối thời gian học như sau: ½ số giờ để học sinh tự học và thảo ḷn nhóm học sinh, ½ số giờ thảo luận giữa giáo viên và học sinh cả lớp.
Cuối đợt thực nghiệm chúng tôi đã cho học sinh làm một bài kiểm tra 45 phút để sơ bộ đánh giá kết quả học tập của học sinh khi áp dụng nội dung đề tài nghiên cứu này. Từ kết quả khảo sát chúng tôi rút ra tính khả thi của đề tài để định hướng nghiên cứu lâu dài và mở rộng phạm vi thực hiện.
3.2.2. Phương thức thực nghiệm sư phạm
Quan sát về các hoạt động của GV và HS trong quá trình diễn ra bài học theo các tiêu chí sau:
- Mức độ học và hiểu bài của HS qua các câu hỏi kiểm tra.
- Tính tích cực của HS thông qua không khí lớp học, sự tập trung và nghiêm túc, số lượng và chất lượng của 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 tiết dạy, GV trao đổi với HS, lắng nghe ý kiến để rút ra kinh nghiệm cho các bài dạy học khác cũng như cho đề tài nghiên cứu.
3.2.3. Bài kiểm tra
Sau khi TNSP, HS ở cả hai nhóm đối chứng và thực nghiệm được đánh giá bằng một bài kiểm tra tổng hợp nhằm:
- Đánh giá định tính mức độ lĩnh hội các khái niệm cơ bản; các tính chất của các sự vật hiện tượng.
- Đánh giá định lượng mức độ lĩnh hội các công thức và các điều kiện để xảy ra các hiện tượng vật lý; khả năng vận dụng kiến thức để giải mợt số bài tốn cụ thể.
- Đánh giá khả năng đọc và vẽ đồ thị các dạng chuyển động.
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm
3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
Trong các giờ thực nghiệm, giáo viên hướng dẫn học sinh làm quen với phần mềm Working Model và cách sử dụng nó. Giáo viên cho chạy chương trình để mô phỏng thí nghiệm, hướng dẫn học sinh cách chạy chương trình, các chú thích, cách đọc số liệu. Cho học sinh quan sát và đặt ra các câu hỏi dẫn dắt để học sinh sau khi quan sát có thể tự rút ra kết luận và xây dựng nội dung kiến thức của bài.
Qua quan sát, chúng tôi thấy hầu hết học sinh đều tập trung quan sát thí nghiệm đã được mô phỏng, và tập trung theo dõi giáo viên thao tác cho chạy, điều khiển các thí nghiệm. Học sinh tỏ ra hứng thú thảo luận và đều tự trả lời được các câu hỏi định hướng mà giáo viên đã nêu ra. Dưới sự dẫn dắt của giáo viên từ các kết luận, các nhận xét mà các em đã quan sát và nêu được, học sinh hồn tồn có thể tự xây dựng được nội dung kiến thức của bài và nắm chắc kiến thức, hiểu sâu vấn đề. Một số em đam mê môn học này còn tự học được ở nhà bằng cách tự kiểm chứng lại kết quả các bài tập đã làm bằng các thí nghiệm của giáo viên đã mô phỏng.
3.3.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm của các lớp thực nghiệm và đối chứng.
Để có căn cứ đánh giá chúng tơi soạn thảo và tổ chức cho học sinh làm bài kiểm tra bao gồm cả trắc nghiệm và tự luận với thời gian 45 phút sau khi kết thúc chương. Nội dung kiểm tra bao gồm các kiến thức đã được xây dựng từ các thí nghiệm được mô phỏng. Việc đánh giá điểm bài kiểm tra này cũng giúp chúng tôi một lần nữa thẩm định lại những khó khăn, sai lầm thường mắc phải của học sinh mà chúng tôi đã tìm hiểu trước đó, đồng thời đánh giá tính thực tế của đề tài.
Các tham số cụ thể
Để so sánh và đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức của HS ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, cần tính:
- Số trung bình cộng làm tham số đặc trưng cho sự tập trung của số liệu, được tính theo công thức:
n X n X i i
Với ni là số HS đạt điểm Xi, Xi là điểm số, n là số HS dự kiểm tra.
- Phương sai: 1 2 2 n X X n S i i
- Độ lệch chuẩn: 1 2 n X X n
S i i , S cho biết độ phân tán quanh giá trị
X , S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. - Hệ số biến thiên: V =
X S
100(%), V cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu.
- Sai số tiêu chuẩn:
n S m .
Bảng 3.2. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra
Nhóm Số HS Điểm số (Xi) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 174 2 9 22 29 33 32 20 15 9 3 TN 178 0 0 0 5 32 43 44 33 14 7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Số % hs đ ạt đ iể m X i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điểm ĐC TN
0 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điểm S ố % h s đ ạt đ iể m X i ĐC TN
Đồ thị 3.1. Phân phới tần suất hai nhóm Bảng 3.3. Bảng phân phới tần suất lũy tích
Nhóm Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 1,2 6,4 19,0 35,7 54,7 73,0 84,5 93,1 98,3 100 TN 0 0 0 2,8 20,8 45,0 69,7 88,2 96,1 100 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điểm Số % họ c s in h đ ạt đi ểm X i t rở xu ốn g ĐC TN
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điểm Số % hs đ ạt đ iể m X i t rở xu ốn g ĐC TN
Biểu đồ 3.2. Phân phới tần suất lũy tích Bảng 3.4. Bảng phân loại theo học lực
Nhóm Tổng số HS Số % HS Kém (0-2) Yếu (3-4) TB (5-6) Khá (7-8) Giỏi (9-10) ĐC 174 6,3 29,3 37,4 20,1 6,9 TN 178 0 2,8 42,1 43,3 11,8 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Kém Yếu TB Khá Giỏi Học lực Số % H S ĐC TN
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các tham sớ
Nhóm Số HS X S2 S V(%) m X = X ± m
ĐC 174 5,34 3,9 1,97 36,89 0,01 5,34 ± 0,01 TN 178 6,78 2,03 1,42 20,94 0,008 6,78 ± 0,008
Dựa vào các thơng số tính tốn ở trên, từ bảng phân loại theo học lực (bảng 3.4), bảng tổng hợp các thông số đặc trưng (bảng 3.5) và đồ thị đường luỹ tích (đồ thị 3.2), chúng tôi rút ra được các nhận xét sau:
- Điểm trung bình X của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC, đợ lệch chuẩn S có giá trị tương ứng nhỏ nên số liệu thu được ít phân tán, do đó trị trung bình có đợ tin cậy cao. STN < SĐC và VTN < VĐC chứng tỏ đợ phân tán ở nhóm TN giảm so với nhóm ĐC (Bảng 3.5).
- Tỉ lệ HS đạt loại yếu, kém của nhóm TN giảm rất nhiều so với các nhóm ĐC. Ngược lại, tỷ lệ HS đoạt loại khá, giỏi của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC (Bảng 3.4).
- Đường tích luỹ ứng với nhóm TN nằm bên phải, phía dưới đường tích luỹ ứng với nhóm ĐC.
Như vậy kết quả học tập của nhón TN cao hơn kết quả học tập của nhóm ĐC. Vâ ̣y việc dạy học vật lý có sử dụng phần mềm WM đạt hiệu quả cao hơn so với dạy học thông thường.
Kết luận chƣơng 3
Qua quá trình TNSP, với sự phân tích và xử lí, các kết quả nhận được về mặt định tính và định lượng, chúng tơi đã có cơ sở để khẳng định giả thuyết ban đầu đưa ra về tính hiệu quả của đề tài. Cụ thể, thông qua các kết quả thu được từ ba tiết TNSP thuộc chương “Động lực học chất điểm” vật lý 10 THPT chúng tơi có được những kết luận sau:
- Việc sử dụng phần mềm WM trong dạy học vật lý với tư cách là một phương tiện hỗ trợ cho QTDH đã tạo điều kiện giúp 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 thầy và trò... thông qua các hình ảnh, các TNMP, GV chủ động và sáng tạo hơn trong việc tổ chức hoạt động học tập. Trong giờ dạy, việc sử dụng cũng như các thao tác xử lí của GV đối với các TNMP trên phần mềm WM diễn ra dễ dàng và khá suôn sẻ.
- Việc dạy các bài dạy học có sự hỡ trợ của phần mềm WM đã tích cực hóa được HĐNT của HS, khơi dậy lòng ham hiểu biết của các em, thực sự góp phần đổi mới PPDH vật lý ở trường phổ thông. Các bài dạy học được thiết kế với các TNMP phù hợp khả năng tiếp thu của HS, các nội dung kiến thức trở nên gần gũi, dễ hiểu, dễ nhớ, thời gian tiến hành bài dạy học cũng không vượt quá giới hạn cho phép. Nhờ đó đã góp phần vào việc nâng cao chất lượng học tập của HS.
- Theo kết quả thống kê và phân tích số liệu điều tra thu được cho thấy chất lượng học tập cả HS được nâng cao. Cụ thể điểm trung bình của nhóm TN cao hơn điểm trung bình của nhóm ĐC, tỉ lệ HS đạt loại yếu, kém của nhóm TN giảm rất nhiều so với nhóm ĐC, ngược lại tỉ lệ HS đạt loại khá, giỏi của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC.
- Sau khi kiểm định giả thuyết thống kê, có thể kết luận được HS ở nhóm TN nắm vững kiến thức đã được truyền thụ hơn so với HS ở nhóm ĐC.
Như vậy, việc sử dụng phần mềm WM vào trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” đã thực sự mang lại hiệu quả cao.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHI ̣