Việc tổ chức hoạt động thí nghiệm phần động học cho học sinh khi dạy học phần thí nghiệm Vật lí phổ thơng theo quy trình đã xây dựng ở trên gồm 3 bước. Các bước yêu cầu học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như sau:
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
lv
- Đọc tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm.
- Đọc sách giáo khoa vật lí phổ thơng và tài liệu tham khảo.
- Sử dụng phần mềm hỗ trợ: Kiểm tra lý thuyết, tìm hiểu cách sử dụng các dụng cụ đo, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm trên phần mềm và xử lý số liệu.
- Thiết kế phương án thí nghiệm: Xác định mục đích thí nghiệm, tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm, cơ sở lý thuyết, xác định các đại lượng cần đo, xác định phương pháp xử lý số liệu, nguyên tắc đảm bảo an tồn thí nghiệm.(theo mẫu báo cáo)
Bước 2. Thảo luận và thí nghiệm trên lớp
- Các nhóm làm việc với giáo viên, nhận dụng cụ thí nghiệm.
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm: Tìm hiểu dụng cụ, lắp ráp thí nghiệm, tiến hành và ghi nhận kết quả.
- Trao đổi trong nhóm: Trao đổi về thiết kế thí nghiệm, quy trình và thao tác tiến hành thí nghiệm, so sánh kết quả thu được từ thí nghiệm thực và thí nghiệm trên phần mềm, phát hiện những khó khăn có thể gặp phải khi sử dụng thí nghiệm thực và đưa ra cách khắc phục.
Bước 3. Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu
Học sinh hồn thành báo cáo thí nghiệm theo mẫu và nộp lại cho giáo viên.
Các hình thức kiểm tra đánh giá.
Việc kiểm tra – đánh giá dựa trên kết quả làm việc nhóm và cá nhân, đó là: + Đánh giá kết quả làm việc nhóm:
Thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm. + kết quả làm việc cá nhân:
Kết quả kiểm tra in từ phần mềm. Báo cáo thí nghiệm.
2.6. Thiết kế tiến trình dạy học các bài thí nghiệm phần Cơ học
Dựa trên quy trình tổ chức dạy học thí nghiệm phần Cơ học ở mục 2.5, chúng tơi đã thiết kế tiến trình dạy học ba bài thực hành phần Cơ học như sau:
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
Đây là bài thực hành đầu tiên trong các bài thực hành Vật lí cấp THPT, vì vậy để học sinh chủ động, sáng tạo và đạt hiệu quả cao trong khi thực hành thì học sinh cần chuẩn bị tốt các công tác chuẩn bị cho bài thực hành trước khi tiến hành thực hành với các dụng cụ thực hành thật, đó là: Nghiên cứu kĩ tài liệu hướng dẫn về sự rơi tự do và bài thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do mà giáo viên cung cấp (tài liệu hướng dẫn mẫu ở phần phụ lục). Ngoài ra, học sinh cần đọc trước bài thực hành: xác định gia tốc rơi tự do ở sách giáo khoa Vật lí 10 (Nâng cao) và các sách tham khảo để trang bị các kiến thức cần thiết đến bài thực hành.
Sử dụng phần mềm thực hành mô phỏng bài thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do để kiểm tra toàn bộ kiến thức liên quan đến bài thực hành cũng như cách sử dụng các thiết bị đo, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lí số liệu.
Học sinh thiết kế được phương án thí nghiệm trước khi lên lớp. Dựa vào thiết kế này học sinh sẽ tiến hành thí nghiệm với các thiết bị thật trong phịng thí nghiệm.
Bước 2: Thảo luận và tiến hành thí nghiệm trên lớp.
Các nhóm nhận thiết bị thí nghiệm đã được chuẩn bị sẵn gồm: Đồng hồ đo thời gian hiện số; máng thẳng đứng gắn trên đế có cổng quang và nam châm điện.
Để tiến hành thí nghiệm bài thực hành: Xác định gia tốc rơi tự do học sinh cần chỉnh các vít chân đế sao cho quả dọi sao cho nam châm điện và cổng quang thẳng hàng; đặt vật rơi dính vào nam châm điện và nhấn nút công tắc của nam châm điện cho vật rơi, đồng thời khởi động đồng hồ đo; đọc kết quả thởi gian rơi trên đồng hồ; lặp lại thao tác với các khoảng cách rơi khác nhau. Từ kết quả của thí nghiệm thực học sinh thảo luận theo nhóm để đưa ra nhận xét các kết quả thu được, từ đó rút ra ưu điểm và khuyết điểm của phươn án vừa thí nghiệm để điều chỉnh cho các lần thí nghiệm tiếp theo.
Bước 3: Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu.
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hồn thiện báo cáo theo mẫu và so sánh, nhận xét với kết quả thu được từ thí nghiệm ảo.
Bài thực hành: Xác định hệ số ma sát.
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp
Qua bài thực hành số 1 học sinh đã định hình cơ bản về các hoạt động trong khi tiến hành thí nghiệm Vật lí ở THPT, chính vì vậy ở bài thực hành: Xác định hệ số ma sát công việc chuẩn bị trước khi lên lớp của học sinh yêu cầu học sinh chuẩn bị như sau:
Chủ động dựa vào tài liệu hướng dẫn thực hành do giáo viên cung cấp và sách giáo khoa, sách tham khảo để tìm hiểu kiến thức liên quan.
Sử dụng phần mềm thí nghiệm mơ phỏng bài thực hành: Xác định hệ số ma sát để ôn tập, kiểm tra kiến thức về chuyển động thẳng biến đổi đều, ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát nghỉ, hệ số ma sát,... Tiến hành thí nghiệm với phần mềm ảo, sau đó xử lí số liệu và đưa ra những nhận xét ban đầu để hoàn thiện phương án cũng như thiết kế thí nghiệm trước khi tiến hành thí nghiệm với các thiết bị thật.
lvii
Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm gồm: Mặt phẳng nghiêng có thước đo góc; Bộ giá đỡ; Máy đo thời gian có hiện số; thước thẳng đo độ dài.
Các bước tiến hành thí nghiệm như sau: Đặt hai cổng quang cách nhau 60cm; Điều chỉnh góc nghiêng trong khoảng đến sao cho vật tự trượt trên máng sau đó đặt trụ kim loại lên phía đỉnh máng nghiêng rồi khởi động đồng hồ đo thời gian đồng thời thả trụ kim loại cho trượt suống; Lặp lại thao tác và thực hiện với các góc khác nhau.
Từ kết quả của thí nghiệm thực học sinh thảo luận theo nhóm để đưa ra nhận xét các kết quả thu được, từ đó rút ra ưu điểm và khuyết điểm của phươn án vừa thí nghiệm để điều chỉnh cho các lần thí nghiệm tiếp theo.
Bước 3: Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu.
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hồn thiện báo cáo theo mẫu và so sánh, nhận xét với kết quả thu được từ thí nghiệm ảo.
Bài thực hành: Tổng hợp hai lực.
Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp
Học sinh đọc tài liệu, sách giáo khoa và sách tham khảo về lực, tổng hợp và phân tích lực, thanh thép nhỏ, quả cân,...
Kiểm tra kiến thức và thí nghiệm tổng hợp hai lực với phần mềm thí nghiệm mơ phỏng thí nghiệm: Tổng hợp hai lực, từ đó xử lí số liệu và đư ra nhận xét ban đầu để hồn thiện phương án thí nghiệm.
Hồn thiện báo cáo chuẩn bị thí nghiệm theo mẫu trước khi lên lớp.
Bước 2: Thảo luận và tiến hành thí nghiệm trên lớp.
Các nhóm nhận thiết bị thí nghiệm gồm: Bảng sắt có chân đế, Hai lực kế ống; Một dây cao su và một dây chỉ bền, một thước đo độ dài.
Trong bài thực hành này gồm có hai yêu cầu, đó là: tổng hợp hai lực đồng quy và Tổng hợp hai lực song song cùng chiều. Vì vậy, các bước tiến hành thí nghiệm như sau:
Tổng hợp hai lực đồng quy: Đặt hai lực kế hợp với nhau một góc nào đó sao cho dây cao su nằm
song song với mặt bảng và dãn ra đến vị trí xác định; Biểu diễn hai véc tơ lực do hai lực kế tạo ra trên bảng theo tỉ lệ xích chọn trước, sau đó dùng quy tắc hình bình hành để tổng hợp hai lực và dùng thước để đo độ dài lực tổng hợp, tính độ lớn lực tổng hợp theo tỉ lệ đã chọn; Dùng 1 lực kế kéo dây cao su sao cho dây cao su nằm song song với mặt bảng và dãn đến vị trí như cũ, đọc giá trị trên lực kế và ghi vào bảng số liệu.
Tổng hợp hai lực song song cùng chiều: Tổng hợp theo quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều
do hai móc treo quả nặng gây ra từ đó xác định vị trí đặt lực tổng hợp P; Kiểm nghiệm lại độ lớn, phương chiều của véc tơ Pđã dựng được ở trên; Tiến hành hai bước thí nghiệm trên trong trường hợp thay đổi số quả nặng treo ở hai móc treo và thay đổi khoảng cách của hai móc treo.
Từ kết quả của thí nghiệm thực học sinh thảo luận theo nhóm để đưa ra nhận xét các kết quả thu được, từ đó rút ra ưu điểm và khuyết điểm của phươn án vừa thí nghiệm để điều chỉnh cho các lần thí nghiệm tiếp theo.
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hồn thiện báo cáo theo mẫu và so sánh, nhận xét với kết quả thu được từ thí nghiệm ảo.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
Thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết mà đề tài nêu ra đó là việc xây dựng các phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm và thiết kế tiến trình dạy học theo ba bước đối với ba bài thực hành thí nghiệm phần cơ học với sự hỗ trợ của phần mềm xây dựng được sẽ giúp học sinh rèn luyện kĩ năng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm phần cơ học nói riêng hiệu quả. Trong q trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Tổ chức dạy học ba bài thực hành thí nghiệm phần cơ học.
- 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 tìm tịi, tự chủ chiếm lĩnh kiến thức của học sinh trong học tập.
lix
- Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng được. Trên cơ sở đó có những sửa đổi, bổ sung để hoàn thiện.
3.2. Đối tƣợng và phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm
3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi tổ chức tiến hành TNSP ở hai lớp 10D0 và 10D3 trường THPT Việt Đức Hà Nội.
3.2.2. Phương thức thực nghiệm sư phạm
Quá trình thực nghiệm sư phạm, chúng tôi tiến hành song song, dạy ở lớp thực nghiệm và dự giờ ở lớp đối chứng trong cùng một thời điểm, cùng nội dung kiến thức. Lớp thực nghiệm 10D0 và lớp đối chứng 10D3, mỗi lớp có 49 học sinh và có chất lượng học tập gần như tương đương nhau.
Ở lớp đối chứng chúng tôi vẫn tổ chức dạy với phương pháp như thông thường. Lớp thực nghiệm chúng tôi tổ chức giảng dạy theo phương án đã được xây dựng .
Vì số lượng học sinh lớn, thời gian thí nghiệm hạn chế nên khó có thể đánh giá thường xuyên từng học sinh, vì vậy chúng tơi lựa chọn đánh theo từng nhóm học sinh .
Chúng tơi thu thập thơng tin làm căn cứ phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm qua các hoạt động:
- Sự chuẩn bị trước khi thí nghiệm đó là các bản thiết kế phương án thí nghiệm và phương án thao tác, sử dụng các dụng cụ trong q trình thí nghiệm.
- Thơng qua việc quan sát q trình thực hiện thí nghiệm để đánh giá mức độ phát triển và thuần thục kĩ năng thí nghiệm
Sau khi kết thúc bài học, chúng tôi đã tiến hành cho hai lớp kiểm tra nhanh 15 phút, để kiểm tra những kiến thức và để đánh giá sự rèn luyện kĩ năng của học sinh qua bài thực hành.
Ngoài việc cho học sinh làm bài kiểm tra, chúng tơi cịn tổ chức trị chuyện, trao đổi với học sinh để biết ý kiến của các em học sinh đều tỏ ra hào hứng, thích thú với các thí nghiệm được thực hiện và cách tổ chức dạy học như vậy. Phương pháp dạy học như vậy giúp các em hiểu bản chất vấn đề hơn, tiếp thu bài một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Cuối đợt thực nghiệm sư phạm, chúng tơi tiến hành phân tích kết quả thu được theo các phương pháp thống kê toán học gồm:
+ Bảng thống kê số điểm.
+ Bảng thống kê số % học sinh đạt từ điểm xi trở xuống. + Vẽ đường cong tần suất lũy tích.
+ Tính các tham số thống kê theo các cơng thức sau: Điểm trung bình: =
Phương sai: = Độ lệch chuẩn: S =
Hệ số biến thiên: V = . 100%
Các tham số thống kê t và xác định theo phép kiểm định thống kê.
3.3. Thực nghiệm sƣ phạm.
Để tạo điều kiện cho buổi thực nghiệm sư phạm, chúng tôi đã trao đổi ý kiến với tổ bộ môn, Th.S Phạm Minh Nguyệt - Tổ trưởng bộ mơn về mục đích, nội dung, phương pháp thí nghiệm.
Do hạn chế về thời gian, không gian và số lượng thiết bị thí nghiệm nên chúng tơi chia mỗi lớp thành 8 nhóm, mỗi nhóm có từ 6 đến 8 học sinh.
Dựa vào kế hoạch bài dạy và số lượng nhóm thực hành, Chúng tơi bố trí phịng thực hành gồm 2 khơng gian làm việc:
- Thực hành thí nghiệm: Bố trí 8 bộ thí nghiệm: Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do.
- Không gian làm việc chung: Bố trí một bộ thí nghiệm, máy tính và máy chiếu, dành cho GV và học sinh thảo luận trước và sau khi tiến hành thí nghiệm.
3.4. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP
Diễn biến của quá trình thực hành của ba bài diễn ra như sau:
a. Bài thực hành: “Xác định gia tốc rơi tự do”
- Ở nhóm đối chứng
Đối với bài thực hành “ Xác định gia tốc rơi tự do” được dạy và học trong 2 tiết học, tức là trong vòng 90 phút.
Về sự chuẩn bị của học sinh: Do 8 nhóm học sinh cùng tiến hành thí nghiệm trong cùng một thời điểm nên GV chỉ có thể kiểm tra mỗi nhóm trong 4 phút, như vậy giáo viên đã mất hơn 30 phút để kiểm tra. Thời gian còn lại dành cho học sinh tiến hành thí nghiệm nên giáo viên rất khó khăn trong việc kiểm tra sự chuẩn bị của từng học sinh và trao đổi với tất cả các nhóm học sinh về kế hoạch tiến hành thí nghiệm.
Về thực hành: Qua q trình thực hành thí nghiệm, đa số các nhóm học sinh thực hiện lắp ráp thí nghiệm đúng và thực hiện theo thao tác được hướng dẫn, qua một vài lần thí nghiệm, kết quả thu được là khá chính xác. Học sinh tích cực trao đổi với nhau và thường xuyên xin sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn khi gặp khó khăn.
Qua quan sát, chúng tơi nhận thấy học sinh thực hiện thí nghiệm vội vàng, chưa có sự cân nhắc, kiểm tra kĩ thí nghiệm, Ví dụ: Học sinh lắp ráp thí nghiệm, tiến hành ngay mà không kiểm tra và đặt chế độ của thiết bị đo thời gian, hoặc không điều chỉnh các sensor cảm biến chuyển động sao cho giao với quỹ đạo mà vật sẽ chuyển động, chỉ khi đã thực hiện học sinh mới nhận ra thiếu sót.
lxi
Học sinh thường hay tập trung vào kết quả thí nghiệm, chưa chú ý đến việc thao tác và sử dụng các thiết bị thí nghiệm, cách diễn đạt của học sinh cịn rườm rà, khơng rõ ràng mặc dù đã có sự chuẩn bị trước.
Do lần đầu hoặc ít khi được tiếp cận với các bộ thí nghiệm nên học sinh khá lúng túng trong thao tác với các thiết bị thí nghiệm và rụt rè trong việc sử dụng các thiết bị.