Thí nghiệm trực tiếp Thí nghiệm ảo
Nghiên cứu trên vật thật Nghiên cứu trên mơ hình Mất nhiều thời gian cho quá trình
chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm.
Nhanh gọn, tiết kiệm thời gian.
Có thể khơng đạt kết quả thí nghiệm nhƣ mong muốn.
Sử dụng dụng cụ, hóa chất: phức tạp, độc hại, gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh; chỉ tiến hành đƣợc với các thí nghiệm đơn giản, ít độc hại.
Sử dụng máy tính, phần mềm để nghiên cứu, không gây ô nhiễm môi trƣờng, khơng độc hại, có thể tiến hành đƣợc hầu hết thí nghiệm, kể cả thí nghiệm độc hại, khó cho kết quả. Rèn luyện các thao tác, tính cẩn thận
cho HS thông qua việc làm thí nghiệm.
Rèn kĩ năng thí nghiệm chủ yếu ở mức độ quan sát, qua các thao tác đƣợc trực quan hóa với thiết bị ảo.
Ghi nhớ kiến thức sâu, linh hoạt hơn nhờ tự làm thí nghiệm.
Ghi nhớ kiến thức sâu nhờ quá trình quan sát.
1.5.3. Quy trình thi t k một thí nghi m ảo
- Khảo sát: xem xét nội dung thí nghiệm chuẩn bị thiết kế, xem xét bản chất của sự vật, hiện tƣợng.
- Xây dựng kịch bản: Đây là bƣớc quan trọng nhất, cần thu thập các tài liệu có liên quan đến nội dung thí nghiệm một cách chính xác, tham khảo ý kiến các chuyên gia, các giáo viên nhiều kinh nghiệm để xây dựng.
- Xây dựng khung thí nghiệm: phân tích các cơng cụ sử dụng trong kịch bản, xây dựng các mơ hình, phân tích các tƣơng tác của thí nghiệm.
- Xây dựng thí nghiệm:
+ Lắp ghép các dụng cụ lại thành một thí nghiệm hồn chỉnh. + Tạo ra các phản ứng trong thí nghiệm.
+ Phân tích hiện tƣợng xảy ra trong thí nghiệm.
- Hiệu chỉnh: Kiểm tra, xem xét lại tồn bộ thí nghiệm đã thể hiện đúng bản chất của sự việc chƣa? Thí nghiệm phải đƣợc kiểm tra cẩn trọng nhằm phát hiện ra các phần cịn thiếu sót của thí nghiệm.
1.6. Sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học h a học
1.6.1. Khái ni m phần mềm dạy học
- Phần mềm dạy học (PMDH) là chƣơng trình ứng dụng đƣợc xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ quá trình dạy học, bao gồm một tập hợp các câu lệnh đƣợc viết theo một ngơn ngữ lập trình nào đó, u cầu máy tính thực hiện các thao tác cần thiết (cập
nhật, lƣu trữ, xử lí dữ liệu và kết xuất thông tin) theo một kịch bản và yêu cầu đã đƣợc định trƣớc của nhà giáo dục nhằm thực hiện mục tiêu dạy - học, tạo điều kiện cho việc giảng dạy của GV và việc tìm hiểu, tự học với nhu cầu, hứng thú, năng lực sở thích của từng HS. Chẳng hạn nhƣ các phần mềm Powerpoint, Mcmix, phần mềm toán học, phần mềm thi trắc nghiệm, phần mềm soạn thảo bài giảng điện tử,...
Trong dạy học, các PMDH đƣợc sử dụng với các chức năng: Dạy - học kiến thức mới; ơn tập, củng cố, hồn thiện kiến thức; kiểm tra, đánh giá kết quả học tập.
1.6.2. Vai trò, ý nghĩ vi c sử dụng phần mềm trong dạy học hó học
Các môn khoa học ở trƣờng THCS hay phổ thông là những môn khoa học thực nghiệm mang đặc điểm chung là kiến thức của HS đƣợc hình thành từ việc quan sát các sự vật, hiện tƣợng. Hóa học là mơn khoa học thực nghiệm với nhiều phản ứng vui nhộn và không kém phần nguy hiểm. Bởi vậy, trong quá trình giảng dạy, phƣơng tiện dạy học, đặc biệt là việc sử dụng phần mềm mô phỏng trong dạy học thí nghiệm có ý nghĩa vơ cùng lớn trong giảng dạy:
- Giúp mô phỏng các quá trình, điều kiện giới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu đƣợc trong phịng thí nghiệm.
- Góp phần hình thành và rèn luyện kĩ năng thiết kế các thí nghiệm: nhiều thí nghiệm hóa học do sự tị mị của HS mà HS tiến hành các thí nghiệm khơng đúng, thậm chí dẫn đến kết quả sai lệch hoặc gây vỡ ống nghiệm, gây nổ,...thì từ việc sử dụng thí nghiệm ảo có thể phịng và tránh khi làm thí nghiệm thực.
- Tăng cƣờng tính tự học. Học sinh có thể tự thiết kế các cách tiến hành thí nghiệm sáng tạo, khơng theo khn mẫu hƣớng dẫn từ sách giáo khoa, tài liệu.
- Giúp bài giảng sinh động, hấp dẫn học sinh, nâng cao khả năng tập trung giúp học sinh nhanh hiểu bài hơn.
- Giúp giáo viên tiết kiệm thời gian khi khơng phải trực tiếp tiến hành các thí nghiệm độc hại hay thí nghiệm khó thực hiện thành cơng vì nhiều điều kiện nhƣ: thời tiết q nóng, q lạnh, ẩm; hiện tƣợng khơng rõ rệt,…
1.6.3. i i thi u phần mềm sử dụng trong dạy học hó học
1.6.3.1. Yêu cầu chung về phần mềm dạy học
chính xác và khoa học.
+ Phần mềm phải tăng cƣờng tính trực quan.
+ Phải phù hợp với trình độ của GV và HS, tăng cƣờng khả năng tự học của HS. + Phần mềm phải phù hợp với tâm sinh lý lứa tuổi của HS.
1.6.3.2. Giới thiệu phần mềm Crocodile Chemistry 605 a. Giới thiệu
Crocodile Chemistry 605 là phần mềm ứng dụng dùng để mơ phỏng các thí nghiệm hóa học, cho phép ngƣời dùng dễ dàng tạo ra các thí nghiệm từ các dụng cụ, hóa chất sẵn có và khơng cần lo đến vấn đề an tồn trong phịng thí nghiệm, nó cịn giúp ƣớc lƣợng lƣợng hóa chất cần lấy, các phản ứng xảy ra một cách chính xác.
Cách cài đặt phần mềm Crocodile Chemistry 605:
Bước 1. Sau khi tải phần mềm về, ta chạy tệp CH605.exe.
Bước 3. Chọn Install để cài đặt phần mềm.
Bước 4. Chọn Finish để hồn tất q trình cài đặt.
Hình 1.1. Các bước cài đặt phần mềm Crocodile Chemistry
- Khi cài đặt xong, phần mềm đòi bản quyền, ta nhập: Name: cyanua 1201
Serial: CH000SS-605-QXXVP.
Hình 1.2. Giao diện chương trình Crocodile Chemistry
* Thanh cơng cụ
Xóa đối tƣợng
Tạo mới thí nghiệm (Ctrl + N)
Mở thí nghiệm tạo trƣớc đó (Ctrl + O) Lƣu thí nghiệm đang tiến hành (Ctrl + S) Bảng tuần hồn các ngun tố hóa học
Hiển thị các thuộc tính màn hình đang làm việc Tạm dừng hoặc chạy thí nghiệm (Ctrl + Shift + P) Điều chỉnh tốc độ phản ứng nhanh hay chậm
Hình 1.3. Các cơng cụ trên thanh menu
* Kho thí nghiệm: chứa tất các các cơng cụ phục vụ cho việc làm thí nghiệm:
Contents: kho chứa các bài thí nghiệm, các ví dụ theo chủ đề có hƣớng dẫn.
1. Thanh cơng cụ
3. Phịng thí nghiệm
Hình 1.4. Kho chứa các bài thí nghiệm có hướng dẫn
Parts Library: thƣ viện dụng cụ và hóa chất cần cho thí nghiệm.
Hình 1.5. Thư viện thí nghiệm
- Cách lấy dụng cụ, hóa chất: Cần lấy dụng cụ, hóa chất nào thì ta kích chuột vào biểu tƣợng dụng cụ, hóa chất cần lấy, kéo rê ra vùng thực hiện thí nghiệm.
- Cách tạo phản ứng giữa các chất: Chọn một hóa chất cần lấy đặt vào bàn thí nghiệm. Chọn tiếp chất thứ 2 mang lại đúng vị trí lọ thứ nhất, bấm chuột trái thì hóa chất lọ 2 sẽ đƣợc đổ vào lọ 1. Ta có thể lấy 2 lọ ra bàn thí nghiệm sau đó xoay lọ hóa chất thứ 2 để đổ vào lọ 1. Làm tƣơng tự ta sẽ hòa đƣợc nhiều chất khác nhau vào cùng một lọ. Sau khi trộn, nếu có phản ứng xảy ra sẽ có hiện tƣợng xảy ra bên trong lọ, thậm chí nghe thấy những âm thanh nhƣ nổ phát ra từ trong thí nghiệm.
Ví dụ, đổ nƣớc vào lọ chứa bột Na, nghe thấy tiếng nổ xảy ra ngay lập tức.
Properties: Thiết lập các thuộc tính của đối tƣợng * Phịng thí nghiệm: nơi tiến hành thí nghiệm.
b. Ưu, nhược điểm của phần mềm
* Ƣu điểm:
- Môi trƣờng mô phỏng hiện đại, giao diện dễ sử dụng.
- Mơ phỏng những thí nghiệm nguy hiểm, thí nghiệm khó làm trong thực tế nhƣ phản ứng nhiệt nhơm,... có thể điều chỉnh để thí nghiệm diễn ra nhanh hay chậm hơn.
- Có thể thay đổi thơng số cho dụng cụ - hóa chất đơn giản: thể tích, nồng độ dung dịch, khối lƣợng, điện thế của pin,...với vài thao tác kích chuột đơn giản.
- Hỗ trợ các chức năng: vẽ đồ thị, hiển thị chi tiết phản ứng, chuyển động các ion, phân tử trong thí nghiệm, văn bản, lời chỉ dẫn,...
- Các chủ đề mô phỏng mẫu rõ ràng, đa dạng, có hƣớng dẫn cụ thể.
- Giúp GV tiết kiệm thời gian, công sức, sử dụng đƣợc nhiều lần ở nhiều lớp khác nhau, HS có thể theo dõi từng thao tác thí nghiệm.
- Thể hiện cấu trúc không gian ba chiều giúp phát huy tính tích cực, hứng thú học tập của HS. Ngồi ra, HS có thể tự nghiên cứu và làm các thí nghiệm ở nhà.
* Nhƣợc điểm:
- Phần mềm thiết kế bằng tiếng anh, hạn chế khả năng sử dụng của GV và HS. - Thí nghiệm chủ yếu thuộc lĩnh vực hóa học vơ cơ.
- Kho hóa chất chƣa đáp ứng đƣợc hết các thí nghiệm cần thiết. - Là một phần mềm có bản quyền.
1.6.4. Ưu điểm và nhược điểm củ vi c kh i thác phần mềm trong dạy học hố học
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, do vậy việc khai thác phần mềm vào giảng dạy bộ hóa học có những ƣu và nhƣợc điểm nhất định.
* Ưu điểm
- Là công cụ đắc lực hỗ trợ việc xây dựng kiến thức, GV có điều kiện cho HS hoạt động nhiều hơn trong giờ học.
- Khi dạy học, HS có thể quan sát ở mọi góc lớp khác nhau khi sử dụng màn hình lớn để trình chiếu nội dung kiến thức cũng nhƣ các thí nghiệm,...
Video sinh động, những hình ảnh, hình vẽ chuyển động, mơ phỏng các thí nghiệm hóa học,... tăng cƣờng tính tích cực, hứng thú học tập của HS, giúp HS dễ hiểu bài hơn.
- Giúp GV tiết kiệm thời gian, áp dụng với nhiều lớp, nhiều thời điểm khác nhau. - Đây là một phƣơng tiện dạy học hỗ trợ tích cực cho việc kiểm tra, đánh giá của GV đối với HS và tự kiểm tra, đánh giá của HS.
* Nhược điểm
- Việc sử dụng các phần mềm trong dạy học địi hỏi GV phải có trình độ CNTT ở mức nhất định, phải có hiểu biết về phần mềm đó, GV phải có trình độ tiếng anh nhất định, có những kĩ năng cơ bản khi làm việc với máy tính, sử dụng thành thạo các phần mềm, các thiết bị hỗ trợ,...Đặc biệt khi GV tự mình thiết kế, chỉnh sửa nội dung kiến thức, các thí nghiệm, hình ảnh... theo đúng ý đồ dạy học riêng của bản thân thì yêu cầu về trình độ CNTT và đầu tƣ về thời gian tƣơng đối cao.
- Việc sử dụng phần mềm vào dạy học sẽ rất thu hút HS, do đó dễ làm HS phân tán tƣ tƣởng nếu khơng có sự định hƣớng hợp lí vào đối tƣợng chính cần quan sát.
1.7. Thực trạng việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học h a học ở trƣờng phổ thơng.
1.7.1. Mục đích điều tra
Điều tra thực trạng sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học tác động đến sự phát triển năng lực GQVĐ cho HS ở trƣờng phổ thông, trên cơ sở đó tiến hành, thực hiện các nội dung nghiên cứu phù hợp đáp ứng nhiệm vụ nghiên cứu đề tài đặt ra.
1.7.2. Đối tượng điều tra
Chúng tôi tiến hành điều tra trên 2 nhóm đối tƣợng thuộc trƣờng THPT Lý Thƣờng Kiệt và Trung Tâm GDNN – GDTX Thị xã Từ Sơn.
+ Đối với HS: Chúng tôi khảo sát 195 HS khóa học 2018 – 2019. + Đối với GV: Chúng tôi khảo sát 28 GV.
1.7.3. Phương pháp điều tra
Tiến hành xây dựng và sử dụng phiếu điều tra đối với HS và phiếu điều tra đối với GV, thu thập và xử lí số liệu.
1.7.4. Nội dung điều tra
- Khảo sát mức độ u thích bộ mơn Hóa học.
- Tình hình sử dụng và khai thác thí nghiệm trong dạy học bộ mơn. - Phƣơng thức tổ chức các hoạt động dạy học trong giờ hóa.
- Khó khăn trong việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học.
- Khảo sát hứng thú, cảm nhận của học sinh trong bài học có sử dụng thí nghiệm. - Khảo sát tính cần thiết hình thành và phát triển năng lực GQVĐ và những khó khăn khi sử dụng phƣơng pháp GQVĐ trong giảng dạy.
Nội dung phiếu điều tra đƣợc trình bày ở phụ lục 1 và 2.
1.7.5. K t quả điều tra
1.7.5.1. Đối với giáo viên
- Từ phiếu điều tra GV (phụ lục 1), khi đƣợc hỏi về sự cần thiết của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học bộ môn, chúng tôi thu đƣợc kết quả thông qua bảng bên dƣới. Qua đó thấy đƣợc tầm quan trọng của thí nghiệm trong dạy học bộ mơn.