Trong quá trình tổ chức các hoạt động trong tiết học, chúng tôi luôn định hướng và đưa ra các hoạt động nhằm mục đích rèn luyện kĩ năng thí nghiệm, phát huy tính tự lực cũng như lôi cuốn và thu hút học sinh tham gia vào các hoạt động một cách thoải mái và sôi nổi.
Quy trình dạy học ở lớp thực nghiệm được tiến hành như sau:
+ Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
Để có thể tiến hành thí nghiệm hiệu quả, học sinh cần hiểu biết rõ về kiến thức vật lý ở trường phổ thông và kiến thức sử dụng các thiết bị thí nghiệm, từ đó vận dụng vào việc thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.
Phòng thí nghiệm Thực Video và sách hướng dẫn Thực hiện thí nghiệm theo kế hoạch Phân tích dữ liệu từ thí nghiệm Sử dụng phối hợp phần mềm và thí nghiệm thật
Thí nghiệm trên máy tính
Phần mềm máy tính và bài tập hướng dẫn
Thực hiện thí nghiệm theo quy trình
của phần mềm. Phân tích dữ liệu mô phỏng. Lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm Tổng hợp kết quả. Trao đổi thảo luận. Viết báo cáo
liv
Sơ đồ Kết hợp thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật trong thực hành thí nghiệm vật lí phổ thông
+ Bước 1: Chuẩn bị trước khi lên lớp.
Để có thể tiến hành thí nghiệm hiệu quả, học sinh cần hiểu biết rõ về kiến thức vật lý ở trường phổ thông và kiến thức sử dụng các thiết bị thí nghiệm, từ đó vận dụng vào việc thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.
Học sinh sử dụng các phần mềm thí nghiệm để củng cố kiến thức vật lý phổ thông, tìm hiểu cách sử dụng các dụng cụ đo và thiết bị thí nghiệm, tìm hiểu một số phương án thí nghiệm, cụ thể là tìm hiểu sơ đồ lắp ráp thí nghiệm, quy trình tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu.
Như vậy ở bước 1 này học sinh thông qua việc sử dụng phần mềm và các tài liệu hướng dẫn có thể hoàn toàn làm được thí nghiệm tương tự như với thí nghiệm thật.
Kết quả thực hiện các nhiệm vụ trên thể hiện ở báo cáo của học sinh, đó là: - Báo cáo thực hiện trên phần mềm.
- Phương án sử dụng thí nghiệm nghiên cứu.
+ Bước 2. Thảo luận và thí nghiệm trên lớp
Những phương án thí nghiệm nghiên cứu và phương án sử dụng thí nghiệm mà học sinh đã thiết kế ở nhà chỉ là dự kiến và được tiến hành trong điều kiện tiêu chuẩn và bất biến, nên cần được thực hiện thực tế trên lớp và trong phòng thí nghiệm, với sự hướng dẫn của giáo viên để phát hiện ra những điểm chưa hợp lí, từ đó có những chỉnh sửa và hoàn thiện. Ở bước này học sinh cần thực hiện hai hoạt động: Thực hiện thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và so sánh, đối chiếu giữa thí nghiệm trên phần mềm và thí nghiệm thực.
Như vậy, hoạt động này giúp học sinh rèn luyện kĩ năng sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm nhằm thu được kết quả chính xác, phân tích và xử lí số liệu để rút ra kết luận. Học sinh có thể sử dụng các chức năng xử lí số liệu trên phần mềm để xử lí số liệu, so sánh kết quả trên phần mềm và kết quả thu được từ thí nghiệm thực, từ đó rút kinh nghiệm trong quá trình thực hành thí nghiệm, phát hiện những hạn chế của phương án thí nghiệm đã xây dựng và cải tiến, hoàn thiện các phương án đó.
+ Bước 3.Viết báo cáo về kết quả nghiên cứu
Căn cứ trên các số liệu thu được từ thí nghiệm đã thực hiện, học sinh hoàn thiện báo cáo thí nghiệm. Học sinh có thể dùng phần mềm kiểm tra lại thí nghiệm đã được tiến hành, từ đó học sinh có thể củng cố được kiến thức, gợi nhớ lại các thao tác thí nghiệm, cách sử dụng các thiết bị, định hình các kĩ năng thí nghiệm trong trí nhớ.
2.5. Tổ chức hoạt động thí nghiệm phần cơ học.
Việc tổ chức hoạt động thí nghiệm phần động học cho học sinh khi dạy học phần thí nghiệm Vật lí phổ thông 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. Các nhiệm vụ thực hiện của học sinh đó là:
lv
- Đọc tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm.
- Đọc sách giáo khoa vật lí phổ thông 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 toàn 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 hoàn 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 tôi đã thiết kế tiến trình dạy học ba bài thực hành phần Cơ học như sau:
lvi
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 phòng 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 hoàn 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 mô 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 hoàn 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 mô phỏng thí nghiệm: Tổng hợp hai lực, từ đó xử lí số liệu và đư ra nhận xét ban đầu để hoàn thiện phương án thí nghiệm.
Hoàn 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.
lviii
Dựa trên số liệu thu thập được từ thí nghiệm thực học sinh hoàn 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