6. Phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Khái quát về điều tra khảo sát thực tế
2.1.1.1. Mục đích điều tra
Chúng tôi tiến hành điều tra khảo sát thực tế nhằm tìm hiểu về cơ sở vật chất và thực trạng sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm trong dạy học môn vật lí của GV để tạo cơ sở khoa học trong việc đề xuất phương pháp sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm theo hướng tích cực hoá quá trình nhận thức của học sinh.
2.1.1.2. Nội dung điều tra
Căn cứ vào mục đích điều tra khảo sát thực tế ở trên, chúng tôi tiến hành điều tra về các nội dung:
- Trang thiết bị phục vụ cho việc sử dụng MVT trong dạy học, cụ thể là số lượng máy chiếu, số lượng máy vi tính phục vụ giảng dạy.
- Nhận thức của GV về vai trò, tác dụng của PMDH nói chung, PMMP thí nghiệm nói riêng trong quá trình dạy học vật lí
- Thực trạng sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm trong quá trình dạy học vật lí của GV, cụ thể: GV có thường xuyên sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong quá trình dạy học không; GV có nắm được nguyên tắc sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong quá trình dạy học không?
2.1.1.3. Đối tượng, địa bàn điều tra
- GV dạy môn vật lí và HS ở một số trường THPT thuộc Thành phố Bắc Ninh: Trường THPT Lý Nhân Tông, trường THPT Lý Thường Kiệt.
2.1.1.4. Phương pháp điều tra
Để đạt được mục đích trên, chúng tôi đã sử dụng một số phương pháp điều tra sau:
- Tọa đàm với lãnh đạo nhà trường THPT; - Tọa đàm với GV;
- Phỏng vấn gián tiếp GV, HS bằng phiếu hỏi;
- Quan sát thực địa nhà trường: cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học; - Dự giờ một số tiết dạy;
- Tham khảo giáo án của một số giáo viên. 2.1.2. Kết quả điều tra, khảo sát
2.1.2.1. Về thực trạng cơ sở vật chất
Qua thăm quan phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất của Nhà trường, chúng tôi tiến hành tổng hợp và thu được kết quả như sau:
- Trường THPT Lý thường kiệt:
+ Có 3 phòng thí nghiệm: 1 phòng vật lí, một phòng thí nghiệm Sinh, 1 phòng thí nghiệm hóa.
Phòng thí nghiệm vật lí: Đồ dùng thí nghiệm được cấp theo danh mục tối thiểu. Trong phòng một số đồ dùng thí nghiệm cơ học, quang học được bày, còn phần lớn vẫn chứa trong kho. Bố trí đồ dùng thí nghiệm không khoa học, chưa có cán bộ thiết bị thí nghiệm chuyên trách. Thiết bị thí nghiệm không sử dụng và bảo dưỡng thường xuyên nên bị hư hỏng nhiều, các bộ thí nghiệm bị mất mát các chi tiết nên hầu như khó sử dụng, hoặc có sử dụng nhưng mất độ chính xác của dụng cụ thí nghiệm, đặc biệt là bộ thí nghiệm phục vụ cho việc dạy các bài trong chương Sóng ánh sáng – vật lí 12.
26 phòng lắp máy chiếu Projector và máy vi tính có cài đặt một số phần mềm dạy học, như: Crocodile Physic, Webcopier, Sothink SWF Decompiler,...
4 phòng tin học với 100 máy.
Các phòng lãnh đạo, phòng kế toán, thủ quỹ, thư viện, tổ chuyên môn, phòng các đoàn thể: 24 máy tính.
- Trường THPT Lý Nhân Tông:
+ Có 1 phòng thí nghiệm: Phòng Sinh, Hóa.
Đồ dùng thí nghiệm các môn được cấp theo danh mục tối thiểu. Môn vật lí chưa có phòng thí nghiệm nên hầu như ít sử dụng. Qua kiểm tra các dụng cụ hư hỏng nhiều, nhất là các thiết bị thí nghiệm phần cơ, quang, do không được bảo dưỡng thường xuyên.
+ Về MVT và máy chiếu:
Trường có 3 phòng máy tính với 75 MVT. 6 máy chiếu Projector.
Phòng lãnh đạo, văn thư, kế toán, thủ quỹ, thư viện, phòng họp: 12 máy tính.
Như vậy cả hai trường đều khó sử dụng thí nghiệm thật trong dạy học, nhưng có đủ điều kiện để sử dụng PMDH trong quá trình dạy học.
2.1.2.2. Nhận thức của GV về vai trò, tác dụng của PMDH nói chung, PMMP thí nghiệm nói riêng trong quá trình dạy học vật lí
Qua tọa đàm với GV, phỏng vấn gián tiếp GV, chúng tôi nhận thấy: - Về việc sử dụng PMDH trong quá trình giảng dạy:
Bảng 2.1. Tính cấp thiết của việc sử dụng PMDH
Không cấn thiết Cần thiết Rất cần thiết
Số lượng 0 4 21
Từ bảng cho thấy: các GV đều cho rằng việc sử dụng PMDH trong quá trình dạy học hiện nay là rất cần thiết.
- Đa số GV đều nhận thấy PMDH cần phải được sử dụng kết hợp với các phương tiện dạy học khác mới mang lại hiệu quả cao trong dạy học.
- Đa số GV chưa thấy được khả năng sử dụng PMDH trong quá trình dạy học, PMDH chủ yếu là dành cho GV mà chưa hướng tới đối tượng sử dụng là HS.
2.1.2.3. Về thực trạng sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm trong quá trình dạy học
Chúng tôi tiến hành điều tra bằng phiếu thăm dò ý kiến của 12 GV dạy vật lí, tham gia dự giờ đối với những GV có sử dụng phần mềm thí nghiệm mô phỏng trong dạy học. Qua tổng hợp phiếu thăm dò ý kiến và dự giờ, chúng tôi nhận thấy:
- Hầu hết các GV vẫn sử dụng phương pháp truyền thụ, thuyết trình, thông báo. Các giáo án của GV chủ yếu là tóm tắt kiến thức SGK, không hoạch định, hoặc hoạch định không rõ ràng các hoạt động của GV và HS trong mỗi giờ học. Vai trò tổ chức, định hướng của GV chưa thể hiện rõ. Quá trình thực hiện bài dạy nhiều khi GV vẫn chủ yếu diễn đạt bằng lời: mô tả, giải thích hiện tượng, giảng giải, nhấn mạnh cho HS những kiến thức cơ bản hay nội dung quan trọng.
- Việc tổ chức hoạt động đôi khi còn mang tính hình thức, chưa có kỹ năng hoạt động nhóm, giao nhiệm vụ cho các nhóm chưa rõ ràng, chưa quan tâm đến tất cả HS trong nhóm, chưa động viên, khích lệ học sinh, chưa tạo điều kiện cho HS chủ động tham gia hoạt động.
- Đa số các bài học không sử dụng thí nghiệm và dụng cụ trực quan. GV chưa phát huy được vai trò của đồ dùng dạy học vào việc phát triển nhận thức của HS. Đặc biệt trong phần Sóng ánh sáng hầu hết GV đều không sử dụng
CNTT hỗ trợ cho việc dạy học. Một số GV có sử dụng CNTT nhưng không phát huy tác dụng của phần mềm, mà chủ yếu chiếu lệ, hình thức.
2.2. Phân tích nội dung một số kiến thức vật lí 12 ban cơ bản
Chương “Sóng ánh sáng”
Theo chương trình hiện hành của Bộ Giáo dục và đào tạo, chương “sóng ánh sáng” bao gồm 6 bài dạy trong 9 tiết (trong đó có 2 tiết thực hành).
Bài 1: Tán sắc ánh sáng Bài 2: Giao thoa ánh sáng Bài 3: Các loại quang phổ
Bài 4: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại Bài 5: Tia X
Bài 6: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa. 2.2.1. Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần nắm vững
- Mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng. Nắm vững được khái niệm ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc. Biết được mối liên hệ giữa chiết suất và màu sắc ánh sáng.
- Nêu được hiện tượng nhiễu xạ là gì. Nêu được mỗi chùm ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.
- Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng. Nêu được vân sáng, vân tối là kết quả của sự giao thoa ánh sáng. Nêu được hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. Nắm chắc và vận dụng được công thức xác định vị trí các vân sáng, khoảng vân. Biết được cỡ lớn của bước sóng ánh sáng, mối liên hệ giữa bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng.
- Nêu được quang phổ liên tục là gì, các đặc điểm chính và những ứng dụng chính của quang phổ liên tục. Hiểu được khái niệm về quang phổ vạch phát xạ, nguồn phát, những đặc điểm và công dụng của quang phổ vạch phát
xạ. Hiểu được khái niệm về quang phổ vạch hấp thụ, cách tạo ra quang phổ vạch hấp thị và đặc điểm của quang phổ vạch hấp thụ.
- Hiểu được bản chất các tia hồng ngoại , tia tử ngoại; nguồn phát ra chúng; các tính chất và công dụng của chúng.
- Hiểu được bản chất của tia X, nguyên tắc tạo ra tia X, các tính chất và công dụng của nó. Hình dung được khái quát thang sóng điện từ.
- Xác định bước sóng của ánh sáng đơn sắc dựa vào hiện tượng giao thoa của ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng. Quan sát hiện tượng giao thoa của ánh sáng trắng qua khe Y-âng.
2.2.2. Những kỹ năng cơ bản HS cần rèn luyện
- Vẽ được đường đi của ánh sáng trắng qua lăng kính. Thiết kế được thí nghiệm để kiểm chứng về khái niệm ánh sáng trắng. Vận dụng kiến thức về sự tán sắc ánh sáng giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên, ví dụ cầu vồng bẩy sắc.
- Vận dụng được công thức xác định vị trí vân sáng và khoảng vân giải một số bài tập về giao thoa ánh sáng với khe Y-âng.
- Biết xác định loại quang phổ khi biết nguồn phát ra.
- Biết vận dụng kiến thức về tia X để giải các bài tập liên quan đến ống Cu-lít-gơ.
- Biết điều chỉnh và giải thích một số yêu cầu và lỗi thường gặp trong thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa.
2.2.3. Những yêu cầu về thái độ HS
- Học sinh có hứng thú , say mê học tập bộ môn vật lí.
- Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong học tập môn vật lí.
- Liên hệ những kiến thức về sóng ánh sáng đã được học với thực tế cuộc sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập và có ý thức trách nhiệm hơn trong cuộc sống.
2.3. Phương pháp sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của học sinh hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của học sinh
2.3.1. Yêu cầu chung khi sử dụng phần mềm dạy học
Khi sử dụng phần mềm dạy học trong dạy học vật lí phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Trong dạy học, người giáo viên cần khai thác các tính năng của PMDH phối hợp với các phương tiện dạy học truyền thống nhằm tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh để đạt được mục đích của tiết học, bài học.
- Chỉ sử dụng PMDH khi các phương tiện dạy học truyền thống không đáp ứng được hoặc đáp ứng không tốt trong quá trình nhận thức của học sinh, tránh lạm dụng phần mềm trong quá trình dạy.
- Mỗi PMDH chỉ phục vụ cho việc dạy học một bài hoặc một đơn vị kiến thức nào đó, do vậy giáo viên cần xác định rõ mục đích, vị trí, thời gian và phương pháp sử dụng PMDH trong quá trình thiết kế tiến trình dạy học.
- Cần phải phối hợp với các phương tiện dạy học khác để nâng cao hiệu quả dạy học.
- PMDH cần được sử dụng theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh, trong đó học sinh với tư cách là chủ thể của hoạt động nhận thức, HS tiếp cận được bản chất của đối tượng nghiên cứu qua sự tương tác của HS với PMDH mà từ đó các em có thể tìm ra quy luật, tính chất, bản chất của đối tượng nghiên cứu.
Vì vậy, cần MVT và PMDH vật lí hỗ trợ cái gì và hỗ trợ khi nào ta đều phải dựa vào yêu cầu tổ chức hoạt động nhận thức của HS theo tiến trình dạy học của bài học (tiến trình xây dựng kiến thức của bài học) đã được soạn thảo.
2.3.2. Sử dụng phần mềm dạy học trong pha đề xuất vấn đề
Phương hướng cơ bản của việc tổ chức tình huống học tập trong pha đề xuất vấn đề là việc GV đưa ra tình huống có vấn đề, hoặc đưa ra nhiệm vụ để hướng HS tới nhu cầu tìm hiểu kiến thức mới.
Để thực hiện thành công việc trên với việc sử dụng PMDH thì GV giao cho HS một nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. Dưới sự hướng dẫn của GV, HS quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyên thực hiện nhiệm vụ. Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban đầu của HS được thử thách và HS ý thức được khó khăn. Lúc này vấn đề đối với HS xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của GV vấn đề đó được chính thức diễn đạt.
Để thực hiện công việc trên với việc sử dụng PMDH GV cần phải thực hiện theo trình tự sau:
Bước 1: Mô tả ngắn gọn thí nghiệm cần tiến hành và nêu câu hỏi định
hướng cho HS quan sát;
Bước 2: GV sử dụng PMDH phối hợp với các phương tiện dạy học khác
để tổ chức cho HS quan sát hiện tượng vật lí cần nghiên cứu;
Bước 3: GV nêu câu hỏi định hướng HS tư duy, phát hiện và phán đoán
kiến thức cần xây dựng.
Ví dụ: Bài “Tán sắc ánh sáng”
- Ở phần dẫn dắt vào bài ta có thể sử dụng máy chiếu chiếu các hình ảnh về hiện tượng cầu vồng xuất hiện sau con mưa rào nhẹ (hình 2.1), hoặc khi những giọt sương lung linh nhiều màu sắc vào sáng sớm khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào (hình 2.2).
Hình 2.1. Hình ảnh cầu vồng
GV: Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng trên? có thể dùng các dụng cụ nào để nghiên cứu nguyên nhân gây ra hiện tượng trên?
GV: Có thể sử dụng thí nghiệm cho ánh sáng mặt trời chiếu qua lăng kính? HS: Đưa ra phương án giải quyết.
2.3.3. Sử dụng phần mềm dạy học trong pha giải quyết vấn đề
Trong pha này: HS hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi, giải quyết vấn đề. Sau khi đã phát biểu vấn đề, HS độc lập hoạt động, xoay trở để vượt qua khó khăn. Trong quá trình đó, khi cần, phải có sự định hướng của GV.
Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, HS diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải quyết vấn đề của mình và kết quả thu được, qua đó có thể chỉnh lý, hoàn thiện tiếp. Dưới sự hướng dẫn của GV, hành động của HS được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần.
Qua quá trình dạy học, cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS, các tình huống thứ cấp sẽ giảm dần. Sự định hướng của GV chuyển dần từ định hướng khái quát chương trình hoá (theo các bước tuỳ theo trình độ của HS) tiệm cận dần đến định hướng tìm tòi sáng tạo, nghĩa là GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là dần dần bồi dưỡng cho hS khả năng tự xác định hành động thích hợp trong những tình huống không phải là quen thuộc đối với họ.
Để có thể thực hiện tốt vai trò định hướng của mình trong quá trình dạy học, GV cần phải nắm vững quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, lôgíc hình thành các kiến thức vật lí, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lí, những phương pháp nhận thức vật lí phổ biến để hoạch
định những hành động, thao tác cần thiết của HS trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định.
Ví dụ: trong bài “Tán sắc ánh sáng”, trong phần II – Thí nghiệm với ánh
sáng đơn sắc:
GV: đặt vấn đề: có phải thủy tinh đã làm thay đổi màu của ánh sáng không? Nếu ta cho ánh sáng đi qua lăng kính, nhưng chỉ cho một màu nhất định đi qua hiện tượng xảy ra như thế nào?
GV đưa thí nghiệm mô phỏng về sự tổng hợp ánh sáng trắng (hình 2.3),