Khóa luận tốt nghiệp đại học: Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp đại học "Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh" trình bày các nội dung chính sau: Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, tổng quan về phần mềm Crocodile Physics 605; Khai thác và sử dụng thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản; Thực nghiệm sư phạm

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học: Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH ---------- TRƯƠNG THỊ MẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 5 năm 2015
UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH Sinh viên thực hiện TRƯƠNG THỊ MẬN MSSV: 2111010224 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÓA: 2011 – 2015 Cán bộ hướng dẫn TS. HUỲNH TRỌNG DƯƠNG MSCB: …………………. Quảng Nam, tháng 5 năm 2015
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả, nghiên cứu nêu trong khóa luận là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng công bố trong bất kì công trình nghiên cứu nào khác. Người thực hiện Trương Thị Mận i
LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo, quý thầy cô giáo khoa Lý- Hóa- Sinh trường Đại học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Huỳnh Trọng Dương, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận. Xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban giám hiệu và quý thầy cô trường THPT Nguyễn Huệ đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Người thực hiện Trương Thị Mận ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng GV Giáo viên HĐNT Hoạt động nhận thức HS Học sinh PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm iii
DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, BẢNG 1. Danh mục các hình Hình 3.1.Chuẩn bị công cụ thí nghiệm tán sắc ánh sáng ..................................... 35 Hình 3.2. Thiết lập công cụ thành bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng ..................... 36 Hình 3.3.Thí nghiệm tán sắc ánh sáng ................................................................. 36 Hình 3.4. Chuẩn bị công cụ thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc ............................. 38 Hình 3.5. Thiết lập công cụ thành bộ thí nghiệm ánh sáng đơn sắc .................... 38 Hình 3.6. Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc ............................................................... 39 Hình 3.7. Sự thay đổi các thông số thí nghiệm bước sóng ánh sáng và màu sắc ....... 40 Hình 3.8.Thí nghiệm bước sóng ánh sáng và màu sắc......................................... 40 Hình 3.9. Chuẩn bị công cụ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu ......................... 41 Hình 3.10. Thiết lập cộng cụ thành bộ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu ........ 42 Hình 3.11. Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu ................................................... 42 2. Danh mục các biểu đồ Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân điểm của hai nhóm ĐC và TNg ................................ 54 Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân loại theo điểm kiểm tra của hai nhóm ĐC và TNg ... 55 Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg .................... 55 Biểu đồ 3.4.Biểu đồ phân phối tần số lũy tích của hai nhóm ĐC và TNg ........... 56 3. Danh mục các bảng Bảng 1.1. Thực trạng cơ sở vật chất..................................................................... 30 Bảng 3.1.Mẫu thực nghiệm .................................................................................. 52 Bảng 3.2.Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra hai nhóm ĐC và TNg ........... 54 Bảng 3.3. Bảng phân loại theo điểm kiểm tra học sinh hai nhóm ĐC và TNg.... 54 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg ............................ 56 Bảng 3.5.Bảng phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm ĐC và TNg ................ 56 Bảng 3.6.Bảng tổng hợp các thông số của hai nhóm ĐC và TNg ....................... 57 iv
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ iii DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, BẢNG ................................................... iv MỤC LỤC ............................................................................................................. v Phần 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2 4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................. 3 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ................................................................. 3 4.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sư phạm............................................. 3 4.4. Phương pháp thống kê toán học ..................................................................... 3 5. Lịch sử nghiên cứu ........................................................................................... 3 6. Đóng góp của đề tài .......................................................................................... 4 7. Cấu trúc đề tài .................................................................................................. 4 Phần 2: NỘI DUNG ............................................................................................. 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH, TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 .............................................................................. 5 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH.............. 5 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa .............................................................................. 5 1.1.2. Những biểu hiện tính tích cực nhận thức................................................. 6 1.1.3. Những biện pháp phát huy hoạt động nhận thức của học sinh ............. 6 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ................................................................................... 8 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm thí nghiệm vật lí ................................................. 8 1.2.1.1. Khái niệm thí nghiệm vật lí ....................................................................... 8 1.2.1.2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lí ................................................................. 8 1.2.2. Chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí ...................................... 9 v
1.2.2.1. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận dạy học ........ 9 1.2.2.2. Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức ................ 11 1.2.3. Phân loại thí nghiệm vật lí ....................................................................... 12 1.2.3.1.Thí nghiệm biểu diễn ................................................................................ 12 1.2.3.2. Thí nghiệm học sinh ................................................................................ 14 1.3. TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 .................. 14 1.3.1. Đặc điểm và các chức năng cơ bản của phần mềm Crocodile Physics 605 ........................................................................................................................ 14 1.3.2. Cài đặt phần mềm Crocodile Physics 605 .............................................. 15 1.3.3. Chạy chương trình phần mềm Crocodile Physics 605.......................... 15 1.3.4. Khởi động Crocodile Physics 605 và màn hình giao diện .................... 16 1.3.4. 1. Khởi động chương trình ......................................................................... 16 1.3.4.2. Màn hình giao diện ................................................................................. 17 1.3.5. Giới thiệu tổng quan các thành phần chính .......................................... 17 1.3.5.1. Side Pane ................................................................................................. 17 1.3.5.2. Các menu của phần mềm Crocodia Physic 605 .................................... 18 1.3.5.3. Khung làm việc ........................................................................................ 19 1.3.6. Các thao tác chung cơ bản trong chương trình..................................... 20 1.3.7. Các kho dụng cụ thí nghiệm.................................................................... 23 1.4. KHẢNĂNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚISỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀMTRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH ........................ 24 1.4.1. Một số vấn đề còn tồn tại của việc sử dụng thí nghiệm trên các thiết bị phòng thí nghiệm ................................................................................................ 24 1.4.2. Điểm mạnh của thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí .............................. 25 1.4.3. Quy trình thiết kế một thí nghiệm ảo ..................................................... 25 1.5.NGUYÊN TẮC TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT THÍ NGHIỆM ẢO TRONG VIỆC DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT .................................................. 27 1.6. THỰC TRẠNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG ................................ 28 1.6.1. Thực trạng của việc sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 ......... 28 1.6.1.1. Thuận lợi ................................................................................................. 29 1.6.1.2. Khó khăn ................................................................................................. 29 1.6.2. Khái quát về điều tra khảo sát thực tế ................................................... 29 vi
1.6.2.1. Mục đích và nội dung điều tra ................................................................ 29 1.6.2.2. Đối tượng và phương pháp điều tra........................................................ 29 1.6.2.3. Kết quả điều tra khảo sát ........................................................................ 30 1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................ 31 Chương 2: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN .................................................... 32 2.1. ĐẶC ĐIỂM CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 CƠ BẢN THPT ................................................................................. 32 2.1.1. Cấu trúc chương ....................................................................................... 32 2.1.2. Chuẩn kiến thức, kĩ năng ........................................................................ 33 2.1.3. Những khó khăn gặp phải trong quá trình dạy và học kiến thức chương “Sóng ánh sáng” chương trình vật lí 12 cơ bản................................. 33 2.1.3.1. Những thuận lợi ...................................................................................... 33 2.1.3.2. Những khó khăn ...................................................................................... 34 2.2. XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ẢO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODLIE PHYSICS 605 TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 CƠ BẢN ..................................................................................................... 34 2.2.1. Thí nghiệm 1: Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng của Niu-Tơn (1672)... 34 2.2.1.1. Mô tả thí nghiệm ..................................................................................... 34 2.2.1.2. Mục đích, yêu cầu của thí nghiệm: ......................................................... 34 2.2.1.3. Thiết lập thí nghiệm trên phần mềm ....................................................... 34 2.2.2. Thí nghiệm 2: Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-Tơn. ........... 37 2.2.2.1. Mô tả thí nghiệm ..................................................................................... 37 2.2.2.2. Mục đích, yêu cầu của thí nghiệm: ......................................................... 37 2.2.2.3. Thiết lập thí nghiệm trên phần mềm: ...................................................... 37 2.2.3.Thí nghiệm 3: Thí nghiệm về bước sóng ánh sáng và màu sắc............. 39 2.2.3.1. Mô tả thí nghiệm ..................................................................................... 39 2.2.3.2. Mục đích, yêu cầu của thí nghiệm: ......................................................... 39 2.2.3.3. Thiết lập thí nghiệm trên phần mềm: ...................................................... 39 2.2.4. Thí nghiệm 4: Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu .............................. 41 2.2.4.1. Mô tả thí nghiệm ..................................................................................... 41 2.2.4.2. Mục đích, yêu cầu của thí nghiệm: ......................................................... 41 vii
2.2.4.3. Thiết lập thí nghiệm trên phần mềm ....................................................... 41 2.3. ĐƯA CÁC THÍ NGHIỆM ẢO ĐÃ THIẾT KẾ VÀO SLIDE BÀI GIẢNG TRONG POWER POINT .................................................................................... 43 2.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH BÀI DẠY TRONG CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 .............................................................................. 44 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.............................................................................. 50 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ......................................................... 51 3.1. MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................... 51 3.2. NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................... 51 3.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..................... 51 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM........................................... 51 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm ............................................................ 51 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ............................................................ 52 3.4.2.1. Quan sát giờ học ..................................................................................... 52 3.4.2.2. Kiểm tra đánh giá.................................................................................... 52 3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NHIỆM SƯ PHẠM ................................... 53 3.5.1. Đánh giá định tính .................................................................................... 53 3.5.2. Đánh giá định lượng................................................................................. 53 3.5.3. Các tham số sử dụng để thống kê ........................................................... 56 3.5.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................ 57 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.............................................................................. 58 Phần 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 59 1. Những kết quả đạt được ................................................................................ 59 2. Một số kiến nghị ............................................................................................. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 61 PHỤ LỤC viii
Phần 1: MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Giáo dục là nhân tố quyết định đến sự phát triển nhanh và bền vững của mỗi quốc gia. Phát triển giáo dục đào tạo là quốc sách hàng đầu, là nền tảng, động lực phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Để đáp ứng con người và nguồn nhân lực bắt kịp xu thế phát triển và hội nhập quốc tế nhiều nước trên thế giới đã và đang quan tâm đến vấn đề đổi mới giáo dục. Hiện nay, Việt Nam đang phấn đấu tiến đến xây dựng một nền kinh tế tri thức, một nền kinh tế tri thức đòi hỏi nền giáo dục phải là nền giáo dục tiên tiến. Trong nền giáo dục đó thì phương pháp dạy học phải phát huy được tính tích cực, chủ động đối với người học để đào tạo ra những người lao động có khả năng sáng tạo, thích ứng với sự thay đổi nhanh của môi trường sống. Do vậy đổi mới nội dung và phương pháp dạy học là vấn đề mang tính thời sự. Ngày nay, công nghệ thông tin và truyền thông ngày càng thâm nhập sâu rộng, có tác động mạnh mẽ đến giáo dục. Nghiên cứu ứng dụng CNTT trong dạy học đang diễn ra vô cùng sôi động và đạt được nhiều kết quả có ý nghĩa về mặt lí luận và thực tiễn. Trong dạy học vật lí, xu hướng khai thác và ứng dụng CNTT được nhiều nhà Khoa học và đông đảo GV quan tâm. Việc khai thác và sử dụng hợp lí nguồn tư liệu này vào dạy học có thể góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường THPT. Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm trong dạy học vật lí là là một hướng lớn của ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí. Thực tế, cho thấy việc sử dụng các phần mềm thí nghiệm có khả năng thiết lập được hầu hết các thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông hiện nay.Với khả năng hỗ trợ thí nghiệm bằng phần mềm rất rộng, nó tạo ra không gian cho các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng lưu trữ và trình chiếu các đoạn phim thí nghiệm, hỗ trợ thí nghiệm góp phần quan trọng trong giảng dạy, giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng, sâu sắc, tạo hứng thú học tập cho học sinh. Nghiên cứu, tìm hiểu chúng tôi nhận thấy phần mềm Crocodile Physics 605 là một trong số những phần mềm tốt hiện nay. Nó có khả năng cung cấp một số chủ 1
đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra các chủ đề mới theo từng nội dung thí nghiệm trong chương trình vật lí phổ thông. Phần “Sóng ánh sáng” thuộc chương trình Vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng hấp dẫn nhưng kiến thức khá trừu tượng đối với học sinh phổ thông. Do đó, việc giảng dạy trong chương này gặp phải một số khó khăn. Sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 khi dạy học phần này có thể giải quyết những khó khăn đó và mang lại hiệu quả sư phạm cao. Xuất phát từ những lí do nêu trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh”trong bài khóa luận tốt nghiệp của mình. 2. Mục tiêu của đề tài - Hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm Crocodile physics 605 để hỗ trợ thí nghiệm. - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tích cực hóa hoạt đông nhận thức của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 trong thí nghiệm. - Xây dựng và khai thác một số thí nghiệm trong chương sóng ánh sáng với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605 . - Nghiên cứu phần mềm Crocodile physics 605. - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài chương “Sóng ánh sáng” có sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile physics 605. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và rút ra các kết luận cần thiết. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Hoạt động dạy học chương “Sóng ánh sáng” với việc sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. - Giới hạn: Chương “Sóng ánh sáng” trong chương trình vật lí 12 cơ bản. 2
- Phạm vi: Thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Nguyễn Huệ, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, các chỉ thị của Bộ giáo dục và Đào tạo về đổi mới giáo dục phổ thông. - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tâm lý và giáo dục học, lí luận dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. - Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí 12 cơ bản 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Nghiên cứu sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 nhằm đánh giá sự hỗ trợ của phần mềm này trong quá trình dạy học vật lí ở trường THPT. 4.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sư phạm Tiến hành giảng dạy tiết học có sử dụng các sản phẩm được thiết kế bởi phần mềm Crocodile Physics 605, quan sát, kiểm tra, đánh giá hoạt động của học sinh khi học các giờ này. 4.4. Phương pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập được dùng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm. 5. Lịch sử nghiên cứu Liên quan đến vấn đề xây dựng và sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm trong dạy học có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: - Tiến sĩ Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). - Nguyễn Hoài Ân, Tổ chức dạy học theo chủ đề phần “Từ vi mô đến vĩ mô” chương trình nâng cao vật lí 12 với sự hỗ trợ của blog. - Phạm Thị Minh Hiếu, Tổ chức dạy học chương Sóng cơ và chương Từ vi mô đến vĩ mô vật lí 12 với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học (2013). 3
- Hồ Thị Thanh Tâm, Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh khi dạy học phần “Quang hình học” ( 2014). Với đề tài của mình, tôi sẽ thừa kế những cơ sở lí luận của các công trình nghiên cứu trước đây và chú trọng nghiên cứu phần mềm Crocodile Physics 605 để xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo theo hướng tăng tính trực quan và tích cực hóa HĐNT của học sinh trong dạy học chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản. 6. Đóng góp của đề tài - Xây dựng một số thí nghiệm vật lí ảo hỗ trợ quá trình dạy và học thí nghiệm chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản. - Kết quả nghiên cứu sẽ là bằng chứng về việc có thể xây dựng, sử dụng thí nghiệm ảo hỗ trợ quá trình dạy và học thí nghiệm. 7. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, tổng quan về phần mềm Crocodile Physics 605. Chương 2: Khai thác và sử dụng thí nghiệm ảo với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics 605 trong chương “Sóng ánh sáng” vật lí 12 cơ bản. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4
Phần 2: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH, TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa Theo Thái Duy Tuyên: "Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập" [5]. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS là một trong những nhiệm vụ của GV trong nhà trường và cũng là một trong những biện pháp nâng cao chất lượng dạy học.Tuy không phải là vấn đề mới, nhưng trong xu đổi mới dạy học hiện nay thì việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS là một vấn đề đặt biệt quan tâm. Nhiều nhà khoa học trên thế giới đang hướng tới việc tìm kiếm con đường tối ưu nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, nhiều công trình luận án tiến sĩ cũng đã và đang đề cập đến vấn đề này. Tất cả đều hướng tới việc thay đổi vai trò người dạy và người học nhằm nâng cao hiệu quả quá trình dạy học nhằm đáp ứng được yêu cầu dạy học trong giai đoạn phát triển mới. Trong đó HS chuyển từ vai trò là người thụ nhận thông tin sang vai trò chủ động, tích cực tham gia tìm kiếm kiến thức. Còn GV chuyển từ người truyền thông tin sang vai trò người tổ chức hướng dẫn, giúp đỡ để HS tự khám phá kiến thức mới. Quá trình tích cự hóa hoạt động nhận thức của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn. Tích cực hóa vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo. Đó là một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục hướng tới[5]. 5
1.1.2. Những biểu hiện tính tích cực nhận thức Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố gắng hết sức cao về nhiều mặt trong hoạt động nhận thức của trẻ nói chung. Tính tích cực hoạt động học tập là sự phát triển ở mức độ cao hơn trong tư duy, đòi hỏi một quá trình hoạt động "bên trong" hết sức căng thẳng với một nghị lực cao của bản thân, nhằm đạt được mục đích là giải quyết vấn đề cụ thể nêu ra[9]. Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thể hiện ở những hoạt động trí tuệ là tập trung suy nghĩ để trả lời câu hỏi nêu ra, kiên trì tìm cho được lời giải hay của một bài toán khó cũng như hoạt động chân tay là say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm. Trong học tập hai hình thức biểu hiện này thường đi kèm nhau tuy có lúc biểu hiện riêng lẻ. Các dấu hiệu về tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thường được biểu hiện: - Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn và thích được phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra. - Học sinh hay thắc mắc và đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề các em chưa rõ. - Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã có để nhận thức các vấn đề mới. - Học sinh mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới nhận từ các nguồn kiến thức khác nhau có thể vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học [3]. 1.1.3. Những biện pháp phát huy hoạt động nhận thức của học sinh Để tích cực hóa HĐNT của HS, ngoài việc tạo ra không khí học tập thật tốt, về mặt phương pháp dạy học, GV cần phải có những biện pháp sau: - Trong quá trình dạy học GV cần phối hợp tốt các PPDH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS: Thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau phương pháp dạy học trực quan, phương pháp nêu và giải quyết vấn đề, phương pháp thực nghiệm, phương pháp thuyết trình... Trong quá trình dạy học để kích 6
thích được sự hứng thú của HS, phát huy tính tích cực, tính tự lực sáng tạo của HS, GV cần phải lựa chọn, tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất. - Khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS: Tính tích cực của quá trình nhận thức của HS phụ thuộc rất lớn vào hứng thú học tập của HS. Những HS có động cơ, hứng thú học học tập cao sẽ biểu hiện ở sự khao khát đối với tri thức, ở nhu cầu và mong muốn hiểu rộng hơn, muốn tự khám phá ra nhiều điều mới mẻ đối với bản thân. Do đó, cần phải chú ý đến việc tạo tình huống có vần đề để khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS. Những vấn đề cần nhận thức trong tình huống đặt vấn đề cần được bộc lộ bất ngờ nhằm gây sự xung đột tâm lý của HS từ đó gây ra sự tò mò, kích thích tính hiếu kì của HS. GV có thể sử dụng các phương pháp khác nhau để đặt vấn đề vào bài mới: sử dụng TN biểu diễn, kể chuyện lịch sử vật lí, bài tập, câu hỏi, ... - Tạo và duy trì không khí hoạt động sôi nổi trong nhằm tạo ra môi trường thuận lợi cho việc học tập và phát triển của HS. Trong môi trường đó HS dễ bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình dạy học, vì khi đó tâm lý HS rất thoải mái. - Liên hệ với thực tiễn để giúp HS vận dụng những kiến thức lĩnh hội được vào thực tiễn ứng dụng khoa học kỹ thuật nhằm tạo cho HS những am hiểu về kỹ thuật giúp HS thấy được ý nghĩa vai trò của môn học trong thực tiễn, kích thích được động cơ hứng thú học tập. - Kết hợp sử dụng các thiết bị dạy học và các phương tiện kỹ thuật dạy học hiện đại: Việc sử dụng các thiết bị dạy học, phương tiện kỹ thuật hiện đại sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học, tạo trực quan sinh động cho HS, kích thích hứng thú của HS, tích cực hóa HĐNT của HS. - Thường xuyên tổ chức cho HS luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau, góp phần củng cố kiến thức cho HS, tăng cường vận dụng các kiến thức đã học vào các tình huống nhận thức mới. - Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS: Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả 7
học tập của HS thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học. Việc kiểm tra, đánh giá không chỉ dừng lại ở việc kiểm tra, đánh giá về mặt lý thuyết mà nội dung kiểm tra cần có sự phân phối hợp lý cả về mặt lý thuyết và kỹ năng thực hành. Hình thức kiểm tra cũng cần có một tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học. Cùng với những nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học, xu hướng sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin… đang là một hướng đi tốt, có tác động không nhỏ đến ý thức học tập của HS. Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh [3]. 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm thí nghiệm vật lí 1.2.1.1. Khái niệm thí nghiệm vật lí "Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu được tri thức mới" [6] 1.2.1.2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lí Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương thức gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương thức quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của TN có thể biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi. Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu,hạn chế tối đa các nhiễu. 8
Đặc điểm quan trọng nhất là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó, do sự biến đổi của đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của phương thức quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại được TN. Với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại TN, tiến hành lại TN, các quá trình vật lí phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đó. 1.2.2. Chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí 1.2.2.1. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận dạy học Trong dạyhọc vật lí, thí nghiệm đóng vai trò cực kì quan trọng, dưới quan điểm lí luận dạy học vai trò đó được thể hiện những mặt sau: - Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề ( hình thành kiến thức, kĩ năng mới…), củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của HS [6]. - Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện HS Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đén sự phát triển toàn diện cho người học. Trước hết thí nghiệm là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí cho HS. Nhờ thí nghiệm HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lí của các hiện tượng, định luật, quá trình… được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu hơn. Truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản là một trong những nhiệm vụ quan trọng của hoạt động dạy học. Để làm được điều đó, GV cần nhận thức rõ việc xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh, thể hiện trong cách suy nghĩ, thao tác tư duy và làm việc để họ tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn. Thông qua thí nghiệm, bản thân HS phải tư duy cao mới có thể khám phá ra được những điều cần nghiên cứu. Thực tế cho thấy, trong dạy học vật lí, đối với các 9
bài giảng có sử dụng thí nghiệm, thì HS lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, HS quan sát và đưa ra những dự đoán, những ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn[6]. - Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Thông qua việc tiến hành thí nghiệm, HS có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thí nghiệm còn là điều kiện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực… Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của thí nghiệm đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS. Hoạt động dạy học không chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản đơn thuần mà điều không kém phần quan trọng ở đây là làm thế nào phải tạo điều kiện cho HS tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng những thao tác của chính bản thân họ.Trong dạy học vật lí, đối với những bài giảng có thí nghiệm thì GV cần phải biết hướng HS vào việc cho họ tự tiến hành thí nghiệm, có như vậy kiến thức các em thu nhận được sự vững vàng hơn, rèn luyện được cho các em sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ mỉ hơn và chính xác hơn. Có như thế, khả năng hoạt động thực tiễn của HS sữ được nâng cao. - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh Thí nghiệm là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức. Chính nhờ thí nghiệm và thông qua thí nghiệm mà ở đó HS tự tay tiến hành các TN, các em sẽ thực hiện các thao tác TN một cách thuần thục, khơi dậy ở các em sự say sưa, tò mò để khám phá ra những điều mới, những điều bí ẩn từ TN và cao hơn là hình thành nên những TN mới. Đó chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của HS được tích cực hơn. 10