Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo một số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến trên điện thoại thông minh áp dụng khi tổ chức dạy học Vật lí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo một số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến trên điện thoại thông minh áp dụng khi tổ chức dạy học Vật lí" nhằm khai thác tiềm năng của công nghệ hiện đại, giúp học sinh chủ động hơn trong việc thực hành và khám phá kiến thức Vật lí.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo một số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến trên điện thoại thông minh áp dụng khi tổ chức dạy học Vật lí

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: HƯỚNG DẪN HỌC SINH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM CÓ SỬ DỤNG CẢM BIẾN TRÊN ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH ÁP DỤNG KHI TỔ CHỨC DẠY HỌC MÔN VẬT LÍ Tác giả: Nguyễn Thị Duyên Chức vụ: Giáo viên Đồng tác giả: Lê Đình Dương – chức vụ: Phó hiệu trưởng Lê Anh Thái – chức vụ: Nhóm trưởng chuyên môn Nguyễn Thị Minh Chúc – chức vụ: Giáo viên Mai Thị Hồng Vinh – chức vụ: Giáo viên Ninh Bình, tháng 4 năm 2023
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Hội đồng thẩm định sáng kiến Sở Giáo dục và Đào tạo Ninh Bình Chúng tôi ghi tên dưới đây:
Tỷ lệ (%) đóng góp vào việc tạo Nơi công tác Trình độ Số Ngày tháng Chức ra sáng kiến Họ và tên (hoặc nơi chuyên TT năm sinh danh (ghi rõ đối thường trú) môn với từng đồng tác giả (nếu có)
THPT 1 Nguyễn Thị Duyên 04/6/1985 GV Cử nhân 20 Trần Hưng Đạo
20 THPT 2 Lê Anh Thái 31/07/1982 NTCM Cử nhân Trần Hưng Đạo
20 THPT 3 Nguyễn Thị Minh Chúc 10/12/1987 GV Cử nhân Trần Hưng Đạo
20 THPT 4 Mai Thị Hồng Vinh 16/07/1983 GV Cử nhân Trần Hưng Đạo
20 THPT 5 Lê Đình Dương 29/04/1984 Phó HT Cử nhân Trần Hưng Đạo 1. Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng
Chúng tôi là nhóm tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: “Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo một số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến trên điện thoại thông minh áp dụng khi tổ chức dạy học Vật lí” Lĩnh vực áp dụng: Giảng dạy. 2. Nội dung 2.1. Giải pháp cũ * Giải pháp cũ Đối với bộ môn Vật lí công cụ để cuốn hút HS vào bài học chính là các thí nghiệm kiểm chứng hay các thí nghiệm thực hành. Tuy nhiên do thời gian để chuẩn bị một tiết dạy có thí nghiệm còn mất nhiều thời gian, cơ sở vật chất ở một số trường còn thiếu thốn, thiết bị hỏng hóc nhiều nên khi giảng dạy các nội dung này GV thường dạy chay, cho xem các Video có sẵn trên mạng hoặc trình diễn các thí nghiệm biểu diễn với các thiết bị có sẵn. * Ưu điểm - Với cách dạy cũ giúp giảm công sức của GV, tiết kiệm thời gian, đảm bảo tiến độ chương trình. - HS thường có nhiều thời gian cho việc làm bài tập và luyện thi. * Nhược điểm Về trang thiết bị thí nghiệm sẵn có Hiện nay trong phòng thí nghiệm của các trường phổ thông phục vụ cho dạy học cũng đã có sẵn một số thí nghiệm kiểm chứng và các bộ thí nghiệm thực hành. Tuy nhiên các thí nghiệm này còn có các hạn chế sau: - Một số bộ thí nghiệm như bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động của con lắc đơn, sự rơi tự do của một vật, thí nghiệm kiểm chứng định luật II Newton dùng cổng quang điện và đồng hồ đo thời gian để đếm chu kỳ và đo thời gian chuyển động khá cồng kềnh so với không gian lớp học, hay bị lỗi sau một thời gian sử dụng, giá thành 1 bộ thí nghiệm còn cao, trong khi đó mỗi lớp học cần từ 4 đến 6 bộ. - Chưa có các bộ thí nghiệm kiểm chứng về chu kỳ tần số con lắc lò xo, dao động tắt dần, con lắc đơn, gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều, chuyển động lăn trên mặt phẳng, đồ thị dao động của các âm do các nguồn khác nhau phát ra… - Các thí nghiệm biểu diễn hầu hết còn chưa có, GV chủ yếu tự lấy các thí nghiệm sẵn có trên mạng về cho HS quan sát. Về phương pháp dạy học - Chỉ chú trọng trang bị kiến thức cho HS, chưa quan tâm đến phát triển năng lực thực nghiệm của HS. - HS chỉ nhận biết được các hiện tượng thông qua một số thí nghiệm được GV cho
xem video hoặc trình diễn trước lớp. Vì vậy HS chưa hiểu bản chất các hiện tượng. - HS không được tiếp xúc, làm việc với thiết bị nên khó liên hệ kiến thức khoa học với những ứng dụng thực tiễn. - Không khơi dậy sự tò mò, sáng tạo, niềm say mê trong học tập và nghiên cứu khoa học. 2.2. Giải pháp mới 2.2.1. Thiết kế, chế tạo một số phương án thí nghiệm có sử dụng cảm biến trên điện thoại thông minh Ngày nay, điện thoại thông minh (smartphone) đã trở thành một vật dụng rất phổ biến với tất cả mọi người. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều người không biết rằng trong mỗi chiếc điện thoại tích hợp rất nhiều loại cảm biến như cảm biến ánh sáng, cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất,... để tạo ra những chức năng thông minh phục vụ người dùng. Những năm gần đây, một số nghiên cứu đã chỉ ra việc sử dụng điện thoại thông minh như một công cụ đo đạc và lưu trữ dữ liệu thực nghiệm tạo được nhiều bất ngờ và hứng thú cho người học. Trong sáng kiến này, chúng tôi đã tổ chức cho HS thiết kế, chế tạo 6 phương án thí nghiệm có sử dụng ứng dụng Phyphox (Phụ lục 1) cài ở điện thoại thông minh để đo đạc và xử lí số liệu, gồm: 1. Bộ thí nghiệm khảo sát sự rơi tự do – Đo gia tốc trọng trường
Giải pháp cũ: Bộ thí nghiệm khảo sát Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động rơi tự do chuyển động rơi tự do kết hợp điện thoại Nhược điểm: Cổng quang điện và thông minh. đồng hồ đo thời gian hay bị lỗi, các bộ - Cấu tạo: thí nghiệm còn khá nặng, cồng kềnh khó + Kệ đỡ gắn thanh trụ có thể thay đổi di chuyển nếu GV giảng dạy trực tiếp tại độ cao. lớp học, giá thành 1 bộ thí nghiệm còn + Nam châm điện và nút bấm cao. + Bộ nguồn 12V để cung cấp điện cho nam châm. + 2 quả nặng 100gam/1 quả + Điện thoại thông minh có cài phần mềm Phyphox. - Nguyên lí hoạt động: Dựa vào công thức sự rơi tự do của một vật S= 1/2gt2. Đo S bằng thước, đo thời gian nhờ cảm biến âm thanh của điện thoại về tiếng va chạm của vật vào giá đỡ khi rơi. Từ đó tính g. - Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, gọn nhẹ. - Tính mới: Sử dụng cảm biến âm thanh trong điện thoại để đo thời gian. (Phụ lục 2)
2. Bộ thí nghiệm kiểm chứng định luật II Newton Giải pháp cũ: Bộ thí nghiệm khảo sát định Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo luật II Newton sát định luật II Newton kết hợp điện Nhược điểm: Cổng quang điện và đồng thoại thông minh hồ đo thời gian hay bị lỗi, các bộ thí - Cấu tạo: nghiệm còn khá nặng, cồng kềnh khó di + 1 xe lăn chuyển nếu GV giảng dạy trực tiếp tại lớp + 1 máng đỡ có gắn 1 ròng rọc cố học, giá thành 1 bộ thí nghiệm còn cao. định + Dây nối + 4 quả nặng mỗi quả 10g. + Móc treo quả nặng + Điện thoại thông minh có cài phần mềm Phyphox. - Hoạt động: Dựa vào định luật II Newton F = ma. Khảo sát sự phụ thuộc gia tốc a theo m và F. - Ưu điểm: Vật liệu đơn giản, dễ làm, phù hợp với nhiệm vụ giao cho HS thiết kế, chế tạo. (Phụ lục 3)
3. Bộ thí nghiệm khảo sát gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều Giải pháp cũ: HS tìm hiểu thông qua hình Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm ảnh, mô tả trong sách giáo khoa khảo sát gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều kết hợp điện thoại thông minh. - Cấu tạo: + Bàn xoay có gắn mô tơ 12V + Chiết áp điều chỉnh tốc độ quay + Giá đỡ điện thoại + Quả nặng giúp hệ cân bằng + Điện thoại thông minh có cài phần mềm Phyphox và máy tính. - Hoạt động: Khảo sát sự phụ thuộc độ lớn gia tốc hướng tâm Nhược điểm: Hiệu quả thấp, không gây theo bán kính và tần số. hứng thú - Ưu điểm: Vật liệu đơn giản, dễ làm, phù hợp với nhiệm vụ giao cho HS thiết kế, chế tạo. (Phụ lục 4)
4. Bộ thí nghiệm khảo sát chu kỳ, tần số của con lắc đơn Giải pháp cũ: HS tìm hiểu qua video thí Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát nghiệm có sẵn chu kỳ, tần số của con lắc đơn kết hợp Nhược điểm: Hiệu quả dạy học thấp, điện thoại thông minh. không kích thích được sự tìm tòi sáng - Cấu tạo: tạo của HS. + 1 giá đỡ có gắn thanh thẳng đứng + Sợi dây có thể thay đổi chiều dài + Ống nhựa đỡ điện thoại + Máy tính kết nối điện thoại - Hoạt động: Đo chu kỳ dao động của con lắc đơn với các chiều dài dây khác nhau - Ưu điểm: HS được thực hành những kiến thức trong bài học qua trải nghiệm thực tế bằng những dụng cụ đơn giản, rẻ tiền, dễ làm. (Phụ lục 5)
5. Bộ thí nghiệm khảo sát dao động điều hòa và dao động tắt dần của con lắc lò xo
Giải pháp cũ: GV đưa ra công thức, mô Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo tả hiện tượng, HS nghiên cứu trong sách sát dao động điều hòa và dao động tắt giáo khoa dần của con lắc lò xo kết hợp điện thoại thông minh. - Cấu tạo: + 1 giá đỡ có gắn thanh nhựa thẳng đứng. + Lò xo đường kính 10mm, dài 10cm, 20cm, 30cm. + Ống nhựa đỡ điện thoại + Quả nặng 100g + Cốc nước + Máy tính kết nối điện thoại - Hoạt động: + Điện thoại và quả nặng được gắn vào lò xo nhờ giá đỡ. Sau đó kích thích cho dao động, và ghi lại tần số dao động của con lắc bằng phần mềm điện thoại. Thay đổi độ cứng lò xo và khối lượng để khảo sát sự thay đổi chu kỳ tần số con lắc. + Sử dụng cốc nước để cho quả nặng dao động trong nước để khảo sát đồ thị dao động tắt dần. Nhược điểm: Hiệu quả thấp, không gây hứng thú
(Phụ lục 6) 6. Bộ thí nghiệm khảo sát chuyển động lăn không trượt của khối trụ
Giải pháp cũ: HS tìm hiểu qua phần đọc Giải pháp mới: Bộ thí nghiệm khảo sát thêm SGK chuyển động lăn không trượt của khối Hiệu quả dạy học thấp, không gây trụ hứng thú cho HS. - Cấu tạo: + Ống nhựa đường kính 8,4 cm + Điện thoại kết nối máy tính - Hoạt động: Đặt điện thoại đã kết nối máy tính và trong ống nhựa rồi lăn. Máy tính sẽ hiển thị cho chúng ta đồ thị sự phụ thuộc tốc độ dài, tốc độ góc và bán kính của ống. - Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, HS có thể thấy ngay kết quả hiển thị trên máy tính (Phụ lục 7)
Nội dung các thí nghiệm mà chúng tôi đã thiết kế, chế tạo GV có thể sử dụng nó trong quá trình thiết kế bài học theo các cách khác nhau. Có thể dạy học dự án, dạy học nêu vấn đề, … 2.2.2. Xây dựng kế hoạch Chia lớp học thành các nhóm, mỗi nhóm nghiên cứu chế tạo một sản phẩm. Mỗi sản phẩm được thiết kế, chế tạo qua các giai đoạn: + Giai đoạn tìm kiếm thông tin Trong giai đoạn này HS thảo luận thống nhất những từ khoá cần thiết cho việc tìm kiếm thông tin, dựa trên các từ khoá liên quan đến thông tin HS tìm kiếm những thông tin cần thiết cho việc thiết kế, chế tạo mỗi sản phẩm. + Giai đoạn xử lí thông tin HS họp nhóm thống nhất thông tin mà mỗi cá nhân đã tìm kiếm để đi đến thống nhất chung về nội dung kiến thức cần thiết. Tổng hợp kết qủa dưới hình thức sơ đồ tư duy trên khổ giấy A3. Trong sơ đồ tư duy phải thể hiện được các bộ phận chính của mỗi sản phẩm làm bằng vật liệu gì, nguyên lí hoạt động của chúng. + Giai đoạn xây dựng ý tưởng cho các sản phẩm, thiết kế sản phẩm Lựa chọn mô hình, bố cục cho từng sản phẩm. Tính toán thiết kế chi tiết cho mỗi sản phẩm. Tìm kiếm vật liệu chế tạo, chuẩn bị công cụ cần thiết, dự trù kinh phí. + Giai đoạn thực hiện chế tạo và lắp ráp sản phẩm HS tham gia chế tạo theo sự phân công điều hành của trưởng nhóm vận hành thử sản phẩm. Chỉ ra những nhược điểm và sự cố gặp phải khi vận hành, tìm cách khắc phục để hoàn thiện sản phẩm. GV giám sát, hỗ trợ khi cần. + Giai đoạn hoàn thiện và trình bày báo cáo sản phẩm 2.2.3. Xây dựng tiêu chí và hình thức đánh giá kết quả làm việc của các nhóm Xây dựng cách đánh giá bằng 2 hình thức: HS tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng với nhau và GV đánh giá. HS đánh giá: Tổ chức, hướng dẫn HS đánh giá dựa vào các bảng tiêu chí cụ thể của từng nội dung, vì đây là hình thức đánh giá mới nên chúng tôi có thể hỗ trợ giải thích cụ thể các tiêu chí cho các em nếu các em còn thấy băn khoăn. Sau đó tiến hành việc đánh giá, có thể trên lớp hoặc ở nhà theo bảng tiêu chí và các mẫu đánh giá. 2.2.4. Quá trình thực hiện Buổi 1: Gặp gỡ HS, giao nhiệm vụ cho HS GV giao nhiệm vụ cho HS, phân chia nhóm. HS các nhóm tiến hành họp phiên thứ nhất để bầu nhóm trưởng, thư kí, lập kế hoạch sơ bộ cho các hoạt động. Thống nhất từ khóa và phân công tìm kiếm thông tin liên quan đến các sản phẩm. Buổi 2: Họp nhóm thống nhất thông tin và xử lí thông tin tìm kiếm được
GV hẹn gặp và làm việc cụ thể với từng nhóm. Buổi 3: Thống nhất ý tưởng cho các sản phẩm, thiết kế sản phẩm Theo đúng lịch hẹn, GV tổ chức cho các nhóm họp bàn kế hoạch thống nhất ý tưởng lựa chọn hình thức, kiểu dáng, vât liệu, dự trù kinh phí…cho từng sản phẩm một. Buổi 4: Các nhóm tham gia chế tạo sản phẩm Các nhóm tập hợp mang theo dụng cụ, vật liệu… để bắt đầu chế tạo sản phẩm.