Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS tại trường THPT Hoàng Mai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS tại trường THPT Hoàng Mai" nhằm phát huy năng lực sáng tạo, nghiên cứu CNTT của giáo viên và học sinh; Nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường THPT Hoàng Mai, đào tạo thế hệ trẻ được tiếp cận với phương pháp học tiên tiến của thế giới

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS tại trường THPT Hoàng Mai

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 11 PHẦN QUANG HỌC VÀ ĐIỆN HỌC NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC SỐ CHO HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI Năm học: 2021 - 2022
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT HOANG MAI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 11 PHẦN QUANG HỌC VÀ ĐIỆN HỌC NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC SỐ CHO HỌC SINH TẠI TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI LĨNH VỰC: VẬT LÍ Nhóm tác giả: Ngô Thị Thu Thủy Doãn Hữu Lưỡng Điện thoại: 0356 699 217 - 0903 432 353 Năm học: 2021 - 2022
MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 3 3. Phương pháp nghiên cứu 4 4.Các bước thực hiện đề tài 4 PHẦN 2: NỘI DUNG 5 1. Cơ sở khoa học 5 1.1. Cơ sở lý luận 5 1.2. Cơ sở thực tiễn và thực trạng 36 2. Kế hoạch thực hiện 43 3. Thiết kế bài giảng 45 3.1 Kế hoạch dạy học chủ đề: “Khúc xạ ánh sáng – Phản xạ toàn phần” 45 3.2. Kế hoạch dạy học bài 28: Lăng kính 62 3.3. Kế hoach dạy học bài 29: Thấu kính mỏng 65 3.4. Kiểm chứng kết quả bài toán về mạch điện phức tạp bằng thí nghiệm ảo 72 3.5. STEM: Sử dụng thí nghiệm ảo thiết kế mạch điện cầu thang 76 4. Hiệu quả của đề tài 80 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 1.Đóng góp của đề tài 87 2. Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90
CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết thường Viết tắt Giáo viên GV Học sinh HS Công nghệ thông tin CNTT Sách giáo khoa SGK Sáng kiến kinh nghiệm SKKN Trung học phổ thông THPT Phương pháp dạy học PPDH Năng lực NL Trung học phổ thông THPT Bộ Giáo dục – Đào tạo BGDDT Thiết bị thí nghiệm TBTN Vật lí VL Giáo dục phổ thông GDPT
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Sự bùng nổ của công nghệ đang tạo ra nhiều phương thức giáo dục mới, thông minh hơn, hiệu quả hơn, tiết kiệm nhiều chi phí hơn. Đến nay, xu hướng chuyển đổi số trong giáo dục đã tác động sâu sắc đến con người. Gần đây, để phát triển giáo dục và đào tạo, nhiều hoạt động liên quan việc ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong dạy học, giáo dục được triển khai trong hệ thống ngành giáo dục và đào tạo, nhất là Chương trình ETEP với nhiệm vụ phát triển các trường sư phạm song song với bồi dưỡng đội ngũ GV thực hiện chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã đầu tư phương thức bồi dưỡng trực tuyến từ năm 2018 góp phần chuẩn bị cho GV từ ý tưởng đến kỹ năng ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong giáo dục phổ thông. Với các cơ sở pháp lý được ban hành cùng với những kinh nghiệm bồi dưỡng và tự bồi dưỡng đặc biệt là trải nghiệm trực tiếp thông qua các phương thức bồi dưỡng, GV phổ thông bước đầu đã quan tâm, thực hiện ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong dạy học, giáo dục. Đặc biệt trong giai đoạn phòng chống dịch Covid-19 và thực hiện giãn cách xã hội, các trường phổ thông đã xây dựng kế hoạch học trực tuyến theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, hướng dẫn GV cài đặt phần mềm, vận động các em HS chủ động tham gia học trực tuyến,… và đã đạt được nhiều kết quả ban đầu khá khả quan. Việc dạy học trực tuyến cho học sinh không phải là nhiệm vụ mới đối với giáo viên vì nhiều địa phương đã tổ chức triển khai trong hai năm qua để ứng phó với những ảnh hưởng của dịch bênh Covid-19. Đến nay, nhiệm vụ này tiếp tục cần được tăng cường hơn nữa (theo hướng chuyển từ ứng phó tình thế sang chủ động theo kế hoạch) khi chúng ta bước vào năm đầu tiên thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đối với cấp trung học cơ sở trong bối cảnh dịch bệnh tiếp tục có những diễn biến phức tạp. Các địa phương và các nhà trường đã có những kinh nghiệm được đúc kết trong hai năm qua, đặc biệt là đã có đầy đủ những căn cứ pháp lí để xây dựng và tổ chức dạy học một cách linh hoạt nhằm mục tiêu kép: không chỉ thích ứng với diễn biến mới của dịch bệnh Covid-19 mà còn đẩy nhanh quá trình chuyển đổi số trong giáo dục, từng bước nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) để người học tích cực, chủ động, sáng tạo là rất cần thiết và không thể thiếu trong đổi mới căn bản và toàn diện GD-ĐT theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 về đổi mới căn bản, toàn diện GD-ĐT, đáp ứng yêu cầu CNH, HĐH trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xây dựng Chương trình giáo dục phổ thông (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) với mục tiêu hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh. 1
Vật lí (tiếng Anh: physics, từ tiếng Hi Lạp cổ: φύσις có nghĩa là kiến thức về tự nhiên) là một môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực Vật lí học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Các hiện tượng Vật lí, chúng ta có thể bắt gặp rất nhiều trong tự nhiên cũng như đời sống. Sấm sét: sự di chuyển của dòng điện, sóng biển: sự lan truyền dao động trên mặt nước, đèn huỳnh quang: sự liên quan quang phổ và sự va đập electreron… Vật lí học có những đóng góp quan trọng trong sự tiến bộ công nghệ do những phát kiến lí thuyết trong Vật lí. Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc vật lí hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đổi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như ti vi, máy vi tính, laser, internet, các thiết bị gia dụng, hay là vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triển cách mạng công nghiệp; và sự phát triển của ngành cơ học thúc đẩy sự phát triển phép tính vi tích phân. Muốn dạy và học tốt môn Vật lí cần sự trực quan, cần thực hành nhiều dựa trên nền tảng lí thuyết. Môn khoa học tự nhiên, lượng kiến thức lớn, công thức nhiều nhưng không phải vì thế mà quá thiên về dạy lí thuyết bỏ qua thực hành, khiến cho học sinh không hiểu được bản chất các hiện tượng vật lí chỉ học thuộc lòng. Trong điều kiện giảng dạy Vật lí THPT, một tiết học 45 phút, với quá nhiều kiến thức, công thức và bài tập, quá ít cho sự thực hành. Do vậy, việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm trong dạy và học là một hoạt động quan trọng để thực hiện phương pháp dạy học mới nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo và hành động thực tiễn cho học sinh, Tuy nhiên, trong cả một chương học thì cũng chỉ có 1,2 bài thực hành, hơn nữa có những thí nghiệm trong phòng thực hành không đủ điều kiện trang thiết bị vật chất để mô phỏng, xúc tác quá trình diễn ra. Đồng thời để làm thí nghiệm thì gặp rất nhiều sai số nên học sinh rất khó để rút ra những kết luận, nhận xét chính xác từ những số liệu đã thu thập được. Để khắc phục điều này, tôi sẽ sử dụng phần mềm hỗ trợ để có số liệu chính xác, giúp học sinh dễ dàng rút ra nhận xét, kết luận cần thiết. Việc đổi mới nội dung và phương pháp trong dạy học vật lí phải gắn liền với việc tăng cường sử dụng TN trong quá trình dạy học vật lí. Bên cạnh đó, khối lượng kiến thức trong mỗi bài học được tăng lên, hầu hết trong các bài đều có TN. Nếu dạy theo PP truyền thống và với những TN thật thì sẽ không đủ thời gian. Mặt khác, với điều kiện cơ sở vật chất hiện nay thì các trường phổ thông vẫn chưa có nhiều dụng cụ TN để đáp ứng yêu cầu của bài học theo sách giáo khoa mới. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin và tiến hành các TN ảo trên máy vi tính là một giải pháp quan trọng trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học. 2
Đặc biệt, các nội dung vật lí thường mang tính trừu tượng và khái quát cao; các hiện tượng, quá trình vật lí thường đa dạng, có thể diễn ra rất chậm hoặc rất nhanh; các đối tượng nghiên cứu của vật lí cũng rất phong phú, từ thế giới vi mô đến thế giới vĩ mô và siêu vĩ mô. Do đó, khi học tập các nội dung vật lí, học sinh thường gặp những khó khăn nhất định trong việc tri giác, khảo sát các hiện tượng và đo lường các đại lượng vật lí. Chính vì vậy, việc sử dụng các thiết bị công nghệ và phần mềm vào dạy học vật lí sẽ tạo môi trường thuận lợi để học sinh có thể trực quan, tri giác và khảo sát các mối liên hệ khách quan giữa các thuộc tính của các sự vật, hiện tượng. Qua đó học sinh lĩnh hội được các nội dung vật lí, phát triển các phẩm chất chủ yếu, các năng lực chung và đặc biệt là năng lực vật lí, đáp ứng mục tiêu của chương trình môn vật lí và chương trình giáo dục phổ thông 2018. Thí nghiệm ảo, chính là chìa khoá giải quyết vấn đề trên. Thí nghiệm ảo có thể được hiểu như việc mô phỏng thí nghiệm thực tế để kiểm nghiệm lại lý thuyết hoặc làm minh họa rõ hơn một quá trình công nghệ. Thêm nữa, thí nghiệm ảo còn giúp mô phỏng các hiện tượng và tình huống khó thực hiện trong thí nghiệm thực. Nhờ vậy, thí nghiệm ảo kích thích niềm đam mê khoa học và tìm tòi khám phá cái mới của người học. Ngoài ra, thí nghiệm ảo còn giúp người học làm quen với thiết bị và các quy trình công nghệ trước khi thao tác thực tế như giảm thiểu đáng kể chi phí đầu tư thiết bị thực nghiệm và vật tư tiêu hao. Tăng cường hoạt động thực hành trong giảng dạy, không bị bó hẹp trong điều kiện trang thiết bị phòng thí nghiệm hạn chế, thậm chí có thể mô phỏng được các hiện tượng rất khó xẩy ra tự nhiên, nhà máy cộng nghệ cao. Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại. Chính vì vậy, qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, tôi đúc kết kinh nghiệm và xây dựng thành đề tài “Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS tại trường THPT Hoàng Mai”. 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu - Học sinh hiểu được bản chất của hiện tượng, ghi nhớ hình ảnh trực quan - Tạo cho học sinh hứng thú trong học tập. - Để học sinh là trung tâm giảng dạy đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới. - Phát huy năng lực sáng tạo, nghiên cứu CNTT của GV và HS. - Nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường THPT Hoàng Mai, đào tạo thế hệ trẻ được tiếp cận với phương pháp học tiên tiến của thế giới 3
- Phát triển năng lực số cho HS THPT đáp ứng chuyển đổi số trong giáo dục. 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - SKKN được xây dựng cho khối 11, trường THPT Hoàng Mai - Người viết nghiên cứu sử dụng thí nghiệm ảo kết hợp một số phương pháp dạy học tích cực giúp HS đào sâu phần lý thuyết cũng như mở rộng tìm tòi cho học sinh khối 11, trường THPT Hoàng Mai. Nhằm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên biệt đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới. 3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp chuyên gia. - Phương pháp quan sát. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động (thông qua các bài tập, bài kiểm tra của học sinh). - Phương pháp phân tích, tổng hợp. - Phương pháp thống kê. 4. Các bước thực hiện đề tài Khảo sát thực tiễn việc sử dụng thí nghiệm ảo và phương pháp dạy học tích cực vào giảng dạy Vật lí 11 tại một số trường trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Tổng hợp kết quả điều tra và phân tích số liệu thu thập được để đưa ra kết luận về thực trạng vấn đề và tính thiết thực, cần thiết của vấn đề nghiên cứu. Soạn kế hoach dạy học theo hướng phát triển năng lực HS, có kết hợp chuyển đổi số và phương pháp dạy học tích cực. Từ đó thực nghiệm tại các lớp đã chọn. Sau khi giảng dạy có hình thức kiểm tra, đánh giá được sự tiến bộ của các em và để đánh giá tính hiệu quả của đề tài. Phân tích kết quả sau khi đã tác động. Đưa ra kết luận về tính thiết thực, khả năng ứng dụng của đề tài nghiên cứu. 4
PHẦN 2. NỘI DUNG 1. CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Thí nghiệm ảo 1.1.1.1. Vai trò thí nghiệm trong dạy học Vật lí Thí nghiệm vật lí là một khâu quan trọng trong việc rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng các kiến thức vào thực tiễn, trang bị cho các phương pháp và kỹ năng thí nghiệm.TN là phương tiện đặc trưng của môn Vật lí ở trường phổ thông, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của HS. * Vai trò của TN trong dạy học Vật lí : - TN là phương tiện thu nhận tri thức, kiểm tra tính đúng đắn của tri thức và là phương tiện để vận dụng tri thức đó vào thực tiễn. - TN là một bộ phận của các PP nhận thức vật lí và có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học. TN VL 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. - TN góp phần phát triển toàn diện nhân cách của học sinh, đơn giản hóa và trực quan các hiện tượng trong dạy học vật lí . Việc sử dụng TN trong dạy học góp phần quan trong vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học. Trước hết, TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo VL cho HS. Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất 5
VL 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 quả 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. TN VL góp phần đơn giản hoá hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ. Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác. - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh TN 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 TN và thông qua TN 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 ý tưởng cho những TN mới. Đó cũng chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của HS được tích cực hơn. Thông qua TN, nhờ vào sự tập trung chú ý, quan sát sự vật, hiện tượng có thể tạo cho HS sự ham thích tìm hiểu những đặc tính, quy luật diễn biến của hiện tượng đang quan sát. Khi giác quan của HS bị tác động mạnh, HS phải tư duy cao độ từ sự quan sát TN, chú ý kĩ TN để có những kết luận, những nhận xét phù hợp. 6
- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em. 1.1.1.2. Một số loại hình thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lí Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài tập trung vào các loại hình TN thường được sử dụng nhất trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, bao gồm: Đối với TN thực, tập trung vào hai loại hình chính: TN được trang cấp ở trường phổ thông (gọi tắt là TN) và TN tự tạo; Đối với TN trên máy vi tính hoặc điện thoại, mặc dù máy vi tính hỗ trợ TN dưới nhiều hình thức khác nhau, nhưng căn cứ vào tình hình thực tế ở các trường phổ thông, đề tài tập trung khai thác các loại hình: TN mô phỏng, TN ảo, phim TN. 1.1.1.3. Thí nghiệm ảo là gì? 7
- Thí nghiệm ảo: Là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lí, hóa học, sinh học…xảy ra trong tự nhiện hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tư nhiện hay khó thu được trong phòng thí nghiệm. - Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại. - Thí nghiệm ảo cũng giống với bài giảng điện tử, ngoài ra, một ưu điểm của thí nghiệm ảo trên máy tính là có thể giả lập những tình huống, điều kiện tới hạn, khó xảy ra trong thế giới thực giúp người học nắm được bản chất của vấn đề. Tuy nhiên, thí nghiệm ảo không thể thay thế được kinh nghiệm thực tiễn, hãy thử tưởng tượng phi công lái máy bay hạ cánh khi chỉ toàn thực tập trên mô hình ảo, hay một bác sĩ phẫu thuật mổ tim trong khi lại chỉ toàn kinh nghiệm với dao mổ ảo trên máy tính. - Thí nghiệm ảo là phương tiện quan trọng trong dạy học trực tuyến và thời đại chuyển đổi số - Thí nghiệm ảo và bài giảng điện tử gắn bó chặt chẽ với nhau, không thể tách rời, thí nghiệm ảo giúp tăng hiệu quả giáo dục, huấn luyện của bài giảng điện tử qua tính năng tương tác cao với người tiến hành thí nghiệm, với hệ thống trong khi bài giảng điện tử giúp xâu chuỗi các thí nghiệm ảo theo một trình tự logic, mang tính giáo dục. Thí nghiệm ảo cùng với bài giảng điện tử giúp áp dụng được cả 3 yếu tố giáo dục hiện đại trong phần mềm dạy học như học, thực hành, kiểm tra đánh giá cần thiết hiệu quả học tập đạt được cao. 8
1.1.1.4. Ưu nhược điểm của thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí. * Ưu điểm - TN ảo được thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả học sinh trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên có thể chỉnh kích cỡ của dụng cụ đủ lớn để cả lớp đều có thể quan sát rõ ràng, kể cả các em ngồi ở cuối lớp học. - TN hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định, nếu có nhầm lẫn thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô hình cháy nổ trên máy vi tính. Không lo cháy nổ, chỉ mô hình cháy trên máy vi tính - Có những quá trình trong thực tế không thể quan sát bằng mắt thường nhưng TN ảo trên máy vi tính thì có thể mô phỏng các quá trình một cách chính xác và trực quan (ví dụ như thí nghiệm về mô hình chuyển động phân tử,dòng điện 9
trong vật dẫn,hiện tượng nhật thực,nguyệt thực,vận hành của động cơ đốt trongTN kiểm nghiệm dịnh luật Jun-Len xơ ...) Mô hình nguyên tử Thí nghiệm dòng điện chất điện phân - TN ảo do đã được lập trình sẵn nên gần như tất cả các TN đều chuẩn xác, thực hiện TN đem lại kết quả như mong đợi. - Với một TN mà dụng cụ kồng kềnh thì việc chuẩn bị và chuyển TN từ lớp học này sang lớp học khác rất khó khăn và mất thời gian. Còn với TN ảo thì các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính, giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế TN vào trong máy tính, lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ TN. * Nhược điểm - Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ tin học chuyên nghiệp cũng như là một vốn ngoại ngữ nhất định để làm chủ được phần mềm. - Thiết kế một bài giảng, một thí nghiệm phải mất khá nhiều thời 10
1.1.2. Các phần mềm thí nghiệm ảo Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, rất nhiều công cụ phần mềm thiết kế thí nghiệm ảo đã xuất hiện và dần trở nên phổ biến. Một đặc điểm chung dễ nhận thấy nhất là chúng có giao diện đẹp, thân thiện với người sử dụng và thao tác tương đối đơn giản. Nhiều phần mềm tích hợp sẵn các công cụ thiết kế mô hình hoặc có thể liên kết trực tiếp được với phần mềm đồ họa. Các phần mềm thiết kế thí nghiệm ảo có thể xuất ra ảnh động, phim hoặc dạng web. Các phần mềm tạo thí nghiệm ảo phổ biến nhất hiện nay gồm có: MacroMedia Flash, Easy Gift Animator, Ulead Gift Animator, Crocodile Physic, Crocodile Chemistry, Gift Animator, PHET, Flex Gift Animator, Aurora 3D Animation Maker, Corel MotionStudio 3D, Sothink SWF Quicker, SWF Easy, SWF Easy, EximiousSoft GIF Creator, Falco gif animator, Smart gif creator, Koolmoves, Express animator, Iconcool gif animator, Animated gif banner maker, và Blaze gif creator. Trong số đó thì Macromedia Flash là một phần mềm mạnh và linh hoạt nhất, sử dụng để mô phỏng các hiện tượng trong nhiều lĩnh vực: Vật lí, Hóa học, Sinh học, Cơ học từ đơn giản đến phức tạp tùy theo yêu cầu và khả năng khai thác của người sử dụng. Dưới đây là một số phần mềm thông dụng dùng trong Vật lí 1.1.2.1. Phần mềm crocodile physics a. Khái niệm Crocodile Physics là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng thí nghiệm vật lí. Để vào chương trình ứng dụng, ta có thể Double Click vào biểu tượng Crocodile Physic trên màn hình Desktop. Sau khi nhấp vào biểu tượng Crocodile Physics ta sẽ thấy biểu tượng chương trình: Link: https://crocodile-physics-605-ar.software.informer.com b. Cách sử dụng phần mềm Trên giao diện màn hình hiện lên cửa sổ và lời chào "Welcome to Crocodile Physics". Trên bảng này chúng ta có thể chọn các mục: Contents, New model, hay Tutorials. - Contents: Xem các ví dụ theo chủ đề có sẵn trong phần mềm . - New model: Sử dụng các mô hình của Crocodile để tạo những mô phỏng. 11
- Tutorials: mở nội dung hướng dẫn sử dụng Crocodile Physics. Khi chọn New model hoặc Example model trên màn hình sẽ hiện lên cửa sổ thực hiện các mô phỏng. Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học. Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm vật lí phổ thông. Để xem những mô phỏng có sẵn trong Crocodile ta click vào Model sau đó chọn các mục cần xem. Để xây dựng các mô phỏng thí nghiệm ta có thể Click chọn các thành phần trong Parts. Ví dụ như click vào Electronics ta sẽ có các thành phần dùng trong mô phỏng. c. Một số ví dụ TN ảo trên phần mềm Crocodile ĐIỆN HỌC QUANG HỌC 12
CƠ HỌC SÓNG CƠ HỌC: MẠCH ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG ĐỒ THỊ MÔ TẢ NGỮ CẢNH 13
c. Thuận lợi khó khăn khi sử dụng phần mềm croodile * Thuận lợi - Dễ dàng nhận biết biểu tượng trên Desktop, màn hình làm việc của phần mềm này rộng rãi, có thể phóng to , thu nhỏ, dễ quan sát. - Các thí nghiệm ảo trong phần mềm này rất dễ sử dụng và dễ dàng thay đổi theo ý của người dùng. - Các thí nghiệm ảo cho kết quả hoàn toàn chính xác không sai lệch từ đó giúp học sinh rút ra kêt luận đúng. - Hình ảnh trực quan sinh động gây hứng thú học tập cho học sinh. - Có rất nhiều dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho người sử dụng ở nhiều thí nghiệm trong nhiều phần (Cơ, Nhiệt, Điện, Quang, Sóng…) ở nhiều cấp học. * Khó khăn: -Thí nghiệm ảo không thể thay thế hoàn toàn cho thí nghiệm thật, do vậy phạm vi áp dụng phần mềm này chỉ nên gói gọn lại trong những thí nghiệm khó làm, không đủ dụng cụ thật. - Để sử dụng được phần mềm này cần phải có máy vi tính cho từng nhóm, từng học sinh và điều đặc biệt là cần đảm bảo về hệ thống điện. Theo tôi đây là vấn đề hết sức khó khăn của trường. - Vì là phần mềm download free nên một vài dụng cụ không thể thay đổi trị số theo mong muốn của người sử dụng. - Nếu làm việc theo nhóm thì chỉ có một vài học sinh trực tiếp sử dụng chuột và bàn phím, số học sinh còn lại sẽ thụ động. - Khi thao tác trên máy tính nếu học sinh không cẩn thận sẽ làm mất biểu tượng dụng cụ, hoặc xẩy ra một sự cố máy tính nào đó gây lúng túng mất thời gian để thực hiện lại. - Phần mềm sử dụng ngôn ngữ tiếng anh gây khó khăn cho người dùng. - Phần mềm không có những phần như: từ trường, dòng điện trong các môi trường, cảm ứng điện từ… 1.1.2.2. Thiết kế thí nghiệm ảo trên powerpoint Powerpoint là phần mềm được sử dụng để thiết kế thí nghiệm phổ biến nhất hiện nay với ưu điểm quen thuộc, dễ dàng thiết kế và sử dụng, hình ảnh đẹp và đa dạng. Từ các hiệu ứng và tính năng trên powerpoint, GV có thể dễ dàng thiết kế các thí nghiệm minh hoạ. 14
Có thể ví dụ một số thí nghiệm xây dựng bằng phàn mềm powerpoint như sau: TN đóng, ngắt khoá K TN cho nam châm chuyển động TN dây dẫn chuyển động trong từ trường 15
TN tương tác giữa hai dòng điện cùng chiều TN lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng diện 1.1.2.3. Thiết kế thí nghiệm ảo trên phòng thí nghiệm phet Kho thí nghiệm ảo với các môn khoa học tự nhiên của Bộ giáo dục: https://phet.colorado.edu/vi/. Phòng thí nghiệm điện học 16