Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm Coach trong dạy học chương Động học- Vật lí 10 GDPT 2018 nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm nghiên cứu lí luận về việc sử dụng phần mềm nhất là phần mềm Coach trong dạy học vật lí; Nghiên cứu kiến thức, kĩ năng, các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học chương “Động học” – Vật lí 10 GDPT 2018 trong bộ sách kết nối tri thức vật lí 10; Nghiên cứu sử dụng phần mềm Coach; Xây dựng các video thí nghiệm trong chương “Động học” – Vật lí 10 bộ sách kết nối tri thức.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm Coach trong dạy học chương Động học- Vật lí 10 GDPT 2018 nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh

A. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Sự phát triển nhanh chóng của khoa học, kĩ thuật và công nghệ trong những năm gần đây đã và đang đưa nền kinh tế nước ta trở thành nền kinh tế tri thức. Trong nền kinh tế tri thức nguồn nhân lực là yếu tố tạo nên sự phát triển của xã hội. Bởi vậy, sau gần 10 năm áp dụng chương trình giáo dục phổ thông hiện hành, trước sự đổi thay của thời cuộc và sự phát triển của khoa học công nghệ trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam đã quyết định ban hành nghị quyết số 29 NQ/TW ngày 4 tháng 11 năm 2013 về "đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế". Chương trình giáo dục phổ thông 2018 ra đời với mục đích thay thế và kế thừa chương trình giáo dục hiện hành 2006 đang được áp dụng cho mọi cấp học phổ thông ở Việt Nam, đồng thời "bảo đảm phát triển phẩm chất và năng lực người học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức cơ bản, thiết thực; hiện đại; hài hòa đức, trí, thể, mỹ; chú trọng thực hành, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 là một chương trình giáo dục được xây dựng theo hướng mở, lấy người học làm trung tâm. Ngoài nguyên lý giáo dục nền tảng bao gồm "học đi đôi với hành", "lý luận gắn liền với thực tiễn", "giáo dục ở nhà trường kết hợp với giáo dục ở gia đình và xã hội", chương trình còn chịu ảnh hưởng từ triết lý giáo dục "học để biết – học để làm – học để chung sống – học để tự khẳng định mình" do Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hợp Quốc đề xướng. Dạy học theo phát triển phẩm chất năng lực cho HS là một nhiệm vụ quan trọng trong đổi mới giáo dục nhằm rèn luyện cho học sinh năng lực tư duy, năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề và tập trung vào việc phát triển tối đa khả năng của người học. Để phát triển được năng lực và phẩm chất cho học sinh có nhiều yếu tố trong đó có một yếu tố rất quan trọng là sử dụng các phương tiện dạy học phù hợp với đặc trưng từng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh và điều kiện của từng lớp học. Đối với bộ môn vật lí có nhiều phương pháp, phương tiện dạy học có thể phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh trong đó có thể kể đến các phần mềm dạy học nhằm tạo ra thí nghiệm ảo, mô phỏng, phân tích các hiện tượng vật lí khó quan sát như quá trình vi mô, quá trình vĩ mô, quá trình nhanh, quá trình chậm…. từ đó học sinh có thể phát hiện và giải quyết vấn đề dưới sự hướng dẫn tổ chức học tập của giáo viên. Tuy nhiên,việc sử dụng phần mềm này như thế nào để mang lại hiệu quả phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn nữa. Môn vật lí gắn liền với đời sống nên việc dạy học vật lí cần làm cho HS có ý thức và biết cách vận dụng kiến thức khoa học vào đời sống thực tiễn. Chương “Động
học”- vật lí 10 GDPT 2018 có nhiều hiện tượng có thể quan sát trực tiếp trong đời sống, tuy nhiên các hiện tượng thường xảy ra nhanh nên khi nghiên cứu quy luật chuyển động sẽ gặp khó khăn trong việc thu thập số liệu thực nghiệm (hay các đại lượng vật lí liên quan) như vận tốc tức thời, tọa độ tức thời,….tại từng thời điểm chuyển động. Khi dạy học sử dụng phần mềm phân tích video Coach sẽ giải quyết được khó khăn này đồng thời góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường phổ thông. Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ trong việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh ở trường THPT tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm Coach trong dạy học chương “Động học”- vật lí 10 GDPT 2018 nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng phần mềm Coach với các video đã xây dựng trong dạy học chương động học – vật lí 10 nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Việc sử dụng phần mềm Coach trong dạy học vật lí. - Hoạt động dạy và học chương “Động học” trong SGK vật lí 10 bộ kết nối tri thức trong đó có sử dụng phần mềm phân tích video Coach. 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Khai thác, sử dụng phần mềm Coach trong dạy học vật lí. - Phạm vi kiến thức chương động học vật lí 10 GDPT 2018 trong bộ sách kết nối tri thức vật lí 10. - Phạm vi thực nghiệm: Trường THPT Đô Lương 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học giải quyết vấn đề. - Nghiên cứu lí luận về việc sử dụng phần mềm nhất là phần mềm Coach trong dạy học vật lí. - Nghiên cứu kiến thức, kĩ năng, các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học chương “Động học” – Vật lí 10 GDPT 2018 trong bộ sách kết nối tri thức vật lí 10. - Nghiên cứu sử dụng phần mềm Coach. - Xây dựng các video thí nghiệm trong chương “Động học” – Vật lí 10 bộ sách kết nối tri thức.
- Soạn thảo tiến trình dạy học dùng phần mềm Coach để xây dựng dạy học giải quyết vấn đề. - Thực nghiệm sư phạm. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận. - Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học. 6. Thời gian nghiên cứu - Đề tài được nghiên cứu trong năm học 2022 – 2023. 7. Đóng góp của đề tài - Đề tài bổ sung cơ sở lí luận và một số phương pháp tổ chức dạy học giải quyết vấn đề. - Góp phần làm rõ cách sử dụng phần mềm Coach trong dạy học vật lí tại trường THPT. - Xây dựng được một số video thí nghiệm trong chương “Động học”- Vật lí 10. - Sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng. - Soạn thảo được tiến trình dạy học một số kiến thức chương Động học có dùng phần mềm Coach với các video thí nghiệm đã xây dựng theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh. - Xây dựng được rubic tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng của các nhóm trong dạy học. - Đánh giá tính cấp thiết và khả thi của đề tài và tiến hành thực nghiệm rút ra kết luận về việc ứng dụng đề tài trong dạy học vật lí.
B. PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT NĂNG LỰC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 . Cơ sở lí luận về dạy học phát triển phẩm chất năng lực 1.1.1. Khái niệm về phẩm chất Phẩm chất là cái làm nên giá trị của người hay vật. Hoặc: Phẩm chất là những yếu tố đạo đức, hành vi ứng xử, niềm tin, tình cảm, giá trị cuộc sống; ý thức pháp luật của con người được hình thành sau một quá trình giáo dục. Theo Chương trình GDPT 2018 ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT- BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, các biểu hiện về phẩm chất cần đạt của HS cấp THPT là: Yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm. 1.1.2. Khái niệm về năng lực: Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó. Hoặc: Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng để thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhất định. Năng lực gồm có năng lực chung và năng lực đặc thù. Năng lực chung là năng lực cơ bản cần thiết mà bất cứ người nào cũng cần phải có để sống và học tập, làm việc. Năng lực đặc thù thể hiện trên từng lĩnh vực khác nhau như năng lực đặc thù môn học là năng lực được hình thành và phát triển do đặc điểm của môn học đó tạo nên. Cũng theo chương trình GDPT 2018 ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT yêu cầu phát triển 10 năng lực, 10 năng lực đó được chia ra thành 2 nhóm năng lực chính là năng lực chung và năng lực chuyên môn. Năng lực chung là những năng lực cơ bản, thiết yếu hoặc cốt lõi, làm nền tảng cho mọi hoạt động của con người trong cuộc sống và lao động nghề nghiệp. Những năng lực chung sẽ được nhà trường và giáo viên giúp các em học sinh phát triển trong chương trình giáo dục phổ thông là: - Tự chủ và tự học. - Giao tiếp và hợp tác. - Giải quyết vấn đề và sáng tạo. Năng lực chuyên môn là những năng lực được hình thành và phát triển trên cơ sở các năng lực chung theo định hướng chuyên sâu, riêng biệt trong các loại hình hoạt động, công việc hoặc tình huống, môi trường đặc thù, cần thiết cho những hoạt động chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu hạn hẹp hơn của một hoạt động. Các năng lực chuyên môn được rèn luyện và phát triển trong chương trình giáo dục phổ thông mới là: Ngôn ngữ, tính toán, tin học, thể chất, thẩm mỹ, công nghệ, tìm hiểu tự nhiên và xã hội
1.2. Định hướng phát triển các năng lực đặc thù trong môn vật lí THPT 1.2.1. Nhận thức Vật lí - Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí. - Trình bày được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ, biểu đồ. - Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học. - So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau. - Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng, quá trình. - Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích; đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận. - Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân. 1.2.2. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí - Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất. - Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu. - Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu. - Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản; so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết. - Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình,.. - Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp. 1.2.3. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề; biểu hiện cụ thể là:
- Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn. - Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn. - Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới. - Nêu được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp. 1.3. Định hướng về phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá trong dạy học vật lí nhằm phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. 1.3.1. Định hướng về phương pháp dạy học Thông qua các hoạt động thực hành, trải nghiệm, tìm hiểu, khám phá hiện tượng, quá trình vật lí trong thế giới tự nhiên giúp phát triển phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực vật lí cho HS; vận dụng kiến thức, kĩ năng để phát hiện và giải quyết vấn đề trong thực tiễn. Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vốn hiểu biết, kinh nghiệm sống của học sinh trong học tập; tránh áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc thông qua vận dụng linh hoạt các phương pháp, kĩ thuật, hình thức tổ chức dạy học. Các hình thức và địa điểm dạy học đa dạng như: học ở lớp học, ở phòng thực hành, HS tham gia một số hoạt động trải nghiệm ở ngoài lớp học như tại thực địa, trong cơ sở sản xuất kinh doanh, làng nghề theo quy mô lớp hoặc nhóm HS. Tích cực áp dụng công nghệ thông tin, khoa học công nghệ, giáo dục STEM,… 1.3.2. Định hướng về kiểm tra đánh giá Nhằm đánh giá xem kết quả của các hoạt động giáo dục có đạt được các YCCĐ đề ra hay không, việc đánh giá HS đóng vai trò cực kì quan trọng. Các hình thức đánh giá được thực hiện xuyên suốt tiến trình dạy học, bao gồm đánh giá quá trình (quan sát HS, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập, vở ghi chép, thực hành, thí nghiệm, bản báo cáo kết quả thực hành, phân tích các bài thuyết trình, sử dụng Rubric đánh giá hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, kết quả dự án học tập, kết quả đề tài nghiên cứu khoa học và các hồ sơ học tập khác; đánh giá theo hình thức tự luận kết hợp trắc nghiệm khách quan; kết hợp đánh giá quá trình, đánh giá tổng kết; đánh giá thường xuyên và định kì 1.4. Một số biện pháp dạy học nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh 1.4.1. Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập cho học sinh - Để kích thích hứng thú học tập cho HS, GV cần tạo ra tình huống có vấn đề học tập cho HS biết cách phát hiện vấn đề - Đặt HS vào những tình huống của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát thảo luận , làm thí nghiệm, GQVĐ đặt ra theo cách suy nghĩ của mình từ đó nắm vững kiến thức mới, kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp làm ra kiến thức kĩ
năng đó không rập khuôn theo những khuôn mẫu có sẵn mà bộc lộ và phats huy tiềm năng sáng tạo. - Cụ thể có thể kích thích tinh thần trách nhiệm và hứng thú học tập của các em bằng cách nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề cần nghiên cứu - Kích thích hứng thú qua nội dung : Đây là biện pháp mà GV hay sử dụng. Tùy thế mạnh của từng môn học mà cách kích thích hứng thú sẽ khác nhau. - Kích thích hứng thú qua phương pháp dạy học: Để tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS phải phối hợp nhiều phương pháp khác nhau nhưng những phương pháp có tác dụng tốt nhất trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức là dạy học nêu và giải quyết vấn đề, thí nghiệm, thực hành, sử dụng phương tiện dạy học hiện đại, thảo luận,trò chơi học tập… - Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau như cá nhân, nhóm, tập thể lớp… làm việc trong phòng thí nghiệm, phòng stem….các hoạt động ngoại khóa đa dạng. Ngoài ra có thể tích cực hoạt động nhận thức của HS qua nhiều biện pháp - Thầy giáo, bạn bè động viên khen thưởng khi có thành tích học tập tốt. - Luyện tập dưới các hình thức khác nhau vận dụng kiến thức vào thực tiễn các tình huống mới. - Kích thích tích cực qua thái độ cách ứng xử của GV và HS - Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập. 1.4.2. Chú trọng rèn luyện phương pháp tự học của học sinh Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học. Nếu rèn luyện cho người học được phương pháp, kĩ năng ,thói quen, ý chí học thì sẽ tạo cho học sinh lòng ham học hỏim khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người. Tự học không có nghĩa là không cần sự giúp đỡ của GV khi HS hó khăn, không có sự trao đổi tranh luận của HS với nhau. Sự giúp đỡ của GV có thể là chia nhiệm vụ nhận thức thành những nhiệm vụ bộ phận vừa sức với HS, đưa ra những nhận xét theo kiểu phản biện, nêu những câu hỏi định hướng trong quá trình làm việc của HS hoặc hướng dẫn HS xây dựng cơ sở khái quát của quá trình xây dựng các loại kiến thức vật lí khác nhau, cơ sở định hướng của việc giải một loại bài tập nào đó …. 1.4.3. Kết hợp đánh giá của thầy và tự đánh giá của trò: Trong dạy học việc đánh giá HS không chỉ nhằm nhận định thực trạng và điều chỉnh hoạt động của trò mà còn đồng thời tạo điều kiện nhận định thực trạng hoạt động dạy của thầy. Trước đây, GV giữ độc quyền đánh giá HS. Muốn phát huy được tính tích cực của HS GV phải hướng dẫn HS phát triển năng lực tự đán giá để điều chỉnh cách học . GV cần tạo điều kiện cho HS tham gia đánh giá lẫn nhau. Tự đánh giá đúng và điều chỉnh kịp thời là năng lực rất cần thiết cho sự thành đạt trong cuộc sống nmà nhà trường cần trang bị cho HS. Để phát triển phẩm chất năng lực cho HS thì trong quá trình dạy học GV không còn đóng vai trò là người đơn thuần là người truyền đạt kiến thức mà GV trở thành
người thiết kế , tổ chức, hướng dẫn các hoạt động độc lập hoặc theo nhóm nhỏ để HS tự chiếm lĩnh tri thức , chủ động đạt được mục tiêu kiến thức , kĩ năng thái độ của chương trình. GV với vai trò là người gợi mở, xúc tác, động viên, cố vấn, trọng tài trong các hoạt động tìm tòi hào hứng, tranh luận sôi nổi của HS. 1.4.4. Dạy học giải quyết vấn đề Để phát huy hiệu quả trong quá trình dạy và học vật lí cũng như phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh có nhiều phương pháp tuy nhiên trong phạm vi đề tài nghiên cứu tôi chọn phương pháp dạy học giải quyết vấn đề. a.Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề “Dạy học giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực sáng tạo của HS.” Với những kiến thức vật lí đặc thù, giải pháp dạy học giải quyết vấn đề có thể được tổ chức theo các pha/ bước được trình bày ở sơ đồ sau: 1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử … 2. Phát biểu VVĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời) 3. Giải quyết VĐ - Suy đoán giải pháp GQVĐ nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm 4. Rút ra kết luận (kiến thức mới) 5. Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo b. Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức đặc thù của Vật lí Để khắc phục các sai lầm thường gặp trong dạy học giải quyết vấn đề, đứng trước một bài cần dạy, giáo viên sẽ thực hiện các bước sau: (1) Xác định các kiến thức cần dạy trong bài (2) Xác định loại kiến thức cần dạy. Các kiến thức trọng tâm của môn Vật lí đều thuộc 1 trong 4 loại kiến thức: Hiện tượng vật lí, đại lượng vật lí, định luật vật lí và ứng dụng kĩ thuật của vật lí.
(3) Xây dựng tiến trình hình thành kiến thức theo các pha/bước gợi ý trong bảng (4) Soạn thảo giáo án, trong đó tập chung chuẩn bị các hoạt động (các yêu cầu, nhiệm vụ, câu hỏi… đối với HS) định hướng của GV và sự đáp ứng của HS.” 1.5. Xây dựng và phân tích video thí nghiệm trong dạy học vật lí 1.5.1. Khái niệm về phần mềm phân tích video thí nghiệm trong dạy học vật lí. Hiện nay ở các trường THPT hầu hết đã được trang bị phòng học bộ môn, các thiết bị thí nghiệm để hỗ trợ GV và HS. Tuy nhiên nếu chỉ dùng TN truyền thống thì sẽ mất nhiều thời gian để bố trí tiến hành thí nghiệm và xử lí các số liệu. Mặt khác, có những quá trình vật lí diễn ra quá nhanh hoặc rất chậm ta không thể quan sát kĩ trực tiếp bằng mắt thường, hoặc không đủ thời gian theo dõi cũng như xử lí số liệu. Chính bởi vậy việc phối hợp sử dụng TN truyền thống với việc ghi hình lại quá trình TN rồi dùng phần mềm phân tích video để phân tích và xử lí kết quả thí nghiệm là vô cùng cần thiết. Trên thế giới có nhiều phần mềm phân tích video ứng dụng trong dạy học Vật lí như: Videopoint, Coach, Tracker, Galileo, DIVA,...Được dùng để ghi hình các hiện tượng vật lí, thông qua môi trường máy tính,với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính người học có thể thu thập số liệu, tính toán, trình bày bảng số liệu dưới các dạng khác nhau, vẽ và điều chỉnh các đồ thị hàm chuẩn sao cho các đồ thị hàm chuẩn này trùng khít với đồ thị thực nghiệm. Trong số đó phần mềm Coach có nhiều ưu điểm và nhiều chức năng như: - Thu thập dữ liệu - Phân tích video thí nghiệm ,phân tích hình ảnh hoạt nghiệm - Xử lí và phân tích dữ liệu - Tạo báo cáo Ưu điểm của phần mềm Coach là dễ sử dụng, nhiều chức năng (mô hình, đo lường và điều khiển, phân tích video, TN ghép nối máytính).Trongphạm vi của đề tài tôi tập trung vào nghiên cứu chức năng phân tích video của phần mềm Coach. Chức năng phân tích video của phần mềm Coach cho phép học sinh dễ dàng thu thập được số liệu đo vị trí tọa độ của vật chuyển động theo thời gian, từ đó cũng nhờ phần mềm Coach học sinh dễ dàng xác định được các đồ thị tọa độ - thời gian, đồ thị vận tốc - thời gian, đồ thị gia tốc - thời gian và rút ra các đặc điểm của chuyển động của vật. 1.5.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Coach để phân tích video thí nghiệm. Trong môn vật lí có rất nhiều quá trình cơ học có diễn biến quá nhanh như quá trình va chạm giữa các vật hay các chuyển động phức tạp như chuyển động ném ngang, chuyển động ném xiên, dao động điều hòa mà các bộ thí nghiệm hiện nay chưa đáp ứng được. Một trong những phương pháp hiện nay nhằm hỗ trợ nghiên cứu các quá trình chuyển động xảy ra nhanh là sử dụng phần mềm vi tính để phân tích
các tệp phim video ghi chuyển động thực của các vật .Phần mềm Coach 7 hỗ trợ phân tích video thí nghiệm thực theo các bước sau: Bước 1: Tiến hành quay video thí nghiệm thật của các quá trình cần nghiên cứu yêu cầu khi tiến hành thí nghiệm cần đo các khoảng cách để có sự chính xác cao, máy quay đặt vuông góc với góc quay để quay rõ nét video. Bước 2: Đăng nhập vào phần mềm coach 7 ta có giao diện sau (Phần mềm Coach 7 là phần mềm bản quyền cần mã đăng nhập mới có thể thực hiện được. Trong phạm vi đề tài tôi đã dùng mã phần mềm Coach 7 trong phạm vi một năm Name STEM, MK ic9gl92sx5ek8) Bước 3: Ấn vào chức năng phân tích video trên cửa sổ phần mềm ta sẽ thấy hiện lên các không gian khác nhau trong đó có không gian hướng dẫn các trình tự phân tích video ở góc phải màn hình Bước 4 : Tải video trong máy lên theo hướng dẫn ở góc phải màn hình ta sẽ có video xuất hiện như sau:
Bước 5 : Xem lại video và giới hạn đoạn cần phân tích ở 2 nút xanh và đỏ chỗ hiện thị thời gian trong đó mũi tên màu xanh là bắt đầu và mũi tên màu đỏ là điểm cuối cùng cần phân tích.Trên đoạn phân tích được chia làm nhiều vạch nhỏ màu xanh, tuỳ thuộc vào mức độ dài ngắn của video cũng như số điểm cần khảo sát mà giáo viên có thể chọn lại để được số điểm khảo sát cho phù hợp. Bước 6: Thiết lập thước và hệ toạ độ: Vị trí các điểm cần xét tương ứng với vị trí thực tế trong video thí nghiệm thật. Ví dụ trong video thí nghiệm trên vật được thả vật từ độ cao 1m thì chúng ta cần chọn thước màu đỏ có độ dài 1m bắt đầu từ vị trí thả cho tơi điểm rơi xuống, sau đó chọn hệ trục toạ độ (màu vàng) phù hợp với bài toán chúng ta cần khảo sát. Tiếp đến chúng ta cần chọn hệ quy chiếu thời gian cho vật chuyển động, chọn t = 0 tại thời điểm khảo sát.
Bước 7: Chọn bám điểm : Nghĩa là chúng ta theo dõi chuyển động của điểm cần khảo sát trong thí nghiệm. Cách bám điểm như sau: Nhấn vào biểu tượng bám điểm sau đó tuỳ chỉnh kích thước điểm bám sát với kích thước vật cần khảo sát và tâm của điểm và vật phải trùng nhau để có độ chính xác cao. Có 2 kiểu bám điểm là bám điểm thủ công và bám điểm tự động. Bám điểm tự động chúng ta chỉ cần kích vào bám điểm, chọn vật cần bám đó và sau đó ấn nút video chạy là nó tự động bám điểm và cho ta số liệu. Nhược điểm của bám điểm tự động là nếu trong video có nhiều vật có màu sắc giống với vật cần bám điểm thì độ chính xác ko được cao. Bám điểm thủ công: GV rê chuột bám theo các vị trí của vật cần khảo sát. Bám điểm thủ công cho kết quả chính xác hơn. Bước 8. Hiển thị dữ liệu: Sau khi bám điểm xong để hiển thị đồ thị hoặc số liệu chúng ta làm như sau: Kích vào biểu tượng đồ thị hoặc bảng số liệu , nhấn chuột phải và hiển thị đồ thị cần lựa chọn:
Chúng ta thu được bảng đồ thị hoặc bảng số liệu như sau: Ngoài ra chúng ta có thể lựa chọn các chức năng phù hợp như tích phân, đạo hàm, khớp hàm đồ thị hoặc hiển thị dữ liệu dưới dạng bảng số liệu theo mong muốn. Như vậy chức năng phân tích video của phần mềm Coach cho phép khảo sát và phân tích chuyển động thực của một vật thông qua video. Việc này giúp HS xác định tọa độ của vật tại các thời điểm trong quá trình chuyển động sau những khoảng thời gian bằng nhau, thu được bảng dữ liệu tọa độ - thời gian, vẽ đồ thị, khớp hàm đồ thị, ... Qua đó HS có thể đưa ra các dự đoán về chuyển động của vật, hỗ trợ quá trình tư duy xây dựng kiến thức.
Trong phạm vi sáng kiến này, Tôi nghiên cứu đề tài "Xây dựng và sử dụng các hoạt động học tập với phần mềm Coach trong dạy học Chương “Động Học" - Vật lí 10 sách kết nối tri thức theo DHGQVĐ" nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh trong học tập .Trong đó, HS sẽ sử dụng chức năng phân tích video của phần mềm Coach7 1.6. Thực trạng về tình hình dạy học chương “ Động học” – Vật lí 10 GDPT 2018 ở trường THPT 1.6.1. Khảo sát thực trạng sử dụng các phương pháp dạy học trong quá trình giảng dạy môn vật lí ở trường THPT nhằm phát triển năng lực cho học sinh. Khảo sát 11 giáo viên dạy vật lí tại trường THPT đô lương 2 về phương pháp dạy học đối với các bài có thí nghiệm tôi thu được bảng kết quả sau link khảo sát https://docs.google.com/forms/d/128q7Bo8tV2VxEBV1sVYVMlnXI9z2XXp vlPm3h3dtRw0/edit#responses Như vậy đối với các bài dạy vật lí có thí nghiệm giáo viên thường lựa chọn hình thức dạy học theo giải quyết vấn đề hoặc dạy học theo thực nghiệm để tăng tính hấp dẫn cho bài học. Ngoài ra tôi khảo sát mức sử dụng các phương tiên dạy học và phần mềm phân tích video trong dạy học vật lí và thu được bảng kết quả sau: Mức độ thành thạo các phương tiện dạy học 6 4 2 0 Máy tính Má y chi ếu, ti vi Dụng cụ thí nghiệm Ứng dụng các phần mềm Rấ t thà nh thạo Thà nh thạo Ít thà nh thạo Không thà nh thạo
Mặt khác khi được hỏi về việc sử dụng phần mềm phân tích video trong dạy học vật lí thì hầu hết là giáo viên chưa biết tới hoặc đã nghe qua nhưng chưa bao giờ sử dụng chỉ ít giáo viên ứng dụng nó trong dạy học cụ thể số lượng như sau: Khảo sát mức độ hiểu biết phần mềm coach 18% Không bi ết 27% Đã nghe qua nhưng chưa sử dụng Đã s ử dụng 55% 1.6.2. Khảo sát mức độ hứng thú và kĩ năng của học sinh trong học tập môn vật lí ở trường THPT. Khảo sát 80 học sinh ở 2 lớp 104, 10A6 tại trường THPT Đô Lương 2 về mức độ hứng thú và các kĩ năng học tập đối với đối với các phương pháp dạy học trong học tập môn vật lí tôi thu được bảng số liệu sau: (Link khảo sát : https://docs.google.com/forms/d/1CPRQLQ1sWXt3yySlDUovT1QY1nnxtfYQM wDFKRUmqrY/edit) PP dạy học Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú Số lượng Tỉ lệ % Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ lượng lượng Thông báo 0 0% 10 12,5 % 70 87,5% Đàm thoại 5 6,25% 10 12,5 % 65 81,25% Thuyết trình 10 12,5 % 20 25% 50 62,5% Dạy học giải 20 25% 30 37,5% 30 37,5% quyết vấn đề Dạy học thực 38 47,5% 32 40% 10 12,5% nghiệm Bảng 1: Mức độ hứng thú của HS đối với các phương pháp dạy học Như vậy có tới 47,5% học sinh rất hứng thú với dạy học thực nghiệm, 42,5% học sinh hứng thú và rất hứng thú với phương pháp dạy học giải quyết vấn đề. Về kĩ năng học tập môn vật lí tôi thu được kết quả:
Kĩ năng vật Thường Thỉnh Hiếm khi Chưa từng lí xuyên thoảng SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ SL Tỉ lệ Thuyết 20 25% 25 31,25% 30 37,5% 5 6,25 trình Hoạt động 45 56,25 25 31,25 10 12,5 0 0 nhóm Làm thí 15 18,75% 30 37,5% 25 31,25% 10 12,5% nghiệm Sử dụng các 5 6,25% 20 25% 40 50% 15 18,75% phần mềm Bảng 2: Khảo sát kĩ năng học tập của học sinh Như vậy qua kết quả khảo sát thì học sinh hứng thú với phương pháp dạy học giải quyết vấn đề và dạy học thực nghiệm. Đa phần các em có khả năng hoạt động nhóm, khả năng thuyết trình và có khả năng làm thí nghiệm khi được sự hướng dẫn của giáo viên tuy nhiên kĩ năng sử dụng phần mềm trong học tập còn hạn chế. 1.6.3. Tìm hiểu nhưng khó khăn của giáo viên trong tổ chức dạy học chương “Động học”- Vật lí 10 GDPT 2018 Tuy dạy học giải quyết vấn đề, dạy học thực nghiệm có nhiều hiệu quả trong quá trình dạy học vật lí nhưng các giáo viên ngại tổ chức, và ít tổ chức trong quá trình lên lớp. Hầu hết các tiết dạy thực nghiệm, dạy học giải quyết vấn đề là khi có giáo viên dự giờ, thao giảng hoặc tiết NCBH. Khi tìm hiểu nguyên nhân chúng tôi thu được kết quả sau:
Như vậy dù biết vai trò thí nghiệm trong dạy học vật lí nhưng đa phần do điều kiện có sở vật chất tại trường THPT chưa đầy đủ, thiết bị thí nghiệm hư hỏng nhiều nhất là khi áp dụng chương trình GDPT 2018 thì nhà trường chỉ tận dụng các bộ thí nghiệm cũ đã có. Bên cạnh đó sự hạn chế về mặt thời gian làm cho giáo viên ngại tiến hành thí nghiệm trong dạy học. 1.6.4. Kết luận thực trạng Về phía giáo viên: Giáo viên rất thành thạo trong việc ứng dụng CNTT trong dạy học. Giáo viên thường xuyên ứng dụng ti vi, máy chiếu, phần mềm thực tế ảo trong dạy học thí nghiệm và không ngừng tìm kiếm các phần mềm để tăng hiệu quả trong dạy học thí nghiệm vật lí. Dụng cụ thí nghiệm trong nhà trường THPT nhất là dụng cụ thực hành thí nghiệm chương trình phổ thông 2018 còn hạn chế, kiến thức nặng nên việc dạy học theo phương pháp thực nghiệm, giải quyết vấn đề còn gặp nhiều khó khăn. Để khắc phục những khó khăn như dụng cụ thực hành ít, không đủ cho các nhóm tiến hành cùng lúc, thời gian hạn hẹp thì nhưng vẫn đảm bảo phương pháp dạy học mamg lại sự hứng thú, hiệu quả cho học sinh thì cần phải đổi mới phương pháp dạy học, ứng dụng công nghệ thông tin và sử dụng các phần mềm trong các bài thực hành thí nghiệm. Về phía học sinh: Học sinh hầu hết hứng thú với phương pháp dạy học thực nghiệm hoặc dạy học giải quyết vấn đề, các em có kĩ năng làm việc nhóm , kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin nhưng kĩ năng thực hành lại đang hạn chế dù rằng bản thân các em rất mong muốn trải nghiệm thực hành để tự mình khám phá tri thức nhưng do điều kiện cơ sở vật chất thời gian trên lớp hạn hẹp nên các em không được tiếp xúc nhiều với các dụng cụ thực hành thí nghiệm. Như vậy để dạy học phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh trong dạy học vật lí trong dạy học vật lí thì cần có các phương tiện dạy học tương ứng, đồng thời phải sử dụng hiệu quả các phương tiện dạy học thực hành thí nghiệm. Trên cơ sở lí luận cũng như phân tích cơ sở thực tiễn với mong muốn góp phần đổi mớ, nâng cao hiệu quả dạy học nhất là các tiết học có thí nghiệm tôi chọn đề tài: Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm Coach trong dạy học chương “Động học” – vật lí 10 GDPT 2018 nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh.
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC” VẬT LÍ 10 GDPT 2018 THEO DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. 2.1. Vị trí, yêu cầu cần đạt trong dạy học chương “Động học”- Vật lí 10 GDPT 2018 Chương Động học vật lí 10 Vị trí Thuộc chương 2 “Động học”Vật lí 10 Gồm các nội dung: - Tốc độ và vận tốc. - Đồ thị dịch chuyển thời gian. - Chuyển động thẳng biến đổi đều. - Sự rơi tự do - Chuyển động ném Yêu cầu cần đạt a. Nhận thức Vật lí - Từ hình ảnh hoặc ví dụ thực tiễn, định nghĩa được độ dịch chuyển. - Nêu được cách xác định độ dịch chuyển của chuyển động. - Nêu được định nghĩa và biểu thức tốc độ và vận tốc -– Lập luận để rút ra được công thức tính tốc độ trung bình, định nghĩa được tốc độ theo một phương. - Dựa vào định nghĩa tốc độ theo một phương và độ dịch chuyển, rút ra được công thức tính và định nghĩa được vận tốc. - Nêu được định nghĩa chuyển động biến đổi, viết được công thức tính gia tốc trong chuyển động biến đổi từ đó suy ra cho chuyển động thẳng biến đổi đều - Lấy được ví dụ về chuyển động ném b. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí - Lấy được ví dụ và phân tích được sự khác nhau giữa độ dịch chuyển và quãng đường đi được. - So sánh được quãng đường đi được và độ dịch chuyển trong một số trường hợp thực tế. - Thực hiện thí nghiệm (hoặc dựa trên số liệu cho trước), vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian trong chuyển động thẳng.
– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ bằng dụng cụ thực hành. – Mô tả được một vài phương pháp đo tốc độ thông dụng và đánh giá được ưu, nhược điểm của chúng. - Thực hiện thí nghiệm và lập luận dựa vào sự biến đổi vận tốc trong chuyển động thẳng, rút ra được công thức tính gia tốc; nêu được ý nghĩa, đơn vị của gia tốc – Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được gia tốc rơi tự do bằng dụng cụ thực hành. c. Vận dụng – Vận dụng được công thức tính tốc độ, vận tốc. – Tính được tốc độ từ độ dốc của đồ thị độ dịch chuyển – thời gian. – Xác định được độ dịch chuyển tổng hợp, vận tốc tổng hợp. – Vận dụng đồ thị vận tốc – thời gian để tính được độ dịch chuyển và gia tốc trong một số trường hợp đơn giản. – Vận dụng được các công thức của chuyển động biến đổi đều một cách linh hoạt trong các bài toán chuyển động. – Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu tìm điều kiện ném vật trong không khí ở độ cao nào đó để đạt độ cao hoặc tầm xa lớn nhất. 2.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học chương “Động học vật lí 10 GDPT 2018 + Thí nghiệm về đo tốc độ của vật chuyển động (bài 6 SGK kết nối tri thức). + Thí nghiệm về sự rơi tự do ( bài 10, bài 11 SGK kết nối tri thức). + Thí nghiệm về chuyển động ném ngang (bài 12 SGK kết nối tri thức). +Thí nghiệm về chuyển động ném xiên (bài 12 SGK kết nối tri thức). 2.3. Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học chương “Động học”- Vật lí 10 GDPT 2018 2.3.1. Xây dựng video thí nghiệm về chuyển động thẳng đều
*Vấn đề cần giải quyết: Làm thế nào để xác định được tốc độ của vật chuyển động, đồ thị vận tốc thời gian của vật như thế nào? *Mục tiêu của hoạt động học tập: - Mô phỏng chính xác chuyển động thẳng đều của chất điểm. - Vẽ độ thị tọa độ - thời gian, vận tốc - thời gian của chuyển động thẳng đều. *Tiếp cận vấn đề thực tế: Một vật chuyển động thẳng trên máng trượt(bỏ qua lực ma sát ) thì đồ thị vận tốc của vật như thế nào? Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian có dạng như thế nào? * Xây dựng video - Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm như sau - Bước 2: Lắp ráp thí nghiệm như hình: