Luận Văn Nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm thí nghiệm Vật Lý nhằm hỗ trợ thiết kế bài giảng điện tử chương

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

MỤC LỤC 1

Danh mục các chữ viết tắt 4

MỞ ĐẦU 5

1. Lí do chọn đề tài 5

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 8

3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 8

3.1. Đối tượng nghiên cứu 8

3.2. Phạm vi nghiên cứu 8

4. Giả thuyết khoa học 8

5. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 8

6. Phương pháp nghiên cứu 9

6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 9

6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 9

7. Bố cục đề tài 9

NỘI DUNG 10

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÁC PHẦN MỀM DẠY HỌC THEO HƯỚNG PHÁT HUY SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM 10

1.1. Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay 10

1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí 10

1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh 11

1.1.3. Những khó khăn và hạn chế của các thí nghiệm truyền thống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh 15

1.2. Phần mềm dạy học và vai trò của phần mềm dạy học trong Vật lí 16

1.2.1. Khái niệm phần mềm dạy học 16

1.2.2. Phân loại phần mềm dạy học 17

1.2.3. Vai trò của phần mềm trong dạy học 18

1.2.4. Một số ứng dụng của phần mềm trong dạy học Vật Lý 21

1.3. Kết luận chương 1 23

CHƯƠNG 2 KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÁC PHẦN MỀM DẠY HỌC TRONG CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG 25

2.1. Nội dung chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao 25

2.1.1. Đặc điểm chương Từ trường 25

2.1.2. Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần đạt 25

2.2. Tổ chức hoạt động dạy học với sự hỗ trợ của các PMDH 26

2.2.1. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước đề xuất vấn đề 26

2.2.2. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước giải quyết vấn đề 27

2.2.3. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước kiểm tra, vận dụng kết quả 28

2.3. Thiết kế bài giảng bằng cách kết hợp trình chiếu bằng Microsoft Office PowerPoint với các phần mềm thí nghiệm trong chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao 29

2.3.1. Quy trình cơ bản để thiết kế bài giảng điện tử với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh 29

2.3.2. Một số phần mềm dạy học thích hợp sử dụng để xây dựng tư liệu và thiết kế bài giảng 31

2.4. Cách sử dụng một số thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng lấy từ các phần mềm dạy học đã lựa chọn, các video clip và hình ảnh vào quá trình dạy học chương Từ trường Vật Lí 11 nâng cao. 32

2.4.1. Thí nghiệm tương tác giữa nam châm với dây dẫn mang dòng điện 32

2.4.2. Thí nghiệm tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện 32

2.4.3. Thí nghiệm từ phổ của nam châm thẳng và nam châm chữ U 33

2.4.4. Thí nghiệm từ phổ của các dòng điện có dạng khác nhau 33

2.4.5. Thí nghiệm từ trường đều tác dụng lực từ lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện 34

2.4.6. Thí nghiệm về độ lớn cảm ứng từ trong lòng cuộn dây Hem-hôn mang dòng điện 34

2.4.7. Thí nghiệm mô phỏng về quy tắc bàn tay trái 35

2.4.8. Thí nghiệm về đường sức từ 35

2.5. Thiết kế một số bài dạy học trong phần Từ trường 36

2.6. Kết luận chương 2 45

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49


 


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Viết tắt Viết đầy đủ

CNTT Công nghệ thông tin

MVT Máy vi tính

PMDH Phần mềm dạy học

DH Dạy học

GV Giáo viên

HS Học sinh

PP Phương pháp

PPDH Phương pháp dạy học

SGK Sách giáo khoa

TN Thí nghiệm

 

MỞ ĐẦU


1. Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thời đại của hai cuộc cách mạng: cách mạng khoa học – kỹ thuật (CMKH-KT) và cách mạng xã hội. Những cuộc cách mạng này đang phát triển như vũ bão với nhịp độ nhanh chưa từng có trong lịch sử loài người, thúc đẩy nhiều lĩnh vực, có bước tiến mạnh mẽ và đang mở ra nhiều triển vọng lớn lao khi loài người bước vào thế kỷ XXI.

Công nghệ thông tin và truyền thông (Information and Communication Technology – ICT) là một thành tựu lớn của cuộc CMKH-KT hiện nay. Nó thâm nhập và chi phối hầu hết các lĩnh vực nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ trong sản xuất, giáo dục, đào tạo và các hoạt động chính trị, xã hội khác.

Một trong những ngành được hưởng những thành tựu to lớn đó phải kể đến ngành giáo dục.Việc ứng dụng CNTT trong đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) được áp dụng rộng rãi trên thế giới và đưa lại nhiều hiệu quả thiết thực. Tổ chức UNESCO đã dự đoán việc tác động của CNTT sẽ làm thay đổi một cách căn bản nền giáo dục thế giới trong những năm đầu thế giới XXI. Trong xu thế phát triển và hội nhập, Đảng và nhà nước ta rất quan tâm đến vấn đề ứng dụng CNTT trong các lĩnh vực sản xuất và đời sống xã hội,nhất là đối với giáo dục .Những quan điểm chỉ đạo của Đảng và Chính phủ về đổi mới giáo dục được thế hiện trong nhiều chỉ thị, nghị quyết quan trọng như Chỉ thị 58/CT/TW của Bộ Giáo dục và Đào tạo là: “Đẩu mạnh ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin phục vự sự nghiệp hóa, hiện đại hóa”, trong đó nhấn mạnh nhiệm vụ của Bộ Giáo dục và Đào tạo là: “Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục và đào tạo ở tất cả các cấp học, bậc học, ngành học theo hướng sử dụng công nghệ thông tin như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất cho đổi mới phương pháp dạy, học tập ở tất cả các môn học”.

Do sự phát triển của CNTT và truyền thông mà mọi người đều có trong tay nhiều công cụ hỗ trợ cho quá trình dạy học nói chung và phần mềm dạy học nói riêng. Công nghệ phần mềm phát triển mạnh, trong đó các phần mềm giáo dục cũng đạt được những thành tựu đáng kể như: bộ Office, Crocodile, Maple/Mathenatica, ChemWin, LessonEditor/VioLet hệ thống www, Elearning và các phần mền đóng gói, tiện ích khác. Nhờ có sử dụng các phần mềm dạy học này mà HS có thể hoạt động tốt trong môi trường học tập. Phần mềm dạy học được sử dụng ở nhà cũng sẽ nối dài cánh tay của GV tới từng gia đình HS thông qua hệ thống mạng. Nhờ có máy tính điện tử mà việc thiết kế giáo án và giảng dạy trên máy tính trở nên sinh động hơn, tiết kiệm được nhiều thời gian hơn so với cách dạy theo phương pháp truyền thống. Thông qua giáo án điện tử, GV cũng có nhiều thời gian đặt các câu hỏi gợi mở tạo điều kiện cho HS hoạt động nhiều hơn trong giờ học. Những khả năng mới mẻ và ưu việt này của CNTT và truyền thông đã nhanh chóng làm thay đổi cách sống, cách làm việc, cách học tập, cách tư duy và quan trọng hơn cả là cách ra quyết định của con người.

Với đặc thù của Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm nên trong quá trình hình thành những kiến thức mới cho HS đòi hỏi GV và HS phải tiến hành nhiều thí nghiệm (TN), phối hợp âm thanh, hình ảnh, video minh họa từ đó tạo niềm tin, phát triển tư duy và góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho HS.Thế nhưng việc tiến hành TN Vật Lý hiện nay vẫn gặp một số khó khăn nhất định. Xét về mặt khách quan, các khó khăn gặp phải khi tiến hành các TN là do một vài TN là do một vài TN cần thực hiện với nhiều thao tác phức tạp, mất nhiều thời gian và tốn chi phí, một vài TN khác thì có mức độ nguy hiểm cao hoặc không thể thực hiện được trong điều kiện bình thường. Ở một số trường còn thiếu hoặc thậm chí chưa có các phòng học bộ môn hoặc phòng TN thực hành, những nơi đã có phòng TN thực hành thì dụng cụ TN kém chất lượng, thiếu số lượng, thiếu cán bộ chuyên trách, diện tích phòng học nhỏ và bố trí bàn ghế cũng như thiết bị ở bên trong không thuận lợi cho việc sử dụng TN trên lớp Xét về mặt chủ quan, một số GV cho rằng việc chuẩn bị dụng cụ phục vụ TN tốn thời gian và khi sử dụng TN trong giờ học cũng mất thời gian giảng bài. Một vài GV khác thì ngại khai thác, sử dụng TN vì các dụng cụ TN mới được đưa vào sử dụng trong lúc đó nhiều GV chưa được tiếp cận tài liệu hướng dẫn nên khó sử dụng. Việc ra đời các PMDH và sử dụng phần mềm là một nhu cầu lớn trong ngành giáo dục. Mỗi phần mềm có một ưu thế riêng trong QTDH, chính vì vậy khai thác và sử dụng các phần mềm trong tổ chức dạy học là điều nên làm. Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay các PMDH thường được sử dụng đơn lẻ nên một tiết dạy chưa thực sự phong phú và sinh động, chưa khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả trong dạy học môn Vật Lý. Bởi vậy việc nghiên cứu khai thác ứng dụng kết hợp các PMDH và sử dụng một cách có hiệu quả trong tổ chức hoạt động nhận thức môn Vật Lý nhằm nâng cao chất lượng dạy học trở thành một yêu cầu cấp bách. Mặt khác, các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ có những nội dung kiến thức trừu tượng (khái niệm từ trường, khái niệm đường sức từ, nguyên lí chồng chất từ trường), khó (cảm ứng từ, đưa ra biểu thức cảm ứng từ của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt, lực Lo-ren-xơ, chuyển động của điện tích trong từ trường đều) Và khi tiến hành một số TN của các chương này (như: TN về tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, TN về lực từ, TN về hiện tượng cảm ứng điện từ, ) thì HS chỉ nhận biết được kết quả TN, mà rất khó hiểu được bản chất hiện tượng vật lí của TN. Trong trường hợp này với sự hỗ trợ của CNTT, với các phần mềm TN HS sẽ hiểu được bản chất của hiện tượng vật lí xảy ra trong TN. Nhờ đó quá trình học tập sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn và có thể góp phần nâng cao chất lượng DH ở trường THPT. Tầm quan trọng của CNTT trong giáo dục đã đượcthể hiện rõ trong Chỉ thị 55/2008/CT-BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2008-2009 đã nêu: “Công nghệ thông tin là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển của đất nước’’.

Căn cứ vào chủ trương của Đảng, Nhà nước, Ngành và thực tế DH của bản thân, nhận thức được vai trò của TN trong DH Vật lí và khả năng hỗ trợ của CNTT đối với TN vật lí, nên tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm thí nghiệm nhằm hỗ trợ thiết kế bài giảng điện tử chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao”.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT trong DH Vật lí ở trường THPT.

- Xây dựng quy trình sưu tầm và lựa chọn các phần mềm dạy học, các hình ảnh, video clip, TN ảo, TN mô phỏng để tạo lập kho tư liệu dạy học.

- Sưu tầm và lựa chọn các hình ảnh, video clip, phần mềm mô phỏng các TN của chương Từ trường và đề xuất phương án sử dụng chúng vào thiết kế tiến trình DH một số bài của chương này.

3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động DH của chương “Từ trường” Vật lí 11 nâng cao với việc sử dụng các phần mềm dạy học.

3.2. Phạm vi nghiên cứu

Sử dụng TN vật lí khi dạy các chương “Từ trường” Vật lí 11 nâng cao với sự hỗ trợ của CNTT ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Duy Xuyên, tỉnh Quảng Nam.

4. Giả thuyết khoa học

Có thể ứng dụng CNTT để hỗ trợ TN theo hướng tăng cường tính trực quan giúp HS khắc sâu bản chất vật lí của các sự vật, hiện tượng từ đó nâng cao chất lượng DH chương “Từ trường” Vật lí 11 nâng cao THPT.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận việc sử dụng CNTT trong DH để hỗ trợ cho TN trong DH Vật lí ở trường THPT.

- Xây dụng quy trình sưu tầm và lựa chọn phần mềm dạy học, TN ảo, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh.

- Sưu tầm và lựa chọn các phần mềm dạy học, TN ảo, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh hỗ trợ cho các TN thực thuộc các chương Từ trường.

- Thiết kế và soạn thảo tiến trình DH một số tiết của các chương Từ trường với sự hỗ trợ của CNTT.

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và rút ra các kết luận cần thiết.

6. Phương pháp nghiên cứu

6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về DH và đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng DH ở trường THPT.

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết nhằm hệ thống hóa, khái quát hóa cơ sở lí luận của tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với sự hỗ trợ của CNTT trong các TN.

- Nghiên cứu các sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành, các luận án, luận văn có liên quan đến đề tài.

6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học.

7. Bố cục đề tài

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

Chương 1. Cơ sở lí luận của việc tổ chức hoạt động dạy học với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học theo hướng phát huy sử dụng thí nghiệm

Chương 2. Khai thác và sử dụng các phần mềm dạy học chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO