Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
………… PHẠM VĂN SƠN
SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC
KIẾN THỨC VỀ “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VL 12 NÂNG
CAO” THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC
NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Thái nguyên, năm 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
THAI NGUYEN UNIVERSITY
PEDAGOGICAL UNIVERSITY
………… PHAM VAN SON
USE SIMULATION SOFTWARE TO SUPPORT TEACHING
AND LEARNING KNOWLEDGE OF NUCLEAR PHYSICS 12
ADVANCED TOWARDS PROMOTING AWARENESS OF
THE FOCUS AREA STUDENTS Major: Physics Teaching Methods
CODE: 60.14.10
MASTER'S THESIS SCIENCE EDUCATION HOW THE SCIENCE: DOCTORAL TRAN DUC VUONG
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2
1.2.2.2. Phần mềm mô phỏng không chính xác hay mô phỏng định tính. 24
1.2.3. Vai trò của phần mềm mô phỏng đối với dạy học vật lý. 26
1.2.3.1. Mô phỏng nhằm trực quan hóa đối tƣợng nghiên cứu. 26
1.2.3.1.1. Đặc điểm các hiện tƣợng, quá trình vật lý cần mô phỏng. 26
1.2.3.1.2. Khả năng minh họa, mô phỏng các hiện tƣợng, quá trình vật lý bằng
máy vi tính có phần mềm mô phỏng. 26
1.2.3.1.3. So sánh việc mô phỏng, minh họa các hiện tƣợng, quá trình vật lý bằng
phần mềm mô phỏng và bằng máy chiếu phim dƣơng bản, phim hoạt hình 27
1.2.3.2. Mô phỏng nhằm đƣa ra các giả thuyết khoa học theo con đƣờng lý
thuyết. 28
1.2.3.2.1. Khả năng có thể đi sâu vào các mối quan hệ có tính bản chất của
các hiện tƣợng, quá trình vật lý nhờ mô phỏng bằng máy vi tính. 28
1.2.3.2.2. Các bƣớc trong quá trình đƣa ra các dự đoán, giả thuyết về hiện
tƣợng, quá trình vật lý mới, tìm ra kiến thức mới (trạng thái, mối quan hệ, quy
luật mới…) bằng con đƣờng lý thuyết nhờ phần mềm mô phỏng. 29
1.3. Lý luận dạy học 31
1.3.1. Các phƣơng pháp dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông. 31
1.3.1.1. Các phƣơng pháp dạy học hiểu theo nghĩa rộng. 31
1.3.1.2. Trong thực tiễn dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông hiện nay. 32
1.3.2. Các phƣơng pháp dạy học tích cực 33
1.3.2.1. Phƣơng pháp thuyết trình. 34
1.3.2.2. Phƣơng pháp đàm thoại. 35
1.3.2.3. Phƣơng pháp dạy học theo nhóm. 37
1.3.3. Phối hợp các phƣơng pháp dạy học. 38
KẾT LUẬN CHƢƠNG I 40
Chƣơng 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG THIẾT KẾ MỘT
SỐ GIÁO ÁN PHẦN “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VL 12 NÂNG CAO” 40
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.3.3.3. Dự kiến bảng ghi. 78
2.3.3.4. Tổ chức hoạt động dạy học. 79
KẾT LUẬN CHƢƠNG II 88
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 89
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 89
3.1.1. Mục đích. 89
3.1.2. Nhiệm vụ. 89
3.2. Đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp TNSP. 90
3.2.1. Đối tƣợng. 90
3.2.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm. 90
3.2.3. Phƣơng pháp thực nghiệm. 91
3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi tiến hành TNSP. 92
3.3.1. Những thuận lợi. 92
3.3.2. Những khó khăn. 92
3.4. Phƣơng pháp đánh giá kết quả TNSP. 92
3.4.1. Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học.92
3.4.2. Phân tích kết quả định lƣợng dựa trên kết quả bài kiểm tra. 93
3.4.3. Khống chế các tác động ảnh hƣởng đến kết quả TNSP. 93
3.5. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm. 95
3.5.1. Công tác chuẩn bị. 95
3.5.1.1 Chọn các bài TNSP 95
3.5.1.2. Lên lịch dạy TNSP. 95
3.5.2. Diễn biến quá trình thực nghiệm sƣ phạm. 95
3.6. Kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm. 99
3.6.1. Yêu cầu chung về việc xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm: 99
3.6.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm. 101
3.6.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm. 105
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5
KẾT LUẬN CHƢƠNG III 106
Viết đầy đủ
CNTT
Công nghệ thông tin
CT-BGD
Chỉ thị bộ giáo dục
ĐC
Đối chứng
ĐHSP
Đại học Sƣ phạm
ĐHTN
Đại học Thái Nguyên
ĐT
Đào tạo
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
MVT
Máy vi tính
PMDH
Phần mềm dạy học
PPDH
Phƣơng pháp dạy học
PP
Phƣơng pháp
PƢ
Phản ứng
SGK
Sách giáo khoa
THPT
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8
MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài.
Chúng ta đang sống trong thời đại mà cuộc cách mạng khoa học kỹ
thuật và công nghệ đang diễn ra hết sức mạnh mẽ, nó tạo ra cơ sở mới cho sự
phát triển của của xã hội, nâng cao đời sống con ngƣời. Để theo kịp sự phát
triển của khoa học và công nghệ, để hòa nhập đƣợc với nền kinh tế tri thức thì
sự nghiệp giáo dục cũng phải đổi mới nhằm tạo ra những con ngƣời mới có
đủ trình độ kiến thức, năng động, giàu tính sáng tạo, tự lực tự chủ. Với yêu
cầu đó, ngành giáo dục của chúng ta phải đổi mới toàn diện về: mục tiêu giáo
dục, về chƣơng trình sách giáo khoa và đặc biệt là về phƣơng pháp dạy học.
Văn kiện đại hội đảng lần thứ X của ban chấp hành trung ƣơng đảng
khóa IX đã khẳng định “…đổi mới phương pháp dạy và học, phát triển tư duy
sáng tạo và năng lực đào tạo của người học, làm chủ kiến thức, tránh nhồi
nhét, học vẹt, học chay…”[6].
Điều 28 luật giáo dục qui định “…phương pháp giáo dục phổ thông
phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp
với đặc điểm của từng môn học, lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả
cần phải nghiên cứu bằng thực nghiệm, nhƣng đa số các thí nghiệm rất khó
hoặc không thể thực hiện đƣợc trong điều kiện nƣớc ta, đa phần là giáo viên
chỉ dạy chay, không có thí nghiệm từ đó sẽ dẫn đến học sinh thụ động trong
việc chiếm lĩnh tri thức.
Xuất phát từ lý do đó, tôi chọn đề tài “Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ
trợ dạy và học kiến thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo
hƣớng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10
II. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học kiến
thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo hƣớng phát huy tính
tích cực nhận thức của học sinh.
III. Đối tƣợng nghiên cứu.
Hoạt động dạy và học vật lí ở trƣờng phổ thông.
Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học
kiến thức “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo hƣớng phát huy tính
tích cực nhận thức của học sinh.
IV. Giả thuyết khoa học.
Nếu sử dụng một cách hợp lý các thí nghiệm mô phỏng thì sẽ phát huy
tính tích cực nhận thức của học sinh khi học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL
12 nâng cao”.
V. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Nghiên cứu lí luận dạy học theo quan điểm hiện đại.
Nghiên cứu lí luận phát huy tính tích cực của học sinh.
Nghiên cứu lí luận sử dụng phần mềm mô phỏng và vận dụng trong dạy
học vật lý.
Điều tra thực trạng dạy học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.
Phần nội dung.
Chƣơng 1: Cơ sở lí luận.
1. Tính tích cực nhận thức.
a. Khái niệm tích cực.
b. Các biểu hiện của tích cực.
c. Các mức độ tích cực.
d. Các biện pháp tăng cƣờng tính tích cực.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
12
2. Phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý.
a. Khái niệm phần mềm mô phỏng.
b. Các loại phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý.
c. Vai trò của phần mềm mô phỏng đối với dạy học vật lý.
3. Lí luận dạy học.
a. Các phƣơng pháp dạy học.
b. Phối hợp các phƣơng pháp dạy học.
Chƣơng 2: Thiết kế một số giáo án phần “Hạt nhân nguyên tử -
VL 12 nâng cao” với sự hỗ trợ của phần mềm mô phỏng.
1. Khái quát về kiến thức phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao”.
a. Vị trí.
b. Yêu cầu.
Kiến thức.
Kỹ năng.
Thái độ tình cảm.
2. Thực trạng dạy học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao” theo phƣơng pháp truyền thống.
a. Ƣu điểm.
b. Nhƣợc điểm.
3. Thiết kế một số giáo án phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
14
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới, vấn đề “ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí” đã đƣợc
nhiều nhà lí luận dạy học quan tâm trong đó có việc sử dụng các “phần mềm dạy
học”. Các tác giả Vincentas Lamanauskas, Rytis Vilkonis đã tiến hành nghiên
cứu soạn bài giảng online. Đồng thời các tác giả cũng nêu nên lợi ích khi sử
dụng phần mềm ứng dụng trong dạy học vật lí (nhƣ diễn tả đƣợc bản chất của
các quá trình, mô phỏng các quá trình khó có thể quan sát trên thực tế…)
Trong nƣớc, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu trong các tạp chí
nghiên cứu giáo dục của các tác giả nhƣ Lê Công Triêm, Phạm Xuân Quế,
Quách Tuấn Ngọc, Mai Văn Trinh… về việc sử dụng phần mềm trong dạy học
vật lí. Nhƣ: Lê Công Triêm (2002), “Sự hỗ trợ của MVT đối với hệ thống
Mutimedia trong dạy học”, Tạp chí giáo dục, tháng 3 [30]; Phạm Xuân Quế
(2002), “Đổi mới nội dung và phương pháp dạy học Vật lí phổ thông với sự hỗ
trợ của MVT và phần mềm dạy học”, Tạp chí giáo dục, số 27, tr 31 [17]; Mai
Văn Trinh- Nguyễn Ngọc Lê Nam, “Mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học
Vật lí ở trường trung học phổ thông”, Số 189, Kì 1, tháng 5/2008 [31], Phạm
Xuân Quế - Nguyễn Thị Thu Hà: “Xây dựng thí nghiệm ảo dạy học nội dung
“Nghiên cứu chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do” thuộc chương
trình đào tạo giáo viên vật lý” Tạp chí giáo dục số 184 kỳ 2 tháng 2/2008 [22],
Nguyễn Xuân Thành: “Sử dụng máy vi tính và video trong dạy học các dạng
chuyển động cơ học”, tạp chí khoa học sƣ phạm số 3/2001, Trƣờng ĐHSP Hà
Nội, tr 26 [25] …Trong công trình của mình, các tác giả đều nhấn mạnh vai trò
mỗi cá nhân. Đối với HS đòi hỏi phải có những nhân tố tích cực lựa chọn thái
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
16
độ đối với đối tƣợng nhận thức, đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải
quyết sau khi đã lựa chọn đối tƣợng, cải tạo đối tƣợng trong hoạt động giải
quyết các vấn đề sau này.
Theo quan điểm triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện thái độ cải
tạo của chủ thể nhận thức đối với đối tƣợng nhận thức, nghĩa là con ngƣời
không chỉ hiểu đƣợc các qui luật của tự nhiên, xã hội mà còn nghiên cứu cải
tạo chúng phục vụ lợi ích của con ngƣời.
Nói chung, tính tích cực là trạng thái hoạt động của các chủ thể,
nghĩa là của người hành động. Vậy tính tích cực nhận thức là trạng thái
hoạt động của HS, đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị
lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức.
Tính tích cực của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:
+ Mặt tự phát của TTC nhận thức là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể
hiện ở tính tò mò, hiếu kỳ, hiếu động linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà ở
trẻ đều có với các mức độ khác nhau.
+ Mặt tự giác của TTC là trạng thái tâm lý mà TTC có mục đích và đối
tƣợng rõ rệt. Do đó có hoạt động để chiếm lĩnh đối tƣợng đó, thể hiện ở óc
quan sát, tính phê phán trong tƣ duy, trí tò mò khoa học.
1.1.2. Biểu hiện của tính tích cực [10], [12], [34].
Trong học tập, HS chỉ có thể chiếm lĩnh đƣợc kiến thức và phát triển
đƣợc tƣ duy của mình khi họ tích cực hoạt động nhận thức. Hoạt động nhận
thức là nhiệm vụ xuyên suốt trong quá trình học tập của HS. Thông qua hoạt
động nhận thức, HS chiếm lĩnh đƣợc kiến thức và năng lực tƣ duy cũng đồng
thời đƣợc phát triển.
Để phát hiện xem HS có tích cực hoạt động nhận thức không, ta dựa
vào các biểu hiệu sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
nhau có thể vƣợt ra ngoài phạm vi bài học.
Ngoài ra GV còn có thể nhận thấy ở những biểu hiện về mặt cảm xúc
của học sinh nhƣ: thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay
buồn chán trƣớc một nội dung nào đó của bài học G. I. Sukina còn phân biệt
những dấu hiệu nhận biết của tính tích cực của HS theo các tiêu chí sau:
+ Tập trung chú ý vào vấn đề đang học
+ Kiên trì làm xong bài tập
+ Không nản trƣớc những tình huống khó khăn
+ Thái độ phản ứng khi trống báo hết giờ.
Thông qua những biểu hiện về tính tích cực của HS trong quá trình
nhận thức mà giáo viên có thể nhận ra những hạn chế của mình trong quá
trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Từ đó tìm cách khắc phục những
hạn chế mắc phải.
1.1.3. Các mức độ của tính tích cực [12], [13], [26].
Tuỳ theo việc huy động và mức độ huy động các chức năng tâm lý nào
mà ngƣời ta phân ra mức độ tích cực khác nhau. Trong tài liệu hƣớng dẫn tự
bồi dƣỡng cho giáo viên vật lý THPT, tiến sĩ Nguyễn Văn Khải chia ra làm 3
loại nhƣ sau:
- Tính tích cực tái hiện (Bắt chước): Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tƣ duy
tái hiện. HS tích cực bắt chƣớc hoạt động của GV, của bạn bè. Ở đây HS cũng
phải có sự tập trung, sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp.
- Tính tích cực tìm tòi (Tìm tòi): Đặc trƣng bằng sự bình phẩm, phê phán,
tìm tòi, tích cực về mặt nhận thức, óc sáng kiến, lòng khao khát hiểu biết, hứng
thú học tập. HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, mò mẫm những
cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lý nhất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
19
- Tích cực sáng tạo (Sáng tạo): Là mức độ cao nhất của tính tích cực đặc
trƣng bằng sự khẳng định con đƣờng riêng của mình, không giống những con
đƣờng mà mọi ngƣời đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt đƣợc mục
thuẫn với nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách
đột ngột, bất ngờ.
+ Sử dụng các phƣơng tiện dạy học hiện đại để kích thích hứng thú học
HS
+ Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm,
tập thể, tham quan, làm việc trong vƣờn trƣờng, phòng thí nghiệm
+ Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới.
+ Thƣờng xuyên kiểm tra, đánh giá, khen thƣởng và kỉ luật kịp thời,
đúng mức.
+ Kích thích TTC qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS.
+ Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập qua các phƣơng
tiện thông tin đại chúng và các hoạt động xã hội.
+ Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trƣờng, tôn vinh
sự học nói chung và biểu dƣơng những HS có thành tích học tập tốt.
+ Có sự động viên, khen thƣởng từ phía gia đình và xã hội.
Trong thời gian tới nên điều chỉnh công tác nghiên cứu và chỉ đạo vấn đề
TTC hóa hoạt động nhận thức của HS theo một số hƣớng cơ bản sau:
+ Nghiên cứu phƣơng pháp nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức
sáng tạo chứ không dừng lại mức độ tái hiện nhƣ hiện nay.
+ Phát huy sức mạnh bản chất của ngƣời học, mà theo K.Mark đó là: trí
tuệ, tâm hồn và ý chí. Đặc biệt là sức mạnh tâm hồn (hứng thú, xúc cảm ) là
điều lâu nay chƣa đƣợc chú ý đúng mức.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
21
+ Phối hợp chặt chẽ và khoa học hơn nữa giữa các thày giáo, các nhà
quản lí, các nhà văn hóa và phụ huynh HS.
Tuy nhiên, để phát huy tối đa TTC nhận thức của học sinh, ngƣời giáo
viên phải có kế hoạch tổ chức chặt chẽ, thể hiện trong các nhiệm vụ sau :
+ Phát huy tối đa hoạt động tƣ duy tích cực của học sinh.
+ Tiến hành dạy học ở mức độ thích hợp với trình độ của HS.
trong khi mô phỏng. Mô phỏng nhờ máy tính (computersimulation) là xây
dựng một mô hình đối tƣợng thật trên máy tính giúp cho việc nghiên cứu hoạt
động của đối tƣợng đó, với việc thay đổi các biến số của mô hình, giúp ta dự
đoán về hành vi của đối tƣợng.
Mô phỏng nhờ máy tính đã trở thành một bộ phận hữu hiệu của việc
mô hình hóa nhiều đối tƣợng, hệ thống trong tự nhiên, nhƣ trong vật lý, hóa
học, sinh học cùng nhƣ nhiều hệ thống trong xã hội nhƣ kinh tế, khoa học xã
hội và trong kỹ thuật, để nắm đƣợc sâu sắc, đánh giá về mặt bản chất các đối
tƣợng. Ngày nay, mô phỏng bằng máy tính là một phần hết sức cần thiết đối
với lĩnh vực vật lý cơ bản và ứng dụng.
Mô phỏng nhờ máy tính theo quan điểm của lý luận dạy học hiện đại là
một phƣơng pháp nhận thức. Nó xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình
đƣợc viết dƣới dạng toán học hoặc xuất phát từ các mối quan hệ định tính
giữa các đại lƣợng vật lý thông qua vận dụng các phần mềm cài đặt ở máy vi
tính giải quyết các vấn đề sau:
- Mô phỏng, minh họa các hiện tƣợng, quá trình vật lý một cách trực
quan và chính xác để dễ quan sát và nghiêm cứu
- Mô phỏng các hiện tƣợng, quá trình vật lý để qua đó đƣa ra các dự
đoán, giả thuyết về các hiện tƣợng, về quá trình vật lý mới, tìm ra kiến thức
Copyright: Tài liệu đại học ©