I. ĐẶT VẤN ĐỀ
I.1. Lý do chọn đề tài
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được
rút ra từ những quan sát và thí nghiệm. Vì vậy, trong dạy học vật lí ở trường phổ
thông, thí nghiệm là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc
chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, của HS. Nó không chỉ làm tăng tính hấp dẫn của
môn học, giúp HS hiểu sâu sắc kiến thức lý thuyết đã được học mà quan trọng hơn
là tạo cho HS một trực quan nhạy bén.
Việc lồng ghép các thí nghiệm vào các tiết dạy Vật lý là rất cần thiết và phù hợp
với đặc trưng thực nghiệm của môn học. Trên thực tế giáo viên vật lý nào cũng rất
muốn lồng ghép các thí nghiệm vật lý vào bài giảng, nhưng cũng có thể vì các lý
do chủ quan và khách quan mà không thể thực hiện được các thí nghiệm đó được.
Các lý do đó có thể là: Cơ sở vật chất của nhà trường chưa đảm bảo; Thiết bị thí
nghiệm không đồng bộ, chất lượng kém, sai số lớn ; Không đủ thời gian để chuẩn
bị thí nghiệm; Một số thí nghiệm không thể thực hiện trong điều kiện lớp học
Thường thì khi gặp những trở ngại trên giáo viên sẽ phải dạy “chay” nên chất
lượng giờ dạy chưa cao. Chính vì những vấn đề này đã làm cho học sinh nắm kiến
thức một cách mơ hồ, máy móc, không hiểu rõ được bản chất, hiện tượng quy luật
của sự vật
Trong khi đó phần mềm Crocodile Physcis là một trong những công cụ để thiết
kế các thí nghiệm ảo trong vật lý phổ thông. Với các dụng cụ thí nghiệm về Cơ,
Điện, Quang, Sóng, giúp người giáo viên có thể thiết kế được hầu hết các thí
nghiệm vật lý phổ thông mà không mất quá nhiều thời gian chuẩn bị. Bên cạnh
những thí nghiệm mẫu sẵn có thì các giáo viên có thể thiết kế các mô hình thí
nghiệm Vật lý theo sáng tạo các nhân. Các yếu tố trong phần mềm này dễ dàng thu
hút được hứng thú học tập môn Vật lý cho học sinh.
Từ những lý do cơ bản trên, cùng với thực tế nghiên cứu phần mềm CP, giảng
dạy bộ môn Vật lý lớp 12 tôi mạnh dạn đưa ra sáng kiến: “Khai thác phần mềm
Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm mô phỏng “ Giao thoa hai sóngmặt
nước” và “ Sóng dừng” sách giáo khoa Vật lí 12 ban cơ bản”
1
thuật tổng hợp cho học sinh.
- Thí nghiệm vật lý là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh.
- Thí nghiệm vật lý là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học
sinh.
- Thí nghiệm vật lý góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật
lý.
II.1.2. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên
Việc tổ chức thí nghiệm biểu diễn của GV nhằm giới thiệu tương đối nhanh với
HS chủ yếu là mặt định tính của các hiện tượng, các quá trình, các quy luật nghiên
cứu… những cái mà HS có thể cảm thụ bằng mắt và tai được.
Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm biểu diễn theo các bước khỏc nhau của
tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể chia thành ba loại thí nghiệm:
Thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng và thí nghiệm củng cố.
- Thí nghiệm mở đầu: Là những thí nghiệm được dùng nhằm mục đích đề xuất
vấn đề nghiên cứu.
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: Là những thí nghiệm nhằm xây dựng,
chứng minh kiến thức mới bao gồm: Thí nghiệm khảo sát xây dựng; Thí
nghiệm kiểm tra, minh họa.
3
- Thí nghiệm củng cố: Là những thí nghiệm nhằm giúp cho HS vận dụng kiến
thức đã học để giải thích dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã
học.
II.1.3. Khái niệm về thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo
- Thí nghiệm thật: Là các thí nghiệm được thực hiện bằng các dụng cụ thí
nghiệm thật, các hoá chất thật.
- Thí nghiệm ảo: Là các thí nghiệm được thực hiện trên máy vi tính, thí
nghiệm ảo thực chất là mô hình của thí nghiệm thật trên máy vi tính.
II.1.4. So sánh thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo.
Có thể nói rằng thí nghiệm ảo hay thí nghiệm thật thì cũng đều được xếp
vào dòng là thí nghiệm trực quan, cùng làm sáng tỏ lý thuyết, gây hứng thú
như mong đợi.
Một vấn đề nữa là công tác chuẩn bị công cụ thí nghiệm, với chương trình đổi
mới giáo dục như hiện nay thì trong chương trình phổ thông, hầu như tiết học
nào cũng có thí nghiệm. Với một thí nghiệm đơn giản, ít dụng cụ thì giáo
viên có thể dễ dàng chuẩn bị dụng cụ, dễ dàng chuyển từ lớp học này sáng lớp
học khác. Tuy nhiên với một thí nghiệm mà các dụng cụ cồng kềnh thì đây lại
không phải là một điều đơn giản. Còn với thí nghiệm ảo thì giáo viên hoàn toàn
không phải lo lắng gì về vấn đề này, các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính giáo
viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế thí nghiệm vào trong máy
và cài đặt chương trình, như thế lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ thí
nghiệm…
Như vậy có thể thấy khá nhiều ưu điểm của thí nghiệm ảo như trên đây, hơn
nữa hiện nay, khi mà tin học được ứng dụng nhiều vào trong trường học thì việc
sử dụng các thí nghiệm ảo hỗ trợ cho giảng dạy là hoàn toàn hợp lý, góp phần
đẩy mạnh ứng dụng CNTT vào công tác giảng dạy ở trường phổ thông
Như vậy từ việc so sánh thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo như trên đây thì bài
toán đặt ra là làm thế nào để cho học sinh vẫn quan sát được các thí nghiệm trực
quan mà giáo viên không phải lo lắng tới vấn đề chuẩn bị phương tiện thí
nghiệm, lựa chọn phương tiện thí nghiệm phù hợp, thực hiện thí nghiệm an toàn
và đạt hiệu quả như mong muốn, đồng thời tất cả học sinh đều có thể quan sát
5
dễ dàng, cùng theo dõi cùng tranh luận bài dễ dàng, các thí nghiệm sống động và
bắt mắt với học sinh…
Trong khi đó khi mà tin học phát triển và đi vào tất cả các ngõ ngách của
đời sống con người như hiện nay thì một giải pháp được đưa ra là xây dựng thí
nghiệm ảo thay thế thí nghiệm thật, sử dụng máy vi tính, máy chiếu, để thực
hiện các thí nghiệm, để phát huy các ưu điểm của thí nghiệm ảo mang lại và
hạn chế các nhược điểm của thí nghiệm thật.
II.2. Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Vật lý
Việc lồng ghép các thí nghiệm vào các tiết dạy Vật lý là rất cần thiết và phù hợp
b. Một số chức năng của phần mêm CP
Sau đây tôi xin giới thiệu các công cụ sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605
- Các biểu tượng làm việc với file:
7
- Các biểu tượng làm việc với các Edit ( lựa chọn nhanh):
- Các biểu tượng làm việc với Wiew – Scenes: (cách thể hiện)
8
- Các tùy chọn Help ( Trợ giúp)
- Toolbar ( các thanh công cụ chính):
9
- Contents:
Phần Contents là các ví dụ có sẵn được xây dựng sẵn theo các chủ đề như mô tả
chuyển động, các mạch điện, … với mỗi modun đã có các dụng cụ thí nghiệm phù
hợp với chủ đề và bạn chỉ cần chọn dụng cụ thích hợp để thực hiện thí nghiệm.
Nhưng đây chỉ là một số chủ đề cơ bản, để có thể thiết kế được toàn bộ các thí
nghiệm phục vụ cho giảng dạy và học tập thì cần thiết phải xem các ví dụ này và
sau đó bạn tự thiết kế các thí nghiệm phù hợp với bài giảng trên lớp bằng các dụng
cụ được lấy trong phần Part Library.
-
Parts Library
Đây là thư viện các dụng cụ thí nghiệm vật lý ảo, với các dụng cụ này bạn hoàn
toàn có thể thiết kế toàn bộ các thí nghiệm vật lý trong trường phổ thông, tuy nhiên
để cho thí nghiệm trở nên chuyên nghiệp hơn thì phải kết hợp sử dụng các dụng cụ
này kết hợp các dụng cụ hỗ trợ thực hiện thí nghiệm trong foder Presentation của
phần này.
10
- Các công cụ hỗ trợ thiết kế thí nghiệm
Giới thiệu các công cụ hỗ trợ thiết kế thí nghiệm chuyên nghiệp hơn đó là foder
Presentation trong thư viện các dụng cụ thí nghiệm Parts Library. Ngoài các dụng
cụ thí nghiệm ảo còn có các dụng cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút
chúng ta thấy được những điểm dao động với biên độ cực đại, những điểm có biên
độ dao động cực tiểu. Trong vùng giao thoa giữa hai sóng những điểm dao động
với biên độ cực đại và những điểm dao động với biên độ cực tiểu vẽ ra các họ
đường Hypebol.
Thay đổi tần số của một trong hai nguồn sóng, và quan sát thí nghiệm để tìm
hiểu điều kiện để có giao thoa hai sóng mặt nước.
Khi tần số hai nguồn khác nhau hình ảnh giao thoa không còn
15
II.3.2 Thí nghiệm sóng dừng
a. Mục đích thí nghiệm
- Giúp học sinh quan sát được hình ảnh sóng dừng trên sợi dây, giải thích sự
hình thành các bụng và nút sóng.
b. Hướng dẫn thiết kế thí nghiệm
- Bước 1: Khởi động chương trình CP
Nháy đúp chuột vào biểu tượng của chương trình
- Bước 2: Chọn dụng cụ thí nghiệm
Sau khi khởi động chương trình, nháy chuột và biểu tượng để tạm dừng thí
nghiệm, tiếp tục di chuyển chuột tới (Thư viện các dụng cụ thí
nghiệm) sau đó chọn ( Thí nghiệm về sóng) tiếp tục di chuyển con trỏ
xuống chọn giữ chuột và kéo biểu tượng ra không gian
thí nghiệm của phần mềm CP.
16
Chọn thuộc tính cho sóng
Trong mục chọn tại mục Space type chọn
String ( sóng trên sợi dây)
17
- Bước 3: Tiến hành thí nghiệm
Nháy vào biểu tượng để bắt đầu thí nghiệm và quan sát thí nghiệm
18
Từ việc quan sát thí nghiệm, cho thấy sóng dừng trên sợi dây là sự tổng hợp của
Tỉ lệ % 0% 30,76% 56,42% 12,82% 0%
Lớp 12B
1
: sĩ số 42
Xếp Loại Giỏi Khá Tb Yếu Kém
Số Lượng (hs) 0 13 25 4 0
Tỉ lệ % 0% 30,95% 59,52% 9,53% 0%
Qua bảng đánh giá chất lượng đầu năm môn vật lý của hai lớp ta thấy về lực học
môn vật lý ở hai lớp gần như nhau.
Kết quả vận dụng sáng kiến vào giảng dạy lớp 12B
2
và lấy lớp 12B
1
với phương
pháp cũ làm đối chứng thu được kết quả như sau: (Kết quả đánh giá qua phiếu học
tập sau tiết học)
Lớp 12B
2
: Có sử dụng thí nghiệm ảo vào dạy học
Xếp Loại Giỏi Khá Tb Yếu Kém
Số Lượng (hs) 0 21 16 2 0
Tỉ lệ % 0% 53,85% 41,03% 5,12% 0%
Lớp 12B
1
: Không sử dụng thí nghiệm ảo vào dạy học
Xếp Loại Giỏi Khá Tb Yếu Kém
Số Lượng (hs) 0 14 22 6 0
Tỉ lệ % 0% 33,33% 51,38% 14,29% 0%
Quan bảng số liệu cho ta thấy việc sử dụng thí nghiệm ảo thay thế một số thí
CNTT trong dạy học; Đầu tư nâng cấp các phòng học chức năng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Đức Thâm, Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông - NXB
Đại học Sư phạm Hà Nội.
[2] Phạm Hữu Tòng, Lý luận dạy học Vật lý ở trường phổ thông – NXBGD.
24
[3] Lương Duyên Bình, Vật Lý 12 (SGK) – NXBGD.
[4] Lương Duyên Bình, Vật Lý 12 (SGV) – NXBGD.
[5] Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm Crocodile Physics.
PHỤ LỤC
1. Phiếu học tập
PHIẾU HỌC TẬP
*******
25