3

LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Trọng Rỹ đã tận tình hướng
dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu và các thày, cô đồng nghiệp trong tổ
Vật lý – Kỹ thuật công nghiệp trường THPT Phương Sơn đã tận tình giúp đỡ, góp ý cho tác giả trong
thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, những người đã giúp đỡ,
động viên tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Tác giả
5
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG
PHẦN MỀM DẠY HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HOÁ HOẠT
ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“ DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÝ 12 THPT 17

1.1.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu 17

1.2.


1.3.3.

Những khả năng hỗ trợ của các phần mềm trong dạy học Vật lý 26

1.3.4.

Những yêu cầu sư phạm đối với phần mềm sử dụng trong dạy
học Vật lý 39

6
1.4.

Tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lý 41

1.5.

Kết luận chương 1 46

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC
THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA
HỌC SINH 48

2.1.

Phân tích nội dung chương “ Dao động cơ học” (Vật lý 12 – SGK
Nâng cao) 48

2.2.2.1.

Về thực trạng cơ sở vật chất 51

2.2.2.2.

Về thực trạng sử dụng phần mềm dạy học 51

2.2.2.3.

Về tính cấp thiết của việc sử dụng phần mềm dạy học 53

2.3.

Phương pháp sử dụng phần mềm dạy học theo hướng tích cực hoá
hoạt động nhận thức của học sinh 53

2.3.1.

Nguyên tắc chung khi sử dụng phần mềm dạy học 53

2.3.2.

Sử dụng phần mềm dạy học trong pha đề xuất vấn đề 54

2.3.3.

Sử dụng phần mềm dạy học trong pha khảo sát lý thuyết hoặc
thực nghiệm 56


CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 82

3.1.

Mục đích và đối tượng của thực nghiệm sư phạm. 82

3.1.1.

Mục đích của thực nghiệm sư phạm 82

3.1.2.

Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 82

3.2.

Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm 84

3.2.1.

Nội dung thực nghiệm sư phạm 84

3.2.2.

Phương pháp thực nghiệm sư phạm 85

3.3.

Kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm 86


1 CNTT Công nghệ thông tin
2 ĐC Đối chứng
3 GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo
4 GV Giáo viên
5 HS Học sinh
6 MVT Máy vi tính
7 PMDH Phần mềm dạy học
8 PPDH Phương pháp dạy học
9 SGK Sách giáo khoa
10 THPT Trung học phổ thông
11 TN Thực nghiệm 9
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Bảng Nội dung Trang

1
2.1 Thực trạng cơ sở vật chất.


10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT Hình

Nội dung Trang

1 1.1
Mô phỏng sự biến đổi của i và u của dòng điện xoay
chiều.
26
2 1.2
Mô phỏng từ trường quay trong động cơ không đồng
bộ ba pha.
26
3 1.3
Mô phỏng về quan hệ giữa vận tốc chuyển động nhiệt
của phân tử chất lỏng với nhiệt độ.
26
4 1.4
Mô phỏng về sự biến đổi số đường cảm ứng từ qua

Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình
khoa học giải quyết vấn đề khi đề xuất một kiến thức
cụ thể.
42
15 1.15
Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa
học giải quyết vấn đề khi kiểm nghiệm hoặc ứng dụng
một kiến thức cụ thể
43
16 2.1
Chuyển động của con lắc từ M đến O.
53
17 2.2
Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của thời gian dao
động tắt dần vào tần số và biên độ ban đầu của dao
động
56
18 2.3
S
ự phụ thuộc của thời gian dao động tắt dần vào tần
số dao động
56
19 2.4
S
ự phụ thuộc của thời gian dao động tắt dần vào biên
độ ban đầu của dao động dao động
57
20 2.5
Xác định T khi g=9,81m/s
2

của Bộ GD&ĐT cũng yêu cầu: “Năm học 2008-2009 được chọn là “Năm học
đẩy mạnh ứng dụng CNTT…”, tạo bước đột phá về ứng dụng CNTT trong giáo
dục và tạo tiền đề phát triển ứng dụng CNTT trong những năm tiếp theo”.
Thực hiện sự chỉ đạo này ngành Giáo dục đã và đang thực hiện việc đổi
mới rất mạnh mẽ về nội dung và PPDH ở cấp trung học phổ thông. Quá trình
đổi mới được tiến hành rộng khắp trong cả nước từ năm học 2006 – 2007, đến
năm học 2008 – 2009 này là bước sang năm thứ 3 của quá trình đổi mới chương
trình giáo dục THPT và là năm đầu tiên đối với chương trình Vật lý 12 THPT.
Đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức tự chủ, sáng
tạo của học sinh là một nhiệm vụ quan trọng nhằm rèn luyện cho học sinh năng
lực tư duy, năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề. Vì vậy, quá trình dạy
học phải là quá trình tổ chức hoạt động nhận thức tự chủ, sáng tạo của học sinh.
Để phát huy được tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh cần rất
nhiều yếu tố, trong đó 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, điều kiện
của từng lớp học.
13
Đối với môn học Vật lý có nhiều phương pháp, phương tiện dạy học có
thể phát huy được tính tích cực trong hoạt động nhận thức tự chủ, sáng tạo của
học sinh. Trong đó có thể kể đến việc sử dụng các phần mềm dạy học nhằm tạo
ra các thí nghiệm ảo, mô phỏng, phân tích các hiện tượng Vật lý khó quan sát
như: quá trình vi mô, quá trình vĩ mô, quá trình quá nhanh, quá trình quá chậm,
từ đó học sinh có thể tự phát hiện và giải quyết được các vấn đề dưới sự tổ chức,
định hướng hành động của giáo viên. Tuy nhiên, việc sử dụng các phần mềm này
như thế nào thì phát huy được tính tích cực nhận thức của học sinh là vấn đề cần
được quan tâm nghiên cứu.
Trong chương trình Vật lý 12 THPT hiện nay kiến thức của chương “Dao

Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh có sử dụng phần mềm dạy
học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học
chương “Dao động cơ học” (Vật lý 12 – SGK Nâng cao).
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được phương pháp sử dụng PMDH theo tiến trình nhận
thức khoa học xây dựng một kiến thức Vật lý cụ thể thì có thể gây hứng thú, phát
huy được tính tích cực của học sinh góp phần nâng cao chất lượng dạy học
chương “ Dao động cơ học” Vật lý 12 Nâng cao.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu tài liệu, sách, báo liên quan đến vấn đề nghiên cứu để
xác định cơ sở lý luận của việc xây dựng phương pháp sử dụng phần mềm dạy
học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học
chương “Dao động cơ học” Vật lý 12 THPT.
15
5.2. Điều tra thực trạng sử dụng phần mềm dạy học trong dạy học Vật lý
chương “ Dao động cơ học” (Vật lý 12 – SGK Nâng cao) ở một số trường THPT
tỉnh Bắc Giang.
5.3. Xây dựng phương pháp sử dụng phần mềm dạy học theo hướng tích
cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh.
5.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài chương “ Dao động cơ học”
có sử dụng phần mềm dạy học theo phương pháp đã đề ra.
5.5. Thực nghiệm sư phạm.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Sử dụng phương pháp này để tìm hiểu nghiên cứu các tài liệu, sách, báo
liên quan đề tài nhằm xác định cơ sở lý luận của việc đề xuất phương pháp sử
dụng phần mềm dạy học.
17
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP
SỬ DỤNG PHẦN MỀM DẠY HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HOÁ
HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC
CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÝ 12 THPT
1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Việc ứng dụng công nghệ cho các mục đích giáo dục không còn là điều
mới mẻ ở trên thế giới cũng như ở nước ta. Trên thực tế nó đã được bắt đầu từ
những năm của nửa cuối thế kỷ 20. Sự xuất hiện của máy tính vào những năm
1950 đã đặt nền móng cho công nghệ dạy học với sự trợ giúp của máy tính,
nhưng đến năm 1980 thì hệ thống máy tính mới thực sự có những ảnh hưởng
quan trọng với giáo dục. Ban đầu các ứng dụng của máy tính chỉ là những mô
phỏng đơn giản, ít hình ảnh minh họa và chưa có sự phối hợp của các nhà giáo
dục nên không tác động sâu sắc đến quá trình học [29].
Những quốc gia sớm đưa máy tính vào dạy học có thể kể đến như Mỹ,

phương tiện dạy học còn là điều mới mẻ. Tuy nhiên cũng đã có các công trình
nghiên cứu về xây dựng các phần mềm dạy học và những vấn đề sử dụng MVT
trong dạy học. Có thể kể đến một số công trình của các tác giả như: Phạm Xuân
Quế [12] [13] [14], Phan Gia Anh Vũ [35], Nguyễn Xuân Thành [19] [20], Lê
Minh Luân [8], Thái Văn Thành [21]… trong đó có thể kể đến công trình của Lê
Minh Luân, Thái Văn Thành là nghiên cứu ứng dụng MVT vào dạy học trên
phương diện lý luận dạy học. Trong đó cũng chỉ đề cập đến phương pháp sử
dụng PMDH cho bậc Tiểu học (Thái Văn Thành) và Trung học cơ sở (Lê Minh
Luân).
19
Như vậy có thể nói, ở Việt Nam, việc đưa MVT vào nhà trường đã sớm
được quan tâm, nhưng việc sử dụng MVT với tư cách là một phương tiện dạy
học còn ít được quan tâm nghiên cứu. Cho đến nay còn ít các công trình nghiên
cứu dành cho vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng các PMDH hiện có trong các
trường phổ thông và hầu như chưa có công trình nào nghiên cứu sử dụng PMDH
vào giảng dạy chương “Dao động cơ học” – SGK Vật Lý 12 Nâng cao.
1.2. Hoạt động nhận thức và dạy học phát huy tính tích cực hoạt động
nhận thức của học sinh
1.2.1. Khái niệm hoạt động nhận thức và tính tích cực hoạt động nhận
thức của học sinh
Nhận thức là hoạt động đặc trưng của con người. Trong quá trình sống và
hoạt động con người phản ánh được hiện thực xung quanh, hiện thực của bản
thân mình, trên cơ sở đó con người tỏ thái độ và hành động đối với thế giới xung
quanh và đối với chính bản thân mình. [33].
Tính tích cực là một khái niệm rộng có thể xét về mặt triết học, tâm lý học
và giáo dục học. Đã có nhiều tác giả đưa ra các khái niệm khác nhau về tính tích
cực như: tính tích cực được coi là đặc tính của sinh học sống, luôn vận động và

tâm lý, đặc biệt là chức năng tư duy [21].
Từ những phân tích trên chúng tôi khái quát về tính tích cực nhận thức
như sau: Tính tích cực nhận thức là thái độ cải tạo của chủ thể đối với khách thể
thông qua sự huy động cao các chức năng tâm lý nhằm giải quyết những vấn đề
học tập, nhận thức. Tính tích cực nhận thức vừa là mục đích hoạt động, vừa là
phương tiện, là điều kiện để đạt được mục đích, vừa là kết quả của hoạt động. Nó
là phẩm chất hoạt động của cá nhân. Tính tích cực nhận thức và tính tích cực học
21
tập có liên quan chặt ch? với nhau nhưng không phải là một. Có một số trường
hợp tính tích cực học tập thể hiện ở hành động bên ngoài mà không phải là tích
cực trong tư duy. Đó là những điều cần lưu ý khi đánh giá tính tích cực nhận
thức của HS [8] [29] [31].
1.2.2. Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của học
sinh
Đối với HS tính tích cực được biểu hiện trong các hoạt động, đặc biệt là
những hoạt động của chính bản thân các em và thường được biểu hiện qua các
hành vi bên ngoài. Hoạt động chủ đạo của HS là hoạt động học tập, theo tác giả
Trần Bá Hoành: Tính tích cực trong hoạt động học tập – về thực chất – là tính
tích cực nhận thức, đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí tuệ và nghị lực
cao trong quá trình chiếm lĩnh tri thức [4].
Tính tích cực học tập cũng chia ra thành nhiều cấp độ khác nhau, theo tác
giả Trần Bá Hoành, tính tích cực học tập đạt những cấp độ từ thấp lên cao như:
- Bắt chước: Ở cấp độ này HS gắng sức làm theo mẫu hành động của thày,
của bạn…
- Tìm tòi: Độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm những cách khác nhau
để giải quyết một vấn đề …
- Sáng tạo: Khi đạt đến cấp độ này HS sẽ tìm ra cách giải quyết mới độc đáo

sinh
Để có cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp phát huy tính tích cực nhận
thức của HS chúng ta cần phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến tính tích cực
nhận thức của HS. Tính tích cực của HS nảy sinh trong quá trình học tập nhưng
lại chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố, có nhân tố bên trong và các nhân tố bên
23
ngoài. Nhân tố bên trong chính là bản thân mỗi HS, với mỗi HS tính tích cực phụ
thuộc vào: đặc điểm hoạt động trí tuệ (tái hiện, sáng tạo…); năng lực cá nhân (hệ
thống tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm…); tình trạng sức khỏe; trạng thái tâm lý
(hứng thú, chú ý…) [31]. Các nhân tố bên ngoài ảnh hưởng đến tính tích cực
nhận thức của HS như: nhà trường (chất lượng quá trình dạy học – giáo dục,
quan hệ thày trò, không khí đạo đức nhà trường); gia đình (quan hệ trong gia
đình; điều kiện vật chất…) và xã hội (giao tiếp…) [31]
Các nhân tố trên luôn có tác động qua lại, bổ sung và hạn chế sự ảnh
hưởng của nhau đến tính tích cực hoạt động nhận thức của HS. Trong các nhân
tố trên có những nhân tố hình thành ngay, nhưng cũng có những nhân tố hình
thành qua các quá trình lâu dài, chịu ảnh hưởng của nhiều tác động. Do vậy, việc
tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS đòi hỏi GV phải kết hợp nhiều phương
pháp, phương tiện dạy học, phải có sự phối hợp giáo dục giữa nhà trường, gia
đình và xã hội.
Trên cơ sở phân tích các nhân tố trên theo các tác giả [8] [29] [31] chúng
ta có thể tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS thông qua các biện pháp sau:
1. Làm cho HS nhận thức rõ ý nghĩa lý thuyết và ý nghĩa thực tiễn,
tầm quan trọng của nội dung học tập.
2. Nội dung dạy học phải mới nhưng không quá xa lạ với HS mà phải
liên hệ, phát triển cái cũ, gần gũi với sinh hoạt và suy nghĩ hàng ngày.
3. Sử dụng các PPDH đa dạng: Nêu vấn đề, thí nghiệm thực hành, so

thống và phần mềm ứng dụng.
25
Phần mềm hệ thống là tất cả các phần mềm được sử dụng để điều hành và
bảo trì một hệ MVT, bao gồm hệ điều hành và các chương trình tiện ích – phân
biệt với các chương trình ứng dụng [22].
Phần mềm ứng dụng là các chương trình nhằm thực hiện các công việc cụ
thể như xử lý từ, quản lý dữ liệu, vẽ hình…[22].
Từ những phân tích trên chúng tôi quan niệm: Phần mềm dạy học là một
trong những chương trình ứng dụng được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ cho
quá trình dạy học, bao gồm một tập hợp các câu lệnh viết theo một ngôn ngữ lập
trình nào đó để yêu cầu MVT thực hiện các thao tác cần thiết (cập nhật, xử lý số
liệu…) theo một kịch bản (giải thuật) và yêu cầu đã được xác định trước bởi nhà
giáo dục [8].
1.3.2. Vai trò của phần mềm trong dạy học
Ngoài các tính năng của một phương tiện dạy học truyền thống, phần mềm
dạy học có tính năng đặc biệt sau: là một phương tiện dạy học tích hợp được
nhiều tính năng của các phương tiện dạy học khác giúp giáo viên, học sinh làm
việc một cách dễ dàng nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm thời gian, công sức.
PMDH góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học
[10] [30] [36].
- Đổi mới nội dung dạy học: PMDH có thể trình bày một cách trực quan,
sinh động, dễ hiểu giúp học sinh dễ dàng nắm được nội dung học tập. Mặt khác
có khả năng cung cấp thêm nhiều tài liệu phong phú, đa dạng dùng để tra cứu,
tham khảo, đọc thêm, hệ thống hóa kiến thức, luyện tập theo các cấp độ khác
nhau.
- Đổi mới PPDH : PMDH có thể biểu thị thông tin dưới dạng văn bản, kí
hiệu, đồ thị, biểu đồ, hình vẽ. Các tài liệu trong PMDH được lựa chọn, thiết kế
Những khả năng sử dụng của MVT trong dạy học Vật lý được các tác giả
trình bày trong nhiều tài liệu khác nhau [3] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
[19] [22] [27] [30] [34] [36]. Dưới đây chúng tôi trình bày cụ thể khả năng sử
dụng chủ yếu của MVT trong dạy học Vật lý:
1. Sử dụng MVT trong việc mô phỏng các đối tượng nghiên cứu của Vật
lý.
Mô phỏng đối tượng nghiên cứu của Vật lý nhờ MVT theo quan điểm
của lý luận dạy học hiện đại là một phương pháp nhận thức, một phương pháp
dạy học. Nó xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạng toán
học hoặc xuất phát từ mối quan hệ định tính của các đại lượng Vật lý, thông qua
các phần mềm cài đặt trên MVT để giải quyết nhiệm vụ sau:
- Mô phỏng, minh họa các hiện tượng, quá trình Vật lý một cách trực
quan, chính xác dễ quan sát và nghiên cứu. Các mô phỏng xuất phát từ các tiên
đề hay mô hình được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương
pháp tính toán trên mô hình nhờ MVT được gọi là các mô phỏng chính xác hay
mô phỏng định lượng. Các mô phỏng chính xác có thể nêu ra như: mô phỏng sự
biến đổi của i và u của dòng điện xoay chiều (Hình 1.1) hay mô phỏng từ trường
quay trong động cơ không đồng bộ ba pha (Hình 1.2).