Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học kiến thức về "Hạt nhân nguyên tử" - Vật lý 12 nâng cao" theo hướng phát huy tích cực nhận thức của học s

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

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

Chuyên ngành: Phƣơng pháp giảng dạy Vật lý

Mã số: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. TRẦN ĐỨC VƢỢNG

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

Thai nguyen, 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1

MỤC LỤC

MỤC LỤC ..................................................................................................... 1

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN.......................................... 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................ 7

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 8

I. Lý do chọn đề tài........................................................................................ 8

II. Mục đích nghiên cứu. .............................................................................. 10

III. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................. 10

IV. Giả thuyết khoa học. .............................................................................. 10

V. Nhiệm vụ nghiên cứu. ............................................................................. 10

VI. Giới hạn đề tài........................................................................................ 10

VII. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 10

VIII. Đóng góp của đề tài. ............................................................................ 11

IX. Cấu trúc luận văn. .................................................................................. 11

Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ..................................................................... 14

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................... 14

1.1. Tính tích cực nhận thức ......................................................................... 15

1.1.1. Khái niệm tính tích cực....................................................................... 15

1.1.2. Biểu hiện của tính tích cực ................................................................. 16

1.1.3. Các mức độ của tính tích cực.............................................................. 18

1.1.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS. ..................................... 19

1.2. Phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý............................................. 22

1.2.1. Khái niệm phần mềm mô phỏng. ........................................................ 22

1.2.1.1. Khái niệm mô phỏng nhờ máy tính.................................................. 22

1.2.1.2. Khái niệm phần mềm mô phỏng ...................................................... 23

1.2.2. Các loại phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý. ........................... 23

1.2.2.1. Phần mềm mô phỏng chính xác hay mô phỏng định lƣợng. ............. 23

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 3

2.1. Khái quát về kiến thức phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”. . 40

2.1.1. Vị trí của phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.................... 40

2.1.2. Yêu cầu cần đạt đƣợc khi học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.... 41

2.1.2.1. Về kiến thức..................................................................................... 41

2.1.2.2. Về kỹ năng. ...................................................................................... 42

2.1.2.3. Về thái độ tình cảm.......................................................................... 42

2.1.3. Cấu trúc chƣơng “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” ................. 43

2.1.4.Sơ đồ cấu trúc chi tiết chƣơng “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”. 45

2.2. Thực trạng dạy học “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” phần theo

phƣơng pháp truyền thống............................................................................ 46

2.2.1.Ưu điểm............................................................................................... 46

2.2.2. Nhược điểm. ....................................................................................... 46

2.3. Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong phần “Hạt nhân nguyên tử -

VL 12 nâng cao” với sự trợ giúp của các phần mềm mô phỏng. ...................... 46

2.3.1. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 53: Phóng xạ ................................... 47

2.3.1.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 47

2.3.1.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 47

2.3.1.3. Dự kiến bảng ghi. ............................................................................ 49

2.3.1.4. Tổ chức hoạt động giảng dạy. .......................................................... 51

2.3.2. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 54: Phản ứng hạt nhân. ................... 64

2.3.2.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 64

2.3.2.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 64

2.3.2.3. Dự kiến bảng ghi. ............................................................................ 66

2.3.2.4. Tổ chức hoạt động dạy học. ............................................................. 67

2.3.3. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 56: Phản ứng phân hạch.................. 76

2.3.3.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 76

2.3.3.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4

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

KẾT LUẬN CHUNG................................................................................. 108

1. KẾT LUẬN............................................................................................ 108

2. HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN................................................................ 109

3. KIẾN NGHỊ. .......................................................................................... 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................... 111

PHỤ LỤC 1 PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN ...................................... 115

PHỤ LỤC 2: PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH....................................... 118

PHỤ LỤC 3: NỘI DUNG ĐỀ KIỂM TRA................................................. 120

PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM .............................. 123

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Viết tắt 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 Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sƣ phạm

TTC Tính tích cực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: So sánh mô phỏng bằng phần mềm mô phỏng và thí nghiệm thật.

Bảng 3.1: Chất lƣợng học tập của HS lớp thực nghiệm và lớp đối chứng năm

học trƣớc.

Bảng 3.2: Chất lƣợng học tập của HS nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng

năm học trƣớc.

Bảng 3.3: Thống kê biểu hiện tính tích cực của HS.

Bảng 3.4 : Kết quả bài kiểm tra.

Bảng 3.5: Tổng hợp xếp loại kiểm tra.

Bảng 3.6: Phân phối tần suất kết quả kiểm tra.

Biểu đồ 1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra.

Đồ thị 1: Đồ thị đƣờng phân bố tần suất.

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

năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn,

tác động đến tình cảm, đem lại hứng thú học tập cho học sinh…” [7].

Vật lý là một môn học mang tính chất đặc thù, hầu hết tri thức đƣợc tìm

ra bằng thực nghiệm. Do đó trong dạy học vật lý, việc áp dụng các phƣơng

pháp dạy học thực nghiệm, phƣơng pháp mô hình gắn liền bài giảng với thực

tiễn cuộc sống hàng ngày là nhiệm vụ quan trọng. Tuy nhiên trong nhiều phần

vật lý phổ thông các thiết bị thí nghiệm còn thiếu, cũ lên việc áp dụng phƣơng

pháp thực nghiệm và mô hình gặp nhiều khó khăn, nhiều hiện tƣợng khó có

thể quan sát bằng mắt thƣờng. Nhất là một số phần kiến thức không thể làm

thí nghiệm thực tế để kiểm chứng, với những phần này giáo viên thƣờng dạy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9

chay hoặc kiến thức đƣợc đƣa ra dƣới dạng thông báo, do đó học sinh khó có

thể pháp huy tính tích cực, tự chủ của mình. Khắc phục những khó khăn trên,

ngƣời ta luôn tìm cách sử dụng và phối hợp các phƣơng tiện dạy học sao cho

hiệu quả nhất, phát huy đƣợc tính tích cực chiếm lĩnh tri thức của học sinh.

Những năm gần đây, khoa học công nghệ có sự phát triển mạnh mẽ đặc

biệt là công nghệ thông tin. Những thành tựu của nó đƣợc ứng dụng trong rất

nhiều lĩnh vực nhƣ xã hội, kinh tế, khoa học kỹ thuật và cả trong giáo dục.

Chủ trƣơng của bộ giáo dục và đào tạo trong những năm học gần đây là “đẩy

mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong giảng dạy và học tập”. Do

đó Chỉ thị 22/2005/CT-BGD và ĐT của bộ trƣởng bộ Giáo Dục và Đào Tạo

về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2005-2006 đã nêu: “Tiếp tục đổi

mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học; tăng cường ứng dụng CNTT trong

các hoạt động của nhà trường, nhất là ứng dụng trong giảng dạy và học

tập…” [1]. Dạy học với sự giúp đỡ của máy tính cùng các phần mềm đã khắc

phục đƣợc những khó khăn mà phƣơng pháp dạy học truyền thống trƣớc đây

chƣa giải quyết đƣợc.

Tìm hiểu thực tế giảng dạy kiến thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12

nâng cao” ở trƣờng phổ thông, chúng tôi thấy phần này có nhiều kiến thức

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”.