Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm coach trong dạy học chương “dao động cơ” - vật lí 12 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ THỊ THẢO SƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO THÍ NGHIỆM

VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” – VẬT LÍ 12 THEO

HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT

VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành : Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số : 8.14.01.11

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Đà Nẵng – Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Người hướng dẫn khoa học:TS. Nguyễn Anh Thuấn

Phản biện 1: PGS. TS Lê Công Triêm

Phản biện 2: PGS. TS Nguyễn Văn Biên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục họp tại Trường Đại học Sư

phạm vào ngày 22 tháng 12 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

- Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài:

Thực hiện Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành

Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản,

toàn diện giáo dục và đào tạo, Bộ giáo dục và đào tạo đã thực hiện

những thay đổi cơ bản về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy

học (PPDH). Một trong những mục tiêu quan trọng trong Nghị quyết

29 là “ Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dụclí

tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực

và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển

khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”.

Để hiện thực hóa mục tiêu đó, Nghị quyết 29 đề ra giải pháp

“Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng

hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến

thức, kĩ năng của người học. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ,

khuyến khich t ́ ựhoc, t ̣ ạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới

tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp

sang tổ chức hình thức hoc t ̣ âp đa d ̣ ạng, chú ý các hoạt động xã hội,

ngoai khóa, nghiên c ̣ ứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ

thông tin và truyền thông trong dạy và học”.

Theo đó quan điểm chỉ đạo của Đảng là: “Chuyển mạnh quá

trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triến toàn diện

năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lí luận gắn

với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và

giáo dục xã hội”. Điều đó cho thấy, việc đổi mới hình thức, phương

pháp dạy học theo chương trình mới nhấn mạnh hình thức học tập

phát hiện và giải quyết vấn đề.

2

Bên cạnh đó, Vật lí là môn khoa học tự nhiên có rất nhiều

ứng dụng quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực. Hơn nữa, Vật lí

cũng là một môn khoa học thực nghiệm vì vậy thực hiện thí nghiệm

trong giờ học là rất thiết thực và cần thiết. Ngày nay máy vi tính đã

có mặt ở hầu hết các vĩnh vực. Thực tế đã có một học phần riêng để

nghiên cứu về cấu tạo và vận hành máy vi tính, đặc biệt là sử dụng

máy vi tính trong nghiên cứu và dạy học Vật lí, chương “Dao động

cơ” - Vật lí 12 là một trong những chương có kiến thức khá trừu

tượng, đòi hỏi tính tư duy cao và yêu cầu tiến hành nhiều thí nghiệm

để kiểm chứng. Khi đã có được thí nghiệm kiểm chứng, học sinh sẽ

tự mình sử dụng các phần mềm để phân tích video thí nghiệm đó, từ

đó rút ra được các kiến thức cần học khiến cho học sinh tập trung

vào bài giảng hơn, hào hứng hơn và nhớ bài lâu hơn. Sự kết hợp giữa

các lí thuyết mới và máy vi tính trong tiến trình dạy học sẽ tạo nên

một tiến trình dạy học mới mà trong tiến trình đó người học chủ

động, tích cực hơn trong việc xây dựng hệ thống tri thức cho bản

thân.

Qua quá trình nghiên cứu lí luận và phương pháp dạy học bộ

môn Vật lí, tôi nhận thấy cần thiết phải xây dựng và sử dụng thí

nghiệm phân tích video vào dạy học bộ môn Vật lí nhằm giúp cho

học sinh xây dựng được cho mình một hệ thống kiến thức và có khả

năng vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các vấn đề đặt ra

góp phần nâng cao chất lượng dạy học. Vì vậy tôi chọn đề tài nghiên

cứu “Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần mềm Coach

trong dạy học chương “Dao động cơ” - Vật lí 12 theo hướng phát

triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh”.

3

2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

2.1. Nghiên cứu nước ngoài

Ở Việt Nam, người đầu tiên đưa PPDH GQVĐ vào Việt

Nam là dịch giả Phan Tất Đắc đã dịch cuốn sách “Dạy học nêu vấn

đề” của Lecne (1977). Về sau nhiều nhà khoa học nghiên cứu . Với

môn Vật lí, PPDH GQVĐ được các tác giả Nguyễn Ngọc Quang,

Nguyễn Cương, Dương Xuân Trinh. Luận án tiến sĩ đầu tiên nghiên

cứu DH nêu vấn đề của tác giả Lê Văn Năm (2001), Sử dung DH ̣

nêu vấn đề - Ơrixtic để nâng cao hiệu quả dạy chương trình Vật lí

phổ thông.

2.2. Nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, người đầu tiên đưa PPDH GQVĐ vào Việt

Nam là dịch giả Phan Tất Đắc đã dịch cuốn sách “Dạy học nêu vấn

đề” của Lecne (1977). Về sau nhiều nhà khoa học nghiên cứu . Với

môn Vật lí, PPDH GQVĐ được các tác giả Nguyễn Ngọc Quang,

Nguyễn Cương, Dương Xuân Trinh. Luận án tiến sĩ đầu tiên nghiên

cứu DH nêu vấn đề của tác giả Lê Văn Năm (2001), Sử dung DH ̣

nêu vấn đề - Ơrixtic để nâng cao hiệu quả dạy chương trình Vật lí

phổ thông.

Trong những năm gần đây có nhiều luận văn thạc sĩ và khóa

luận tốt nghiệp của sinh viên nghiên cứu ứng dung PPDH này trong ̣

DHHH ở THPT như:

- Lê Xuân Lâm (2018), Khai thác và sử dụng phần mềm

trong dạy học chương "Dòng điện trong các môi trường" - Vật lí 11

nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh dân tộc vùng

đặc biệt khó khăn, Luận văn thạc sĩ, ĐHGD – ĐHQG Hà Nội.

4

- Trần Văn Hiền (2018), Xây dựng và sử dụng video đo trực

tiếp trong dạy học "Chuyển động thẳng" - Vật lí 10 nhằm phát triển

năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, Luận văn thạc sĩ, ĐHGD –

ĐHQG Hà Nội.

- Nguyễn Thị Xuân ( 2018), Xây dựng tiến trình dạy học một

số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 với sự hỗ trợ của

Video-clip, phần mềm dạy học và bản đồ tư duy bồi dưỡng năng lực

giải quyết vấn đề của học sinh miền núi, Luận văn thạc sĩ, ĐHGD –

ĐHQG Hà Nội.

Như vậy, đã có nhiều tác giả quan tâm đến việc sử dung bài ̣

tập vật lí, phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực GQVĐ,

năng lực tư duy và dạy học tích hợp với giáo duc môi trư ̣ ờng .

Nhưng vấn đề “Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm với phần

mềm Coach trong dạy học chương “Dao động cơ” - Vật lí 12 theo

hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh” thì chưa

được nghiên cứu và giải quyết, do vậy việc lựa chọn hướng đề tài

này mang ý nghĩa thực tiễn và cấp thiết.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, khai thác và ghi hình video các thí nghiệm trong

chương “Dao động cơ” - Vật lí 12 và sử dụng phần mềm Coach để

xử lí các video thí nghiệm, từ đó rút ra được kết quả theo hướng phát

triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh nhằm nâng cao tính tích

cực trong dạy và học môn Vật lí 12.

4. Giả thuyết khoa học

Nếu ghi hình các thí nghiệm thành công và sử dụng được

phần mềm Coach để xử lí các thông tin, từ đó rút ra các kết quả cần

thiết theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thì có thể phát

5

triển năng lực tự học cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng

dạy học môn Vật lí.

5. Đối tượng nghiên cứu

- Các tài liệu về phương pháp dạy học thí nghiệm trong

chương trình Vật lí 12 .

- Các tài liệu liên quan đến cơ sở lí thuyết của các bài thí

nghiệm Cơ lớp 12.

- Các thí nghiệm phần Cơ học trong chương trình Vật lí lớp

12.

- Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm Coach để xử lí

video thí nghiệm.

6. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết chương “Dao động cơ”- Vật lí

lớp 12 Cơ bản.

- Nghiên cứu xây dựng các bài thí nghiệm, ghi hình, lấy các

số liệu mẫu của các bài thí nghiệm chương “Dao động cơ”- Vật lí

lớp 12 Cơ bản.

- Dùng phần mềm Coach để phân tích, xử lí các video thí

nghiệm. Từ đó rút ra những kết luận cần thiết cho bài học.

- Hướng dẫn học sinh ghi hình thí nghiệm và sử dụng phần

mềm để rút ra các kiến thức cần học.

7. Phạm vi nghiên cứu

Do một số hạn chế về vấn đề thời gian và kinh nghiệm bản

thân, nên đề tài chỉ nghiên cứu các bài thí nghiệm trong chương Dao

động cơ lớp 12 Vật lí THPT tại phòng thí nghiệm của Khoa Vật lí

trường Đại học (ĐH) Sư Phạm Đà Nẵng.

6

8. Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nhiệm vụ trên, tôi đã tiến hành các phương pháp

nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu những tài liệu liên quan

trong chương trình Vật lí phổ thông, những tài liệu hướng dẫn sử

dụng các bộ dụng cụ thí nghiệm liên quan. Nghiên cứu những tài liệu

về phương pháp dạy học thí nghiệm Vật lí lớp 12 trong trường phổ

thông.

- Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành và ghi hình các bài thí

nghiệm, dùng phần mềm để xử lí video thí nghiệm đó, thực hiện rút

ra những kết luận và những hướng dẫn sư phạm cần thiết. Hướng dẫn

học sinh tự nghiên cứu, ghi hình và sử dụng phần mềm để nâng cao

hứng thú cho học sinh trong việc học tập Vật lí.

9. Những đóng góp mới của đề tài

Khoá luận là cơ sở để tôi có thể xây dựng và hoàn thiện các

bài thí nghiệm Vật lí khi về dạy ở trường phổ thông. Nó còn có thể

làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên và học sinh khi giảng

dạy và tiến hành các bài thí nghiệm Vật lí liên quan.

10. Cấu trúc của luận văn

- Phần mở đầu

- Phần nội dung

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của vấn đề phát triển

năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông và phần

mềm phân tích video

Chương 2: Phối hợp sử dụng video thí nghiệm và phần mềm

phân tích video Coach trong dạy học chương “ Dao động cơ” - Vật

lí 12

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

7

- Phần kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

8

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO

HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

1.1. Khái niệm về năng lực và vấn đề phát triển năng lực

cho học sinh trung học phổ thông

1.1.1. Khái niệm năng lực của học sinh trung học phổ

thông

Theo Nguyễn Thị Minh Phương: Năng lực cần đạt của học sinh

THPT là tổ hợp nhiều khả năng và giá trị được cá nhân thể hiện

thông qua các hoạt động có kết quả.

1.1.2. Một số năng lực cần phát triển cho học sinh trung

học phổ thông

- Những năng lực chung, được tất cả các môn học và hoạt

động giáo dục góp phần hình thành, phát triển: năng lực tự chủ và tự

học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và

sáng tạo.

- Những năng lực chuyên môn, được hình thành, phát triển

chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định:

năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ,

tin học, thẩm mỹ, thể chất.

1.2. Năng lực giải quyết vấn đề

1.2.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân “huy động”,

kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kỹ năngvới thái

độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,… để hiểu và giải quyết vấn đề

trong tình huống nhất định một cách hiệu quả và với tinh thần tích

cực.

9

1.2.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Bốn thành tố của năng lực GQVĐ:

- Tìm hiểu, khám phá vấn đề.

- Thiết lập không gian.

- Lập kế hoạch, thực hiện giải pháp.

- Đánh giá và phản ánh giải pháp.

1.2.3. Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề

Để phát triển năng lực GQVĐ cần phải xác định các biểu

hiện của năng lực, đó là:

- Biết phát hiện một vấn đề, tìm hiểu một VĐ.

- Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến VĐ.

- Đề xuất được giả thuyết khoa học khác nhau:

- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ; suy ngẫm về cách

thức và tiến trình GQVĐ.

1.3. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

1.3.1. Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Dạy học GQVĐ là toàn bộ các hành động như tổ chức

các tình huống có vấn đề, biểu đạt các vấn đề, chú ý giúp đỡ cho HS

những điều cần thiết để HS GQVĐ, kiểm chứng các cách giải quyết

đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến

thức đã tiếp thu được. Dạy học GQVĐ có tác dụng phát huy hoạt

động nhận thức tự chủ, tích cực của HS, giúp HS chiếm lĩnh được

các kiến thức khoa học một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời bảo

đảm sự phát triển trí tuệ trong quá trình học tập.

1.3.2. Các giai đoạn dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

- Giai đoạn 1: Đặt ra các câu hỏi khoa học

- Giai đoạn 2: Giải quyết vấn đề

10

- Giai đoạn 3: Báo cáo kết quả nghiên cứu, thảo luận và đưa

ra kết luận

1.4. Xây dựng và sử dụng video thí nghiệm

1.4.1. Giới thiệu phần mềm Coach

Coach là phần mềm ứng dụng được trong nhiều lĩnh vực

khoa học: Toán, vật lí, hóa học và kết hợp với nhiều công cụ cần

thiết. Coach còn là phần mềm duy nhất tích hợp các công cụ, cho

phép:

- Thu thập dữ liệu, các phép đo trong và ngoại tuyến.

- Dựa vào các video dữ liệu để thực hiện các phép đo kĩ

thuật và hình ảnh, bao gồm chụp và chỉnh sửa các video clip.

- Lập mô hình, tạo mới và sử dụng các mô hình số.

- Kiểm soát, tạo ra các chương trình để kiểm soát các thiết bị

truyền động khác nhau và các hệ thống tự động.

- Hoạt ảnh: Tạo ra các hình ảnh hóa để hiểu rõ hơn về ý

nghĩa của dữ liệu.

- Xử lí các dữ liệu đã thu thập.

1.4.2. Xây dựng video thí nghiệm để sử dụng với phần

mềm Coach

1.4.3. Phân tích các video thí nghiệm phần mềm Coach

1.4.4. Ưu điểm, nhược điểm của video TN

So với thí nghiệm truyền thống, TN tương tác trên màn hình

có những ưu điểm:

- Phạm vi các quá trình vật lí được nghiên cứu rộng hơn so

với TN truyền thống

- Các quá trình vật lí thực có thể dễ dàng được quan sát tại

bất cứ thời điểm nào, góc độ nào và quan sát được nhiều lần trên

màn hình với các mục đích khác nhau.

11

- Chỉ nghiên cứu một quá trình, hiện tượng duy nhất để thu

thập được các dữ liệu cần thiết cho việc nghiên cứu.

- Việc thu thập số liệu, phân tích, xử lí từ phần mềm là dễ

dàng, nhanh chóng với độ chính xác cao.

Mặc dù có nhiều ưu điểm, song so với TN truyền thống, TN

tương tác trên màn hình vẫn tồn tại một số nhược điểm như:

- Trong quá trình học tập trên lớp, người học chỉ chủ yếu

tham gia tương tác gián tiếp với đối tượng nghiên cứu thông qua máy

vi tính để thu nhận và xử lí thông tin từ đối tượng nghiên cứu mà

không có điều kiện để tham gia quá trình ghi lại hiện tượng vật lí.

- Các video ghi lại quá trình, hiện tượng vật lí trong trường

hợp này, muốn ghi lại, phải được quay lại, sau đó cần chuyển sang

các định dạng mà phần mềm yêu cầu.

- Để đảm bảo độ chính xác, góc quay, tỉ lệ xích giữa những

điểm ảnh so với khoảng cách trong thực tế cần phải đặc biệt lưu ý.

- Với việc sử dụng thí nghiệm này, HS không có cơ hội rèn

luyện kĩ năng liên quan đến việc lắp đặt, tiến hành thí nghiệm, sử

dụng các dụng cụ đo.

1.4.5. Sử dụng các video thí nghiệm đã xây dựng với phần

mềm Coach trong dạy học vật lí

Sử dụng thí nghiệm chuyển động của các con lắc để làm nảy

sinh vấn đề và kiểm chứng lại lí thuyết.

- Một video mô tả quĩ đạo dao động của con lắc đơn là

đường hình sin.

- Một video mô tả quĩ đạo dao động của con lắc lò xo là dao

động điều hòa.

- Một video mô tả dao động tắt dần của con lắc lò xo.

- Một video mô tả dao động cưỡng bức của các con lắc đơn.