Chương 1: Cơ sở lí luận của việc thiết kế và sử dụng thi nghiệm kết nối máy vi tính hỗ trợ quá trình dạy học theo phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết van dé 1. Tổng quan đề tài Hiện nay chúng ta đang thực hiện việc đổi mới rất mạnh mẽ vẻ nội dung và phương pháp day học ở bậc trung học phé thông. Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lý nói riêng thì việc đối mới đó gắn liền với việc phải tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy — học. Đây là một nhiệm vụ đặc biệt khó khăn vì nhiều nguyên nhân: thiết bị thí nghiệm còn thiếu thến và chưa đồng bộ: việc lắp ráp và tiến hảnh các thí nghiệm đòi hỏi nhiều thời gian trong khi thời gian nghỉ chuyển giữa hai tiết chỉ có 5 phút; thí nghiệm không đảm bảo thành công, đồng thời việc xử lí và biểu diễn kết quả cũng thiếu chính xác và trực quan.
Bên cạnh đó thì có một nguyên nhân rất quan trọng là năng lực sử dụng thiết bị, thí nghiệm của giáo viên trên thực tế còn nhiều hạn chế. Sự hạn chế đó thể hiện cả ở mặt kĩ thuật lắp ráp va tiến hành các thí nghiệm lẫn phương pháp sử dụng các thí nghiệm đó trong giờ học sao cho tăng cường được hoạt động nhận thức tự chủ, sáng tạo của học sinh. Vì vậy để có thé sử dụng các thí nghiệm vào quá trình dạy - học một cách hiệu quả nhất thi can phải xây dựng được các thí nghiệm tốt, đơn giản, gọn nhẹ mà hiệu quả cao, để sử dụng cho mọi giáo viên và học sinh. Để đổi mới, khắc phục được các khó khăn trên, trong nước đã có nhiều công trình, đề tài nghiên cứu vé việc ứng dụng công nghệ thông tin, sử dụng các phan mém và kết nối với máy tính để hộ trợ vào đạy học thí nghiệm như: e Trần Huy Hoàng (12/2005), Sử đựng MVT hỗ trợ Định luật bảo toàn động lượng, tạp chí giáo dục số 127.
® Lẻ Hoàng Anh Linh (2013). Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biển Sonar và sử dung trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn ` lop 10 THPT. e Trương Hồng Ngọc (2014), Thiết kế một số thi nghiệm cơ học dùng cảm biển chuyên động dé hỗ trợ quá trình dạy học các chương "Động học chất điểm " và “Các định luật bảo toàn", vật lý 10 ban cơ bản, Luận văn tốt nghiệp DH Sư Pham TP Hồ Chí Minh. e Nguyễn Xuân Thành (2007), Mô phóng thí nghiệm trên máy tính dé sử dụng phối hợp với thí nghiệm thật trong dạy học vật lý ở trường phổ thong, tạp chi nghiên cứu khoa học.
® Mai Văn Trinh (2001), Nang cao hiệu quả dạy học vật lý ở trưởng THPT nhớ việc sử dung MVT và phương tiện day học hiện đại, luận án tiến sĩ giáo duc Vinh. ¢ Pham Xuân Qué (4/2002), Đồi mới nội dung và phương pháp day học vật lý phổ thông với sự hỗ trợ của MVT và phan mềm day học. tạp chí giáo dục số 27. Qua việc tìm hiểu các tài liệu trên, tôi nhận thấy rằng việc nghiên cứu sử dụng thí nghiệm kết nỗi với MVT hỗ trợ vào dạy học đã và đang nhận được sự quan tâm của các nha khoa học trong nước.
Việc sử dụng MVT vảo quá trình day học là hoàn toan có cơ sở khoa học và phù hợp với xu thé phát triển của thời đại hiện nay, là việc làm tất yếu dé nâng cao chất lượng giáo dục. Hầu hết, trong các nghiên cứu trên, các tác giả đã xây dựng phần mềm để mô phỏng các thi nghiệm that hd trợ cho việc dạy học hay xây dựng dụng cụ thí nghiệm để xác định vị trí và vận tốc của vật. Tuy nhiên trong các nghiên cứu trên vẫn còn những hạn chế vé mặt chương trình, công cụ hỗ trợ tính toán, và tiến trình tổ chức các hoạt động dạy và học trên lớp học. Trong các ứng dụng của công nghệ thông tin vào day học vat ly thi việc sử dụng các thí nghiệm được ghép nối với MVT là một trong các ứng dụng đặc trưng.
Hiện nay, đã có các bộ thiết bị ghép nối và các phần mềm tương ứng như: Cassy, Comex, Cobra (CHLB Đức). dap ứng được nhiều phép đo trong thí nghiệm vật lý. Tuy nhiên, các bộ ghép nếi đó vẫn còn chưa được khai thác một cách hiệu quả các trường phỏ thông do: giá thành cao nên khó khăn trong việc trang bị, thiết bj cồng kénh, phần mềm phiên bản tiếng nước ngoài khó sử dụng và ít chức năng khai thác, đặc biệt là chưa có bán hướng dẫn sử dụng để tiến hành cụ thể các thí nghiệm phù hợp với chương trình day học ở Việt Nam. Trong khi đó, bộ thi nghiệm cảm biến của hàng Vemier (Mĩ) tỏ ra ưu thé hơn về nhiều mặt như giá thành rẻ, thiết bị cảm biến để sử dụng, độ chỉnh xác và khả năng áp dụng vao thực tế cao.
Cụ thé giá của cảm biến chuyển động Go!Motion là $149, cổng quang Photogate là $62. Hiện nay ở Việt Nam, có nhiều tác giả nghiên cứu chế tạo thành công cảm biến siêu âm với giá thành chỉ dưới một triệu đồng. Đồng thời tận dụng các thiết bị của hãng Vernier đã được trang bị cho phòng thí nghiệm vật lý phổ thông trường đại học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh với những điều kiện, thiết bị sẵn có.
Trong phạm vi của đề tài này, tác giả sẽ di sâu nghiên cứu việc sử dụng bộ thí nghiệm cảm biển của hãng Vernier (cảm biến siêu âm va cổng quang điện) cùng với phần mém hỗ trợ Logger Pro để thiết kế các thí nghiệm nhằm hỗ trợ day học một số kiến thức trong chương “Động học chất điểm” - Vật lý 10 với mục đích là xây dựng được tiến trình day học có sử dụng thí nghiệm để giải quyết van dé, tăng cường tính tích cực, và chủ động của học sinh. 12 Phương pháp day học tích cực 1.1 Phương phap dạy học tích cực Theo PGS.TS Vũ Hồng Tiến định nghĩa: “Phwong pháp day học tích cực là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước dé chỉ những phương pháp giáo duc, day học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học. Phương pháp dạy học tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người hoc, nghĩa là tập trung vào phát huy tinh tích cực của người học chứ không phải là tập trưng vào phát huy tính tích cực của người dạy. tuy nhiên dé dạy học theo phương pháp tích cực thì giáo viên phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ động” [7].
Day học tích cực không phải là một phương pháp day học cụ thé, chuyên biệt nao đó; day học tích cực càng không phải là sự phủ nhận các phương pháp day học truyền thống. Nói đến phương pháp day học tích cực thực chất là muốn nhắn mạnh một định hướng khai thác mặt tích cực của các phương pháp dạy học hiện có. Điều cốt yếu của day học tích cực là phải lựa chọn và vận dụng các phương pháp sao cho phủ hợp với nội dung của bài dạy và đặc biệt là phù hợp với đối tượng HS. Người thầy trong day học tích cực can chú ý khai thác và sử dụng các kĩ thuật day học nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức và phát triển tư duy HS, hình thành cho họ khả năng độc lập, nang động.
sáng tạo trong việc tiếp thu va xử lí thông tin, cũng như trong việc giải quyết những công việc cụ thẻ sau nảy.2 Đặc trưng của các phương pháp dạy học tích cực 1.1 Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh Trong phương pháp dạy học tích cực, người học - đối tượng của hoạt động "dạy", đồng thời là chủ thé của hoạt động "học" - được cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ chứ không phải thụ động tiếp thu những tri thức đã được GV sắp đặt. Được đặt vào những tình huỗng của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm. giải quyết van dé đặt ra theo cách suy nghĩ của minh, từ đó nắm được kiến thức kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp "lam ra" kiến thức, kĩ năng đó, không ra theo những khuôn mẫu sẵn có, được bộc lộ vả phát huy tiêm năng sáng tao [8]. Dạy theo cách này thì GV không chỉ giản đơn truyền đạt trị thức mả còn hướng dẫn hành động.
Chương trình đạy học phải giúp cho từng HS biết hành động và tích cực tham gia các chương trình hành động của cộng đồng.2 Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh - với sự bùng nổ thông tin, khoa học, kĩ thuật, công nghệ phát triển như vũ bão - thi không thể nhdi nhét vào đầu óc HS khói lượng kiến thức ngảy càng nhiều. Phải quan tâm dạy cho HS phương pháp học ngay từ bậc T iéu học và càng lên bậc học cao hơn càng phải được chú trọng. Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học. Nếu rèn luyện cho người học có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người, kết quả học tập sẽ được nhân lên gap bội.
Vì vậy, ngày nay người ta nhân mạnh mặt hoạt động học trong qua trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động, đặt van dé phát triển tự học ngay trong trường phô thông, không chỉ tự học ở nhà sau bài lên lớp mà tự học cả trong tiết học có sự hướng dẫn của GV [8].3 Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác Phương pháp dạy học tích cực đòi hỏi sự cố gắng và nỗ lực của mỗi HS trong quá trình tự chiếm lĩnh kiến thức mới. Vì vậy, phải chú ý đến vai trò của từng cá nhân trong hoạt động dạy học. Tuy nhiên, vai trỏ cá nhân chỉ có thể phát huy tốt thông qua sự tương tác giữa GV va HS, giữa HS va HS va tương tác giữa các nhóm với nhau, đó chính là phương pháp học tập hợp tác. Phương pháp này dé cao vai trỏ giao tiếp giữa HS và HS.
Dé phát huy vai trò của HS người ta thường tỏ chức việc học tập hợp tác theo kiểu nhóm, tỏ từ 4 đến 6 người.