Luận án tiến sĩ: Thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương dao động cơ vật lí 12

• Tác giả: Nguyễn Đăng Thuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Mai Văn Trinh
• Trường học: Đại học Vinh
• Chuyên ngành: Vật lí
• Đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “Dao động cơ” vật lí 12 trung học phổ thông
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Vinh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC BẢNG – BIỂU – ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ - HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC
• 1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
• 1.2. Các nghiên cứu ở trong nước
• 1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
• 2.1. Tổ chức hoạt động dạy học vật lí theo định hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 2.2. Tổ chức hoạt động dạy học. Tính tích cực và tích cực nhận thức
• 2.3. Tổ chức dạy học vật lí như thế nào để tích cực hóa được hoạt động nhận thức của học sinh?
• 2.4. Thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí
• 2.5. Khái niệm thí nghiệm kết nối máy tính. Các thành phần của thí nghiệm kết nối máy tính
• 2.6. Vai trò, chức năng của thí nghiệm kết nối máy tính
• 2.7. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí
• 2.8. Các yêu cầu về thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
• 3.1. Khảo sát thực trạng dạy học chương “Dao động cơ” với thí nghiệm kết nối máy tính nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3.1.1. Mục đích khảo sát
• 3.1.2. Nội dung khảo sát
• 3.1.3. Phương pháp khảo sát
• 3.1.4. Đối tượng khảo sát
• 3.2. Thực trạng thiết bị thí nghiệm và thí nghiệm kết nối máy tính liên quan đến chương “Dao động cơ”. Thực trạng nhận thức của giáo viên, các nhà quản lí về tầm quan trọng của TN và TNKNMT nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Thực trạng dạy học chương “Dao động cơ” với thí nghiệm kết nối máy tính nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3.3. Phân tích nội dung dạy học “Dao động cơ” và xác định những thí nghiệm kết nối máy tính cần xây dựng
• 3.4. Phân tích một số thí nghiệm kết nối máy tính hiện có liên quan đến chương “Dao động cơ”
• 3.4.1. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính Go!Motion của hãng Vernier
• 3.4.2. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Fourier Education
• 3.4.3. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Addestation
• 3.4.4. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Pasco
• 3.4.5. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính Cassy của hãng LD-Didactic
• 3.5. Chế tạo thiết bị kết nối máy tính ViLabs. Đặc tả về mặt kĩ thuật
• 3.5.1. Đặc tả các tính năng
• 3.5.2. Quy trình tiến hành thí nghiệm với thiết bị kết nối máy tính ViLabs
• 3.5.3. Các thử nghiệm đánh giá ổn định kết nối và sai số của cảm biến siêu âm SRF05 với thiết bị kết nối máy tính ViLabs
• 3.5.4. Đối chiếu thiết bị ViLabs với các yêu cầu của thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3.6. Xây dựng một số thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3.6.1. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động điều hòa của CLLX
• 3.6.2. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động điều hòa của CLĐ
• 3.6.3. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động tắt dần
• 3.6.4. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát cưỡng bức – cộng hưởng cơ
• 3.7. Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
• 3.7.1. Xác định mục tiêu dạy học chương “Dao động cơ”
• 3.7.2. Tiến trình dạy học bài “Dao động điều hòa” (tiết 1)
• 3.7.3. Tiến trình dạy học bài “Con lắc lò xo”
• 3.7.4. Tiến trình dạy học bài “Bài tập con lắc lò xo, con lắc đơn”
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 4.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 4.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm
• 4.4. Định hướng đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. Bộ tiêu chí đánh giá tính khả thi của thiết bị kết nối ViLabs
• 4.5. Bộ tiêu chí đánh giá tính tích cực của học sinh
• 4.6. Đánh giá kết quả học tập qua bài kiểm tra kiến thức cuối chương
• 4.7. Phân tích, đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm. TNSP vòng 1 và những điều chỉnh cho TNSP vòng 2
• 4.8. Đánh giá định tính
• 4.9. Đánh giá định lượng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC
• PHỤ LỤC 1: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT VÀ KẾT QUẢ KHẢO SÁT
• PHỤ LỤC 2: HỆ THỐNG CÁC TIÊU CHUẨN CỦA TN TRONG DHVL
• PHỤ LỤC 3: CÁC TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ
• PHỤ LỤC 4: CÁC PHIẾU HỌC TẬP CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ
• PHỤ LỤC 5: PHIẾU QUAN SÁT GIỜ DẠY
• PHỤ LỤC 6: ĐỀ KIỂM TRA CUỐI CHƯƠNG 1
• PHỤ LỤC 7: HÀM TÍNH CÁC THAM SỐ THỐNG KÊ
• PHỤ LỤC 8: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM

I. Kết nối máy tính trong dạy học

Kết nối máy tính đã trở thành một công cụ quan trọng trong dạy học, đặc biệt trong môn Vật lí. Việc sử dụng công nghệ thông tin giúp tăng cường hiệu quả giảng dạy, đặc biệt trong các thí nghiệm khoa học. Thí nghiệm kết nối máy tính (TNKNMT) cho phép thu thập và xử lý dữ liệu nhanh chóng, chính xác, giúp học sinh hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lí. Giáo viên có thể sử dụng các thiết bị như cảm biến và phần mềm chuyên dụng để tạo ra các bài học tương tác, thúc đẩy học tập tương tác.

1.1. Vai trò của kết nối máy tính

Kết nối máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp công nghệ thông tin vào giáo dục. Nó giúp học sinh quan sát và phân tích các hiện tượng vật lí một cách trực quan, từ đó nâng cao khả năng nhận thức. Thí nghiệm kết nối máy tính cũng giúp giáo viên tiết kiệm thời gian trong việc chuẩn bị và thực hiện các thí nghiệm, đồng thời tăng tính chính xác của kết quả.

1.2. Ứng dụng trong dạy học dao động cơ

Trong chương dao động cơ lớp 12, kết nối máy tính được sử dụng để khảo sát các hiện tượng như dao động điều hòa, dao động tắt dần, và cộng hưởng. Các thiết bị như cảm biến siêu âm và phần mềm xử lý dữ liệu giúp học sinh dễ dàng quan sát và phân tích các quy luật dao động. Thí nghiệm kết nối máy tính cũng giúp giáo viên minh họa các khái niệm phức tạp một cách trực quan, từ đó tăng hiệu quả giảng dạy.

II. Phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực là một trong những yếu tố quan trọng giúp nâng cao chất lượng giáo dục. Việc sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học giúp học sinh chủ động tham gia vào quá trình học tập, từ đó phát triển kỹ năng tư duy và sáng tạo. Giáo viên cần lựa chọn và thiết kế các bài học phù hợp để tối ưu hóa hiệu quả của kết nối máy tính.

2.1. Tích cực hóa hoạt động nhận thức

Thí nghiệm kết nối máy tính giúp học sinh tích cực hóa hoạt động nhận thức thông qua việc quan sát, phân tích và đưa ra kết luận từ các dữ liệu thu được. Giáo viên cần thiết kế các hoạt động học tập tương tác để khuyến khích học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập.

2.2. Thiết kế tiến trình dạy học

Việc thiết kế tiến trình dạy học với thí nghiệm kết nối máy tính cần đảm bảo tính logic và phù hợp với nội dung học tập. Giáo viên cần lựa chọn các thí nghiệm phù hợp với mục tiêu bài học và khả năng của học sinh, đồng thời sử dụng các công cụ hỗ trợ để tăng tính tương tác và hiệu quả giảng dạy.

III. Thực nghiệm và đánh giá

Thực nghiệm sư phạm là bước quan trọng để đánh giá hiệu quả của thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học. Các kết quả thực nghiệm giúp giáo viên và nhà nghiên cứu điều chỉnh và cải tiến phương pháp dạy học để đạt hiệu quả cao nhất. Thí nghiệm kết nối máy tính cũng giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành và tư duy khoa học.

3.1. Đánh giá tính khả thi

Các thí nghiệm kết nối máy tính cần được đánh giá về tính khả thi và hiệu quả trong thực tế dạy học. Giáo viên cần xem xét các yếu tố như độ chính xác của thiết bị, thời gian thực hiện và mức độ phù hợp với nội dung học tập để đảm bảo tính khả thi của các thí nghiệm.

3.2. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy thí nghiệm kết nối máy tính giúp học sinh hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lí và tăng cường khả năng tư duy khoa học. Giáo viên cần sử dụng các kết quả này để điều chỉnh và cải tiến phương pháp dạy học, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục.