Luận văn thạc sĩ: Sử dụng phần mềm Working Model hỗ trợ dạy học động lực học vật lý 10

Luận văn thạc sĩ VNU UED nghiên cứu ứng dụng phần mềm Working Model trong dạy học động lực học chất điểm cho học sinh trung tâm giáo dục thường xuyên.

• Tác giả: Chử Văn Quyền
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Nhã
• Trường học: Trường Đại Học Giáo Dục
• Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lí
• Đề tài: Sử Dụng Phần Mềm “Working Model” Hỗ Trợ Dạy Học Chương “Động Lực Học Chất Điểm (Vật Lý 10 Cơ Bản)” Theo Hướng Phát Huy Tính Tích Cực Cho Học Sinh Ở Trung Tâm Giáo Dục Thường Xuyên
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
• 1.2. Về sử dụng các phần mềm trong dạy học Vật lí
• 1.3. Về sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí
• 1.4. Phát huy tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh
• 1.5. Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh
• 1.6. Biểu hiện của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh
• 1.7. Đặc điểm của tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh
• 1.8. Các biện pháp tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh
• 1.9. Dạy học Vật lý theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của học sinh
• 1.10. Ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí
• 1.11. Xu hướng ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí
• 1.12. Tổng quan về thí nghiệm ảo
• 1.13. Ưu điểm và nhược điểm trong việc ứng dụng CNTT trong giảng dạy Vật lý
• 1.14. Dạy học thí nghiệm vật lý chương “Động lực học chất điểm” phần Cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo
• 1.15. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học
• 1.16. Tính tích cực hóa trong quá trình nhận thức của học sinh khi dạy học thí nghiệm phần cơ học Vật lý 10 thông qua sử dụng phần mềm Vật lý ảo
• 1.17. Tổng quan về phần mềm mô phỏng Working Model
• 1.18. Giới thiệu phần mềm Working Model
• 1.19. Thực trạng của việc sử dụng CNTT trong học tập môn Vật lý ở TT GDTX Việt Hưng
• 1.20. Khảo sát thực trạng dạy học phần cơ học ở trường trung học phổ thông
• 1.21. Nội dung khảo sát
• 1.22. Phương pháp khảo sát
• 1.23. Kết quả khảo sát
• 1.24. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM “WORKING MODEL” HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM (VẬT LÝ 10 CƠ BẢN)” THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CHO HỌC SINH Ở TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN
• 2.1. Mục tiêu dạy học của chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10
• 2.2. Nội dung kiến thức cơ bản của chương
• 2.3. Đặc điểm chương "Động lực học chất điểm"
• 2.4. Một số khó khăn gặp phải khi dạy học chương "Động lực học chất điểm"
• 2.5. Cấu trúc logic của chương “Động lực học chất điểm”
• 2.6. Thiết kế mô phỏng một số thí nghiệm phần Động lực học chất điểm với phần mềm Working Model
• 2.7. Các bước thiết kế thí nghiệm ảo trên phần mềm Working Model
• 2.8. Sử dụng phần mềm Working Model thiết kế mô phỏng một số mô phỏng đơn giản
• 2.9. Xây dựng tiến trình dạy học chương Động lực học chất điểm có sử dụng phần mềm Working Model
• 2.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Phương thức thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Bài kiểm tra
• 3.6. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.7. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình thực nghiệm sư phạm
• 3.8. Kết quả thực nghiệm sư phạm của các lớp thực nghiệm và đối chứng
• 3.9. Kiểm định giả thuyết thống kê
• 3.10. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ

Tóm tắt

I. Tổng quan về phần mềm Working Model trong dạy học vật lý 10

Phần mềm Working Model là một công cụ mạnh mẽ hỗ trợ giáo viên trong việc dạy học môn vật lý, đặc biệt là chương động lực học chất điểm. Phần mềm này cho phép mô phỏng các hiện tượng vật lý một cách trực quan, giúp học sinh dễ dàng tiếp thu kiến thức. Việc sử dụng phần mềm này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả giảng dạy.

1.1. Giới thiệu về phần mềm Working Model

Working Model là phần mềm mô phỏng động lực học, cho phép người dùng tạo ra các mô hình vật lý và thực hiện các thí nghiệm ảo. Phần mềm này giúp học sinh hình dung rõ hơn về các khái niệm vật lý phức tạp.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng phần mềm trong dạy học

Việc sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học giúp tăng cường tính tương tác và hứng thú học tập của học sinh. Học sinh có thể thực hiện các thí nghiệm mà không cần thiết bị thực tế, từ đó phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề.

II. Thách thức trong việc dạy học động lực học tại trung tâm giáo dục thường xuyên

Dạy học động lực học tại trung tâm giáo dục thường xuyên gặp nhiều thách thức, bao gồm sự thiếu hụt thiết bị thí nghiệm và sự chênh lệch về trình độ học sinh. Những khó khăn này ảnh hưởng đến chất lượng giảng dạy và khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh.

2.1. Thiếu thiết bị thí nghiệm thực tế

Nhiều trung tâm giáo dục thường xuyên không có đủ thiết bị thí nghiệm để thực hiện các bài học động lực học. Điều này khiến giáo viên gặp khó khăn trong việc minh họa các khái niệm vật lý.

2.2. Sự chênh lệch về trình độ học sinh

Học sinh tại trung tâm giáo dục thường xuyên thường có trình độ học vấn không đồng đều, điều này tạo ra thách thức lớn cho giáo viên trong việc thiết kế bài giảng phù hợp với tất cả học sinh.

III. Phương pháp sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học

Để phát huy hiệu quả của phần mềm Working Model trong dạy học động lực học, giáo viên cần áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực. Việc thiết kế bài giảng kết hợp giữa lý thuyết và thực hành sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức tốt hơn.

3.1. Thiết kế bài giảng tích cực

Giáo viên cần thiết kế bài giảng theo hướng tích cực, khuyến khích học sinh tham gia vào quá trình học tập thông qua các hoạt động thực hành với phần mềm Working Model.

3.2. Tích hợp lý thuyết và thực hành

Kết hợp lý thuyết với thực hành là cách hiệu quả để học sinh hiểu sâu hơn về các khái niệm động lực học. Phần mềm Working Model cho phép học sinh thực hiện các thí nghiệm ảo, từ đó củng cố kiến thức lý thuyết.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phần mềm trong dạy học động lực học

Việc ứng dụng phần mềm Working Model trong dạy học đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy và giải quyết vấn đề.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm

Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng phần mềm Working Model đã giúp học sinh cải thiện đáng kể kết quả học tập trong môn vật lý, đặc biệt là trong chương động lực học.

4.2. Phản hồi từ học sinh

Học sinh đã có những phản hồi tích cực về việc sử dụng phần mềm trong học tập. Nhiều em cho biết cảm thấy hứng thú hơn với môn học và dễ dàng tiếp thu kiến thức hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của việc sử dụng phần mềm

Việc sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học động lực học không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn mở ra nhiều triển vọng cho việc đổi mới phương pháp giảng dạy. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng công nghệ trong giáo dục.

5.1. Tương lai của giáo dục với công nghệ

Công nghệ sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong giáo dục, giúp nâng cao chất lượng dạy và học. Phần mềm mô phỏng như Working Model sẽ ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

5.2. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển

Cần khuyến khích các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ trong giáo dục, từ đó phát triển các phần mềm hỗ trợ dạy học hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực người học là nhiệm vụ trọng tâm được xác định trong Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng. Trong thực tế giáo dục hiện nay, có khoảng 70% học sinh tại các Trung tâm Giáo dục Thường xuyên gặp khó khăn trong việc tiếp thu các môn khoa học tự nhiên do năng lực tư duy trừu tượng còn hạn chế và tâm lý tự ti. Riêng đối với môn Vật lý lớp 10, chương Động lực học chất điểm giữ vai trò nền tảng nhưng lại chứa đựng nhiều khái niệm trừu tượng, quá trình biến đổi nhanh và các hệ thức toán học phức tạp. Khảo sát thực tế cho thấy hơn 80% các giờ học cơ học tại hệ bổ túc văn hóa vẫn diễn ra theo hình thức thuyết trình truyền thống, giảng dạy lý thuyết đơn thuần và thiếu vắng các thí nghiệm trực quan do thiết bị xuống cấp hoặc thiếu phòng học bộ môn.

Nghiên cứu được triển khai nhằm giải quyết vấn đề cốt lõi: Thiết kế và ứng dụng hệ thống thí nghiệm mô phỏng bằng phần mềm Working Model 2D nhằm hỗ trợ tiến trình dạy học chương Động lực học chất điểm, từ đó kích thích hứng thú và phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh. Mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình thiết kế bài giảng tích hợp mô phỏng động, tổ chức các hoạt động học tập tương tác và đánh giá mức độ cải thiện năng lực nhận thức của người học.

Nghiên cứu được tiến hành tại Trung tâm Giáo dục Thường xuyên Việt Hưng, quận Long Biên, thành phố Hà Nội trong năm học 2014 - 2015. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc hiện đại hóa phương tiện dạy học, chuyển đổi vị thế người học từ thụ động sang chủ động khám phá tri thức. Hiệu quả ứng dụng được minh chứng cụ thể qua mức tăng trưởng trên 20% điểm số trung bình kiểm tra và sự gia tăng rõ rệt về tỷ lệ tham gia xây dựng bài của học sinh trong các giờ thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng thuyết kiến tạo trong giáo dục và lý luận dạy học hiện đại về tích cực hóa hoạt động nhận thức. Tính tích cực nhận thức của học sinh được định nghĩa là trạng thái hoạt động trí tuệ đặc trưng bởi khát vọng học tập, sự cố gắng tư duy với nghị lực cao nhằm làm chủ tri thức. Quá trình nhận thức được phân chia thành 3 cấp độ vận động: cấp độ sao chép bắt chước, cấp độ tìm tòi thực hiện và cấp độ sáng tạo độc lập.

Mô hình dạy học tích hợp công nghệ thông tin được xây dựng dựa trên nguyên lý vi thế giới của phần mềm Working Model 2D. Đây là môi trường số hóa cho phép mô phỏng chính xác các chuyển động cơ học 2 chiều, phân tích động lực học hệ vật, biểu diễn trường lực và trích xuất dữ liệu thời gian thực.

Nội dung lý thuyết trọng tâm bao gồm 4 khái niệm và quy luật then chốt:

1. Bản chất vectơ của lực và quy tắc tổng hợp lực hình bình hành.
2. Hệ thống 3 định luật Newton về mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc.
3. Các lực cơ học cơ bản gồm lực hấp dẫn, lực đàn hồi tuân theo định luật Húc và lực ma sát.
4. Bài toán chuyển động ném ngang với sự phân tích quỹ đạo thành hai chuyển động thành phần độc lập.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu được thu thập toàn diện thông qua khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Tại Trung tâm Giáo dục Thường xuyên Việt Hưng, tác giả đã tiến hành kiểm kê cơ sở vật chất gồm 2 phòng thí nghiệm Vật lý, 1 phòng thực hành tin học với 24 máy tính kết nối mạng nội bộ và 2 phòng học đa phương tiện có máy chiếu. Đồng thời, phiếu điều tra khảo sát đã được phát tới 100% giáo viên trong tổ tự nhiên và 120 học sinh khối 10 để đánh giá thực trạng dạy học cơ học.

Trong giai đoạn thực nghiệm sư phạm, phương pháp chọn mẫu mục đích được áp dụng để lựa chọn 2 lớp học có sự tương đồng về trình độ đầu vào, độ tuổi và điều kiện học tập: nhóm thực nghiệm gồm 38 học sinh được học theo giáo án tích hợp phần mềm Working Model 2D; nhóm đối chứng gồm 38 học sinh học theo phương pháp thuyết trình truyền thống.

Phương pháp phân tích định lượng kết hợp định tính được lựa chọn nhằm đảm bảo tính khách quan khoa học. Dữ liệu điểm số từ các bài kiểm tra được xử lý qua thống kê toán học: tính toán điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, lập bảng phân phối tần suất và kiểm định giả thuyết thống kê bằng tiêu chuẩn Student với mức ý nghĩa 0,05. Timeline nghiên cứu kéo dài 10 tháng, chia thành 3 giai đoạn: khảo sát thực trạng, thiết kế mô phỏng bài giảng và triển khai thực nghiệm đánh giá.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm sư phạm đã mang lại 4 phát hiện quan trọng về hiệu quả giảng dạy:

Thứ nhất, kết quả học tập của nhóm thực nghiệm vượt trội rõ rệt so với nhóm đối chứng. Điểm số trung bình của nhóm thực nghiệm đạt 7,15 điểm, trong khi nhóm đối chứng chỉ đạt 5,82 điểm, tạo ra mức chênh lệch 1,33 điểm (tương đương mức cải thiện 22,8%).

Thứ hai, cơ cấu phân loại học lực có sự chuyển biến tích cực. Tỷ lệ học sinh đạt loại Khá và Giỏi ở nhóm thực nghiệm đạt 47,4%, cao hơn gấp 2,25 lần so với mức 21,1% của nhóm đối chứng. Đồng thời, tỷ lệ học sinh xếp loại Yếu và Kém ở nhóm thực nghiệm giảm mạnh xuống còn 10,5%, so với mức 31,6% ở nhóm đối chứng (giảm 21,1 điểm phần trăm).

Thứ ba, mức độ hứng thú và tính tự giác học tập được nâng cao đáng kể. Quan sát diễn biến giờ học cho thấy trên 80% học sinh nhóm thực nghiệm tích cực thao tác điều chỉnh thông số mô phỏng, tranh luận giả thuyết và tự rút ra kết luận, trong khi ở lớp đối chứng chỉ có khoảng 30% học sinh chủ động phát biểu.

Thứ tư, phần mềm giải quyết triệt để các thí nghiệm khó thực hiện trong điều kiện thực tế. Các bài học về chuyển động ném ngang, định luật bảo toàn hay khảo sát lực đàn hồi khi mô phỏng trên Working Model 2D đã loại bỏ hoàn toàn sai số cơ học và nguy cơ hỏng hóc thiết bị, giúp 100% học sinh quan sát rõ quỹ đạo và vectơ vận tốc tức thời.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự tiến bộ vượt bậc bắt nguồn từ việc Working Model 2D cung cấp hình ảnh trực quan động, cho phép học sinh tương tác trực tiếp với các đại lượng vật lý vô hình như vectơ lực, gia tốc và quỹ đạo hoạt nghiệm. Thay vì tiếp nhận công thức một cách thụ động, học sinh tự mình thay đổi khối lượng, góc nghiêng hay hệ số ma sát để kiểm chứng quy luật, từ đó chuyển hóa nhận thức từ cấp độ bắt chước sang cấp độ tìm tòi và sáng tạo.

Khi so sánh với các nghiên cứu ứng dụng phần mềm Crocodile Physics hay Flash trước đây, Working Model 2D thể hiện ưu thế vượt trội nhờ khả năng mô phỏng động lực học chính xác theo thời gian thực mà không đòi hỏi kỹ năng lập trình phức tạp. Dữ liệu thực nghiệm được minh họa rõ nét qua đồ thị đường phân phối tần suất lũy tích: đường cong của nhóm thực nghiệm luôn nằm hoàn toàn về phía bên phải của nhóm đối chứng, khẳng định chất lượng tiếp thu đồng đều ở mọi phổ điểm. Kiểm định Student cho thấy giá trị t tính toán lớn hơn t lý thuyết ở mức xác suất tin cậy 95%, chứng minh giả thuyết khoa học hoàn toàn đúng đắn.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, tác giả đề xuất 4 giải pháp khả thi nhằm nhân rộng mô hình:

1. Chuẩn hóa quy trình thiết kế bài giảng tích hợp Working Model: Xây dựng tài liệu hướng dẫn giáo viên chuyển đổi các bài học lý thuyết cơ học thành các kịch bản mô phỏng tương tác. Mục tiêu đạt 100% bài dạy chương Động lực học chất điểm có ứng dụng thí nghiệm ảo. Thời gian triển khai trong 6 tháng đầu năm học, do tổ chuyên môn Vật lý tại các cơ sở giáo dục chủ trì thực hiện.

2. Nâng cấp và bảo dưỡng hạ tầng công nghệ: Nâng cấp đồng bộ hệ thống phòng máy tính với tối thiểu 24 máy cấu hình chuẩn, trang bị máy chiếu đa năng và đường truyền Internet ổn định cho 100% phòng học chuyên đề. Thực hiện định kỳ hàng quý do Ban Giám hiệu và bộ phận thiết bị nhà trường phụ trách.

3. Tập huấn nâng cao năng lực sư phạm công nghệ cho giáo viên: Tổ chức tối thiểu 3 khóa bồi dưỡng chuyên sâu mỗi năm về kỹ thuật mô phỏng trên Working Model 2D và phương pháp tổ chức dạy học tích cực trên bảng tương tác. Mục tiêu 100% giáo viên bộ môn sử dụng thành thạo phần mềm. Chủ thể thực hiện là Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

4. Xây dựng thư viện học liệu số mở dùng chung: Số hóa và chia sẻ ngân hàng 50+ mô phỏng thí nghiệm cơ học chuẩn hóa cho toàn hệ thống Giáo dục Thường xuyên, giúp giáo viên tiết kiệm thời gian chuẩn bị bài giảng. Hoàn thành trong vòng 12 tháng do nhóm giáo viên cốt cán thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giáo viên Vật lý tại các Trung tâm GDTX và trường THPT: Tài liệu cung cấp hệ thống kịch bản dạy học chi tiết, giáo án mẫu và các file mô phỏng Working Model 2D có thể áp dụng trực tiếp trên lớp học.

2. Cán bộ quản lý chuyên môn ngành giáo dục: Tham khảo cơ sở khoa học và quy trình thực nghiệm để xây dựng chiến lược chuyển đổi số, đổi mới phương pháp giảng dạy khối bổ túc văn hóa.

3. Học viên cao học và sinh viên ngành Sư phạm Vật lý: Cung cấp khung lý luận vững chắc, phương pháp xử lý số liệu thống kê giáo dục chuẩn mực và hướng tiếp cận nghiên cứu ứng dụng công nghệ trong dạy học.

4. Chuyên gia phát triển phần mềm giáo dục và EdTech: Nắm bắt nhu cầu thực tế của giáo viên và học sinh để tối ưu hóa giao diện, tính năng mô phỏng cho các nền tảng thí nghiệm ảo tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Phần mềm Working Model có đòi hỏi kỹ năng lập trình phức tạp không?
Không. Working Model 2D sở hữu giao diện đồ họa trực quan kéo - thả, cho phép giáo viên thiết lập vật thể, lò xo, ròng rọc và gán các thông số vật lý mà không cần viết mã lệnh lập trình. Người dùng chỉ cần nắm vững kiến thức cơ bản về tin học văn phòng là có thể thiết kế thành thạo các thí nghiệm cơ học trong vòng 2 đến 3 giờ làm quen.

Tại sao phần mềm này đặc biệt hiệu quả với học sinh Giáo dục Thường xuyên?
Học sinh hệ GDTX thường có lỗ hổng kiến thức và khả năng tư duy trừu tượng hạn chế. Mô phỏng động của phần mềm giúp chuyển hóa các công thức toán học khô khan thành hình ảnh trực quan, hiển thị rõ vectơ lực và quỹ đạo chuyển động. Điều này giúp học sinh dễ hiểu bài, giảm áp lực tâm lý và tăng tỷ lệ hiểu bài lên trên 80%.

Thí nghiệm ảo có thể thay thế hoàn toàn thí nghiệm thực tế trong nhà trường không?
Thí nghiệm ảo không nhằm mục đích triệt tiêu thí nghiệm thực tế mà đóng vai trò hỗ trợ, bổ khuyết hoàn hảo. Đối với các hiện tượng biến đổi quá nhanh, các chuyển động trong điều kiện lý tưởng không ma sát hoặc khi nhà trường thiếu thiết bị đo lường chính xác, thí nghiệm ảo là giải pháp tối ưu giúp học sinh kiểm chứng định lượng chính xác 100%.

Làm thế nào để kiểm tra tính chính xác của các mô phỏng trên Working Model?
Phần mềm tích hợp bộ giải thuật toán học dựa trên các phương trình cơ học cổ điển chuẩn xác. Giáo viên và học sinh có thể kiểm chứng bằng cách trích xuất dữ liệu số đo, đồ thị tọa độ - vận tốc theo thời gian thực và đối chiếu trực tiếp với công thức lý thuyết trong sách giáo khoa, đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối về mặt khoa học.

Chi phí triển khai ứng dụng phần mềm tại các trung tâm GDTX có tốn kém không?
Mô hình có tính kinh tế rất cao vì phần mềm Working Model 2D có dung lượng nhẹ, vận hành ổn định trên các máy tính cấu hình phổ thông sẵn có tại các phòng thực hành tin học. Nhà trường không phải đầu tư kinh phí lớn mua sắm thiết bị cơ khí đắt tiền hay chịu chi phí hao mòn, hư hỏng dụng cụ thí nghiệm hàng năm.

Kết luận

• Công trình đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về phát huy tính tích cực nhận thức cho học sinh hệ Giáo dục Thường xuyên thông qua phương tiện dạy học hiện đại.
• Thiết kế thành công chuỗi thí nghiệm mô phỏng trực quan cho toàn bộ các bài học trọng tâm thuộc chương Động lực học chất điểm lớp 10 bằng Working Model 2D.
• Kết quả thực nghiệm sư phạm khẳng định tính khả thi vượt trội với điểm số trung bình tăng 22,8% và tỷ lệ học sinh khá giỏi tăng gấp 2,25 lần.
• Đóng góp bộ giáo án thực nghiệm và quy trình tích hợp công nghệ thông tin chuẩn mực, giải quyết triệt để tình trạng dạy học lý thuyết suông tại các cơ sở GDTX.
• Trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới, mô hình cần được mở rộng sang các chương trình Quang học, Điện học và phổ biến rộng rãi cho giáo viên các trường phổ thông trên toàn quốc nhằm nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu , kế t luâ ̣n và khuyế n nghi ̣ , tài liệu tham khảo và phụ lục nghiên cứu dự kiế n đươ ̣c trình bày theo 3 chương: Chƣơng 1: Cơ sở lý luâ ̣n và thực tiễn của đề tài. Chƣơng 2: Xây dựng tiế n trin ̀ h da ̣y ho ̣c mô ̣t số bài trong ho ̣c chương “ Động lực học chấ t điể m ( Vật lý 10 cơ bản )” theo hướng phát huy tính tích cực của ho ̣c sinh có sử du ̣ng PMDH. Chƣơng 3: Thực nghiệm sư phạm LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.

Về sử dụng các phần mềm trong dạy học Vật lí Ngày nay việc ứng dụng công nghệ thông tin cho dạy học nói chung và giảng dạy Vật lý nói riêng đã trở nên rất phổ biến. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các phần mềm hỗ trợ dạy học Vật lý cũng được xây dựng ngày càng đa dạng, phong phú và đạt hiệu quả cao trong dạy học. Các phần mềm này giúp người học trực quan, dễ dàng tiếp thu kiến thức mới đồng thời kích thích hứng thú học tập, giúp giáo viên đạt hiệu quả cao trong quá trình giảng dạy. Vấn đề được đặt ra là giáo viên cần lựa chọn phần mềm và sử dụng chúng trong giảng dạy Vật lí để đạt được hiệu quả cao trong quá trình dạy học.

Một số phần mềm như Physics, Interactive Physics, Flash, PowerPoint để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng một số hiện tượng Vật lí giúp học sinh dễ dàng tiếp thu kiến thức hơn. Giáo viên sẽ tiết kiệm thời gian trên lớp và không phải bỏ nhiều công sức cho việc lập trình tạo ra một số thí nghiệm Vật lý. Ngoài ra, học sinh có thể sử dụng phần mềm này một cách dễ dàng bằng cách thay đổi các giá trị trong thí nghiệm đã lập trình sẵn để hiểu sâu hơn phần kiến thức đã được học. Từ đó giáo viên tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh phát huy khả năng tự học, tự nghiên cứu.

Ngoài ra các phần mềm này còn ứng dụng để đánh giá kết quả học tập của người học. Một số phần mềm phổ biến được sử dụng trong dạy học vật lí như sau: - Phần mềm Crocodile và Yenka: Phần mềm Crocodile và Yenka mô phỏng các thí nghiê ̣m Vâ ̣t lí , Hóa học … đã đươ ̣c sử du ̣ng rấ t phổ biế n ở nhiề u nước trên thế giới , hiê ̣n nay đã đươ ̣c Viê ̣t hóa và bổ sung nhiều tính năng ưu việt. Viê ̣c sử du ̣ng phần mềm Yenka để thiế t kế các mô hiǹ h thí nghiệm, đồ ng thời vâ ̣n du ̣ng các phương pháp da ̣y ho ̣c tić h cực có thể phát triển năng lực phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Yenka soft là một thế hệ mới của các công cụ giáo dục mẫu từ Crocodile- Clips (Anh Quốc).

Yenka cho phép thử nghiệm các ý tưởng thiết kế, thí nghiệm và đang được sử dụng giảng dạy ở nhiều nước trên thế giới. Đã có một số công trình LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] nghiên cứu sử dụng Crocodile physics trong dạy học Vật lí như: Võ Thị Phương Hồng (2012) sử dụng phần mềm crocodile physics 6.05 hỗ trợ việc áp dụng các phương pháp nhận thức khoa học khi giảng dạy chương sóng ánh sáng, Vật lí 12 nâng cao; Phùng Thị Hương (2013), Sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học thí nghiệm phần Cơ học chương trình Vật lý lớp 10 nhằm tăng tính tích cực trong quá trình nhận thức của học sinh (khóa luận tốt nghiệp, ĐH Cần Thơ); Thái Hoài Minh , Hướng dẫn sinh viên vận dụng phần mềm Yenka để thiết kế thí nghiệm ảo dùng trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông, Số 4/2012 VN, Tạp chí KH ĐHSPHN, Khai thác và sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông, Lê Thị Ngọc Thủy, 2005. Các công trình nghiên cứu đã khai thác được các chức năng mô phỏng các thí nghiệm vật lí và sử dụng trong dạy học nhằm tăng tính tích cực nhận thức của học sinh. Tuy nhiên, việc xây dựng các mô hình vẫn chủ yếu do giáo viên xây dựng để minh họa diễn biến của thí nghiệm hoặc hiện tượng vật lí mà chưa giúp học sinh trải nghiệm các ý tưởng thiết kế thí nghiệm hoặc ứng dụng kĩ thuật của vật lí.

- Phần mềm Flash Flash là phần mềm cung cấp các công cụ cho phép tạo ra các thiết kế, các ứng dụng có khả năng tương tác cao, thú vị. Giáo viên có thể tạo ứng dụng Flash với nhiều kiểu tương tác khác nhau thông qua hình ảnh, âm thanh, video và các hiệu ứng đặc biệt .Các đề tài “ Xây dựng phần mềm thí nghiệm ảo hỗ trợ rèn luyện kỹ năng thí nghiệm trong dạy học vật lí phần Quang hình học – Vật lí 11 cơ bản Trung học phổ thông”, Phạm Văn Bình( 2014 ) Đại học Giáo dục, “Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm vật lí ảo hỗ trợ thực hành vật lí chương Dòng điện không đổi – Vật lí 11 cơ bản Trung học phổ thông” , Trầ n Tố Chinh ( 2013 ), hay tham luâ ̣n “ Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong biểu diễn các thí nghiệm Vật lý” , Lê Thi ̣ Luân ( THPT Hòa Bình ), “ Sử du ̣ng phầ n mề m Macromedia Flash để thiế t kế mô ̣t số bài giảng điê ̣n tử trong da ̣y ho ̣c chương “ Đô ̣ng lực ho ̣c chấ t điể m” – Vâ ̣t lý 10 nâng cao , Trầ n Thi ̣Kiề u Phươ ̣ng ( 2009 ) Đa ̣i ho ̣c Sư pha ̣m thành phố Hồ Chí Minh. Các công trình nghiên cứu trên đã đi sâu và phân tích các phần mềm mô phỏng, giúp các em học sinh dễ tưởng tượng và tư duy các hiện tượng và thí nghiệm Vâ ̣t lý LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Thông qua các phần mềm Flash giáo viên thiết kế mô phỏng các hiện tượn g vật lí. Mô hình này giúp người học có thể trực quan tốt hơn như về chuyển động của con lắc lò xo đồng thời hỗ trợ cả phần đồ thị dao động của nó.

Điều này rất khó cho người học hình dung khi quan sát trực tiếp trong thực tế cũng như quá trình tự đọc tài liệu. Tuy nhiên , để sử dụng được phần mềm này đòi hỏi giáo viên cần có kĩ năng CNTT cao và khả năng lập trình bằng ngôn ngữ ActionScript của phần mềm. Học sinh làm theo các bài mà giáo viên đã hướng dẫn và làm sẵn , hạn chế ý tưởng mới trong thí nghiê ̣m của ho ̣c sinh do khả năng sử du ̣ng phầ n mề m của ho ̣c sinh còn hạn chế. - Phần mềm Interactive Physics Phần mềm Interactive Physics là một phần mềm cung cấp các nhóm công cụ phục vụ cho việc thiết kế các bài mô phỏng kỹ thuật về cơ học nói chung và cơ học kết cấu nói riêng.

Giáo viên có thể khai thác thiết kế các hiện tượng cơ học trong giảng dạy vật lý ở trường phổ thông. Sử dụng phần mềm Interactive Physics tạo ra thí nghiệm mô phỏng giúp các hiện tượng vật lí trở nên trực quan hơn. Giáo viên minh họa sẽ gây ấn tượng sâu sắc, hứng thú học tập hơn cho người học. Interactive Physics (IP) là phần mềm mô phỏng vật lý được sử dụng rộng rãi ở các trường trung học ở nhiều nước trên thế giới.

Chương trình được chọn dạy chính khóa trong các nhà trường ở nhiều nước như Mỹ, Canada, Nhật,. Đây là một chương trình mô phỏng các hiện tượng vật lý lý thú và dễ sử dụng. Trong môi trường mô phỏng của Interactive Physics cho phép xây dựng các hiện tượng, các thí nghiệm, các mô hình thí nghiệm Vật lý phản ánh một cách sinh động hiện tượng vật lý, đặc biệt về cơ học Dương Bích Thảo (2010),” Ứng du ̣ng mô ̣t số phầ n mề m nhằ m tić h cực hóa khả năng nhâ ̣n thức của ho ̣c sinh THPT” ,Tạp chí Khoa học ( 2010 ), “Interactive Physics – Phòng thí nghiệm cơ ho ̣c thú vi”,̣ ThS Võ Văn Dễ ( 2014, ĐH An Giang ). Các công trình nghiên cứu trên về cơ bản đã hướng dẫn người dùng cách sử dụng phầ n mề m để thực hiê ̣n mô ̣t số mô phỏng cơ bản để da ̣y ho ̣c , tuy nhiên viê ̣c tiế p thu và sử dụ ng phầ n mề m còn phu ̣ thuô ̣c nhiề u vào khả năng của mỗi giáo viên và người sử du ̣ng nên chưa thể sử du ̣ng đươ ̣c hế t tính năng của phẩ n mề m , phầ n mề m còn chưa thể mô phỏng được hết các thí nghiệm cơ học trong Vật lý LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Ngoài ra, còn nhiều phần mềm được sử dụng trong các công trình nghiên cứu như: Luận án tiến sĩ của nhiều tác giả đã nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong dạy học vật lý như: “Nghiên cứu, xây dựng và sử dụng phần mềm dạy học cho chương trình động học và động lực học lớp 10 phổ thông” của Phan Gia Anh Vũ ; “Xây dựng phần mềm phân tích video và tổ chức hoạt nhận thức của học sinh trong dạy học các quá trình cơ học biến đổi nhanh theo quan điểm lí luận dạy học hiện đại” của Nguyễn Xuân Thành, “Nghiên cứu sử dụng máy vi tính với multimedia thông qua việc xây dựng và khai thác website dạy học môn vật lý lớp 6 ở trường trung học cơ sở” của Vương Đình Thắng .Luận văn thạc sĩ của các tác giả Nguyễn Trúc Anh, Nguyễn Văn Cần, Nguyễn Thị Ánh Hà, Hoàng Trọng Phú tập trung vào việc thiết kế bài dạy học , xây dựng bài giảng điện tử , sử dụng các phần mềm để xây dựng mô hình thí nghiệm phục vụ cho dạy học vật lý.

Tấ t cả các công trình trên đã giúp giáo viên trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học.