Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học dao động cơ vật lý 12

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ”

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

Kết luận chương 2

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

3.2. Mục đích khảo sát

3.3. Nội dung khảo sát

3.4. Phương pháp khảo sát

3.5. Đối tượng khảo sát

3.6. 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

3.7. Phân tích nội dung dạy học “Dao động cơ” và xác định những thí nghiệm kết nối máy tính cần xây dựng

3.8. Phân tích một số thí nghiệm kết nối máy tính hiện có liên quan đến chương “Dao động cơ”

3.8.1. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính Go!Motion của hãng Vernier

3.8.2. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Fourier Education

3.8.3. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Addestation

3.8.4. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính của hãng Pasco

3.8.5. Bộ thiết bị thí nghiệm kết nối máy tính Cassy của hãng LD-Didactic

3.9. Chế tạo thiết bị kết nối máy tính ViLabs. Đặc tả về mặt kĩ thuật

3.10. Đặc tả các tính năng

3.11. Quy trình tiến hành thí nghiệm với thiết bị kết nối máy tính ViLabs

3.12. 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

3.13. 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. 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

3.13.1. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động điều hòa của CLLX

3.13.2. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động điều hòa của CLĐ

3.13.3. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát dao động tắt dần

3.13.4. Thí nghiệm kết nối máy tính khảo sát cưỡng bức – cộng hưởng cơ

3.14. 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

3.14.1. Xác định mục tiêu dạy học chương “Dao động cơ”

3.14.2. Tiến trình dạy học bài “Dao động điều hòa” (tiết 1)

3.14.3. Tiến trình dạy học bài “Con lắc lò xo”

3.14.4. Tiến trình dạy học bài “Bài tập con lắc lò xo, con lắc đơn”

Kết luận chương 3

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 chương 4

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. Thí nghiệm kết nối máy tính

Thí nghiệm kết nối máy tính (TNKNMT) là một phương pháp hiện đại trong dạy học vật lí, sử dụng các thiết bị cảm biến và phần mềm máy tính để thu thập và xử lí dữ liệu thí nghiệm. Phương pháp này giúp tăng độ chính xác và hiệu quả trong việc quan sát các hiện tượng vật lí, đặc biệt là những hiện tượng xảy ra nhanh và khó quan sát. TNKNMT không chỉ hỗ trợ giáo viên trong việc giảng dạy mà còn giúp học sinh hiểu sâu hơn về bản chất của các hiện tượng vật lí.

1.1. Khái niệm và thành phần

TNKNMT bao gồm các thành phần chính như thiết bị cảm biến, bộ kết nối và phần mềm xử lí dữ liệu. Thiết bị cảm biến thu thập dữ liệu từ thí nghiệm, bộ kết nối truyền dữ liệu đến máy tính, và phần mềm xử lí dữ liệu hiển thị kết quả dưới dạng đồ thị hoặc bảng số liệu. Các thành phần này kết hợp với nhau tạo nên một hệ thống thí nghiệm hiện đại, giúp học sinh dễ dàng quan sát và phân tích các hiện tượng vật lí.

1.2. Ưu điểm và hạn chế

TNKNMT có nhiều ưu điểm như độ chính xác cao, khả năng xử lí dữ liệu nhanh chóng và hiển thị kết quả trực quan. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số hạn chế như chi phí đầu tư cao và yêu cầu kỹ năng sử dụng công nghệ của giáo viên và học sinh. Để khắc phục những hạn chế này, cần có sự đầu tư về trang thiết bị và đào tạo kỹ năng sử dụng công nghệ cho giáo viên và học sinh.

II. Dạy học dao động cơ

Dạy học dao động cơ là một phần quan trọng trong chương trình vật lí lớp 12, giúp học sinh hiểu về các hiện tượng dao động như dao động điều hòa, dao động tắt dần và dao động cưỡng bức. Việc sử dụng TNKNMT trong dạy học dao động cơ giúp học sinh quan sát và phân tích các hiện tượng dao động một cách trực quan và chính xác hơn.

2.1. Ứng dụng TNKNMT trong dao động cơ

TNKNMT được ứng dụng trong dạy học các hiện tượng dao động như dao động điều hòa của con lắc lò xo và con lắc đơn. Các thiết bị cảm biến giúp thu thập dữ liệu về li độ, vận tốc và gia tốc của các dao động, từ đó học sinh có thể quan sát và phân tích các đặc điểm của dao động điều hòa. Phần mềm máy tính hiển thị kết quả dưới dạng đồ thị, giúp học sinh dễ dàng nhận biết các quy luật dao động.

2.2. Tích cực hóa hoạt động nhận thức

Việc sử dụng TNKNMT trong dạy học dao động cơ giúp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức một cách thụ động mà còn tham gia trực tiếp vào quá trình thí nghiệm, quan sát và phân tích kết quả. Điều này giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành và tư duy khoa học, đồng thời tăng hứng thú học tập.

III. Phương pháp dạy học và ứng dụng công nghệ

Phương pháp dạy học hiện đại đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, trong đó công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng. Việc ứng dụng TNKNMT trong dạy học vật lí không chỉ giúp nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn tạo điều kiện cho học sinh phát triển các kỹ năng thực hành và tư duy khoa học.

3.1. Phương pháp giảng dạy tích cực

Phương pháp giảng dạy tích cực đòi hỏi giáo viên phải tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào quá trình học tập một cách chủ động. Việc sử dụng TNKNMT giúp giáo viên thiết kế các hoạt động học tập tích cực, trong đó học sinh được tham gia trực tiếp vào quá trình thí nghiệm và phân tích kết quả. Điều này giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành và tư duy khoa học.

3.2. Ứng dụng công nghệ trong giáo dục

Công nghệ thông tin đã trở thành một phần không thể thiếu trong giáo dục hiện đại. Việc ứng dụng TNKNMT trong dạy học vật lí là một ví dụ điển hình của việc sử dụng công nghệ để nâng cao chất lượng giáo dục. Công nghệ không chỉ giúp giáo viên giảng dạy hiệu quả hơn mà còn giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan và sinh động.

Luận án tiến sĩ: Xây dựng và ứng dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương dao động cơ vật lý 12