Luận văn Thiết kế giáo án điện tử chương “dòng điện trong các môi trường” vật lý 11 trung học phổ thông ban cơ bản nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH __________________________________________ VŨ THỊ KIM DUNG THIẾT KẾ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 THPT BAN CƠ BẢN NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS MAI VĂN TRINH Thành phố Hồ Chí Minh - 2009 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Khoa đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lý và tổ bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô giáo khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập ở trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh và trường THPT Trần Quang Khải huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS Mai Văn Trinh, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với gia đình, bạn bè và những người thân yêu đã động viên, giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn này. TP. HCM, tháng 05 năm 2009 Tác giả VŨ THỊ KIM DUNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BGĐT Bài giảng điện tử CNTT Công nghệ thông tin DH Dạy học DHVL Dạy học vật lý GAĐT Giáo án điện tử GV Giáo viên HS Học sinh LLDH Lí luận dạy học MVT Máy vi tính PPDH Phương pháp dạy học PPDHTC Phương pháp dạy học tích cực PPGD Phương pháp giảng dạy PTDH Phương tiện dạy học QTDH Quá trình dạy học SGK Sách giáo khoa SGV Sách giáo viên TCHHĐNT Tích cực hóa hoạt động nhận thức TTC Tính tích cực TN Thí nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài: Đất nước ta đang trong quá trình xây dựng để hoàn thành cuộc cách mạng công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Để nhanh chóng phát triển kinh tế và hội nhập với thế giới, chúng ta cần có đội ngũ những người lao động, những cán bộ khoa học kỹ thuật có trình độ kỹ thuật cao, có năng lực tư duy sáng tạo và có khả năng độc lập giải quyết vấn đề. Chính vì thế, vấn đề giáo dục và đào tạo đang rất được chú trọng trong giai đoạn hiện nay. Trong đó việc đổi mới phương pháp dạy học đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong những năm gần đây, ngành giáo dục và đào tạo không ngừng đổi mới chương trình, sách giáo khoa về nội dung, phương pháp nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Song thực tế phương pháp dạy học (PPDH) trong các bậc đào tạo hiện nay chủ yếu mang tính chất thông báo – tái hiện. Đa số giáo viên vẫn còn sử dụng phương pháp diễn giảng truyền thống theo lối truyền thụ một chiều, học sinh thụ động ghi chép và thụ động trong việc tiếp thu tri thức. Kiểu dạy học truyền thống đã làm cho khả năng tự học, tự chủ, tìm tòi, khả năng tư duy khoa học độc lập của học sinh bị hạn chế. Nghị quyết Trung ương II khóa VIII, Đảng Cộng sản Việt Nam chỉ rõ: “Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học, áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy, sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”. “Đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học…”. Văn kiện đại hội IX của Đảng tiếp tục nhấn mạnh: “…tiếp tục nâng cao chất lượng toàn diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, hệ thống trường lớp và hệ thống quản lý giáo dục…”. Chỉ thị 29/2001/CT-BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ giáo dục - Đào tạo đã nêu rõ: “Công nghệ thông tin có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp, phương thức dạy và học”. Bộ GD - ĐT quyết định lấy chủ đề năm học 2008 - 2009 là “Đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong GD - ĐT”. Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thông qua hoạt động tự lực của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực, trí tuệ. Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm, phương pháp nghiên cứu đặc thù của Vật Lý là phương pháp thực nghiệm. Đổi mới phương pháp dạy học Vật Lý cần phải hướng vào việc tổ chức cho học sinh hoạt động theo phương pháp thực nghiệm. Chương “Dòng điện trong các môi trường” liên quan đến những hiện tượng rất gần gũi với đời sống hàng ngày xung quanh chúng ta. Nội dung chủ yếu là những mô hình lý thuyết giải thích đặc tính dẫn điện của các môi trường và các hiện tượng điện có liên quan, đồng thời nêu lên một số ứng dụng thực tiễn của các hiện tượng đó. Do đó những khái niệm này rất trừu tượng. Để học sinh có thể hiểu biết kiến thức một cách sâu sắc, tránh được những sai lầm do nhận biết bằng những kinh nghiệm cảm tính và qua đó có thể vận dụng kiến thức đã học giải thích được các hiện tượng thực tế, chúng ta cần phải tổ chức các tiến trình dạy học phù hợp sao cho học sinh có khả năng nghiên cứu tự tìm tòi giải quyết các vấn đề nhằm đáp ứng những đòi hỏi đa dạng của hoạt động thực tiễn và đảm bảo rằng những kiến thức đã tiếp thu được là những kiến thức thực sự có chất lượng, sâu sắc và vững chắc. Từ những lý do trên, cùng với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật Lý ở trường phổ thông, tôi chọn đề tài: “Thiết kế giáo án điện tử chương “Dòng điện trong các môi trường” vật lý 11 THPT ban cơ bản nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh”. II. Mục đích nghiên cứu: Thiết kế giáo án điện tử dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” chương trình lớp 11 THPT ban cơ bản nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, lôi cuốn học sinh tham gia vào tiến trình tìm tòi, giải quyết vấn đề trong quá trình chiếm lĩnh tri thức góp phần nâng cao chất lượng dạy học. III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1. Đối tượng nghiên cứu: - Công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học. - Các hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Dòng điện trong các môi trường” chương trình lớp 11 THPT ban cơ bản. 2. Phạm vi nghiên cứu: - Thiết kế và sử dụng các giáo án điện tử để dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” chương trình lớp 11 THPT ban cơ bản. - Ứng dụng của đề tài vào giảng dạy Vật Lý ở trường THPT Trần Quang Khải, thành phố Vũng Tàu. IV. Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu các quan điểm hiện đại về dạy học, những định hướng cơ bản của việc đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay. - Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng tiến trình dạy học, định hướng của giáo viên trong hoạt động dạy học nhằm phát triển các hành động nhận thức tích cực, chủ động của học sinh. - Nghiên cứu cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học, sử dụng phim, tranh ảnh, thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng…hỗ trợ dạy học. - Nghiên cứu tư tưởng chỉ đạo về mục tiêu, chương trình sách giáo khoa Vật Lý 11 ban cơ bản nhằm xác định mức độ nội dung, những kiến thức cơ bản học sinh cần nắm vững. - Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” và tìm hiểu những khó khăn khi dạy chương này. - Soạn thảo một số giáo án điện tử trong chương “Dòng điện trong các môi trường” với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin đáp ứng yêu cầu phát huy hoạt động nhận thức, tích cực, chủ động của học sinh. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo các tiến trình dạy học đã soạn để đánh giá hiệu quả của nó đối với việc tiếp nhận kiến thức mới của học sinh qua đó bổ sung, sửa đổi tiến trình dạy học đã soạn thảo. V. Giả thuyết khoa học: Nếu ứng dụng công nghệ thông tin vào thiết kế và sử dụng giáo án điện tử chương “Dòng điện trong các môi trường” chương trình lớp 11 THPT ban cơ bản một cách hợp lý thì sẽ phát huy được tính tích cực và chủ động của học sinh trong quá trình dạy học góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. VI. Phương pháp nghiên cứu: 1. Nghiên cứu lý luận: - Nghiên cứu luật giáo dục, các chỉ thị của Ban chấp hành Trung ương Đảng và của Bộ giáo dục và đào tạo về những định hướng cơ bản của việc đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay. - Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học, các tài liệu về bồi dưỡng, đổi mới phương pháp giảng dạy ở trường THPT trong giai đoạn hiện nay. - Nghiên cứu các tài liệu về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học, các tài liệu trên Internet. - Nghiên cứu tài liệu Vật Lý học, chương trình và nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên Vật Lý 11 THPT ban cơ bản. - Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến chương “Dòng điện trong các môi trường”. 2. Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm: - Thiết kế giáo án, sử dụng công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông chương “Dòng điện trong các môi trường”. 3. Phương pháp thống kê toán học: - Dùng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để xử lý kết quả TNSP. Qua đó khẳng định sự khác biệt giữa kết quả học tập của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm và khẳng định kết quả nghiên cứu của đề tài. VII. Cấu trúc của luận văn: MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương I: Tổng quan và cơ sở lý luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học. Chương II: Thiết kế giáo án điện tử dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường”. Chương III: Thực nghiệm sư phạm. KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC VIII. Những đóng góp của luận văn: - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin vào đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông. - Làm rõ một số khái niệm và thế mạnh của images/pictures (hình ảnh), sound (âm thanh), animation (ảnh động), bài giảng điện tử, simulation (mô phỏng), virtual experiment (thí nghiệm ảo) trong việc giảng dạy Vật lý nói riêng và các bộ môn khoa học tự nhiên nói chung. - Đề xuất một số cách thức sử dụng và cách thiết kế bài giảng điện tử bằng phần mềm Powerpoint. - Cung cấp một số giáo án điện tử chương “Dòng điện trong các môi trường” làm tư liệu tham khảo cho các giáo viên giảng dạy ở trường phổ thông. CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1. Cơ sở lý luận. 1.2. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong DHVL. 1.3. Vai trò của CNTT trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. 1.4. Mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý. 1.5. Giáo án điện tử. 1.6. Kết luận chương I.  CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỖ TRỢ DẠY HỌC 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu Trong chiến lược phát triển giáo dục 2001 – 2010 của chính phủ đã nhận định: Sự đổi mới và phát triển giáo dục đang diễn ra ở quy mô toàn cầu tạo cơ hội tốt để giáo dục Việt Nam nhanh chóng tiếp cận với các xu thế mới, tri thức mới, những cơ sở lý luận, phương thức tổ chức, nội dung giảng dạy hiện đại và vận dụng các kinh nghiệm quốc tế để đổi mới và phát triển [2]. Chỉ thị số 58/CT/TW của Bộ Chính trị (Khóa VIII) khẳng định: ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin (CNTT) là nhiệm vụ ưu tiên trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, là phương tiện chủ lực để đi tắt đón đầu, rút ngắn khoảng cách phát triển so với các nước đi trước. Mọi lĩnh vực hoạt động kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng đều phải ứng dụng CNTT để phát triển. CNTT và truyền thông là một phần tất yếu của cuộc sống chúng ta. Chỉ thị số 29/2001/CT-BGD&ĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTT trong ngành giáo dục nêu rõ: CNTT và đa phương tiện sẽ tạo ra những thay đổi lớn trong hệ thống quản lý giáo dục, trong chuyển tải nội dung chương trình đến người học, thúc đẩy cuộc cách mạng về phương pháp dạy và học. Với nhu cầu cấp thiết của thực tiễn giáo dục và đào tạo, những kết quả khả quan của việc ứng dụng CNTT vào phát triển và hiện đại hóa các phương tiện dạy học (PTDH) đã tác động sâu sắc đến sự phát triển của nền khoa học và giáo dục hiện đại của mỗi quốc gia trong khu vực và trên toàn thế giới. Các nhà giáo dục tìm cách nghiên cứu để phát huy một cách tốt nhất PTDH hiện đại (máy tính với môi trường dạy học Multimedia), đồng thời mở ra những triển vọng mới trong việc ứng dụng nó để cải tiến phương pháp dạy học (PPDH), nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo hiện nay. Việc nghiên cứu ứng dụng CNTT vào quá trình dạy học (QTDH) được triển khai mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới. Ở các nước phát triển như Mỹ, Đức, Hàn Quốc,… các công ty sản xuất thiết bị dạy học (DH) về ứng dụng CNTT đã sản xuất nhiều sách điện tử, các PTDH hiện đại được điều khiển bởi MVT, hệ thống trường học được trang bị phòng học đa chức năng với mạng máy tính, máy chiếu khuếch đại,… đã đánh dấu một cuộc cách mạng mới trong công nghệ DH. Đưa QTDH từ hình thức dạy học truyền thống thành DH trên mạng, biến Internet với các Website thành môi trường học tập và thư viện tư liệu cho học sinh (HS) truy cập. Theo báo cáo tổng kết của UNESCO (2004), việc triển khai tích hợp CNTT vào trường học thông qua các dự án thí điểm như trường học thông minh tại một số nước Châu Á (Malaysia, Philipines, Hàn Quốc, Singapore, Thái Lan,...) đã đem lại kết quả bước đầu rất khả quan, giúp phát triển tư duy HS. Ở Việt Nam, thành công của sự nghiệp đổi mới trong hai thập niên qua đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng các thành tựu của CNTT trong giáo dục - đào tạo. Môn tin học đã được đưa vào giảng dạy dưới các hình thức và mức độ khác nhau, hầu hết các trường THPT được trang bị phòng máy tính, phòng nghe nhìn đa chức năng với máy chiếu khuếch đại,… Nhiều trường THPT, các trường đại học, viện nghiên cứu đã sử dụng các thiết bị hiện đại phục vụ cho DH. Việc sử dụng Internet như một công cụ học tập đang dần trở nên quen thuộc với HS, SV. Thông qua mạng tương tác trong trường học, các em có khả năng tiếp cận thông tin nhanh hơn, tìm kiếm thông tin phục vụ cho việc học tập của bản thân mình. Xác định tầm quan trọng của việc ứng dụng CNTT và Internet đối với việc dạy và học trong 5 năm gần đây, nền Giáo dục nước ta đã được Đảng và Nhà nước quan tâm đặc biệt trong việc đổi mới nội dung chương trình sách giáo khoa phổ thông. Bên cạnh nhiều dự án thay sách giáo khoa, đổi mới nội dung chương trình và phương pháp giảng dạy, đổi mới giáo dục phổ thông, đào tạo GV phổ thông, hàng năm Nhà nước còn đầu tư một lượng ngân sách lớn cho việc trang bị cơ sở vật chất sư phạm – thiết bị DH phục vụ DH. Trong các thiết bị DH hiện nay, ngoài các loại hình thiết bị DH truyền thống như tranh ảnh giáo khoa, bản đồ giáo khoa, mô hình mẫu vật,... thì MVT là một loại phương tiện kỹ thuật DH hiện đại không thể thiếu ở mỗi trường phổ thông. Rất nhiều trường phổ thông đã có phòng học với 20 – 25 bộ máy vi tính với các thiết bị trợ giảng bằng hệ thống DH đa phương tiện đã kết nối Internet và có trang Web về trường. Theo tài liệu của các chuyên gia UNESCO Paris, chuyên gia UNESCO Bangkok, GAĐT đã được thiết kế và sử dụng từ 10 năm trước đây ở các trường từ bậc TH, THCS, THPT của một số nước trong khu vực Châu Á – Thái Bình Dương và trên thế giới. Ở Việt Nam GAĐT chỉ được bắt đầu thiết kế và sử dụng ở một vài trường PT từ năm 2003 trở lại đây. Hiện nay, đối với một số trường TH, THCS, THPT việc thiết kế và sử dụng GAĐT còn khá mới mẻ. Ở vùng núi, vùng đồng bằng sông Cửu Long, vùng xa xôi, hẻo lánh... có nhiều GV, cán bộ quản lý các trường TH, THCS, THPT vẫn còn không biết GAĐT là gì. So với phương tiện DH chỉ có bảng đen, phấn trắng và tranh giáo khoa... thì việc thiết kế nội dung bài giảng trên MVT với sự hỗ trợ của hệ thống DH đa phương tiện là một bước đột phá lớn. GAĐT ngoài việc hỗ trợ cho GV, giải phóng bớt sức lao động ở trên lớp của GV, còn đem đến cho HS phổ thông nhiều thông tin hơn, hấp dẫn hơn qua các kênh thông tin đa dạng và phong phú: nội dung văn bản, âm thanh, hình ảnh tĩnh, động, các đoạn Video Clip sống động. Đặc biệt ở một số nội dung kiến thức người ta còn có thể xây dựng các mô hình mô phỏng, thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng để minh họa hoặc chứng minh định luật, đã biến quá trình HS nhận thức các kiến thức trừu tượng thành quá trình tự HS lĩnh hội kiến thức mới một cách hào hứng, tích cực. Công tác đào tạo và bồi dưỡng đội ngũ GV để có thể sẵn sàng tiếp cận với các PTDH hiện đại trong DH nói chung và DHVL nói riêng đang được các trường đại học, cao đẳng sư phạm dành một thời lượng đáng kể trong chương trình đào tạo. Các học phần “Tin học ứng dụng trong vật lý”, “Phương tiện dạy học vật lý” đều được triển khai và cập nhật các ứng dụng cụ thể của CNTT trong việc xây dựng, phát triển và hiện đại hóa PTDH vật lý. Thực tế hiện nay vấn đề sử dụng máy tính trong DH ở nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả: Lê Công Triêm, Nguyễn Quang Lạc, Phan Gia Anh Vũ, Mai Văn Trinh, Phạm Xuân Quế, Nguyễn Xuân Thành,… đã công bố. Tuy nhiên việc khai thác sử dụng máy tính trong DH ở các trường phổ thông thì rất khác nhau tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trình độ GV. Theo đánh giá ban đầu thì hiệu quả của việc ứng dụng CNTT trong DH là khá khả quan, càng khẳng định vai trò quan trọng của CNTT trong việc đổi mới PP dạy và học. Tuy nhiên, xét trên diện rộng, tình hình ứng dụng CNTT trong DH ở nước ta còn gặp nhiều khó khăn, hạn chế như: - Nhận thức của GV và HS: Nhiều GV, HS chưa quan tâm tới việc ứng dụng CNTT vào quá trình giáo dục do đã quen với các PPDH truyền thống. Đây là khó khăn có tính tất yếu của quá trình phát triển. - Cơ sở hạ tầng CNTT còn thấp: đây là vấn đề nan giải nhất. Ứng dụng CNTT trong giáo dục đi liền với đầu tư hệ thống máy tính, mạng máy tính nội bộ, mạng Internet phục vụ cho GV và HS, các thiết bị ngoại vi như máy chiếu, hệ thống cung cấp điện, phòng máy đạt tiêu chuẩn,… là khó khăn lớn không dễ giải quyết trên diện rộng. - Trình độ tin học của GV và HS còn có những bất cập với các ứng dụng cụ thể của các phần mềm, các thí nghiệm với máy tính… - Hình thức tổ chức lớp - bài truyền thống sẽ có những điều chỉnh khi đưa CNTT vào DH. Thay đổi hình thức tổ chức lớp học, phương thức dạy và học sẽ gây khó khăn cho cả GV, HS và cả các nhà quản lý giáo dục. Chẳng hạn muốn tổ chức một giờ học bằng bài giảng điện tử, sử dụng projector trang bị cho toàn trường (vì không có điều kiện trang bị đến từng lớp học) thì phải có sự di chuyển địa điểm học tập, GV sẽ phải mất thời gian cho việc chuẩn bị PTDH cho giờ học đó. 1.1.2. Những định hướng cơ bản về đổi mới phương pháp dạy học Vật Lý. 1.1.2.1. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học: Đổi mới PPDH không có nghĩa là người thầy phải tìm ra và thực hiện một cách làm hoàn toàn mới, mà là biết cách vận dụng một cách sáng tạo những cách thức tổ chức hoạt động nhận thức cho HS, nhằm đạt được mục tiêu DH. Cốt lõi của đổi mới PPDH là hướng tới hoạt động học tập tích cực, chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động: đổi mới nội dung và hình thức hoạt động của GV và HS, đổi mới hình thức tổ chức DH, đổi mới hình thức tương tác xã hội trong DH. - Đối với HS: học tập chủ động, tích cực, có năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề, phát triển tư duy linh hoạt tiến đến sáng tạo, hình thành và ổn định phương pháp và thói quen tự học, khả năng làm việc tập thể. - Đối với GV: + Hạn chế đến mức tối đa việc truyền thụ một chiều, phải làm cho HS tham gia tối đa vào quá trình dạy học. + Phát triển ở HS các kỹ năng, kỹ xảo và năng lực cần thiết. + Phong phú hơn về hình thức dạy học. + Tăng cường ứng dụng phương tiện dạy học. + Tăng cường dạy lý thuyết gắn với thực tiễn, vận dụng kiến thức đã học vào đời sống. + Cải thiện việc kiểm tra và đánh giá kiến thức. 1.1.2.2. Giải pháp đổi mới phương pháp dạy học: - Hình thành tình huống có vấn đề. - Giúp HS sử dụng SGK. Ví dụ: cho HS tự đọc phần in nghiêng trong SGK, đọc bài đọc thêm. - Tăng cường hoạt động tìm tòi. - Thay đổi hình thức tổ chức dạy học: dạy học trên lớp (học bài mới, ôn tập, luyện tập, kiểm tra), trong phòng thí nghiệm, thảo luận, làm việc theo nhóm, tự học, phụ đạo, tham quan,… - Xây dựng và sử dụng phiếu học tập. - Tăng cường ứng dụng phương tiện dạy học. Tuy nhiên đổi mới phương pháp dạy và học không có nghĩa là gạt bỏ các phương pháp DH truyền thống mà phải liên tục phát huy, kế thừa những tinh hoa của giáo dục truyền thống và tiếp thu có chọn lọc các PPDH hiện đại theo quan điểm DH tích cực kết hợp với các phương pháp hiện đại nhằm giúp HS phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen và khả năng tự học, tinh thần hợp tác, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn, tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú trong học tập. Làm cho “Học” là quá trình kiến tạo, HS tìm tòi, khám phá, phát hiện, luyện tập, khai thác và xử lý thông tin, tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất. Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS, dạy HS cách tìm ra chân lý. Chú trọng hình thành các năng lực (tự học, sáng tạo, hợp tác) dạy phương pháp và kỹ thuật lao động khoa học, dạy cách học. Học để đáp ứng những yêu cầu của cuộc sống hiện tại và tương lai. Những điều đã học cần thiết, bổ ích cho bản thân HS và cho sự phát triển của xã hội. Như vậy việc đổi mới PPDH có thể xem như sự vận dụng sáng tạo các PPDH truyền thống với các phương pháp, phương tiện, công nghệ phù hợp với đối tượng, nội dung chương trình nhằm làm cho người học chủ động, sáng tạo trong việc tiếp thu kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo và áp dụng các kiến thức thu được vào trong thực tiễn. 1.2. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý 1.2.1. Tính tích cực (TTC): là một phẩm chất của con người trong đời sống xã hội. Khác với động vật, con người không chỉ tiêu thụ những gì sẵn có trong thiên nhiên mà còn chủ động tạo ra những của cải vật chất cần thiết cho sự sống, sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Từ đây con người bộc lộ năng lực sáng tạo, khả năng khám phá, tạo ra các nền văn minh ở mỗi thời đại, chủ động cải biến môi trường tự nhiên cũng như môi trường xã hội.  Tính tích cực trong học tập: TTC được biểu hiện trong hoạt động của mỗi người, đặc biệt là những hoạt động mang tính chủ động của chủ thể. Trong giáo dục, hoạt động học tập là hoạt động chủ đạo của chủ thể giáo dục. TTC trong học tập về bản chất là tích cực nhận thức, sự mong muốn hiểu biết và có khát vọng chiếm lĩnh tri thức về thế giới khách quan. Quá trình nhận thức của loài người là quá trình nghiên cứu, tìm kiếm khám phá thế giới khách quan. Do đó, trong học tập, người học phải tích cực, chủ động khám phá những điều chưa biết đối với bản thân. TTC nhận thức trong hoạt động học tập có liên quan đến động cơ học tập. Động cơ học tập đúng đắn sẽ tạo ra hứng thú. Hứng thú là cơ sở, tiền đề của tính tự giác. Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tâm lý tạo nên tính tích cực. TTC trong học tập thể hiện ở các hoạt động khác nhau như hăng hái phát biểu ý kiến xây dựng bài, tích cực trình bày các vấn đề được nêu, hay nêu thắc mắc, không thỏa mãn với các câu trả lời của mọi người, kể cả câu trả lời của bản thân, chịu khó tư duy trước các vấn đề khó, kiên trì giải quyết các bài tập theo các cách khác nhau… TTC học tập được phân chia thành các cấp độ từ thấp đến cao: - Bắt chước: cố gắng hành động theo mẫu của giáo viên và bạn bè. - Tìm tòi: độc lập trong tư duy khi giải quyết các vấn đề, tìm kiếm các cách giải quyết khác nhau về một vấn đề… - Sáng tạo: tìm ra cách giải quyết mới, độc đáo…  Phương pháp dạy học tích cực (PPDHTC): hướng tới tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học nhằm phát huy TTC, chủ động sáng tạo của người học. Với PPDHTC, người dạy đóng vai trò chủ đạo, người học đóng vai trò chủ động chiếm lĩnh tri thức.  Đặc trưng cơ bản của phương pháp dạy học tích cực: - Dạy học tăng cường phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của HS. - DH chú trọng rèn luyện phương pháp và phát huy năng lực tự học của HS. - DH phân hóa kết hợp với hợp tác. 1.2.2. Hoạt động nhận thức Nhận thức là cơ sở của hành động, nhận thức đúng thì hành động mới đem lại hiệu quả cao như mong muốn. Nhận thức có vai trò quan trọng trong việc chỉ đạo mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Chính vì vậy, biện pháp tăng cường hoạt động nhận thức là biện pháp có vị trí quan trọng, quyết định hướng đi và hiệu quả của việc nâng cao chất lượng dạy học. 1.2.3. Tích cực hóa hoạt động nhận thức (TCHHĐNT) Tích cực hóa (TCH) là một hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập. TCHHĐNT của HS là một trong những nhiệm vụ của thầy giáo trong nhà trường nhằm phát hiện những quan niệm sai lệch của HS qua đó thầy giáo có biện pháp để khắc phục những quan niệm sai lầm đó và cũng là một trong những biện pháp nâng cao chất lượng DH. Tuy không phải là vấn đề mới, nhưng trong xu hướng đổi mới DH hiện nay thì việc TCHHĐNT của HS là một vấn đề được đặc biệt quan tâm. Nhiều nhà vật lý học trên thế giới đang hướng tới việc tìm kiếm con đường tối ưu nhằm TCHHĐNT của HS, nhiều công trình luận án tiến sĩ cũng đã và đang đề cập đến lĩnh vực này. Tất cả đều hướng tới việc thay đổi vai trò người dạy và người học nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình DH nhằm đáp ứng được yêu cầu DH trong giai đoạn phát triển mới. Trong đó HS chuyển từ vai trò là người thu nhận thông tin sang vai trò chủ động, tích cực tham gia tìm kiếm kiến thức. Còn thầy giáo chuyển từ người truyền thông tin sang vai trò người tổ chức, hướng dẫn, giúp đỡ để HS tự mình khám phá kiến thức mới. Quá trình TCHHĐNT của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn. TCH vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ DH, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo. Đó là một trong những mục tiêu mà nhà trường phải hướng tới. Những dấu hiệu quan trọng của sự tích cực trong hoạt động nhận thức: - HS khát khao tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV. Bổ sung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình trước một vấn đề nêu ra. - HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi được giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày chưa đủ rõ. - HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức các vấn đề mới. - HS mong muốn đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ta ngoài phạm vi bài học, môn học. 1.2.4. Sự cần thiết của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức HS phổ thông của chúng ta đã quen với cách học truyền thống: thụ động ngồi nghe GV giảng bài sau đó ngồi chờ GV đọc và chép như một cái máy. Do đó, HS trở nên có tác phong chậm chạp, thụ động trong suy nghĩ và hành động. Vì vậy, không thể tự lực giải quyết vấn đề một cách toàn diện được. Đứng trước tình hình đó, Bộ Giáo dục yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học nhằm tạo ra những con người có năng lực, phẩm chất tốt đẹp: biết tư duy độc lập, tư duy phê phán, tư duy sáng tạo, tự bộc lộ quan niệm riêng của mình và tích cực tham gia vào hoạt động nhận thức. Xuất phát từ yêu cầu chung của ngành, yêu cầu riêng của bộ môn, muốn thực hiện đổi mới PPDH trong QTDH cần thiết có sự tác động bên ngoài vào nhận thức, tình cảm, ý chí của HS để tạo điều kiện kích thích tính tích cực hoạt động nhận thức của HS. Sự tác động của các yếu tố bên ngoài phải kích thích vào tính tích cực bên trong của HS, có như vậy HS mới có thể có thái độ tích cực đối với quá trình nhận thức và làm cho kết quả được nâng cao. Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của người học là vấn đề cần thiết của việc nâng cao hiệu quả học tập. Do vậy nhiệm vụ quan trọng của người thầy là phải khơi dậy lòng ham học, nhu cầu học bằng các tác động sư phạm tích cực dựa vào phương pháp sư phạm hợp lý trên cơ sở tâm lý của HS để hình thành ở HS trạng thái tích cực trong học tập. 1.2.5. Các biện pháp để tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS TCHHĐNT của HS có liên quan đến nhiều vấn đề, trong đó các yếu tố như động cơ, hứng thú học tập, năng lực, ý chí của cá nhân, không khí DH… đóng vai trò rất quan trọng. Các yếu tố liên quan chặt chẽ với nhau và có ảnh hưởng tới việc TCHHĐNT của HS trong học tập. Trong đó có nhiều yếu tố là kết quả của một quá trình hình thành lâu dài và thường xuyên, không phải là kết quả của một giờ học mà là kết quả của cả một giai đoạn, của sự phối hợp nhiều người, nhiều lĩnh vực và cả xã hội. Do đó với vai trò của mình, thầy giáo phải là người góp phần quan trọng trong việc tạo ra những điều kiện tốt nhất để HS học tập, rèn luyện và phát triển. Sau đây chúng ta đi vào một số biện pháp cụ thể: 1.2.5.1. Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới: gây kích thích bên trong bằng mâu thuẫn nhận thức, mâu thuẫn giữa nhiệm vụ mới phải giải quyết và khả năng hiện có của HS còn hạn chế, chưa đủ, cần cố gắng vươn lên tìm kiếm một giải pháp mới, kiến thức mới. Việc thường xuyên tham gia vào giải quyết những mâu thuẫn nhận thức này sẽ tạo ra thói quen, lòng ham thích hoạt động trí óc có chiều sâu, tự giác, tích cực. Ví dụ: Khi giảng dạy bài “Dòng điện trong kim loại” HS đã được học về mạng tinh thể của kim loại nhưng khi đốt nóng thì các phân tử của kim loại chuyển động như thế nào và khi đặt kim loại vào trong một điện trường thì hiện tượng gì xảy ra thì HS hoàn toàn chưa biết. GV dựa vào đó để đặt ra những câu hỏi dẫn dắt nhằm đưa HS vào tình huống có vấn đề cần có nhu cầu giải quyết. Tạo môi trường sư phạm thuận lợi: HS lâu nay quen học thụ động, ít tự lực suy nghĩ, thường rụt rè, lúng túng, chậm chạp, phạm sai lầm khi thực hiện các hành động học tập. GV cần phải tạo điều kiện để HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêng mình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề, dành nhiều thời gian cho HS phát biểu, thảo luận dần dần tốc độ suy nghĩ và phát biểu của HS sẽ nhanh lên. Ví dụ: GV phải tổ chức, điều khiển lớp học sao cho không khí lớp sôi động, tích cực, đặt câu hỏi từ dễ đến khó để những HS yếu, kém cũng có thể trả lời được và luôn giúp đỡ để HS hoàn thành nhiệm vụ của mình. Trước những câu trả lời của HS, GV nên để các HS khác nhận xét, bổ sung cuối cùng GV mới đưa ra kết luận của mình phân tích câu trả lời của HS chỗ nào đúng, chỗ nào chưa đúng, làm như vậy thì HS mới trở nên mạnh dạn và tích cực tham gia vào công việc học tập. 1.2.5.2. Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của người học Trong DH tích cực, người học là khách thể của hoạt động dạy nhưng là chủ thể của hoạt động học – tích cực tham gia vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo. Người học được đặt vào trong các tình huống có vấn đề, tự mình khám phá những tri thức, được trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề theo suy nghĩ của bản thân, động não tư duy các phương án giải quyết khác nhau trong một thời gian nhất định… 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. 1.2.5.3. Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học: là tạo cho người học động cơ hứng thú học tập, rèn luyện kỹ năng, thói quen ý chí tự học để từ đó khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người, tự bản thân người học tìm kiếm, khám phá tri thức thông qua các kênh đa dạng khác nhau từ đó chất lượng và hiệu quả của học tập sẽ được nâng cao. Ví dụ: GV tăng cường cho bài tập về nhà, phát phiếu học tập trước mỗi bài mới để HS soạn trước khi đến lớp, tìm kiếm tư liệu cho bài học, khuyến khích HS tự thiết kế những thí nghiệm đơn giản phục vụ cho việc học tập… Chẳng hạn để dạy bài “Dòng điện trong chất khí” ngoài yêu cầu HS chuẩn bị phiếu học tập, đọc trước bài học, GV còn yêu cầu HS tìm hiểu thêm về hiện tượng sét: nguyên nhân gây ra sét, cách phòng chống sét, tìm kiếm một vài hình ảnh về sét mà các em thấy trong thực tế. Bugi của các xe có tác dụng gì? Tại sao khi bugi bị ướt thì xe không thể khởi động được hoặc đột ngột tắt máy?... 1.2.5.4. Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác Theo cách này, lớp học là môi trường giao tiếp giữa thầy – trò, trò – trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập. Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được bộc lộ, khẳng định hay bác bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới. Trong môi trường đó HS dễ dàng bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình DH, vì khi đó tâm lý các em rất thoải mái. Ví dụ: GV cho HS thảo luận nhóm để HS trả lời được câu hỏi nguyên nhân nào gây ra điện trở của kim loại,… 1.2.5.5. Kết hợp đánh giá của người dạy với tự đánh giá của người học Theo PPDHTC, người dạy tổ chức hướng dẫn cho người học phát triển các kỹ năng tự đánh giá, tự điều chỉnh hoạt động học. Người dạy tạo điều kiện thuận lợi để người học được tham gia tương tác, đánh giá lẫn nhau. Ví dụ: GV đặt câu hỏi cho cả lớp thảo luận theo nhóm và yêu cầu một thành viên của một nhóm bất kỳ trả lời. Sau đó cho các nhóm khác tự nhận xét, đánh giá câu trả lời của bạn từ đó mỗi nhóm tự bổ sung để câu trả lời được hoàn thiện hơn. Trong quá trình các nhóm làm việc với nhau, GV đảm nhiệm làm trọng tài, đánh giá, kết luận lại vấn đề cuối cùng và chốt lại kiến thức. 1.2.5.6. Tạo điều kiện để học sinh có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ được giao Vì chúng ta chủ trương thường xuyên đặt HS vào chủ thể hoạt động nhận thức cho nên sự thành công của họ trong việc giải quyết vấn đề học tập có tác dụng rất quan trọng làm cho họ tự tin, hứng thú, mạnh dạn suy nghĩ để giải quyết những vấn đề ngày càng khó hơn. Thực tế, DH cho biết: nhiều HS tuy không kém thông minh nhưng vì không có kỹ năng, kỹ xảo cần thiết nên thất bại nhiều lần, không được giúp đỡ kịp thời trở thành tự ti, rụt rè, rối trí mỗi khi được giao nhiệm vụ. Để khắc phục tình trạng trên, có thể thực hiện các biện pháp sau đây: + Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: hiện nay chương trình vật lý ở trường phổ thông khá nặng, GV thuyết trình không đủ thời gian mà nếu để cho HS tự lực hoạt động để chiếm lĩnh tri thức thì còn tốn thời gian hơn. Do đó ngoài việc giảm nhẹ chương trình của các cơ quan chủ đạo, làm chương trình của ngành giáo dục thì GV phải biết lựa chọn kỹ lưỡng một số vấn đề vừa sức và xác định mức độ mà HS có thể tham gia trong việc giải quyết từng vấn đề cụ thể. Ví dụ: Đối với lớp khá, giỏi thì GV có thể không giảng dạy cụm kiến thức A mà yêu cầu HS tự thảo luận nhóm và trình bày kết quả, còn với những lớp trung bình, yếu GV nên đặt câu hỏi dẫn dắt từ dễ đến khó và hướng dẫn từng bước để HS có thể hoàn thành được nhiệm vụ của mình. + Rèn luyện cho HS kỹ năng thực hiện một số thao tác cơ bản bao gồm thao tác chân tay và thao tác tư duy: GV hướng dẫn, gợi mở, đưa ra những câu hỏi từ đơn giản đến phức tạp để HS có thể làm thường xuyên nhiều lần từ đó HS sẽ tích lũy được kinh nghiệm, thực hiện đúng và nhanh những thao tác tương tự. Trước mỗi tiết học tư duy của HS đang ở trạng thái nghỉ ngơi. Vì vậy, trước hết GV phải TCHHĐNT của HS ngay từ khâu đề xuất vấn đề học tập nhằm vạch ra trước mắt HS lý do của việc học và giúp các em xác định được nhiệm vụ học tập. Đây là bước khởi động tư duy nhằm đưa HS vào trạng thái sẵn sàng học tập, lôi kéo HS vào không khí DH. Khởi động tư duy chỉ là bước mở đầu, điều quan trọng hơn là phải tạo ra và duy trì không khí DH trong suốt giờ học. HS càng hứng thú học tập bao nhiêu, thì việc thu nhận kiến thức của các em càng chủ động tích cực bấy nhiêu. Muốn vậy cần phải chú ý đến việc tạo các tình huống có vấn đề nhằm gây sự xung đột tâm lý của HS. Điều này rất cần thiết và cũng rất khó khăn, nó đòi hỏi sự cố gắng, nỗ lực và năng lực sư phạm của GV. Ngoài ra cũng cần chú ý tới lôgic của bài giảng. Một bài giảng gồm các mắt xích nối với nhau chặt chẽ, phần trước là tiền đề cho việc nghiên cứu phần sau, phần sau bổ sung làm rõ phần trước. Có như vậy thì nhịp độ hoạt động, hứng thú học tập và quá trình nhận thức của HS mới tiến triển theo một mạch liên tục không bị ngắt quãng. + Khai thác và phối hợp các PPDH một cách có hiệu quả, đặc biệt chú trọng tới các PPDH tích cực. Việc TCHHĐNT của HS phụ thuộc rất nhiều vào việc tổ chức và điều khiển quá trình DH của GV. Bởi vậy, trong tiến trình DH, GV cần phải lựa chọn và sử dụng các PPDH hiệu quả, đặc biệt là các PPDH tích cực như: Phương pháp nêu vấn đề, phương pháp phát triển hệ thống câu hỏi, phương pháp thực nghiệm… có như vậy mới khuyến khích tính tích cực sáng tạo của HS trong học tập. Cho HS làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý được sử dụng phổ biến: trong học tập vật lý, ngoài việc quan sát các hiện tượng thực tế HS còn phải thực hiện các phép suy luận, để rút ra các đặc tính bản chất, các mối quan hệ phổ biến khách quan của sự vật hiện tượng. Do đó cần phải trang bị cho HS những phương pháp nhận thức phổ biến, tuy nhiên tùy theo trình độ của HS và các điều kiện cụ thể của nhà trường mà tổ chức cho HS tham gia trực tiếp một số giai đoạn của các phương pháp nhận thức đó. 1.2.6. Sử dụng một số phương pháp đặc thù của bộ môn Vật lý nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS 1.2.6.1. Sử dụng phương pháp trực quan và phương tiện trực quan  Phương pháp trực quan: là phương pháp GV nêu vấn đề kết hợp với việc sử dụng các phương tiện trực quan để dẫn dắt HS giải thích các khái niệm, định luật, hiện tượng vật lý mà HS quan sát được. Từ đó HS lĩnh hội kiến thức. PPTQ là một PPDH rất quan trọng, góp phần quyết định cho chất lượng lĩnh hội môn vật lý.  Phương tiện trực quan: bao gồm các dụng cụ, đồ dùng, thiết bị kỹ thuật được dùng trong quá trình DH làm cơ sở và tạo điều kiện thuận lợi cho HS lĩnh hội kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo. HS có thể tri giác trực tiếp nhờ các giác quan.  Vai trò của các phương tiện trực quan: - Đẩy mạnh và hỗ trợ hoạt động nhận thức của HS: con người nhận thức được thế giới bên ngoài là nhờ các giác quan. Khi HS bắt đầu học môn vật lý, các em đã tích lũy được một số hiện tượng do quan sát thực tiễn hoặc do học tập, trao đổi mà có. Vì vậy muốn cho HS hiểu bài một cách chính xác và sâu sắc thì phải xây dựng các khái niệm, các thuyết, các định luật từ sự quan sát trực tiếp các hiện tượng. Nhưng trong lớp học không phải lúc nào cũng có điều kiện để quan sát thực tiễn, do đó GV phải tạo cho các em quan sát hình ảnh của các hiện tượng đó, tức là phải sử dụng phương pháp trực quan. Dựa vào các phương tiện trực quan GV có thể cung cấp cho HS những kiến thức bền vững, chính xác, giúp HS kiểm tra lại tính đúng đắn của lý thuyết từ đó sửa chữa, bổ sung chúng nếu không phù hợp với thực tiễn. - Phát triển kỹ năng thực hành: thí nghiệm của GV với những thao tác chuẩn mực sẽ giúp HS hình thành kỹ năng thí nghiệm một cách chính xác. Sau đó HS tự tay thực hiện các thí nghiệm và trình độ thao tác được nâng dần lên. Thí nghiệm còn giúp HS nắm vững kiến thức một cách độc lập để giải thích các hiện tượng và rút ra những kiến thức trên cơ sở quan sát được, giáo dục hướng nghiệp và dạy nghề cho HS. Trong tiết học, nhiều phương tiện trực quan được sử dụng để kích thích hứng thú học tập của HS, tạo ra động cơ học tập, rèn luyện thái độ học tập tích cực. - Phát triển trí tuệ: khi sử dụng đúng lúc, đúng chỗ các phương tiện trực quan với những phương pháp và lời dẫn dắt thích hợp của GV sẽ giúp HS phát triển óc quan sát, khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh. - Giáo dục nhân cách HS: thông qua việc sử dụng các phương tiện trực quan góp phần hình thành ở HS một hệ thống các khái niệm và nhận thức về thế giới xung quanh trên cơ sở đó giải thích một cách khoa học các sự vật hiện tượng đã và đang xảy ra trong tự nhiên và xã hội. Điều đó củng cố niềm tin của HS vào chân lý khách quan và có tác dụng hướng dẫn hành động.  Một số phương tiện trực quan thường được sử dụng: - Mô hình, hình vẽ, tranh ảnh, sơ đồ, đồ thị. - Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm. - Băng hình, đĩa mềm vi tính, máy chiếu đa năng, phần mềm DH. 1.2.6.2. Sử dụng thí nghiệm Vật lý để dạy học Vật lý tích cực Trong DH Vật lý, thí nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng. Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình DH, góp phần đơn giản hóa và trực quan hóa trong DH Vật lý, đặc biệt góp phần phát triển nhân cách toàn diện HS: so sánh, phân tích, tổng hợp, đánh giá… Ví dụ: Dựa trên các dụng cụ thí nghiệm, GV giới thiệu dụng cụ, từ đó cho HS thảo luận nhóm để xây dựng các phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo các phương án đã đưa ra từ đó HS phân tích, so sánh với thí nghiệm của các nhóm khác xem phương án nào khả thi hơn và rút ra kết luận cuối cùng. 1.2.6.3. Sử dụng công nghệ thông tin góp phần đổi mới phương pháp dạy học vật lý. Sử dụng CNTT cụ thể là sử dụng máy vi tính với những thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, hình ảnh sinh động, sự kết hợp hài hòa giữa màu sắc, âm thanh, văn bản,… sẽ góp phần nâng cao tính trực quan, từ đó tác động tích cực vào các giác quan của HS, tạo cơ sở cho việc phát triển các năng lực tư duy của HS. Như vậy, việc sử dụng máy vi tính trong DH, gây được sự chú ý của HS vào đối tượng cần nghiên cứu, hình thành sự tò mò khám phá tri thức và thúc đẩy HS tham gia một cách tích cực vào tiến trình DH. Đây là điều kiện cần thiết để quá trình lĩnh hội kiến thức của HS đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên, với một số thí nghiệm GV có thể tiến hành được hoặc HS thực hiện được thì nên tiến hành thí nghiệm thật, không nên sử dụng thí nghiệm trên máy vi tính. 1.2.6.4. Sử dụng phương pháp học tập hợp tác theo nhóm nhỏ Trong học tập, không phải mọi tri thức, kỹ năng, thái độ được hình thành bằng những hoạt động độc lập cá nhân. Do đó, cần kết hợp dạy học hợp tác theo nhóm nhỏ để gắn kết sự phối hợp của cá nhân vào tập thể để cùng hoàn thành nhiệm vụ học tập và làm tăng hiệu quả học tập. Dạy học hợp tác theo nhóm nhỏ là hình thức DH trong đó quá trình nhận thức được tiến hành thông qua hoạt động của các HS trong nhóm theo một kế hoạch được GV giao sẵn. Cách DH này có thể tiến hành trong lớp hoặc ngoài lớp (nghiên cứu ở nhà). Trên cơ sở học tập theo nhóm, HS mạnh dạn hơn, tự tin hơn, để đưa ra ý kiến riêng của cá nhân mình, từ đó HS tích cực hoạt động, tham gia xây dựng bài và kiến thức lúc này mới thực sự là kiến thức của riêng bản thân HS.  Ưu điểm của dạy học theo nhóm nhỏ: - Giờ học trở nên sôi nổi. - Tăng cường tính tích cực, chủ động của người học. - Tạo điều kiện để HS học hỏi lẫn nhau. - Tạo cơ hội tối đa cho mọi thành viên trong nhóm được bộc lộ hiểu biết và quan điểm của mình. Điều này đặc biệt có ích đối với các HS nhút nhát, ít phát biểu trong lớp. - Tạo yếu tố kích thích thi đua giữa các thành viên trong nhóm và giữa các nhóm. - Tạo nhiều cơ hội cho GV có nhiều thông tin phản hồi về người học.  Nhược điểm của dạy học theo nhóm nhỏ: - Tốn nhiều thời gian. - Có thể đi chệch hướng với chủ đề, các phát biểu thiếu tập trung, tản mạn. - Hiệu quả học tập của nhóm phụ thuộc rất nhiều vào tinh thần tham gia của các thành viên trong nhóm. Nếu trong nhóm chỉ có một vài người tham gia tích cực thì lúc này học theo nhóm trở thành sự độc diễn cá nhân, các thành viên khác trở thành người ngoài cuộc, để mặc cho các thành viên khác dẫn dắt. 1.3. Vai trò của công nghệ thông tin trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS CNTT bao gồm các phương tiện và công cụ kỹ thuật hiện đại – chủ yếu là kỹ thuật máy vi tính và viễn thông nhằm tổ chức khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên thông tin rất phong phú và tiềm năng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người và xã hội. Sử dụng CNTT (cụ thể là MVT) vào DH là một trong những hướng nhằm đổi mới việc dạy và học hiện nay.  Chức năng, phương tiện dạy học của máy vi tính: - Tăng cường tính trực quan. - Lưu trữ, truyền dẫn và xử lý thông tin. - Hỗ trợ HS trong ôn tập. - Cải tiến hình thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập, kiến thức của HS. - Một số hình ảnh minh họa nhờ sử dụng MVT GV không mất thời gian vào việc biểu diễn, thể hiện thông tin. Ví dụ: Để mô tả cấu trúc của kim loại GV phải vẽ mô hình lên bảng rất mất thời gian, đôi khi những hình ảnh này không có tính thẩm mĩ. Nếu sử dụng MVT thì chỉ cần một cái click chuột là HS đã có thể quan sát được những hình ảnh này. - Thiết kế các mô hình vật lý và tự động hóa thí nghiệm vật lý. - Mô hình hóa và mô phỏng: MVT có thể mô phỏng, minh họa các hiện tượng, quá trình vật lý không thể quan sát trực tiếp được bằng các giác quan: nhờ có chức năng lưu trữ, xử lý, hiển thị một lượng thông tin vô cùng lớn dưới dạng văn bản, hình ảnh và âm thanh nên MVT được sử dụng để hỗ trợ GV trong việc minh họa, mô phỏng, mô hình hóa các hiện tượng, các quá trình tự nhiên cần nghiên cứu một cách trực quan, chính xác dưới sự hỗ trợ của nhiều phần mềm (đồ họa, thiết kế,…) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nhận thức của HS. Ngoài khả năng mô phỏng một cách trực quan và chính xác các hiện tượng, quá trình vật lý, qua mô phỏng, MVT còn có thể tạo điều kiện cho người nghiên cứu đi sâu vào và tìm ra các mối quan hệ có tính bản chất của các hiện tượng, quá trình vật lý. Sở dĩ thực hiện được điều đó là do các chức năng ưu việt trong việc tính toán và xử lý số liệu của MVT. Vai trò của MVT ở đây là tạo ra các khả năng mới trong tính toán: khả năng rút ngắn thời gian tính toán và đặc biệt là khả năng có thể tìm ra lời giải các bài toán, (nếu không có MVT thì trong điều kiện ở trường phổ thông, với công cụ toán học còn thiếu và không được bổ sung thì không có khả năng giải được). Nhờ các phần mềm (ví dụ như các chương trình cơ bản như Turbo Pascal… và các chương trình ứng dụng do người nghiên cứu tự viết ra) được cài đặt sẵn trong máy có thể giúp giáo viên và học sinh thực hiện nhanh chóng và tương đối mĩ mãn các tính toán lí thuyết. Ví dụ: Khi dạy về cấu tạo của các nguyên tử hay nguyên tắc hoạt động của động cơ điện, máy biến thế, lò phản ứng hạt nhân… với cách dạy truyền thống GV dùng lời nói mô tả sẽ gặp nhiều khó khăn. Vì HS khó hình dung, không tạo sự hứng thú học tập nơi HS. Khi sử dụng MVT HS quan sát trực tiếp các bộ phận của máy điều này làm tăng sự hứng thú học tập nơi HS và HS dễ tiếp thu bài hơn. Không phải các quá trình nào xảy ra trong tự nhiên cũng dễ quan sát. Đối với chuyển động của chiếc thuyền, đoàn tàu thì việc quan sát để xác định vị trí của chúng ứng với từng thời điểm hay quãng đường đi ứng với từng khoảng thời gian trôi qua là không khó khăn. Nhưng cũng có những quá trình trong tự nhiên không thể quan sát bằng mắt thường để để xác định được các đại lượng cần thiết được vì diễn biến của quá trình xảy ra quá nhanh, hay quá chậm. Điều đó gây khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra qui luật của chúng. Ví dụ: chuyển động của các phân tử, chuyển động rơi, chuyển động ném ngang của một vật, chuyển động của khối tâm và của các điểm của vật rắn, quá trình phân rã hạt nhân, phóng xạ... Một trong các giải pháp có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó có hiệu quả hơn, là sử dụng MVT để mô phỏng các quá trình đó. - Máy vi tính hỗ trợ các thí nghiệm vật lí: Trong quá trình dạy và học, thí nghiệm vật lý là một khâu quan trọng không thể thiếu được. Khi tiến hành thí nghiệm nhằm nghiên cứu một định luật, quá trình vật lý nào đó thì đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng trong định luật, quá trình đó có vai trò hết sức quan trọng. Dựa vào đồ thị chúng ta không chỉ có thể giải thích được diễn biến của hiện tượng, quá trình vật lý mà điều quan trọng hơn là khi nhìn vào đồ thị chúng ta có thể dễ dàng phát hiện và dự đoán mối quan hệ có tính quy luật giữa các đại lượng mà mối quan hệ này có thể được biểu diễn bởi các hàm số toán học đã biết, trong nhiều trường hợp phát biểu thành định luật vật lý... Để có thể vẽ được đồ thị thực nghiệm thì đòi hỏi phải thu thập được một số lượng lớn dữ liệu từ việc đo đạc, tính toán và đòi hỏi rất nhiều thời gian vì vậy mà cho dù có muốn thì cũng không thể thực hiện được trên lớp trong giờ học chính khóa với các dụng cụ thí nghiệm truyền thống. Vì vậy, để có thể tạo điều kiện tổ chức cho HS hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức đòi hỏi phải có các phương tiện dạy học giúp HS có thể nhanh chóng thu thập được dữ liệu thực nghiệm, vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng làm cơ sở cho hoạt động tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hóa và dự đoán xây dựng giả thuyết. Các thí nghiệm có sự trợ giúp của MVT được thực hiện một cách chính xác, nhanh chóng với độ tin cậy cao. Ví dụ: Thí nghiệm để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa, nếu pin để lâu ngày hay đồng hồ đa năng hiện số sử dụng nhiều lần thì độ nhạy của nó không tốt dẫn đến kết quả thí nghiệm bị sai lệch.  Tổ hợp các phương tiện dạy học hiện đại: - Làm tăng khả năng và chất lượng ghi nhớ kiến thức trong đầu HS: + Các công trình nghiên cứu của Treichler (1967) về tác động của các giác quan đối với khả năng tiếp thu và ghi nhớ kiến thức của HS đã đưa ra kết luận: Quá trình tiếp thu kiến thức khi học đạt được: 1% qua nếm; 1,5% qua sờ; 3,5% qua ngửi; 11% qua nghe; 83% qua nhìn. + Ông cũng chỉ ra hoạt động cá nhân đối với sự ghi nhớ kiến thức sau khi học: 10% qua những gì nghe được; 30% qua những gì nhìn được; 50% qua những gì nhìn và nghe được; 80% qua những gì nói được; 90% qua những gì nói và làm được. - Làm tăng tính trực quan, hứng thú và tạo sự chú ý trong học tập của HS ở mức độ cao: với những hình ảnh sinh động có sự kết hợp hài hòa giữa màu sắc, âm thanh, văn bản,… góp phần nâng cao tính trực quan từ đó tác động tích cực vào các giác quan của HS, tạo cơ sở cho việc phát triển các năng lực tư duy của HS. - HS được sự tác động đồng thời của nhiều hình thức: mắt thấy, tai nghe, tay làm, óc nghĩ… Ví dụ: PPDH truyền thống, HS chỉ nghe và ghi chép thụ động nên dễ nhàm chán, mức độ tiếp thu chậm và thấp. Khi sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại để dạy học, các kỹ năng nghe, nhìn, ghi chép cùng được huy động kết hợp do đó hiệu quả tiếp thu sẽ tốt hơn. - Ngoài ra, với tính ưu việt của mình, máy vi tính và các phần mềm còn có vai trò to lớn trong giai đoạn vận dụng kiến thức mới cũng như hỗ trợ đắc lực trong việc tự học, ôn tập, củng cố, mở rộng, đào sâu, hệ thống hóa kiến thức của HS.  Tác động của tranh ảnh/hình vẽ (images/pictures), phim (film) Do có khả năng thể hiện thông tin rõ ràng, images/pictures tạo điều kiện tốt nhất để GV chuyển nội dung bài giảng từ đơn giản đến phức tạp, từ cụ thể đến trừu tượng và ngược lại, từ khái niệm trừu tượng đến các mô hình cụ thể, hoàn thiện và bổ sung khái niệm mới, làm cho HS dễ hiểu và dễ nhớ bài hơn. Images/pictures là công cụ để minh họa các vấn đề GV thuyết giảng bằng lời. Chúng có tác dụng thúc đẩy việc học tập của HS, làm tăng thêm sự thích thú khi học bài, lôi cuốn và kéo dài sự chú ý của HS. GV có thể chủ động sử dụng các loại tranh, hình và vận dụng các phương pháp DH tích cực nhằm phát huy vai trò chủ động, sáng tạo của HS, tăng cường nhịp độ truyền thụ kiến thức của GV và khả năng tiếp thu kiến thức của HS, tiết kiệm thời gian và giảm nhẹ sức lao động của thầy và trò. Cụ thể:  Giúp cụ thể hóa những cái trừu tượng: nguyên tử, hạt nhân nguyên tử, sự chuyển động của các điện tích,…  Dùng làm sáng tỏ cấu tạo của dụng cụ và máy móc phức tạp nhất là những chi tiết bên trong khó thấy rõ: máy phát điện, động cơ điện xoay chiều ba pha,…  Mô tả ứng dụng của các hiện tượng vật lý liên quan đến đời sống (hiện tượng phản xạ toàn phần, khúc xạ ánh sáng,…). Tranh ảnh, hình vẽ rất dễ sử dụng, bảo quản và dễ tìm trong các loại sách, báo, tạp chí,… hoặc người dùng có thể tự tạo ra các hình vẽ hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng của mình. Tuy nhiên, khi sử dụng tranh ảnh, hình vẽ cần lưu ý những vấn đề sau:  Nội dung của tranh ảnh phải phù hợp với nội dung chương trình và SGK, làm sáng tỏ và giải thích rõ ràng những vấn đề cơ bản, chủ yếu của chương trình, SGK. Không nên sử dụng tranh ảnh, hình vẽ thiếu chính xác, không đúng với kiến thức trong chương trình và SGK.  Màu sắc, đường nét, bố cục phải được thể hiện đúng như thật, phải làm nổi bật đối tượng cần truyền đạt đến cho HS.  Chú thích và phụ đề trong tranh, hình phải thích hợp, mang nội dung ngắn gọn, chuẩn mực, đáp ứng yêu cầu dẫn giải nội dung của tranh, hình. Phim giáo khoa thể hiện các sự vật, hiện tượng bằng hình ảnh động và âm thanh nhằm tác động đồng thời vào thị giác và thính giác của người xem. Vì vậy phim giáo khoa có sức truyền cảm và tác động vào trí nhớ của HS rất tốt. Câu ngạn ngữ của Ấn Độ: “Tôi nghe thì quên, tôi nhìn mới nhớ, tôi làm thì hiểu”. Do có khả năng mô hình hóa các quá trình, phim học tập có thể hướng cho HS đến các điểm quan trọng nhất của bài học, loại bỏ những thông tin không quan trọng, mô tả các thí nghiệm trong bài học không thể tiến hành (ví dụ: phản ứng hạt nhân, sự chuyển động của các hạt điện tích,…). Từ đó tạo cho HS có thói quen quan sát các hiện tượng và các quá trình xảy ra, nhận thấy được tình huống có vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề. Phim góp phần phát triển tư duy trừu tượng hơn các phương tiện DH khác. Khi xem phim HS có thể quan sát kỹ quá trình trừu tượng, chuyển từ hình ảnh cụ thể sang mô hình, phản ánh hiện thực tương ứng. Phim giáo khoa được quay phối hợp bằng nhiều thủ pháp khác nhau: toàn cảnh, trung cảnh, cận cảnh, sử dụng kỹ thuật hoạt hình, kỹ thuật vi tính,… Do đó, phim có thể giới thiệu rõ ràng chính xác các chi tiết nhỏ hoặc các phần không quan sát được của đối tượng nghiên cứu đến GV và HS. Phim còn được sử dụng trong quá trình kiểm tra kiến thức của HS. Ngắt phần âm thanh, chỉ cho HS xem hình để trao đổi, bình luận về những sự kiện trên màn hình. Tuy nhiên, khi lựa chọn phim để dạy học ta cần lưu ý những vấn đề sau:  Phim phải có nội dung phù hợp với chương trình, SGK, phù hợp với tâm sinh lý lứa tuổi từng lớp học, cấp học.  Hình ảnh được chiếu trên màn hình phải có độ nét cao, không mờ, bóng, rung. Độ tương phản của hình ảnh vừa phải.  Có những sự kiện, hiện tượng trong phim xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm, quá nhỏ hoặc quá to, do đó GV cần phải tính toán, điều chỉnh cho HS có thể dễ dàng quan sát, đảm bảo cho HS tiếp thu kiến thức một cách thuận lợi, chắc chắn.  Âm thanh trong phim phải rõ ràng, dễ nghe, bảo đảm đầy đủ nội dung truyền đạt.  Tốc độ trình lời thuyết minh phải đồng bộ với hình ảnh tương ứng, các thao tác trên phim giúp cho HS tiếp nhận thông tin thuận lợi. 1.4. Mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý 1.4.1. Mô phỏng trong dạy học Vật lý 1.4.1.1. Thế nào là mô phỏng? Chúng ta hiểu đơn giản mô phỏng (Simulation) như sau: Mô: cái mẫu, phỏng: bắt chước làm theo. Vậy mô phỏng là bắt chước làm theo một cái mẫu. Khi nói đến mô phỏng các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập tới mô phỏng bằng máy tính (Computer Simulation). Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác mô phỏng là gì để mọi người đều thống nhất. Waldrop (1992) quan niệm rằng mô phỏng là hình thái thứ ba của khoa học giữa lý thuyết và thực nghiệm. Arthur (1992) cho rằng ngày nay có 3 cách thức để tiến vào khoa học đó là lý thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính. Theo Simmson và Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng. Mô phỏng là sự bắt chước các sự vật hoặc hiện tượng thực. Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ thống vật lý đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại. Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định. Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu thí nghiệm mô phỏng là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một thí nghiệm vật lý tuân theo những quy luật vật lý có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định. Thí nghiệm mô phỏng trên máy tính cho phép người dùng tương tác với thí nghiệm bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của thí nghiệm nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình. Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau: - Mô phỏng vật lý (Physical simulations): Những mô phỏng loại này tạo điều kiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình. - Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn ra quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được. - Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): Những mô phỏng loại này hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể. - Mô phỏng tình huống (Situational simulations): Những mô phỏng loại này đưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thực hiện những hoạt động để giải quyết những tình huống này. Với những mô phỏng này, người học có thể làm các thí nghiệm hoặc thiết kế các mô hình. Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau: - Trực quan hóa một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc định trước. - Trực quan hóa một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyết định bởi sự lựa chọn của người học từ một điểm xuất phát đầu tiên được mặc định trước. - Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc thí nghiệm mà vốn dĩ không thể làm được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt. - Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một công thức cố định. - Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một hệ thống phức tạp. - Cơ hội nhập vai vào môi trường mô phỏng trong đó các quyết định và hệ quả của nó được quy định trước. - Cơ hội nhập vai nhưng độ thích hợp của quyết định được đánh giá từ bên ngoài, tức là từ người học. - Cơ hội xây dựng các khuôn mẫu tình huống và các hệ thống tưởng tượng. Cho dù phân loại như thế nào đi nữa thì mô phỏng đều có các đặc trưng là: tạo cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổi các biến số và tuân theo các quy luật tương tác. 1.4.1.2. Vai trò của mô phỏng Với các hiện tượng, quá trình vật lý vi mô, để tạo điều kiện cho HS có thể tham gia vào hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức thì không thể thiếu được sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng. Tùy vào mục đích sư phạm mà người ta có thể viết phần mềm mô phỏng cho phù hợp với từng giai đoạn hoạt động của HS. Ở giai đoạn đầu, phần mềm có thể cho chạy tự động để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS. Với các quá trình có diễn biến nhanh và phức tạp không thể quan sát bằng mắt thường được thì phần mềm mô phỏng giúp HS có được cái nhìn sơ bộ về sự biến đổi của từng đại lượng để từ đó định hướng được cho những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề. Sau khi HS đã ý thức được vấn đề, ở pha hoạt động tự chủ, tìm tòi giải quyết vấn đề, phần mềm mô phỏng có thể được xây dựng để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệm thực và qua đó giúp HS đưa ra giả thuyết. Các phần mềm mô phỏng như thế đồng thời cũng có tác dụng hỗ trợ HS trong việc thiết kế các thí nghiệm trong thực tế nhằm kiểm tra giả thuyết. Ví dụ: Hiện tượng sóng dừng trên dây trong trường hợp sóng phản xạ ngược pha với sóng tới (tại đầu dây cố định) hoặc sóng phản xạ cùng pha với sóng tới (tại đầu dây tự do) quá trình này xảy ra nhanh nên rất khó quan sát. Nhờ phần mềm mô phỏng ta có thể giúp HS “quan sát” quá trình sóng tới truyền đến đầu dây đó và quá trình tạo ra sóng phản xạ. Hay chuyển động rơi tự do, chuyển động ném ngang, ném xiên, chuyển động của các phân tử,… quá trình này xảy ra rất nhanh bằng mắt thường không thể quan sát được ta phải nhờ phần mềm mô phỏng để khảo sát tính chất của các quá trình này. Mô phỏng bằng MVT còn có nhiều ưu điểm khác: Khi mô phỏng bằng MVT GV và HS có thể dừng quá trình lại tại thời điểm bất kì để nghiên cứu, xác định bất kì các đại lượng nào của vật (Ví dụ: tọa độ, vận tốc, gia tốc, quãng đường... của chuyển động được mô phỏng). Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí để qua đó tìm ra các kiến thức mới bằng con đường nhận thức lí thuyết. Ngoài ra còn có thể đi sâu vào các mối quan hệ có tính bản chất của các hiện tượng, quá trình vật lí nhờ mô phỏng bằng máy vi tính. 1.4.2. Thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý Có nhiều cách hiểu khác nhau xung quanh khái niệm thí nghiệm ảo. Tuy nhiên, chúng tôi đồng ý với định nghĩa của Ruwei Yun và các cộng sự rằng “Thí nghiệm ảo là một dạng mô phỏng 3 chiều bằng máy tính của thí nghiệm thực”. Mô phỏng tiến trình (Procedural simulation) chú trọng đến các bước thao tác của người dùng và các đối tượng động của thí nghiệm. Các thí nghiệm ảo cung cấp hầu hết các chức năng có thể tìm thấy trong thí nghiệm thực. - Phòng thí nghiệm ảo: cung cấp các linh kiện, thiết bị thí nghiệm ảo để người dùng có thể sử dụng để lắp ráp, thiết kế, xây dựng thí nghiệm. - Các thiết bị hỗ trợ: có thể dưới dạng văn bản (Word), hình ảnh (Images), Video Clip...nhằm giúp người dùng hiểu rõ về mục đích thí nghiệm, những thông tin cơ bản về thí nghiệm để dễ dàng sử dụng. - Các đối tượng, thiết bị ảo: cung cấp các đối tượng, thiết bị có các thuộc tính, chức năng cần cho thí nghiệm ảo sẽ tiến hành. - Mối liên hệ giữa các đối tượng: là mối liên hệ bên trong của các đối tượng ảo. - Các mô phỏng: mô phỏng các thao tác, sự tương tác giữa các đối tượng và kết quả thí nghiệm trong thế giới thực. - Tương tác: chấp nhận những thao tác của người dùng, gửi lại cho họ kết quả mô phỏng về kết quả thí nghiệm. - Theo dõi - Điều khiển: theo dõi, ghi nhận các bước thao tác của người dùng, các thông số của thí nghiệm để có kết quả xử lý cuối cùng. - Trợ giúp: cung cấp cho người dùng những hướng dẫn cần thiết khi tiến hành thí nghiệm.  Một số khả năng của thí nghiệm ảo: - Mô phỏng các thí nghiệm chứng minh (thí nghiệm biểu diễn) của GV khi dạy trên lớp. - Mô phỏng các bài thí nghiệm thực hành của cá nhân HS hoặc theo nhóm. - Tạo các máy đo ảo kết nối với các thiết bị thật. - Giao tiếp thân thiện với người dùng, không chỉ quan sát một chiều như xem băng video. Thí nghiệm ảo cung cấp cho người dùng một môi trường ảo có tính tương tác, cho phép người dùng tiến hành các thao tác thí nghiệm trên các đối tượng ảo giống như tương tác với thế giới thực. Chính vì vậy, các thí nghiệm ảo có thể được sử dụng một cách có hiệu quả trong dạy học vật lý. 1.5. Giáo án điện tử (GAĐT) 1.5.1. Khái niệm GAĐT: GAĐT là bản thiết kế cụ thể toàn bộ kế hoạch hoạt động DH của GV và HS trong giờ lên lớp, toàn bộ hoạt động DH đó đã được Multimedia hóa một cách chi tiết, có cấu trúc chặt chẽ và lôgic được quy định bởi cấu trúc bài học. GAĐT là một sản phẩm của hoạt động thiết kế bài dạy được thể hiện bằng vật chất trước khi bài DH được tiến hành. GAĐT chính là bản thiết kế của một bài giảng điện tử (BGĐT). Xây dựng GAĐT hay thiết kế BGĐT là hai cách gọi khác nhau cho một hoạt động cụ thể để có được một BGĐT trong quá trình DH tích cực. Sự khác nhau giữa GAĐT và BGĐT: Giáo án điện tử Bài giảng điện tử - GAĐT = Giáo án DH tích cực + các yếu tố điện tử. - GAĐT là bài soạn của GV, trong đó nêu được mục tiêu về kiến thức, kỹ năng, thái độ, tiến trình bài giảng, các hoạt động của GV và HS trong tiết dạy. - GAĐT (phần chuẩn bị) được soạn - BGĐT = Bài giảng trên lớp + các yếu tố điện tử. - BGĐT chỉ trình bày phần nội dung của bài học cần truyền tải cho HS. - BGĐT (phần trình bày) là những tập tin có chức năng chuyển tải nội dung giáo dục đến HS, là công cụ tương tác giữa người học và thảo bằng máy tính và có thể in ra để thay thế cho giáo án viết tay. - Giáo án là một sự chuẩn bị của GV cho một tiết học (chuẩn bị kịch bản cho một tiết lên lớp). Kịch bản ấy là dành cho GV (HS đi học không hề biết gì về thuật ngữ giáo án cả) chúng chỉ học theo chỉ đạo của thầy và thầy thì dạy theo sự chuẩn bị của mình. người dạy để thực hiện các mục tiêu của giáo án. - BGĐT được trình chiếu ngay tại lớp, tất cả HS đều được quan sát và học tập toàn bộ nội dung của bài giảng. 1.5.2. So sánh GAĐT với giáo án truyền thống Giáo án điện tử Giáo án truyền thống - Học tập lấy người học làm trung tâm. - Kích thích đa giác quan. - Hướng phát triển đa chiều. - Đa phương tiện, đa năng. - Làm việc hợp tác, tương tác. - Trao đổi thông tin. - Học tập tích cực, tìm tòi khám phá. - Học dựa trên tư duy phê phán, sáng tạo bằng việc đưa ra những quyết định. - DH thích ứng dựa trên những hoạt động có chủ định. - Cảnh huống thực tế, xác thực. - Truyền thụ lấy người dạy làm trung tâm. - Kích thích đơn giác quan. - Hướng phát triển một chiều. - Đơn phương tiện, đơn năng. - Làm việc đơn lẻ, cá thể. - Truyền tải thông tin. - Học tập thụ động. - Học sự kiện, học dựa trên những tri thức có sẵn. - DH dựa trên những phản ứng đáp lại, tái tạo theo mẫu. - Cảnh huống tách biệt. Vậy qua phân tích trên ta nhận thấy, hiệu quả của GAĐT cao hơn so với GADH truyền thống do GAĐT có tính tương tác cao dựa trên công nghệ Multimedia, tạo điều kiện cho người học trao đổi thông tin dễ dàng hơn, trực quan hóa mọi sự vật hiện tượng. GAĐT sẽ trở thành xu thế tất yếu trong nền kinh tế tri thức. Hiện nay, GAĐT đã và đang thu hút được sự quan tâm đặc biệt của giáo dục ở các nước trên thế giới. Tuy nhiên, GAĐT không phải là một công cụ để thay thế “bảng đen, phấn trắng” cũng không thể thay thế vai trò của giáo viên, mà nó chỉ đóng vai trò định hướng trong tất cả các hoạt động trên lớp để biến QTDH thành QTDH tích cực. 1.5.3. Ý nghĩa của việc sử dụng GAĐT - Tạo môi trường học tập mới: môi trường học tập hiện nay có sự tích hợp của GAĐT sẽ mang một cấu trúc mới đầy triển vọng với những đặc trưng sau: + Hệ thống tổ chức (có định hướng của người thầy) mang tính mở. + Cấu trúc ngang trong DH, không thứ bậc. + Môi trường bình đẳng, dân chủ, tự nguyện. - Phát huy vai trò, vị trí của người dạy và người học: + Trong môi trường học tập mới có sử dụng các công nghệ hiện đại người học thực sự đứng ở vị trí trung tâm, là người chủ, người khám phá của việc học với đầy đủ các đặc điểm: cá thể hóa, hoạt động tương tác, hợp tác, tính tích hợp và đa dạng về phong cách học tập. Trong thực tế, các GAĐT có thể được đóng gói và vận hành trong môi trường Web phục vụ cho các khóa học từ xa hay đào tạo qua mạng. + Để có thể thiết kế được những GAĐT tốt người dạy phải không ngừng nỗ lực tìm kiếm các nguồn tài liệu để bổ sung vào nội dung bài học, lựa chọn phương pháp, hình thức triển khai mới cho bài giảng của mình, người dạy sẽ giữ vai trò điều khiển, định hướng người học vào quá trình tìm kiếm và xử lý thông tin. - Đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức DH: tích hợp GAĐT vào quá trình DH tích cực hiện nay vừa là mục tiêu, vừa là yêu cầu trong đổi mới PPDH. Với ưu thế vượt trội so với giáo án truyền thống, việc áp dụng các GAĐT vào quá trình DH tích cực, buộc GV phải thay đổi cách dạy và HS phải thay đổi cách học. Một GAĐT sẽ kích thích sự quan tâm, chú ý, định hướng một cách rõ ràng cho các vấn đề cần triển khai nếu người dạy biết cách phát huy, phối hợp các thế mạnh của từng PPDH tích cực trong quá trình DH: DH theo nhóm nhỏ, tranh luận, trình bày, nêu vấn đề và giải quyết vấn đề, DH dự án… 1.5.4. Các tiêu chí đánh giá GAĐT Qua thực tiễn xây dựng và sử dụng GAĐT, theo chúng tôi các tiêu chí để đánh giá chất lượng của một GAĐT gồm có: Các tiêu chí về mặt khoa học: Các nội dung trong GAĐT phải được trình bày khoa học, dễ hiểu, đáp ứng tính đa dạng phong phú, đảm bảo tính chính xác khoa học, phù hợp với chương trình đào tạo, kiến thức và khả năng tiếp thu của HS. Các định luật, định lý, định nghĩa… phải chính xác và nhất quán với sách giáo khoa hiện hành, và đặc biệt là phải thực hiện được mục đích DH đã đề ra. Các tiêu chí về LLDH: GAĐT phải thực hiện được các chức năng LLDH, thực hiện đầy đủ các giai đoạn của QTDH, từ khâu củng cố trình độ xuất phát, hình thành tri thức mới, ôn tập, hệ thống hoá kiến thức cho đến kiểm tra đánh giá kiến thức của HS. Có sự phối hợp giữa lý thuyết, thực tiễn và các PPDH. Các tiêu chí về mặt sư phạm: GAĐT phải thể hiện được tính ưu việt về mặt tổ chức DH so với hình thức lớp - bài truyền thống. Tính ưu việt của GAĐT so với các phần mềm DH khác là khai thác triệt để khả năng hỗ trợ, truyền tải thông tin đa dạng, trực quan hóa các hiện tượng, quá trình vật lý,... kích thích động cơ học tập, tính tích cực và khả năng sáng tạo của HS. Thông qua việc trình bày kiến thức một cách trực quan, dễ hiểu với các chương trình mô phỏng giúp HS đào sâu nội dung học tập, khắc sâu kiến thức đã lĩnh hội, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, mở rộng nội dung kiến thức đã học và đi sâu vào bản chất vấn đề nghiên cứu. Các tiêu chí về mặt kỹ thuật: Giao diện trên màn hình phải đơn giản, thân thiện, cấu trúc slide rõ ràng, được sắp xếp một cách hợp lý phù hợp với tiến trình của một giờ học. Việc sử dụng các hình ảnh, âm thanh, màu sắc,... phải khéo léo, không nên quá lạm dụng sẽ làm phân tán sự tập trung chú ý của HS, làm ảnh hưởng tới chất lượng giờ dạy. 1.5.5. Quy trình thiết kế GAĐT: GAĐT có thể được xây dựng theo quy trình gồm các bước sau: Bước 1: Tìm hiểu nội dung bài dạy, xác định mục tiêu bài học, xây dựng phiếu học tập, soạn giáo án - Trong DH hướng tập trung vào HS, mục tiêu phải chỉ rõ học xong bài HS đạt được cái gì. Mục tiêu ở đây là mục tiêu học tập chứ không phải mục tiêu giảng dạy. GV cần nghiên cứu kỹ bài qua SGK, SGV kết hợp với các tài liệu tham khảo để tìm hiểu nội dung của mỗi mục trong bài và cái đích cần đạt tới của mỗi mục. Trên cơ sở đó xác định đích cần đạt tới của cả bài về kiến thức, kỹ năng, thái độ. Đó chính là mục tiêu của bài. - Lựa chọn kiến thức cơ bản, xác định đúng những nội dung trọng tâm. - Xây dựng phiếu học tập cho HS: Hiện nay, chương trình SGK có nhiều thay đổi, làm cho việc học tập của HS cũng thay đổi, cụ thể là việc làm của HS được tăng lên, HS tham gia nhiều hơn, tích cực hơn vào bài giảng (trước và trong khi đến lớp) so với trước đây. Do đó, nếu GV vẫn áp dụng kiểu dạy học theo phương pháp cũ thì sẽ gặp nhiều khó khăn: quỹ thời gian hạn hẹp sẽ không phát huy hết nhiệm vụ của SGK đề ra, không phát huy được tính tích cực của HS trong học tập. Một trong những biện pháp để nâng cao hiệu quả dạy học hiện nay là xây dựng phiếu học tập. Tuy đây là vấn đề không còn mới mẻ nhưng rất ít được áp dụng trong dạy học vì nó tốn khá nhiều thời gian làm việc của GV trước khi đến lớp. Tuy nhiên, để việc giảng dạy bằng GAĐT đạt kết quả cao thì đây là việc làm cần thiết. Không giống như cách ghi bảng, DH bằng GAĐT chỉ trình bày những nội dung cốt lõi nhất của bài học và không thể lưu lại cho các em đối chiếu, do đó cần có phiếu học tập để HS có sự hình dung tổng quát về bài học giúp các em dễ dàng ghi chép và quan sát bài giảng cũng như tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng, phiếu học tập chỉ nên là một dàn ý cho HS, HS vẫn phải chủ động trong việc ghi chép và tiếp nhận kiến thức. - Soạn giáo án theo cấu trúc của giáo án DH tích cực. Bước 2: Viết kịch bản sư phạm cho việc thiết kế giáo án trên máy - GV phải hình dung được toàn bộ nội dung cũng như những hoạt động sư phạm trên lớp của cả tiết DH và xác định được phần nào, nội dung nào của bài cần sự hỗ trợ của MVT để tiết học đó đạt hiệu quả cao. - Tên cảnh (Hoạt động) – Thời gian – Nội dung – Hình ảnh thể hiện trên MVT. Bước 3: Multimedia hóa kiến thức - Dữ liệu hóa thông tin kiến thức. - Phân loại kiến thức được khai thác dưới dạng văn bản, bản đồ, đồ họa, ảnh tĩnh, phim, âm thanh,… - Tiến hành sưu tập hoặc xây dựng mới nguồn tư liệu sẽ sử dụng trong bài học. Nguồn tư liệu này thường được lấy từ một phần mềm DH nào đó, từ Internet, hoặc được xây dựng mới bằng đồ họa, bằng ảnh quét, ảnh chụp, quay Video,… - Chọn lựa các phần mềm DH có sẵn cần dùng đến trong bài học để đặt liên kết. - Xử lý các tư liệu thu được để nâng cao chất lượng về hình ảnh, âm thanh. Bước 4: Xây dựng các thư viện tư liệu - Sau khi có đầy đủ tư liệu cần dùng cho BGĐT, phải tiến hành sắp xếp tổ chức lại thành thư viện tư liệu, tạo được cây thư mục hợp lý sẽ tạo điều kiện tìm kiếm thông tin nhanh chóng và giữ được các liên kết trong bài giảng đến các tập tin âm thanh, Video Clip khi sao chép bài giảng từ ổ đĩa này sang ổ đĩa khác, từ máy này sang máy khác. Bước 5: Thể hiện kịch bản trên máy vi tính - Xử lý chuyển các nội dung trên thành các GAĐT trên MVT. - Dựa trên một số phần mềm công cụ tiện ích (MS Producer for PowerPoint 2003, Violet, Crocodile, ProShow Gold…) để thể hiện kịch bản đó. - Cần phải đảm bảo các yêu cầu phương tiện DH đòi hỏi: tính khoa học, tính sư phạm, tính thẩm mỹ… - Lựa chọn ngôn ngữ hoặc các phần mềm trình diễn để xây dựng tiến trình dạy học thông qua các hoạt động cụ thể. Bước 6: Xem xét, điều chỉnh thể hiện thử trên máy tính, dạy thử, sửa chữa và hoàn thiện - Sau khi thiết kế xong, phải tiến hành chạy thử chương trình, kiểm tra các sai sót, đặc biệt là các liên kết để tiến hành sửa chữa và hoàn thiện. - Chạy thử từng phần và toàn bộ các Slide để điều chỉnh những sai sót về kỹ thuật trên máy tính. - Chỉnh sửa và hoàn thiện GAĐT. - Dạy thử toàn bộ bài trước GV hoặc cả GV và HS để có thể điều chỉnh nội dung cũng như hình thức thể hiện trước khi dạy chính thức. 1.5.6. Một số điểm cần lưu ý khi thiết kế GAĐT - Về mục tiêu bài dạy, thời gian và các bước lên lớp vẫn phải đảm bảo nguyên tắc và phương pháp DH bộ môn. GAĐT không thể thay thế toàn bộ vai trò của GV và chỉ là một loại hình thiết kế bài giảng để góp phần nâng cao chất lượng DH. - Đảm bảo mọi yêu cầu thực hiện nội dung và PPDH bộ môn phù hợp với tâm lý lứa tuổi, trình độ nhận thức của HS. - Nội dung phải được tinh lọc, ngôn ngữ trong sáng, dễ hiểu. - Có tính mở, phát huy tối đa tính tích cực, sáng tạo của HS. - Tạo sự tương tác giữa HS với máy tính. - Cần cân nhắc khi sử dụng hệ thống DH đa phương tiện cho các nội dung phù hợp trong bài, với thời gian hạn chế trong một tiết học (không sử dụng trong toàn bộ tiết học). - Các kiến thức được đưa vào trình chiếu dưới dạng các trang (Slide), các đoạn Video, Audio phải được chọn lọc chính xác, dễ hiểu, thể hiện được lôgic cấu trúc của bài dạy bao gồm cả kênh hình, kênh chữ, kênh tiếng tạo điều kiện tích cực hóa quá trình nhận thức, quá trình tư duy của HS, tránh lạm dụng trình chiếu một chiều. 1.5.7. Các loại giáo án điện tử - Giáo án dạy học bài học mới. - Giáo án dạy học bài ôn tập chương. - Giáo án tiết học ngoại khóa. 1.5.8. Những ưu điểm và nhược điểm của việc giảng dạy bằng GAĐT 1.5.8.1. Ưu điểm - Chuyển tải đến HS một lượng kiến thức lớn, hình ảnh trực quan, sinh động. - Với GAĐT, GV có thể thực hiện đầy đủ các kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng trong quá trình DH. Do đó rèn luyện cho HS không chỉ các kỹ năng nghe, nói, đọc, viết mà còn quan sát và cảm nhận được sự kiện, hiện tượng. - GAĐT giúp cho tiết học trở nên lôi cuốn hơn và hạn chế được việc GV bị cháy giáo án vì thời gian được kiểm soát bằng máy. - Khi sử dụng GAĐT, GV tiết kiệm được thời gian treo tranh ảnh, vẽ hình lên bảng, viết bài,… nhờ đó mà GV có nhiều thời gian giảng bài, thời gian trao đổi bài học giữa GV và HS, giữa HS và HS tăng lên. - Thuận lợi cho GV trong quá trình soạn bài, bởi có thể lưu lại, dễ dàng bổ sung, chỉnh sửa các nội dung, cập nhật hóa kiến thức ở bất cứ mục nào, đoạn nào trong bài giảng. - Khi sử dụng GAĐT với hệ thống thiết bị DH đa phương tiện một cách hiệu quả, thì tiết DH sẽ không còn đơn điệu, nhàm chán như các tiết DH truyền thống, mà đã từng bước kích thích được hứng thú học tập của HS phổ thông, GV có thể tạo ra các mô hình minh họa cho các khái niệm trừu tượng, khó hiểu, thiết kế các thí nghiệm nguy hiểm hay thời gian kéo dài mà trong thực tế GV, HS không thể tiến hành được (phản ứng hạt nhân, phản ứng phân hạch…), cùng với các phương pháp DH tích cực đã tích cực hóa quá trình nhận thức, quá trình tư duy của HS, biến quá trình DH thành quá trình DH tích cực, nâng cao chất lượng DH. - GV thường xuyên truy cập Internet, tìm kiếm tài liệu cho bài giảng, điều này góp phần làm cho GV không bị lạc hậu so với thời đại. 1.5.8.2. Nhược điểm - Để thiết kế GAĐT có hiệu quả đòi hỏi GV phải có kiến thức sâu hơn về tin học, ứng dụng tốt hơn các phần mềm công cụ, song những kiến thức tin học và các phần mềm ứng dụng ngày càng nhiều gây trở ngại lớn cho đại đa số GV. - Việc thiết kế GAĐT đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian và công sức hơn giáo án truyền thống, việc tìm kiếm những hình ảnh, tư liệu cũng gặp nhiều khó khăn với GV do trình độ tin học, anh văn và quỹ thời gian tìm hiểu còn hạn chế. - Một bài giảng soạn trên Powerpoint thường theo một khuôn mẫu đã định sẵn, không linh hoạt như một bài giảng thông thường, do đó GV phải thuộc giáo án. - HS có thể theo dõi và ghi chép không kịp với tốc độ giảng của GV. Do đó GV phải biết vừa phối hợp giảng bài vừa quan sát lớp học. - HS có thể bị lôi cuốn, với những hiệu ứng lạ mắt, những hình ảnh đẹp nên dễ phân tán với bài giảng. Vì vậy GV phải lưu ý khi đưa vào bài giảng những hiệu ứng như vậy. - DH bằng GAĐT phải thực hiện thông qua MVT, máy chiếu. Trong tình hình hiện nay, điều kiện cơ sở vật chất ở các trường còn nhiều thiếu thốn, không phải trường nào cũng đủ điều kiện trang bị một phòng nghe nhìn hiện đại nên số lượng tiết học bằng GAĐT còn nhiều hạn chế. - Hơn nữa HS phổ thông nói chung vẫn quen với cách học theo kiểu GV giảng – đọc, HS nghe – chép, thì nay HS được học với cường độ và tốc độ nhanh, nhiều HS chưa kịp hiểu rõ những chữ trên màn hình có nghĩa gì thì những dòng chữ đó đã trôi mất. 1.6. Kết luận chương I. Trong chương này chúng tôi đã trình bày tổng quan và cơ sở lý luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học. Đó là:  Trình bày sơ lược về lịch sử của việc ứng dụng CNTT trong DH ở trong nước và trên thế giới.  Phân tích cơ sở lý luận của việc phát huy tính tích cực hóa trong hoạt động nhận thức của HS.  Nêu cao vai trò của MVT trong DH vật lý, MVT đóng vai trò như một phương tiện DH hiện đại vào quá trình DH nhằm nâng cao tính trực quan, kích thích được hứng thú học tập, tạo động cơ học tập cho HS. MVT giúp mô phỏng quá trình, minh họa các đối tượng cần nghiên cứu, thiết kế thí nghiệm ảo, hỗ trợ các thí nghiệm vật lý,... Ngoài ra, tổ hợp MVT cùng các phương tiện DH hiện đại khác giúp HS huy động được tất cả các giác quan trong học tập thúc đẩy HS tham gia một cách tích cực vào tiến trình DH nhờ đó nâng cao chất lượng nắm vững, hiểu sâu kiến thức của HS, góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho HS.  Nghiên cứu cơ sở lý luận về GAĐT, GAĐT làm cho quá trình dạy học thêm phong phú, tính chất nhiều hình, nhiều vẻ của nó tác động tích cực vào các giác quan của HS, nâng cao tính trực quan làm cho việc học tập của HS thêm sinh động và hứng thú, nhờ vậy HS luôn có nhu cầu chiếm lĩnh tri thức cho bản thân mình. Do đó, kiến thức mà HS thu nhận trong quá trình học tập bằng giáo án điện tử thường sâu sắc và khó quên. Trong xã hội bùng nổ thông tin như hiện nay, khả năng ghi nhớ thông tin không còn giữ vị trí quan trọng nhất mà chính khả năng tìm kiếm, thu nhận và xử lý thông tin sẽ được đánh giá cao. Và giảng dạy bằng giáo án điện tử có thể hỗ trợ tốt cho việc rèn luyện khả năng xử lý thông tin của HS. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì GAĐT cũng có một số nhược điểm cần lưu ý hạn chế. Vấn đề này sẽ được giải quyết một cách đơn giản nếu GV thường xuyên giảng dạy bằng GAĐT thì sẽ có nhiều kinh nghiệm để hoàn thiện các giáo án của mình ngày một hay và đặc sắc hơn. CHƯƠNG II THIẾT KẾ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ - Giáo án dạy học bài học mới. - Giáo án dạy học bài ôn tập chương. - Giáo án tiết học ngoại khóa. CHƯƠNG II THIẾT KẾ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” 2.1. Phân tích cấu trúc nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” 2.1.1. Cấu trúc chương trình chương “Dòng điện trong các môi trường” Bài học Số tiết Tiết theo PPCT Bài 13: Dòng điện trong kim loại Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân Bài tập Bài 15: Dòng điện trong chất khí Bài 16: Dòng điện trong chân không Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn Bài tập Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito. 1 2 1 2 1 2 1 2 25 26 - 27 28 29 - 30 31 32 - 33 34 35 - 36 2.1.2. Cấu trúc nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” Bài học Nội dung cơ bản Dòng điện trong kim loại 1. Bản chất của dòng điện trong kim loại. 2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. 3. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn. 4. Hiện tượng nhiệt điện. Dòng điện trong chất điện phân 1. Thuyết điện li. 2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân. 3. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan. 4. Các định luật Faraday. 5. Ứng dụng của hiện tượng điện phân. Dòng điện trong chất khí 1. Chất khí là môi trường cách điện. 2. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường. 3. Bản chất dòng điện trong chất khí. 4. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực. 5. Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện. 6. Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện. Dòng điện trong chân không 1. Cách tạo ra dòng điện trong chân không. 2. Tia catot. Dòng điện trong chất bán dẫn 1. Chất bán dẫn và tính chất. 2. Hạt tải điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. 3. Lớp chuyển tiếp p – n. 4. Diod bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng diod bán dẫn. 5. Tranzito lưỡng cực n-p-n. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 2.1.3. Chuẩn kiến thức, kỹ năng chương “Dòng điện trong các môi trường” Chủ đề Mức độ cần đạt a. Kiến thức 1. Dòng điện trong kim loại - Nêu được các tính chất điện của kim loại. - Nêu được điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. - Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại để giải thích một cách định tính các tính chất điện của kim loại. - Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì. - Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì và ứng dụng của hiện tượng này. 2. Dòng điện trong chất điện phân - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân. - Mô tả được hiện tượng dương cực tan. - Phát biểu được định luật Faraday về điện phân và viết được hệ thức của định luật. - Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân. 3. Dòng điện trong chất khí - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất khí. - Nêu được điều kiện tạo ra tia lửa điện và ứng dụng của tia lửa điện. - Nêu được điều kiện tạo ra hồ quang điện và ứng dụng của hồ quang điện. - Mô tả được quá trình phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp và sự tạo thành tia catôt. 4. Dòng điện trong chân không - Nêu được điều kiện để có dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện này. - Nêu được dòng điện trong chân không được ứng dụng trong các ống phóng điện tử. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của ống phóng điện tử. 5. Dòng điện trong chất bán dẫn - Nêu được bản chất của dòng điện trong bán dẫn loại p và bán dẫn lại n. - Giải thích được cơ chế tạo thành các hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết. - Nêu được cấu tạo của lớp chuyển tiếp p-n và tính chất chỉnh lưu của nó. - Nêu được cấu tạo, công dụng của diod bán dẫn và của tranzito. 2.2. Phân tích và đánh giá thực trạng dạy - học chương “Dòng điện trong các môi trường” Để tìm hiểu thực trạng dạy - học chương “Dòng điện trong các môi trường” ở tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, chúng tôi đã tiến hành khảo sát, điều tra 5 trường THPT trong tỉnh: 1. Trường THPT Trần Quang Khải, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 2. Trường THPT Trần Văn Quan, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 3. Trường THPT Vũng Tàu, TP. Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 4. Trường THPT Phú Mỹ, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 5. Trường THPT Trần Nguyên Hãn, TP. Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Mục đích điều tra: Tìm hiểu tình hình dạy - học chương “Dòng điện trong các môi trường” ở các trường THPT để biết được những vướng mắc, khó khăn và những bất cập của GV và HS khi dạy – học chương “Dòng điện trong các môi trường” từ đó áp dụng phương pháp, phương tiện, hình thức dạy học như thế nào cho phù hợp. 2.2.1. Nội dung tìm hiểu - Điều tra cơ sở vật chất: phòng học, phòng thực hành, phương tiện giảng dạy bộ môn vật lý. - Điều tra tình hình dạy - học, những khó khăn khi dạy – học chương “Dòng điện trong các môi trường”. 2.2.2. Phương pháp tìm hiểu - Gặp gỡ và trao đổi với lãnh đạo trường, tổ trưởng chuyên môn, GV dạy môn vật lý, tiếp xúc trò chuyện với HS khối 11 để nắm bắt được điều kiện, nhu cầu học tập bộ môn. - Gửi và thu phiếu điều tra về tình hình dạy - học, những khó khăn khi dạy – học chương “Dòng điện trong các môi trường”. 2.2.3. Kết quả tìm hiểu 2.2.3.1. Cơ sở vật chất - Các trường có đủ phòng học cho HS, mỗi phòng được trang bị đầy đủ bảng, bàn, ghế. Một số phòng học còn có cả máy chiếu được gắn sẵn để phục vụ cho nhu cầu giảng dạy của GV. - Phòng thí nghiệm Lý, Hóa – Sinh được trang bị đầy đủ dụng cụ thí nghiệm cho từng bộ môn thực hành thí nghiệm. - Phòng nghe nhìn được trang bị đầy đủ MVT, máy chiếu, loa,… phục vụ cho tất cả các bộ môn. 2.2.3.2. Tình hình dạy – học, những khó khăn khi dạy – học vật lý chương “Dòng điện trong các môi trường” ♦ Về đội ngũ GV: GV vật lý của tất cả các trường đều được đào tạo từ các trường đại học chính quy chuyên ngành vật lý. ♦ Về PPDH vật lý: Qua các phiếu điều tra gửi cho GV dạy môn vật lý về thực trạng dạy và học chương “Dòng điện trong các môi trường” ở các trường THPT kết quả thu được như sau: - Về phương pháp giảng dạy: Phần lớn GV chủ yếu sử dụng phương pháp thuyết trình, đàm thoại, giảng giải. GV đóng vai trò là người thông báo kiến thức còn HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động. QTDH chỉ là truyền thụ kiến thức một chiều, thầy đọc - trò chép. GV chưa thực sự quan tâm đến việc gắn lý thuyết vào thực tế mặc dù các kiến thức chương này được ứng dụng trong thực tế rất nhiều. GV chưa tạo cho HS thói quen “Học đi đôi với hành” gắn lý thuyết với thực tiễn cuộc sống. Các bài tập định tính và câu hỏi liên hệ thực tế ít được sử dụng. - Về phương tiện DH: GV chỉ sử dụng các PTDH truyền thống là bảng đen và phấn trắng, một số GV có thêm hình vẽ của một số TN, hiện tượng. Các TN chương này như: thí nghiệm về cặp nhiệt điện, thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân, thí nghiệm về dòng điện trong chất khí, thí nghiệm về dòng điện trong chân không, một số tranh ảnh, hình vẽ minh họa cho các kiến thức trong bài,... hầu như không được trình bày hoặc khó có điều kiện để trình bày. Ta biết rằng DHVL có nhiệm vụ hình thành và bỗi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm, nhưng với tình trạng DH như thế thì có thể HS sẽ không bao giờ được tiếp xúc với dụng cụ TN chứ chưa nói đến hình thành phương pháp thực nghiệm cho HS. - Thí nghiệm biểu diễn của GV và thí nghiệm thực hành của HS chỉ được sử dụng khi có bài thực hành, đồ dùng DH (hình vẽ, tranh ảnh, sơ đồ,…), các phương tiện DH hiện đại (MVT, máy chiếu,…),… do tốn nhiều thời gian và sức lực để chuẩn bị nên không được sử dụng thường xuyên, chỉ khi nào có hội giảng tổ hoặc hội giảng trường mới được đầu tư. ♦ Về hoạt động học của HS: HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động, các câu phát biểu trong giờ học phần lớn là những câu có nội dung nặng về tái tạo, có trong SGK, việc vận dụng vốn kinh nghiệm, kiến thức đã có hay những suy luận lôgic để xây dựng bài hầu như rất hiếm. Sự tiếp thu kiến thức của HS chỉ ở mức hình thức, HS có thể giải được bài tập, tìm ra kết quả nhưng lại không hiểu bản chất VL, do đó vận dụng lý thuyết một cách khó khăn trong những trường hợp có sự sáng tạo. ♦ Về việc ứng dụng MVT vào DH bộ môn: Việc sử dụng CNTT trong giảng dạy hiện nay được triển khai mạnh mẽ ở hầu khắp các trường học với nhiều hình thức và mức độ khác nhau, hầu như các trường phổ thông trên địa bàn đều có phòng máy riêng, tuy nhiên các phòng máy đó chỉ phục vụ cho dạy và thực hành môn tin học. Nhiều HS có MVT riêng nhưng chưa có mục đích sử dụng cụ thể, một số HS có khả năng tin học nhưng cũng chỉ sử dụng MVT như một công cụ để giải các bài toán mang nặng tư duy tin học. Riêng đối với các trường THPT thì hình thức soạn giảng trên Microsoft PowerPoint (thường gọi là BGĐT) là phổ biến nhất, nhưng thường chỉ ở mức độ mượn nền PowerPoint thay cho nền bảng và phấn. Các slide của PowerPoint chủ yếu chứa nội dung bài học, nội dung kiến thức còn thể hiện chủ yếu dưới dạng văn bản. Quá trình multimedia hóa nội dung còn yếu do nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân cơ bản là nguồn tư liệu còn nghèo, việc khai thác và sử dụng từ nguồn Internet chưa được phát huy, công cụ để tạo ra các sản phẩm multimedia còn hiếm và ngoài khả năng của GV như camera, máy ảnh, các phần mềm máy tính,… Do đó, việc thực hiện bài giảng trên máy tính vẫn chưa phát huy được nhiều khả năng của CNTT trong việc đổi mới PPGD. Như vậy ở các trường phổ thông MVT chưa thực sự phát huy hết hiệu quả và chưa được xem như một PTDH để ứng dụng vào quá trình giảng dạy các môn học khác. Một số khó khăn trong quá trình DH chương “Dòng điện trong các môi trường”: Khó khăn lớn nhất trong quá trình DH chương này là rất nhiều kiến thức vật lý trong chương được rút ra từ thí nghiệm (Ví dụ: thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân để rút ra bản chất của dòng điện trong chất điện phân, thí nghiệm về dòng điện trong chất khí để rút ra bản chất của dòng điện trong chất khí,...) và một số kiến thức có liên quan đến bộ môn hóa học (Ví dụ: sự phân ly của các iôn trong dung dịch điện phân, một số bài tập trong chương phải vận dụng công thức hóa học mới giải được,...). Tuy nhiên, do các thí nghiệm thực tế rất khó thực hiện. Do đó khi dạy chương này GV không thực hiện thí nghiệm mà chỉ thông báo kết quả cho HS vì thế HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động. Nhiều kiến thức được ứng dụng để giải thích các hiện tượng vật lý trong tự nhiên và đời sống (Ví dụ: vì trong điều kiện thường chất khí không dẫn điện nên các đường dây điện cao thế thường để trần mà không được bọc một lớp vỏ cách điện,... một số kiến thức có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế (Ví dụ: tia lửa điện chính là sét trong tự nhiên, ứng dụng hồ quang điện để nấu kim loại, điều chế hợp kim, làm đèn chiếu,... ứng dụng hiện tượng điện phân để luyện kim, mạ điện,...). Tuy nhiên khi DH vấn đề gắn lý thuyết vào thực tiễn, sự liên hệ với thực tế chưa được quan tâm đúng mức và HS hầu như không có cơ hội vận dụng lý thuyết để lý giải các hiện tượng đó. 2.3. Thiết kế giáo án điện tử dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” 2.3.1. Giáo án dạy học bài “Dòng điện trong chất khí” Tiết 29 – 30 BÀI 15: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Học sinh hiểu được môi trường chất khí không có hạt tải điện và nêu được các cách tạo ra hạt tải điện trong quá trình dẫn điện tự lực. - Nêu được nguyên nhân chất khí dẫn điện. - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất khí. - Giải thích được đường đặc tuyến Vôn – Ampe của quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường. - Học sinh nêu được quá trình dẫn điện tự lực và điều kiện tạo ra quá trình dẫn điện tự lực. Các loại phóng điện tự lực. Ứng dụng của nó. - Trình bày được những ứng dụng chính của quá trình phóng điện trong chất khí. - Nêu được tia lửa điện, hồ quang điện là gì? Điều kiện tạo ra tia lửa điện và hồ quang điện. Ứng dụng. 2. Kỹ năng: - Nhận ra hiện tượng phóng điện trong chất khí. - Phân biệt được sự dẫn điện tự lực và sự dẫn điện không tự lực của chất khí. - Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong chất khí là tia lửa điện và hồ quang điện. - Rèn luyện cho HS kỹ năng giải thích các hiện tượng vật lý như: sét, hồ quang điện, sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp. - Rèn cho HS kỹ năng thu thập thông tin và trình bày khi nghiên cứu tài liệu. - Giải một số bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: - Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và có tính tập thể. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: - Chuẩn bị bài giảng bằng Powerpoint. - Bugi xe máy. - Máy Winshurt. - Bộ thí nghiệm về dòng điện trong chất khí. - Phim. - Một số hình ảnh ứng dụng của tia lửa điện và hồ quang điện trong thực tế. - Thí nghiệm mô phỏng. - Phiếu học tập. Phiếu học tập 1 (P1) Câu 1: Theo em, chất khí là chất dẫn điện hay cách điện? Tại sao? .................................................................................................................................... Câu 2: Nếu chất khí dẫn điện tốt thì trong thực tế như thế nào? Mạng điện trong gia đình có an toàn không? Ôtô, xe máy có chạy được không? Các nhà máy điện sẽ ra sao? Mạng sống của con người và mọi vật trên Trái Đất này sẽ như thế nào? .................................................................................................................................... Phiếu học tập 2 (P2) Câu 1: Ở điều kiện thường trong chất khí có các điện tích tự do không? .................................................................................................................................... Câu 2: Thí nghiệm nào chứng tỏ ở điều kiện bình thường trong chất khí vẫn có hạt tải điện tự do? .................................................................................................................................... Câu 3: Các tác nhân tác dụng lên chất khí gây ra hiện tượng gì? .................................................................................................................................... Câu 4: Trong điều kiện nào thì chất khí dẫn điện? .................................................................................................................................... Câu 5: Cách làm tăng các hạt tải điện trong chất khí? .................................................................................................................................... Câu 6: Mô tả dụng cụ thí nghiệm, bố trí thí nghiệm và cách tiến hành thí nghiệm như thế nào để kích thích không khí trở nên dẫn điện? .................................................................................................................................... Phiếu học tập 3 (P3) Câu 1: Thế nào là sự iôn hóa chất khí và thế nào là tác nhân iôn hóa? .................................................................................................................................... Câu 2: Bản chất của dòng điện trong chất khí? .................................................................................................................................... Câu 3: So sánh bản chất dòng điện trong chất khí với dòng điện trong kim loại, chất điện phân. .................................................................................................................................... Câu 4: Khi mất tác nhân iôn hóa, chất khí còn dẫn điện không? Tại sao? .................................................................................................................................... Câu 5: Quá trình dẫn điện không tự lực trong chất khí? .................................................................................................................................... Câu 6: Quá trình dẫn điện không tự lực trong chất khí có tuân theo định luật Ohm không? Tại sao? .................................................................................................................................... Câu 7: Cơ chế nhân số hạt tải trong quá trình phóng điện không tự lực? Giải thích. .................................................................................................................................... Phiếu học tập 4 (P4) Câu 1: Định nghĩa quá trình phóng điện tự lực của chất khí? .................................................................................................................................... Câu 2: Điều kiện để có quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí? .................................................................................................................................... Câu 3: Các cách để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí? .................................................................................................................................... Phiếu học tập 5 (P5) Câu 1: Tia lửa điện là gì? Điều kiện tạo ra tia lửa điện? .................................................................................................................................... Câu 2: Sét là sự phóng điện tự lực hay không tự lực? Sét có phải là tia lửa điện hay không? Tại sao? Nêu những hiểu biết của em về sét và cách phòng chống sét? .................................................................................................................................... Câu 3: Hồ quang điện là gì? Điều kiện tạo ra hồ quang điện? .................................................................................................................................... Câu 4: Nêu các ứng dụng của tia lửa điện và hồ quang điện. .................................................................................................................................... Câu 5: So sánh sự phóng tia lửa điện và phóng hồ quang điện? .................................................................................................................................... Phiếu học tập 6 (P6) 1. Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của: A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí. B. các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí. C. các electron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí. D. các electron và ion được tạo ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí. 2. Để có dòng điện trong chất khí cần có: A. Tác nhân iôn hóa. B. Điện trường. C. Cả A và B. D. Điện trường và tùy vào điều kiện cần hay không cần tác nhân iôn hóa. 3. Chọn câu KHÔNG ĐÚNG khi nói về sự dẫn điện không tự lực. A. Bình thường trong chất khí có sẵn một số ít phần tử tải điện nhưng khi có E vẫn không có dòng điện đi qua chất khí. B. Nếu đốt mạch khí thì khí trở nên dẫn điện. C. Nếu ngừng đốt khí và để khí nguội tới nhiệt độ thường thì chất khí vẫn dẫn điện khi nó trong E . D. Sự dẫn điện của chất khí là không tự lực khi đưa các hạt tải điện vào khí và biến mất nếu ngừng đưa hạt tải điện vào. 4. Chọn câu KHÔNG ĐÚNG khi nói về phóng điện tự lực. A. Sự dẫn điện tự lực nếu có thể xảy ra và duy trì được khi đốt nóng mạnh chất khí để phun các hạt tải điện vào nó. B. Sự dẫn