Luận văn Khai thác và sử dụng internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” Vật lí lớp 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Khánh Duy KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC PHẦN “TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ LỚP 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Khánh Duy KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC PHẦN “TỪ TRƢỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ LỚP 11 Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học môn vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. LÊ CÔNG TRIÊM Thành phố Hồ Chí Minh – 2008 2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành công trình nghiên cứu này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ từ rất nhiều người và các đơn vị, cơ quan. Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu (BGH), Phòng Khoa học công nghệ và Sau đại học, Khoa vật lý Trường ĐH Sư phạm TP.HCM đã tạo một môi trường học tập, nghiên cứu cho các học viên Cao học khóa 16 chúng tôi. Tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Công Triêm, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn BGH, các Phòng Khoa và các thầy cô Trường TH Kinh tế - Kỹ thuật Tây Ninh, nơi tôi đang công tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, công tác. Tôi xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn An Dân, thầy Nguyễn Hữu Bảo Thuần, thầy Đỗ Thành Trung đã hỗ trợ kỹ thuật trong giai đoạn thực nghiệm đề tài và thầy Trương Văn Muôn đã hỗ trợ công tác cho tôi trong suốt quá trình đi học. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn BGH và các thầy cô Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm, đặc biệt là cô Ngô Minh Triết đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực nghiệm đề tài tại đây. Cuối cùng, tôi gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè, những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tác giả Trần Khánh Duy 3 MỤC LỤC trang Trang phụ bìa .............................................................................................. 1 Lời cảm ơn .................................................................................................. 2 Mục lục ........................................................................................................ 1 Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ....................................................... 5 Danh mục các bảng, biểu đồ ....................................................................... 5 Danh mục các hình vẽ ................................................................................ 6 MỞ ĐẦU .................................................................................................... 7 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ....................................................................... 12 1.1. Tổng quan về Internet .................................................................... 12 1.2. Vai trò của Internet trong việc đổi mới PPDH vật lí ..................... 14 1.2.1. Đổi mới PPDH vật lí ............................................................... 14 1.2.2. Vai trò của Internet trong việc đổi mới PPDH vật lí .............. 21 1.3. Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí ........................ 24 1.3.1. Kết nối và truy cập Internet .................................................... 24 1.3.2. Khai thác Internet trong dạy học vật lí ................................... 26 1.3.3. Sử dụng Internet trong dạy học vật lí ..................................... 35 1.4. Kết luận chương 1 .......................................................................... 37 Chƣơng 2. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC PHẦN “TỪ TRƢỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 ........................................................ 39 2.1. Phân tích cấu trúc, nội dung kiến thức phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lí 11 .................................................................... 39 2.1.1. Cấu trúc, nội dung phần “từ trường và cảm ứng điện từ” ...... 39 4 2.1.2. Những thuận lợi, khó khăn và biện pháp khi dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” ............................................ 41 2.2. Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lí 11 ............................................................. 45 2.2.1. Tìm kiếm và download các tư liệu dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” .............................................................. 45 2.2.2. Biên tập và xây dựng nguồn tư liệu dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” .................................................. 47 2.2.3. Xây dựng Web site hỗ trợ dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” .......................................................................... 53 2.2.4. Thiết kế tiến trình dạy học các bài học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lí 11 .................................................... 62 2.3. Kết luận chương 2 .......................................................................... 70 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .............................................. 73 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .............................................. 73 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ................................................... 73 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ..................................................... 73 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................................... 74 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ......................................... 75 3.6. Kết luận chương 3 .......................................................................... 82 KẾT LUẬN .............................................................................................. 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 87 PHỤ LỤC .................................................................................................. P1 5 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CCGD : Cải cách giáo dục CNTT : Công nghệ thông tin ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh PPDH : Phương pháp dạy học SGK : Sách giáo khoa THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số Xi của các bài kiểm tra ....................... 78 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất ........................................................... 79 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần số lũy tích ................................................. 80 Bảng 3.4. Bảng các tham số thống kê ....................................................... 81 Hình 3.1. Biểu đồ phân bố điểm số của nhóm TN và ĐC ........................ 78 Hình 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất của nhóm TN và ĐC ..................... 79 Hình 3.3. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích nhóm TN và ĐC ............... 80 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Trang Web cung cấp các tư liệu minh họa cho bài giảng vật lí, Đại học Minnesota ................................................................ 26 Hình 1.2. Kết quả tìm kiếm các trang Web chứa Flash dạy học vật lí ..... 30 Hình 2.1. .................................................................................................... 45 Hình 2.2. Cấu trúc cây thư mục nguồn tư liệu dạy học ............................ 48 Hình 2.3. Quy tắc nắm tay phải xác định từ trường của dòng điện chạy qua ống dây hình trụ ................................................................. 48 Hình 2.4. Từ trường Trái Đất .................................................................... 49 Hình 2.5. Video mô tả lại thí nghiệm của Oersted ................................... 49 Hình 2.6. Flash khảo sát từ trường của dòng điện thẳng dài .................... 50 Hình 2.7. Flash khảo sát từ trường của thanh nam châm .......................... 51 Hình 2.8. Mô phỏng khảo sát các dạng từ trường ..................................... 52 Hình 2.9. Java applets thí nghiệm lực từ ................................................... 53 Hình 2.10. Giao diện Web site hỗ trợ dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” ............................................................................ 55 Hình 2.11. Site Phiếu học tập .................................................................... 55 Hình 2.12. Phiếu học tập Bài 19 – Từ trường ........................................... 56 Hình 2.13. Site Tư liệu dạy học ................................................................ 57 Hình 2.14. Danh sách các tư liệu dạy học của chủ đề cảm ứng điện từ ... 58 Hình 2.15. Từ phổ của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ ................ 59 Hình 2.16. Java applets xác định lực từ trong các trường hợp ................. 60 Hình 2.17. Site Tài nguyên Web ............................................................... 61 Hình 2.18. Site Hỗ trợ tìm kiếm/download ............................................... 61 7 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế mạnh mẽ. Việc đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho sự phát triển của đất nước là cực kì quan trọng. Để đáp ứng yêu cầu cấp bách này, ngành giáo dục đang có những đổi thay đáng kể, bắt đầu từ đổi mới chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông. Việc đổi mới chương trình, sách giáo khoa hiện nay đặt trọng tâm vào việc đổi mới phương pháp dạy học (PPDH). Định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12-1996) là “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền đạt một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học,”. Luật Giáo dục (2005), tại điều 28.2, quy định “phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Trong quá trình đổi mới PPDH, phương tiện dạy học đóng một vai trò rất quan trọng. Phương tiện là công cụ hỗ trợ cho hoạt động nhận thức của học sinh, là yếu tố gắn bó chặt chẽ với mục tiêu, nội dung và phương pháp trong quá trình dạy học. Vì vậy, việc tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại là rất cần thiết. Ngày nay, công nghệ thông tin (CNTT), mà trước hết là máy vi tính, mạng máy tính được xem là một trong những phương tiện dạy học hiện đại. 8 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. Công nghệ thông tin là phương tiện tiến tới một xã hội học tập”. Kể từ đó, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ngày càng rộng rãi ở các trường phổ thông, các giáo viên đã bắt đầu thực hiện một số bài giảng trên lớp với sự hỗ trợ của máy vi tính. Tuy nhiên, thực tế cho thấy máy vi tính đa phần chỉ được sử dụng để hỗ trợ cho các bài trình chiếu đơn giản. Vì vậy, giờ dạy học đã trở nên nhàm chán, không phát huy được tính tích cực, tự chủ và sáng tạo của học sinh mà mục tiêu giáo dục phổ thông đã đề ra. Trong khi đó, nếu giáo viên biết khai thác hệ thống tư liệu thông qua mạng Internet thì bài lên lớp sẽ đạt hiệu quả cao hơn. Các tư liệu đó chủ yếu gồm các hình ảnh, hoạt hình, phim thí nghiệm, phim minh họa các quá trình vật lí, các mô phỏng tương tác (interactive simulation)... Chúng làm cho các hiện tượng và quá trình vật lí trở nên sinh động hơn, các cấu trúc vi mô, mô hình vật lí trở nên rõ ràng hơn, Tính trực quan của các hiện tượng vật lí đó sẽ kích thích sự ham mê, hứng thú học tập, đồng thời hỗ trợ tốt cho hoạt động nhận thức của học sinh. Ngày nay, Internet ngày càng phổ biến và được triển khai ở đa số các trường phổ thông. Đó là một môi trường tương tác đa phương tiện, một thư viện thông tin khổng lồ và là một nguồn tư liệu dạy học vô cùng phong phú. Giáo viên có thể kết hợp các trang web dạy học vào bài giảng thông qua các liên kết trực tiếp đến trang web đó hay download các tư liệu nhằm phục vụ cho công tác dạy học, Do đó, việc khai thác và sử dụng hiệu quả Internet vào trong hoạt động giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng dạy học là rất quan trọng. 9 Vì những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” Vật lí lớp 11”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu khai thác và sử dụng Internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lí 11 nhằm góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, từ đó sẽ nâng cao chất lượng dạy và học vật lí ở trường phổ thông. 3. Giả thuyết khoa học Nếu khai thác và sử dụng tốt Internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” thì sẽ góp phần phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao hiệu quả dạy học vật lí lớp 11 trung học phổ thông. 4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy và học vật lí chương trình trung học phổ thông. - Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học vật lí lớp 11 trung học phổ thông hiện nay có sự hỗ trợ của Internet. 5. Phạm vi nghiên cứu - Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” vật lí lớp 11 THPT. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại một số trường THPT tại Tây Ninh. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận và thực tiễn của việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí hiện nay. 10 - Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ” vật lí lớp 11. - Nghiên cứu cơ sở khoa học của việc khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí. - Thiết kế một số bài giảng trên máy tính thông qua việc khai thác và sử dụng Internet. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính khả thi, hiệu quả của vấn đề nghiên cứu. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc dạy học vật lí. - Nghiên cứu nội dung, chương trình, sách giáo khoa vật lí 11. - Nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn sử dụng công nghệ thông tin. 7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Sử dụng và khai thác Internet để lấy các tư liệu hỗ trợ dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ”. - Sử dụng các tư liệu từ Internet để thiết kế một số bài học cụ thể. - Chọn mẫu và thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông. 7.3. Phƣơng pháp thống kê toán học - Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học và xác định tính khả thi của đề tài. 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí. 11 - Xây dựng được nguồn tư liệu dạy học đa phương tiện phần “từ trường và cảm ứng điện từ” hỗ trợ cho giáo viên thiết kế bài dạy trên máy vi tính. - Xây dựng được một Web site hỗ trợ dạy học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” định hướng cho hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh. - Thiết kế tiến trình dạy học các bài học phần “từ trường và cảm ứng điện từ” trên cơ sở khai thác và sử dụng Internet trong dạy học nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự chủ trong học tập, đồng thời hứng thú hơn với bộ môn vật lí. 9. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm 3 phần chính: mở đầu, nội dung và kết luận.  Phần mở đầu  Phần nội dung Phần này gồm có 3 chương Chƣơng I: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí Chƣơng II: Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học phần “từ trƣờng và cảm ứng điện từ” Chƣơng III: Thực nghiệm sƣ phạm  Phần kết luận  Tài liệu tham khảo  Phụ lục 12 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1. 1. Tổng quan về Internet 1.1.1. Mạng máy tính Mạng máy tính (computer network) là hệ thống truyền thông và trao đổi dữ liệu được xây dựng bằng sự ghép nối vật lí hai hoặc nhiều máy tính. Những người dùng mạng có khả năng chia sẻ các tập tin, máy in và các tài nguyên khác; có thể gửi thư tín điện tử hay chạy những chương trình trên các máy tính khác trong mạng. [28], [29], [34], [42] 1.1.2. Khái niệm Internet Internet là một hệ thống gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau trên phạm vi toàn thế giới thông qua hệ thống đường dây điện thoại, cáp quang và vệ tinh, tạo điều kiện thuận lợi cho các dịch vụ truyền thông dữ liệu như đăng nhập từ xa, truyền các tập tin, thư tín điện tử và các nhóm thông tin, Các mạng máy tính trao đổi dữ liệu với nhau nhờ vào một chương trình kĩ thuật gọi là giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Giao thức TCP/IP là một tập các tiêu chuẩn dùng cho quá trình truyền tải dữ liệu, cho phép các máy tính có thể hiểu nhau. Khi kết nối Internet, mỗi máy tính đều cần phải có một địa chỉ để liên lạc gọi là địa chỉ IP (Internet protocol). Mỗi địa chỉ IP (phiên bản IPv4) được tạo bởi một số nhị phân 32 bit, thông thường được viết dưới dạng 4 số thập phân, mỗi số biểu biễn cho 8 bit, ví dụ: 140.186.81.1. Tuy nhiên, các số này vẫn khó nhớ nên người ta sử dụng hệ thống tên miền DNS (Domain 13 Name System) để gán tên cho các địa chỉ IP. Hiện nay, địa chỉ IP phát triển đến phiên bản IPv6 mã hóa bởi số nhị phân 128 bit cho phép mở rộng một số lượng rất lớn địa chỉ trên Internet, tăng khả năng tìm đường dẫn, tăng tốc độ mạng và khả năng bảo mật. Khi truy cập Internet, các IP có thể kết nối với nhiều dạng “giao thức ứng dụng” để thực hiện trao đổi, chia sẻ dữ liệu, thường gọi là upload/ download dữ liệu. Một trong những dạng giao thức ứng dụng phổ biến nhất hiện nay là giao thức truyền tải siêu văn bản HTTP (Hypertext Transfer Protocol), một giao thức của dịch vụ thông tin toàn cầu WWW (World Wide Web) trên Internet. Giao thức này được sử dụng để truyền tải các tập tin được mã hóa bởi ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTML (Hypertext Markup Language). Tập tin HTML có thể kết hợp hiển thị cả văn bản, âm thanh, hình ảnh, hoạt hình và video, Các tập tin HTML được lưu trên máy chủ chứa dữ liệu và chúng được thể hiện dưới dạng các trang Web. Một tập hợp các trang Web được kết nối lại với nhau có cùng địa chỉ trên máy chủ tạo thành Web site. Một Web site bắt đầu bằng trang chủ (home page) đóng vai trò giới thiệu chung về nội dung của các trang Web trong Web site. Một Web site thường chứa các siêu liên kết (hyperlink) để dẫn từ trang Web này đến các trang Web khác trong phạm vi của Web site đó hoặc đến các Web site khác. Mỗi Web site hay trang Web hay bất kì dữ liệu nào trên Internet luôn được định vị bằng URL (Uniform Resource Locator). Thường thì URL được thể hiện dưới dạng tên như: địa chỉ Internet hay đường dẫn chứa tập tin trên máy chủ. URL bao gồm luôn cả giao thức ứng dụng. Ví dụ, một URL là: Khi cần truy cập một Web site hay xem nội dung thông tin của một trang Web trên 14 Internet, chúng ta cần phải nhập địa chỉ URL vào một phần mềm máy tính gọi là trình duyệt Web (Web browser). [18], [28], [29], [34], [35], [42] 1.1.3. Các dịch vụ thông tin trên Internet Một trong những dịch vụ thông tin phổ biến nhất trên Internet là dịch vụ thông tin toàn cầu WWW (World Wide Web), thường gọi tắt là Web. WWW được xây dựng dựa trên ngôn ngữ HTML nên thông tin trên Web có khả năng hấp dẫn, lôi cuốn. Mặc khác, nhờ sử dụng giao thức HTTP cho phép kết nối nhiều trang Web, Web site lại với nhau thông