Ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào thiết kế bài giảng bài thấu kính mỏng chương trình vật lý lớp 11 nâng cao

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 352 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀO THIẾT KẾ BÀI GIẢNG BÀI “THẤU KÍNH MỎNG”CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 11 NÂNG CAO. APPLY CROCODILE PHYSICS SOFTWARE TO DESIGN LECTURES ARTICLE “THIN LENSES ” ENHANCING PHYSICS 11 PROGRAM. SVTH: PHẠM PHÚ THANH SƠN Lớp 04VL, Đại Học Sư phạm Đà Nẵng. GVHD: NGUYỄN BẢO HOÀNG THANH Khoa Vật Lý, Đại Học Sư phạm Đà Nẵng. TÓM TẮT: Đề tài này nêu ra những kết quả của việc sử dụng phần mềm Crocodile Physics nhằm thiết kế thí nghiệm và bài giảng chương trình Vật Lý lớp 11 Nâng cao nhằm tạo ra hứng thú học tập, giúp học sinh tin tưởng, nắm vững kiến thức bài học, giải quyết các khó khăn về thí nghiệm . ABSTRACT: This topic describes results of using Crocodile Physics software aims at designing experiment and lectures enhancing physics 11 program. It not only helps pupils pay much attention to learning and perceive their knowledge but also grip their knowledge and solve current difficulties in experiment. 1. Mở đầu : 1.1. Lý do chọn đề tài : Việc lồng ghép các thí nghiệm chứng minh vào các tiết dạy Vật Lý là rất cần thiết và phù hợp với đặc trưng thực nghiệm của môn học. Tuy nhiên, để có được tất cả các dụng cụ thí nghiệm hoàn chỉnh là yêu cầu rất khó đối với cơ sở vật chẩt các trường phổ thông hiện nay. Trong khi đó, phần mềm Crocodile Physics (CP) gồm nhiều phiên bản với các dụng cụ thí nghiệm về Điện, Cơ, Quang, Sóng. Bên cạnh những mô hình thí nghiệm mẫu sẵn có thì các giáo viên còn có thể thiết kế mô hình thí nghiệm Vật Lý theo sáng tạo cá nhân. Các yếu tố trong phần mềm này dễ dàng thu hút được hứng thú học tập môn Vật Lý cho học sinh. Sau quá trình nghiên cứu phần mềm CP, em mong muốn tìm hiều cách sử dụng phần mềm CP và vận dụng triệt để các chức năng vốn có của nó vào quá trình dạy học Vật Lý . Nên bên cạnh việc thiết kế các mô hình thí nghiệm ảo thì em cũng đi thiết kế bài giảng trên chính phần mềm này. Từ đó, ta có thể rút ra ưu, khuyết điểm nhằm khắc phục những hạn chế của nó về sau. Vì những lý do trên nên em quyết định chọn đề tài khoa học của mình là “ Ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào thiết kế bài giảng bài “Thấu kính mỏng” chương trình Vật Lý lớp 11 nâng cao” . 1.2. Mục đích đề tài : Xác định vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý phổ thông. So sánh ưu, khuyết điểm giữa thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo.Giới thiệu cách sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong việc giúp giáo viên phổ thông soạn bài giảng và chuẩn bị thí nghiệm bài “Thấu kính mỏng” (chương trình lớp 11 nâng cao) trước khi lên lớp và giúp học sinh tự tham khảo ở nhà. Rút ra các kết luận sư phạm để việc giảng dạy Vật Lý bằng phần mềm Crocodile physics được hiệu quả và hoàn thiện hơn. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : + Đối tượng nghiên cứu: - Chương trình Vật Lý phổ thông lớp 11 (nâng cao) hiện hành. - Phần mềm Crocodile physics và các tài liệu liên quan. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 353 + Phạm vi nghiên cứu: - Bài “Thấu kính mỏng” chương trình Vật Lý lớp 11 (nâng cao) hiện hành. - Phần Quang trong phần mềm Crocodile Physics . 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu: Tìm hiểu về phương pháp dạy học Vật Lý, phân loại các thí nghiệm Vật Lý trong chương trình phổ thông.Tìm hiểu vai trò và thực trạng sử dụng phần mềm CP hiện nay.Xem cấu trúc và nội dung phần Quang trong chương trình Vật Lý 11 (nâng cao) hiện hành. Xác định các bước sử dụng và và phương pháp sử dụng phần mềm CP trong một tiết học.Rút ra kết luận sư phạm nhằm sử dụng phần mềm hiệu quả và hoàn thiện hơn. 1.5. Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Đọc, nghiên cứu sách giáo khoa, sách bài tập, sách giáo viên Vật Lý lớp 11. Đọc, nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học Vật Lý, về thí nghiệm Vật Lý ảo. + Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Nhờ giáo viên phổ thông có kinh nghiệm xem và duyệt giáo án thực nghiệm, duyệt đề kiểm tra. Nhờ các thầy cô giáo góp ý cho phần vận dụng. 1.6. Những đóng góp của đề tài: - Cơ sở lí luận về phương pháp dạy học Vật Lý sử dụng thí nghiệm ảo. - Hướng dẫn sử dụng và vận dụng phần mềm CP vào việc soạn bài giảng và làm thí nghiệm quang học tại trường phổ thông. - Những kết luận sư phạm góp phần làm rõ vai trò của việc sử dụng phần mềm CP đối với việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh và nâng cao chất lượng dạy học. - Xây dựng giáo án điện tử bài “Thấu kính mỏng” - Chương trình Vật Lý lớp 11 nâng cao. 2. Nội dung : 2.1. Thực trạng nghiên cứu và sử dụng thí nghiệm Vật Lý ảo : Nhìn chung, việc giảng dạy Vật Lý hiện nay chưa thể hiện tốt các đặc trưng thực nghiệm của môn học, rất nhiều giáo viên chưa tận dụng hết các phương tiện thí nghiệm hiện có để tăng hiệu quả giờ dạy. Vật Lý ở các trường phổ thông chủ yếu là Vật Lý thực nghiệm. Phương pháp của nó chủ yếu là phương pháp thực nghiệm.Trong khi thí nghiệm thật không có điều kiện thực hiện thì số giáo viên phổ thông biết ứng dụng thí nghiệm ảo vào dạy học Vật Lý là không nhiều. Nguyên nhân là : Nhiều giáo viên thiếu kiến thức tin học và thiếu sự quan tâm đến sự có mặt của làm thí nghiệm ảo; đại đa số các phần mềm thí nghiệm hiện có đều được viết bằng tiếng nước ngoài nên các giáo viên cũng gặp nhiều khó khăn trong việc tìm hiểu và sử dụng nó cho hiệu quả. Mặt khác, việc các nhà quản lý giáo dục coi việc kiểm tra tình hình ứng dụng các phương tiện thí nghiệm ảo ở trường phổ thông như một khâu tất yếu để đánh giá chất lượng dạy học. Từ đó cũng đã tạo ra yêu cầu và động lực để các giáo viên quan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng thí nghiệm ảo . 2.2. Phần mềm Crocodile Physics : Crocodile Physics là phần mềm thí nghiệm ảo về Cơ, Quang, Điện, Sóng. Nó chuyên dùng cho các trường phổ thông.Hiện tại, CP có 11 phiên bản và phiên bản mới nhất là 605. CP là phần mềm đang được ứng dụng rộng khắp ở các nước có nền giáo dục tiên tiến như Mỹ, Anh. Một số tính năng nổi trội của phần mềm Crocodile Physics 605: Có nhiều mô hình thí nghiệm mẫu, thí nghiệm hướng dẫn sử dụng phần mềm và có các công cụ trợ giúp thiết kế thí nghiệm, bài giảng khá đầy đủ và dễ sử dụng. Các phần Cơ, Quang, Điện, Sóng được cải tiến thực, khoa học và trực quan hơn. Giao diện đẹp, lạ mắt, tiện dụng. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 354 2.3. Cách thức sử dụng các chức năng chính của phần mềm Crocodile Physics : 2.3.1. Giao diện phần mềm : Giao diện phần chính của CP được chia thành 2 phần : scene và Side pane. Scene (phần bên phải ) là nơi thiết kế và thực thi quá trình thí nghiệm. Side pane ( phần bên trái : Contents, Part library, Properties ) là phần chứa các công cụ hỗ trợ và thí nghiệm mẫu. 2.3.2. Tìm hiểu phần Contents: Contents gồm các thí nghiệm mẫu và các hướng dẫn thao tác khi thực hiện thí nghiệm liên quan đến Cơ, Điện, Sóng, Quang. Đây chỉ là những mô hình thí nghiệm đơn giản , phổ biến trong Vật Lý . (hình 2.1) 2.3.3. Tìm hiểu phần Part libray: Part library bao gồm các dụng cụ cần thiết để người dùng có thể thiết kế đại đa số mô hình thí nghiệm (Cơ,Quang, Điện, Sóng) ở trường phổ thông. Để sử dụng các dụng cụ, ta chỉ cần chọn và kéo rê chúng thả vào scene. Hình 2.1 Hình 2.2 2.3.4. Làm việc với scenes : + Mỗi scene là nơi thiết kế và thực hiện các thí nghiệm cũng như thực hiện văn bản. + Điều chỉnh scenes bằng cách đưa chuột vào một vị trí bất kỳ trên scenes R_click chọn scene properties . Tiếp theo bạn đưa chuột đến properties ( hình 2.3) ở phần side pane có hình như sau: Hình 2.3 2.3.5. Tạo ô Popup mới : + R_click vào đối tượng cần chứa Popup, chọn Show / New Popup . + Trong popup ( hình 2.4 ) nó có thể chứa một hay nhiều khung văn bản và các thao tác tiến hành như trên một scene. Hình 2.4 Hình 2.5 + Để điều chỉnh kích thước hay màu phông của Popup ta làm như đã làm với một scene. + Để có thể ẩn và hiện popup theo mục đích sử dụng, ta con trỏ đến đối tượng chứa popup cần thực hiện và R_click , kích vào Show , đánh dấu tíc vào đúng popup cần xuất hiện nếu muốn nó hiện lên và nó sẽ ẩn nếu ta bỏ dấu tíc ở popup cần thực hiện.( hình 2.5) 2.4. Một số thí nghiệm trong bài “Thấu kính mỏng”: Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 355 Hình 2.6 : Thí nghiệm tìm hiểu về vai trò các loại thấu kính (scene 1: mục 1) Hình 2.7 : Thí nghiệm xác định các tiêu điểm, tiêu cự, tiêu diện (scene 1: mục 2) Hình 2.8 : Thí nghiệm xác định tia ló với các tia tới đặt biệt (scene 2: mục 3) Hình 2.9 : Thí nghiệm xác định tia ló với tia tới bất kỳ (scene 2: mục 3) + Các thao tác khi tiến hành thiết kế thí nghiệm đã được trình bày trong nội dung đề tài.Với mỗi thí nghiệm đều có bảng hướng dẫn các bước thí nghiệm. Trên đây là hình ảnh về một số thí nghiệm có trong bài “Thấu kính mỏng”. 2.5. Thiết kế bài giảng “Thấu kính mỏng”: Hình 2.10 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 356 + Mục đích, phương pháp dạy học, các bước thực hiện nội dung chính,cấu trúc… của bài “Thấu kính mỏng” đều đã được thể hiện trong nội dung đề tài. Sau đây là hình ảnh của một phần trong bài giảng. 2.6. Tính hiệu quả của việc sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong thiết kế bài giảng bài “Thấu kính mỏng”: - Giao diện bài giảng lạ mắt, đẹp nhưng không gây sự phân tán chú ý . - Dụng cụ thí nghiệm đầy đủ, sinh động, trực quan, chính xác, dễ thao tác và dễ thay đổi thuộc tính của dụng cụ nên mang lại hiệu quả sư phạm cao. Thực hiện được một số thí nghiệm mà thí nghiệm thực không có hoặc không hiệu quả bằng: thấy được ảnh của vật trên mắt, trong không gian cũng như tính mờ, tỏ của ảnh ( hoạt động 5); hay hình thành kỹ năng thực hành Vật Lý cho học sinh thông qua việc thực hiện theo các hướng dẫn thí nghiệm kèm theo ở mỗi bài thí nghiệm ( hoạt động 3 ) - Có hỗ trợ công cụ soạn thảo văn bản, hình ảnh tạo thuận lợi cho thiết kế bài giảng. 3. KẾT LUẬN: + Như vậy trong đề tài này, em đã trình bày được các vấn đề sau: - Nêu được cơ sở lý luận về vai trò, chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý. Đồng thời, đã so sánh đặc điểm, vai trò và chức năng giữa thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo. - Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm CP để thiết kế các thí nghiệm ảo, hơn nữa là đi sâu vào thiết kế bài giảng bài “Thấu kính mỏng”. - Đưa ra các phương pháp để sử dụng phần mềm một cách hiệu quả. + Qua quá trình nghiên cứu thì em xin được đưa ra một số kết luận sư phạm như sau: - Việc sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật Lý rèn luyện thêm kỹ năng thực hành thí nghiệm Vật Lý , tạo hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh tin tưởng và nắm vững kiến thức hơn. - Các thí nghiệm trong bài do giáo viên tự thiết kế bằng phần mềm CP nên sẽ phù hợp với mục đích, nội dung bài học và phương pháp giảng dạy của mỗi giáo viên. - Các công cụ hỗ trợ thiết kế của phần mềm rất đầy đủ, khoa học, và chính xác nên có thể thiết kế gần như tất cả các thí nghiệm trong chương trình Vật Lý phổ thông. - Để thu được kết quả cao khi sử dụng phần mềm này, giáo viên nên tự sáng tạo thêm các mô hình thí nghiệm mới và kết hợp với việc hướng dẫn cho học sinh cách thiết kế và thực hiện thí nghiệm trên phần mềm để thúc đẩy đam mê, tự học tập môn Vật Lý cho học sinh . - Kết hợp giữa phần mềm Crocodile Physics và các phần mềm hỗ trợ khác ( Violet, Powerpoint, đĩa thí nghiệm ảo…) để hiệu quả sư phạm cao hơn nữa . - Tận dụng tối đa các thí nghiệm thật nếu có điều kiện thực hiện. + Tuy nhiên vẫn có một số khuyết điểm khi thiết kế bài “Thấu kính mỏng”: Hình dạng của các loại thấu kính dường như là cố định không thể đổi khác : như thấu kính hộ tụ chỉ là một loại 2 mặt lồi chứ không có dạng phẳng – lồi, lõm – lồi; bán kính cong ở 2 mặt thấu kính thay đổi riêng biệt được nên không kiểm nghiệm được công thức độ tụ của thấu kính. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thâm, Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông,NXB Đại học Sư Phạm Hà Nội. [2] Nguyễn Bảo Hoàng Thanh, Phương pháp giảng dạy Vật Lý. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 357 [3] Phạm Khắc Hùng, Ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy Vật Lý, NXB trường Đại học Bách khoa Hà Nội. [4] Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, sách giáo khoa lớp 11 môn Vật Lý - Nhà xuất bản giáo dục. [5] Trần Chí Minh, Thí nghiệm Vật Lý với sự trợ giúp của máy tính điện tử, NXB trường Đại học Bách khoa Hà Nội. [6] Nguyễn Bảo Hoàng Thanh, Phân tích chương trình Vật Lý ở trường Trung học, Bài giảng, Đại Học Sư phạm- Đại Học Đà Nẵng. [7] Các Website: [8] [9] [10] [11] [12]