BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THÁI BÌNH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM PHYSICS 2.1 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THÁI BÌNH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM PHYSICS 2.1 Chuyên ngành: Lý luận PPDH môn Vật lí Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học PGS TS MAI VĂN TRINH NGHỆ AN, 2012 LỜI CẢM ƠN Trong thực luận văn này, nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè, người thân Với tình cảm chân thành trân trọng nhất, xin cảm ơn PGS.TS Mai Văn Trinh, người trực tiếp hướng dẫn thực luận văn Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo trực tiếp giảng dạy, thầy cô giáo khoa Vật lý, khoa Đào tạo Sau đại học trường Đại học Vinh, lãnh đạo trường THPT Nông Cống tỉnh Thanh Hóa giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình làm luận văn Cuối cùng, tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên, khuyến khích tơi an tâm học tập hồn thành luận văn Vinh, tháng 10 năm 2012 Trần Thái Bình MỤC LỤC Trang Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn ……………………………………………………… Chương 1: Cơ sở lý luận việc sử dụng phần mềm Physics 2.1 (Par II) vào dạy học vật lý THPT 1.1 Đổi phương pháp dạy học Vật lý trường Trung học phổ thơng 1.1.1 Vì phải đổi phương pháp dạy học vật lý trường THPT …….5 1.1.2 Yêu cầu việc đổi PPDH 1.1.3 Định hướng đổi PPDH Vật lí THPT……………………………… 10 1.2 Khả hỗ trợ phần mềm dạy học vật lý vấn đề đổi phương pháp dạy học………………………………………………………….16 1.2.1 Phương pháp dạy học vật lý theo định hướng đổi …………… 16 1.2.2 Vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh 18 1.2.3 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý 1.2.4 Khả hỗ trợ PMDH vấn đề tích cực hóa HĐNT cho HS 25 1.3 Tổng quan Physics 2.1 (Part II)…………………………………… 26 1.3.1 Download cài đặt 1.3.2 Giao diện Physics 2.1 (Part II)…………………………………….26 1.3.3 Chức năng, nội dung……………………………………………………27 1.3.4 Ưu điểm phần mềm Physics 2.1 (Part II)………………………… 27 Kết luận chương Chương 2: Thiết kế học với hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 (Part II)………………………………………………………….30 2.1 Phân tích nội dung chương trình phần Quang hình học…………… 30 2.1.1 Đặc điểm 2.1.2 Chuẩn kiến thức, kỹ 2.2 Quy trình thiết kế dạy học với hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 33 2.2.1 Xác định mục tiêu học 2.2.2 Lựa chọn kiến thức bản, trọng tâm xếp theo cấu trúc thích hợp 2.2.3 Xác định phương pháp dạy học 2.2.4 Chuẩn bị thí nghiệm mơ phần mềm Physics 2.1 2.2.5 Xác định hình thức tổ chức hoạt động học tập cho HS 2.2.6 Xác định hình thức nội dung củng cố, vận dụng 2.2.7 Xác định nội dung phương pháp hướng dẫn nhà cho HS 2.3 Thực trạng dạy học phần Quanh hình học trường phổ thơng 36 2.4 Khai thác thí nghiệm phần Quanh hình học……………………………37 2.5 Thiết kế học với hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 (Part II) 43 Kết luận chương Chương 3: Thực nghiệm sư phạm sư phạm 3.1 Mục đích, nhiệm vụ TNSP 3.2 Đối tượng phương pháp TNSP 3.3 Kết thực nghiệm sư phạm Kết luận chương Kết luận Tài liệu tham khảo DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CNTT : Công nghệ thông tin GD-ĐT GV HĐNT HS KHKT MVT : : : : : : Giáo dục- Đào tạo Giáo viên Hoạt động nhận thức Học sinh Khoa học kĩ thuật Máy vi tính PMDH PP PPDH PTDH QTDH SGK THPT TNMP TNSP : : : : : : : : : Phần mềm dạy học Phương pháp Phương pháp dạy học Phương tiện dạy học Quá trình dạy học Sách giáo khoa Trung học phổ thơng Thí nghiệm mơ Thực nghiệm sư phạm TBDH : Thiết bị dạy học MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhằm đáp ứng yêu cầu xã hội người thời kỳ công nghiệp hố, đại hố đất nước địi hỏi nhà trường phải đổi giáo dục toàn diện để đào tạo học sinh, sinh viên, công dân đất nước sau rời ghế nhà trường phải có lực chun mơn, có phẩm chất đạo đức tốt, có khả tự học, tự sáng tạo Đổi giáo dục đổi chương trình, nội dung phương pháp giảng dạy Với tư tưởng phát huy tính tự lực, chủ động nhận thức học sinh, lấy học sinh làm trung tâm hoạt động dạy học Do địi hỏi người giáo viên biết khai thác mặt mạnh phương pháp dạy học truyền thống, vận dụng tốt phương pháp dạy học đại mà phải ứng dụng CNTT vào đổi PPDH có phần mềm dạy học Theo tinh thần công văn số: 9584/BGDĐT-CNTT, V/v Hướng dẫn thực nhiệm vụ năm học 2007 – 2008 CNTT Bộ GD&ĐT, năm học 2008-2009 “Năm học Công nghệ thông tin” Công văn số 9772/BGDĐTCNTT ngày 20 tháng 10 năm 2008 Bộ Giáo dục Đào tạo việc Hướng dẫn thực nhiệm vụ CNTT năm học 2008-2009 Do vậy, việc ứng dụng CNTT dạy học điều cần thiết xu hướng cưỡng lại muốn đổi phương pháp dạy học “quan niệm lấy người học làm trung tâm” Xuất phát từ đặc trưng riêng Bộ môn Vật Lý, trường THPT phịng mơn chưa có có việc xếp, quản lí bảo quản trang thiết bị - đồ đùng dạy học chưa hợp lí khoa học Có thí nghiệm biểu diễn, chứng minh chất lượng số lượng chưa đủ để đảm bảo tốt (thời lượng, hiệu quả…) q trình dạy học Có thí nghiệm khó thực thành cơng nhiều điều kiện thời tiết nóng, lạnh, ẩm, thiết kế dụng cụ phức tạp, nặng, cồng kềnh, q nhỏ khó quan sát, nguồn điện khơng ổn định, tượng khơng rõ rệt, độ xác chưa cao có thí nghiệm khơng thực điều kiện thường Từ sở lý luận thực tiễn nói trên, với laptop máy chiếu Projector Việc thiết kế, sử dụng thí nghiệm ảo, chứng minh, mơ tượng Vật Lí đem lại hiệu cao dạy học Vật Lí Vì vậy, tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nâng cao chất lượng dạy học phần “Quang hình học” Vật Lí 11 THPT với hổ trợ phần mềm Physics 2.1” Mục đích nghiên cứu Khai thác sử dụng phần mềm Physics 2.1 (Part II) để thiết kế thí nghiệm mơ tượng phần “Quang hình học” Vật Lí 11 nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Vật Lí Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng - Nội dung, phương pháp giảng dạy Vật lý THPT - Phần mềm Physics 2.1 - Học sinh lớp 11 THPT 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung khai thác sử dụng phần mềm Physics 2.1 Part II để thiết kế số thí nghiệm mơ thuộc phần “Quang hình học” chương trình vật lý 11 THPT Phần thực nghiệm sư phạm tiến hành trường THPT Nông Cống – Thanh Hoá Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế thí nghiệm mơ phần mềm Physics 2.1 Part II sử dụng chúng cách hợp lí vào dạy học phần “Quang hình học” Vật Lí 11 góp phần làm đổi phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh, từ nâng cao chất lượng dạy - học vật lý trường trung học phổ thông Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận việc sử dụng phần mềm dạy học vật lý THPT - Tìm hiểu thực trạng việc sử dụng MVT ứng dụng CNTT làm phương tiện dạy học trường phổ thông - Nghiên cứu sử dụng phần mềm Physics 2.1(Part II) để thiết kế số thí nghiệm hỗ trợ dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT - Đề xuất phương án sử dụng thí nghiệm thiết kế việc xây dựng tiến trình dạy học số cụ thể phần “Quang hình học” lớp 11 THPT - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu việc ứng dụng phần mềm Physics 2.1 (Part II) dạy học vật lý, rút kết luận cần thiết Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ mặt lý luận vấn đề có liên quan đến đề tài - Thu thập thông tin lý luận ứng dụng công nghệ thơng tin dạy học Vật Lí tập san giáo dục, tham luận diễn đàn Vật Lí Website (Internet) - Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình sách giáo khoa, sách tập vật lý trung học phổ thông để thiết kế thí nghiệm ảo phù hợp với nội dung kiến thức chương 6.2 Thực nghiệm sư phạm - Xây dựng phân tích thí nghiệm ảo ứng dụng vào số học Chương trình Vật Lí 11 - Thực nghiệm sư phạm trường THPT Nông Cống - Điều tra, thu nhập thông tin tìm hiểu hứng thú học sinh việc sử dụng MVT nói chung, phần mềm Physics 2.1 nói riêng dạy học Vật lí 6.3 Phương pháp thống kê Xử lý kết thực nghiệm sư phạm thống kê tốn học Đóng góp luận văn - Góp phần làm sáng tỏ sở lý luận đổi phương pháp dạy học vấn đề đổi phương pháp dạy học với hỗ trợ phần mềm dạy học vật lý - Hướng dẫn cách khai thác sử dụng phần mềm Physics 2.1(Part II) để thiết kế thí nghiệm mơ thuộc chương Vật Lý 11 - Xây dựng thí nghiệm có sử dụng phần mềm Physics 2.1(Part II) vào dạy số cụ thể Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo luận văn gồm chương: Chương 1: Cơ sở lý luận của việc sử dụng phần mềm Physics 2.1 (Part II) vào dạy học THPT 10 phần đổi PPDH nâng cao hiệu chất lượng dạy học vật lý trường THPT hay không? - Chất lượng học tập HS trình học tập với hỗ trợ phần mềm Physics 2.1: sử dụng hình ảnh, TNMP thơng qua dạy học soạn thảo có cao chất lượng học tập HS trình học tập thơng thường hay khơng? 3.1.2 Nhiệm vụ Trong q trình TNSP thực nhiệm vụ sau: - Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 số học phần Quang hình học cho lớp đối chứng thực nghiệm - Với lớp thực nghiệm: Sử dụng giảng với hỗ trợ phần mềm kết hợp với phương pháp dạy học truyền thống phấn trắng, bảng đen, - Với lớp đối chứng: Sử dụng phương pháp dạy học truyền thống, tiết dạy tiến hành theo tiến độ phân phối chương trình Bộ Giáo dục Đào tạo - So sánh, đối chiếu kết học tập xử lý kết thu lớp thực nghiệm lớp đối chứng 3.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.2.1 Đối tượng Các thí nghiệm mơ thiết kế phần mềm Physics 2.1, học phần Quang hình học Vật lý 11 có sử dụng phần mềm mô Physics 2.1 TNSP tiến hành học kỳ hai năm học 2011 – 2012 lớp 11 trường THPT Nông Cống thuộc tỉnh Thanh Hoá 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.2.2.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 70 Việc chọn mẫu thực nghiệm ảnh hưởng trực tiếp đến kết thực nghiệm sư phạm Ở chọn khối 11 (chọn nguyên lớp) cách chọn ngẫu nhiên để chọn khối thực nghiệm khối đối chứng Các lớp chọn có sĩ số, điều kiện tổ chức dạy học, có trình độ chất lượng học tập vật lý tương đương Như kích thước chất lượng mẫu thỏa mãn yêu cầu thực nghiệm sư phạm Kết lớp chọn vào nhóm thực nghiệm nhóm đối chứng sau: Bảng 3.1 Lớp thực nghiệm 11B3 (45 HS) Lớp đối chứng 11B2 (45 HS) 11B4 (45 HS) 11B5 (45 HS) 11B1 (43 HS) 11B2 (42 HS) 11B3 (37 HS) 11B4 (41 HS) 3.2.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm Được đồng ý BGH hai thầy giáo Trần Thái Bình (dạy lớp thực nghiệm), thầy giáo Trần Bá Triều (dạy lớp đối chứng), tiến hành thực nghiệm sư phạm Ở lớp thực nghiệm GV dạy theo giáo án thực nghiệm soạn, thuộc phần "Quang hình học" SGK vật lý 11 bản, xây dựng theo tiến trình tổ chức HĐNT cho HS với hỗ trợ phần mềm physics 2.1 Bao gồm ba : - Phản xạ tồn phần - Thấu kính mỏng - Kính thiên văn Đối với lớp đối chứng, dạy theo cách dạy truyền thống khơng có hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 Kết TN rút từ việc so sánh lớp TN lớp ĐC 3.2.2.2 Quan sát học Quan sát hoạt động GV HS trình diễn học theo tiêu chí sau: 71 - Mức độ học hiểu HS qua câu hỏi kiểm tra - Tính tích cực HS thơng qua khơng khí lớp học, tập trung nghiêm túc, số lượng chất lượng câu trả lời phát biểu xây dựng HS - Mức độ đạt mục tiêu dạy thông qua câu hỏi GV phần củng cố vận dụng - Sau tiết dạy, GV trao đổi với HS, lắng nghe ý kiến để rút kinh nghiệm cho dạy học khác cho đề tài nghiên cứu 3.2.2.3 Bài kiểm tra Sau TNSP, HS hai nhóm đối chứng thực nghiệm đánh giá kiểm tra tổng hợp nhằm: - Đánh giá định tính mức độ lĩnh hội khái niệm bản, tính chất vật tượng - Đánh giá định lượng mức độ lĩnh hội công thức điều kiện để xảy tượng vật lý, khả vận dụng kiến thức để giải số toán cụ thể 3.3 Kết thực nghiệm sư phạm 3.3.1 Kết định tính Qua quan sát học lớp thực nghiệm lớp đối chứng tiến hành theo tiến trình xây dựng, rút số nhận xét sau: Đối với lớp đối chứng, dạy theo chương trình SGK số lượng thí nghiệm tiến hành khơng nhiều, cách dạy học có đổi chưa thấy có chuyển biến rõ rệt, dạy chủ yếu GV diễn giảng, HS tập trung yên lặng lắng nghe ghi chép Tuy HS có trả lời câu hỏi GV đặt chưa thể rõ hứng thú tự giác Đối với lớp thực nghiệm, hầu hết thí nghiệm SGK 72 thực thông qua TNMP thiết kế phần mềm Physics 2.1 Các hoạt động GV HS diễn học thật chủ động tích cực Giờ học rút ngắn thời gian diễn giảng GV tăng cường hoạt động HS Với thí nghiệm câu hỏi gợi ý, HS hứng thú tự giác hoạt động học tập, HS tập trung theo dõi trình định hướng GV, nhiệt tình việc phát biểu xây dựng bài, câu trả lời HS đưa có chất lượng so với lớp đối chứng Đặc biệt, trình kiểm tra cũ củng cố vận dụng, HS tích cực, hào hứng sôi trả lời Nội dung kiến thức củng cố vận dụng nhiều lại không làm nhiều thời gian GV HS Như vậy, dạy lớp thực nghiệm có hỗ trợ phần mềm Physics 2.1 góp phần phát huy tính tích cực chủ động trình học tập HS 3.3.2 Kết định lượng Qua kiểm tra đánh giá, tiến hành thống kê, tính tốn thu bảng số liệu sau: Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra Nhóm Số HS Đối chứng Thực nghiệm 173 170 2 22 Điểm số (Xi) 29 33 31 20 15 32 34 30 15 26 9 14 10 10 Bảng 3.3 Bảng phân loại theo điểm kiểm tra học sinh Nhóm Số HS ĐC TN 173 170 Số % học sinh Kém (0-2) Yếu (3-4) T.bình (5-6) Khá (7-8) Giỏi (9-10) 6,36 29,48 36,99 20,23 6,94 0,59 13,53 38,82 32,94 14,12 Biểu đồ 3.1 Phân loại theo điểm kiểm tra 73 ... ĐẠI HỌC VINH TRẦN THÁI BÌNH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC PHẦN ? ?QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM PHYSICS 2. 1 Chuyên ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN... KẾ BÀI HỌC VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM PHYSICS 2. 1 (PAR II) 2. 1 Phân tích nội dung chương trình phần Quang hình học 2. 1. 1 Đặc điểm Phần ? ?Quang hình học? ?? phần hai chương trình vật lý 11 THPT Ở lớp... hình học? ??………… 30 2. 1. 1 Đặc điểm 2. 1 .2 Chuẩn kiến thức, kỹ 2. 2 Quy trình thiết kế dạy học với hỗ trợ phần mềm Physics 2. 1 33 2. 2 .1 Xác định mục tiêu học 2. 2 .2 Lựa