SKKN Khai thác chương trình Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm vật lý ở trường THCS

TRƯỜNG THCS BUÔN TRẤP
(((











Kinh nghiệm
Khai thác chương trình Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm vật lý ở trường THCS






Người thực hiện : Phan Võ Thành Luận

Phần mở đầu
Bộ GDDT nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, đổi mới về phương pháp giảng dạy, việc hỗ trợ của công nghệ giáo dục đặc biệt là công nghệ thông tin là rất quan trọng. Giáo viên có thể làm cho bài giảng của mình hay hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, làm cho học sinh học tập hiệu quả hơn, sáng tạo hơn, chủ động hơn bằng cách sử dụng các ứng dụng tin học vào giảng dạy như các phần mềm trình diễn (PowerPoint, Flash, Violet,…), và các phòng thí nghiệm ảo (Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics,…). Các ứng dụng này nếu được sử dụng chọn lọc có hiệu quả thì sẽ mang lại kết quả cao trong quá trình Dạy – học.
Thực trạng và khó khăn trong ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay.
Qua khảo sát, các giáo viên và học sinh đều nhất trí cho rằng việc ứng dụng công nghệ thông tin như thế mang lại những hiệu quả sau:
Giúp học sinh học tập tích cực hơn, sáng tạo hơn, rút ngắn thời gian dạy và học.
Học sinh hứng thú hơn trong giờ học, tiếp thu bài nhanh hơn.
Học sinh tích cực, sáng tạo hơn; rút ngắn thời gian dạy và học.
Giáo viên dễ dàng thực hiện ý đổ sư phạm đã được chuẩn bị của mình.
Rất dễ dàng đánh giá được khá rõ ràng năng lực toàn diện của giáo viên thông qua một bài giảng điện tử, do đó đối với những giáo viên có năng lực, uy tín của họ đối với học sinh sẽ được khẳng định rõ rệt.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay chủ yếu là trình bày những bài giảng được xây dựng dưới dạng giáo án điện tử trên phần mềm PowerPoint kết hợp với các tài liệu có sẵn như các đoạn phim giáo khoa, các hình ảnh tư liệu, các mô phỏng,…
Việc ứng dụng hiện nay nói chung chỉ dừng lại ở mức trình bày thông tin, chỉ có tác dụng làm đòn bẩy cho các giác quan của người học. Chứ chưa chú trọng đến việc tạo các điều kiện tương tác giữa người học với thông tin và người dạy để người học có cơ hội đi trên lộ trình nhận thức riêng của chính mình.
Các ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay chưa phong phú, chưa thực sự kết hợp với các công nghệ web, chat, forum,…đang phát triển rầm rộ hiện nay. Đó một phần là do hạn chế về trình độ giáo viên và cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin hiện nay trong trường học chưa tốt và chưa thực sự phổ biến.
Thiết kế một giáo án điện tử để dạy trong một tiết học cần một sự gia công sư phạm rất cao, đảm bảo một quy trình chặt chẽ và hợp lý. Do đó, phải đầu tư nhiều thời gian, đặc biệt là công tác chuẩn bị. Đồng thời, giáo viên phải tích cực làm quen và tìm hiểu các phương tiện kĩ thuật mới cũng như các ứng dụng mới. Điều đó đòi hỏi giáo viên phải tốn rất nhiều công sức, tâm huyết,...và sự say mê.
Phương pháp thực hiện
Qua tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu khả năng ứng dụng của các phần mềm thiết kế thí nghiệm vật lý ảo như Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics, Maple,… tôi đã nhận thấy chương trình Crocodile có thể nói là đáp ứng được các yêu cầu về ứng dụng công nghệ thông tin trong day học, phần nào thỏa mãn được nhu cầu về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay.
Quá trình nghiên cứu có thể tóm tắt qua các công việc sau:
Tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu chương trình thông qua chức năng help của chương trình, tìm hiều các thí nghiệm mẫu.
Tham khảo một số tài liệu trên Internet
Nghiên cứu các thí nghiệm, mục tiêu các bài học trong sách giáo khoa để từ đó vạch ra mô hình thí nghiệm và kịch bản sư phạm phù hợp với chương trình và giảng dạy.
Từ mô hình và kịch bản đó, tiến hành dùng chương trình tìm dụng cụ và thiết kế thí nghiệm hoàn chỉnh để mỗi giáo viên có thể sử dụng ngay vào mục đích dạy học của mình.
Công việc cuối cùng là viết hướng dẫn sử dụng các thí nghiệm theo kịch bản có thể linh động được theo mỗi giáo viên.
Về thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật
Trước hết xin nói đến một số vấn đề còn tồn tại của việc tiến hành thí nghiệm trên các thiết bị phòng thí nghiệm:
Để tiến hành một thí nghiệm thực thụ trong không gian lớp học cần rất nhiều thứ:
Thứ nhất là thiết bị phải đồng bộ và thống nhất trong cả nước, hoạt động ổn định đồng thời giáo viên phải tuyệt đối cẩn thận và tuyệt đối am hiểu hiện tượng để tránh xảy ra tai nạn.
Thứ hai là thời gian. Một thí nghiệm chỉ được cho phép chiếm từ 5 – 10 phút trong giờ học. Nhưng với thời gian đó, chỉ đủ cho giáo viên chuẩn bị, lắp đặt dụng cụ mà thôi. Do đó, lượng kiến thức mà học sinh tiếp thu được sẽ phải giảm bớt lại.
Thứ ba xin nói về tính kinh tế. Ai cũng biết rằng một thí nghiệm thực được tiến hành trong giờ học tốn rất nhiều thời gian, và đặc biệt là tiền bạc. Tuy nhiên có một điều cần chú ý rằng là khi tiến hành một thí nghiệm thực với các dụng cụ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, mô hình thí nghiệm được gia công lắp đặt hết sức cẩn thận, công phu nhưng chỉ sử dụng được một lần duy nhất, lần khác lại tiến hành lại. Như vậy là không kinh tế, là không khoa học.
Vì thời gian có hạn như đã nói, trong thí nghiệm thực, giáo viên được khuyên là không nên huy động học sinh vào thí nghiệm nhiều quá vì sẽ ảnh hưởng tới thời gian. Như vậy là có phần phản giáo dục.
Không phải thí nghiệm nào cũng tiến hành được trong phòng học. Có những thí nghiệm rất khó tiến hành, rất khó quan sát, đo đạc do đó không có tác dụng, có khi còn gây ra phản tác dụng.
Với những khó khăn đó, giáo viên rất hạn chế trong việc sử dụng thí nghiệm trong giờ học, phần lớn là mô tả thí nghiệm. Sử dụng thí nghiệm ảo, các khó khăn trên đều được giải quyết, việc kháo sát được trực quan hơn, dễ dàng hơn, tiến hành được cả những thí nghiệm mà thực tế rất khó thự hiện.
Đóng góp của đề tài
Qua đề tài này, chúng ta sẽ tiếp nhận được một trong rất nhiều hướng ứng dụng công nghệ trong dạy học, cụ thể là sẽ biết cách sử dụng chương trình Crocodile để tạo và sử dụng các thí nghiệm ảo, đặc biệt là có một kho các thí nghiệm phục vụ cho dạy học.
Để sử dụng chương trình này, mỗi giáo viên cần phải tự tìm hiểu nó, tự thử và sai để tìm ra chức năng của các thành phần, các thuộc tính, các thao tác cơ bản cũng như nâng cao bởi vì hiện nay chưa thấy một tài liệu nào hướng dẫn chi tiết chương trình này ngay cả mục help của chương trình cũng giới thiệu chưa đầy đủ các vấn đề cần thiết.
Các gói thí nghiệm mà chúng tôi tạo sẵn từ các thiết bị riêng lẻ gồm rất nhiều các thí nghiệm mà giáo viên phải thực hiện trong chương trình vật lý phổ thông. Do đó, giáo viên có thể trực tiếp sử dụng thí nghiệm mà chỉ cần biết một chút về các thao tác cơ bản trong chương trình. Các thao tác cần thiết đều được chúng tôi giới thiệu trong công trình này.
Đồng thời sử dụng các gói thí nghiệm này, các giáo viên khỏi phải tốn công sức, thời gian vào việc thiết kế từ kịch bản cho đến mô hình thí nghiệm mà tất cả đều có sẵn, đều được thiết kế cho mọi kịch bản phù hợp với chương trình phổ thông. Đặc biệt, khi thiết kế các thí nghiệm, chúng tôi đều đã có lường trước các khả năng hi hữu ngoài ý muốn có thể xảy ra và tất cả đều được khắc phục được trong bộ thí nghiệm.
Đây là một chương trình hay do đó, mong khoa và trường sư phạm tạo điều kiện cho sinh viên khoa Vật lý được tiếp xúc với chương trình, tổ chức thành một chuyên đề thay thế hoặc bổ sung cho chuyên đề tin học hiện nay, để mỗi sinh viên đều bằng chính kiến thức, kĩ năng của mình có thể tạo ra các bộ thí nghiệm hay hơn, có hiệu quả sư phạm hơn. Để biến mỗi người thầy thành người thầy của thời đại công nghệ thông tin.




Phần 1: Nguyên tắc tạo và sử dụng một thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông
Nguyên tắc 1: Về sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm hiển thị và kịch bản sư phạm
Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của thí nghiệm phải là sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin và kịch bản sư phạm đã xây dựng nhằm biến nội dung thông tin thành kiến thức. Do đó, một thí nghiệm hay, đẹp đến mấy nhưng nó có hợp lý hay không, có biến được lượng thông tin thành kiến thức hay không là ở kịch bản sư phạm của giáo viên.
Nguyên tắc 2: Tập trung làm rõ, hướng dẫn cho học sinh quan sát hiện tượng chính
Các thí nghiệm muốn thu được nhiều số liệu, muốn dễ điều khiển, muốn đẹp thì đa số đều chứa các liên kết, các bộ phận phức tạp. Vì vậy giáo viên phải làm rõ chủ đích của từng bước thí nghiệm, làm rõ trọng tâm của thí nghiệm đó và đồng thời, qua đó hướng dẫn học sinh quan sát đúng theo mục đích giáo dục của thí nghịêm.
Nguyên tắc 3: Tạo cơ hội cho học sinh tương tác với tài liệu, với thí nghiệm
Một sự nguy hiểm là đôi khi giáo viên không kiểm soát được thí nghiệm và đồng thời cũng làm cho học sinh tiếp nhận một cách thụ động, bỏ mất cơ hội tương tác giữa học sinh – giáo viên và học sinh – thí nghiệm. Đây là một tai hại cho quá trình giảng dạy. Do đó giáo viên cũng như người thiết kế các thí nghiệm ảo cần nghiên cứu tím ra hướng khắc phục. Có thể khắc phục theo các hướng sau:
- Thiết kế thí nghiệm và kịch bản sư phạm làm sao để người học cùng với giáo viên tham gia vào xây dựng mô hình, nguyên tắc thí nghiệm.
- Giáo viên khuyến khuých học sinh tham gia vào bài thí nghiệm bằng các câu hỏi hây các cuộc thảo luận về hiện tượng thí nghiệm, cải tiến thí nghiệm hay hơn, chính xác hơn.
Nguyên tắc 4: Sự hòa hợp giữa ảo và thực
Thí nghiệm ảo là ảo chứ không thực. Biến một hiện tượng tự nhiên thành một thí nghiệm theo chủ ý con người rồi lại giả lập trên máy tính. Như vậy thế giới ảo này chắc chắn còn chưa nhiều cái không thật, không hoàn chỉnh để đáp ứng nhiệm vụ thay thế cho tẩm nhìn về thế giới thực. Để tránh những tác hại do vấn đề này gây ra, người thiết kế thí nghiệm phải tạo ra một môi trường đủ thật bằng cách xây dựng một thí nghiệm ảo đủ thật, chứa các tương tác phức tạp hoặc có thể làm giảm đi càng nhiều càng tốt các hiệu ứng, tương tác giả, quá lý tưởng, không phù hợp với thưc tế.
Các nguyên tắc trên cần được người thiết kế và giáo viên xem xét cụ thể nhằm tạo ra những thí nghiệm ảo đủ thật và đáp ứng mục tiêu học tập. Các thí ngh