Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học kiến thức về hạt nhân nguyên tử vật lý 12 nâng cao theo hướng phát huy tích cực nhận thức của học sinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
…………

PHẠM VĂN SƠN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC
KIẾN THỨC VỀ “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VL 12 NÂNG
CAO” THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC
NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái nguyên, năm 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
…………

PHẠM VĂN SƠN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC
KIẾN THỨC VỀ “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VL 12 NÂNG
CAO” THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC
NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: Phƣơng pháp giảng dạy Vật lý
Mã số: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. TRẦN ĐỨC VƢỢNG

Thái nguyên, năm 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




THAI NGUYEN UNIVERSITY
PEDAGOGICAL UNIVERSITY
…………

PHAM VAN SON

USE SIMULATION SOFTWARE TO SUPPORT TEACHING
AND LEARNING KNOWLEDGE OF NUCLEAR PHYSICS 12
ADVANCED TOWARDS PROMOTING AWARENESS OF
THE FOCUS AREA STUDENTS

Major: Physics Teaching Methods
CODE: 60.14.10

MASTER'S THESIS SCIENCE EDUCATION

HOW THE SCIENCE: DOCTORAL TRAN DUC VUONG

Thai nguyen, 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................... 1
CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN .......................................... 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ 7
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 8
I. Lý do chọn đề tài........................................................................................ 8
II. Mục đích nghiên cứu. .............................................................................. 10
III. Đối tƣợng nghiên cứu. ............................................................................ 10
IV. Giả thuyết khoa học. .............................................................................. 10
V. Nhiệm vụ nghiên cứu. ............................................................................. 10
VI. Giới hạn đề tài. ....................................................................................... 10
VII. Phƣơng pháp nghiên cứu. ...................................................................... 10
VIII. Đóng góp của đề tài. ............................................................................ 11
IX. Cấu trúc luận văn. .................................................................................. 11
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ..................................................................... 14
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................... 14
1.1. Tính tích cực nhận thức ......................................................................... 15
1.1.1. Khái niệm tính tích cực. ...................................................................... 15
1.1.2. Biểu hiện của tính tích cực ................................................................. 16
1.1.3. Các mức độ của tính tích cực. ............................................................. 18
1.1.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS. ..................................... 19

1.2. Phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý ............................................. 22
1.2.1. Khái niệm phần mềm mô phỏng. ........................................................ 22
1.2.1.1. Khái niệm mơ phỏng nhờ máy tính .................................................. 22
1.2.1.2. Khái niệm phần mềm mô phỏng ...................................................... 23
1.2.2. Các loại phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý. ........................... 23
1.2.2.1. Phần mềm mơ phỏng chính xác hay mơ phỏng định lƣợng. ............. 23

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1




1.2.2.2. Phần mềm mơ phỏng khơng chính xác hay mơ phỏng định tính. ..... 24
1.2.3. Vai trị của phần mềm mô phỏng đối với dạy học vật lý. .................... 26
1.2.3.1. Mơ phỏng nhằm trực quan hóa đối tƣợng nghiên cứu. ..................... 26
1.2.3.1.1. Đặc điểm các hiện tƣợng, quá trình vật lý cần mô phỏng. ............. 26
1.2.3.1.2. Khả năng minh họa, mơ phỏng các hiện tƣợng, q trình vật lý bằng
máy vi tính có phần mềm mơ phỏng. ............................................................ 26
1.2.3.1.3. So sánh việc mô phỏng, minh họa các hiện tƣợng, quá trình vật lý bằng
phần mềm mơ phỏng và bằng máy chiếu phim dƣơng bản, phim hoạt hình...... 27
1.2.3.2. Mơ phỏng nhằm đƣa ra các giả thuyết khoa học theo con đƣờng lý
thuyết. .......................................................................................................... 28
1.2.3.2.1. Khả năng có thể đi sâu vào các mối quan hệ có tính bản chất của
các hiện tƣợng, q trình vật lý nhờ mơ phỏng bằng máy vi tính. ................. 28
1.2.3.2.2. Các bƣớc trong q trình đƣa ra các dự đoán, giả thuyết về hiện
tƣợng, quá trình vật lý mới, tìm ra kiến thức mới (trạng thái, mối quan hệ, quy
luật mới…) bằng con đƣờng lý thuyết nhờ phần mềm mô phỏng. ................ 29
1.3. Lý luận dạy học ..................................................................................... 31

1.3.1. Các phƣơng pháp dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông. ......................... 31
1.3.1.1. Các phƣơng pháp dạy học hiểu theo nghĩa rộng. .............................. 31
1.3.1.2. Trong thực tiễn dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông hiện nay. ........... 32
1.3.2. Các phƣơng pháp dạy học tích cực ..................................................... 33
1.3.2.1. Phƣơng pháp thuyết trình. ................................................................. 34
1.3.2.2. Phƣơng pháp đàm thoại. .................................................................. 35
1.3.2.3. Phƣơng pháp dạy học theo nhóm. .................................................... 37
1.3.3. Phối hợp các phƣơng pháp dạy học. ................................................... 38
KẾT LUẬN CHƢƠNG I .............................................................................. 40
Chƣơng 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG THIẾT KẾ MỘT
SỐ GIÁO ÁN PHẦN “HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VL 12 NÂNG CAO” .... 40

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2




2.1. Khái quát về kiến thức phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”. . 40
2.1.1. Vị trí của phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”. ................... 40
2.1.2. Yêu cầu cần đạt đƣợc khi học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.... 41
2.1.2.1. Về kiến thức. .................................................................................... 41
2.1.2.2. Về kỹ năng. ...................................................................................... 42
2.1.2.3. Về thái độ tình cảm. ......................................................................... 42
2.1.3. Cấu trúc chƣơng “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” ................. 43
2.1.4.Sơ đồ cấu trúc chi tiết chƣơng “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” . 45
2.2. Thực trạng dạy học “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” phần theo
phƣơng pháp truyền thống. ........................................................................... 46
2.2.1.Ưu điểm. .............................................................................................. 46

2.2.2. Nhược điểm. ....................................................................................... 46
2.3. Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong phần “Hạt nhân nguyên tử VL 12 nâng cao” với sự trợ giúp của các phần mềm mô phỏng. ...................... 46
2.3.1. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 53: Phóng xạ ................................... 47
2.3.1.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 47
2.3.1.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 47
2.3.1.3. Dự kiến bảng ghi. ............................................................................ 49
2.3.1.4. Tổ chức hoạt động giảng dạy. .......................................................... 51
2.3.2. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 54: Phản ứng hạt nhân. ................... 64
2.3.2.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 64
2.3.2.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 64
2.3.2.3. Dự kiến bảng ghi. ............................................................................ 66
2.3.2.4. Tổ chức hoạt động dạy học. ............................................................. 67
2.3.3. Xây dựng tiến trình dạy học Bài 56: Phản ứng phân hạch.................. 76
2.3.3.1. Mục tiêu. ......................................................................................... 76
2.3.3.2. Chuẩn bị. ......................................................................................... 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3




2.3.3.3. Dự kiến bảng ghi. ............................................................................ 78
2.3.3.4. Tổ chức hoạt động dạy học. ............................................................. 79
KẾT LUẬN CHƢƠNG II ............................................................................ 88
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ...................................................... 89
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm......................................... 89
3.1.1. Mục đích. ........................................................................................... 89
3.1.2. Nhiệm vụ. ........................................................................................... 89

3.2. Đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp TNSP. ............................................. 90
3.2.1. Đối tƣợng. .......................................................................................... 90
3.2.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm. ......................................................... 90
3.2.3. Phƣơng pháp thực nghiệm. ................................................................. 91
3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi tiến hành TNSP. ................................ 92
3.3.1. Những thuận lợi. ................................................................................. 92
3.3.2. Những khó khăn. ................................................................................ 92
3.4. Phƣơng pháp đánh giá kết quả TNSP. ................................................... 92
3.4.1. Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học.92
3.4.2. Phân tích kết quả định lƣợng dựa trên kết quả bài kiểm tra. ................ 93
3.4.3. Khống chế các tác động ảnh hƣởng đến kết quả TNSP. ...................... 93
3.5. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm. ........................................................... 95
3.5.1. Công tác chuẩn bị. .............................................................................. 95
3.5.1.1 Chọn các bài TNSP........................................................................... 95
3.5.1.2. Lên lịch dạy TNSP. ......................................................................... 95
3.5.2. Diễn biến quá trình thực nghiệm sƣ phạm. ......................................... 95
3.6. Kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm. .................................... 99
3.6.1. Yêu cầu chung về việc xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm: ............... 99
3.6.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm. ......................................................... 101
3.6.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm. ........................................ 105

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4




KẾT LUẬN CHƢƠNG III ......................................................................... 106
KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................. 108

1. KẾT LUẬN. ........................................................................................... 108
2. HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN................................................................ 109
3. KIẾN NGHỊ. .......................................................................................... 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................... 111
PHỤ LỤC 1 PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN ...................................... 115
PHỤ LỤC 2: PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH ....................................... 118
PHỤ LỤC 3: NỘI DUNG ĐỀ KIỂM TRA................................................. 120
PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM .............................. 123

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5




Viết tắt

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
Viết đầy đủ

CNTT

Công nghệ thông tin

CT-BGD

Chỉ thị bộ giáo dục

ĐC

Đối chứng

ĐHSP

Đại học Sƣ phạm

ĐHTN

Đại học Thái Nguyên

ĐT

Đào tạo

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

MVT

Máy vi tính

PMDH

Phần mềm dạy học

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

PP

Phƣơng pháp

PƢ

Phản ứng

SGK

Sách giáo khoa

THPT

Trung học phổ thơng

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

TTC

Tính tích cực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6




DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: So sánh mô phỏng bằng phần mềm mơ phỏng và thí nghiệm thật.
Bảng 3.1: Chất lƣợng học tập của HS lớp thực nghiệm và lớp đối chứng năm
học trƣớc.
Bảng 3.2: Chất lƣợng học tập của HS nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng
năm học trƣớc.
Bảng 3.3: Thống kê biểu hiện tính tích cực của HS.
Bảng 3.4 : Kết quả bài kiểm tra.
Bảng 3.5: Tổng hợp xếp loại kiểm tra.
Bảng 3.6: Phân phối tần suất kết quả kiểm tra.
Biểu đồ 1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra.
Đồ thị 1: Đồ thị đƣờng phân bố tần suất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài.
Chúng ta đang sống trong thời đại mà cuộc cách mạng khoa học kỹ
thuật và công nghệ đang diễn ra hết sức mạnh mẽ, nó tạo ra cơ sở mới cho sự
phát triển của của xã hội, nâng cao đời sống con ngƣời. Để theo kịp sự phát
triển của khoa học và công nghệ, để hòa nhập đƣợc với nền kinh tế tri thức thì
sự nghiệp giáo dục cũng phải đổi mới nhằm tạo ra những con ngƣời mới có
đủ trình độ kiến thức, năng động, giàu tính sáng tạo, tự lực tự chủ. Với yêu
cầu đó, ngành giáo dục của chúng ta phải đổi mới toàn diện về: mục tiêu giáo
dục, về chƣơng trình sách giáo khoa và đặc biệt là về phƣơng pháp dạy học.
Văn kiện đại hội đảng lần thứ X của ban chấp hành trung ƣơng đảng
khóa IX đã khẳng định “…đổi mới phương pháp dạy và học, phát triển tư duy
sáng tạo và năng lực đào tạo của người học, làm chủ kiến thức, tránh nhồi
nhét, học vẹt, học chay…”[6].
Điều 28 luật giáo dục qui định “…phương pháp giáo dục phổ thơng
phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp
với đặc điểm của từng môn học, lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả
năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn,
tác động đến tình cảm, đem lại hứng thú học tập cho học sinh…” [7].
Vật lý là một mơn học mang tính chất đặc thù, hầu hết tri thức đƣợc tìm
ra bằng thực nghiệm. Do đó trong dạy học vật lý, việc áp dụng các phƣơng
pháp dạy học thực nghiệm, phƣơng pháp mơ hình gắn liền bài giảng với thực
tiễn cuộc sống hàng ngày là nhiệm vụ quan trọng. Tuy nhiên trong nhiều phần
vật lý phổ thơng các thiết bị thí nghiệm còn thiếu, cũ lên việc áp dụng phƣơng
pháp thực nghiệm và mơ hình gặp nhiều khó khăn, nhiều hiện tƣợng khó có
thể quan sát bằng mắt thƣờng. Nhất là một số phần kiến thức khơng thể làm
thí nghiệm thực tế để kiểm chứng, với những phần này giáo viên thƣờng dạy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8




chay hoặc kiến thức đƣợc đƣa ra dƣới dạng thông báo, do đó học sinh khó có
thể pháp huy tính tích cực, tự chủ của mình. Khắc phục những khó khăn trên,
ngƣời ta ln tìm cách sử dụng và phối hợp các phƣơng tiện dạy học sao cho
hiệu quả nhất, phát huy đƣợc tính tích cực chiếm lĩnh tri thức của học sinh.
Những năm gần đây, khoa học công nghệ có sự phát triển mạnh mẽ đặc
biệt là cơng nghệ thơng tin. Những thành tựu của nó đƣợc ứng dụng trong rất
nhiều lĩnh vực nhƣ xã hội, kinh tế, khoa học kỹ thuật và cả trong giáo dục.
Chủ trƣơng của bộ giáo dục và đào tạo trong những năm học gần đây là “đẩy
mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong giảng dạy và học tập”. Do
đó Chỉ thị 22/2005/CT-BGD và ĐT của bộ trƣởng bộ Giáo Dục và Đào Tạo
về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2005-2006 đã nêu: “Tiếp tục đổi
mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học; tăng cường ứng dụng CNTT trong
các hoạt động của nhà trường, nhất là ứng dụng trong giảng dạy và học
tập…” [1]. Dạy học với sự giúp đỡ của máy tính cùng các phần mềm đã khắc
phục đƣợc những khó khăn mà phƣơng pháp dạy học truyền thống trƣớc đây
chƣa giải quyết đƣợc.
Tìm hiểu thực tế giảng dạy kiến thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao” ở trƣờng phổ thông, chúng tôi thấy phần này có nhiều kiến thức
cần phải nghiên cứu bằng thực nghiệm, nhƣng đa số các thí nghiệm rất khó
hoặc khơng thể thực hiện đƣợc trong điều kiện nƣớc ta, đa phần là giáo viên
chỉ dạy chay, khơng có thí nghiệm từ đó sẽ dẫn đến học sinh thụ động trong
việc chiếm lĩnh tri thức.
Xuất phát từ lý do đó, tơi chọn đề tài “Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ
trợ dạy và học kiến thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo
hƣớng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh”.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9




II. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học kiến
thức về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo hƣớng phát huy tính
tích cực nhận thức của học sinh.
III. Đối tƣợng nghiên cứu.
Hoạt động dạy và học vật lí ở trƣờng phổ thông.
Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học
kiến thức “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo hƣớng phát huy tính
tích cực nhận thức của học sinh.
IV. Giả thuyết khoa học.
Nếu sử dụng một cách hợp lý các thí nghiệm mơ phỏng thì sẽ phát huy
tính tích cực nhận thức của học sinh khi học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL
12 nâng cao”.
V. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Nghiên cứu lí luận dạy học theo quan điểm hiện đại.
Nghiên cứu lí luận phát huy tính tích cực của học sinh.
Nghiên cứu lí luận sử dụng phần mềm mơ phỏng và vận dụng trong dạy
học vật lý.
Điều tra thực trạng dạy học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.
Soạn một số tiến trình dạy học với sự giúp đỡ của phần mềm mô phỏng
trong dạy học phần: “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao”.
Thực nghiệm sƣ phạm.

VI. Giới hạn đề tài.
Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dạy và học kiến thức
về “Hạt nhân nguyên tử - VL 12 nâng cao” theo hƣớng phát huy tính tích
cực nhận thức của học sinh.
VII. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10




Phối hợp các phƣơng pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học vật lí
làm cơ sở định hƣớng cho quá trình nghiên cứu: vấn đề phát huy tính tích cực
nhận thức của học sinh, lí luận về phần mềm mơ phỏng trong dạy học.
- Điều tra khảo sát thực tế: Dự giờ, trao đổi trực tiếp với giáo viên để
nắm đƣợc tình hình giảng dạy, tổ chức dạy học, dùng bài kiểm tra để làm cơ
sở đánh giá mức độ nhận thức của học sinh.
- Thực nghiệm sƣ phạm: Đánh giá hiệu quả của giáo án đã soạn, từ đó
chỉnh sửa, bổ xung và hoàn thiện.
- Sử dụng phƣơng pháp thống kê tốn học để phân tích, xử lí số liệu.
VIII. Đóng góp của đề tài.
Làm rõ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng một kiến thức vật lý ở
trƣờng phổ thông, cụ thể vận dụng vào dạy và học kiến thức về “Hạt nhân
nguyên tử - VL 12 nâng cao” từ đó thiết kế tiến trình dạy học theo hƣớng
phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh.
Thơng qua việc thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể làm sáng
tỏ cở sở lí luận của việc tổ chức dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực

nhận thức của học sinh dƣới sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng.
IX. Cấu trúc luận văn.
Phần mở đầu.
Phần nội dung.
Chƣơng 1: Cơ sở lí luận.
1. Tính tích cực nhận thức.
a. Khái niệm tích cực.
b. Các biểu hiện của tích cực.
c. Các mức độ tích cực.
d. Các biện pháp tăng cƣờng tính tích cực.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11




2. Phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý.
a. Khái niệm phần mềm mô phỏng.
b. Các loại phần mềm mơ phỏng trong dạy học vật lý.
c. Vai trị của phần mềm mô phỏng đối với dạy học vật lý.
3. Lí luận dạy học.
a. Các phƣơng pháp dạy học.
b. Phối hợp các phƣơng pháp dạy học.
Chƣơng 2: Thiết kế một số giáo án phần “Hạt nhân nguyên tử VL 12 nâng cao” với sự hỗ trợ của phần mềm mô phỏng.
1. Khái quát về kiến thức phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao”.
a. Vị trí.
b. Yêu cầu.

 Kiến thức.
 Kỹ năng.
 Thái độ tình cảm.
2. Thực trạng dạy học phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao” theo phƣơng pháp truyền thống.
a. Ƣu điểm.
b. Nhƣợc điểm.
3. Thiết kế một số giáo án phần “Hạt nhân nguyên tử - VL 12
nâng cao” với sự trợ giúp của các phần mềm mơ phỏng.
1. Bài 53: Phóng xạ.
2. Bài 54: Phản ứng hạt nhân.
3. Bài 56: Phản ứng phân hạch.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12




Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm.
1. Lớp thực nghiệm.
2. Lớp đối chứng.
Phần kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13

Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới, vấn đề “ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí” đã đƣợc
nhiều nhà lí luận dạy học quan tâm trong đó có việc sử dụng các “phần mềm dạy
học”. Các tác giả Vincentas Lamanauskas, Rytis Vilkonis đã tiến hành nghiên
cứu soạn bài giảng online. Đồng thời các tác giả cũng nêu nên lợi ích khi sử
dụng phần mềm ứng dụng trong dạy học vật lí (nhƣ diễn tả đƣợc bản chất của
các q trình, mơ phỏng các q trình khó có thể quan sát trên thực tế…)
Trong nƣớc, đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu trong các tạp chí
nghiên cứu giáo dục của các tác giả nhƣ Lê Công Triêm, Phạm Xuân Quế,
Quách Tuấn Ngọc, Mai Văn Trinh… về việc sử dụng phần mềm trong dạy học
vật lí. Nhƣ: Lê Cơng Triêm (2002), “Sự hỗ trợ của MVT đối với hệ thống
Mutimedia trong dạy học”, Tạp chí giáo dục, tháng 3 [30]; Phạm Xuân Quế
(2002), “Đổi mới nội dung và phương pháp dạy học Vật lí phổ thông với sự hỗ
trợ của MVT và phần mềm dạy học”, Tạp chí giáo dục, số 27, tr 31 [17]; Mai
Văn Trinh- Nguyễn Ngọc Lê Nam, “Mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học
Vật lí ở trường trung học phổ thơng”, Số 189, Kì 1, tháng 5/2008 [31], Phạm
Xuân Quế - Nguyễn Thị Thu Hà: “Xây dựng thí nghiệm ảo dạy học nội dung
“Nghiên cứu chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do” thuộc chương
trình đào tạo giáo viên vật lý” Tạp chí giáo dục số 184 kỳ 2 tháng 2/2008 [22],
Nguyễn Xuân Thành: “Sử dụng máy vi tính và video trong dạy học các dạng
chuyển động cơ học”, tạp chí khoa học sƣ phạm số 3/2001, Trƣờng ĐHSP Hà
Nội, tr 26 [25] …Trong cơng trình của mình, các tác giả đều nhấn mạnh vai trò
quan trọng của việc sử dụng các phần mềm trong dạy học hiện nay và việc ứng
dụng nó một cách có hiệu quả vào q trình dạy học.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14




Một số luận văn thạc sĩ cũng đề cập đến việc sử dụng phần mềm trong
dạy học Vật lí nhƣ: Lăng Đức Sĩ “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng phần
mềm mô phỏng nhằm hỗ trợ dạy học một số kiến thức trong chương “Dao
động điện. Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 hiện hành, Luận văn thạc sĩ
Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2004 [23]; Trần Thị Nhàn “Sử dụng một số phần mềm
dạy học kết hợp với thí nghiệm thực khi dạy phần “Điện tích- Điện trường”
(SGK Vật lí 11 nâng cao) nhằm phát huy tính tích cực, tự lực nhận thức của
học sinh.” Luận văn thạc sĩ Trƣờng ĐHSP Thái Nguyên 2009 [15]; Vƣơng
Thị Kim Yến với đề tài “Tích cực hố hoạt động nhận thức của HS trong dạy
học Vật lí ở trường THPT với sự hỗ trợ của MVT và PMDH” Luận văn thạc sĩ
khoa học giáo dục ĐHTN [34]. Trong luận văn của mình, tác giả Hà Thị Thu
đi xây dựng tiến trình dạy học một số bài chƣơng “Các dụng cụ quang học”
có sử dụng PMDH.
Tuy vậy cho tới nay việc sử dụng các phần mềm dạy học trong đó có
các phần mềm mơ phỏng vào dạy học chƣa đƣợc các giáo viên quan tâm
nhiều nhất là một số kiến thức khó có thể làm thí nghiệm thực tế.
1.1. Tính tích cực nhận thức [10], [12], [13], [15], [26], [33], [34].
1.1.1. Khái niệm tính tích cực.
Tính tích cực là một tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của
ngƣời học từ thụ động sang chủ động, từ đối tƣợng tiếp nhận tri thức sang chủ
động tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập.
Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của HS đặc
trƣng ở khát vọng học tập, sự cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong q trình

nắm vững kiến thức. Tính tích cực nhận thức vừa là mục đích hoạt động vừa
là vừa là phƣơng tiện, vừa là điều kiện để đạt đƣợc mục đích, vừa là kết quả
của hoạt động. Tính tích cực nhận thức chính là phẩm chất, sự cố gắng của
mỗi cá nhân. Đối với HS địi hỏi phải có những nhân tố tích cực lựa chọn thái

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15




độ đối với đối tƣợng nhận thức, đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải
quyết sau khi đã lựa chọn đối tƣợng, cải tạo đối tƣợng trong hoạt động giải
quyết các vấn đề sau này.
Theo quan điểm triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện thái độ cải
tạo của chủ thể nhận thức đối với đối tƣợng nhận thức, nghĩa là con ngƣời
không chỉ hiểu đƣợc các qui luật của tự nhiên, xã hội mà còn nghiên cứu cải
tạo chúng phục vụ lợi ích của con ngƣời.
Nói chung, tính tích cực là trạng thái hoạt động của các chủ thể,
nghĩa là của người hành động. Vậy tính tích cực nhận thức là trạng thái
hoạt động của HS, đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị
lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức.
Tính tích cực của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:
+ Mặt tự phát của TTC nhận thức là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể
hiện ở tính tị mị, hiếu kỳ, hiếu động linh hoạt và sơi nổi trong hành vi mà ở
trẻ đều có với các mức độ khác nhau.
+ Mặt tự giác của TTC là trạng thái tâm lý mà TTC có mục đích và đối
tƣợng rõ rệt. Do đó có hoạt động để chiếm lĩnh đối tƣợng đó, thể hiện ở óc
quan sát, tính phê phán trong tƣ duy, trí tị mị khoa học.

1.1.2. Biểu hiện của tính tích cực [10], [12], [34].
Trong học tập, HS chỉ có thể chiếm lĩnh đƣợc kiến thức và phát triển
đƣợc tƣ duy của mình khi họ tích cực hoạt động nhận thức. Hoạt động nhận
thức là nhiệm vụ xuyên suốt trong quá trình học tập của HS. Thông qua hoạt
động nhận thức, HS chiếm lĩnh đƣợc kiến thức và năng lực tƣ duy cũng đồng
thời đƣợc phát triển.
Để phát hiện xem HS có tích cực hoạt động nhận thức không, ta dựa
vào các biểu hiệu sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16




+ HS có chú ý học tập khơng? Có hăng hái tham gia vào các hoạt động
học tập khơng?
+ Có hồn thành nhiệm vụ đƣợc giao khơng?
+ Có ghi nhớ tốt những điều đã học khơng?
+ Có hiểu bài khơng? Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngơn
ngữ riêng khơng?
+ Có vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào thực tiễn khơng?
+ Có đọc thêm, làm thêm các bài tập khác không?
+ Thực hiện yêu cầu của thày giáo tối thiểu hay tối đa?
+ Tích cực nhất thời hay thƣờng xuyên liên tục?
+ Tốc độ học tập có nhanh khơng?
+ Có hứng thú trong học tập khơng hay vì một ngoại lực nào đó mà
phải học?
+ Có quyết tâm, có ý chí vƣợt khó khăn trong học tập khơng?

+ Có sáng tạo trong học tập khơng?
Trong hoạt động học tập nói chung, trong hoạt động học Vật lí nói
riêng, tính tích cực hoạt động nhận thức của HS thƣờng thể hiện ở:
+ Hoạt động trí tuệ: tập trung suy nghĩ để trả lời câu hỏi nêu ra, kiên trì
tìm cho đƣợc lời giải hay của một bài tốn khó.
+ Hoạt động chân tay: say sƣa lắp ráp tiến hành và quan sát thí nghiệm.
Hai hình thức biểu hiện này thƣờng đi kèm nhau, tuy có lúc biểu hiện riêng lẻ
với những dấu hiệu thƣờng thấy nhƣ sau: HS khao khát tự nguyện tham gia
trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn và thích đƣợc phát
biểu ý kiến của mình trƣớc vấn đề nêu ra; hay thắc mắc và đòi hỏi giải thích
cặn kẽ những vấn đề trình bày chƣa rõ; chủ động vận dụng linh hoạt những
kiến thức, kĩ năng đã có để nhận thức các vấn đề mới; mong muốn đƣợc đóng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17




góp với thầy, với bạn những thơng tin mới nhận từ các nguồn kiến thức khác
nhau có thể vƣợt ra ngồi phạm vi bài học.
Ngồi ra GV cịn có thể nhận thấy ở những biểu hiện về mặt cảm xúc
của học sinh nhƣ: thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay
buồn chán trƣớc một nội dung nào đó của bài học... G. I. Sukina cịn phân biệt
những dấu hiệu nhận biết của tính tích cực của HS theo các tiêu chí sau:
+ Tập trung chú ý vào vấn đề đang học
+ Kiên trì làm xong bài tập
+ Khơng nản trƣớc những tình huống khó khăn
+ Thái độ phản ứng khi trống báo hết giờ.

Thông qua những biểu hiện về tính tích cực của HS trong q trình
nhận thức mà giáo viên có thể nhận ra những hạn chế của mình trong quá
trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Từ đó tìm cách khắc phục những
hạn chế mắc phải.
1.1.3. Các mức độ của tính tích cực [12], [13], [26].
Tuỳ theo việc huy động và mức độ huy động các chức năng tâm lý nào
mà ngƣời ta phân ra mức độ tích cực khác nhau. Trong tài liệu hƣớng dẫn tự
bồi dƣỡng cho giáo viên vật lý THPT, tiến sĩ Nguyễn Văn Khải chia ra làm 3
loại nhƣ sau:
- Tính tích cực tái hiện (Bắt chước): Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tƣ duy
tái hiện. HS tích cực bắt chƣớc hoạt động của GV, của bạn bè. Ở đây HS cũng
phải có sự tập trung, sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp.
- Tính tích cực tìm tịi (Tìm tịi): Đặc trƣng bằng sự bình phẩm, phê phán,
tìm tịi, tích cực về mặt nhận thức, óc sáng kiến, lịng khao khát hiểu biết, hứng
thú học tập. HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, mò mẫm những
cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lý nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18




- Tích cực sáng tạo (Sáng tạo): Là mức độ cao nhất của tính tích cực đặc
trƣng bằng sự khẳng định con đƣờng riêng của mình, khơng giống những con
đƣờng mà mọi ngƣời đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt đƣợc mục
đích. HS cố tìm ra cách giải mới, độc đáo, tìm ra hƣớng phát triển của bài tốn
hoặc cố gắng lắp đặt các thí nghiệm mới để chứng minh nội dung của bài
học... Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn, nhƣng đó chính là mầm

mống để phát triển sáng tạo sau này.
1.1.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS [12], [32].
Phát huy tính tích cực nhận thức khơng phải là vấn đề mới. Từ thời cổ
đại các nhà sƣ phạm tiền bối nhƣ Khổng Tử, Aristot đã từng nói đến tầm quan
trọng to lớn của việc phát huy tính tích cực chủ động của HS và đã nói lên
nhiều biện pháp, phát huy tính tích cực nhận thức.
Trong thế kỷ XX, các nhà giáo dục Đơng, Tây đều tìm kiếm con đƣờng
tích cực hố hoạt động dạy học. Đó là tƣ tƣởng của các nhà giáo dục nổi tiếng
nhƣ: B.P Êxipôp, I. Xamova, M.A.Danikop (Liên Xô), Okon (Ba Lan),
Skinner (Mỹ)… Ở Viện Nam các nhà lý luận dạy học nhƣ GS Hà Thế Ngữ,
GS Đặng Vũ Hoạt… cũng đã viết nhiều về tính tích cực hoạt động nhận thức.
Gần đây, tƣ tƣởng dạy học tích cực đã là một chủ trƣơng quan trọng
của ngành giáo dục nƣớc ta, đã đƣợc giới thiệu rộng rãi trên các báo và tạp chí
khoa học chuyên ngành.
Các biện pháp phát huy TTC nhận thức của HS đƣợc phản ánh trong
các cơng trình nghiên cứu xƣa và nay có thể tóm lƣợc nhƣ sau:
+ Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề
nghiên cứu.
+ Nội dung dạy học phải mới, nhƣng không quá xa lạ với HS mà cái
mới phải liên hệ, phát triển cái cũ và có khả năng áp dụng trong tƣơng lai.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19




Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày,
thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS.

+ Phải dùng các phƣơng pháp dạy học đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm,
thực hành, so sánh, tổ chức thảo luận, xêmina và phối hợp chúng với nhau.
+ Kiến thức phải đƣợc trình bày trong dạng động, phát triển và mâu
thuẫn với nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách
đột ngột, bất ngờ.
+ Sử dụng các phƣơng tiện dạy học hiện đại để kích thích hứng thú học
HS
+ Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm,
tập thể, tham quan, làm việc trong vƣờn trƣờng, phịng thí nghiệm...
+ Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới.
+ Thƣờng xuyên kiểm tra, đánh giá, khen thƣởng và kỉ luật kịp thời,
đúng mức.
+ Kích thích TTC qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS.
+ Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập qua các phƣơng
tiện thông tin đại chúng và các hoạt động xã hội.
+ Tạo khơng khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trƣờng, tôn vinh
sự học nói chung và biểu dƣơng những HS có thành tích học tập tốt.
+ Có sự động viên, khen thƣởng từ phía gia đình và xã hội.
Trong thời gian tới nên điều chỉnh công tác nghiên cứu và chỉ đạo vấn đề
TTC hóa hoạt động nhận thức của HS theo một số hƣớng cơ bản sau:
+ Nghiên cứu phƣơng pháp nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức
sáng tạo chứ không dừng lại mức độ tái hiện nhƣ hiện nay.
+ Phát huy sức mạnh bản chất của ngƣời học, mà theo K.Mark đó là: trí
tuệ, tâm hồn và ý chí. Đặc biệt là sức mạnh tâm hồn (hứng thú, xúc cảm...) là
điều lâu nay chƣa đƣợc chú ý đúng mức.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20

+ Phối hợp chặt chẽ và khoa học hơn nữa giữa các thày giáo, các nhà
quản lí, các nhà văn hóa và phụ huynh HS.
Tuy nhiên, để phát huy tối đa TTC nhận thức của học sinh, ngƣời giáo
viên phải có kế hoạch tổ chức chặt chẽ, thể hiện trong các nhiệm vụ sau :
+ Phát huy tối đa hoạt động tƣ duy tích cực của học sinh.
+ Tiến hành dạy học ở mức độ thích hợp với trình độ của HS.
+ Tạo khơng khí thuận lợi cho HS đến lớp học, làm cho HS thích đƣợc
đến lớp, u mơn học, chờ đợi môn học.
+ Ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, tạo niềm tin vào khoa học cho HS,
kích thích óc sáng tạo của HS trong học tập.
Về phía HS, để phát huy đƣợc tính tích cực HS cũng phải cần có những
điều kiện sau :
+ Có phƣơng tiện kỹ thuật vật chất tối thiểu cho học tập.
+ Có kiến thức, kỹ năng cơ bản, biết cách khắc phục khó khăn và có
niềm tin vào năng lực bản thân.
+ Phải ý thức đƣợc nhiệm vụ cũng nhƣ mục đích học tập của bản thân,
tạo đƣợc hứng thú học tập cá nhân.
+ Phải biết tiến hành các thao tác tƣ duy : Phân tích, tổng hợp, so sánh,
khái qt hóa, trừu tƣợng hóa…và các suy luận logic : Quy nạp, diễn
dịch,…để rút ra kết luận.
+ Biết tự kiểm tra, đánh giá kết quả học tập từ đó tự điều chỉnh quá
trình học tập cho phù hợp.
+ Đƣợc học tập trong mơi trƣờng sƣ phạm thuận lợi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21

1.2. Phần mềm mô phỏng trong dạy học vật lý [9], [13], [19], [20], [33].
1.2.1. Khái niệm phần mềm mô phỏng.
1.2.1.1. Khái niệm mơ phỏng nhờ máy tính [9], [13].
Mơ phỏng bao gồm sự mơ hình hóa các hệ thống tự nhiên hay xã hội
và cho mơ hình vận động nhằm hiểu đƣợc sâu sắc chức năng của hệ thống
thông qua việc lựa chọn ra các đặc điểm hay các hành vi đặc thù của của các
đối tƣợng và việc sử dụng các phƣơng pháp gần đúng và các tiên đề đơn giản
trong khi mô phỏng. Mô phỏng nhờ máy tính (computersimulation) là xây
dựng một mơ hình đối tƣợng thật trên máy tính giúp cho việc nghiên cứu hoạt
động của đối tƣợng đó, với việc thay đổi các biến số của mơ hình, giúp ta dự
đốn về hành vi của đối tƣợng.
Mơ phỏng nhờ máy tính đã trở thành một bộ phận hữu hiệu của việc
mơ hình hóa nhiều đối tƣợng, hệ thống trong tự nhiên, nhƣ trong vật lý, hóa
học, sinh học cùng nhƣ nhiều hệ thống trong xã hội nhƣ kinh tế, khoa học xã
hội và trong kỹ thuật, để nắm đƣợc sâu sắc, đánh giá về mặt bản chất các đối
tƣợng. Ngày nay, mô phỏng bằng máy tính là một phần hết sức cần thiết đối
với lĩnh vực vật lý cơ bản và ứng dụng.
Mô phỏng nhờ máy tính theo quan điểm của lý luận dạy học hiện đại là
một phƣơng pháp nhận thức. Nó xuất phát từ các tiên đề hay các mơ hình
đƣợc viết dƣới dạng toán học hoặc xuất phát từ các mối quan hệ định tính
giữa các đại lƣợng vật lý thơng qua vận dụng các phần mềm cài đặt ở máy vi
tính giải quyết các vấn đề sau:
- Mô phỏng, minh họa các hiện tƣợng, quá trình vật lý một cách trực
quan và chính xác để dễ quan sát và nghiêm cứu
- Mơ phỏng các hiện tƣợng, q trình vật lý để qua đó đƣa ra các dự
đốn, giả thuyết về các hiện tƣợng, về quá trình vật lý mới, tìm ra kiến thức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22