Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “dao động cơ” vật lí 12 trung học phổ thông (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

.

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH
TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ”
VẬT LÝ 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 62 14 01 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học:

NGHỆ AN, 2017


Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Mai Văn Trinh

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường, họp tại:
Trường Đại học Vinh, số 182 Lê Duẩn, Thành phố Vinh, Tỉnh Nghệ An.

Vào hồi………giờ……phút………, ngày………tháng………..năm………….

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1. Thư viện Quốc gia Việt Nam

2. Trung tâm Thông tin &Thư viện Nguyễn Thúc Hào, Đại học Vinh


1
MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Ngày nay, sự xuất hiện của máy vi tính và internet đã làm thay đổi
một cách sâu sắc, toàn diện đời sống con người. Những công nghệ hiện đại
đã đem lại sự phát triển vượt bậc của xã hội loài người. Chính vì thế, đòi hỏi
giáo dục phải tạo ra những con người không những có kiến thức chuyên môn
và các kỹ năng nền tảng, mà còn phải biết tiếp cận và sử dụng các thành tựu
khoa học hiện đại.
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các tri thức vật lí là nền tảng cho
sự phát triển của khoa học và công nghệ, nhất là các công nghệ hiện đại, hỗ
trợ sản xuất và đời sống, vì vậy có vai trò quan trọng trong tổng thể quá trình
giáo dục, đào tạo con người mới. Điều này cũng dẫn đến yêu cầu cần thiết
phải cải tiến các thí nghiệm, tăng cường vai trò của thí nghiệm (TN) trong
từng đơn vị của kiến thức. Với sự xuất hiện của máy vi tính, các thiết bị đo
đạc cảm biến và các bộ kết nối đã mở ra một hướng đi mới, nâng cao chất
lượng của các thí nghiệm nói chung và thí nghiệm vật lí trong dạy học nói
riêng. Các thiết bị cảm biến cho các kết quả đo tức thời với độ chính xác cao,
đồng thời thông qua các bộ kết nối và phần mềm chuyên dụng cài đặt trên
máy tính, dữ liệu được xử lí ngay lập tức, cho kết quả liên tục, thể hiện rõ
bản chất của hiện tượng, nhất là những hiện tượng vật lí xảy ra nhanh, khó

quan sát quy luật. Các bộ thí nghiệm mà số liệu thu được nhờ cảm biến, thiết
bị kết nối và được xử lí dữ liệu trên máy tính như vậy được gọi là thí nghiệm
kết nối máy tính (TNKNMT).
Chương “Dao động cơ” lớp 12 vật lí trung học phổ thông đề cập đến
những hiện tượng dao động gần gũi nhưng thường lại xảy ra rất nhanh, khó
quan sát và rất khó hình dung về bản chất. Vì vậy nếu đưa vào sử dụng các
bộ TNKNMT, sẽ làm cho các hiện tượng được quan sát một cách dễ dàng
hơn và dễ hiểu hơn về mặt bản chất, tạo hứng thú và tích cực hoá hoạt động
nhận thức của học sinh. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xây
dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “Dao
động cơ” vật lí 12 trung học phổ thông”.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học
chương “Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh,
góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT.


2
+ Các bộ thí nghiệm kết nối máy tính và khả năng ứng dụng của nó
trong dạy học Vật lý.
- Phạm vi nghiên cứu: Phần “Dao động cơ” vật lý 12 THPT (ban cơ bản).
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học
chương “Dao động cơ” một cách hợp lí thì sẽ tích cực hoá hoạt động nhận
thức của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường
trung học phổ thông.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết
nối máy tính trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông nhằm tích
cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
- Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Dao động cơ” với thí nghiệm kết
nối máy tính nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
- Xây dựng một số thí nghiệm kết nối máy tính phục vụ dạy học chương
“Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động cơ”
với các TNKNMT đã xây dựng nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của
học sinh.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các tiến
trình dạy học với TNKNMT đã soạn thảo.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu giáo dục học,
tâm lí học, lý luận dạy học, các nghiên cứu khoa học liên quan đến đề tài
nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Xây dựng và sử dụng các phiếu
khảo sát, phỏng vấn GV và HS để tìm hiểu về thực trạng dạy học chương
“Dao động cơ” với thí nghiệm kết nối máy tính nhằm tích cực hóa hoạt động
nhận thức của học sinh.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
+ Xây dựng một số TNKNMT phục vụ cho việc tổ chức dạy học
chương “Dao động cơ” – Vật lí 12 THPT.
+ Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động
cơ” với TNKNMT nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của
học sinh.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm
có đối chứng để đánh giá tính khả thi của đề tài.

3
- Phương pháp thống kê toán học: Xử lí kết quả khảo sát thực trạng và
xử lí thống kê kết quả thực nghiệm sư phạm để kiểm định giả thuyết khoa
học bằng phần mềm Microsoft Excel phiên bản năm 2013.
7. Kết quả và những đóng góp của luận án
Luận án đã góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc xây dựng và
sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí ở trường trung học
phổ thông nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
Luận án đã chỉ ra được thực trạng dạy học chương “Dao động cơ” với
thí nghiệm kết nối máy tính nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
Luận án đã chế tạo thành công bộ thiết bị kết nối máy tính (lấy tên là
ViLabs), đồng thời xây dựng được 6 TNKNMT dùng dạy học chương “Dao
động cơ”.
Luận án đã soạn thảo 7 tiến trình dạy học chương “Dao động cơ” với
các TNKNMT đã xây dựng nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS.
8. Cấu trúc luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận, tài liệu tham
khảo và phụ lục.
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về xây dựng và sử dụng thí
nghiệm kết nối máy tính trong dạy học chương “Dao động cơ”
Chương 2: Cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm
kết nối máy tính trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông nhằm tích
cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
Chương 3: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong
dạy học chương “Dao động cơ” vật lí 12 trung học phổ thông nhằm tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh
Chương 4: Thực nghiệm sư phạm


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Trên thế giới, các nghiên cứu về việc phát triển học tập với sự hỗ trợ
của máy vi tính và các thiết bị công nghệ đã có từ những năm 70, 80 của thế
kỉ trước. Vấn đề sử dụng máy vi tính và cảm biến như là công cụ hỗ trợ thí
nghiệm dạy học cũng bắt đầu được thảo luận trong khoa học từ khoảng thời
gian này. Có nhiều nghiên cứu đã đề cập đến việc xây dựng và sử dụng
TNKNMT trong dạy học vật lí, nhưng đáng kể nhất về mặt thiết bị là sự xuất
hiện một số công ty thiết bị giáo dục chuyên về cảm biến và TNKNMT như
Vernier, Pasco, Fourier, Addestation, Leybold, ...
Qua tìm hiểu, có thể thấy, các nghiên cứu đã xây dựng và sử dụng
TNKNMT trong dạy học, theo cả hướng ứng dụng các TNKNMT sẵn có của
các hãng trên, lẫn tìm các phương án kết nối máy tính khác để dạy học vật lí
được tích cực hơn và khả thi hơn trong điều kiện của các trường. Tuy nhiên,
chưa có các nghiên cứu cụ thể phân tích và đánh giá các thiết bị TNKNMT
sẵn có, đặc biệt là không có nghiên cứu nào đề cập đến xây dựng và sử dụng
TNKNMT trong dạy học chương “Dao động cơ” ở Việt Nam nhằm tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
1.2. Các nghiên cứu ở trong nước
Từ những năm 90 của thế kỉ trước, các nghiên cứu ở Việt Nam đã bắt
nhịp với thế giới, quan tâm và nghiên cứu các ứng dụng của máy vi tính vào
dạy học nói chung và vào hỗ trợ thí nghiệm vật lí trong dạy học nói riêng.
Các nghiên cứu cũng đã xây dựng được hệ thống cơ sở lý luận của việc sử
dụng máy vi tính vào hỗ trợ dạy học và bước đầu đề cập đến việc sử dụng
máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm trong dạy học vật lí.
Do đặc thù chương trình dạy học ở Việt Nam, đồng thời do muốn khắc
phục những hạn chế của các bộ TNKNMT sẵn có của nước ngoài, những
năm gần đây đã bắt đầu xuất hiện các nghiên cứu theo hướng cải tiến hoặc
chế tạo mới các thiết bị TNKNMT, nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng trong

dạy học ở Việt Nam như của các tác giả Cao Tiến Khoa (2014), Phạm Xuân
Quế, Nguyễn Hoàng Phương Error! Reference source not found., ...
Chương “Dao động cơ”, đề cập đến dao động của con lắc lò xo và con
lắc đơn, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, cộng hưởng cơ, là những
hiện tượng vật lí không trực quan quy luật (dao động điều hòa), do đó rất cần
những nghiên cứu giúp học sinh dễ dàng nhận thức trực quan các quy luật.
Trước kia, các nghiên cứu thường dùng bút lông hoặc thiết bị đánh tia lửa
điện để ghi lại đồ thị dao động. Năm 2011, luận án tiến sĩ của tác giả Dương
Xuân Quý đã chế tạo bộ ghi nhận đồ thị dao động bằng tương tác từ, giúp


5
học sinh nhận thức trực quan quy luật điều hòa của dao động con lắc lò xo
và con lắc đơn, sau đó tác giả Dương Xuân Quý sử dụng phần mềm Excel
tạo ra một hàm chuẩn, điều chỉnh khớp với hình ảnh đồ thị ghi nhận được để
phát hiện hàm quy luật dao động. Tuy vậy, phương án này mới giảm một ít
ảnh hưởng của ma sát và phức tạp khi phân tích dự liệu. Bên cạnh đó, các
nghiên cứu ở Việt Nam, khi sử dụng các bộ có sẵn của nước ngoài, dù chưa
trực tiếp nghiên cứu chương “Dao động cơ”, nhưng khi mô tả các chức năng
của các bộ TNKNMT, đã đề cập đến sử dụng bộ TNKNMT khảo sát dao
động điều hòa của con lắc lò xo hoặc con lắc đơn, như nghiên cứu tác giả Lê
Hoàng Anh Linh với thiết bị của hãng Vernier. Tuy nhiên, chưa có nghiên
cứu nào trực tiếp nghiên cứu sử dụng ở chương “Dao động cơ”, đặc biệt là
nghiên cứu ứng dụng vào tổ chức dạy học chương này, cũng như chưa có
nghiên cứu nào đề cập đến vấn đề cải tiến hoặc xây dựng mới các thí nghiệm
kết nối máy tính dùng dạy học chương này.
1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
 Cần phân tích rõ thêm ưu, nhược điểm của các TNKNMT trong dạy
học vật lí ở trường THPT. Chỉ rõ ra các TNKNMT có vai trò như thế nào
trong thực hiện các nhiệm vụ của dạy học vật lí ở trường THPT. Đồng thời

phân tích các TNKNMT có thể tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS
như thế nào trong dạy học vật lí, chiếm lĩnh tri thức, phát triển các kĩ năng,
hình thành và phát triển các năng lực.
 Cần phân tích và nghiên cứu so sánh các TNKNMT sẵn có trên thị
trường trong dạy học chương “Dao động cơ”. Tập trung vào ưu, nhược điểm
của từng thiết bị, khả năng đáp ứng yêu cầu giảng dạy ở bậc học phổ thông,
chỉ ra những yếu tố cần khắc phục, phương hướng khắc phục, cải thiện hoặc
cần chế tạo mới.
 Cần điều tra, đánh giá cụ thể thực trạng dạy học vật lí ở trường THPT
hiện nay với TNKNMT nhằm làm cơ sở cho việc nghiên cứu ứng dụng
TNKNMT vào tổ chức dạy học vật lí ở trường THPT.


6
Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG
THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

2.1. Tổ chức hoạt động dạy học vật lí theo định hướng tích cực hóa hoạt
động nhận thức của học sinh
2.1.1. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động dạy học là quá trình gồm hai hoạt động thống nhất biện
chứng: Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS. Trong đó dưới sự
tổ chức, điều khiển của GV, người học tự giác, tích cực tự tổ chức, tự điều
khiển hoạt động học tập của mình nhằm thực hiện những nhiệm vụ dạy học.
Hoạt động dạy học gồm 6 thành tố có mối quan hệ tác động qua lại là:
được mô tả như sơ đồ 2.2.

Sơ đồ 2.2. Sơ đồ các thành tố của HĐDH

Sơ đồ 2.3. Sơ đồ các thành tố
của quá trình tổ chức HĐDH

Tổ chức HĐDH là tổ hợp các hoạt động thiết kế, sắp xếp và thực hiện
các HĐDH nhằm đạt được mục đích dạy học xác định.
2.1.2. Tính tích cực và tích cực nhận thức
Tính tích cực là những biểu hiện của sự nỗ lực cá nhân trong quá trình
tác động đến đối tượng nhằm thu được kết quả cao nhất có thể.
Tính tích cực nhận thức là sự nỗ lực của cá nhân trong học tập, nghiên
cứu làm cho nhân cách chủ thể ngày càng phát triển và hoàn thiện.
Trong quá trình học tập, tính tích cực của HS được bộc lộ qua rất nhiều
biểu hiện bề ngoài khác nhau, ở xúc cảm học tập, sự chú ý học tập, sự nỗ lực
của ý chí, các hành vi và cả kết quả lĩnh hội kiến thức của học sinh.
Tính tích cực nhận thức của HS, có thể được chia thành ba mức độ:
Tích cực bắt chước, tái hiện; Tích cực tìm tòi; Tích cực sáng tạo.


7
2.1.3. Tổ chức dạy học vật lí như thế nào để tích cực hóa được hoạt động
nhận thức của học sinh?
Ở khía cạnh này, các nghiên cứu chia làm hai hướng:
Ở hướng thứ nhất, một số nghiên cứu tìm cách tích cực hóa hoạt động
nhận thức của HS bằng việc sử dụng các phương pháp/chiến lược dạy học
tích cực. Trong đó nổi trội hơn hết là bằng phương pháp dạy học “Nêu và
giải quyết vấn đề” như nghiên cứu của các nhà khoa học như A.V. Muraviep
[1], I.Lêcne Error! Reference source not found., I.F. Kharlamop Error!
Reference source not found., N.M. Zvereva Error! Reference source not
found., Thái Duy Tuyên Error! Reference source not found.; Đỗ Hương
Trà Error! Reference source not found., ...

Ở hướng thứ hai, một số nghiên cứu lại tập trung vào việc tìm và phân
tích các biện pháp cụ thể nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
Theo hướng này, có thể kể đến các nghiên cứu của Đặng Thành Hưng Error!
Reference source not found., Phạm Hữu Tòng Error! Reference source
not found., Trần Bá Hoành Error! Reference source not found.; Nguyễn
Kỳ Error! Reference source not found.; … Ở đó, các tác giả cho rằng tính
tích cực nhận thức của HS có thể được phát huy nhờ vào 3 biện pháp: Phân
hóa nội dung học tập; Hình thành và duy trì cảm xúc học tập tích cực của
HS trong suốt giờ học; Sử dụng các PTDH đa dạng, hiện đại. Hoặc ở một số
nghiên cứu ứng dụng, các biện pháp được đề xuất một cách cụ thể hơn như
của tác giả Cao Tiến Khoa Error! Reference source not found., bao gồm
các biện pháp: Nói lên ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn
đề nghiên cứu; Phải kích thích hứng thú nội dung; Phải dùng các phương
pháp dạy học đa dạng; Kiến thức phải được 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; Phải sử dụng phối hợp các phương tiện
dạy học, tăng cường sử dụng các công cụ trực quan trong dạy học; Tăng
cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học, nhất là cho học sinh trực tiếp thao
tác với thí nghiệm để chiếm lĩnh tri thức; Phải sử dụng các hình thức tổ chức
dạy học khác nhau; Phải luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong
các tình huống mới, đưa HS tham gia vào quá trình thảo luận đánh giá”.
Trong luận án này, khi tổ chức dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động
nhận thức của học sinh, chúng tôi sử dụng phối hợp các biện pháp tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh như đã được đề xuất bởi tác giả Cao
Tiến Khoa ở trên. Đặc biệt, chúng tôi tìm cách xây dựng và sử dụng hiệu
quả TNKNMT trong dạy học sao cho có thể tích cực hóa hoạt động nhận
thức của HS, sẽ được trình bày ở chương sau.


8

2.2. Thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học vật lí
TNKNMT là các thí nghiệm vật lí được tiến hành trực tiếp và có sự
kết nối với máy vi tính nhằm thu thập và xử lí số liệu.
TNKNMT, theo chúng tôi gồm 3 thành phần: Đối tượng vật lí cần
nghiên cứu (1); Các thao tác hoặc công cụ tác động lên đối tượng vật lí theo
một trình tự nhất định và trong những điều kiện xác định (2); Thiết bị kết nối
máy tính (3).

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ các thành phần của một thí nghiệm kết nối máy tính
Bằng việc phân tích rõ các thành phần của TNKNMT như trên, chúng
ta thấy rằng, một TNKNMT chỉ khác thí nghiệm thông thường ở sự có mặt
của thiết bị kết nối máy tính. Chất lượng thí nghiệm và kết quả mang lại của
thí nghiệm phụ thuộc rất nhiều vào khả năng và chất lượng của thiết bị kết
nối. Việc xây dựng TNKNMT vì vậy cũng tập trung nhiều nhất ở việc lựa
chọn hoặc chế tạo thiết bị kết nối máy tính phù hợp với mục đích thí nghiệm
và đảm bảo tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
TNKNMT về bản chất cũng là một TN thực, vì vậy cũng đảm bảo các
vai trò và chức năng của TN nói chung, nhưng có nhiều ưu điểm như sau:
Ưu điểm trong thực hiện mục đích thí nghiệm:
- Trực quan cao hơn trong việc trình bày số liệu đo, hiển thị kết quả;
- Tiết kiệm thời gian do thu thập, xử lí số liệu hoàn toàn tự động;
- Cho phép thu thập nhiều kiểu dữ liệu với số lượng lớn trong thời
gian rất ngắn;
- Số liệu đo được có độ chính xác cao hơn;
- Tiết kiệm thời gian lắp đặt thí nghiệm;
Ưu điểm trong thực hiện mục đích dạy học
- Thí nghiệm kết nối máy tính mở ra khả năng tìm hiểu vấn đề nhanh
và dễ dàng bộc lộ bản chất hiện tượng nhất.
- Thí nghiệm kết nối máy tính mở ra khả năng tìm hiểu các vấn đề vật
lí khó quan sát một cách tích cực.

- Thí nghiệm kết nối máy tính mở ra khả năng tìm hiểu sâu hơn về các
hiện tượng – quy luật vật lí.


9
- Thí nghiệm kết nối máy tính mở ra nhiều phương án tìm hiểu hiện
tượng và quy luật vật lí.
- Thí nghiệm kết nối máy tính tạo hứng thú với nhiệm vụ học tập.
Tuy nhiên, TNKNMT cũng có những hạn chế như: Đòi hỏi người
sử dụng có thời gian làm quen với máy vi tính và với việc sử dụng các phần
mềm; Giá thành các thiết bị cảm biến và bộ kết nối hiện nay còn cao; Các bộ
kết nối hiện nay đều chưa có tiếng Việt, phần nào gây khó khăn cho người
sử dụng ở Việt Nam; Hầu hết các TNKNMT sử dụng công nghệ hiện đại
trong đo đạc và xử lí số liệu (cảm biến và lập trình), vượt quá kiến thức sẵn
có của HS, điều này đôi khi dẫn đến những khó khăn nhất định trong quá
trình thuyết phục HS tin tưởng với kết quả TN; Mặc dù các TNKNMT với
các thiết bị và công nghệ hiện đại, giúp thể hiện trực quan quy luật vật lí,
nhưng nhiều trường hợp có thể làm phân tán sự tập trung của HS trong các
hoạt động nhận thức; Và cuối cùng, TNKNMT có thể làm giảm tác dụng rèn
luyện các thao tác đo đạc trong thí nghiệm, do các thao tác này đã được tự
động hóa nhờ các cảm biến.
Một TNKNMT cũng cần đáp ứng những yêu cầu nhất định để đảm
bảo tổ chức dạy học tích cực hóa được nhận thức của HS.


10
Chương 3
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH
TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” NHẰM
TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

3.1. Khảo sát thực trạng của việc tổ chức HĐDH chương “Dao động cơ”
với sự hỗ trợ của TNKNMT nhằm tích cực hóa HĐNT của HS.
Mục đích khảo sát là để tìm hiểu và đánh giá thực trạng dạy học
chương “Dao động cơ” với TNKNMT nhằm tích cực hóa hoạt động nhận
thức của HS, tập trung trả lời các câu hỏi sau:
+ Các GV bộ môn vật lí, các nhà quản lí giáo dục có nhận thức được
tầm quan trọng của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong tổ
chức dạy học không?
+ Hoạt động nhận thức của HS khi học chương “Dao động cơ” tại các
trường THPT hiện nay có tích cực không? Nếu không thì vì những lí do gì?
+ Chương “Dao động cơ” được tổ chức dạy học tại các trường THPT
hiện nay diễn ra theo những hình thức nào? Theo các phương pháp nào? Có
những khó khăn gì không?
+ GV khi tổ chức hoạt động dạy học chương “Dao động cơ” có sử
dụng TN không? Sử dụng những TN nào? Có thường xuyên không? Có hiệu
quả không?
+ Các trường THPT đã có và đã sử dụng TNKNMT vào tổ chức dạy
học chương “Dao động cơ” chưa? Nếu đã có thì đã có những bộ nào? Có đáp
ứng yêu cầu dạy học tích cực chương “Dao động cơ”?
Để đạt được mục đích đó, chúng tôi tiến hành phỏng vấn trực tiếp GV,
HS kết hợp với thực hiện 4 phiếu khảo sát trên mẫu 50 GV + 200 HS ở 10
trường THPT tại TP.HCM. Kết quả thu được cho chúng tôi một số nhận xét
như sau: Đa số các trường THPT đều có các thiết bị TN truyền thống và chưa
có trường nào trang bị TNKNMT mặc dù đã có các bộ thiết bị TNKNMT
liên quan đến chương “Dao động cơ” trên thị trường; Các thiết bị TN truyền
thống được GV sử dụng nhưng còn hạn chế và chưa đáp ứng được yêu cầu
dạy học. Mặc dù GV và các nhà quản lí đã nhận thức vai trò quan trọng của
tích cực hóa HĐNT của HS trong việc tổ chức HĐDH, tuy nhiên, GV vẫn
chưa sử dụng nhiều TN trong dạy học, trong khi đó HS lại hứng thú nhất với
cách học này. Đồng thời, GV vẫn chưa tìm nhiều cách tích cực hóa hoạt động

nhận thức HS như sử dụng phương pháp dạy học tích cực hoặc tăng cường
giao dự án, nhiệm vụ thực tế cho HS, đặc biệt là sử dụng TNKNMT.


11
3.2. Quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong
dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
Để có thể xây dựng và sử dụng TNKNMT trong dạy học chương “Dao
động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, chúng tôi đề xuất
một quy trình gồm 4 bước như sau:
Bước 1: Phân tích nội dung dạy học và xác định những TNKNMT cần
xây dựng.
Bước 2: Phân tích một số TNKNMT hiện có liên quan đến các nội
dung dạy học cần xây dựng TNKNMT.
Bước 3: Cải tiến hoặc xây dựng mới TNKNMT nếu cần.
Bước 4: Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể, với các chú ý sau: Thứ
nhất, cần lựa chọn phương pháp và hình thức dạy học sao cho có thể tận dụng
tối đa khả năng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS với TNKNMT;
Thứ hai, cần tăng cường sử dụng TNKNMT trong các giai đoạn khác nhau
của quá trình tổ chức hoạt động dạy học, nhất là giai đoạn giải quyết vấn đề;
Thứ ba, cần tăng cường tổ chức cho HS trực tiếp thao tác với TNKNMT theo
nhóm hoặc cá nhân.

Sơ đồ 3.1. Sơ đồ mô tả quy trình xây dựng và sử dụng TNKNMT trong dạy
học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
3.3. Phân tích nội dung dạy học chương “Dao động cơ” và xác định
những thí nghiệm kết nối máy tính cần xây dựng
Chúng tôi đã tiến hành phân tích chi tiết từng nội dung dạy học trên
và xác định được các nội dung dạy học sau cần và có khả năng xây dựng và
sử dụng TNKNMT trong dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức

của HS: Dao động điều hòa; Con lắc lò xo; Con lắc đơn; Bài tập con lắc lò
xo – con lắc đơn; Dao động tắt dần; Dao động duy trì; Dao động cưỡng bức;
Dao động cộng hưởng; Thực hành khảo sát thực nghiệm các quy luật dao
động của con lắc đơn.


12
3.4. Phân tích một số thí nghiệm kết nối máy tính hiện có liên quan đến
chương “Dao động cơ”
Chúng tôi tiến hành tìm hiểu và phân tích các bộ TNKNMT sau:
+ Bộ thiết bị TNKNMT Go!Motion của hãng Vernier (Mỹ)
+ Bộ thiết bị TNKNMT của hãng Fourier Education (Israel)
+ Bộ thiết bị TNKNMT của hãng Addestation (Singapore)
+ Bộ thiết bị TNKNMT của hãng Passco (Mỹ)
+ Bộ thiết bị TNKNMT Cassy của hãng LD- Cassy (Đức)
Qua phân tích các thiết bị TNKNMT ở trên, chúng tôi thấy rằng các
bộ thí nghiệm của các hãng trên hầu như giống nhau về giải pháp, chỉ khác
nhau về chất lượng thiết bị, giao diện phần mềm và một số chi tiết thiết kế
khác. So sánh với các yêu cầu của thiết bị TNKNMT trong dạy học nhằm
tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, chúng tôi cho rằng, cơ bản các bộ
TNKNMT được cung cấp bởi các hãng thiết bị đáp ứng được điều kiện, tuy
nhiên, còn có các nhược điểm sau:
+ Chức năng so sánh với hàm chuẩn để phát hiện quy luật của số
liệu chưa có hoặc khó sử dụng.
+ Việc sắp xếp các tính năng, trình điều khiển ở một số phần mềm
chưa tối giản, chưa tạo điều kiện dễ dàng cho người sử dụng thao tác.
+ Giá thành rất đắt, không phù hợp với khả năng tài chính ở Việt
Nam. Hiện chưa có trường nào trong các trường mà chúng tôi khảo sát có
mua các thiết bị TNKNMT.
+ Chưa cơ hữu với chương trình THPT ở Việt Nam, thiếu hướng

dẫn sử dụng trong các tiến trình dạy học cụ thể.
+ Ngôn ngữ là tiếng Anh nên khó khăn cho giáo viên và học sinh
khi tiếp cận.
+ Không thể tùy biến, thêm bớt các chức năng, hay thay đổi cách
hiển thị.
Từ đó có thể kết luận rằng, hoàn toàn có thể sử dụng một trong các bộ
thiết bị TNKNMT này vào hỗ trợ tổ chức hoạt động dạy học chương “Dao
động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. Tuy nhiên, để có
hiệu quả cao hơn, nhất là trong việc tăng cường tính tích cực nhận thức của
HS, tạo điều kiện thuận lợi cho GV dễ dàng sử dụng và mở ra khả năng trang
bị phổ biến ở các trường THPT, chúng tôi cho rằng, cần nghiên cứu chế tạo
một bộ TNKNMT mới khắc phục những nhược điểm trên. Qua đó hỗ trợ
thành công việc tổ chức hoạt động dạy học chương “Dao động cơ” nhằm
tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS ở Việt Nam.


13
3.5. Chế tạo thiết bị kết nối máy tính ViLabs
3.5.1. Đặc tả về mặt kĩ thuật của bộ thiết bị TNKNMT ViLabs
Về mặt kĩ thuật, bộ thiết bị kết nối máy tính ViLabs gồm hai phần:
Phần cứng (Gồm 3 cụm: hệ thống điều khiển trung tâm, hệ thống các cảm
biến, thiết bị đầu cuối) và phần mềm (Gồm 3 khối phần mềm đi tương ứng
với các cụm phần cứng).

Sơ đồ 3.2. Sơ đồ kết nối các cụm phần cứng.

Sơ đồ 3.3. Sơ đồ liên hết các cụm phần mềm của hệ thống điều khiển trung tâm

3.5.2. Đặc tả các tính năng của bộ thiết bị TNKNMT ViLabs
Giao diện của phần mềm

Hình 3.10. Giao diện chính của phần mềm xử lý số liệu
Các tính năng theo dõi số liệu trực tiếp, thu thập và xuất dữ liệu
+ Tùy chỉnh kí hiệu số liệu thu về, thêm chú thích
+ Vẽ đồ thị trực tiếp, song song với việc thu thập số liệu
+ Tạo mốc giá trị thu về (Set zero)


14
+ Lấy số liệu và dừng lấy số liệu
+ Xuất dữ liệu ra file
Các tính năng xử lí trên bảng số liệu
+ Xem số liệu đã thu về dưới dạng bảng
+ Thêm cột số liệu mới
Các tính năng xử lí trên đồ thị
+ Thêm đồ thị nghiên cứu
+ So sánh đồ thị với hàm chuẩn

Hình 3.16. Hàm chuẩn trùng với hàm li độ x sau khi chỉnh các tham số
Các tính năng khác
+ Đa ngôn ngữ
+ Cập nhật đơn giản
Thiết bị kết nối máy tính ViLabs đã được chúng tôi tiến hành thử nghiệm
đánh giá sai số đo khoảng cách cho kết quả sai số nhỏ dưới 5%.
3.5.5. Đối chiếu thiết bị ViLabs với các yêu cầu của TNKNMT trong dạy
học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
So sánh với các yêu cầu về thiết bị TNKNMT trong dạy học vật lí
nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS mà chúng tôi đã trình bày ở
mục 2.2.5, chúng tôi thấy, thiết bị ViLabs đã đạt được các yêu cầu, cụ thể là:
+ Đã đảm bảo các điều kiện chung về thí nghiệm trong dạy học.

+ Cảm biến có phổ đo rộng (từ 1cm đến 4m) và sai số dưới 5%, đảm
bảo thực hiện được các TNVL ở trường THPT.
+ Các kết nối ổn định, không đòi hỏi các thao tác phức tạp trong kết
nối (vì dùng Ethernet và USB).
+ Thiết bị có thể sử dụng ở nhiều TN khác nhau trong chương “Dao
động cơ” và có thể sử dụng phối hợp với các thiết bị TN truyền thống sẵn có.
+ Phần mềm đã hiển thị được số liệu đo trực tiếp (Live View) với quá
trình xảy ra hiện tượng, dưới dạng bảng số liệu (Data table) và đồ thị (Graph).
Độ trễ dữ liệu đo so với hiện tượng xảy ra dưới 40ms (để không thể nhận ra
độ trễ bằng mắt thường).
+ Vùng hiển thị đồ thị, số liệu trên phần mềm chiếm diện tích tối thiểu
70% màn hình, màu sắc đã được thiết kế nổi bật các yếu tố cần chú ý.


15
+ Phần mềm xử lí đã có đủ các chức năng phục vụ nghiên cứu thí
nghiệm như cơ bản: Tính toán được trung bình, sai số tuyệt đối, sai số tương
đối, tính đạo hàm và các toán tử cơ bản khác (Chức năng nhập hàm)
+ Phần mềm đã có chức năng giúp phát hiện quy luật của số liệu, đó
là vẽ đồ thị dữ liệu đo, sau đó tạo đồ thị hàm chuẩn để so sánh với đồ thị của
số liệu thu về (Chức năng Compare). Đồ thị hàm chuẩn được tạo ra có các
tham số thay đổi được cho đến khi khớp với dữ liệu thu được, qua đó phát
hiện quy luật.
+ Thao tác trên số liệu đã được thiết kế đơn giản, linh hoạt, có thể xem
và xử lí một đoạn số liệu hoặc một đoạn đồ thị bất kì.
+ Giao diện phần mềm đơn giản, sắp xếp các nút chức năng dễ thấy,
dễ hiểu và dễ dàng trong thao tác, có hướng dẫn và có ngôn ngữ tiếng Việt.
+ Màu sắc phần mềm được chúng tôi sử dụng các bộ màu trung tính,
đảm bảo có thể làm việc lâu mà không mỏi mắt.
+ Phần mềm hoàn toàn có thể lưu trữ dữ liệu và truy ngược lại để

nghiên cứu sau đó (bằng chức năng Export/Import file dữ liệu)
+ Các thiết bị hoàn toàn có thể chế tạo với số lượng lớn và giá thành
rẻ, tổng giá trị mua sắm linh kiện và công lắp ráp khoảng 1.600.000 đồng,
đáp ứng khả năng mua sắm của các trường THPT hiện nay. Các phần mềm
sử dụng mã nguồn mở nên không tốn chi phí mua phần mềm.
3.6. Sử dụng ViLabs thiết kế một số TNKNMT hỗ trợ dạy học chương
“Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
3.6.1. Sử dụng ViLabs hỗ trợ TN khảo sát dao động điều hòa của CLLX

3.6.3. Sử dụng ViLabs hỗ trợ TN khảo sát dao động tắt dần


16
3.6.4. Sử dụng ViLabs hỗ trợ TN khảo sát cưỡng bức – cộng hưởng cơ

3.7. Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động
cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
3.7.1. Xác định mục tiêu dạy học chương “Dao động cơ”
Các mục tiêu dạy học được chúng tôi nêu ra dựa trên chuẩn kiến thức
kĩ năng được Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam quy định, đồng thời bổ sung
thêm một số mục tiêu cao hơn mà chúng tôi cho rằng hoàn toàn có thể đạt
được nếu dạy học chương “Dao động cơ” với các TNKNMT đã xây dựng.
3.7.2. Ý tưởng sư phạm
Ý tưởng thiết kế các HĐDH ở từng bài học cụ thể của chương “Dao
động cơ” của chúng tôi được mô tả sơ lược trong bảng 3.4 dưới đây:
Bảng 3.3. Bảng mô tả sơ lược các HĐDH chương “Dao động cơ”
Bài
học

Phương

pháp/kĩ
thuật DH

Mô tả sơ lược các hoạt động tổ chức dạy học
chính ứng với từng bài học

HĐ 1: Giới thiệu về dao động, hình thành các khái
niệm cơ bản về dao động.
HĐ 2: Xây dựng khái niệm dao động điều hòa
HĐ 3: Lấy ví dụ về một số dao động thực tế
HĐ 4: Giới thiệu thiết bị TNKNMT ViLabs
HĐ 5: Tiến hành kiểm tra xem các dao động thực
tế ở trên có dao động điều hòa hay không?
HĐ 1: Khảo sát thực nghiệm vận tốc và gia tốc
Đàm thoại, của vật dao động điều hòa bằng ViLabs.
Dao
HĐ 2: Khảo sát vận tốc, gia tốc của dao động điều
hỏi đáp
động
với HS để hòa bằng lí thuyết.
điều
tìm hiểu
HĐ 3: Mối quan hệ giữa dao động điều hòa và
hòa.
kiến thức chuyển động tròn đều..
(tiết 2)
từng phần. HĐ 4: Ghi nhận PP động lực học để kiểm chứng
một vật là dao động điều hòa hay không điều hòa?
HĐ 1: Định nghĩa con lắc lò xo.
Con

Nêu và
lắc lò giải quyết HĐ 2: Khảo sát động học con lắc lò xo
xo.
vấn đề
HĐ 3: Kiểm chứng thực nghiệm chu kì của CLLX
Dao
động
điều
hòa.
(tiết 1)

Đàm thoại,
hỏi đáp
với HS để
tìm hiểu
kiến thức
từng phần.

Chú ý

ViLabs
ViLabs

ViLabs


17

(tiết 4)

Con
lắc
đơn.
(tiết 5)

Nêu và
giải quyết
vấn đề

tỉ lệ với căn bậc hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với
căn bậc hai độ cứng.
HĐ 4: Khảo sát cơ năng của con lắc lò xo.
HĐ 5: Kiểm chứng thực nghiệm sự chuyển hóa
và bảo toàn cơ năng CLLX (nếu còn thời gian).
HĐ 1: Định nghĩa con lắc đơn.
HĐ 2: Khảo sát động học CLĐ
HĐ 3: Kiểm chứng thực nghiệm chu kì của CLĐ
tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài con lắc và tỉ lệ
nghịch với căn bậc hai gia tốc trọng trường.
HĐ 4: Khảo sát cơ năng của con lắc lò xo.
HĐ 5: Kiểm chứng thực nghiệm sự chuyển hóa
và bảo toàn cơ năng của CLĐ (nếu còn thời gian)

HĐ 1: Nhắc lại các kiến thức về dao động điều
hòa của CLLX và CLĐ.

Bài
tập
con
lắc lò

xo và
con
lắc
đơn
(tiết 6)

Dao
động
tắt
dần.
Dao
động
cưỡng
bức
(tiết 7)

Nêu và
giải quyết
vấn đề
+
HS trực
tiếp làm
TN để giải
bài tập TN
tại phòng
học

HĐ 2: Tổ chức cho HS làm việc độc lập trả lời
các câu hỏi/bài tập cơ bản sau đó trình bày bài
giải/thảo luận trước lớp.

HĐ 3: Tổ chức cho HS làm việc theo nhóm giải 1
bài tập TN.
HĐ 4: GV giao 3 nội dung thực tế cho HS về nhà
nghiên cứu, chuẩn bị cho bài học sau:
+ Nội dung tìm hiểu 1: Các dao động của CLLX
sau một thời gian sẽ tắt dần, nguyên nhân có thể
do đâu?
+ Nội dung tìm hiểu 2: Nhóm hãy tìm 3 ví dụ
về các trường hợp dao động tồn tại trong thực tế
mà không thấy bị tắt dần. Đề xuất quan điểm giải
thích của nhóm.
+ Nội dung tìm hiểu 3: Nhóm hãy sử dụng
Internet, tìm với từ khóa “Tacoma Bridge”, rồi
tìm hiểu về câu chuyện liên quan.

ViLabs

ViLabs
ViLabs

ViLabs

HĐ 1: Tìm hiểu dao động tắt dần.
Nêu và
giải quyết
vấn đề

HĐ 2: Tìm hiểu dao động duy trì và dao động
cưỡng bức.
HĐ 3: Tìm hiểu dao động cộng hưởng.

HĐ 4: Thí nghiệm biểu diễn minh họa dao động
tắt dần và dao động cộng hưởng.

ViLabs


Thực
hành
KS
TNg
các
đluật
dao
động
của
CLĐ

(t10,11)

18

HĐ 1: Nêu mục đích thực hành
HS trực
tiếp làm
TN tại
phòng TN

HĐ 2: Khảo sát quy luật chu kì CLĐ không phụ
thuộc biên độ dao động, cách kích thích.
HĐ 3: Khảo sát quy luật chu kì CLĐ không phụ

thuộc khối lượng.

HĐ 4: Khảo sát quy luật chu kì CLĐ tỉ lệ với căn
bậc hai của chiều dài con lắc.
HĐ 5: HS viết báo cáo thực hành nộp cho GV, kết
thúc buổi thực hành.

ViLabs
ViLabs
ViLabs

Như vậy, có thể thấy chúng tôi cũng đã cố gắng tăng cường sử dụng
TNKNMT trong các hoạt động dạy học, các giai đoạn khác nhau của quá
trình tổ chức hoạt động dạy học: Giai đoạn tạo tình huống học tập (HĐ 1, tiết
2; HĐ 1, 3, 4, tiết 7); Giai đoạn giải quyết vấn đề (HĐ 5, tiết 1; HĐ 3,5 tiết
4; HĐ 3,5 tiết 5;); Giai đoạn củng cố, luyện tập (HĐ 3, tiết 6); Giai đoạn rèn
luyện các kĩ năng thực hành (HĐ 2, 3, 4, tiết 10, 11). Bên cạnh đó, chúng tôi
đã tăng cường tổ chức cho HS trực tiếp thao tác với TNKNMT theo nhóm
hoặc cá nhân. Có tất cả 10/12 hoạt động có sử dụng TNKNMT ViLabs được
chúng tôi tổ chức với sự tham gia trực tiếp của HS. Thậm chí, ở các hoạt
động đó, HS chính là đối tượng trực tiếp thực hiện TN với sự hỗ trợ vòng
ngoài của GV. Chúng tôi cũng đã sử dụng phối hợp các hình thức tổ chức và
phương pháp dạy học như: Dạy học đàm thoại, hỏi đáp với HS để tìm hiểu
kiến thức từng phần (tiết 1 và 2); Dạy học nêu và giải quyết vấn đề (tiết 4, 5,
6, 7); Dạy học cá thể phối hợp dạy học theo nhóm (tiết 6, 10, 11); Dạy học
tại phòng học (tiết 1, 2, 4, 5, 6, 7) phối hợp với dạy học tại phòng thí nghiệm
(tiết 10, 11); Sử dụng TN biểu diễn của GV (tiết 1, tiết 7) phối hợp với HS
trực tiếp làm TN tại lớp (tiết 1, 2, 4, 5, 6, 10, 11). Cuối cùng, chúng tôi tăng
cường giao các nhiệm vụ thực tế, nhiệm vụ nghiên cứu, nhiệm vụ sáng tạo
có sử dụng TNKNMT cho HS thực hiện, thể hiện ở các hoạt động: Tìm ví

dụ thực tế về dao động (tiết 1); Làm bài tập TN thực tế (tiết 6); Tìm hiểu 3
nội dung thực tế về dao động (tiết 7);
Các tiến trình dạy học cụ thể với đầy đủ hoạt động của GV và HS được
chúng tôi soạn thảo và trình bày ở các mục 3.7.3 và phần phụ lục.


19
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.1. Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm
Nhằm mục đích kiểm định giả thuyết khoa học của để tài. Cụ thể qua
TNSP, cần kiểm định các vấn đề sau:
Tính khả thi của các tiến trình dạy học đã soạn thảo và của thiết bị
TKNMT đã chế tạo, vào việc hỗ trợ tổ chức dạy học chương “Dao động cơ”
nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
Đánh giá hoạt động tích cực nhận thức của HS trong tổ chức HĐDH
chương “Dao động cơ” với sự hỗ trợ của thiết bị kết nối máy ViLabs theo
các kế hoạch và các biện pháp đã đề xuất.
Đánh giá chất lượng dạy học chương “Dao động cơ” sau khi tổ chức
HĐDH theo các tiến trình dạy học đã soạn thảo.
Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm
Việc TNSP được thực hiện trong hai năm học: vòng 1 năm học 20122013, vòng 2 năm học 2016-2017.
TNSP được tiến hành ở 3 trường THPT của TP Hồ Chí Minh: Trường
trung học thực hành Sài Gòn, Trường THPT Nguyễn Tất Thành và THPT
Nguyễn Thái Bình. Thông tin về các lớp thực nghiệm và các lớp đối chứng
được trình bày trong Bảng 4.1.
4.2. Định hướng đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
4.2.1. Bộ tiêu chí đánh giá tính khả thi của thiết bị kết nối ViLabs
Về tính khả thi của các TBTN đã xây dựng so với yêu cầu đã đề ra,
chúng tôi tập trung đánh giá các tiêu chí:
Tiêu chí 1: Thời gian lắp ráp điều chỉnh TBTN.

Tiêu chí 2: Tỉ lệ HS quan sát ghi nhận được quá trình biến đổi các đại
lượng vật lí qua TN.
Tiêu chí 3: Tỉ lệ thí nghiệm thành công.
4.2.2. Bộ tiêu chí đánh giá tính tích cực của học sinh
Về tính tích cực của học sinh khi tham gia hoạt động, chúng tôi đánh giá
5 tiêu chí:
Tiêu chí 1: Tỉ lệ học sinh tập trung chú ý trong giờ học.
Tiêu chí 2: Số lượng HS phát biểu ứng với từng câu hỏi trong giờ học.
Tiêu chí 3: Số lượng HS nêu câu hỏi hoặc phản biện trong giờ học.
Tiêu chí 4: Mức độ ghi chép nội dung bài học đầy đủ của học sinh.
Tiêu chí 5: Tỉ lệ học sinh tham gia sôi nổi vào các hoạt động nhóm.
Sau khi đánh giá điểm cho 5 tiêu chí trên, chúng tôi tính điểm trung
bình để đánh giá tính tích cực như sau:


Tên tiêu chí (TC)

20

Tập trung chú ý trong giờ học
Hăng hái phát biểu trong giờ học

Chủ động nêu câu hỏi/phản biện trong giờ học

Ghi chép nội dung bài học đầy đủ
Tham gia sôi nổi vào các hoạt động nhóm

Điểm
TBTC

Hệ số
tiêu chí
2
3
3
1
3

Điểm
của TC

Điểm trung bình các tiêu chí = (∑điểm tiêu chí i)/(∑các hệ số):

Từ đó, chúng tôi đánh giá tính tích cực của học sinh theo các mức
như sau: Từ 1 – 1.8 điểm là “Học sinh hầu như không tích cực”; Từ 1.81
– 2.6 điểm là “Học sinh rất ít tích cực”; Từ 2.61 – 3.4 điểm là “Học sinh
hoạt động ít tích cực”; Từ 3.41 – 4.2 điểm là “Học sinh hoạt động tích
cực”, Từ 4.21 – 5 điểm là “Học sinh hoạt động rất tích cực”.
4.2.3. Đánh giá kết quả học tập qua bài kiểm tra kiến thức cuối chương
Chúng tôi đánh giá kết quả học tập của HS qua đợt TNSP thông qua việc
đánh giá điểm số mà HS đạt được khi thực hiện bài kiểm tra cuối chương
(25 câu, phân bố theo bảng 4.2). Kết quả của bài kiểm tra được chúng tôi thu
về, xử lí bằng phương pháp thống kê toán học.
4.3. Phân tích, đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm
4.3.1. TNSP vòng 1 và những điều chỉnh cho TNSP vòng 2
TNSP vòng 1 được thực hiện ở năm học 2013 – 2014 tại 2 trường THPT,
với mục đích thử nghiệm thiết bị và các phương án dạy học, từ đó thu thập
thông tin để điều chỉnh các biện pháp, các tiêu chí đánh giá, các kế hoạch tổ
chức dạy học, đồng thời hoàn thiện thiết bị TNKNMT ViLabs. Kết quả
TNSP vòng 1 đã xác định được những vấn đề cần cải tiến là:

(1) Thay kết nối RS485 bằng kết nối USB. Bỏ pin để không làm nóng
thiết bị trong quá trình làm TN.
(2) Soạn thảo tiến trình tổ chức dạy học bài “Dao động điều hòa” theo
hướng sử dụng thiết bị TNKNMT ViLabs hình thành khái niệm dao động
điều hòa.
(3) Thay đổi kế hoạch dạy học bài dao động tắt dần theo hướng tăng
cường các nhiệm vụ thực tế tại nhà cho HS tìm hiểu.
(4) Chú ý thao tác đo và quan sát khi đánh giá HS hoạt động tích cực
trong giờ học, hoàn thiện các phiếu theo dõi, ghi chép theo hướng thuận tiện
hơn trong đánh giá các tiêu chí tích cực của HS.
(5) Các lớp ĐC và TNg ở vòng 2 không có sự tham gia giảng dạy của
nghiên cứu viên, để có thời gian theo dõi và đánh giá kết quả TNSP.


21
4.3.2. Đánh giá định tính
4.3.2.1. Nội dung 1: Đánh giá tính khả thi của thiết bị TNKNMT ViLabs
Đánh giá tính khả thi của thiết bị TNKNMT ViLabs được chúng tôi
thực hiện ở TNSP vòng 2, đối với 2 lớp TNg3 và TNg4, mỗi lớp đánh giá 6
giờ học. Kết quả tổng hợp thể hiện trong bảng 4.3.
Kết quả cho thấy thời gian trung bình lắp ráp thành công thí nghiệm
đối với GV là dưới 2 phút. Còn đối với HS thì trung bình là 3 phút. Thời
gian này chứng tỏ thiết bị thí nghiệm ViLabs là dễ dàng lắp ráp, ngay cả đối
tượng HS. Về tỉ lệ HS quan sát được quá trình biến đổi của đại lượng vật lý
thông qua thí nghiệm với thiết bị ViLabs, kết quả cho thấy gần như 100%
quan sát được. Điều này khẳng định thiết bị được thiết kế nổi rõ trọng tâm
TN. Về tỉ lệ TN thành công, kết quả cho thấy tỉ lệ trung bình thành công ở
mức 78,9%. Mặt khác, các TN không thành công, chủ yếu ở chỗ đồ thị li độ
thu về không đúng dạng cos/sin, nguyên nhân phổ biến là do vị trí đặt cảm
biến không đối diện với quỹ đạo dao động của vật và do quá trình kích thích

quả nặng dao động không thẳng, bị lệch so với trục đo của cảm biến. Từ đó,
chúng tôi cho rằng thiết bị TNKNMT ViLabs đã đáp ứng được các tiêu chí
về mặt kĩ thuật và mặt sư phạm trong quá trình tổ chức hoạt động DHVL.
Một ghi nhận nữa khi quan sát, hầu hết GV và HS đều chuyển ngôn
ngữ về Tiếng Việt để thuận tiện trong việc tìm hiểu và sử dụng các chức
năng của thiết bị, điều này khẳng định lợi thế của phần mềm so với các sản
phẩm cùng loại được cung cấp bởi các hãng nước ngoài.
4.3.4.2. Nội dung 2: Đánh giá tính tích cực của HS trong các giờ học
Từ bảng kết quả quan sát (bảng 4.4), chúng tôi có một số nhận xét:
Thứ nhất, trong các giờ học chúng tôi dự giờ, tỉ lệ HS tập trung chú
ý rất cao, kể cả ở các lớp đối chứng, chỉ có 1 trường hợp chúng tôi quan sát
được học sinh có biểu hiện không chú ý (sử dụng điện thoại trong giờ học).
Về kết quả thống kê số lượng phát biểu đối với từng câu hỏi trong
giờ học, tỉ lệ trung bình của các lớp TNg có giá trị cao hơn hẳn các lớp đối
chứng (điểm trung bình lớp TNg là 3.7).
Về tỉ lệ học sinh nêu câu hỏi/phản biện trong giờ học của các lớp
thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng, mặc dù cả 2 lớp vẫn còn thấp (điểm
trung bình là 2.5 ở lớp TNg và 1.3 ở lớp ĐC).
Về mức độ ghi chép của học sinh, kết quả cho chỉ số rất cao ở cả 2
lớp. Chúng tôi chưa quan sát được trường hợp nào các em ghi chép thiếu nội
dung, mặc dù chúng tôi dự đoán rằng các lớp TNg nhiều khả năng ghi chép
không đầy đủ bằng vì HS tham gia nhiều vào các hoạt động thảo luận, hoạt
động nhóm và thí nghiệm.
Về tỉ lệ học sinh tham gia hoạt động nhóm, cho thấy chỉ số vượt trội


22
hoàn toàn của các lớp TNg so với các lớp ĐC.
Giá trị trung bình của các tiêu chí thu được từ bảng trên là 2,5 đối
với các lớp ĐC và là 3,7 đối với các lớp TNg. Chỉ số này so sánh với các

mức đã vạch ra, chúng tôi kết luận học sinh các lớp ĐC hoạt động rất ít tích
cực, và ở các lớp TNg thì HS đã hoạt động tích cực.
4.4.3 Đánh giá định lượng
Từ kết quả điểm kiểm tra của các lớp, chúng tôi vẽ đồ thị tần số
tích lũy rồi tính các tham số thống kê:

Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê
Từ kết quả các tham số thống kê này, chúng tôi đi đến nhận xét:
Điểm trung bình của các lớp TNg đều cao hơn lớp ĐC, đường tích lũy
của lớp TNg đều nằm bên phải của lớp ĐC, hệ số biến thiên của các lớp TNg
đều nhỏ hơn các lớp ĐC. Tất cả những kết quả này khẳng định kết quả điểm
số của lớp TNg là tốt hơn, ít phân tán hơn lớp ĐC.
Độ lớn của chênh lệch giá trị trung bình (hệ số SMD) nhỏ nhất là
0,7081 và lớn nhất là 0,8935, so sánh với bảng tiêu chí của Cohen cho thấy
mức độ ảnh hưởng của tác động sư phạm lên nhóm TNg là lớn.
Hệ số t-test của phép kiểm định t-test độc lập có giá trị rất nhỏ (đều
nhỏ hơn 1%), điều này cho thấy sự khác biệt điểm số trung bình giữa nhóm
TNg và nhóm ĐC là có ý nghĩa chứ không phải do ngẫu nhiên, khẳng định
được hiệu quả của các tác động sư phạm lên các lớp đối chứng.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Xuất phát từ mục đích nghiên cứu và giả thuyết khoa học của đề tài,
chúng tôi đã xác định và triển khai các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể. Dựa trên
kết quả mà chúng tôi đã nghiên cứu, được trình bày trong luận án, chúng tôi
có một số kết luận như sau:
Luận án đã cơ bản hoàn hoàn thành các nhiệm vụ nghiên cứu đặt
ra, khẳng định được giả thuyết khoa học của luận án, cụ thể là:
+ Luận án đã xây dựng cơ bản hoàn thiện cơ sở lý luận của việc xây

dựng và sử dụng TNKNMT trong dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động
nhận thức của HS. Cụ thể, đã làm rõ các cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động
dạy học, về tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, về TN và TNKNMT,
trong đó tập trung làm rõ vai trò của TN và TNKNMT trong việc tổ chức
dạy học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
+ Luận án đã tìm hiểu được thực trạng dạy học chương “Dao động
cơ” vật lí 12 THPT với TNKNMT nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức
của HS, từ đó làm cơ sở xây dựng và sử dụng TNKNMT trong dạy học
chương “Dao động cơ” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
+ Luận án đã đề xuất được quy trình gồm 4 bước và vận dụng vào xây
dựng TNKNMT trong dạy học chương “Dao động cơ” nhằm tích cực hóa
hoạt động nhận thức của HS. Cụ thể, đã nghiên cứu chế tạo thành công bộ
thiết bị TNKNMT ViLabs, xây dựng 6 TNKNMT và soạn thảo 7 tiến trình
dạy học trong chương “Dao động cơ” với TNKNMT ViLabs đã xây dựng
nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.
+ Luận án đã tổ chức thực nghiệm sư phạm các tiến trình dạy học được
soạn thảo. Kết quả TNSP đã cho thấy việc xây dựng và sử dụng TNKNMT
với thiết bị kết nối máy tính ViLabs đã chế tạo trong dạy học chương “Dao
động cơ” theo ý tưởng sư phạm và các tiến trình dạy học đã soạn thảo là khả
thi, và đã tích cực hóa được hoạt động nhận thức của HS, góp phần nâng cao
chất lượng dạy học.
Một số hạn chế trong kết quả nghiên cứu của luận án là:
+ Kết quả nghiên cứu thực trạng tuy đã cập nhật, nhưng vẫn còn chưa
đủ rộng, vì vậy một số đánh giá phần thực trạng cần được kiểm chứng thêm.
+ Bộ thiết bị TNKNMT ViLabs được phát triển độc lập trong thời gian
ngắn, kinh phí hạn hẹp do đó còn một số chức năng chưa hoàn thiện, chưa
sử dụng được cho nhiều cảm biến và vì thế chưa đưa ra được nhiều phương
án hỗ trợ TN trong dạy học chương “Dao động cơ” (ví dụ cảm biến lực, cảm
biến xoay, …).
+ Các tiêu chí đánh giá tính tích cực đã được tác giả cố gắng đề xuất

từ cơ sở lý luận của tính tích cực và góp ý của các chuyên gia, nhưng số