Tổ chức dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics (Luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Bùi Xuân Dương

TỔ CHỨC DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN”
VẬT LÍ 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA
PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Bùi Xuân Dương

TỔ CHỨC DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN”
VẬT LÍ 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA
PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS

Chuyên ngành : Lí luận và Phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số

: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN THANH BÌNH
Thành phố Hồ Chí Minh – 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng cơng bố trong bất
kì cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Bùi Xuân Dương


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau
đại học, Ban chủ nhiệm, q thầy cơ giáo Khoa Vật lí Trường Đại học Sư
phạm Thành phố Hồ Chí Minh và quý thầy cô giáo đã trực tiếp giảng dạy.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Trần Thanh
Bình đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt thời gian nghiên cứu và
hồn thành luận văn, thầy Dương Trọng Anh, hiệu trưởng trường THPT Bình
Dương đã tạo điều kiện cho tôi được giảng dạy và tiến hành thực nghiệm sư
phạm.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn, anh chị ở lớp cao học Lí
luận và Phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí, bạn bè, gia đình đã động viên,
giúp đỡ trong suốt q trình học tập.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2017

Tác giả

Bùi Xuân Dương


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC GIẢI
QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM
CROCODILE PHYSICS ..........................................................................5
1.1. Thí nghiệm ảo và vai trị của thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí........................5
1.1.1. Khái niệm về thí nghiệm ảo ..........................................................................5
1.1.2. Hạn chế của thí nghiệm ảo............................................................................6
1.1.3. Vai trị của thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí ............................................6
1.2. Phần mềm Crocodile Physics và sử dụng phần mềm Crocodile Physics để
thiết kế thí nghiệm ................................................................................................ 9
1.2.1. Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics.................................................9
1.2.2. Giao diện của phần mềm Crocodile Physics ...............................................9
1.2.3 Các thành phần chính trên giao diện của phầm mềm Crocodile
Physics .......................................................................................................10
1.2.4. Sử dụng phần mềm Crocodile Physics để thiết kế thí nghiệm ..................11
1.3. Tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và tự lực của học sinh ......18
1.3.1. Tính tích cực của học sinh trong học tập ....................................................19

1.3.2. Tính tự lực của học sinh trong học tập .......................................................27
1.4. Quy trình tổ chức dạy học giải quyết vấn đề các kiến thức Vật lí .....................33
1.4.1. Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết ......................................33
1.4.2. Giai đoạn 2: Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời) ............34
1.4.3. Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề ..................................................................34


1.4.4. Giai đoạn 4: Rút ra kết luận .......................................................................34
1.4.5. Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết các nhiệm vụ đặt
ra tiếp theo..................................................................................................35
1.5. Hai con đường của tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo kiểu dạy học
giải quyết vấn đề............................................................................................... 35
1.5.1. Tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo con đường suy luận lý
thuyết của kiểu dạy học giải quyết vấn đề .................................................35
1.5.2. Tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo con đường thực nghiệm của
kiểu dạy học giải quyết vấn đề...................................................................37
1.6. Sử dụng phần mềm Crocodile Physics để phát huy tính tích cực, tự lực
của học sinh. .....................................................................................................37
1.6.1. Tạo tình huống có vấn đề............................................................................37
1.6.2. Củng cố, vận dụng kiến thức đã xây dựng được ........................................40
1.7. Quy trình tổ chức dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của phần mềm
Crocodile Physic ............................................................................................... 40
1.8. Thực trạng của việc sử dụng phần mềm Crocodile Physics vào dạy học
giải quyết vấn đề ở trường THPT .....................................................................45
1.8.1. Điều tra thực trạng ......................................................................................45
1.8.2. Phân tích thực trạng ....................................................................................46
Kết luận chương 1........................................................................................................47
Chương 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ MỘT SỐ KIẾN
THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” VẬT LÍ 10
VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS .......48

2.1. Đặc điểm chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10........................................48
2.1.1. Đặc điểm và cấu trúc nội dung của chương “Các định luật bảo tồn”
Vật lí 10......................................................................................................48
2.1.2. Mục tiêu chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 ................................ 49
2.1.3. Những thuận lợi và khó khăn khi tổ chức dạy học giải quyết vấn đề
chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 ................................................50


2.2. Khả năng khắc phục những khó khăn khi dạy chương “Các định luật bảo
tồn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics ......................52
2.3. Xây dựng và khai thác hệ thống tư liệu phần mềm Crocodile Physics hỗ
trợ dạy học giải quyết vấn đề ...........................................................................52
2.3.1. Nguyên tắc xây dựng ..................................................................................52
2.3.2. Xây dựng hệ thống kho tư liệu ...................................................................53
2.3.3. Khai thác các thí nghiệm trong phần mềm Crocodile Physics ...................53
2.4. Thiết kế các tiến trình dạy học các kiến thức chương “Các định luật bảo
tồn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics. ..................................56
2.4.1. Thiết kế tiến trình dạy học bài “Động lượng, định luật bảo toàn
động lượng” ............................................................................................... 56
2.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài “Động năng, định lý động năng” ..............65
2.4.3. Thiết kế tiến trình dạy học bài “Cơ năng” .................................................72
Kết luận chương 2........................................................................................................80
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..................................................................81
3.1. Mục đích, nhiệm vụ của TNSP ..........................................................................81
3.1.1. Mục đích của TNSP ....................................................................................81
3.1.2. Nhiệm vụ của TNSP ...................................................................................81
3.2. Đối tượng và PP TNSP ......................................................................................81
3.2.1. Đối tượng TNSP .........................................................................................81
3.2.2. PP TNSP .....................................................................................................82
3.3. Kết quả TNSP ....................................................................................................82

3.3.1. Nhận xét về quá trình học tập .....................................................................82
3.3.2. Tính tốn các số liệu ...................................................................................86
Kết luận chương 3........................................................................................................90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 93
PHỤ LỤC


CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
GD & ĐT

Giáo dục và đào tạo

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

PPDH

Phương pháp dạy học

DH

Dạy học

CNTT

Công nghệ thông tin

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

ĐC

Đối chứng


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra ..................................................86
Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất các điểm số Xi của bài kiểm tra ............................. 87
Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất tích lũy ...................................................................88
Bảng 3.4. Bảng các thông số thống kê ..........................................................................88


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Chuyển động ném ngang .............................................................................7

Hình 1.2.

Thí nghiệm mạch điện .................................................................................7

Hình 1.3.

Bảo tồn cơ năng của con lắc đơn ............................................................... 8

Hình 1.4.

Giao diện phần mền Crocodile Physics .....................................................10

Hình 1.5.

Tạo khơng gian làm việc ............................................................................12

Hình 1.6.

Lắp ráp và thiết lập thơng số cho các thiết bị ............................................13

Hình 1.7.

Thí nghiệm làm nảy sinh vấn đề “Động lượng, định luật bảo tồn
động lượng” ............................................................................................... 14

Hình 1.8.

Gán thuộc tính Number cho đối tượng ......................................................16

Hình 1.9.

Thí nghiệm củng cố “Động lượng, định luật bảo tồn động lượng” .........16

Hình 1.10. Thí nghiệm làm này sinh vấn đề “Động năng, định lý động năng” ..........17
Hình 1.11. Thí nghiệm củng cố “Động năng, định lý động năng” .............................. 17
Hình 1.12. Thí nghiệm làm nảy sinh vấn đề “Cơ năng” ..............................................18
Hình 1.13. Thí nghiệm củng cố “Cơ năng” .................................................................18
Hình 1.14. Biểu hiện tính tích cực ...............................................................................21
Hình 1.15. Quy trình tổ chức dạy học giải quyết vấn đề .............................................33
Hình 1.16. Dạy học giải quyết vấn đề theo con đường suy luận lý thuyết ..................36
Hình 1.17. Dạy học giải quyết vấn đề theo con đường thực nghiệm ..........................37
Hình 1.18. Thí nghiệm làm này sinh vấn đề “tại sao?” ...............................................38
Hình 1.19. Thí nghiệm làm này sinh vấn đề “tại sao?” ...............................................39
Hình 1.20. Thí nghiệm làm này sinh vấn đề “tình huống phát triển?” ........................40
Hình 1.21. Quy trình dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của phần mềm
Crocodile Physics ......................................................................................41
Hình 2.1.

Sơ đồ khối chương “Các định luật bảo tồn” ............................................49

Hình 2.2.

Sơ đồ kho tư liệu ........................................................................................53

Hình 2.3.

Thí nghiệm “Cơ năng” ...............................................................................54

Hình 2.4.

Thí nghiệm “bảo tồn động lượng” ........................................................... 55

Hình 3.1.

Biểu đồ thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra ..................................87

Hình 3.2.

Biểu đồ phân phối tần suất các điểm (Xi) của bài kiểm tra .......................87

Hình 3.3.

Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy ........................................................... 88


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đảng và Nhà nước ta luôn nhấn mạnh đến tầm quan trọng của việc đổi mới
phương pháp giảng dạy đối với sự phát triển của giáo dục. Tại khoản 2 Điều 2 của
Luật Giáo dục năm 2005 sửa đổi, bổ sung năm 2009 quy định: “phương pháp giáo
dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù
hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn 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 niềm vui, hứng thú học tập cho HS ”. Đặc biệt, tầm quan
trọng của vấn đề đổi mới, hiện đại hóa phương pháp giáo dục còn được đề cập trong
chiến lược phát triển giáo dục từ 2001 đến 2010 và được khẳng định lại một lần nữa

trong dự thảo chiến lược phát triển giáo dục năm 2011 – 2020: “Đổi mới căn bản, tồn
diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa, hội
nhập quốc tế, thích ứng với nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, phát
triển giáo dục gắn với phát triển khoa học và công nghệ, tập trung vào nâng cao chất
lượng, đặc biệt chất lượng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực
hành để một mặt đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội, đẩy mạnh cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phịng; mặt khác phải chú trọng
thỏa mãn nhu cầu phát triển của mỗi người học, những người có năng khiếu được
phát triển tài năng”.
Từ thực trạng dạy học Vật lí ở phổ thông hiện nay, ta thấy rằng :
 Đa số GV có nhận thức khá tốt về vấn đề có liên quan đến PPDH tích
cực nhờ có điều kiện tiếp cận với vấn đề này qua bồi dưỡng thường
xuyên, qua đồng nghiệp, tập huấn, tài liệu, sách báo, phương tiện thông
tin đại chúng…
 Các cấp quản lý nhắc nhở, khuyến khích, động viên sử dụng các phương
pháp tích cực vào trong các tiết dạy.
Một trong những con đường thích hợp để từng bước đưa giáo dục nước ta hội
nhập vào xu thế phát triển chung của giáo dục thế giới là dạy học giải quyết vấn đề kết


2
hợp với ứng dụng cơng nghệ thơng tin. Bởi vì trong dạy học giải quyết vấn đề, HS vừa
nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó.
Chương “Các định luật bảo tồn” là một chương có vị trí quan trọng trong
chương trình Vật lí 10 cơ bản, với nội dung chính là hai định luật của cơ học: định luật
bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng. Thực tiễn dạy và học ở phổ
thông cho thấy, hai định luật này được GV xây dựng theo con đường suy luận lý
thuyết hoặc các biệt hơn là GV đưa ra và HS thừa nhận, đây cũng là một điều hạn chế
cần phải thay đổi.
Vì thế, tơi quyết định chọn đề tài: “Tổ chức dạy học giải quyết vấn đề một số

kiến thức của chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần
mềm Crocodile Physics”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức của chương
“Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics”
nhằm phát huy tích tích cực, tự lực của HS qua đó nâng cao kết quả học tập.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
+ Quá trình dạy học Vật lí ở phổ thơng.
+ Lý luận dạy học giải quyết vấn đề.
+ Hoạt động dạy học giải quyết vấn đề chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí
10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics.
Phạm vi nghiên cứu:
+ Trong thời gian và khả năng cho phép, đề tài chỉ nghiên dạy học giải quyết
vấn đề chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm
Crocodile Physics.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được quy trình dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của phần
mềm Crocodile Physics và vận dụng quy trình đó vào dạy học một số kiến thức
chương “Các định luật bảo tồn” thì sẽ phát huy được tính tích cực, tự lực của HS qua
đó nâng cao kết quả học tập.


3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
+ Nghiên cứu lý luận dạy học giải quyết vấn đề.
+ Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung chương “Các định luật bảo tồn” Vật
lí 10.
+ Nghiên cứu vai trò sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics trong tổ chức
dạy học giải quyết vấn đề.

+ Đánh giá thực trạng sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong giảng dạy ở
trường THPT.
+ Thiết kế tiến trình dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức chương “Các
định luật bảo tồn” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics.
+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề
tài.
6. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận
+ Nghiên cứu văn kiện Đảng về đổi mới nội dung, chương trình, phương pháp
dạy học.
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc dạy học giải quyết vấn đề.
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận của phần mềm Crocodile Physics và ứng dụng của
nó trong DH.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
+ Nghiên cứu thực trạng giảng dạy chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10.
+ Nghiên cứu, khai thác tài liệu liên quan đến việc sử dụng phần mềm
Crocodile Physics ứng dụng trong DH.
+ Nghiên cứu, thiết kế tiến trình DH giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của CNTT.
+ Chọn mẫu và dạy thực nghiệm tại trường THPT Bình Dương – Bình Định.
Phương pháp thống kê toán học
+ Sử dụng phương pháp thống kê toán học để trình bày kết quả thực nghiệm sư
phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai
lớp đối chứng và thực nghiệm.
7. Những đóng góp của đề tài


4
+ Quy trình dạy học giải quyết vấn đề khi dạy các kiến thức chương “Các định
luật bảo toàn” với sự hỗ trợ của phần mềm Crocodile Physics”.
+ Các giáo án “Động lượng, định luật bảo toàn động lượng” tiết 1 và 2, “Thế

năng” tiết 1 và 2, “Cơ năng”.
+ Xây dựng được một số thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile Physics cho
các đơn vị kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”.


5

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM
CROCODILE PHYSICS
1.1. Thí nghiệm ảo và vai trị của thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí
1.1.1. Khái niệm về thí nghiệm ảo
Thí nghiệm ảo được hiểu theo nhiều quan điểm khác nhau:
Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia: thí nghiệm ảo là tập hợp các tài
nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mơ phỏng
các hiện tượng Vật lí, hóa học, sinh học…xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí
nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử
dụng và có thể mơ phỏng những q trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên
hay khó thu được trong phịng thí nghiệm. Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học
chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người
học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện
đại [18].
Theo Vũ Trọng Kỹ, thí nghệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện
(Multimedia), một loại phần mềm dạy học mơ phỏng thí nghiệm về hiện tượng q
trình Vật lí, Hóa học, Sinh học…nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặc trong phịng thí
nghiệm đã tạo ra bởi sự tích hợp các giữ liệu dạng số trên máy vi tính, có khả năng
tương tác với người dùng và có giao diện thân thiện với người dùng [11].
Như vậy từ các quan điểm trên ta có thể hiểu thí nghiệm ảo như sau:
+ Đây là một phần mềm được viết bằng các ngơn ngữ lập trình tương thích với
hệ điều hành của máy tính.

+ Phầm mềm này mơ tả lại một cách khá chính xác các thí nghiệm thực đồng
thời cũng có thể lý tưởng hóa các thí nghiệm mà ở điều kiện thực tế khơng thể tiến
hành được.
+ Thông qua sử dụng các phần mềm này con người có thể thấy được các q
trình Vật lí diễn ra một cách rõ ràng nhất.


6
1.1.2. Hạn chế của thí nghiệm ảo
Ngồi những ưu điểm mà thí nghiệm ảo mang lại, bản thân nó cũng có những
hạn chế
 Thí nghiệm ảo là một chương trình được lập trình trên máy vi tính nên
nó khơng thể thay thế hoàn toàn được một số kinh nghiệm thực tiễn và kĩ
năng thực hành có được khi tiến hành làm thí nghiệm thực.
 Sử dụng thí nghiệm ảo làm cho người học khơng có được kỹ năng đọc số
liệu trên các dụng cụ thực, kỹ năng sửa chữa, điều chỉnh các dụng cụ
thực.
 Do tính lí tưởng hố đến mức tối đa của thí nghiệm ảo đơi khi dẫn đến
thiếu sót trong cách nhìn nhận vấn đề của học sinh làm mất đi ý nghĩa
Vật lí của hiện tượng.[3]
 Thí nghiệm ảo dù có hồn thiện thế nào đi nữa của khơng thể kiểm
chứng tính đúng, sai của giải thuyết khoa học.
1.1.3. Vai trị của thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí
Trong dạy học Vật lí thí nghiệm ảo có thể được sử dụng với các vai trị sau
1.1.3.1. Thí nghiệm biểu diễn làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu
Thí nghiệm này thường được tiến hành ở đầu bài giảng, thúc đẩy mâu thuẫn
giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, gây hứng thú học
tập cho HS.
Để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu, GV có thể sử dụng thí nghiệm theo
các bước như sau:

+ Diễn tả một tình huống thực tiễn mà HS thường gặp, yêu cầu HS dự đốn
hiện tượng Vật lí diễn ra.
+ Tiến hành thí nghiệm biễu diễn, HS nhận thấy rằng hiện tượng diễn ra hồn
tồn khơng giống như những gì mình đã dự đoán.
+ Hướng dẫn HS phát biểu vấn đề.
Ưu điểm của việc sử dụng thí nghiệm ảo ở giai đoạn này là tiết kiệm thời gian,
hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu xuất hiện rõ ràng giúp HS dễ quan sát. Với những


7
câu hỏi đã chuẩn bị kĩ càng của GV có thể làm xuất hiện tình huống có vấn đề và làm
xuất hiện nhu cầu nhận thức cho HS.
Ví dụ khi dạy bài “Chuyển động ném
ngang” ta có thể sử dụng thí nghiệm ảo về sự
rơi tự do của vật vật và chuyển động ném
ngang của một vật khác ở cùng độ cao để khai
thác vào sai lầm của HS khi cho rằng vật
chuyển động ném ngang sẽ rơi nhanh hơn.

Hình 1.1. Chuyển động ném ngang
1.1.3.2. Sử dụng thí nghiệm để ảo góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho
học sinh
Một trong những nhiệm vụ của dạy học Vật lí là giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho
HS. Thông qua thí nghiệm ta có thể giới thiệu cho HS về các thiết bị, công dụng, cách
sử dụng và các biện pháp an toàn với mỗi thiết bị. Giới thiệu về ý nghĩa các thơng số
có trên các thiết bị. Với giá trị định mức được ghi trên mỗi bóng đèn, khi khơng đảm
bảo các giá trị này thì đèn sẽ hỏng. Trong trường hợp này thí nghiệm ảo lại tỏ ra ưu
việt hơn vì chúng ta khơng thể tiến hành thí nghiệm thực tế để xảy ra hư hỏng với
bóng đèn.
Ví dụ: Khi thực hành mắc một

mạch điện cơ bản gồm nguồn, cơng tắc
và các bóng đèn, HS thường vội vàng
không quan sát các giá trị định mức của
thiết bị dẫn đến cháy nổ, điều này hết
sức nguy hiểm. Trước khi tiến hành mắc
một mạch thực ta có thể mơ phỏng nó

Hình 1.2. Thí nghiệm mạch điện


8
trên phần mềm và kiểm tra xem các thiết
bị có hoạt động bình thường hay khơng,
sau đó mới tiến hành lắp ráp mạch.
1.1.3.3. Tiến hành các thí nghiệm trong điều kiện lý tưởng mà thí nghiệm
thực tế hầu như khơng thể thực hiện được
Các định luật Vật lí được xây dựng ở các điều kiện lý tưởng, do vậy việc tiến
hành thí nghiệm thực để mơ tả, kiểm chứng lại các định luật hết sức khó khăn, thí
nghiệm ảo lại có thể giúp chúng ta khắc phục khó khăn này. Ta có thể tạo ra những
điều kiện lý tưởng thơng qua việc cài đặt các thơng số thí nghiệm.
Ví dụ: Khi xét sự bảo
toàn năng lượng của con lắc
đơn trong điều kiện khơng có
ma sát là khơng thể thực hiện
được, với thí nghiệm ảo ta có
thể tạo ra một mơi trường chân
khơng, khơng có ma sát, ngồi
ra có thể đưa ra được đồ thị
biểu thị sự thay đổi của thế

Hình 1.3. Bảo toàn cơ năng của con lắc đơn

năng và động năng trong q
trình dao động, giúp học sinh
có được cái nhìn trực quang
hơn về sự bảo tồn năng lượng.
1.1.3.4. Sử dụng thí nghiệm ảo để củng cố và vận dụng kiến thức
Bao gồm các thí nghiệm trình bày các ứng dụng của những hiện tượng, định
luật Vật lí trong kĩ thuật, đời sống đòi hỏi HS vận dụng kiến thức đã học để giải thích.
Qua đó giúp học sinh đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng đồng thời GV cũng kiểm tra
được mức độ tiếp thu kiến thức của HS.
1.1.3.5. Sử dụng thí nghiệm ảo để hỗ trợ thí nghiệm thực
Trong trường hợp có thể làm thí nghiệm thực thì các thí nghiệm ảo cũng có thể
sử dụng để trực quan hố thí nghiệm thực, khắc sâu chi tiết, những sự kiện quan trọng


9
của thí nghiệm thực. Trong nhiều trường hợp, sau khi thực hiện thí nghiệm thực, GV
có thể thực hiện thí nghiệm ảo với các thông số đầu vào khác nhau để củng cố thêm
những kết luận rút ra từ thí nghiệm thực. Trong tình huống này, khả năng của thí
nghiệm ảo là khả năng lưu trữ, xử lí số liệu nhanh, chính xác, trình bày kết quả một
cách trực quan được chú trọng khai thác.
Ví dụ: khi khảo sát dao động của con lắc đơn, SGK Vật lí 12 nâng cao đã sử
dụng đồng thời hai thí nghiệm song song đó là sử dụng thí nghiệm ảo và thí nghiệm
thực [3].
1.2. Phần mềm Crocodile Physics và sử dụng phần mềm Crocodile Physics để
thiết kế thí nghiệm
1.2.1. Giới thiệu về phần mềm Crocodile Physics
Phần mềm Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí
nghiệm ảo của mơn Vật lí, được lập trình trên ngơn ngữ lập trình C++, thông qua ngôn

ngữ thể hiện là Tiếng Anh. Thông qua việc sử dụng tôi thấy: phần mềm này không chỉ
mang tính mơ phỏng lại các hiện tượng Vật lí một cách máy móc bằng hình ảnh đơn
thuần mà qua mỗi phiên bản đó thì các hiện tượng Vật lí thể hiện bản chất Vật lí được
bổ sung, chỉnh sửa, hồn thiện tương đối đầy đủ. Phiên bản Crocodile Physics 605
được cập nhật mới nhất, với các tính năng đã được đổi mới, bổ sung khá nhiều so với
các phiên bản trước đó.
Thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 chúng ta có thể
sử dụng chuột một cách dễ dàng để lựa chọn, di chuyển hay thay đổi các dụng cụ thí
nghiệm. Mặt khác cũng có thể di chuyển, copy một dụng cụ hoặc tồn bộ thí nghiệm
đã xây dựng ra môi trường Word hoặc Powerpoint để đưa hình ảnh, kết quả thí nghiệm
vào bài giảng điện tử hay giáo án điện tử.[3]
1.2.2. Giao diện của phần mềm Crocodile Physics
Crocodile physics là một phần mềm mơ phỏng thí nghiệm Vật lí được tạo lập
trên cơ sở chính xác về mặt Vật lí. Chương trình có cung cấp sẵn nhiều thí nghiệm
theo từng chủ đề như cơ học, sóng, điện, quang và điện tử. Ngồi ra, ta có thể thiết kế
các thí nghiệm khác phù hợp với yêu cầu sử dụng. Khi xây dựng thí nghiệm ảo bằng
Crocodile Physics chúng ta có thể đưa hình ảnh từ ngồi vào, có thể sắp xếp các dụng


10
cụ thí nghiệm trong một hoạt cảnh giống như khơng gian của một phịng thí nghiệm
thật. Phần mềm này được thiết kế gọn nhẹ, có thể hoạt động trên các loại máy tính có
cấu hình thơng thường, có nhiều tính năng và dễ sử dụng. Giao diện của chương trình
rất trực quan, các cơng cụ có sẵn nên việc thiết kế một thí nghiệm rất đơn giản đối với
GV kể cả những người hạn chế về kĩ năng máy tính [3].

Hình 1.4. Giao diện phần mền Crocodile Physics
1.2.3 Các thành phần chính trên giao diện của phầm mềm Crocodile Physics
Ta có thể chia giao diện của phần mềm Crocodile Physics thành các thành phần
như sau

Thanh cơng cụ - 1 (toolbar)
Xóa đối tượng đã chọn
Tạo một thí nghiệm mới
Mở một thí nghiệm đã dựng sẵn
Lưu thí nghiệm đang tiến hành
In trang thí nghiệm đang tiến hành
Cắt một đối tượng đã được chọn


11
Copy một đối tượng đã được chọn
Dán đối tượng đã được copy trước đó
Hủy thao tác vừa thực hiện
Thực hiện lại thao tác vừa hủy
Phóng to
Thu nhỏ
Hiển thị thuộc tính màn hình đang làm việc
Dừng hoặc chạy thí nghiệm
Tăng hoặc giảm tốc độ chạy thí nghiệm
Side pane - 2:
+ Contents: chứa các thí ghiệm đã dựng sẵn.
+ Parts library: chứa các dụng cụ thí nghiệm.
+ Properties: thiết lập các thuộc tính của các đối tượng.
Khơng gian làm việc – 3 (sence)
Ở khơng gian làm việc này ta sẽ trình bày tồn bộ thí nghiệm.
+ Lệnh m trên màn hình giúp phóng to khơng gian làm việc.
+ Ta có thể chuyển các trang thí nghiệm với sence 1, sence 2, sence 3….
1.2.4. Sử dụng phần mềm Crocodile Physics để thiết kế thí nghiệm
1.2.4.1. Các bước xây dựng một thí nghiệm trên phần mềm Crocodile
Physics

Để thiết kế một thí nghiệm trên phần mềm Crocodile Physics ta có thể tiến
thành theo các bước sau:
Bước 1: Khởi động phần mềm, lưu file và thiết lập các nút lệnh Pause,
Reload, tạo không gian làm việc cho thí nghiệm.
+ Ta có thể khởi động phần mềm bằng cách kích đúp chuột vào biểu tượng

Crocodile Physics

trên màn hình destop.


12
+ Tiến hành lưu file bằng lệnh save hoặc save as (lưu file đặt lại tên).
+ Từ Part Libarary → Presentation → kích và giữ chuột vào các biểu tượng
Pause

và Reload

di chuyển chuột và thả vào khung làm việc. Lưu

ý ta nên làm việc ở chế độ Pause Simulation để dễ dàng cho việc chỉnh sửa khi có sai
sót. Kích trái chuột vào Pause để bật chế độ Pause Simulation .
+ Tạo không gian làm việc: Motion & space → Motion → space
kích và giữ chuột, kéo space vào vùng làm việc.

Hình 1.5. Tạo khơng gian làm việc
Bước 2: Lựa chọn thiết bị thí nghiệm
Trong Parts Library các dụng cụ thí nghiệm được chia theo từng nhóm: nhóm
các dụng cụ thí nghiệm điện (Electronics)
quang (Optics)

, nhóm các dụng cụ thí nghiệm

, nhóm các dụng cụ về lực và chuyển động (Motion & force)

, nhóm các dụng cụ thí nghiệm về sóng (waves)

. Sau khi xác

định dụng cụ thí nghiệm cần lấy chúng ta tiến hành kéo thả chúng vào khung làm việc
bằng cách giữ chuột và di chuyển, thả vào nơi cần đặt.
Bước 3: Lắp ráp và thiết lập thông số cho các thiết bị thí nghiệm đã lựa
chọn


13
Dựa vào mục đích, vai trị của các thiết bị thí nghiệm trong thí nghiệm sẽ xây
dựng, ta sắp xếp chúng thành một hệ thống xác định. Sau khi sắp xếp, ta tiến hành cài
đặt các thông số cho từng thiết bị sao cho phù hợp với các điều kiện cho trước của thí
nghiệm:
+ Lắp ráp dụng cụ: di chuyển các các dụng cụ để các điểm nối trùng nhau (điểm
nối của các vật ở tâm) phầm mềm sẽ tự động ghép hai dụng cụ lại với nhau.
+ Cài đặt thơng số cho từ thiết bị: kích phải chuột vào thiết bị cần cài đặt thơng
số, lựa chọn Properties thì trong menu dọc Properties sẽ hiện ra các tuỳ chọn về các
thơng số dụng cụ để bạn thay đổi.

Hình 1.6. Lắp ráp và thiết lập thông số cho các thiết bị
Bước 4: Chọn hình thức thể hiện thơng số của thí nghiệm
Sau khi hồn tất xong tất cả các bước từ chọn thiết bị, lắp ráp, cài đặt thông số,
ta tiến hành chọn thơng số đầu ra cho thí nghiệm, các thông số đầu ra này giúp HS

theo dõi chi tiết được sự thay đổi các các thông số Vật lí gắn với q trình, hiện tượng
mà thí nghiệm mơ phỏng. Ta có hai cách thể hiện thơng số thí nghiệm:
+ Thể hiện bằng số: Di chuyển chuột đến biểu tượng (Number)
Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt rồi thả chuột.

trong


14
+ Thể hiện bằng đồ thị: Di chuyển chuột đến biểu tượng của đồ thị (Graph)
trong Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt, thả chuột. Để thiết
lập các thông số cho đồ thị ta thực hiện Graph  Properties.
Bước 5: Tiến hành chạy thử thí nghiệm
Sau khi đã lắp ráp, cài đặt thơng số và chọn các hình thức thể hiện của thí
nghiệm, ta tiến hành kích chuột vào Pause để chạy thử thí nghiệm. Lệnh Reload giúp
khơi phục lại trạng thái thí nghiệm được Save gần nhất.
1.2.4.2. Xây dựng các thí nghiệm của chương “Các định luật bảo tồn” Vật
lí 10 trên phần mềm Crocodile Physics
Sử dụng các bước để xây dựng một thí nghiệm trên phần mềm Crocodile
Physics được trình bày ở 1.2.4.1, tơi tiến hành xây dựng các thí nghiệm phục vụ cho
việc giảng dạy chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10.
+ Thí nghiệm làm nảy sinh vấn đề “Động lượng định luật bảo tồn động
lượng”.

Hình 1.7. Thí nghiệm làm nảy sinh vấn đề “Động lượng, định luật bảo toàn động
lượng”
Bước 1: Khởi động phần mềm, lưu file và thiết lập các nút lệnh Pause,
Reload, tạo khơng gian làm việc cho thí nghiệm.

15
+ Motion & space → Motion → space kích và giữ chuột, kéo space vào vùng
làm việc.
+ Kích chuột và di chuyển để đưa các nút lệnh Pause và Reload vào khung làm
việc, bật chế độ Pause Simulation.
+ Chọn Save hoặc Save as để lưu file.
Bước 2: Lựa chọn thiết bị thí nghiệm
+ Từ Libarary → Motion & Force → Motion → Grouds → Ideal inelastic
ground

giữ và di chuyển chuột để đưa Ideal inelastic ground vào

space.
+ Từ Libarary → Motion & Force → Motion → Balls → Ideal inelastic ball
giữ và di chuyển chuột để đưa Ideal inelastic ball vào space.
Bước 3: Lắp ráp và thiết lập thông số cho các thiết bị thí nghiệm đã lựa
chọn
+ Lựa chọn kiểu không gian làm việc Space → Properties → Motion →
Material → Fluid → Vaccum

để tạo ra một môi trường chân

không.
+ Cài đặt thông số về hệ số đàn hồi cho Ball và Ground ta có thế mở bảng
Properties của hai đối tượng trên và thay đổi thông số Elastic

.

Bước 4: Chọn hình thức thể hiện thơng số của thí nghiệm
+ Từ Libarary → Presentation → Number → kích và giữ chuột để đưa biểu

tượng này vào khung làm việc.
+ Gán các biểu tượng Number cho Ideal inelastic ball bằng cách kích và giữ
chuột vào biểu tượng Properties của Number và di chuyển chuột đến Ideal inelastic
ball, thả chuột.