Lý do ch ọn đề t ài
Nghị quyết 29-NQ/TW nhấn mạnh việc đổi mới phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại, khuyến khích tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh Điều này nhằm khắc phục lối truyền thụ kiến thức một chiều và ghi nhớ máy móc Tập trung vào việc dạy cách học và cách nghĩ, khuyến khích tự học để người học có thể tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng Việc chuyển từ hình thức học chủ yếu trên lớp sang các hoạt động học tập đa dạng, bao gồm hoạt động xã hội, ngoại khóa và nghiên cứu khoa học là rất quan trọng Đồng thời, việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học cũng được đẩy mạnh Đặc biệt, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý ngày càng được chú trọng, nhờ vào hiệu quả của nó trong việc nâng cao khả năng nhận thức của học sinh.
Trong dạy học ở trường trung học phổ thông, kiến thức chủ yếu được hình thành qua thực nghiệm, với thí nghiệm là khâu then chốt trong phương pháp này Để học sinh dễ dàng tiếp nhận kiến thức mới, giáo viên cần sử dụng các phương tiện dạy học hiệu quả và trực quan như tranh ảnh, mô hình, công nghệ thông tin và đặc biệt là thí nghiệm Việc sử dụng thiết bị thí nghiệm không chỉ giúp học sinh tự khám phá kiến thức mới mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học.
Việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường THPT là cần thiết và đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy, đồng thời kích thích hoạt động nhận thức của học sinh Thí nghiệm Vật lý không chỉ mang lại sự trực quan sinh động mà còn giúp tránh tình trạng giáo điều trong giảng dạy, từ đó củng cố niềm tin vào khoa học và hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh.
Việc áp dụng thí nghiệm trong giảng dạy còn hạn chế do thiếu thiết bị đạt chuẩn khoa học và sư phạm Nhiều bộ thí nghiệm được mua nhưng không được sử dụng thường xuyên, chỉ thực hiện khi có kiểm tra Thời gian chuẩn bị cho thí nghiệm là một yếu tố cản trở, cùng với khả năng làm thí nghiệm của giáo viên và học sinh còn hạn chế Ngoài ra, cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm tại một số trường THPT còn thiếu thốn, không đồng bộ và chất lượng chưa cao, trong khi số lượng học sinh trong lớp đông gây khó khăn cho việc quan sát thí nghiệm Những vấn đề này ảnh hưởng đến quá trình hình thành kiến thức cho học sinh.
Việc sử dụng video clip thí nghiệm được thiết kế cẩn thận có thể khắc phục những hạn chế trong việc học tập qua con đường thực nghiệm Những video này cần được gia công kỹ lưỡng, từ việc lựa chọn thiết bị cho đến quá trình vận hành, nhằm đảm bảo hiệu quả và chất lượng trong việc truyền đạt kiến thức.
Video clip thí nghiệm là những đoạn phim ngắn thể hiện các bước trong quá trình thí nghiệm, được thiết kế để hỗ trợ giảng dạy và đạt được mục tiêu học tập Việc sử dụng video clip thí nghiệm giúp giảm thiểu rủi ro khi thực hiện thí nghiệm trong lớp học, cho phép học sinh quan sát một cách trực quan và sinh động từng chi tiết cũng như các bộ phận của thí nghiệm Học sinh có thể xem lại video nhiều lần mà không cần phải lặp lại các thao tác thí nghiệm, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.
Chương "Động lực học chất điểm" trong Vật lí 10 THPT là phần kiến thức quan trọng, chủ yếu hình thành qua thực nghiệm và có nhiều ứng dụng thực tiễn Tuy nhiên, việc thực hiện thí nghiệm hoàn chỉnh trong thời gian hạn chế của tiết học gặp khó khăn, đặc biệt do điều kiện cơ sở vật chất tại một số trường THPT chưa đáp ứng đủ yêu cầu Để đạt được mục tiêu dạy học, một giải pháp khả thi là sử dụng các video clip thí nghiệm đã được lựa chọn và gia công sư phạm.
Chúng tôi đã quyết định nghiên cứu và xây dựng video clip thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy chương "Động lực học chất điểm" trong môn Vật lí lớp 10 THPT, nhằm nâng cao hiệu quả học tập và tạo hứng thú cho học sinh.
Mục đích nghiên cứu
Xây dựng và sử dụng video clip thí nghiệm cho chương "Động lực học chất điểm" trong môn Vật lý lớp 10 THPT là một giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng dạy học Những video này không chỉ giúp học sinh dễ dàng tiếp cận kiến thức mà còn tạo hứng thú trong việc học tập Việc áp dụng công nghệ vào giảng dạy sẽ làm cho các khái niệm vật lý trở nên sinh động và dễ hiểu hơn, từ đó cải thiện kết quả học tập của học sinh.
Đối tượng v à phạm vi nghiên cứu
− Thí nghiệm trong dạy học Vật lí
Chương “Động lực học chất điểm”, Vật lí10 THPT.
Giả thuyết khoa học
Việc xây dựng và sử dụng hiệu quả các video clip thí nghiệm trong giảng dạy sẽ giúp khắc phục những khó khăn của thí nghiệm thực tế, đồng thời tăng cường tính trực quan cho bài học Điều này không chỉ đổi mới phương tiện và phương pháp dạy học mà còn nâng cao chất lượng giáo dục.
Nhiệm vụ nghiên cứu
− Nghiên cứu cơ sởlý luận vềthí nghiệm và clip thí nghiệm trong dạy học vật lí.
Tại Phòng thực hành thí nghiệm của trường THPT Chuyên Tiền Giang, tỉnh Tiền Giang, học sinh được lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm liên quan đến Động lực học chất điểm, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng thực tiễn trong lĩnh vực vật lý.
− Lựa chọn xây dựng một sốclip thí nghiệm.
− Thiết kế một số tiến trình dạy học sử dụng các clip thí nghiệm đã xây dựng.
− Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các phương án đã thiết kế, điều chỉnh, hoàn thiện.
Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
− Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp thực nghiệm trong trong dạy học vật lí.
− Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, các tài liệu có liên quan.
6.2.Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
− Điều tra sơ bộ về việc sử dụng video clip thí nghiệm trong quá trình dạy học ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Tiền Giang.
Xửlý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học.
Đóng góp của luận văn
- V ề lý luận : Điều chỉnh, bổ sung quy trình xây dựng video clip thí nghiệm dùng cho dạy học Vật lí.
Đã xây dựng 7 video thí nghiệm với dung lượng tổng cộng 984 MB, phục vụ cho việc giảng dạy chương "Động lực học chất điểm" trong môn Vật lý 10 THPT Các video này đảm bảo tính khoa học và sư phạm, đồng thời tạo ra cơ sở dữ liệu trực quan đa phương tiện cho việc thiết kế các tiến trình dạy học hiệu quả.
Thiết kế ba tiến trình dạy học sử dụng các clip thí nghiệm đã được xây dựng nhằm nâng cao tính trực quan của bài học và khuyến khích hoạt động nhận thức tích cực của học sinh.
Cấu trúc luận văn
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VIDEO CLIP THÍ NGHIỆM DÙNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
Thí nghiệm trong dạy học vật lí
Theo Nguyễn Đức Thâm, thí nghiệm vật lý là sự can thiệp có chủ đích và có hệ thống của con người vào các đối tượng trong thực tế Bằng cách phân tích các điều kiện và kết quả của sự can thiệp này, chúng ta có thể thu thập tri thức mới.
Thí nghiệm vật lí là thí nghiệm mà đối tượng nghiên cứu là tự nhiên (hiện tượng tự nhiên/ quá trình, hiện tượng vật lí)
Thí nghiệm giáo khoa về vật lí là những hoạt động thực nghiệm được thiết kế nhằm hỗ trợ quá trình dạy học Các thí nghiệm này được tổ chức bởi các nhà sư phạm với mục tiêu giúp học sinh tiếp thu tri thức mới và kiểm tra tính chính xác của kiến thức đã học một cách hiệu quả.
Có thể xem xét chức năng của thí nghiệmvật lí theo 2 quan điểm: quan điểm của lý luận nhận thức và quan điểm của lý luận dạy học.
Theo quan điểm của lý luận nhận thức, thí nghiệm có các chức năng sau [11]
− Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức
Thí nghiệm là phương pháp quan trọng để thu nhận kiến thức về đối tượng nghiên cứu, giúp trả lời các câu hỏi khoa học Quá trình này bao gồm thiết kế phương án thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm và xử lý kết quả quan sát Thí nghiệm không chỉ phân tích hiện tượng khách quan mà còn cho phép thiết lập một cách chủ quan nhằm thu nhận tri thức khách quan.
Trong quá trình dạy học vật lý, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu cảm tính cho học sinh, đặc biệt ở giai đoạn đầu khi các em chưa có nhiều hiểu biết về hiện tượng hoặc quá trình vật lý Những dữ liệu này giúp học sinh hình thành giả thuyết và là cơ sở cho việc khái quát hóa các tính chất cũng như mối liên hệ quy luật giữa các đại lượng vật lý trong hiện tượng đang nghiên cứu.
− Thí nghiệm là phương tiện đểkiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thuđư ợc
Kết quả của thí nghiệm thường phủ định tri thức đã biết, dẫn đến việc cần đưa ra giả thuyết khoa học mới Quá trình này yêu cầu kiểm tra giả thuyết qua các thí nghiệm khác, từ đó giúp thu thập tri thức khái quát hơn, bao gồm cả những tri thức đã được công nhận trước đó như các trường hợp riêng và giới hạn.
Trong giảng dạy vật lý ở bậc phổ thông, một số kiến thức được hình thành từ suy luận logic dựa trên các kiến thức đã có Do đó, việc tiến hành thí nghiệm là cần thiết để xác minh tính chính xác của những kiến thức này.
− Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thuđư ợc vào thực tiễn
Thí nghiệm là công cụ quan trọng giúp áp dụng tri thức vào thực tiễn Qua việc tiến hành thí nghiệm với các mô hình, chúng ta có thể tạo ra tiền đề cho việc chế tạo các dụng cụ và thiết bị phục vụ cho cuộc sống hàng ngày.
Chương trình vật lý tại trường phổ thông giới thiệu nhiều ứng dụng của vật lý trong cuộc sống và sản xuất Thực hiện thí nghiệm giúp học sinh hiểu rõ hơn về cách áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn Những thí nghiệm này không chỉ minh chứng cho các ứng dụng thực tiễn mà còn khẳng định tính chính xác của những kiến thức vật lý.
− Thí nghiệm là một bộphận của các phương pháp nhận thức vật lí
Bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức vật lý phổ biến, bao gồm phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình, là yếu tố quan trọng trong việc hình thành kiến thức cơ bản về vật lý ở trường phổ thông Thí nghiệm đóng vai trò then chốt trong cả hai phương pháp này.
+ Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đềcần giải đáp, câu hỏi trảlời.
Giai đoạn 3: Từ giả thyết, dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra được bằng thí nghiệm.
Giai đoạn 4 trong quá trình nghiên cứu là xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra tính chính xác của các hệ quả đã rút ra Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp, giả thuyết được coi là chân thực; nếu không, cần đề xuất giả thuyết mới Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng cả ở giai đoạn đầu, khi thu thập thông tin về đối tượng nghiên cứu, và ở giai đoạn cuối, khi kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả bằng cách loại bỏ các yếu tố không liên quan.
+ Vai trò của thí nghiệmtrong phương pháp mô hình
Phương pháp mô hình gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Thu thập các thông tin về đối tượng gốc.
Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình.
Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hìnhđểsuy ra các hệquảlý thuyết.
Giai đoạn 4 trong phương pháp mô hình tập trung vào việc kiểm tra kết quả trên đối tượng gốc Trong giai đoạn đầu, thông tin về đối tượng gốc được thu thập qua thí nghiệm, giúp loại bỏ các yếu tố không quan tâm và xác định các thuộc tính, mối quan hệ bản chất Giai đoạn 3 yêu cầu thực hiện thí nghiệm với mô hình vật chất Cuối cùng, ở giai đoạn 4, việc so sánh kết quả thu được từ mô hình với kết quả từ đối tượng gốc cho phép kiểm tra độ chính xác của mô hình và xác định giới hạn áp dụng của nó.
Theo quan điểm của lý luận dạy học, thí nghiệm có các chức năng sau [11]
− Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học
Thí nghiệm có thể áp dụng trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học, từ việc đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức và kỹ năng mới, đến việc củng cố kiến thức đã có và kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh.
Trong giai đoạn xác định mục đích nghiên cứu, việc sử dụng thí nghiệm để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu là rất hữu ích Những thí nghiệm này thường đơn giản, không tốn nhiều thời gian chuẩn bị và thực hiện, giúp tạo ra các tình huống có vấn đề rõ ràng.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới, cung cấp dữ liệu thực nghiệm để khái quát hóa và kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết Qua đó, thí nghiệm giúp xác nhận các kết quả logic được rút ra từ giả thuyết, từ đó tạo ra kiến thức mới.
Trong chương trình vật lí phổ thông, nhiều kiến thức được xác nhận qua suy luận logic từ các thông tin đã chính xác Tuy nhiên, để củng cố tính thực nghiệm của khoa học vật lí và nâng cao niềm tin của học sinh vào tính chân thực của kiến thức, giáo viên cần tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng.
Video clip thí nghiệm
Video là một dạng hìnhảnh động tập hợp của rất nhiều ảnh tĩnh xuất hiện liên tục nối tiếp nhau.
Trong tiếng Anh“clip”có nghĩa là “trích” một nội dung nào đó để giới thiệu vắn tắt nội dung đó.[5]
Video clip là một đoạn phim ngắn kết hợp âm thanh và hình ảnh, thường được trích từ bộ phim, bài hát hoặc ghi lại một sự kiện, quá trình nào đó.
Video clip thí nghiệm là những đoạn phim ngắn (thường dưới 10 phút) thể hiện một hoặc một số bước trong quá trình thực hiện thí nghiệm Những clip này được thiết kế chuyên biệt để phục vụ cho hoạt động dạy học, giúp đạt được các mục tiêu giáo dục hiệu quả.
− Có chức năng của thí nghiệm biểu diễn thông thường với các cấp độ khác nhau phụthuộc vào người sửdụng.
− Có tính linh hoạt trong tổ chức hoạt động nhận thức, gây hứng thú cho học sinh, giáo dục nhân cách tốt cho học sinh…
Các đoạn trích ngắn có thể được giáo viên sử dụng linh hoạt trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học, bao gồm việc đặt vấn đề, nghiên cứu và củng cố kiến thức Chúng có thể áp dụng trong cả lớp học và ngoài lớp, trong giờ học chính khóa cũng như ngoại khóa.
− Làm thí nghiệm mẫu đểhọc sinh quan sát trước khi tiến hành thí nghiệm thực hành đối với những thí nghiệm khó.
Nền tảng này cung cấp nguồn dữ liệu phong phú cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy và học, cho phép giáo viên tự biên tập các video clip thành tài liệu phù hợp với nhu cầu giảng dạy của mình.
1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của video clip thí nghiệm
Sử dụng video clip thí nghiệm giúp quá trình dạy học trở nên hấp dẫn và thú vị hơn, đồng thời giúp học sinh tiếp cận những kiến thức lý thuyết một cách thực tiễn hơn.
Việc sử dụng video clip thí nghiệm trong lớp học không chỉ giúp hạn chế rủi ro mà còn mang lại cho học sinh cơ hội quan sát trực quan và sinh động từng chi tiết nhỏ của bộ thí nghiệm Giáo viên có thể điều chỉnh video bằng cách phóng to hoặc thu nhỏ các chi tiết của thiết bị, giúp học sinh dễ dàng theo dõi và hiểu rõ hơn Hơn nữa, học sinh có thể xem lại video nhiều lần mà không cần phải thực hiện lại các thao tác thí nghiệm, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.
Chuẩn bị cho một bài thí nghiệm đòi hỏi nhiều thời gian, gây khó khăn trong việc phân phối thời gian hợp lý cho tiết học Việc sử dụng video clip thí nghiệm sẽ giúp giải quyết vấn đề này, mang lại hiệu quả cho cả giáo viên và học sinh.
Tình trạng dạy chay trong giáo dục hiện nay, do thiếu thiết bị thí nghiệm hoặc thiết bị không đảm bảo chất lượng, cũng như khả năng thực hành thí nghiệm hạn chế của giáo viên và học sinh, có thể được cải thiện hiệu quả bằng cách sử dụng video clip thí nghiệm.
− Để xây dựng một video clip thí nghiệm đòi hỏi người giáo viên phải bỏ ra nhiều thời gian, công sức đểthực hiện quay một video clip thí nghiệm.
Việc chỉ sử dụng video clip thí nghiệm trong giảng dạy sẽ không giúp học sinh phát triển toàn diện các kỹ năng cần thiết như đo đạc, lắp ráp và hiệu chỉnh thiết bị.
HS không tham gia trực tiếp vào quá trình thực hiện thí nghiệm, điều này dẫn đến việc niềm tin vào kết quả thí nghiệm giảm sút Họ có thể cho rằng kết quả chỉ là sản phẩm của một kịch bản đã được thiết kế sẵn bởi người thực hiện thí nghiệm.
− Khả năng đạo diễn, trìnhđộbiên tập, kĩ thuật xửlí các hình ảnh đểtrở thành một video clip thí nghiệm của các giáo viên còn hạn chế.
Xây d ựng video clip thí nghiệm trong dạy học vật lí
Theo Lê Minh Triết [13] thì quy trình xây dựng video clip thí nghiệm trong dạy học Vật lí có 3 bước như sau:
Bước 1: Chuẩn bị các điều kiện để xây dựng video clip thí nghiệm
Bước 2: Thực hiện quay phim
Bước 3: Biên tập thành video clip thí nghiệm
Quy trình xây dựng video clip thí nghiệm hiện tại còn thiếu sót trong việc hướng dẫn cách lựa chọn nội dung cần thiết để tạo thành video Do đó, trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã bổ sung thêm 4 bước cụ thể để cải thiện quy trình này.
-Bước 1: Lựa chọn nội dụng cho việc xây dựng video clip thí nghiệm
+ Rà soát các thí nghiệm thuộc danh mục thiết bị dạy học tối thiểu hiện có củanhà trường nơi mìnhcó điều kiện tiếp cận.
+ Khảo sát thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí của giáo viên một số trường phổ thông trong địa bàn (huyện/ thành phố/ tỉnh)
+ Lựa chọn các thí nghiệm cần xây dựng video clip.
-Bước 2: Chuẩn bị các điều kiện để xây dựng video clip thí nghiệm
+ Lắp đặt và hiệu chỉnh các thiết bị thí nghiệm.
+Cài đặt sẵn các phần mềm máy tính cần sử dụng.
+ Đối với các thí nghiệmtrong cùng một lúc cần thực hiện rất nhiều thao tác thì cần phải có thêm một phụ tá để trợ giúp.
Để xác nhận thí nghiệm thành công, cần thực hiện thuần thục các bước như lấy số liệu và xử lý số liệu, đồng thời đối chiếu với lý thuyết Điều này đảm bảo rằng sai số không vượt quá 5%.
-Bước 3: Thực hiện quay phim
+ Người xây dựng video clip tiến hành quay phim, phụ tá trợ giúp theo yêu cầu của người xây dựng video clip.
Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, người phụ tá không chỉ thực hiện các thao tác trên thiết bị mà còn hỗ trợ ghi hình bằng camera để tạo ra video clip.
-Bước 4: Biên tập thành video clip thí nghiệm
Sau khi thu thập các hình ảnh thí nghiệm từ camera, người tạo video sử dụng phần mềm làm phim chuyên dụng để biên tập và hoàn thiện video clip thí nghiệm theo ý tưởng của mình.
Sơ đồ hóa quytrình xây dựng video clip thí nghiệm(xem hình 2)
1.3.2 Tiêu chí đánh giá một clip thí nghiệm
- Về mặt khoa học vật lí
Việc sản xuất video clip thí nghiệm cần phản ánh chính xác quy trình thực hiện thí nghiệm mà không có sự can thiệp từ chủ thể Thí nghiệm phải đạt được thành công, tái tạo đúng các hiện tượng vật lý theo quy luật đã được xác lập trong khoa học vật lý.
- Về mặt khoa học sư phạm
+ Âm thanh, hìnhảnh phải rõ ràng,đảm bảo nghe được và nhìnđược.
Video clip thí nghiệm cần đảm bảo giúp học sinh tiếp thu kiến thức và kỹ năng theo yêu cầu chương trình học, từ đó giúp các em nhận thức hiện tượng một cách rõ ràng và dễ dàng lĩnh hội kiến thức Điều này góp phần phát triển khả năng nhận thức và tư duy logic của học sinh.
Nội dung và cấu trúc của video clip cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về việc giảng dạy lý thuyết và thực hành, đồng thời tuân thủ các nguyên tắc sư phạm cơ bản để đảm bảo hiệu quả trong quá trình học tập.
+ Phải phù hợp với nhiệm vụ sư phạm và phương pháp giảng dạy, thúc đẩy khả năng tiếp thu năng động của học sinh.
+ Phải có mối liên hệ chặt chẽ về nội dung, bố cục và hình thức trong và hỗ trợ trong việc tổ hợp các phương tiện khác.
Chuẩn bị các điều kiện để xây dựng video clip thí nghiệm
Biên tập thành video clip thí nghiệm
Hình 2 Sơ đồ hóa quy trình xây dựng video clip thí nghiệm
+ Phải thúc đẩy việc sử dụng các phương pháp dạy học hiện đại và các hìn h thái tổ chức dạy học tiên tiến.
- Về mặt thẩm mĩ và tâm lí
Khi sản xuất video clip thí nghiệm, cần chú trọng đến yếu tố thẩm mỹ và tạo ra sự tương tác mạnh mẽ về tâm lý với học sinh, nhằm thu hút sự chú ý và hướng đến mục tiêu giáo dục hiệu quả.
+ Các video clip thí nghiệm phải hài hòa về màu sắc, âm thanh; không có tạp âm và các hìnhảnh khác gây nhiễu.
+ Nội dung video clip phù hợp đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi, càng gần gũi với đời sống hàng ngày càng tốt.
Để sản xuất một video clip thí nghiệm chất lượng, người thiết kế cần chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật, bao gồm việc chọn lựa thiết bị, xác định góc quay và vị trí đặt camera, lồng ghép âm thanh, cũng như biên tập để tạo ra một video hoàn chỉnh.
Khi chọn thiết bị, cần lưu ý đến màu sắc để đảm bảo độ rõ nét khi lên hình Dù video chỉ thực hiện cho những thí nghiệm khó, việc tìm kiếm thiết bị đơn giản nhất trong khả năng vẫn rất quan trọng.
Để đảm bảo học sinh có thể quan sát toàn cảnh của thí nghiệm, góc quay và vị trí đặt camera cần được điều chỉnh hợp lý, đồng thời làm nổi bật hiện tượng vật lý mà thí nghiệm muốn thể hiện Các hình ảnh thu được nên có kích thước tối thiểu để học sinh vẫn có thể quan sát rõ ràng trong khoảng cách 5m.
Khi thực hiện lồng tiếng, cần đảm bảo sự ăn khớp giữa hình ảnh và âm thanh Âm thanh và hiệu ứng trong các chuyển đoạn phải phù hợp với từng hoạt cảnh, nhằm kích thích hứng thú cho học sinh.
XÂY DỰNG VIDEO CLIP THÍ NGHIỆM DÙNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”, VẬT LÍ 10 THPT
Vị trí và đặc điểm của chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT
Động lực học chất điểm là một chương quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 10, cung cấp kiến thức cần thiết để giải quyết các bài tập cơ học cổ điển và giải thích hiện tượng trong cuộc sống Các định luật Niu-tơn đóng vai trò then chốt trong cơ học cổ điển, với nhiều ứng dụng thực tiễn như đảm bảo an toàn giao thông và hoạt động của các thiết bị như máy giặt Việc nghiên cứu các định luật này không chỉ giúp học sinh tích lũy kiến thức cho học tập mà còn để áp dụng vào thực tiễn Hiểu rõ các lực cơ học và các định luật Niu-tơn là điều cần thiết cho học sinh, vì đây là kiến thức cốt lõi để giải quyết các bài toán cơ bản trong lĩnh vực cơ học.
Mục tiêu dạy học của chương “Động lực học chất điểm”
Theo chuẩn kiến thức - kỹ năng môn vật lý lớp 10, mục tiêu dạy học của chương "Động lực học chất điểm" bao gồm việc trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản về lực và chuyển động, phát triển kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề liên quan đến động lực học, cũng như khả năng áp dụng các định luật Newton trong thực tiễn.
+ Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng vectơ.
+ Nêu được quy tắc tổng hợp và phân tích lực.
+ Phát biểu được điều kiện cân bằng của một chất điểm dưới tác dụng của nhiều lực.
+ Nêu được quán tính của vật là gì và kể được một số ví dụ về quán tính.
+ Phát biểu được định luật I Niu-tơn.
+ Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được hệ thức của định luật này.
+ Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, hướng).
+ Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lò xo.
+ Viết được công thức xác định lực ma sát trượt.
+ Nêu mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trong định luật
II Niu-tơn như thế nào và viết được hệ thức của định luật này.
+ Nêu được gia tốc rơi tự do là do tác dụng của tr ọng lực và viết được hệ thức g m
+ Nêu được khối lượng là số đo mức quán tính.
+ Phát biểu được định luật III Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật này. + Nêu được các đặc điểm của phản lực và lực tác dụng.
+ Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động trònđều là tổng hợp các lực tác dụng lên vật và viết được công thức F ht mv 2 r = mω 2 r.
+ Vận dụng được định luật Húc để giải được bài tập đơn giản về sự biến dạng của lò xo.
+ Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản.
+ Vận dụng được công thức tính lực ma sát trượt để giải được các bài tập đơn giản.
+ Biểu diễn được các vectơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể.
+ Vận dụng được các định luật I, II, III Niu-tơn để giải được các bài toán đối với một vật hoặc hệ hai vật chuyển động.
Khối lượng và mức quán tính của vật có mối quan hệ chặt chẽ, giúp giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kỹ thuật Sự hiểu biết về mối quan hệ này không chỉ giúp chúng ta nhận diện các hiện tượng vật lý xung quanh mà còn ứng dụng vào các lĩnh vực kỹ thuật, từ thiết kế cơ khí đến an toàn giao thông Việc nắm vững khối lượng và mức quán tính cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả của các sản phẩm công nghệ.
+ Giải được bài toán về chuyển động của vật ném ngang.
+ Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động trònđều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực.
+ Xác định được hệ số ma sát trượt bằng thí nghiệm.
Có thể mô tả nội dung chương “Động lực học chất điểm” theo sơ đồ như hình 3
Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo.Định luật Húc ĐỘNG
Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm.
Lực là một yếu tố quan trọng trong vật lý, đóng vai trò trong việc xác định trạng thái chuyển động của chất điểm Cân bằng lực xảy ra khi tổng hợp các lực tác động lên một vật bằng không, đảm bảo điều kiện cân bằng cho chất điểm Phân tích lực giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các tác động này Các định luật Niu-tơn, bao gồm Định luật I, II và III, cung cấp nền tảng lý thuyết cho việc nghiên cứu lực và chuyển động, từ đó giải thích các hiện tượng vật lý trong cuộc sống hàng ngày.
Ba định luật Niu-tơn Định luật vạn vật hấp dẫn
Lực ma sát trượt Lực ma sát lăn Lực ma sát nghỉ Lực hướng tâm Hướng và điểm đặt của lực đàn hồi của lò xo
Xác định chuyển động của vật Thí nghiệm kiểm chứng
Cơ sở lý thuyết Dụng cụ thí nghiệm Khảo sát chuyển động ném ngang
Lắp ráp thí nghiệm Trình tự thí nghiệm
Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn.
Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc Lực ma sát
Bài toán về chuyển động ném ngang
Xác định hệ số ma sát
Sau khi nghiên cứu nội dung chương "Động lực học chất điểm" trong Vật lý 10 THPT, chúng tôi đã phát triển một số video clip thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy chương này.
2.3 Xây dựng một số video clip thí nghiệm dùng trong dạy học chương “Động lực học chất điểm”, Vật lí 10 THPT
2.3.1 Lựa chọn nội dung xây dựng video clip thí nghiệm
Dựa trên mục tiêu dạy học của chương, nội dung chính khi giảng dạy cần bao gồm việc sử dụng thí nghiệm, cả thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực tập, như đã được xác định trong bảng 1.
Bảng 1 Nội dung dạy học và thí nghiệm cần sử dụng (tối thiểu) chương
TT Nội dung dạy học
Thí nghiệm cần sử dụng Thí nghiệm biểu diễn
1 Qui tắc hợp lực đồng qui X
3 Định luật II Niu-tơn X
4 Định luật III Niu-tơn X
5 Lực đàn hồi của lò xo Định luật Húc X
Để xây dựng video clip thí nghiệm về chuyển động ném ngang X, ngoài việc tham khảo bảng 1, điều kiện thiết bị thí nghiệm cũng rất quan trọng Trường THPT Chuyên Tiền Giang nơi chúng tôi làm việc được trang bị bộ thí nghiệm hiện đại của hãng Phywe (Đức) Chúng tôi đã lắp đặt và vận hành các thí nghiệm theo bảng 1, đồng thời kiểm tra độ chính xác không vượt quá 5% theo yêu cầu giáo khoa Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, chúng tôi đã chọn xây dựng các video clip thí nghiệm như được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2 Lựa chọn nội dung xây dựng video clip thí nghiệm chương “ĐLHCĐ”, Vật lí 10
TT Nội dung Loại thí nghiệm Tên video clip Các clip trong video
Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát
Khảo sát sự phụ thuộc gia tốc vào lực kéo
Clip1 Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm về định luật II Niu- tơn
Clip2 Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc gia tốc vào lực kéo
Khảo sát sự phụ thuộc gia tốc vào khối lượng
Clip3 Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc gia tốc vào khối lượng
2 Lực đàn hồi Định luật Húc
Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát
Khảo sát sự phụ thuộc lực đàn hồi vào độ biến dạng của lò xo
Clip4 Giới thiệu dụng cụ thí nghiệmvề lực đàn hồi
Clip5 Tiến hành thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi
Thí nghiệm nghiên cứu minh họa
Nghiệm lại công thức lực hướng tâm
Clip6 Giới thiệu dụng cụthí nghiệmvề lực hướng tâm Clip7 Tiến hành thí nghiệm lực hướng tâm
2.3.2 Video clip thí nghiệm định luật II Niu-tơn
− Khảo sát định luật II Niu-tơn bằng thực nghiệm.
− Phát triển tư duy và rèn luyện kĩ năng phân tích, xửlí sốliệu thí nghiệm cho học sinh.
-Giá đỡ có phích cắm
- Cổng quang điện và máy đếm thời gian
+ Lắp đặt và hiệu chỉnh độ thăng bằng của đệm không khí.
+ Lắp ráp cổng quang điện vào giá đỡ, gắn cáp nối vào cổng quang điện và máy đếm thời gian.
+ Gắn tấm cản sáng vào đầu của con trượt.
+ Gắn ròng rọc có khối lượng không đáng kểvào cuối đệm khí.
Sử dụng sợi dây mảnh để nối vào đầu con trượt, sau đó vắt dây qua ròng rọc Tiếp theo, treo các gia trọng có khối lượng 1g vào đầu dây còn lại để tạo ra lực kéo theo phương nằm ngang lên con trượt.
Hình 4 Bốtrí thí nghiệmĐịnh luật II Niu-tơn(Ảnh cắt ra từclip)
(Xem clip 1 Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm định luật II Niu-tơn tại CD đính kèm luận văn)
− Bước 2 Tiến hành thí nghiệm
+ Thí nghiệm 1: Khảo sát sựphụthuộc của gia tốc vào lực kéo
• Cài đặt chế độ đo thời gian của máy đếm thời gian.
Bật nguồn khí và kéo con trượt về phía đầu của đệm khí; dưới tác dụng của lực kéo, con trượt sẽ di chuyển thẳng với gia tốc đều, chắn ngang cổng quang điện A và B.
• Ghi nhận lại các giá trịthời gian t A , t B , t AB vào bảng sốliệu.
• Tăng giá trị của lực kéo bằng cách hay thay đổi số gia trọng gắn vào sợi dây, lặp lại thí nghiệm.
Hình 5 minh họa thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa gia tốc và lực kéo Để tìm hiểu rõ hơn về sự phụ thuộc này, bạn có thể xem clip 2 trong tài liệu đính kèm luận văn.
+ Thí nghiệm 2: Khảo sát sựphụthuộc của gia tốc vào khối lượng
• Cài đặt chế độ đo thời gian của máy đếm thời gian.
Bật nguồn khí và kéo con trượt đến đầu của đệm khí Dưới tác dụng của lực kéo, con trượt sẽ di chuyển thẳng với tốc độ tăng dần, chắn ngang cổng quang điện A và B.
• Ghi nhận lại các giá trịthời gian t A , t B , t AB vào bảng sốliệu.
• Tăng khối lượng của con trượt bằng cách thêm gia trọng vào hai bên của con trượt, lặp lại thí nghiệm.
Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng đã được thực hiện và ghi lại trong clip Hình ảnh từ clip cho thấy rõ mối liên hệ giữa gia tốc và khối lượng Vui lòng xem clip 3 trong CD đính kèm luận văn để có thêm thông tin chi tiết về thí nghiệm này.
2.3.2 Video clip thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi
− Khảo sát sựphụthuộc của lực đàn hồi vào độdãn của lò xo.
− Rèn luyện khả năng quan sát, tư duy, phân tích và xửlý sốliệu cho học sinh.
- Trụ đỡ có đế từ
+ Lắp đặt lò xo và thước kẻvào bảng từ.
+ Gắn con trỏ dùng để đánh dấu vịtrí lò xo vào thước kẻ.
Hình 7 Bốtrí thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi (Ảnh cắt ra từclip)
(Xem clip 4 Giới thiệu dụng cụthí nghiệm khảo sát lực đàn hồi tại CD đính kèm luận văn)
− Bước 2 Tiến hành thí nghiệm
Trước khi treo gia trọng vào lò xo, hãy sử dụng con trỏ để đánh dấu vị trí ban đầu của lò xo và ghi lại giá trị chiều dài ban đầu của nó trên thước kẻ.
Treo một gia trọng vào lò xo và để lò xo dãn ra Sử dụng con trỏ thứ hai để đánh dấu vị trí mới của lò xo, sau đó đọc giá trị chiều dài của lò xo trên thước kẻ và ghi lại số liệu vào bảng Tiếp theo, treo thêm gia trọng vào lò xo và lặp lại thí nghiệm.
Hình 8 Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi (Ảnh cắt ra từclip)
2.3.3 Video clip thí nghiệm khảo sát lực hướng tâm
− Nghiệm lại công thức tính lực hướng tâm.
− Rèn luyện khả năng quan sát, tư duy, phântích và xửlý sốliệu cho học sinh.
- Thiết bị khảo sát lực hướng tâm
-Động cơ điện, hộp số
- Cổng quang điện có máy đếm
+ Lắp đặt thiết bịkhảo sát lực hướng tâm.
+ Lắp ráp xe lăn và lực kếvào thiết bịkhảo sát lực hướng tâm Dùng 1 sợi dây nối xe lăn với lực kếthông qua ròng rọc.
+ Lắp ráp hộp số vào động cơ điện, gắn dây curoa vàoổ quay và động cơ điện. + Thiết lập chế độ đo thời gian của cổng quang điện.
Hình 9 Bốtrí thí nghiệm lực hướng tâm (Ảnh cắt ra từclip)
(Xem clip 6 Giới thiệu dụng cụthí nghiệm lực hướng tâm tại CD đính kèm luận văn)
− Bước 2: Tiến hành thí nghiệm
Bật công tắc động cơ và điều chỉnh vận tốc góc đến giá trị mong muốn, được tính bằng công thức ω=2π/T, trong đó T là chu kỳ đo được từ máy đếm thời gian Lực hướng tâm được xác định bằng lực kế và các số liệu cần được ghi nhận vào bảng.
+ Tăng giá trị của khối lượng bằng cách thêm các gia trọng khối lượng 10 g vào xe lăn.Ghi nhận sốliệu vào bảng.
+ Giữnguyên khối lượng của vật, thay đổi giá trịvận tốc góc của động cơ Ghi nhận sốliệu vào bảng.
Giữ nguyên giá trị khối lượng của vật và vận tốc góc của động cơ, thay đổi bán kính quay của xe bằng cách điều chỉnh vị trí của lực kế Ghi nhận dữ liệu vào bảng để phân tích và so sánh.
Hình 10 Thí nghiệm lực hướng tâm (Ảnh cắt ra từclip) (Xem clip 7 Thí nghiệm lực hướng tâm tại CD đính kèm luận văn)
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Mục đích của thực nghiệm sư phạm là kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài, từ đó rút ra những kết luận cần thiết để cải tiến và khắc phục hạn chế Đồng thời, việc này cũng nhằm bổ sung cơ sở lý luận cho đề tài sao cho phù hợp.
Khẳng định tính khả thi của đề tài.
Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm
3.2.1.Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Học sinh lớp 10 thuộc trường THPT Chuyên Tiền Giang tỉnh Tiền Giang năm học 2017 –2018.
Quá trình thực nghiệm được thực hiện tại trường THPT Chuyên Tiền Giang với bốn lớp 10T, 10H, 10V và 10S, tổng cộng 139 học sinh Trong đó, lớp 10H và 10S được chọn làm lớp thực nghiệm, trong khi lớp 10T và 10V đóng vai trò là lớp đối chứng.
Nhóm Lớp Sỹ số Tổng cộng
Tôi chọn thực nghiệm tại trường THPT Chuyên Tiền Giang vì hiện đang công tác ở đây, nên tôi hiểu rõ tình hình và mặt bằng chung của học sinh Học sinh tại trường có năng lực đồng đều, và đây là một ngôi trường được tỉnh đầu tư trang thiết bị hiện đại, tiên tiến.
3.2.2.Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi đã chọn 2 cặp lớp để tiến hành nghiên cứu, bao gồm lớp 10T và 10V với tổng số 70 học sinh làm nhóm đối chứng, trong khi lớp 10H và 10S với tổng số 69 học sinh được chọn làm nhóm thực nghiệm.
3.2.2.2 Phương pháp tiến hành thực nghiệm
Sau khi nhận được sự đồng ý từ lãnh đạo trường và tổ chuyên môn, chúng tôi đã triển khai kế hoạch thực nghiệm Chúng tôi chọn ra 4 lớp học, trong đó có hai lớp đối chứng giảng dạy theo phương pháp truyền thống với các phương tiện dạy học thông thường, và hai lớp thực nghiệm sử dụng videoclip thí nghiệm và máy tính để hỗ trợ quá trình dạy học.
Các lớp học được chọn có điều kiện và chất lượng học tập vật lý tương đương nhau Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm trên lớp có trình độ thấp hơn với giả thuyết rằng nếu lớp thực nghiệm đạt kết quả cao hơn hoặc bằng lớp đối chứng, thì mẫu đã đáp ứng yêu cầu thực nghiệm Tất cả các giờ học ở lớp thực nghiệm được quan sát và ghi chép cẩn thận Sau mỗi tiết học, các lớp đối chứng và thực nghiệm làm cùng một đề kiểm tra 45 phút Chúng tôi cũng trao đổi và rút kinh nghiệm từ đồng nghiệp về phương pháp giảng dạy, tổ chức hoạt động học tập, và tác phong sư phạm Kết quả thực nghiệm được phân tích từ sự so sánh giữa nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm dựa trên kết quả bài làm của học sinh.
Nội dung thực nghiệm sư phạm
Trong các lớp thực nghiệm, giáo viên sử dụng video clip thí nghiệm để giảng dạy, nhằm nâng cao sự hiểu biết của học sinh Ngược lại, trong các lớp đối chứng, giáo viên áp dụng phương pháp giảng dạy truyền thống với các tài liệu và phương tiện dạy học thông thường Sự khác biệt này giúp đánh giá hiệu quả của việc sử dụng video clip trong quá trình học tập.
Di ễn biến thực nghiệm sư phạm
Trong các lớp đối chứng, khi tiếp xúc với dụng cụ thí nghiệm, học sinh rất hứng thú Tuy nhiên, do hạn chế về thiết bị vật lý và không gian lớp học, học sinh không thể quan sát đầy đủ các dụng cụ và quá trình thí nghiệm Điều này dẫn đến tình trạng học sinh mất tập trung, chỉ chú ý vào thiết bị mà bỏ qua lời giảng của giáo viên, làm giảm khả năng tiếp thu kiến thức trong tiết học Ngược lại, trong các tiết học không sử dụng đồ dùng dạy học, tình hình có thể khác biệt.
HS không mặn mà với việc đóng góp vào việc xây dựng kiến thức mới Tuy nhiên, trong các lớp thực nghiệm, việc sử dụng video clip thí nghiệm đã giúp tăng cường sự hứng thú và tương tác của học sinh.
Học sinh (HS) có thể dễ dàng quan sát và tìm hiểu các chức năng của thiết bị trong lớp học, giúp tăng cường sự hứng thú và tập trung trong tiết học Giáo viên (GV) chủ động quản lý thời gian thí nghiệm, đảm bảo tiết học diễn ra đúng tiến độ Các video clip thí nghiệm được sử dụng không chỉ như thí nghiệm biểu diễn trên lớp mà còn làm tài liệu mẫu, cung cấp thêm tư liệu học tập cho HS.