CHƯƠNG 2. LÝ LUẬN VÀ ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM DẠY HỌC ĐỂ XÂY DỰNG PHÒNG THÍ NGHIỆM ẢO
2.1. Lý luận trên một số bộ môn
Toán học là môn khoa học nghiên cứu về các số, cấu trúc, không gian và các phép biến đổi. Nói một cách khác, người ta cho rằng đó là môn học về "hình và số."
Theo quan điểm chính thống, nó là môn học nghiên cứu về các cấu trúc trừu tượng định nghĩa từ các tiêu đề, bằng cách sử dụng Luận lý học (lôgic) và ký thiệu toán học. Các quan điểm khác của nó được miêu tả trong Triết học toán. Do khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều khoa học, toán học được mệnh danh là "ngôn ngữ của vũ trụ". Chuyên gia trong lĩnh vực toán học được gọi là nhà toán học. (Theo http://vi.wikipedia.org/wiki/Toan_hoc). Trong đó, Hình học là một trong những môn học ở trường phổ thông đòi hỏi học sinh phải có khả năng tư duy trừu tượng cao nên việc dạy và học môn hình học gặp phải nhiều khó khăn.
Hiện nay, việc giảng dạy phần hình học không gian trong trường học đã được trực quan hóa một số tiết thông qua việc giáo viên sử các mô hình khi lên lớp.
Tuy nhiên, việc chuẩn bị mô hình hình học không gian chiếm khá nhiều thời gian và công sức của giáo viên và xét về một mặt nào đó thì cũng chưa thực sự “trực quan hóa”. Đa số các tiết dạy, giáo viên thường sử dụng phương pháp diễn tả các hình khối hình học không gian còn ở mức đơn giản, tính trực quan chưa cao, chưa phù hợp với đối tượng học sinh, điều đó ảnh hưởng đến việc tiếp thu kiến thức của học sinh.
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, nhất là trong tin học.
Việc sử dụng các phần mềm dạy học và đưa công nghệ thông tin vào dạy học đã được nhiều trường quan tâm, đầu tư về cơ sở vật chất. Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học là một việc làm quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay.
18 2.1.2. Bộ môn Hóa học
Hóa học là một môn khoa học gắn liền với thực nghiệm với nhiều phản ứng thú vị nhưng cũng không kém phần nguy hiểm.
Hiện nay, trong các trường phổ thông trung học và cơ sở việc tiến hành thí nghiệm phần lớn là do giáo viên làm và biểu diễn trực quan. Học sinh rất ít khi được tự tay tiến hành một thí nghiệm. Đặc biệt có một số trường việc tiến hành thí nghiệm minh họa bài học không có, học sinh phải tự tưởng tượng thí nghiệm. Do đó việc nắm vững và sử dụng kiến thức hóa học của học sinh gặp nhiều khó khăn.
Đối với giáo viên dạy Hóa nếu không có thí nghiệm trực quan minh họa cũng sẽ rất khó khăn trong việc giảng dạy.
Có một số trường trang bị đầy đủ phòng thí nghiệm và có điều kiện để cho học sinh thực nghiệm nhưng cũng không thường xuyên tiến hành thí nghiệm vì nhiều lí do khác nhau.
- Thứ nhất, việc tiến hành thí nghiệm phải được chuẩn bị kỹ càng và mất nhiều thời gian. Giáo viên phải chuẩn bị và tiến hành trước. Điều này gây lên tâm lí ngại làm thí nghiệm ở giáo viên.
- Thứ hai, học sinh thường không lường trước được sự nguy hiểm của các phản ứng nên có thể xảy ra sự cố trong phòng thí nghiệm do học sinh nghịch ngợm hóa chất.
- Thứ ba, có những phản ứng đặc biệt nguy hiểm nếu thao tác không chính xác sẽ gây ra tai nạn.
Vậy vấn đề đặt ra là làm sao vẫn có thể tiến hành các thí nghiệm để học sinh hiểu và nắm vững bài học nhưng vẫn tiết kiệm thời gian và không gây nguy hiểm.
+ Cách xây dựng thí nghiệm ảo hóa học trong môi trường 3D:
- Tạo các vật thể: Bước này được xây dựng dựa theo các dụng cụ của kịch bản, nhằm tạo ra các dụng cụ thí nghiệm.
- Tạo chất liệu, áp chất liệu vào vật thể: Bước này nhằm xây dựng chất liệu cấu tạo vật thể, Ví dụ như ống nghiệm được làm bằng thủy tính, giá đỡ được làm bằng sắt hay vật liệu đó là chẩt lỏng như nước, axit..
19
- Ghép các dụng cụ lại với nhau. Từ các dụng cụ thí nghiệm được thiết kế riêng lẻ ghép các dụng cụ lại để bắt đầu xây dựng cảnh cho thí nghiệm.
- Mô phỏng lại các phản ứng, tương tác có thể xẩy ra của thí nghiệm.
- Phân tích các tương tác từ người sử dụng. Bước này cho phép người sự dụng tương tác với thí nghiệm thông qua giao diện đồ họa. Người sự dụng có thế hiệu chỉnh một số thông số như hiệu chỉnh góc nhìn, nhìn cận cảnh hay nhìn toàn bộ thí nghiệm, tương tác làm thay đổi thí nghiệm như tằng them nhiệt độ, tăng nồng độ chất ….
(Theo http://www.hoahoc.org/forum/threads/tong-quan-ve-thi-nghiem-ao-trong- day-hoc-hoa-hoc.5387/)
2.1.3. Bộ môn Vật Lý
Bộ môn vật lý là một bộ môn được xây dựng từ các hiện tượng tự nhiên, từ các thí nghiệm kiểm nghiệm, giải thích các hiện tượng thiên nhiên, phát triển tư duy khoa học, trên cơ sở đó áp dụng vào đời sống, kỹ thuật và công nghệ tiên tiến.
Đặc thù của bộ môn vật lý là trên cơ sở những thí nghiệm, thông qua thực hành cụ thể rút ra phương pháp nghiên cứu và những luận cứ khoa học. Vì vậy, phần thí nghiệm thực hành đối với bộ môn vật lý là rất quan trọng và không thể thiếu được trong quá trình giảng dạy. Đặc biệt, đối với các em học sinh THCS, bước đầu làm quen với công việc nghiên cứu vật lý thông qua các thí nghiệm thực hành, bên cạnh phần lý thuyết, thì phần trực quan lại càng có tầm quan trọng, nó không những hỗ trợ tích cực cho bài giảng, giúp cho học sinh hiểu và nắm chắc kiến thức, mà còn tạo được hứng thú trong giờ học. Hiểu rõ tầm quan trọng đó, trong những năm vừa qua, một mặt hàng năm , Bộ và sở GD&ĐT, các cấp, các ngành có chương trình đào tạo, tập huấn bồi dưỡng, nâng cao trình độ cho giáo viên nói chung và giáo viên môn vật lý nói riêng, đổi mới chương trình sách giáo khoa, cải tiến phương pháp dạy và học, bên cạnh đó, còn tạo mọi điều kiện cơ sở vật chất với khả năng có thể cao nhất, tăng cường trang thiết bị dạy học, dụng cụ thí nghiệm , tạo tiền đề tốt cho hoạt động dạy và học.
20
Trong những năm vừa qua, giáo viên đã cố gắng rất nhiều trong hoạt động dạy và học, bằng cách thiết kế bài giảng có câu hỏi gợi mở để học sinh thấy đích mà vươn tới. Vì vậy tiết nào cũng phải có đồ dùng dạy học. Học sinh phấn khởi vì được trực tiếp làm thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, được tự mình tìm ra quy luật tự nhiên.
Tuy nhiên, để có được một tiết dạy như vậy còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, cộng với sự nhiệt tình hết mình, tìm tòi, sáng tạo của giáo viên mới có thể mang lại kết quả tốt đẹp. Một mặt dụng cụ thí nghiệm mang lại hiệu quả và hỗ trợ rất tốt cho bài học, mặt khác nếu thí nghiệm, vì những lý do khác nhau lại không cho kết quả như mong muốn sẽ gây mất hứng thú cho học sinh, tác động không tốt đến bài giảng, nếu không muốn nói là phản tác dụng. Thí dụ như bộ quang học rất khó tạo ra được hai tia sáng song song. Sự tạo thành ảnh của các thấu kính cũng khó thu được được hình ảnh rõ nét... Nguyên nhân là do chất lượng đồ dùng dạy học của chúng ta chưa cao. Một số thí nghiệm khác không gây được ấn tượng cho học sinh , thí dụ như hiện tượng dẫn nhiệt, mắt thường không thể nhận biết được sự truyền nâng lượng. Một nguyên nhân khác nữa cũng làm cho thí nghiệm trong điều kiện thông thường không thể thực hiện được: Thời gian, đối với một tiết học chỉ giới hạn trong 45 phút, vừa phải truyền đạt kiến thức cơ bản, vừa phải tiến hành thí nghiệm, với điều kiện thực tế một số trường hiện nay, khó mà thực hiện được nếu không kéo dài thời gian của một tiết học. Hoặc có thí nghiệm, trên thực tế không thể thực hiện được vì độ an toàn quá thấp, quá nguy hiểm , như thí nghiệm về hiện tượng đoản mạch. Vì vậy thí nghiệm ảo đã giúp cho giáo viên rất nhiều trong hoạt động dạy học. Nó hỗ trợ trong những trường hợp mà thí nghiệm trong điều kiện bình thường không thể thực hiện được, vừa tiết kiệm được thời gian, vừa cho học sinh tiếp xúc với phương pháp dạy và học tiên tiến, hiệu quả của giờ học được nâng cao.
21