Đề tài Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Vật Lý THCS

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THCS
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Vật lý là môn khoa học của thực nghiệm, vì vậy trong giảng dạy môn Vật lý làm thí nghiệm là một khâu có vai trò rất quan trọng, nó không chỉ làm tăng tính hấp dẫn của môn học, giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức lý thuyết mà còn làm tăng tính nhạy bén trực quan của học sinh.
Việc lồng ghép các thí nghiệm vào trong các bài học Vật lý là một biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền đạt kiến thức cho học sinh.
Và đổi mới nội dung và phương pháp trong dạy học Vật lý phải gắn liền với việc tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học. Bên cạnh đó, có những bài có khối lượng kiến thức nhiều, hầu hết trong các bài đều có thí nghiệm. Nếu dạy theo PP truyền thống và với những thí nghiệm thật thì đôi khi sẽ không đủ thời gian. Mặt khác, với điều kiện cơ sở vật chất hiện nay thì các trường phổ thông cơ sở vẫn chưa có nhiều dụng cụ thí nghiệm để đáp ứng yêu cầu của bài học theo sách giáo khoa mới. Do đó, việc ứng dụng công nghệ thông tin và tiến hành các thí nghiệm ảo trên máy vi tính là một giải pháp quan trọng trong việc giảng dạy, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến thức mà mình chiếm lĩnh được, đồng thời tạo hứng thú học tập cho học sinh trong từng bài học.
Vì vậy nên tôi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm có tên là “Ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Vật lý THCS” được ứng dụng trong chương trình Vật lý ở trường THCS, và THPT. Với sự kết hợp giữa phần mềm Crocodile Physics (phần mềm cá sấu), Macromedia Flash 8 với phần mềm Microsoft Powerpoint 2003 để soạn một bài giáo án điện tử, giúp cho bài giảng trở nên sinh động và đáp ứng đầy đủ yêu cầu của một tiết dạy.
II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI: 
 1. Thuận lợi: 
Các thí nghiệm trong sách giáo khoa đa số là dễ thực hiện, và dụng cụ thí nghiệm ngày càng được chú trọng đầu tư ở các trường phổ thông cơ sở nên tạo điều kiện để giáo viên Vật lý dùng thí nghiệm thật truyền đạt kiến thức.
Đội ngũ giáo viên trẻ nhiệt tình hăng say trong công việc giảng dạy và thực hiện tốt các thí nghiệm theo như trong sách giáo khoa mới.
Việc ứng dụng CNTT trong giảng dạy ngày càng được áp dụng nhiều như sử dụng Microsoft Powerpoint để soạn giáo án điện tử
2. Khó khăn: Do chủ quan và khách quan mà không thể thực hiện các thí nghiệm được, các lý do đó có thể là: 
Không có đủ thời gian để chuẩn bị thí nghiệm. 
Thiết bị thí nghiệm không đồng bộ, chất lượng kém, sai số lớn... 
Thí nghiệm xẩy ra trong các điều kiện đặc biệt: Buồng tối (đường đi của tia sáng), chân không, nhiệt độ cao... 
Thí nghiệm được thực hiện quá nhanh hoặc là quá chậm. 
Thường thì khi gặp các trở ngại trên giáo viên sẽ phải dạy "chay" dẫn đến tốn thời gian và chất lượng giờ học không cao. 
3. Số liệu thống kê:
 Qua quá trình theo dõi và hỏi ý kiến học sinh thì tôi nhận thấy đa số các em đều trả lời là việc làm thí nghiệm trong giờ học là rất cần thiết để giúp học sinh nắm kiến thức và làm cho các em hừng thú trong giờ học. 
Thích làm thí nghiệm: 50%
Không thích vì khó làm: 20%
Thích nhưng kết quả sai: 15%
Ý kiến khác: 15%
III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: 
Cơ sở lý luận: 
 - Ngày nay việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy đã và đang ngày càng được nhân rộng trong các trường học. Nhưng làm thế nào để một tiết dạy bằng giáo án điện tử trở nên hứng thú và thành công hơn một tiết lên lớp truyền thống? Điều này còn phụ thuộc vào khâu thiết kế và việc lồng ghép các thí nghiệm mô phỏng, tranh ảnh minh họa,của người giáo viên.
 - Qua tìm tòi và nghiên cứu, tôi thấy phần mềm Crocodile Physics và Macromedia Flash 8 rất hay vì tính đa dụng của nó, mô phỏng được hầu hết các thí nghiệm trong sách giáo khoa vật lý hiện hành.
Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp:
2.1. Vai trò của TN trong dạy học VL: 
 - TN là phương tiện thu nhận tri thức, kiểm tra tính đúng đắn của tri thức và là phương tiện để vận dụng tri thức đó vào thực tiễn. TN là một bộ phận của các PP nhận thức VL và có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học. TN góp phần phát triển toàn diện nhân cách của học sinh, đơn giản hóa và trực quan các hiện tượng trong dạy học VL. 
2.2. Tại sao nên sử dụng TN ảo trong dạy học VL:
 - TN ảo được thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả học sinh trong lớp học có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên có thể chỉnh kích cỡ của dụng cụ đủ lớn để cả lớp đều có thể quan sát rõ ràng, kể cả các em ngồi ở cuối lớp học. 
 - TN hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định, nếu có nhầm lẫn thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô hình cháy nổ trên máy vi tính. 
 - Có những quá trình trong thực tế không thể quan sát bằng mắt thường nhưng TN ảo trên máy vi tính thì có thể mô phỏng các quá trình một cách chính xác và trực quan. 
 -TN ảo do đã được lập trình sẵn nên gần như tất cả các TN đều chuẩn xác, thực hiện TN đem lại kết quả như mong đợi. 
 -Với một TN mà dụng cụ kồng kềnh thì việc chuẩn bị và chuyển TN từ lớp học này sang lớp học khác rất khó khăn và mất thời gian. Còn với TN ảo thì các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính, giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần mềm thiết kế TN vào trong máy tính, lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ TN. 
 Biện pháp thực hiện:
- Kết hợp 2 phần mềm với các hiệu ứng của chương trình Microsoft Powerpoint.
- Dùng phần mềm Macromedia Flash 8 mô phỏng hoạt động của “điamo” Điện học 9 và “chuông điện” trong chương trình Vật lý 7 phần Điện học trang 64 SGK.
- Dùng phần mềm Crocodile Physics mô phỏng “Đường đi tia sáng qua các gương phẳng, gương cầu lồi, gương cầu lõm” ở chương trình Vật lý 7 phần Quang học từ bài 5 trang 15 đến bài 8 trang 24 SGK. Và hiện tượng “Phân tích ánh sáng trắng” trong chương trình Vật lý 9 phần Quang học trang 139.
- Khi thực hiện các thí nghiệm ảo cần phải phân tích rõ cho học sinh biết các dụng cụ có trong thí nghiệm, tính lịch sử và khoa học của thí nghiệm.
- Giáo viên hướng dẫn cho một số học sinh (nhóm học sinh) có điều kiện về nhà tự làm lại thí nghiệm và đưa ra nhận xét.
 Nội dung thực hiện:
Làm việc với phần mềm Macromedia Flash 8:
Biểu tượng trên desktop và màn hình làm việc của chương trình:
Biểu tượng của Flash
Trang chứa chi tiết 
Màn hình làm việc
Thanh công cụ đồ họa
Nhấn layer và vào thanh công cụ vẽ khung cho Dinamo:
Tiếp theo, nhấp chọn layer và vẽ thêm bóng đèn, dây điện, nắp và trục dinamo. Lưu ý là mỗi chi tiết để trên một layer khác nhau. Ta được như hình dưới:
Layer chứa chi tiết đã được đặt tên
Bạn nhấp chọn trên thanh Frame của layer chi tiết và nhấn F6 để chép các chi tiết làm chuyển động. Làm tương tự trên các layer.
Từ frame 1 đến frame 65 (tùy thích)
Sau cùng là tạo chuyển động cho dinamo và đèn sáng. Trong phần mô phỏng chỉ có nắp, trục và nam châm dinamo quay còn các chi tiết khác thì đứng yên.
 + Chọn Frame 5 của từng chi tiết và nhấn F6 để chép các chi tiết qua frame 5.
 + Sau đó bạn quay chi tiết 1 góc tùy thích. Làm liên tục cho đến khi hết 65 frame thì dừng lại. Bây giờ là chi tiết có thể quay được. Sau đây là hình minh họa cho nam châm quay qua từng 5 frame một: (Có thể nhấn Ctrl + Enter để kiểm tra)
Việc còn lại là làm cho đèn sáng:
 + Ngay frame 1 của layer đèn, nhấp phải chuột chọn Create motion Twean
 + Vào Properties, chọn Shape ở mục Twean 
 + Khi bạn thấy trên thanh công cụ như hình vẽ là được. 
 + Sau cùng là chọn màu cho đèn sáng. ở đây là màu vàng: Chọn frame cuối, vào mục colour chọn màu vàng, xong.
Công việc cuối trước khi chèn vào Powerpoint là xuất file này sang file *.swf, tốt nhất là file *.exe trừ trường hợp máy khác không cài flash thì vẫn chạy được.
Vào File trên thanh thực đơn, chọn Publish setting, chọn định dạng file cần xuất, chọn thư mục lưu và nhấn publish là xong.
Định dạng file cần xuất ra
 Nhấn vào đây để xuất file à OK
 Thư mục lưu file xuất ra.
Mở bài giảng Powerpoint®tạo nút liên kết®Phải chuột®Hyperlink®chọn file xuất ra lúc nãy®ok. Bây giờ bài giảng của bạn có thể mô phỏng dinamo làm việc.
Làm việc với phần mềm Corodile Physics:
Biểu tượng và màn hình là việc:
Màn hình làm việc
Thanh công cụ chính
Thẻ Properties
Thẻ Parts Library
Thẻ Contents
Hướng dẫn cách sử dụng các chức năng của phần mềm Crocodile Physics. 
 + Các chức năng của thanh Menu ngang: Thanh menu ngang gồm có 5 menu đó là: File, Edit,View, Scenes, Help. 
 --Menu File gồm các chức năng để quản lí, in ấn TN đang thiết kế. 
 --Menu Edit gồm các chức năng để thiết kế, chỉnh sửa, sắp xếp TN. 
 --Menu View gồm các chức năng điều khiển chế độ hiển thị của các dụng cụ và không gian thiết kế TN và chế độ hiển thị của chương trình. 
 --Menu Scenes gồm các chức năng để quản lí các không gian làm việc (scene) của chương trình như thêm, bớt, chọn không gian làm việc. 
 --Menu Help gồm các phần giới thiệu chương trình, bản quyền, phiên bản của chương trình và tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình.
+ Các thẻ chứa dữ liệu của chương trình: 
Phần Contents: Gồm các TN có sẵn được sắp xếp theo từng chủ đề cụ thể nên rất dễ tra cứu. Trong phần này có mục Getting Started chứa các bài học, lời khuyên cho những người lần đầu tiên sử dụng phần mềm Crocodile Physics.
 - Phần Parts Library: Là kho chứa các dụng cụ để thiết kế các thí nghiệm. Việc thiết kế các thí nghiệm rất đơn giản, ta chỉ cần dùng chuột chọn dụng cụ thí nghiệm thích hợp rồi kéo ra màn hình thiết kế, sau đó điều chỉnh thuộc tính của dụng cụ sao cho phù hợp với yêu cầu của bài thí nghiệm. 
 Phần này có rất nhiều dụng cụ để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng các phần cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học. Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm Vật lý. 
 - Phần Properties: Phần này có chức năng thể hiện và thay đổi các thuộc tính của các dụng cụ và đối tượng được chọn. 
Tạo lưới cho màn hình làm việc
Màu nền
Hiệu điện thế của pin
Tạo ảnh của các tia sáng qua các gương:
Kết quả trên màn hình làm việc
Xoay hướng chiếu tia sáng
Chọn màu tia sáng
 Hiện tượng 
tán sắc ánh sáng
 Chọn kiểu gương dùng cho hiện tượng tán sắc ánh sáng.
 Thiết kế mạch đơn giản
Đưa TN ảo đã thiết kế vào các slide bài giảng trong PowerPoint. 
 Với các tính năng của chương trình Microsoft Office PowerPoint người soạn thảo có thể chủ động thiết kế các hoạt động giảng dạy theo các slide với bố cục rõ ràng tiện cho theo dõi, kết hợp với các hiệu ứng, các liên kết sẽ tạo cho bài giảng thêm sinh động, hấp dẫn, kích thích sự hứng thú, ham học hỏi, tìm tòi cái mới cho học sinh. 
 Để đưa các TN ảo đã thiết kế vào trong các slide bài giảng thì ta sử dụng chức năng liên kết (Hyperlink) có sẵn trong chương trình PowerPoint theo trình tự các bước: 
 + Chọn đối tượng cần liên kết 
 + Vào Menu Insert, chọn Hyperlink (Ctrl + K), hoặc chọn biểu tượng Insert Hyperlink trên thanh công cụ. 
 + Chỉ đường dẫn tới file thí nghiệm đã thiết kế sẵn.
 Ta cũng có thể sử dụng hai chương trình chạy song song cùng lúc, khi nào cần TN thì 
chuyển qua chương trình Crocodile Physics bằng cách sử dụng phím Windows 
trên bàn phím cộng với Tab và chọn biểu tượng Corodile Physics.
õ Ngoài ra, các phần mềm vừa nêu còn có thể làm rất nhiều các thí nghiệm khác nữa mà thí nghiệm thực không đạt hiệu quả.
 IV. KẾT QUẢ: 
Với sự kết hợp bài giảng điện tử với các thí nghiệm mô phỏng đã làm cho học sinh rất hứng thú trong học tập, hăng say phát biểu, tiếp thu kiến thức tốt hơn, nắm vững kiến thức cơ bản, phát huy được tính tích cực, tự giác của học sinh. 
V. BÀI HỌC KINH NGHIỆM:
Việc ứng dụng các phần mềm thí nghiệm mô phỏng vào trong dạy học vật lý là một cách làm hay, hiệu quả và hiện đại, khi mà các thí nghiệm thực không thể thực hiện được. 
- Tuy nhiên khi sử dụng thí nghiệm mô phỏng cần phải đảm bảo tính chính xác và trực quan để làm được điều đó phải chú ý đến hai yếu tố: 
 + Trước hết là phụ thuộc vào mức độ nhận thức của người nghiên cứu về quy luật phản ánh hiện tượng, quá trình vật lý. 
 + Sau đó phụ thuộc vào khả năng của người lập trình, những ưu việt của phần mềm mô phỏng để phản ánh các quy luật, hiện tượng vật lý chính xác đến chừng nào. 
Trước khi sử dụng phần mềm thí nghiệm mô phỏng giáo viên phải có được ý 
tưởng rõ rệt của việc sử dụng máy tính để giải quyết vấn đề gì ? Thiếu nó thì 
không thể có hiệu quả hay sẽ gặp nhiều khó khăn như thế nào trong tiết 
dạy?... 
Phải đầu tư thời gian đúng mức cho việc cập nhật các phần mềm vật lý mới để có nhiều sự lựa chọn khi thực hiện các thí nghiệm mô phỏng, lập trình được thì càng tốt. 
Không phải lúc nào cũng tận dụng triệt để thí nghiệm ảo để truyền đạt kiến thức mà phải linh hoạt đối với từng bài, từng nội dung,
VI. KẾT LUẬN:
Việc sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý làm tăng tính thực nghiệm của môn học, tạo hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh tin tưởng và nắm vững kiến thức hơn. 
Các thí nghiệm ảo này do bản thân tự thiết kế bằng phần mềm Macromedia Flash 8, Crocodile Physics nên sẽ phù hợp với mục đích của tiết học, bài học và PP giảng dạy của mỗi giáo viên. 
Các công cụ của phần mềm rất đầy đủ nên có thể thiết kế gần như tất cả các thí nghiệm trong chương trình vật lý phổ thông. 
Phần mềm Macromedia Flash 8, Crocodile Physics có dung lượng không lớn và có thể chạy trên các máy tính có cấu hình thông thường, còn phần mềm Microsoft Office PowerPoint là một phần trong bộ phần mềm Microsoft Office đang được sử dụng rất rộng rãi nên việc sử dụng và phổ biến các phần mềm này ở các trường học là rất tiện lợi, khả thi. 
Các khả năng hỗ trợ của máy vi tính và phần mềm trong một số giai đoạn của chu trình nhận thức sáng tạo sẽ tạo cơ sở cho việc đưa thêm các nội dung mới, đối tượng nghiên cứu mới vào trong chương trình vật lý phổ thông cũng như đối với PP dạy học nhằm tích cực, tự lực hóa quá trình học tập của học sinh trong dạy học vật lý. 
 VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
[1] Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm Hà Nội. 
[2] Nguyễn Bảo Hoàng Thanh (2004), Phương pháp giảng dạy Vật lí. 
[3] Phạm Khắc Hùng, Ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy Vật lí, NXB trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
[4] Trần Chí Minh, Thí nghiệm Vật lí với sự trợ giúp của máy tính điện tử, NXB trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
[5] Các website:      
	Xuân Đông, ngày 01 tháng 11 năm 2011
 	Người thực hiện
	Ngoâ Vaên Hoaøng