SKKN Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Sự bùng nổ của công nghệ đang tạo ra nhiều phương thức giáo dục mới, thông minh hơn, hiệu quả hơn, tiết kiệm nhiều chi phí hơn. Đến nay, xu hướng chuyển đổi số trong giáo dục đã tác động sâu sắc đến con người.
Gần đây, để phát triển giáo dục và đào tạo, nhiều hoạt động liên quan việc ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong dạy học, giáo dục được triển khai trong hệ thống ngành giáo dục và đào tạo, nhất là Chương trình ETEP với nhiệm vụ phát triển các trường sư phạm song song với bồi dưỡng đội ngũ GV thực hiện chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã đầu tư phương thức bồi dưỡng trực tuyến từ năm 2018 góp phần chuẩn bị cho GV từ ý tưởng đến kỹ năng ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong giáo dục phổ thông. Với các cơ sở pháp lý được ban hành cùng với những kinh nghiệm bồi dưỡng và tự bồi dưỡng đặc biệt là trải nghiệm trực tiếp thông qua các phương thức bồi dưỡng, GV phổ thông bước đầu đã quan tâm, thực hiện ứng dụng CNTT, thiết bị công nghệ và học liệu số trong dạy học, giáo dục.
Đặc biệt trong giai đoạn phòng chống dịch Covid-19 và thực hiện giãn cách xã hội, các trường phổ thông đã xây dựng kế hoạch học trực tuyến theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, hướng dẫn GV cài đặt phần mềm, vận động các em HS chủ động tham gia học trực tuyến,… và đã đạt được nhiều kết quả ban đầu khá khả quan. Việc dạy học trực tuyến cho học sinh không phải là nhiệm vụ mới đối với giáo viên vì nhiều địa phương đã tổ chức triển khai trong hai năm qua để ứng phó với những ảnh hưởng của dịch bênh Covid-19. Đến nay, nhiệm vụ này tiếp tục cần được tăng cường hơn nữa (theo hướng chuyển từ ứng phó tình thế sang chủ động theo kế hoạch) khi chúng ta bước vào năm đầu tiên thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đối với cấp trung học cơ sở trong bối cảnh dịch bệnh tiếp tục có những diễn biến phức tạp. Các địa phương và các nhà trường đã có những kinh nghiệm được đúc kết trong hai năm qua, đặc biệt là đã có đầy đủ những căn cứ pháp lí để xây dựng và tổ chức dạy học một cách linh hoạt nhằm mục tiêu kép: không chỉ thích ứng với diễn biến mới của dịch bệnh Covid-19 mà còn đẩy nhanh quá trình chuyển đổi số trong giáo dục, từng bước nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo.
Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) để người học tích cực, chủ động, sáng tạo là rất cần thiết và không thể thiếu trong đổi mới căn bản và toàn diện GD-ĐT theo tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 về đổi mới căn bản, toàn diện GD-ĐT, đáp ứng yêu cầu CNH, HĐH trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xây dựng Chương trình giáo dục phổ thông (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) với mục tiêu hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh.

Vật lí (tiếng Anh: physics, từ tiếng Hi Lạp cổ: φύσις có nghĩa là kiến thức về tự nhiên) là một môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực Vật lí học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ.
Các hiện tượng Vật lí, chúng ta có thể bắt gặp rất nhiều trong tự nhiên cũng như đời sống. Sấm sét: sự di chuyển của dòng điện, sóng biển: sự lan truyền dao động trên mặt nước, đèn huỳnh quang: sự liên quan quang phổ và sự va đập electreron… Vật lí học có những đóng góp quan trọng trong sự tiến bộ công nghệ do những phát kiến lí thuyết trong Vật lí. Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc vật lí hạt nhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đổi đáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như ti vi, máy vi tính, laser, internet, các thiết bị gia dụng, hay là vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sự phát triển cách mạng công nghiệp; và sự phát triển của ngành cơ học thúc đẩy sự phát triển phép tính vi tích phân.
Muốn dạy và học tốt môn Vật lí cần sự trực quan, cần thực hành nhiều dựa trên nền tảng lí thuyết. Môn khoa học tự nhiên, lượng kiến thức lớn, công thức nhiều nhưng không phải vì thế mà quá thiên về dạy lí thuyết bỏ qua thực hành, khiến cho học sinh không hiểu được bản chất các hiện tượng vật lí chỉ học thuộc lòng. Trong điều kiện giảng dạy Vật lí THPT, một tiết học 45 phút, với quá nhiều kiến thức, công thức và bài tập, quá ít cho sự thực hành. Do vậy, việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm trong dạy và học là một hoạt động quan trọng để thực hiện phương pháp dạy học mới nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo và hành động thực tiễn cho học sinh, Tuy nhiên, trong cả một chương học thì cũng chỉ có 1,2 bài thực hành, hơn nữa có những thí nghiệm trong phòng thực hành không đủ điều kiện trang thiết bị vật chất để mô phỏng, xúc tác quá trình diễn ra. Đồng thời để làm thí nghiệm thì gặp rất nhiều sai số nên học sinh rất khó để rút ra những kết luận, nhận xét chính xác từ những số liệu đã thu thập được. Để khắc phục điều này, tôi sẽ sử dụng phần mềm hỗ trợ để có số liệu chính xác, giúp học sinh dễ dàng rút ra nhận xét, kết luận cần thiết.
Việc đổi mới nội dung và phương pháp trong dạy học vật lí phải gắn liền với việc tăng cường sử dụng TN trong quá trình dạy học vật lí. Bên cạnh đó, khối lượng kiến thức trong mỗi bài học được tăng lên, hầu hết trong các bài đều có TN. Nếu dạy theo PP truyền thống và với những TN thật thì sẽ không đủ thời gian. Mặt khác, với điều kiện cơ sở vật chất hiện nay thì các trường phổ thông vẫn chưa có nhiều dụng cụ TN để đáp ứng yêu cầu của bài học theo sách giáo khoa mới. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin và tiến hành các TN 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.

Đặc biệt, các nội dung vật lí thường mang tính trừu tượng và khái quát cao; các hiện tượng, quá trình vật lí thường đa dạng, có thể diễn ra rất chậm hoặc rất nhanh; các đối tượng nghiên cứu của vật lí cũng rất phong phú, từ thế giới vi mô đến thế giới vĩ mô và siêu vĩ mô. Do đó, khi học tập các nội dung vật lí, học sinh thường gặp những khó khăn nhất định trong việc tri giác, khảo sát các hiện tượng và đo lường các đại lượng vật lí. Chính vì vậy, việc sử dụng các thiết bị công nghệ và phần mềm vào dạy học vật lí sẽ tạo môi trường thuận lợi để học sinh có thể trực quan, tri giác và khảo sát các mối liên hệ khách quan giữa các thuộc tính của các sự vật, hiện tượng. Qua đó học sinh lĩnh hội được các nội dung vật lí, phát triển các phẩm chất chủ yếu, các năng lực chung và đặc biệt là năng lực vật lí, đáp ứng mục tiêu của chương trình môn vật lí và chương trình giáo dục phổ thông 2018.
Thí nghiệm ảo, chính là chìa khoá giải quyết vấn đề trên. Thí nghiệm ảo có thể được hiểu như việc mô phỏng thí nghiệm thực tế để kiểm nghiệm lại lý thuyết hoặc làm minh họa rõ hơn một quá trình công nghệ. Thêm nữa, thí nghiệm ảo còn giúp mô phỏng các hiện tượng và tình huống khó thực hiện trong thí nghiệm thực. Nhờ vậy, thí nghiệm ảo kích thích niềm đam mê khoa học và tìm tòi khám phá cái mới của người học. Ngoài ra, thí nghiệm ảo còn giúp người học làm quen với thiết bị và các quy trình công nghệ trước khi thao tác thực tế như giảm thiểu đáng kể chi phí đầu tư thiết bị thực nghiệm và vật tư tiêu hao. Tăng cường hoạt động thực hành trong giảng dạy, không bị bó hẹp trong điều kiện trang thiết bị phòng thí nghiệm hạn chế, thậm chí có thể mô phỏng được các hiện tượng rất khó xẩy ra tự nhiên, nhà máy cộng nghệ cao. 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. Chính vì vậy, qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, tôi đúc kết kinh nghiệm và xây dựng thành đề tài “Thực hành thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí 11 phần quang học và điện học nhằm nâng cao năng lực số của HS tại trường THPT Hoàng Mai”.
2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
– Học sinh hiểu được bản chất của hiện tượng, ghi nhớ hình ảnh trực quan
– Tạo cho học sinh hứng thú trong học tập.
– Để học sinh là trung tâm giảng dạy đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới.
– Phát huy năng lực sáng tạo, nghiên cứu CNTT của GV và HS.
– Nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường THPT Hoàng Mai, đào tạo thế hệ trẻ được tiếp cận với phương pháp học tiên tiến của thế giới dục.
– Phát triển năng lực số cho HS THPT đáp ứng chuyển đổi số trong giáo

2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
– SKKN được xây dựng cho khối 11, trường THPT Hoàng Mai
– Người viết nghiên cứu sử dụng thí nghiệm ảo kết hợp một số phương pháp dạy học tích cực giúp HS đào sâu phần lý thuyết cũng như mở rộng tìm tòi cho học sinh khối 11, trường THPT Hoàng Mai. Nhằm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên biệt đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới.
3. Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp nghiên cứu tài liệu.
– Phương pháp chuyên gia.
– Phương pháp quan sát.
– Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
– Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động (thông qua các bài tập, bài kiểm tra của học sinh).
– Phương pháp phân tích, tổng hợp.
– Phương pháp thống kê.
4. Các bước thực hiện đề tài
Khảo sát thực tiễn việc sử dụng thí nghiệm ảo và phương pháp dạy học tích cực vào giảng dạy Vật lí 11 tại một số trường trên địa bàn tỉnh Nghệ An.
Tổng hợp kết quả điều tra và phân tích số liệu thu thập được để đưa ra kết luận về thực trạng vấn đề và tính thiết thực, cần thiết của vấn đề nghiên cứu.
Soạn kế hoach dạy học theo hướng phát triển năng lực HS, có kết hợp chuyển đổi số và phương pháp dạy học tích cực. Từ đó thực nghiệm tại các lớp đã chọn. Sau khi giảng dạy có hình thức kiểm tra, đánh giá được sự tiến bộ của các em và để đánh giá tính hiệu quả của đề tài.
Phân tích kết quả sau khi đã tác động. Đưa ra kết luận về tính thiết thực, khả năng ứng dụng của đề tài nghiên cứu.