Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng của phần mềm Geometer’s sketchpad trong dạy học Vật lí

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Ứng dụng của phần mềm Geometer’s sketchpad trong dạy học Vật lí

1. BI ỆN PHÁP: ỨNG D ỤNG C ỦA PH ẦN M ỀM GEOMETER’S SKETCHPAD TRONG D ẠY H ỌC V ẬT LÍ Giáo viên: Nguy ễn H ải Ph ước – T ổ V ật lí – CNCN ___ MỤC L ỤC I. M Ở ĐẦ U 1 II. N ỘI DUNG 2 1. Đánh giá th ực tr ạng 2 2. Trình bày bi ện pháp 3 2.1. Gi ới thi ệu ph ần m ềm Geometer’s Sketchpad 3 2.2. Ưu nh ược điểm c ủa ph ần m ềm Geometer's Sketchpad 4 2.3. Tóm t ắt cách s ử d ụng ph ần m ềm Geometer's Sketchpad 4 2.4. Ứng d ụng ph ần m ềm Geometer's Sketchpad để t ạo b ộ công c ụ dựng hình cho môn v ật lí 6 2.5. Ứng d ụng các công c ụ xây d ựng được vào m ột s ố bài h ọc trong ch ươ ng trình V ật lí THPT 7 III. HI ỆU QU Ả TH ỰC HI ỆN C ỦA VI ỆC ÁP D ỤNG BI ỆN PHÁP VÀO TH ỰC T Ế D ẠY H ỌC 8 IV. K ẾT LU ẬN 9 PH Ụ L ỤC 10 1
2. I. MỞ ĐẦ U Hi ện nay, s ự phát tri ển c ủa công ngh ệ thông tin đã m ở ra tri ển v ọng to l ớn trong vi ệc đổ i mới ph ươ ng pháp d ạy h ọc và h ỗ tr ợ m ạnh m ẽ cho ng ười giáo viên trong vi ệc so ạn gi ảng. H ầu h ết các tr ường đề u được trang b ị máy vi tính, phòng học công ngh ệ thông tin, k ết n ối internet Máy vi tính được s ử d ụng trong d ạy học để h ỗ tr ợ được các nhi ệm v ụ c ơ b ản c ủa quá trình d ạy h ọc và nh ất là h ỗ tr ợ đắc l ực cho vi ệc d ạy và h ọc ch ươ ng trình m ới theo định h ướng phát tri ển n ăng lực. V ới s ự tr ợ giúp c ủa máy vi tính và ph ần m ềm d ạy h ọc, GV có th ể t ổ ch ức quá trình h ọc t ập c ủa HS theo h ướng phát huy tính tích c ực, chủ độ ng, sáng t ạo trong ho ạt độ ng nh ận th ức c ủa h ọc sinh. Với đặ c thù c ủa vật lí là môn khoa h ọc th ực nghi ệm nên trong quá trình hình thành nh ững ki ến th ức m ới cho HS đòi h ỏi GV và HS ph ải ti ến hành các TN; đồng th ời môn v ật lí có quan h ệ ch ặt ch ẽ v ới toán h ọc, dùng nhi ều công c ụ của toán h ọc, c ả hình h ọc và đại s ố, để th ể hi ện các m ối quan h ệ trong v ật lí. Để học t ốt môn v ật lí, h ọc sinh ph ải có t ư duy logic t ốt và trí t ưởng t ượng m ới có th ể n ắm b ắt h ết các hi ện t ượng và dùng thành th ạo các công c ụ toán h ọc để gi ải quy ết các v ấn đề đặ t ra. Từ nhi ều n ăm qua, vi ệc ứng d ụng công ngh ệ thông tin trong d ạy h ọc v ật lí đã được áp d ụng r ộng rãi và mang l ại hi ệu qu ả cao. Các ứng d ụng m ạnh nh ất có th ể k ể đế n là: Mô ph ỏng thí nghi ệm, phân tích video, phân tích s ố li ệu thí nghi ệm, v ẽ đồ th ị. Tuy nhiên, m ột khía c ạnh trong vi ệc d ạy h ọc v ật lí ch ưa được quan tâm đúng m ức đó là ch ưa có ph ần m ềm chuyên bi ệt đủ m ạnh để bi ểu di ễn các mô hình toán h ọc trong v ật lí và ch ưa có ph ần m ềm đủ ti ện l ợi để h ỗ tr ợ giáo viên trong vi ệc v ẽ các hình v ật lí trong d ạy h ọc. Qua m ột th ời gian nghiên c ứu, tôi nh ận th ấy ph ần m ềm Geometer’s Sketchpad có th ể đáp ứng m ột ph ần nào đó các nhu c ầu k ể trên. Vì v ậy, tôi ch ọn đề tài báo cáo: “ Ứng d ụng c ủa ph ần m ềm Geometer’s Sketchpad trong d ạy h ọc vật lí”. II. NỘI DUNG 1. Đánh giá th ực tr ạng CNTT ngày càng được ứng d ụng m ạnh m ẽ và đã t ạo ra nhi ều chuy ển bi ến tích c ực trong giáo d ục. Các ph ần m ềm h ỗ tr ợ đã và đang là công c ụ tr ợ giúp một cách r ất tích c ực cho GV và HS trong vi ệc nâng cao ch ất l ượng d ạy - h ọc. Tuy nhiên qua kh ảo sát các giáo viên d ạy v ật lí và h ọc sinh ở tr ường THPT Lê Lợi, tôi nh ận th ấy m ột s ố v ấn đề sau: - Vi ệc s ử d ụng ph ần m ềm d ạy h ọc ph ần l ớn ở m ức độ mô ph ỏng hi ện t ượng vật lí thu ần túy. Đố i v ới các hi ện t ượng k ết h ợp gi ữa v ật lí và toán h ọc thì ch ưa 2
3. đáp ứng được. Ví d ụ nh ư mô ph ỏng phép c ộng vec-tơ, s ự thay đổ i c ủa các vec- tơ v ận t ốc, gia t ốc, l ực, m ối quan h ệ gi ữa dao độ ng điều hòa và chuy ển độ ng tròn đều, hình chi ếu c ủa ch ất điểm lên các tr ục trong chuy ển độ ng ném - Khi s ử d ụng các ph ần m ềm d ạy h ọc, giáo viên th ường g ặp hai tình hu ống: Nếu ph ần m ềm dễ s ử d ụng thì ph ạm vi áp d ụng h ẹp và hình ảnh không đẹ p m ắt, khó điều khi ển (VD: Crocodiles, Working Model ); N ếu ph ần m ềm áp d ụng rộng, hình ảnh đẹ p m ắt thì khó biên so ạn phù h ợp bài gi ảng, đòi h ỏi ki ến th ức và kĩ n ăng cao (VD: Macromedia Flash ). - Ph ần l ớn giáo viên tìm th ường tìm các file mô ph ỏng có s ẵn trên internet nên thi ếu tính ch ủ độ ng và không điều ch ỉnh được theo ý đồ d ạy h ọc c ủa mình. - Ch ưa có ph ần m ềm chuyên d ụng để v ẽ hình v ật lí m ột cách ti ện l ợi và chu ẩn xác. Hi ện nay m ột s ố tác gi ả có biên so ạn m ột s ố ph ần m ềm v ẽ hình nh ưng ph ần l ớn đề u d ựa vào các hình v ẽ trong Word, xây d ựng b ằng macro t ạo thành các hình có s ẵn th ường g ặp trong v ật lí. Cách làm này không kh ắc ph ục được các điểm y ếu v ề hình v ẽ trong Word đó là khó v ẽ các giao điểm, khó c ăn ch ỉnh đoạn th ẳng, không đo được chính xác độ dài, không làm được các phép dời hình nh ư t ịnh ti ến, đố i x ứng, phép quay, không v ẽ được các hình nh ư hyperbol, parabol vv d ẫn đế n hình v ẽ thi ếu tính chuyên nghi ệp. 2. Trình bày bi ện pháp 2.1. Gi ới thi ệu ph ần m ềm Geometer’s Sketchpad The Geometer's Sketchpad (th ường được g ọi t ắt là Sketchpad hay GSP) là một ph ần m ềm th ươ ng m ại v ới m ục đích khám phá Hình h ọc Euclid, Đại số, Gi ải tích và các ngành khác c ủa Toán h ọc. Tác gi ả ph ần m ềm là Nicholas Jackiw ng ười Canada. Geometer's Sketchpad được s ử d ụng r ộng rãi trong vi ệc gi ảng d ạy ở nhi ều tr ường trung h ọc c ơ s ở ở Hoa K ỳ và Canada. Phiên b ản th ươ ng m ại đầ u tiên c ủa Geometer's Sketchpad phát hành n ăm 1991 b ởi công ty Key Curriculum Press sau m ột th ời gian th ử nghi ệm ở Hoa K ỳ. Năm 1993, phiên b ản đầ u tiên dành cho h ệ điều hành Windows mới chính th ức ra đời. Geometer's Sketchpad t ừng nh ận được nhi ều gi ải th ưởng công nghi ệp và từng có m ặt trong các bài thuy ết trình c ủa John Sculley (giám đốc Apple Computer) và Bill Gates (giám đốc Microsoft) v ề nh ững công ngh ệ giáo d ục t ốt nh ất. Geometer's Sketchpad có các công c ụ v ẽ hình c ổ điển c ủa hình h ọc Euclid là th ước và com-pa, t ừ đó xây d ựng nên các công c ụ d ựng hình c ơ b ản trong Hình h ọc nh ư: l ấy trung điểm c ủa đoạn th ẳng, v ẽ đường th ẳng đi qua m ột điểm và vuông góc / song song v ới m ột đường th ẳng khác, v ẽ m ột góc b ằng góc cho tr ước, v ẽ tia phân giác c ủa góc. 3
4. Ch ươ ng trình cho phép đo độ dài c ủa đoạn th ẳng, góc, di ện tích, bán kính và tính toán, th ậm chí l ập b ảng th ống kê v ới các con s ố này; th ực hiện các phép bi ến hình nh ư phép quay, t ịnh ti ến, v ị t ự M ột tính n ăng quan tr ọng th ường được s ử d ụng đến là cho ch ạy điểm, v ẽ và xem qu ỹ tích. Nghiên c ứu k ĩ và có s ự tìm hi ểu, ng ười dùng có th ể phát hi ện ra nhi ều tính n ăng m ở r ộng thú v ị của ch ươ ng trình. Tuy Geometer's Sketchpad được l ập trình ch ủ y ếu cho b ộ môn Hình h ọc nh ưng nó c ũng h ỗ tr ợ m ột s ố công c ụ cho Đại s ố: v ẽ tr ục s ố, v ẽ đồ th ị hàm s ố, vẽ đồ th ị hàm s ố v ới h ệ s ố thay đổ i, v ẽ đồ th ị c ủa hàm s ố cho b ằng tham s ố; công c ụ cho Gi ải tích nh ư tính gi ới h ạn hàm s ố tại 1 điểm, Ng ười s ử d ụng có th ể t ải b ản dùng th ử c ủa ph ần m ềm t ại website chính th ức c ủa hãng v ới dung l ượng kho ảng 5 MB, không c ần cài đặt (Portable). Đây là ph ần m ềm r ất nh ẹ, m ọi máy v ới c ấu hình hi ện nay đề u ch ạy được, t ươ ng thích tốt v ới mọi phiên b ản Windows. 2.2. Ưu nh ược điểm c ủa ph ần m ềm Geometer's Sketchpad a. Ưu điểm - H ỗ tr ợ vi ệc xây d ựng các mô hình toán h ọc thông d ụng và được s ử d ụng rộng rãi nh ất hi ện nay. - Kh ả n ăng đồ h ọa cao, chính xác, v ới nhi ều ch ức n ăng h ỗ tr ợ v ề hình ảnh. Ph ần m ềm cho phép t ạo ra các macro để l ưu l ại các b ước xây d ựng hình ảnh thành các công c ụ, nếu bi ết cách s ử d ụng các công c ụ ng ười th ực hi ện có th ể t ạo ra được các hình ph ức t ạp m ột cách nhanh chóng. - Ph ần m ềm này khá nh ỏ g ọn, không c ần cài đặt, giao di ện đơn gi ản, d ễ hi ểu, đã được Việt hóa. - H ỗ tr ợ kh ả n ăng chuy ển độ ng và t ạo v ết điểm, đoạn th ẳng, có th ể ứng dụng cho m ột s ố minh h ọa trong v ật lí. b. Nh ược điểm - Một s ố thao tác khác v ới các ph ần m ềm so ạn th ảo thông th ường nên ban đầu có th ể khi ến ng ười dùng lúng túng. - N ếu không xây d ựng được b ộ công c ụ có s ẵn thì vi ệc v ẽ m ột hình v ật lí đầy đủ khá mất th ời gian. - M ột s ố màu s ắc không th ể hi ện trung th ực. 2.3. Tóm t ắt cách s ử d ụng ph ần m ềm Geometer's Sketchpad Đây là ph ần m ềm ph ổ bi ến được áp d ụng r ộng rãi nh ất trong toán h ọc, nên các tài li ệu h ướng d ẫn hi ện nay r ất phong phú và t ỉ m ỉ. Ng ười dùng có th ể t ự h ọc một cách d ễ dàng, th ời gian làm quen và thành th ạo các thao tác ch ỉ trong 4
5. kho ảng 2 ngày. Trong khuôn kh ổ b ản báo cáo này, tôi ch ỉ xin điểm qua m ột s ố nét chính : a. Giao di ện làm vi ệc: b. Các l ệnh chính: - D ựng hình: Điểm, đoạn th ẳng, đường th ẳng, tia, đường tròn, trung điểm, phân giác, tia vuông góc, đường song song. - Bi ến hình: T ịnh ti ến, quay, v ị t ự, đố i x ứng. - Phép đo. - V ẽ đồ th ị. c. Nguyên t ắc chung khi s ử d ụng: Ý t ưởng c ủa Geometer's Sketchpad là bi ểu di ễn động các hình hình h ọc hay còn g ọi là Dynamic Geometry, m ột ý t ưởng r ất độ c đáo và t ừ lâu đã tr ở thành chu ẩn cho các ph ần m ềm mô ph ỏng hình h ọc. Ph ần m ềm có ch ức n ăng chính là v ẽ, mô ph ỏng qu ĩ tích, các phép bi ến đổ i của các hình hình h ọc ph ẳng. Giáo viên có th ể s ử d ụng ph ần m ềm này để thi ết kế bài gi ảng m ột cách nhanh chóng, chính xác và sinh động. Sử d ụng Geometer's Sketchpad, b ạn s ẽ có c ảm giác là mình có th ể t ạo hình v ới không gian không có gi ới h ạn, ví d ụ nh ư khi b ạn v ẽ m ột đường th ẳng, độ dài c ủa đường th ẳng này là vô t ận, n ếu b ạn t ạo đường th ẳng này v ới nh ững công c ụ thông th ường: gi ấy, bút, th ước k ẻ thì ch ắc h ẳn b ạn s ẽ g ặp ph ải tr ở ng ại là gi ới hạn không gian v ẽ, nh ưng v ới Geometer's Sketchpad, b ạn không c ần ph ải lo lắng vì điều đó. Một đặ c điểm quan tr ọng c ủa ph ần m ềm này là cho phép ta thi ết lập quan h ệ gi ữa các đố i t ượng hình h ọc, ph ần m ềm s ẽ đả m b ảo r ằng các quan hệ luôn được b ảo toàn, m ặc dù sau đó các quan h ệ có th ể được bi ến đổ i b ằng b ất kì cách nào. Khi m ột thành ph ần c ủa hình b ị bi ến đổ i, nh ững thành ph ần khác 5