Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học phần Điện từ học lớp 11 THPT

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
 SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC
 PHẦN ĐIỆN TỪ HỌC VẬT LÍ 11 THPT
 Lĩnh vực: Vật Lí
 Năm học: 2020 - 2021
 1 PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
 Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được 
rút ra từ những quan sát và thí nghiệm. Vì vậy, trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, 
thí nghiệm là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc chiếm lĩnh 
kiến thức, kĩ năng của học sinh. Nó không chỉ làm tăng tính hấp dẫn của môn học mà còn 
giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức lý thuyết đã được học mà quan trọng hơn là tạo cho 
học sinh một trực quan nhạy bén.
 Việc lồng ghép các thí nghiệm vào các tiết dạy Vật lí là rất cần thiết và phù hợp 
với đặc trưng thực nghiệm của môn học. Trên thực tế giáo viên Vật lí nào cũng rất muốn 
lồng ghép các thí nghiệm vật lí vào bài giảng, nhưng cũng có thể vì các lý do chủ quan 
và khách quan mà không thể thực hiện được các thí nghiệm đó được. Các lý do đó có thể 
là: Cơ sở vật chất của nhà trường chưa đảm bảo, thiết bị thí nghiệm không đồng bộ, chất 
lượng kém, sai số lớn...; Không đủ thời gian để chuẩn bị thí nghiệm; Một số thí nghiệm 
không thể thực hiện trong điều kiện lớp học...
 Thường thì khi gặp những trở ngại trên giáo viên sẽ phải dạy “chay” nên chất 
lượng giờ dạy chưa cao. Chính vì những vấn đề này đã làm cho học sinh nắm kiến thức 
một cách mơ hồ, máy móc, không hiểu rõ được bản chất, hiện tượng quy luật của sự 
vật...
 Phần điện từ học trong chương trình Vật lí 11 gồm nhiều kiến thức lý tuyết hàn 
lâm, khó hiểu, khó nhớ, cần nhiều thí nghiệm kiểm chứng phức tạp; trong khi hệ thống 
đồ dùng thí nghiệm cần thiết trong nhà trường phổ thông không đủ, khó mô tả bản chất 
các hiện tượng của điện từ học.
 Từ những lý do cơ bản trên, cùng với thực tế giảng dạy bộ môn Vật lí lớp 11 tôi 
mạnh dạn đưa ra sáng kiến: “Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học phần điện từ học 
lớp 11 THPT”
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 1. Đối tượng nghiên cứu
 Đề tài tập trung nghiên cứu cách sử dụng các thí nghiệm ảo vào dạy học phần 
“Điện từ học” – Vật lí lớp 11 THPT.
 2. Phạm vi nghiên cứu - Xây dựng thí nghiệm ảo trong dạy học nội dung “điện từ học” chương trình Vật lí 
lớp 11 ban cơ bản.
 - Những kết luận sư phạm góp phần xác định vai trò của việc sử dụng thí nghiệm 
ảo trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông. thật:
 + Trong trường hợp giáo viên làm thí nghiệm thật trên lớp cho học sinh quan sát 
thì hầu như các dụng cụ thí nghiệm đều nhỏ, lớp học đông, phòng học rộng. Như 
vậy khi làm thí nghiệm thì không phải tất cả các học sinh trong lớp đều có thể quan sát 
dễ dàng được, các em ở cuối lớp chỉ có thể nghe giáo viên nói mà không thể nhìn được 
thí nghiệm giáo viên làm như thế nào và chỉ có một số học sinh ở bàn trên mới có thể 
quan sát rõ thí nghiệm. Trong khi đó thí nghiệm ảo được thực hiện trên một màn 
chiếu, mà thông thường màn chiếu được đặt sao cho tất cả học sinh trong lớp học 
có thể nhìn rõ tất cả những gì thực hiện trên đó, đồng thời giáo viên hoàn toàn có thể 
chỉnh kích cỡ của dụng cụ thí nghiệm cho đủ lớn để cho cả lớp đều có thể quan sát rõ 
ràng kể cả các em ngồi ở cuối lớp học.
 + Tiếp theo là vấn đề an toàn của thí nghiệm, với một số thí nghiệm đôi khi do 
sơ xuất để xảy ra cháy nổ không mong muốn, nhưng với thí nghiệm ảo thì các thí 
nghiệm hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ ngoài dự định của giáo viên và học sinh, 
nếu có hiện tượng nhầm lẫn diễn ra trên máy vi tính thì hiện tượng xảy ra chỉ là mô 
hình cháy nổ trong máy chứ không phải là thật nên rất an toàn.
 + Hơn nữa thí nghiệm thực tế không phải thí nghiệm nào cũng thành công, 
nhưng với thí nghiệm ảo do đã được lập trình sẵn nên có thể nói gần như tất cả các 
thí nghiệm đều chuẩn xác, thực hiện thí nghiệm đem lại hiệu quả như mong đợi.
 + Một vấn đề nữa là công tác chuẩn bị công cụ thí nghiệm, với chương trình đổi 
mới giáo dục như hiện nay thì trong chương trình phổ thông, hầu như tiết học nào 
cũng có thí nghiệm. Với một thí nghiệm đơn giản, ít dụng cụ thì giáo viên có thể dễ 
dàng chuẩn bị dụng cụ, dễ dàng chuyển từ lớp học này sáng lớp học khác. Tuy nhiên 
với một thí nghiệm mà các dụng cụ cồng kềnh thì đây lại không phải là một điều đơn 
giản. Còn với thí nghiệm ảo thì giáo viên hoàn toàn không phải lo lắng gì về vấn đề 
này, các dụng cụ có sẵn trong máy vi tính giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa phần 
mềm thiết kế thí nghiệm vào trong máy và cài đặt chương trình, như thế lần sau sẽ 
hoàn toàn yên tâm về dụng cụ thí nghiệm
 Như vậy có thể thấy khá nhiều ưu điểm của thí nghiệm ảo như trên đây, hơn nữa 
hiện nay, khi mà tin học được ứng dụng nhiều vào trong trường học thì việc sử dụng 
các thí nghiệm ảo hỗ trợ cho giảng dạy là hoàn toàn hợp lý, góp phần đẩy mạnh ứng 
dụng CNTT vào công tác giảng dạy ở trường phổ thông. II. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG 
“ĐIỆN TỪ HỌC”- VẬT LÍ 11 THPT.
 Khi được hỏi về sự cần thiết phải sử dụng thí nghiệm ảo trong phần “điện từ học”, 
hầu hết các giáo viên đều cho rằng việc khai thác thí nghiệm ảo trong dạy học này là rất 
cần thiết (6 giáo viên, chiếm 86%), có 1 giáo viên cho rằng điều này là cần thiết (14%), 
không có giáo viên nào thấy việc xây dựng hệ thống tư liệu trên là không cần thiết.
 Tuy nhiên, không phải ai cũng đầu tư thiết kế, sưu tầm thí nghiệm ảo một cách bài 
bản, khoa học phục vụ cho tiết dạy của mình. Hầu hết giáo viên lên lớp chủ yếu truyền 
thụ hết kiến thức SGK, ngại đầu tư đổi mới tiết dạy, có chăng chỉ thiết kế thí nghiệm ảo 
sử dụng trong giờ thao giảng, hội giảng có nhiều đồng nghiệp dự giờ.
 Trước khi thực hiện đề tài này, tôi đã làm một cuộc khảo sát giáo viên trường 
THPT X nơi tôi đang công tác về tình hình khai thác và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy 
học Vật lí phần “điện từ học”.
Bảng 1.1.Tình hình thiết sử dụng thí nghiệm ảo trong nội dung “điện từ học”
 Thường xuyên Thỉnh thoảng Không
 Mức độ
 Số lượng Số lượng Số lượng Tỉ lệ 
 Trường Tỉ lệ (%) Tỉ lệ (%)
 giáo viên giáo viên giáo viên (%)
 THPT X 1 14,2 3 42,9 3 42,9
 Sau khi tổng hợp phiếu điều tra cũng như phỏng vấn các giáo viên, tôi nhận thấy 
rằng những khó khăn mà các giáo viên tại các trường THPT gặp phải khi thiết kế, sử 
dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí phần “điện từ học” là về vấn đề kĩ năng sử dụng 
CNTT, ngoại ngữ còn hạn chế và chưa biết phần mềm nào tốt để sử dụng.
Bảng 1.2. Khó khăn khi tiến hành thiết kế, khai thác thí nghiệm ảo bằng phần mềm 
trên máy tính dùng trong quá trình dạy học 
 Nguyên Chưa biết phần Chưa biết 
 Thiết kế mất Kĩ năng sử 
 nhân mềm thiết kế thí cách thiết kế 
 thời gian dụng CNTT
 nghiệm ảo thí nghiệm ảo
 Số Số Số Số 
 Tỉ lệ Tỉ lệ Tỉ lệ 
 lượng lượng lượng Tỉ lệ (%) lượng 
 (%) (%) (%)
 Trường GV GV GV GV
 THPT X 1 14,2 2 28,6 2 28,6 2 28,6 khác nhau. Mặt khác với cùng một loại hình thí nghiệm, tương ứng với các mục tiêu dạy 
học khác nhau sẽ có cách tổ chức khác nhau trong quá trình dạy học.
Bước 3: Xây dựng danh mục thí nghiệm ảo liên quan đến nội dung bài học
 Sau khi kiểm tra tình hình sử dụng của thí nghiệm, giáo viên cần nghiên cứu kĩ 
các nội dung kiến thức liên quan đến bài học, phân tích các hiện tượng vật lí xảy ra để 
thấy rõ cơ chế của hiện tượng. Qua đó giáo viên định hướng, lập danh sách các thí 
nghiệm ảo cụ thể cần dùng trong bài, cũng như cách sử dụng của thí nghiệm ảo trong 
từng đơn vị kiến thức. Đây là giai đoạn chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học. Để hệ thống 
hóa các thí nghiệm ảo một cách khoa học và đầy đủ, giáo viên có thể khai thác, sưu tầm 
từ nhiều nguồn khác nhau như: internet, đĩa CD, VCD, DVD, hoặc tự thiết kế thí nghiệm 
ảo dựa trên các phần mềm hỗ trợ...
 Những thí nghiệm này nên được tập trung lại và tổ chức lưu trữ trên máy vi tính, 
tạo sự tiện lợi trong quá trình dạy học pháp dạy học chủ đạo không có nghĩa là sử dụng duy nhất phương pháp dạy học này 
trong toàn bộ tiến trình dạy học.
 Hiện nay, có nhiều PPDH tích cực phù hợp với đặc thù của dạy học Vật lí và có 
thể phát huy hiệu quả của thí nghiệm trong dạy học. Tuy nhiên, phương pháp dạy học 
phát hiện và giải quyết vấn đề là phương pháp tối ưu mà tôi thường lựa chọn khi dạy học 
sử dụng thí nghiệm ảo trong phần “điện từ học”.
Bước 5: Thiết kế tiến trình dạy học
 Lên kế hoạch dạy học chi tiết đồng nghĩa với việc soạn thảo một kịch bản hoàn 
chỉnh cho tiết dạy. Sản phẩm của việc làm này là giáo án chi tiết về quá trình dạy học sẽ 
diễn ra. Kế hoạch dạy học càng chi tiết bao nhiêu thì hiệu quả giờ học sẽ chất lượng bấy 
nhiêu. Kế hoạch dạy học cần thể hiện rõ ý đồ mà mục đích của các phương án sử dụng thí 
nghiệm ảo đã được xác định ở các bước trước đó.
Bước 6: Tổ chức dạy học theo tiến trình đã thiết kế
 Đây là giai đoạn giáo viên hiện thực hoá ý tưởng dạy học đã xây dựng trên những 
đối tượng học sinh cụ thể. Qua đây, giáo viên sẽ đánh giá được sự phù hợp của các 
phương án dạy học và có sự điều chỉnh hợp lí.
Sau khi tổ chức dạy học nội dung “điện từ học”, giáo viên cũng cần đánh giá các mặt 
như:
 - Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến.
 - Mức độ đạt được mục tiêu học tập qua đánh giá các hoạt động học tập.
 - Sự hứng thú của học sinh thông qua quan sát.
 - Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
 Việc đánh giá tổng thể sẽ giúp giáo viên điều chỉnh kế hoạch dạy học cho phù hợp 
hơn. Mặt khác, đánh giá học sinh cho phép giáo viên có thể biết được mục tiêu dạy học 
đề ra có đạt được hay không. Mục tiêu dạy học có thể được thực hiện thông qua các hoạt 
động dạy học và thông qua các công cụ đánh giá.
2. Khai thác, thiết kế thí nghiệm ảo phần “điện từ học”
 Giáo viên có thể tự tạo thí nghiệm ảo bằng các phần mềm hỗ trợ như: Phần mềm 
thiết kế thí nghiệm Vật lí ảo Crocodile Physics; Phần mềm Microsoft Office PowerPoint; 
Phần mềm Plash.
 Ngoài ra, những thí nghiệm ảo phần điện từ học có thể được khai thác từ nhiều 
nguồn khác nhau. Nguồn khai thác chứa đựng một khối lượng lớn thông tin về các thí 3. Hướng dẫn sử dụng một số thí nghiệm ảo trong phần “điện từ học”
 3.1. Tiết 37: Từ trường (thiết kế bằng phần mềm Microsoft Office PowerPoint).
- Đặt vấn đề: Thí nghiệm về sự tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện 
với nam châm hay giữa dòng điện với dòng điện thường là khó thấy, độ chính xác không 
cao, gây nguy hiểm nếu mạng điện không an toàn, mất khá nhiều thời gian (nếu thực hiện 
thành công). Nếu giáo viên chỉ nêu lí thuyết rồi kết luận thì chỉ mang tính áp đặt đối với 
học sinh.
- Giải quyết vấn đề: Để giải quyết vấn đề trên thì giáo viên chỉ cần sử dụng phần mềm 
Microsoft Office PowerPoint để thiết kế 3 bộ thí nghiệm ảo chứng minh tương tác của 
nam châm lên nam châm, tương tác của dòng điện lên nam châm, tương tác của hai dây 
dẫn thẳng mang dòng điện và chiếu lên cho học sinh quan sát thí nghiệm kiểm chứng sẽ 
rất an toàn và hiệu quả. Sau đây là hình ảnh các thí nghiệm được thiết kế từ phần mềm.
 Thí nghiệm tương tác của nam châm lên nam châm:
 Thí nghiệm tương tác của dòng điện lên nam châm