Các phần mềm công nghệ không ngừng tiến bộ và ngày càng giữ vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Nhà trường đang cố gắng tăng cường ứng dụng các phần mềm dạy học vào lớp học vì nhiều lý do tích cực. Thành tích, thái độ và động lực học tập của học sinh được cải thiện rõ rệt nhờ sự kết hợp phù hợp giữa phương pháp và phần mềm dạy học. Vật lí là môn học có nhiều ưu thế trong việc sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc giảng dạy. Trong đó, kiến thức về “Dao động” và “Sóng” là những nội dung cơ bản và quan trọng trong Vật lí. Chúng có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống, khoa học và kỹ thuật. Trong chương trình Vật lí phổ thông, “Dao động” và “Sóng” được nghiên cứu ở mức độ cơ bản nhưng rất cần thiết cho việc tiếp thu các kiến thức cao hơn ở bậc đại học và trong thực tiễn.

Trong Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018), nội dung “Dao động” và “Sóng” được dạy ở lớp 11, có đề cập đến một số yêu cầu cần đạt (YCCĐ) như: (YCCĐ1) Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu được định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha; (YCCĐ2) Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để xác định được: độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hoà; (YCCĐ3) Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hoá động năng và thế năng trong dao động điều hoà; (YCCĐ4) Từ đồ thị độ dịch chuyển – khoảng cách (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), mô tả được sóng qua các khái niệm bước sóng, biên độ, tần số, tốc độ và cường độ sóng. Như vậy, có thể thấy việc triển khai dạy học “Dao động” và “Sóng” được khai thác theo hướng tiếp cận đồ thị hình sin. Điều này đòi hỏi giáo viên phải có kiến thức và kỹ năng sử dụng đồ thị một cách thành thạo. Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng đồ thị trong dạy học còn gặp nhiều khó khăn, do những rào cản trong việc vẽ đồ thị và diễn giải các kiến thức liên quan đến đồ thị. Hiện nay, có một số phần mềm có hỗ trợ đồ thị được sử dụng như: GeoGebra, Graph, Microsoft Word/Excel,... được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, các phần mềm này thường khó sử dụng vì có nhiều chức năng phức tạp, đòi hỏi giáo viên phải có kiến thức và kỹ năng nhất định về công nghệ thông tin để sử dụng hiệu quả, đặc biệt là không chứa các tài nguyên sẵn có để dạy học kiến thức “Dao động” và “Sóng”. Điều này khiến cho việc giảng dạy các kiến thức này chưa thực sự sinh động và hiệu quả.

Ngoài ra, việc dạy học “Dao động” và “Sóng” ở trường phổ thông hiện nay còn gặp một số hạn chế nhất định như: Một số kiến thức khá trừu tượng, khó hình dung; Các phương pháp dạy học truyền thống chưa phát huy được hết tính tích cực, chủ động của học sinh; Học sinh chưa được tiếp cận thường xuyên với các phương tiện dạy học hiện đại, đặc biệt là các phần mềm mô phỏng.

Việc khai thác và sử dụng phần mềm trực tuyến Desmos trong dạy có thể giúp giải quyết một số khó khăn trên. Desmos là một công cụ vẽ đồ thị trực tuyến miễn phí, dễ sử dụng, có kho tài nguyên và nhiều tính năng ưu việt. Sử dụng Desmos, học sinh có thể hình dung trực quan về đồ thị trong “Dao động” và “Sóng”, từ đó hiểu sâu sắc hơn về các kiến thức này.

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng phần mềm Desmos trong dạy học. Một số nghiên cứu chỉ ra những tác động tích cực đối với môn Toán mà Desmos mang lại như: hỗ trợ giáo viên vẽ các đồ thị từ đơn giản đến phức tạp một cách nhanh chóng (Chorney, 2022) và diễn giải các khái niệm trừu tượng (Liang, 2016); tạo một môi trường học tập năng động và sáng tạo (Tesfamicael, 2022); kích thích hứng thú học tập của học sinh, học sinh chủ động sử dụng Desmos trong giải quyết vấn đề (Gulli, 2021). Ở Việt Nam, nghiên cứu của Châu và ctv. (2022) cũng đã chứng minh khả năng trực quan hóa bằng hình ảnh đồ thị của Desmos mang lại nhiều lợi thế trong việc dự đoán điểm rơi của bài toán bất đẳng thức so với một số phương pháp trước đó. Có thể thấy rằng các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào nghiên cứu việc sử dụng Desmos trong dạy học môn Toán.

Đối với môn Vật lí, nghiên cứu của Cepeda (2016) cho thấy học sinh có thái độ tích cực trong việc sử dụng Desmos trong quá trình học tập. Bên cạnh đó, nghiên cứu của Mungan (2021) cũng chỉ ra rằng sử dụng Desmos mang lại hiệu quả cao trong việc giảng dạy Vật lí về pha và vận tốc nhóm thông qua đồ thị.

Dựa trên những phân tích được diễn giải trên, có thể thấy các nghiên cứu về sử dụng phần mềm Desmos trong dạy học Vật lí phổ thông, đặc biệt là kiến thức về “Dao động” và “Sóng” chưa được thực hiện cả trong và ngoài nước. Do đó, nghiên cứu này tập trung đề xuất một số cách khai thác và sử dụng phần mềm Desmos trong dạy học một số kiến thức “Dao động” và “Sóng”, sau đó đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phần mềm Desmos trong dạy học các kiến thức này thông qua thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông.

Qua quá trình khai thác và triển khai có thể đưa ra một số kết luận như sau: Desmos là một phần mềm trực tuyến, miễn phí có hỗ trợ chức năng vẽ đồ thị một cách nhanh chóng và chính xác, cho phép tùy chỉnh các tham số tạo nên những đồ thị động, hỗ trợ đắc lực cho việc trực quan hóa các kiến thức. Nghiên cứu đã trình bày sơ lược về Desmos, cũng như đề xuất các hướng khai thác và sử dụng Desmos một cách hiệu quả trong dạy học một số kiến thức về “Dao động” và “Sóng”. Bên cạnh đó, kết quả thực nghiệm sư phạm bước đầu đã cho thấy những tác động tích cực và sự phù hợp của Desmos trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, thông qua kết quả kiểm tra thường xuyên cho thấy điểm số của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê. Kết quả của nghiên cứu này cung cấp cho giáo viên một số ý tưởng mới về phần mềm dạy học các kiến thức có liên quan đến đồ thị, nhằm góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy tiếp cận Chương trình giáo dục phổ thông 2018 hiệu quả hơn.