SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Nguyễn Tiến Dũng* Theo Nguyễn Thượng Chung “Bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết[.]
Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP.HCM Số 10 năm 2007 SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Nguyễn Tiến Dũng* Theo Nguyễn Thượng Chung : “Bài tập thí nghiệm loại tập địi hỏi học sinh phải vận dụng cách tổng hợp kiến thức lí thuyết thực nghiệm, kĩ hoạt động trí óc chân tay, vốn hiểu biết vật lí, kĩ thuật, thực tế đời sống … để tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, tự thực thí nghiệm theo qui trình, qui tắc để thu thập xử lí kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt ra” [1] Theo Nguyễn Đức Thâm : “Bài tập thí nghiệm tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lí thuyết để tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập”[3] Như vậy, tập thí nghiệm (BTTN) có ưu vừa tập vừa thí nghiệm, sử dụng BTTN hợp lí đạt mục đích gây hứng thú học tập cho học sinh, kích thích tính tích cực, tự lực, phát triển óc sáng tạo, gắn lí thuyết với thực hành, góp phần vào việc nâng cao hiệu học tập Dưới đây, xin đề cập đến vai trị BTTN dạy học Vật lí phương diện lí luận dạy học nhiệm vụ dạy học mơn Vai trị phát triển nhận thức BTTN Vật lí q trình dạy học BTTN sử dụng dạy học Vật lí có chức : Củng cố trình độ xuất phát tri thức kĩ năng, hình thành tri thức kĩ mới, ôn luyện, củng cố tri thức kĩ năng, tổng kết hệ thống hoá kiến thức, kiểm tra đánh giá trình độ chất lượng tri thức kĩ học sinh (HS) 1.1 Chuẩn bị kiến thức kĩ cho HS trước bước vào học Việc củng cố trình độ xuất phát tri thức kĩ cho HS chức trình dạy học Để thực chức người dạy sử * ThS, Trường THPT chuyên Thoại Ngọc Hầu, An Giang dụng nhiều phương tiện khác nhau, có BTTN Tuy nhiên, sử dụng địi hỏi phải có thời gian, muốn giải BTTN, ngồi việc vận dụng vốn kiến thức có vào tình cụ thể tốn, HS cịn phải xây dựng phương án, tiến hàmh thí nghiệm rút kết luận khó sử dụng đầu học Muốn sử dụng, tập có thí nghiệm phải ngắn gọn, có nội dung phương pháp gắn liền với học [3], giao trước cho HS BTTN để HS thực nhà, đến lớp giáo viên kiểm tra tri thức kĩ có liên quan, chưa giải trả lời Cũng cần lưu ý việc kiểm tra đầu không nên nặng đánh giá nhằm tạo tâm lí thuận lợi vào nội dung Ví dụ : trước dạy điện trở phụ dụng cụ đo điện đưa tập sau : mạch điện gồm bóng đèn D mắc nối tiếp với điện trở R mắc vào nguồn điện có hiệu điện không đổi U Với đoạn dây dẫn điện trở R’ làm để đèn tắt, đèn sáng mạnh lên, đèn sáng yếu mà không thay đổi nguồn U, ngắt mạch, thay đổi vị trí đèn R? BTTN đặt cho HS vấn đề hồn tồn giải được, thực chất việc củng cố lại kiến thức tính chất đoạn mạch mắc song song, nối tiếp, đoản mạch mà HS học học trước Nội dung kiến thức khơng có trình bày theo hình thức để khơng gây nhàm chán cho HS, đồng thời đòi hỏi HS cố gắng định 1.2 Hình thành tri thức, kĩ cho học sinh Trong trình giải BTTN, tượng vật lí xảy tiến hành bước thí nghiệm đại diện thực tiễn nên có tác dụng tốt HS vấn đề áp dụng tri thức học vào việc giải nhiệm vụ thực tế sống Sự quan sát có định hướng thí nghiệm giúp HS cảm giác, tri giác vật, tượng rõ ràng hơn, nói cách khác giúp cho nhận thức cảm tính phát triển Song song với nó, kĩ khác q trình nhận thức lí tính phát triển BTTN loại tập không rèn luyện kĩ thao tác tay chân mà rèn tốt kĩ thao tác trí tuệ Ngồi ra, BTTN đơn giản, có tính bất ngờ kết thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức biết, diễn tượng bất ngờ gây ngạc nhiên cho HS vận dụng thích hợp tạo tình có vấn đề, tạo tâm tốt cho học sinh học Ví dụ : Trước học phụ thuộc điện trở vật dẫn vào nhiệt độ, cho học sinh làm thí nghiệm sau : Dùng Ohm kế xác định điện trở bóng đèn trịn có số ghi 220V – 100W Hãy giải thích kết đo thực U nghiệm kết tính tốn lí thuyết từ cơng thức : R = P0 Kết thí nghiệm đo khác hồn tồn kết tính từ lí thuyết Bài tốn thí nghiệm tạo HS tâm lí nghi nghờ mâu thuẫn lí thuyết thực nghiệm (30Ω, 484Ω) tạo tình có vấn đề, kích thích HS muốn tìm hiểu Đó hội tốt để định hướng mục đích nghiên cứu thơng qua việc đề xuất vấn đề nghiên cứu 1.3 Ôn luyện, củng cố tri thức kĩ cho HS Đây chức trội BTTN, dùng BTTN phương tiện ôn luyện, vận dụng kiến thức học vào tình biết, biết có biến đổi, tình lạ theo yêu cầu lực tư tăng dần theo mức độ nhận thức tăng dần Bloom sau : Ở mức độ yêu cầu tái lại kiến thức liên quan đến học, BTTN tương tự với thí nghiệm sử dụng học, HS vận dụng kiến thức học để giải cách dễ dàng Hoặc BTTN đơn giản yêu cầu mức Q2 độ “nhận biết” Ví dụ : Bài tốn giải thích tượng dùng nguồn điện mắc nối tiếp Ampe kế nhạy mắc vào P1P2 & R1 vật dẫn hình chốt R2 P1 P Q hộp chữ nhật hình vẽ số Ampe kế khác Ở mức độ cao hiểu vận dụng, HS muốn giải cần nắm vững kiến thức, biến đổi để tìm mối liên hệ, kết nối liệu, số liệu, định nghĩa khả áp dụng kiện, khái niệm … vào hồn cảnh điều kiện Ví dụ : Để truyền điện từ hai hai địa điểm A, B cách 10km người ta dùng dây dẫn đơi có điện trở tổng cộng 200 Ω Do bão, dây dẫn bị đứt nên mạch điện bị đoản mạch Nêu phương án để xác định khoảng cách từ A đến nơi dây bị đứt đoản mạch mà không cần kiểm tra dọc đường đến nơi Bài tốn tình thực tế kích thích tính tị mị HS Để giải tốn HS phải hướng suy nghĩ bước sau : đoản mạch mạch điện để suy mạch điện Khoảng cách liên quan đến chiều dài dây dẫn ? Vậy chiều dài dây liên quan đến điện trở dây ? Xác định điện trở dây dẫn cách sử dụng dụng cụ ? Mức độ cao đưa BTTN địi hỏi HS phải có tư sáng tạo (tức có tự lực chuyển tri thức kĩ sang tình ; nhìn thấy vấn đề điều kiện quen biết “đúng qui cách” ; nhìn thấy chức đối tượng quen biết ; nhìn thấy cấu trúc đối tương nghiên cứu ; kĩ nhìn thấy nhiều lời giải ; kĩ kết hợp phương thức giải biết thành phương thức giải ; kĩ sáng tạo phương thức giải độc đáo biết phương thức khác) Đó BTTN mà HS phải tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện thí nghiệm tiến hành thu thập, xử lí thơng tin rút kết luận tốn Bài tập mức độ địi hỏi HS phải có kiến thức lí thuyết, kĩ thuật kĩ thực hành vốn thực tế định Vì tập có phương án giải khác dẫn đến việc lựa chọn dụng cụ khác nên việc thu thập xử lí số liệu khơng giống Vì đánh giá mức độ sáng tạo thông qua cách giải vấn đề HS, qua phương án mà em lựa chọn thực tối ưu hay chưa điều kiện cho phép Ví dụ : Với lượng nước ấm dây may so, loại dây dùng làm bếp điện nguồn điện lưới hiệu khơng đổi 220V người ta đun sôi nước ấm với thời gian ngắn Hỏi họ làm ? Hay : người muốn xác định sức điện động ε nguồn điện có điện trở biết r Nhưng có hai Ampe kế lí tưởng, nguồn điện khác biết trị số sức điện động biến trở, khoá k, dây nối nên loay hoay không xác định ε Hãy cho người phương án thí nghiệm để xác định ε 1.4 Tổng kết hệ thống hố kiến thức Việc ơn tập khâu khơng thể thiếu QTDH Ơn tập công việc nhằm củng cố kiến thức, làm cho kiến thức vững lâu bền trí nhớ HS, để HS vận dụng vào việc giải tập ứng dụng vào thực tế sống Ôn tập sở để học sinh tiếp thu kiến thức Tuy nhiên, việc ôn tập mà nêu lại công thức, khái niệm học dễ gây nhàm chán cho HS, việc lựa chọn BTTN mà việc giải tập phải vận dụng kiến thức chương góp phần làm tăng khả hứng thú học tập Ví dụ : Hãy trình bày phương án tìm giá trị điện trở Rx với dụng cụ sau : Hai Ampe kế có thang chia độ khác nhau, điện trở r = 2Ω Một nguồn điện giá trị, điện trở cần xác định giá trị Rx , dây nối, khoá k 1.5 Kiểm tra đánh giá trình độ chất lượng tri thức kĩ HS Vật lí mơn khoa học thực nghiệm nên kiểm tra đánh giá kết học tập HS, GV không kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững khái niệm, định luật, tượng vật lí mà cịn phải kiểm tra đánh giá lực vận dụng kiến thức đặc biệt kĩ năng, kĩ xảo thực hành học sinh BTTN phương tiện tích cực để đánh giá kĩ quan sát, kĩ thiết kế phương án, kĩ sử dụng dụng cụ thí nghiệm, mơ hình, kĩ đo đạc xác định đại lượng, quan trọng sở kiểm tra kĩ thao tác tư thơng qua BTTN định tính định lượng Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân việc kiểm tra đánh giá kết học tập HS việc sử dụng BTTN chưa sử dụng mà chủ yếu tập tự luận, tập trắc nghiệm khách quan Việc kiểm tra đánh khiếm khuyết rõ ràng chưa thực thích hợp với đặc trung mơn Để đưa thí nghiệm BTTN vào kiểm tra đánh giá cần phải tiến hành thí nghiệm dạy học cho HS giải BTTN Muốn GV phải soạn hệ thống BTTN theo mức độ định tính định lượng để HS thực Ví dụ a : Một hộp đen hình vẽ, ta mắc cực dương nguồn điện 12V vào chốt cực âm vào chốt 2 mắc Ampe kế vào hai chốt 3, Ampe kế dòng điện giảm dần Nếu đảo cực nguồn điện tức mắc cực dương nguồn điện vào chốt cực âm vào chốt lúc Ampe kế số khơng Trong trường hợp đơn giản nhất, hộp đen chứa linh kiện ? Ví dụ b : Một hộp đen có ba đầu A,B,C có chứa nguồn điện có sức điện động ε , điện trở r điện trở R1 Một vôn kế Ampe kế lí B A C tưởng, điện trở R = 10Ω Yêu cầu : 1- Tìm phương án xác định sơ đồ mạch điện hộp giá trị linh kiện ε , r, R1 2- Tiến hành thí nghiệm xác định ε , r, R BTTN góp phần thực nhiệm vụ nhận thức trình dạy học BTTN sử dụng dạy học Vật lí góp phần thực nhiệm vụ dạy học môn bao gồm : việc truyền thụ tri thức, làm phát triển lực nhận thức, giáo dục tư tưởng đạo đức nhân cách, giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh 2.1 Truyền thụ cho HS hệ thống tri thức Vật lí mơn học có tính thực nghiệm cao, tập vật lí đa dạng, phải có BTTN Do thời gian lớp có hạn nên khó sử dụng tập phương tiện truyền thụ tri thức mang tính phổ biến Tuy nhiên, việc sử dụng BTTN hình thức ôn tập, củng cố, mở rộng thêm kiến thức khả thi hữu dụng 2.2 Phát triển lực nhận thức cho HS BTTN phương tiện để nâng cao lực nhận thức cảm tính lí tính cho HS, thơng qua việc giải tập vật lí góp phần phát triển thao tác trí tuệ phân tích, so sánh, tổng hợp khái quát hoá, hệ thống hoá, kĩ lập kế hoạch giải trọn vẹn vấn đề, kể vấn đề có tính kĩ thuật, sáng tạo đồng thời khả phán đoán đề xuất vấn đề qua nâng cao Bài tập thí nghiệm loại tập yêu cầu cao tính tích cực, tự lực HS qua thao tác tay chân trí tuệ nên thói quen tự đặt câu hỏi, tinh thần độc lập suy nghĩ, tư tập thể, tư khoa học rèn luyện xác lập tư sáng tạo qua rèn luyện có hội phát triển 2.3 Giáo dục tư tưởng, đạo đức nhân cách cho HS Việc giải BTTN giúp HS rèn luyện nhiều phẩm chất tâm lí quan trọng kiên trì, nhẫn nại, ý chí vượt khó, tính cẩn trọng tỉ mỉ, tính có kế hoạch hoạt động nhận thức Các tượng vật lí xảy tự nhiên phong phú đa dạng, chất, thứ yếu lẫn lộn Do đó, HS khó nhận thức rõ ràng, có định hướng GV thơng qua BTTN, em quan sát giải thích được, qua tạo cho HS niềm tin người hồn tồn nhận thức giới Như BTTN góp phần hình thành giới quan khoa học cho HS 2.4 Giáo dục kĩ thuật tổng hợp hướng nghiệp Một biểu tư khoa học kĩ thuật thành tựu thể kĩ tìm mối liện hệ sâu sắc bên toán học vật lí học bên ứng dụng kĩ thuật khác khoa học biến tư tưởng khoa học thành sơ đồ, mơ hình, kết cấu kĩ thuật để phục vụ sống Như vậy, giáo dục kĩ thuật tổng hợp gồm hai mặt : thứ đòi hỏi HS phải biết sở khoa học chung ngành sản xuất, thứ hai phải phải rèn luyện cho HS có kĩ năng, kĩ xảo sử dụng cơng cụ đơn giản ngành sản xuất Vì thế, dạy học vật lí phải ln gắn liền với đời sống sản xuất, làm cho HS thấy ứng dụng kiến thức vật lí, đồng thời nhận đòi hỏi phải giải vấn đề đời sống kĩ thuật vật lí người học vật lí [2] BTTN vật lí, với đặc trưng vừa tập vừa thí nghiệm phương tiện tốt để vừa rèn luyện tư khoa học kĩ thuật, vừa rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thượng Chung (2002), Bài tập thí nghiệm vật lí trung học sở, NXB Giáo dục [2] Lê Thị Thanh Thảo (2004), “Tình có vấn đề dạy học vật lí”, Tạp chí Giáo dục (79), tr 28 – 29 [3] Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003), PPDH vật lí trường phổ thơng, NXB ĐHSP Hà Nội Tóm tắt : Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Vật lí Bài báo đề cập đến vấn đề sử dụng tập thí nhiệm – phương tiện quan trọng để phát huy hoạt động nhận thức học sinh – mà vai trò tác dụng mặt lí luận khẳng định Tuy nhiên, việc sử dụng thực tiễn nhiều lí mà chưa sử dụng rộng rãi Bài báo thơng qua việc phân tích số tập thí nghiệm cụ thể để làm rõ sở lí luận tính khả thi việc sử dụng tập thí nghiệm việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh Abstract : Using experimental exercises in teaching physics The article is about the uses of experimental exercises, one of the most means to promote students’ cognitive activities, which is confirmed theoretically However, they haven’t been used broadly in practice Through analysing some specific experimental exercises, the author identifies the methodology and feasibility of using experimental exercises in organizing students’ cognitive activities Điện thoại : 0908 167 216 ... Tuy nhiên, việc sử dụng thực tiễn nhiều lí mà chưa sử dụng rộng rãi Bài báo thơng qua việc phân tích số tập thí nghiệm cụ thể để làm rõ sở lí luận tính khả thi việc sử dụng tập thí nghiệm việc tổ... Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Vật lí Bài báo đề cập đến vấn đề sử dụng tập thí nhiệm – phương tiện quan trọng để phát huy hoạt động nhận thức học sinh – mà vai trò tác dụng mặt lí luận khẳng... làm cho HS thấy ứng dụng kiến thức vật lí, đồng thời nhận đòi hỏi phải giải vấn đề đời sống kĩ thuật vật lí người học vật lí [2] BTTN vật lí, với đặc trưng vừa tập vừa thí nghiệm phương tiện tốt