NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÍ LỚP 11 CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƢỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG - Full 10 điểm

i UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ~~~~~~~~~~ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ LỚP 11 CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƢỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở TRƢỜNG THPT Quảng Nam, tháng 5 năm 2019 ii UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH ---------- NGUYỄN VĂN PHI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG TỪ TRƢỜNG VẬT LÍ LỚP 11 CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƢỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở TRƢỜNG THPT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 5 năm 2019 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả mới mà tôi công bố trong khóa luận là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Quảng Nam, ngày......tháng......năm 2019 Tác giả ************* iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chƣơng trình đại học và viết khóa luận tốt nghiệp này một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hƣớng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến cô giáo TS.Võ Thị Hoa – Ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn chỉnh bài khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng quý thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý, Khoa Lý - Hóa - Sinh Trƣờng Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng nhƣ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng tất cả quý thầy cô giáo trƣờng THPT Tiểu La – huyện Thăng Bình – tỉnh Quảng Nam đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những ngƣời luôn động viên, hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận này. v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ DH : Dạy học DHVL : Dạy học vật lí ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh QTVL : Quá trình vật lí QTDH : Quá trình dạy học HĐNT : Hoạt động nhận thức PP : Phƣơng pháp PPDH : Phƣơng pháp dạy học PPTN : Phƣơng pháp thực nghiệm PT : Phƣơng tiện SD : Sử dụng THPT : Trung học phổ thông TN : Thí nghiệm TNg : Thực nghiệm VL : Vật lí SGK : Sách giáo khoa THCS : Trung học cơ sở vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 TN kiểm chứng tƣơng tác giữa hai dây dẫn song song mang điện ....... 22 Hình 2.2 TN tƣơng tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện ngƣợc chiều .. 23 Hình 2.3 TN tƣơng tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện cùng chiều .... 24 Hình 2.4 Từ phổ của dòng điện thẳng .................................................................. 25 Hình 2.5 Từ phổ của dòng điện tròn .................................................................... 25 Hình 2.6 Từ phổ của dòng điện trong ống dây .................................................... 25 Hình 2.7 TN từ phổ; từ trƣờng của dòng điện thẳng, dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây........................................................................................................ 26 Hình 2.8 Hình ảnh minh họa cách sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ .... 28 Hình 2.9 TN về lực từ giữa nam châm và vòng dây đồng hình vuông ................ 28 Hình 2.10 TN về lực từ giữa nam châm và vòng dây đồng hình trái tim ............ 29 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng mẫu thực nghiệm ......................................................................... 41 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần số (fi) các điểm số (Xi) của bài kiểm tra sau TNg ... ..43 Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất ........................................................................ 44 Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất tích lũy .......................................................... 44 Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực của HS .................................................... 45 Bảng 3.6 Bảng các tham số thống kê ................................................................... 46 viii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lí trong dạy học ................................................. 12 Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC ....................................... 43 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TN ................................. 44 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân phối tần suất tích luỹ ............................................................ 45 Biểu đồ 3.4 Biểu đồ phân loại học lực của HS .............................................................. 46 ix MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ v DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... vii A. MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài ............................................................................................ 2 3. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................................... 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................. 3 5. Giả thuyết khoa học..................................................................................................... 3 6. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 3 7. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................ 4 7.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết.......................................................................... 4 7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn.......................................................................... 4 7.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm........................................................................ 4 7.4. Phƣơng pháp thống kê toán học .............................................................................. 4 8. Bố cục khóa luận ......................................................................................................... 4 B. NỘI DUNG ................................................................................................................. 5 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG ............ 5 THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƢỚ NG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở HỌC SINH TRUNG HỌC .......... 5 PHỔ THÔNG .................................................................................................................. 5 1.1. Dạy học nêu và giải quyết vấn đề ........................................................................... 5 1.1.1. Những khái niệm dạy học nêu và giải quyết vấn đề ........................................... 5 1.1.2. Các giai đoạn của dạy học nêu và giải quyết vấn đề .......................................... 7 1.1.3. Mức độ của dạy học nêu và giải quyết vấn đề .................................................... 7 1.1.4. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của dạy học nêu và giải quyết vấn đề......................... 8 1.2. Thí nghiệm vật lí ...................................................................................................... 9 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm vật lí ............................................... 9 x 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học nêu và giải quyết vấn đề 10 1.2.3. Phân loại thí nghiệm................................................................................... 12 1.2.4. Những yêu cầu đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ............. 12 1.3. Thí nghiệm tự tạo .......................................................................................... 13 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo....................................................................... 13 1.3.2. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của thí nghiệm tự tạo .......................................... 13 1.3.3. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học ............................... 13 1.3.4. Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học ... 15 1.4. Thực trạng của vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí......... 15 1.4.2. Tình hình cụ thể của việc sử dụng TN tự tạo trong DH VL lớp 11 ........... 16 1.4.4. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lƣợng việc sử dụng TN tự tạ o trong dạy học ................................................................................................................. 17 1.5. Kết luận chƣơng 1 .................................................................................................. 19 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠ O TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƢỜNG” VẬT LÍ LỚP 11 ........................ 21 2.1. Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm ............................................... 21 2.2. Thiết kế và chế tạo thí nghiệm .............................................................................. 21 2.2.1. Thí nghiệm kiểm chứng tƣơng tác giữa hai dây dẫn song song mang điện .... 21 2.2.2. Thí nghiệm tìm hiểu từ phổ và từ trƣờng của dòng điện thẳng, dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây................................................................................................ 24 2.2.3. Thí nghiệm về lực từ .......................................................................................... 27 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm tự tạo ......................................... 29 2.3.1. Quy trình thiết tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cự c hoạt động học tập của học sinh theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ........ 29 2.3.2. Tiến trình dạy học một số bài cụ thể .................................................................. 30 2.4. Kết luận chƣơng 2 .................................................................................................. 39 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................... 40 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .................................................................... 40 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 40 3.3. Đối tƣợng và nội dung thực nghiệm sƣ phạm ............................................... 40 xi 3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 40 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sƣ phạm ............................................................... 40 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ................................................................ 41 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ........................................................ 41 3.5.1. Đánh giá định tính ...................................................................................... 41 3.5.2. Đánh giá định lƣợng ................................................................................... 42 3.6. Kết luận chƣơng 3 ......................................................................................... 47 C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 48 1. Kết quả đạt đƣợc........................................................................................................ 48 2. Một số kiến nghị ........................................................................................................ 48 3. Hƣớng phát triển........................................................................................................ 49 D. TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 50 PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................... 51 PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................... 61 PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................... 64 1 A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bƣớc vào thế kỷ XXI, xã hội loài ngƣời đã có những bƣớc phát triển vƣợt bậc về khoa học và công nghệ. Điều này đã mang đến cho con ngƣời những lợi ích rất thiết thực và quan trọng, góp phần nâng cao chất lƣợng cuộc sống của xã hội. Tuy nhiên nó cũng đặt ra những yêu cầu cao hơn về chất lƣợng, trình độ, kỹ năng của đội ngũ lao động. Việc nâng cao chất lƣợng giáo dục là một vấn đề đã và đang đƣợc quan tâm hàng đầu trong xã hội. Đối với nền giáo dục của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới, các môn khoa học luôn luôn đƣợc gắn liền với thực tiễn, trong đó vật lí học không phải là một ngoại lệ. Xu hƣớng toàn cầu hoá đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo nƣớc ta phải có những thay đổi rõ rệt. Chính vì vậy, việc đổi mới công tác giáo dục và đào tạo đã diễn ra rất sôi động ở nhiều nƣớc trên thế giới và khu vực. Theo đó Đảng và nhà nƣớc ta đã xác định “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”, đầu tƣ cho giáo dục là đầu tƣ cho sự phát triển. Điều này đã đặt ra đồng nghĩa với việc ngành giáo dục và đào tạo có những nhiệm vụ rất khó khăn là phải đổi mới đồng bộ cả về mục đích, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học. Vật lí là cơ sở của nhiều ngành kỹ thuật quan trọng, sự phát triển của khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại, trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức Vật lí có giá trị lớn trong đời sống và trong sản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Do đó việc nâng cao chất lƣợng của việc dạy và học bộ môn vật lí ở trƣờng trung học phổ thông rất là quan trọng. Trong dạy học vật lí xu hƣớng tập trung nghiên cứu thí nghiệm đơn giản, thí nghiệm tự tạo, thí nghiệm mô phỏng..... cũng đƣợc quan tâm. Hiện nay, rất nhiều Sở Giáo dục Đào tạo ở các tỉnh quan tâm đến việc tự tạo thí nghiệm sử dụng trong quá trình dạy học môn Vật lí thông qua việc tổ chức các hội thi về thiết kế đồ dùng học tập. Việc làm này đã khuyến khích các giáo viên tích cực nỗ lực nâng cao hiệu quả dạy học. Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều đƣợc rút ra từ những quan sát và thí nghiệm. Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng 2 thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông gặp khá nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân gây nên. Để có thể khắc phục một phần những khó khăn đang gặp phải, rất nhiều giáo viên đã tâm huyết nâng cao chất lƣợng dạy học bằng cách sử dụng các thí nghiệm tự tạo vào dạy học vật lí. Giáo viên có thể tạo ra những thí nghiệm có sức thuyết phục cao với học sinh từ những vật liệu có sẵn. Giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm tự tạo để khắc phục những khó khăn trong dạy học vật lí, bên cạnh đó giáo viên có thể sử dụng việc chế tạo thí nghiệm tự tạo nhƣ là một bài tập, nhiệm vụ học tập của học sinh. Bởi những ƣu điểm của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí theo định hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề, với những sinh viên sƣ phạm chuyên ngành vật lí nhƣ tôi đã có sự tìm tòi, nghiên cứu, thiết kế và chế tạo những dụng cụ thí nghiệm đơn giản, để sử dụng trong quá trình dạy học vật lí ở trƣờng trung học phổ thông nhằm rèn luyện kiến thức, kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học chƣơng Từ trƣờng vật lí lớp 11 cơ bản theo định hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở trƣờng trung học phổ thông” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp của mình. 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: Nguyễn Quang Trung, Đề xuất phương án và xây dựng TN tự tạo hỗ trợ dạy học vật lí. Tiến sĩ Huỳnh Trọng Dƣơng, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS trong dạy học vật lí ở trường THCS, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). Sinh viên Trần Thị Trang, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng một số TN phần điện học chương trình vật lí 11 theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS (2013). 3 3. Mục tiêu của đề tài Á p dụng đƣợc các biện pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề một cách có hiệu quả. Hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo, dạy học nêu và giải quyết vấn đề Á p dụng đƣợc quy trình thiết kế và chế tạ o các dụng cụ thí nghiệm tự tạo. Chế tạo đƣợc một số thí nghiệm chƣơng từ trƣờng Vật lí 11 cơ bản THPT. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các thí nghiệm tự tạo theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở trƣờng THPT. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở trƣờng trung học phổ thông. - Đánh giá thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lí trung học phổ thông. - Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số TN chƣơng “Từ trường” vật lí 11 cơ bản. - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng TN tự tạo đƣợc theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề. - Sử dụng các tiến trình dạy học và các TN tự tạo vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các TN tự tạo. 5. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế, chế tạo đƣợc một số thí nghiệm vật lí lớp 11 sử dụng vào quá trình dạy học vật lí lớp 11 một cách hiệu quả thì sẽ tích cực hóa đƣợc hoạt động nhận thức cho học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học vật lí ở trƣờng THPT. 6. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học. - Một số TN vật lí chƣơng “Từ trường” vật lí 11 cơ bản. 4 - Quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo tại trƣờng THPT Tiểu La huyện Thăng Bình - Quảng Nam. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nƣớc, các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về đổi mới giáo dục phổ thông. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về tâm lý và giáo dục học, lý luận dạy học, phƣơng pháp dạy học Vật lí,... - Nghiên cứu nội dung, chƣơng trình sách giáo khoa lớp 11 ban cơ bản. 7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Xây dựng một mẫu phiếu điều tra hiện trạng của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí nói chung và vật lí lớp 11 nói riêng. - Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên bộ môn vật lí ở trƣờng THPT. 7.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm Đƣợc tiến hành ở trƣờng THPT nhằm đánh giá hiệu quả của dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sƣ phạm đã đề xuất. 7.4. Phƣơng pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập đƣợc sử dụng phƣơng pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm cả về mặt định tính và định lƣợng. 8. Bố cục khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí theo định hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở học sinh trung học phổ thông Chƣơng 2: Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm tự tạo trong dạy học chƣơng “Từ trường” vật lí 11 cơ bản Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 5 B. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƢỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Dạy học nêu và giải quyết vấn đề 1.1.1. Những khái niệm dạy học nêu và giải quyết vấn đề 1.1.1.1. Vấn đề Vấn đề là một câu hỏi hay một điều gì đó chứa đựng sự nghi ngờ, sự khó khăn, sự không chắc chắn cần đƣợc xem xét, nghiên cứu, giải quyết. “Vấn đề trong học tập ” dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà HS không thể giải quyết đƣợc bằng kinh nghiệm, kiến thức, kĩ năng, phƣơng pháp đã có, nghĩa là để giải quyết vấn đề không thể dùng tƣ duy tái hiện đơn thuần mà phải tìm tòi sáng tạo và khi giải quyết đƣợc thì ngƣời học thu đƣợc kiến thức, kĩ năng, phƣơng pháp mới. 1.1.1.2. Tình huống có vấn đề Có thể hiểu tình huống có vấn đề phải thỏa mãn những điều kiện sau: + Tồn tại một vấn đề, một mâu thuẫn Vấn đề đƣa ra phải chứa một mâu thuẫn, có mâu thuẫn mới kích thích đƣợc hoạt động tƣ duy. Mâu thuẫn là nguyên nhân của mọi sự vận động là động lực của sự phát triển. Mâu thuẫn ở đây có thể là mâu thuẫn giữa lý thuyết và thực tiễn, mâu thuẫn giữa tƣởng tƣợng suy đoán dựa trên kinh nghiệm và thực tiễn, mâu thuẫn giữa tri thức cũ và tri thức mới, mâu thuẫn giữa logic và lịch sử, mâu thuẫn giữa nguyên nhân và kết quả... + HS chưa đủ khả năng giải quyết vấn đề (mâu thuẫn) trong tình huống với kiến thức, kĩ năng hiện có + HS có nhu cầu giải quyết vấn đề Để HS có nhu cầu giải quyết vấn đề, thông thƣờng vấn đề đó phải lí thú, gây tác động đến nhận thức của HS. Mặt khác, vấn đề ở đây cũng phải vừa sức 6 HS. Nếu vấn đề nêu ra quá khó, quá xa lạ, HS cảm thấy không liên quan gì đến mình thì họ cũng không có mong muốn giải quyết vấn đề. 1.1.1.3. Các loại tình huống có vấn đề a. Tình huống phát triển, hoàn chỉnh HS đứng trƣớc một vấn đề chỉ mới giải quyết đƣợc một phần, một bộ phận, trong phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang phạm vi mới, lĩnh vực mới. b. Tình huống lựa chọn HS đứng trƣớc một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc có liên quan đến một số kiến thức hay một số phƣơng pháp giải quyết đã biết, nhƣng chƣa chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phƣơng pháp nào để giải quyết vấn đề cho hiệu quả. HS cần phải lựa chọn thậm chí thử xem kiến thức nào, phƣơng pháp nào có hiệu quả để giải quyết đƣợc vấn đề đặt ra. c. Tình huống bất ngờ HS đứng trƣớc một vấn đề xảy ra trái với suy nghĩ thông thƣờng, trái với những kiến thức mà HS đã biết và HS không biết dựa vào đâu để lý giải. HS cần tìm hiểu xem nguyên nhân vì đâu lại có sự trái ngƣợc, lạ lùng đó. d. Tình huống bế tắc HS đứng trƣớc một vấn đề mà trƣớc đây chƣa gặp một vấn đề nào tƣơng tự. Vấn đề cần giải quyết không có dấu hiệu nào liên quan đến một kiến thức hoặc một phƣơng pháp đã biết. HS bắt buộc phải xây dựng kiến thức mới hay phƣơng pháp mới để giải quyết vấn đề. Tình huống này thƣờng gặp khi nghiên cứu một lĩnh vực kiến thức mới. 1.1.1.4. Khái niệm dạy học “Nêu và giải quyết vấn đề” Dạy học “Nêu và giải quyết vấn đề” là một phân hệ của phƣơng pháp dạ y học vì nó tập hợp nhiều phƣơng pháp cụ thể thành một chính thể để đạt m ục đích sƣ phạm, là tổ chức hoạt động sáng tạo của ngƣời học, trên cơ sở vừa tiế p thu kiến thức vừa hình thành đƣợc những kinh nghiệm kỹ năng trên cơ sở tìm tòi nghiên cứu. 7 Trong dạy học “Nêu và giải quyết vấn đề”, có đặc trƣng là đặt ngƣời họ c tình huống có vấn đề, mà một tình huống có vấn đề đối với ngƣời họ c khi nó chứa đựng vấn đề chƣa biết, phù hợp với nhu cầu, khả năng vốn có của cá nhân đó và khi giải quyết đƣợc vấn đề, cá nhân đạt đƣợc một bƣớc phát triển mới. Nhƣ vậy phƣơng pháp dạy học “Nêu và giải quyết vấn đề” đƣợc xây dựng dự a trên bản chất của hoạt động dạy học, xem hoạt động dạy học là một quá trình nhậ n thức tích cực. Ngoài ra phƣơng pháp dạy học “Nêu và giải quyết vấn đề” còn đƣợc xây dựng trên nguyên tắc tính tích cực, tự giác, độc lập nhận thức của ngƣời học trong giáo dục bởi vì nó khêu gợi đƣợc động cơ học tập. 1.1.2. Các giai đoạn của dạy học nêu và giải quyết vấn đề 1.1.2.1. Giai đoạn1: Đề xuất vấn đề Là giai đoạn đƣa HS vào tình huống có vấn đề. Mục đích của giai đoạn này là làm xuất hiện mâu thuẫn trong HS, hƣớng dẫn họ xác định nhiệm vụ nhận thức, biến nó thành mâu thuẫn chủ quan cần giải quyết, đặt HS trƣớc những khó khăn vừa sức, đòi hỏi các em làm việc căng thẳng nghiệm túc nhƣng tin tƣởng là có thể giải quyết đƣợc. 1.1.2.2. Giai đoạn 2: Nghiên cứu giải quyết vấn đề và kết luận HS đề xuất giải pháp khảo sát lý thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm hoặc cả hai để giải quyết vấn đề đặt ra, rồi thực hiện giải pháp đã đề xuất để rút ra kết luận về cái cần tìm. 1.1.2.3. Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng kiến thức Mục đích của giai đoạn này là giúp HS vận dụng tri thức đã học để giải quyết những vấn đề tƣơng tự hoặc những vấn đề khác mới mẻ hơn. Trong quá trình vận dụng, nhiều khi lại làm này sinh vấn đề cần nghiên cứu tiếp theo. 1.1.3. Mức độ củ a dạy học nêu và giải quyết vấn đề Tùy theo mức độ tham gia của HS vào quá trình nghiên cứu và giải quyết vấn đề, ngƣời ta phân chia dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thành nhiều mức độ. - Mức độ 1: GV đƣa HS vào tình huống có vấn đề, nêu ra vấn đề từ tình huống đó và trình bày cách giải quyết vấn đề và kết luận. HS lắng nghe và tiếp 8 thu (giống với pp diễn giảng nhƣng diễn giảng theo các bƣớc của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề). - Mức độ 2: GV đƣa HS vào tình huống có vấn đề, nêu vấn đề sau đó gợi ý hƣớng dẫn để HS tìm cách giải quyết vấn đề. GV cũng HS cũng kết luận. - Mức độ 3: GV đƣa HS vào tình huống có vấn đề, HS tự phát hiện ra vấn đề và tự lực giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của GV khi cần. - Mức độ 4: HS tự tìm ra vấn đề và tự lực giải quyết vấn đề, GV chỉ tham gia khi thực sự cần thiết. Mức độ Đặt vấn đề Giải quyết vấn đề Kết luận 1 GV GV GV 2 GV GV + HS GV+HS 3 HS + GV HS + GV HS+GV 4 HS HS HS+ GV 1.1.4. Ưu điểm và nhược điểm của dạy học nêu và giải quyết vấn đề Stt Nội dung Đánh giá Ƣu điểm Nhƣợc điểm 1 Ngƣời học tự khám phá kiến thức mới trong quá trình giải quyết vấn đề X 2 Thúc đẩy học tập tích cực X 3 Giúp ngƣời học hình thành khả năng tự định hƣớng trong quá trình học tập X 4 Dễ dàng dẫn tới tình trạng ngƣời học không có khả năng hay chƣa tự tin phó mặc các hoạt động cho ngƣời khác trong nhóm X 5 GV cần giám sát chặt chẽ nếu không ngƣời học có thể đi sai hƣớng giải quyết X 6 Một số ngƣời học không thích hợp hoặc chƣa quen với hình thức học tập này X 9 7 Phát triển kỹ năng tƣ duy phản biện, khả năng làm việc độc lập và tính dễ thích ứng trong các hoàn cảnh mới X 8 HS không chỉ lĩnh hội đƣợc kiến thức mà quan trọng hơn là giúp HS phát triển đƣợc kĩ năng giải quyết vấn đề và phát triển thêm nhiều kĩ năng khác (kĩ năng sử dụng dụng cụ thí nghiệm, đọc tài liệu, làm việc nhóm…). X 9 GV tốn thời gian để lập kế hoạch và thực hiện quá trình dạy học X 10 Tốn nhiều thời gian trên lớp X 11 Đòi hỏi cơ sở vật chất dạy học ở một mức độ nhất định X 12 Giúp GV hiểu rõ hơn về năng lực của ngƣời học X 13 Khuyến khích hợp tác, trao đổi và thảo luận. Trên cơ sở đó hình thành kĩ năng sống. X 14 Giúp ngƣời học có thể giải quyết vấn đề trong học tập cũng nhƣ thực tế theo nhiều cách khác nhau X 15 Tạo sự tự tin cho ngƣời học khi đối đầu với các tình huống khác nhau X 1.2. Thí nghiệm vật lí 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm củ a thí nghiệm vật lí 1.2.1.1. Khái niệm TNVL Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngƣời vào các đối tƣợng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó biểu diễn đƣợc tri thức mới [5]. 1.2.1.2. Đặc điểm của TNVL Các điều kiện của thí nghiệm phái đƣợc lựa chọn và đƣợc thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời đƣợc các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra 10 đƣợc giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ mỗi giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cần đƣợc xác định rõ: đối tƣợng cần nghiên cứu, PT gây tác động lên đối tƣợng cần nghiên cứu và PT quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi đƣợc để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lƣợng, trong khi các đại lƣợng khác đƣợc giữ không đổi. Các điều kiện của TN phải đƣợc khống chế, kiểm soát đúng nhƣ dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thƣờng xuyên các yếu tố của đối tƣợng cần nghiên cứu, làm giảm ảnh hƣởng tối đa ảnh hƣởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không đƣợc quan tâm). Đặc điểm quan trọng nhất của TN là có tính có thể quan sát đƣợc các biến đổi của đại lƣợng nào đó do sự biến đổi của các đại lƣợng khác. Điều này đạt đƣợc nhờ các giác quan của con ngƣời và sự hỗ trợ các PT quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại TN, điều này có nghĩa là: Với các thiết bị TN, các điều kiện TN nhƣ nhau thì bố trí lại TN, tiến hành TN, các QTVL phải diễn ra trong TN giống nhƣ các TN trƣớc đó. 1.2.2. Vai trò củ a thí nghiệm theo quan điểm dạy học nêu và giải quyết vấn đề - TN có thể đƣợc SD trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH. TNVL có thể đƣợc SD trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH nhƣ: đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS. [5] Việc SD TN để tạo tình huống có vấn đề là rất hiệu quả trong DH. Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngƣợc với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú ìm tòi kiến thức mới của HS. Các TN đƣợc SD để tạo tình huống có vấn đề thƣờng là các TN đơn giản, ít tốn thời gian chuẩn bị và tiến hành. TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách có hệ thống các dữ liệu TNg, để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra đƣợc tính đúng đắn của giả thuyết và hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề 11 xuất, hình thành kiến thức mới. Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành những TN để minh họa kiến thức đã đƣa ra một trƣờng hợp cụ thể, đơn giản. TN có thể đƣợc SD một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa, vận dụng) kiến thức, kĩ năng của HS. - TN góp phần vào việc phát triển toàn diện của HS. TN là PT nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS. Nhờ TN, HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tƣợng, định luật, quá trình… đƣợc nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. [5] - TN là PT góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. TN còn là điều kiện để HS rèn luyện phẩm chất ngƣời lao động mới nhƣ: đức tính cẩn thận, kiên trì… Xét trên phƣơng diện t hao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS . [5] - TN là phƣơng tiện kích thích hứng thú học tập của HS. TN là PT gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho HS tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức. [5] - TN là phƣơng tiện tổ chức các hình thức hoạt động của HS. TN là PT tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dƣỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của HS. [5] - TNVL góp phần làm đơn giản hoá các hiện tƣợng và QTVL. [5] TN góp phần đơn giản hoá hiện tƣợng, tạo trực quan sinh động để hỗ trợ cho tƣ duy trừu tƣợng của HS, giúp HS tƣ duy trên những đối tƣợng cụ thể, những hiện tƣợng và quá trình đang diễn ra trƣớc mắt họ. TN VL góp phần làm đơn giản hoá các hiện tƣợng phức tạp trong tự nhiên, làm nổi bật những khía 12 cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tƣợng và QTVL giúp HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài. 1.2.3. Phân loại thí nghiệm Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lí trong dạy học 1.2.4. Những yêu cầu đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng TN phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Cần xác định rõ dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ m ục đích của TN (trình tự thao tác nhƣ thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?) Đảm bảo HS ý thức đƣợc rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn TN bằng cách giao cho HS các nhiệm vụ cụ thể. TN phải thành công, có kết quả rõ ràng. Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những qui tắc và kỹ thuật an toàn. [4] THÍ NGHIỆM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC TN biểu diễn TN Học sinh TN Mở đầu TN Thực hành VL TN Quan sát ở nhà TN Khảo sát hiện tƣợng mới TN minh họa TN nghiên cứu hiện tƣợng mới TN Củng cố TN Trực quan 13 1.3. Thí nghiệm tự tạo 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo TN tự tạo là những TN đƣợc GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những TN đƣợc cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những TN tự tạo theo ý tƣởng, sáng kiến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm trong đời sống hằng ngày [3]. 1.3.2. Ưu điểm và nhược điểm củ a thí nghiệm tự tạo - Ưu điểm: + Dụng cụ TN là những dụng cụ đơn giản dễ kiếm nên GV và HS có thể tự chế tạo. + TN có hình thức gọn nhẹ, đơn giản dễ lắp ráp, dễ sử dụng nên có thể thực hiện mọi lúc mọi nơi. + Dễ lắp ráp tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN. Vì vậy, với cùng một dụng cụ TN trong nhiều trƣờng hợp ta có thể thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể tiến hành đƣợc TN khác. + TN dễ thành công , cho kết quả rõ ràng, thuyết phục nhƣng ít tốn thời gian. Thao tác tiến hành TN không đòi hỏi phải có những kĩ năng đặc biệt nên GV nào cũng có thể thực hiện đƣợc. Không đòi hỏi khắc khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN đƣợc. + TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy học. - Nhược điểm: + Độ bền của dụng cụ thƣờng không cao. + TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định tính, ít có TN định lƣợng. + Tính thẩm mỹ của TN thƣờng không cao. 1.3.3. Vai trò củ a thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học 1.3.3.1. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với học sinh Việc chế tạo và SD các dụng cụ TN tự tạo, giúp HS nắm vững kiến thức sâu sắc, chính xác và bền vững hơn. Trong nhiều trƣờng hợp, việc tiến hành TN, giải thích và tiên đoán kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các kiến thức đã học ở 14 nhiều phần khác nhau của VL. Thông qua đó các kiến thức VL mà HS đã lĩnh hội đƣợc củng cố, đào sâu, mở rộng và hệ thống hóa. Với những ƣu điểm nổi trội của TN tự tạo nên GV có thể tổ chức cho HS tự đề cập trong bài, giúp HS tự nhận thấy sự vô lý về những quan niệm sai lệch của mình một cách thuyết phục. Những thiết bị có sẵn ở phòng TN ở trƣờng THPT, trong một số trƣờng hợp “cái hiện đại” của thiết bị này đã che lấp đi bản chất VL của hiện tƣợng xảy ra trong TN mà HS cần phải nhận thức rõ. Việc chế tạo dụng cụ TN tự tạo có thể khắc phục đƣợc điều này, giúp cho HS nhận thức rõ bản chất VL của các hiện tƣợng xảy ra trong TN. TN tự tạo liên quan đến hiện tƣợng, QTVL rất gần gũi với HS nên sau mỗi quá trình học tập với TN tự tạo, HS sẽ quan tâm hơn đến các hiện tƣợng VL xung quanh. Giúp HS thay đổi PP suy nghĩ, PP học tập, HS bắt đầu rèn luyện thói quen thảo luận khoa học, bàn bạc, chấp nhận hay phản đối ý kiến. Qua việc chuẩn bị dụng cụ, thao tác các TN, HS đƣợc rèn luyện nhiều kĩ năng đề xuất các giả thuyết, dự đoán, đính chính những khái niệm. 1.3.3.2. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với giáo viên Khắc phục đƣợc tồn tại việc sử dụng TN trong DHVL của GV, thông qua các thí nghiệm GV xây dựng đƣợc mô hình dạy và học tích cực phù hợp với PP đặc trƣng của bộ môn là phƣơng pháp TNg. GV có thể cá thể hoá quá trình học tập của HS bằng cách giao cho các loại đối tƣợng HS khác nhau các nhiệm vụ chế tạo dụng cụ TN và tiến hành TN với mức độ khó dễ khác nhau, nông sâu khác nhau và với mức độ hƣớng dẫn khác nhau. Lịch sử phát triển của VL đã cho thấy: những phát minh cơ bản thƣờng gắn liền với những TN tự tạo đơn giản. Việc chế tạo các dụng cụ TN tự tạo để minh hoạ nguyên tắc của những TN do các nhà bác học đã tiến hành (TN của Galilê về chuyển động nhanh dẫn đều trên máng nghiêng, các TN của Faraday về hiện tƣợng cảm ứng điện từ, ...) góp phần chỉ cho HS thấy con đƣờng hình thành và 15 phát triển của các kiến thức VL, bồi dƣỡng cho HS PP nhận thức VL, đặc biệt là PP TNg. Chủ động tìm và lựa chọn các PPDH thích hợp, với thiết bị do GV và HS tự làm khắc phục đƣợc khó khăn về cơ sở vật chất, hạn chế việc học chay, dạy chay. Đa dạng hóa việc tổ chức giờ học VL bằng các PP khác nhau. 1.3.4. Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học + Đảm bảo tính khoa học: Các TN phải đƣợc bố trí hợp lí, khoa học, các dụng cụ TN không đƣợc che lấp lẫn nhau. TN phải gắn gọn và gắn liền với bài học. Kết quả phải rõ ràng, chính xác và thuyết phục. + Đảm bảo tính sƣ phạm: Kích thƣớc lớn, để hở để HS quan sát đƣợc những chi tiết cơ bản. Các TN không đƣợc phản giáo dục, chẳng hạn không nên làm những dụng cụ TN có liên quan đến súng đạn, cung nỏ… + Đảm bảo tính thẩm mỹ: Do các dụng cụ TN đơn giản, rẻ tiền là những dụng cụ tận dụng, tự kiếm tự tạo, vì vậy yếu tố thẩm mỹ phải đƣợc đặt biệt coi trọng và phải đặt lên hàng đầu. Cần phải đƣợc lựa chọn những dụng cụ TN phù hợp để kích thích sự chú ý của HS. Cần phải tiến hành gia công chu đáo, cẩn thận, để làm tăng tính thẩm mỹ của nó. + Đảm bảo tính khả thi: Các TN đƣợc sử dụng phải là những TN dễ thao tác, dễ tiến hành và cho kết quả thuyết phục. 1.4. Thực trạng của vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí 1.4.1. Tình hình sử dụng chung của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí Việc sử dụng các thiết bị TN trong dạy học môn Vật lí ở trƣờng THPT trong nhiều năm qua vẫn còn nhiều bất cập, những bất cập đó đƣợc thể hiện nhƣ sau: GV rất ít khi tiến hành TN khi dạy học, việc sử dụng TN còn rất nhiều lúng túng, GV vẫn chủ yếu sử dụng PP thuyết trình, luôn là ngƣời thông báo kiến thức còn HS tiếp thu kiến thức một cách còn thụ động, chƣa thực hiện nghiêm túc chủ trƣơng “học đi đôi với hành”, gắn liền với thực tiễn cuộc sống. 16 Thiết bị TN nếu có thì chỉ đƣợc GV sử dụng trong các tiết dạy có GV dự giờ hoặc sử dụng trong giờ thi dạy giỏi các cấp, GV ít sử dụng TN trong các giờ học bình thƣờng. Các tiết dạy thực hành vẫn chƣa thực sự đƣợc GV chú trọng, các giờ dạy thực hành đáng lẽ ra phải đƣợc thực hiện theo đúng chƣơng trình thì lại đƣợc tổ chức thực hành qua loa hoặc chuyển thành giờ ôn tập, ôn thi... Đối với đa số các trƣờng THPT hiện nay, các cán bộ quản lí chƣa thực sự quan tâm đến việc khai thác sử dụng thiết bị TN của GV, các cuộc thi tự làm đồ dùng học tập cho GV ít đƣợc chú trọng. Phần lớn các GV THPT đều không để tâm đến việc thiết kế, chế tạo TN để phục vụ trong quá trình dạy học của mình vì công việc này chiếm khá nhiều thời gian, trong khi không có một chế độ nào cho những GV thực hiện các công việc này, do vậy không khuyến khích đƣợc GV tham gia HĐ này tích cực. 1.4.2. Tình hình cụ thể củ a việc sử dụng TN tự tạo trong DH VL lớp 11 + Số lƣợng HS trong lớp của trƣờng THPT còn nhiều so với điều kiện cơ sở vật chất và khả năng của GV (35 đến 40 HS/lớp), nên đem lại nhiều khó khăn trong việc phân công nhóm HS (8 đến 10 HS/nhóm). + Sự bố trí bàn ghế trong phòng TN còn chƣa hợp lý, làm cho việc quản lý của GV gặp nhiều khó khăn. + Tại cùng một thời điểm phân phối chƣơng trình thƣờng có sự chồng chéo về thời gian khi các GV cùng khối lớp SD phòng TN thực hành. + Không có nhiều buổi hội thảo, tọa đàm, trao đổi những kinh nghiệm, kĩ năng thiết kế, chế tạo các TN tự tạo giữa các GV, giữa các trƣờng THPT với nhau. + Đầu tƣ kinh phí ở các trƣờng THPT cho việc thiết kế, chế tạo dụng cụ TN tự tạo rất hạn chế, khiêm tốn. + Không có chính sách, chế độ nào cho GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo SD trong DHVL ở các trƣờng THPT. + Nội dung bài dạy còn khá nặng, không có nhiều thời gian để GV có thể SD TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong DHVL. 17 1.4.3. Nguyên nhân các thực trạng Qua việc tìm hiểu thực trạng nói trên, ta thấy việc sử dụng TN nói chung và việc sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí ở các trƣờng THPT hiện nay còn rất nhiều hạn chế, có thể nói vì các nguyên nhân chủ yếu sau: GV rất ít khi sử dụng TN trong dạy học, vì sợ tốn nhiều thời gian, gây ảnh hƣởng đến các HĐ dạy học khác: sợ TN không thành công sẽ gây phản tác dụng đối với HS. Sự thiếu thốn về điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị của các trƣờng cũng ảnh hƣởng rất lớn đến việc sử dụng TN trong dạy học. Thiết bị TN đƣợc cung cấp nhiều nhƣng không đồng bộ, các thiết bị TN chất lƣợng kém, bị hƣ hỏng, độ chính xác không cao, G V lại chƣa đƣợc bồi dƣỡng thiếu chuyên môn nghiệp vụ nên không có khả năng sữa chữa, tái tạo. Số lƣợng phòng TN, phòng thực hành ở các trƣờng cũng bị hạn chế gây khó khăn cho các tiết dạy thực hành của GV. Ở các trƣờng THPT không có nhiều các cuộc thi chế tạo dụng cụ TN tự tạo sử dụng trong dạy học vì việc đầu tƣ kinh phí ở các trƣờng THPT cho việc thiết kế, chế tạo dụng cụ TN tự tạo rất hạn chế, các GV lại ngại thiết kế, chế tạo TN vì công việc này chiếm khá nhiều thời gian, trong khi không có chính sách, chế độ nào cho những GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo sử dụng trong dạy học ở các trƣờng THPT Nội dung bài dạy còn khá nặng, không có nhiều thời gian để GV có thể sử dụng TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong dạy học. 1.4.4. Mộ t số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng TN tự tạ o trong dạy học 1.4.4.1. Sử dụng thí nghiệm tự tạo để tạo sự tò mò của học sinh với vấn đề đặt ra Tình huống có vấn đề là quy luật của HĐNT, sáng tạo có hiệu quả. Nó quy định sự khởi đầu của tƣ duy, hành động tƣ duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề. Thực tế trong QTDH đã cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tùy vào từng nội dung kiến thức. Một trong những biện pháp đó là việc SD TN mở đầu, PP mà hầu nhƣ trong 18 khoảng thời gian dài nhiều GV đã lãng quên hoặc thực hiện chƣa hiệu quả với lý do dụng cụ TN bị hỏng hay không có dụng cụ TN để tiến hành. Chính vì thế việc chế tạo ra các dụng cụ TN tự tạo để SD trong việc nêu vấn đề là hết sức quan trọng. Trong giai đoạn đặt vấn đề, việc tạo ra tình huống có vấn đề có vai trò rất quan trọng trong việc thu hút sự chú ý sự suy nghĩ, tƣ duy của HS. Để tạo tình huống có vấn đề trong DH, GV có thể làm một TN biểu diễn, HS quan sát diễn biến hoặc kết quả “bất ngờ” của hiện tƣợng VL, tự phát hiện và nhận thức vấn đề. Có thể cho HS tự làm TN đơn giản để phát hiện vấn đề mà trƣớc đây có thể cho HS đã gặp nhƣng “không ngờ” đến. SD TN tự tạo trình bày hiện tƣợng VL xảy ra để lôi cuốn HS ngay từ ban đầu làm cho HS luôn phải đặt câu hỏi tại sao. Các hiện tƣợng trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng, nhiều hiện tƣợng VL liên quan đến bài học mà HS không thể tự mình dự đoán hiện tƣợng cũng nhƣ giải thích hiện tƣợng xảy ra. Vì vậy, khi GV sử dụng những TN tự tạo đơn giản trình bày những hiện tƣợng VL đó sẽ làm cho HS hứng thú và khởi động tƣ duy cho HS. Có những hiện tƣợng VL không đòi hỏi phải SD những thiết bị TN hiện đại thì mới có thể tái hiện đƣợc, mà GV có thể tự chế tạo những TN đơn giản để tạo tình huống có vấn đề kích thích tƣ duy của HS, dẫn dắt HS tìm hiểu kiến thức mới. 1.4.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo tích cực hóa hoạt động tìm kiếm kiến thức củ a học sinh Theo con đƣờng quan sát kiến thức: Sau khi hƣớng dẫn HS cách làm TN để thu thập những số liệu, GV chỉ cho HS những ích lợi của việc tìm hiểu kiến thức thì HS tự mình tham gia vào thực nghiệm, tự kiểm tra và rút ra những quy luật biến đổi chung của các sự vật, hiện tƣợng. Theo con đƣờng minh họa: GV hƣớng dẫn HS biết cách thu thập số liệu nhằm minh họa cho những kiến thức đã đƣợc xây dựng bằng con đƣờng gián tiếp. 19 1.4.4.3. Sử dụng thí nghiệm tự tạo để củng cố kiến thức và kỹ năng của học sinh Sau khi kết thúc bài học thì GV sử dụng những TN tự tạo vào việc củng cố bài học. HS sử dụng những kiến thức đã học để giải thích những hiện tƣợng đó. Từ đó, giải thích các hiện tƣợng liên quan trong thực tế. Sử dụng TN tự tạo rèn luyện kỹ năng thực hành, kỹ năng phân tích vấn đề cho HS. 1.4.4.4. Hướng dẫn học sinh tự làm thí nghiệm ở nhà Việc giao và hƣớng dẫn HS thiết kế, chế tạo và SD các dụng cụ TN để tiến hành các TN VL có tác dụng trên nhiều mặt, góp phần nâng cao chất lƣợng kiến thức, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn độc lập và sáng tạo của HS. Ngoài ra, việc hƣớng dẫn HS làm TN ở nhà sẽ giúp HS hiểu rõ hơn về các hiện tƣợng VL, yêu thích môn học hơn, hình thành các kỹ năng, kỹ xảo thực hành TN. Quy trình hƣớng dẫn HS thiết kế, chế tạo và sử dụng TN ở nhà: - Thảo luận ở lớp về các phƣơng án thiết kế, chế tạo và tiến hành các TN - Liệt kê các chi tiết, vật liệu có thể tìm kiếm đƣợc trên thị trƣờng hay trong gia đình. Càng nêu đƣợc các thông số kỹ thuật chính xác càng tốt. - Vẽ sơ đồ tổng thể thiết bị, TN. - Vẽ sơ đồ cấu tạo của từng chi tiết và những lƣu ý khi gia công cho phù hợp với mục đích SD. - Hƣớng dẫn cách lắp ráp các chi tiết theo sơ đồ tổng thể. - Hƣớng dẫn vận hành thử thiết bị, TN. - SD vào học tập. 1.4.4.5. Phối hợp thí nghiệm tự tạo với các phương tiện nghe nhìn trong học tập Có những TN tự tạo đơn giản mà HS khó có thể quan sát, GV sử dụng các thiết bị hỗ trợ khác nhƣ: camera, máy chiếu… để chiếu các hiện tƣợng đó lên màn hình chiếu giúp cả lớp có thể quan sát đƣợc dễ dàng. 1.5. Kết luận chƣơng 1 Chƣơng này chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận của việc sử dụng TN trong DHVL theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề với những vấn đề chính: Dạy học nêu và giải quyết vấn đề, khái niệm, đặc điểm của TNVL; phân loại đƣợc TNVL và đƣa ra đƣợc yêu cầu khi tiến hành và SD đối với từng loại TN, nêu định nghĩa của TN tự tạo. 20 Dựa trên cơ sở đó chúng tôi nhận thấy TN tự tạo có những ƣu điểm nổi bật là các dụng cụ TN là những dụng cụ đơn giản, dễ tìm kiếm, TN tự tạo có hình thức gọn nhẹ, dễ lắp ráp và sử dụng, TN bám sát với nội dung cần dạy nên thuận lợi trong việc DH của GV. Tuy nhiên, TN tự tạo chủ yếu là những TN định tính, độ bền và tính thẩm mỹ của TN thƣờng không cao. Chúng tôi đã phân tích đƣợc vai trò của TN tự tạo trong quá trình DH đối với HS và đối với GV, phân tích những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng TN tự tạo trong DH. Chúng tôi tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong DHVL, phân tích các nguyên nhân của thực trạng. Trên cơ sở đó đề xuất đƣợc một số biện pháp nhằm nâng cao chất lƣợng sử dụng TN tự tạo trong DH. Trong quá trình tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn cho thấy, TN VL nói chung và TN tự tạo nói riêng có tác dụng nhiều mặt cụ thể trong việc nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ năng, phát triển năng lực sáng tạo và bồi dƣỡng nhân cách, kỹ năng, kỹ th uật cho HS. Vì vậy muốn nâng cao chất lƣợng trong DHVL thì vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo TN và sử dụng TN trong DHVL lớp 11 theo hƣớng dạy học nêu và giải quyết vấn đề là là một trong những PP góp phần đáng kể trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay. Những cơ sở lý luận nghiên cứu trên đây sẽ đƣợc chúng tôi cụ thể hóa trong việc vận dụng thiết kế, chế tạo và sử dụng một số TN trong DHVL lớp 11 21 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÍ LỚP 11 2.1. Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm Để chế tạo thành công một bộ TN hay một TN và sử dụng đƣợc trong quá trình dạy học ở trƣờng THPT ta có thể tiến hành theo các bƣớc sau: - Xác định mục đích khoa học và mục đích dạy học của TN cần chế tạo. - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, tham khảo các tài liệu có liên quan đến TN. - Thiết kế phƣơng án, sơ đồ và mô hình của TN. - Tìm kiếm vật liệu, thiết bị phục vụ cho việc chế tạo TN. - Lắp ráp vật liệu dụng cụ theo sơ đồ đã thiết kế. - Thử nghiệm, kiểm tra quá trình HĐ của TN, điều chỉnh cho phù hợp. - Xây dựng tiến trình dạy học có sử dụng TN tự tạo. - Sử dụng TN tự tạo vào dạy học. - Rút ra nhận xét về hiệu quả của TN sau khi dạy học, điều chỉnh những sai sót để TN hoàn chỉnh hơn. 2.2. Thiết kế và chế tạo thí nghiệm 2.2.1. Thí nghiệm kiểm chứng tương tác giữa hai dây dẫn song song mang điện 2.2.1.1. Mục đích thí nghiệm Kiểm chứng sự tƣơng tác giữa hai dây dẫn song song mang điện khi hai dòng điện cùng chiều và khi hai dòng điện ngƣợc chiều. 2.2.1.2. Cơ sở lý thuyết Xung quanh dòng điện tồn tại từ trƣờng, từ trƣờng này sẽ tác dụng lực từ lên các dòng điện đặt trong đó. Hai dòng điện song song cùng chiều thì hút nhau, ngƣợc chiều thì đẩy nhau. Lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây dẫn mang dòng điện7 1 2 2.10 I I F r   2.2.1.3. Vật liệu và cách chế tạo a. Vật liệu Tấm form, 4 chốt cắm, nguồn, dây đồng, dây nối kẹp cá sấu. 22 b. Cách chế tạo - Làm khung: sử dụng tấm form làm một mô hình nhƣ hình 2.1. - Dùng khoan, khoan 8 lỗ trên 2 tấm form ở đầu và chân hình hộp: + 4 lỗ dùng để cắm 4 vít nối dây đồng cố định. + 4 lỗ đối xứng với nhau để xuyên dây đồng và khoảng cách giữa 2 lỗ gần nhau là 1 cm. Chú ý: Vì kích thƣớc dây rất nhỏ nên ta phải khoan 4 lỗ để xuyên 2 dây này với khoảng cách nhỏ để dễ quan sát hiện tƣợng xảy ra. - Dây dẫn: dây đồng 0.55 mm. Chiều dài của sợi dây từ 35 - 40 cm. - Nguồn: có thể sử dụng ắcquy, pin . Hình 2.1 TN kiểm chứng tương tác giữa hai dây dẫn song song mang điện 2.2.1.4. Tiến hành thí nghiệm a. Tiến hành thí nghiệm - Hai dây dẫn song song mang dòng điện ngƣợc chiều: + Để tạo đƣợc hai dòng điện ngƣợc chiều trên dây dẫn ta mắc nhƣ hình 2.1 Ta dùng dây nối kẹp cá sấu kẹp vào hai vít nối dây đồng cố định trên đầu của tấm 23 form hình hộp. Sau đó, dùng pin đấu hai dây dẫn nguồn ra bằng dây kẹp cá sấu, kẹp vào hai vít gắn cố định vào chân hình hộp. + Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm và nhận xét. Chú ý: Khi quan sát thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát kỹ trong thời gian rất nhanh khoảng từ 1 -2s vì điện trở dây dẫn rất nhỏ dễ gây ra hiện tƣợng đoản mạch. Hình 2.2 TN tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện ngược chiều - Hai dây dẫn song song mang dòng điện cùng chiều: + Để tạo đƣợc hai dòng điện cùng chiều ta mắc nhƣ hình 2.2. Hai đầu vít cố định ở đầu và chân của tấm form hình hộp ta dùng 2 dây kẹp cá sấu nối chung lại với nhau. Sau đó, dùng pin đấu hai dây dẫn nguồn ra bằng dây kẹp cá sấu, 1 đầu kẹp vào 1 vít gắn cố định ở đầu tấm form còn 1 đầu kẹp vào 1 vít gắn cố định ở chân tấm form hình hộp. + Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm và nhận xét. Chú ý: Khi quan sát thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát kỹ trong thời gian rất nhanh khoảng từ 1 -2s vì điện trở dây dẫn rất nhỏ dễ gây ra hiện tƣợng đoản mạch. 24 Hình 2.3 TN tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện cùng chiều b. K

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÍ LỚP 11 CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƢỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG - Full 10 điểm

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan