NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11

Kinh Tế - Quản Lý - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Kỹ thuật TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH ---------- LÊ THỊ MỸ DUYÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệ u, kết quả mới mà tôi công bố trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Quảng Nam, ngày......tháng......năm 2016 Tác giả Lê Thị Mỹ Duyên ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đế n cô giáo TS. Võ Thị Hoa, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi suốt quá trình thực hiệ n và hoàn thành bài khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng Quý thầy cô giáo tổ Vậ t lý- Khoa Lý-Hóa-Sinh – Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tôi trong suố t quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng tập thể Quý thầy cô giáo trường THPT Trần Văn Dư đã nhiệt tình giúp đỡ trao đổi và tạo mọi điều kiệ n thuận lợi cho tôi trong quá trình tiến hành khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm đề tài này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và độ ng viên tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn Người thực hiện Lê Thị Mỹ Duyên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... viii DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ................................................................................. viii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ................................................................................... viii Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................................1 Phần 2: NỘI DUNG .................................................................................................6 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤ NG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨ C CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ ....................................................6 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH...................6 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa .....................................................................................6 1.1.2. Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức ...........................................6 1.1.3. Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức ..............................................7 1.1.4. Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS ............................8 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ.....................................................................................10 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghệm vật lý ..................................................10 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý ..........................................11 1.2.3. Phân loại thí nghiệm........................................................................................14 1.2.4. Khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên ................................16 1.3. THÍ NGHIỆM TỰ TẠO ....................................................................................17 1.3.1. Khái niệm TN tự tạo .......................................................................................17 1.3.2. Ưu và nhược điểm của TN tự tạo ....................................................................17 1.3.3. Vai trò của TN tự tạo trong quá trình dạy học ................................................18 1.3.4. Những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng TN tự tạo trong dạy học ...............18 iv 1.4. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠ O TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ ..................................................................................19 1.4.1. Tình hình của việc sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lý lớp ở trung họ c phổ thông ...................................................................................................................19 1.4.2. Nguyên nhân các thực trạng ............................................................................20 1.4.3. Các biện pháp sử dụng TN nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS .21 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1..........................................................................................25 Chương 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠ O TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 11 ..................................................................26 2.1. CẤU TRÚC NỘI DUNG KIẾN THỨC VẬT LÝ LỚP 11 ............................26 2.2. QUI TRÌNH TIẾN HÀNH CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM...................................26 2.3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ TN DÙNG TRONG DẠY HỌC VL 11 ....27 2.3.1. TN về hiện tượng cảm ứng điện từ ..............................................................27 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo nam châm điện ...............................................................30 2.3.3. Thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần .............................................32 2.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG TN TỰ TẠO ...................35 2.4.1. Qui trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng trong TN tự tạo nhằ m tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS .................................................................35 2.4.2. Tiến trình dạy học một số bài cụ thể ...........................................................36 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..........................................................................................37 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................................................38 3.1. MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................38 3.2. NHIỆM VỤ CỦA THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................................38 3.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..........................38 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM................................................38 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm ....................................................................38 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm .....................................................................39 3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .....................................39 3.5.1. Đánh giá định tính ...........................................................................................39 3.5.2. Đánh giá định lượng ........................................................................................40 v KẾT LUẬN CHƯƠNG 3..........................................................................................45 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................49 PHỤ LỤC 1 ............................................................................................................. P1 PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................... P25 PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................... P30 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ VL Vật lý PP Phương pháp HS Học sinh GV Giáo viên ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm DHVL Dạy học vật lý SGK Sách giáo khoa QTDH Quá trình dạy học THPT Trung học phổ thông HĐNT Hoạt động nhận thức PPDH Phương pháp dạy học KHKT Khoa học kĩ thuật vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Mô tả từ thông qua khung dây tròn ...................................................................... 27 Hình 2.2. Gắn cuộn dây lên đĩa CD trên tấm gỗ có trục ...................................................... 28 Hình 2.3. Gắn nam châm lên đĩa CD ................................................................................... 28 Hình 2.4. Mô hình TN hoàn chỉnh ....................................................................................... 29 Hình 2.5. Kết quả thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ ................................................. 29 Hình 2.6. Chế tạo đế TN nam châm điện............................................................................. 31 Hình 2.7. Mô hình TN nam châm điện hoàn chỉnh ............................................................. 31 Hình 2.8. Kết quả thí nghiệm tự tạo nam châm điện ........................................................... 32 Hình 2.9. Đường truyền của tia sáng trong sợi quang ......................................................... 33 Hình 2.10. Phản xạ toàn phần của tia sáng qua dòng nước chảy ......................................... 33 Hình 2.11. Dụng cụ TN phản xạ toàn phần ......................................................................... 33 Hình 2.12. Sản phẩm sau khi thực hiện ............................................................................... 34 Hình 2.13. Kết quả TN phản xạ toàn phần .......................................................................... 35 viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Mẫu thực nghiệm................................................................................................. 39 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần số ( fi ) các điểm số ( Xi ) của bài kiểm tra sau TNg ........... 41 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất ...................................................................................... 42 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất tích lũy ......................................................................... 43 Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực HS .......................................................................... 43 Bảng 3.6. Các tham số thống kê .......................................................................................... 44 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1. Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC. ............................................... 42 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg ......................................... 42 Đồ thị 3.3. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy ...................................................................... 43 Đồ thị 3.4. Đồ thị phân loại học lực của HS ........................................................................ 44 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại TN ............................................................................................. 14 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ và sáng tạo, xã hội loài người đã có những bước phát triển vượt bậc về khoa học và công nghệ. Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa. Chúng ta có hoàn thành được sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa hay không, đất nướ c ta có thật sự phát triển để vươn tới ngang tầm với sự phát triển chung của thế giớ i và khu vực hay không hoàn toàn phụ thuộc vào những người chủ tương lai của đất nước - những thế hệ học sinh đang ngồi trên ghế nhà trường phổ thông hiệ n nay. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng giáo dục là một vấn đề đã và đang được quan tâm hàng đầu trong xã hội. Để đáp ứng những yêu cầu đó, ngành giáo dục và đào tạo đã và đang từng bước đổi mới mạnh mẽ nội dung và phương pháp dạy học, trong đó đặc biệt là việc đổi mới phương pháp dạy và học. Chỉ có đổi mới cơ bản phương pháp dạy và học, chúng ta mới có thể tạo ra được sự đổi mới thật sự trong giáo dục, mới có thể đào tạo được lớp người năng động, sáng tạo, có tiềm năng cạnh tranh trí tuệ trong bối cảnh nhiều nước trên thế giới đang hướng tớ i nền kinh tế tri thức. Theo xu hướng đó, Đảng và nhà nước ta đã xác đị nh "Giáo dục là quốc sách hàng đầu", đầu tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển. Điều này đã đặt ra ngành giáo dục và đào tạo những nhiệm vụ rất khó khăn là phải đổ i mới đồng bộ cả về mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học. Vật lý là một bộ môn khoa học thực nghiệm, hầu hết các kiến thức Vật lý đều được rút ra từ những quan sát, thí nghiệm và suy luận lí thuyết để đạt đượ c sự thống nhất giữa lí luận và thực tiễn. Vì vậy việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thự c hành thí nghiệm sẽ hỗ trợ rất tốt cho việc phát triển đặc tính, qui luật của tự nhiên cũng như kiểm tra tính đúng đắn của các kiến thức lí thuyết. Chính vì lẽ đó mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông là rất cần thiết giúp nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực hoá hoạt độ ng nhận thức của học sinh. Sử dụng một cách hợp lí các phương pháp dạy họ c nói chung và phương pháp thí nghiệm nói riêng trong dạy học vật lý là việc làm 2 không thể thiếu được trong mục tiêu nâng cao hiệu quả dạy họ c. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý còn nhiều bất cập. Có thể do bài học nhiều kiến thứ c, thiếu thời gian nên giáo viên ngại thí nghiệm; số lượng thiết bị không đủ nên họ c sinh chỉ được quan sát trong khi sĩ số học sinh quá đông làm khả năng quan sát của học sinh bị hạn chế. Cũng có thể do thiết bị thí nghiệm được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị thí nghiệm chất lượng kém, bị hư hỏ ng trong vận chuyển, bảo quản, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành thí nghiệm thường cho kết quả không chính xác. Chính vì vậ y, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị những thiết bị thí nghiệm hiện đại, việc chế tạ o các dụng cụ thí nghiệm tự tạo để sử dụng trong dạy học vật lý ở trường học nói chung và trường trung học phổ thông nói riêng luôn luôn là vấn đề đượ c các nhà lý luận dạy học, giáo viên vật lý, ngay cả ở những nước phát triển quan tâm. Để khắc phục thực trạng này nhiều giáo viên đã tự thiết kế và chế tạo một số thiết bị thí nghiệm có sức thuyết phục cao với học sinh từ những vật liệu có sẵn đó có thể là những thí nghiệm rất đơn giản được chế tạo từ những vật liệu gần gũi trong cuộc sống hằng ngày và được vận dụng rất nhiều trong thực tế nhưng không kém phần thuyết phục nhằm phục vụ tiết dạy khiến giờ học trở nên sinh động hơn, quan trọng hơn đó là giúp học sinh có thể kiểm nghiệm lại và khắc sâu nhữ ng kiến thức đã học. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài" Nghiên cứu thiế t kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý 11". 2. Mục tiêu của đề tài Đề xuất được các biện pháp tích cực hoạt động học tập của học sinh. Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằ m tích cực hóa hoạt động dạy và học vật lý. Đề xuất được quy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo. Chế tạo được một số thí nghiệm tự tạo vật lí 11. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các thí nghiệm tự tạo được. 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệ m nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý. Một số thí nghiệm tự tạo vật lí 11. Quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo tại trường trung học phổ thông Trần Văn Dư Quảng Nam. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, 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, phương pháp dạy học Vật lý,... - Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa vật lý 11. 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Xây dựng một mẫu phiếu điều tra hiện trạng của việc sử dụng thí nghiệ m tự tạo trong dạy học vật lý - Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên. 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Được tiến hành ở trường trung học phổ thông nhằm đánh giá hiệu quả củ a dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sư phạm đã đề xuất. 4.4. Phương pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng phương pháp thống kê để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm. 5. Lịch sử nghiên cứu đề tài Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy họ c vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: - Th.s. Nguyễn Quang Trung, Đề xuất phương án và xây dựng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ dạy học vật lý. 4 - T.s. Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). - Th.s. Trương Ngọc Điều, Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy họ c giải quyết vấn đề phần nhiệt học, vật lý lớp 10 nâng cao, luận văn thạc sĩ giáo dục học (2010). - Nguyễn Anh Tuấn, Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạ y học chương sóng cơ học lớp 12 THPT theo hướng tích cực hóa hoạt động nhậ n thức, tích cực, sáng tạo của HS, Luận án tiến sĩ giáo dục học (2007). - Nguyễn Quang Linh, Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nước nhằm phát huy tính tích cực của HS trong dạy họ c bài giao thoa sóng, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục (2009). - Nguyễn Hoàng Anh, Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướ ng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong dạy học phần Cơ học vậ t lý 12 nâng cao, Luận án tiến sĩ giáo dục Đại học Huế (2015). 6. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông. - Đánh giá thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệ m nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý trung học phổ thông. - Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thí nghiệm vật lý 11. - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo được theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. - Sử dụng các tiến trình dạy học và các thí nghiệm tự tạo được vào thực tiễ n dạy học để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm tự tạo. 7. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm vật lý 11 sử dụ ng vào quá trình dạy học vật lý 11 một cách hiệu quả thì sẽ tích cực hóa được hoạt động nhận thức 5 của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường trung họ c phổ thông. 8. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạ o nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý. Chương 2: Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm tự tạo trong dạy học vậ t lý 11. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 6 Phần 2: NỘI DUNG Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤ NG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨ C CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa Theo Thái Duy Tuyên: “Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằ m chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiế p nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập” 11. Sự chủ động trong học tập thể hiện ở chỗ HS tự giác sẵ n sàng tham gia vào các hoạt động học tập, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự điều khiể n của GV, HS hứng thú, hào hứng trong quá trình học tập. HS chủ động trao đổ i với GV nhiều hơn, không tiếp thu kiến thức một cách thụ động. Tính tích cực hóa trong HĐNT của HS thể hiện ở những hoạt động trí tuệ là tập trung suy nghĩ để trả lời các câu hỏi nêu ra, kiên trì tìm cho được lời giả i hay của một bài toán nhỏ say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm. Quá trình tích cực hóa HĐNT của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn. Tích cự c hóa vừa là biện pháp để thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nó góp phầ n rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng độ ng, sáng tạo. Đó là mục tiêu mà nhà trường phải hướng tới 11. 1.1.2. Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức Theo Thái Duy Tuyên các dấu hiệu nhận biết tính tích cực nhận thức củ a HS:  Những dấu hiệu bề ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú: + Thích thú, chủ động tiếp xúc với đối tượng: HS hay đặt những câu hỏ i và có những thắc mắc đối với GV và yêu cầu giải thích cặn kẽ. Việc đặt câu hỏi củ a HS thể hiện lòng mong muốn hiểu biết nhiều hơn, sâu hơn về những đối tượng mà HS đang tiếp xúc. Chú ý quan sát, chăm chú lắng nghe và theo dõi nhữ ng gì GV làm. 7 + Giơ tay phát biểu: Nhiệt tình hưởng ứng, bổ sung ý kiến vào câu trả lờ i của bạn và thích tham gia vào các HĐNT.  Những dấu hiệu bên trong như: n ỗ lực của hoạt động trí tuệ, sự căng thẳng trí tuệ, sự phát triển của tư duy, ý chí và cảm xúc. Những dấu hiệu bên trong cũng chỉ được phát hiện ra qua những biểu hiện bên ngoài, nhưng phải được tích lũy một lượng thông tin đủ lớn và phải qua một quá trình xử lí thông tin mới thấy được cụ thể là: + HS tích cực sử dụng các thao tác nhận thức, đặc biệt là các thao tác tư duy như phân tích khái quát hóa,…vào việc giải quyết các nhiệm vụ nhận thức. + Tích cực vận dụng vốn kiến thức kĩ năng đã được tích lũy vào việc giải quyết các tình huống, các bài tập khác nhau, đặc biệt là việc xử lí các tình huống mới. + Phát hiện nhanh chóng, chính xác các nội dung được quan sát. + Hiểu lời người khác, diễn đạt cho người khác hiểu ý mình. + Có những biểu hiện của tính độc lập, sáng tạo trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ nhận thức như: sự tự tin khi trả lời câu hỏi, có sáng kiến, tự tìm ra các cách giải quyết khác nhau cho các bài tập và các tình huống, biết chọn cách giải quyết hay nhất. + Có những biểu hiện của ý chí trong quá trình nhận thức như: sự nổ lực, cố gắng vượt qua những tác động nhiễu từ bên ngoài và các khó khăn để thực hiện đến cùng các nhiệm vụ được giao, sự phản ứng khi có tín hiệu hết giờ.  Kết quả học tập: là một dấu hiệu quan trọng và có tính chất khái quát của tính tích cực nhận thức. Chỉ có tính tích cực nhận thức một cách thường xuyên, liên tục, tự giác mới có kết quả học tập tốt 11. 1.1.3. Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh phổ thông có thể phân biệt theo 3 cấp độ sau: - Sao chép, bắt chước: Kinh nghiệm hoạt động bản thân học sinh được tích luỹ dần thông qua việc tích cực bắt chước hoạt động của GV và bạn bè. Trong hoạt động bắt chước cũng có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp. 8 - Tìm tòi, th ực hiện: HS tìm cách độc lập suy nghĩ để giải quyết các bài tập nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau và từ đó tìm ra lời giải hợp lý nhất cho vấn đề nêu ra. Ở mức độ này tính độc lập cao hơn ở mức trên, HS tiếp cận nhiệm vụ và tự tìm cho mình phương thức thực hiện. - Sáng tạo: HS nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm để chứng minh cho bài học. Lẽ đương nhiên là mức độ sáng tạo của HS có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển tính sáng tạo về sau này. Đây là biểu hiện tính tích cực cao nhất 6. 1.1.4. Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS Để tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS GV cần có những biện pháp sau: - Trong QTDH GV cần phối hợp tốt các PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS: Thực tiễn có nhiều PPDH khác nhau như PPDH trực quan, PP nêu và giải quyết vấn đề, PP thực nghiệm, PP thuyết trình…Trong QTDH để kích thích được sự hứng thú của HS, GV cần phải lựa chọn, tìm tòi những PPDH phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất. - Khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS: Tính tích cực của quá trình nhận thức của HS phụ thuộc rất lớn vào hứng thú học tập của HS. Những HS có động cơ hứng thú học tập cao sẽ biểu hiện ở sự khao khát đối với tri thức, ở nhu cầu và mong muốn hiểu rộng hơn, muốn tự khám phá ra nhiều điều mới mẻ đối với bản thân. Do đó, cần phải chú ý đến việc tạo tính huống có vấn đề để khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS. Những vấn đề cần nhận thức tro ng tình huống đặt vấn đề cần được bộc lộ bất ngờ nhằm gây sự xung đột tâm lý của HS từ đó gây ra sự tò mò, kích thích tính hiếu kì của HS. GV có thể sử dụng các PP khác nhau để đặt vấn đề vào bài mới: sử dụng TN biểu diễn, kể chuyện lịch sử VL, bài tập, câu hỏi… - Tạo và duy trì không khí lớp học cởi mở giữa thầy và trò, giữa các HS: GV cần có thái độ thân thiện với HS, động viên khen thưởng kịp thời những HS có thành tích học tập tốt, khuyến khích sự tham gia các hoạt động học tập của 9 HS. Tạo điều kiện cho HS phát biểu suy nghĩ thắc mắc vấn đề cần nhận thức, tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức, kích thích hứng thú học tập của HS. - Liên hệ với thực tiễn để giúp HS vận dụng những kiến thức lĩnh hội được vào thực tiễn ứng dụng KHKT nhằm tạo cho HS những am hiểu về kĩ thuật, giúp HS thấy được ý nghĩa vai trò của môn học trong thực tiễn, kích thích được động cơ hứng thú học tập. - Kết hợp sử dụng các thiết bị dạy học và các phương tiện kĩ thuật dạy học hiện đại: việc sử dụng các thiết bị dạy học, phương tiện kĩ thuật hiện đại sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của QTDH, tạo trực quan sinh động cho HS, kích thích hứng thú của HS, tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. - Thường xuyên tổ chức cho HS luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau, góp phần củng cố kiến thức cho HS, tăng cường vận dụng các kiến thức đã học vào các tình huống nhận thức mới. - Từng bước đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS: Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả học tập của HS thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học. Việc kiểm tra đánh giá không chỉ dừng lại ở việc kiểm tra, đánh giá về mặt lí thuyết mà nội dung kiểm tra cần có sự phân phối hợp lí cả về mặt lí thuyết và kĩ năng thực hành. Hình thức kiểm tra cần có sự phân phối phù hợp với nội dung kiểm tra, có thể có nhiều bài kiểm tra nhỏ trong từng bài học thay vì chỉ có bài kiểm tra 15 phút, kiểm tra 1 tiết. Việc sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như: sử dụng các dụng cụ TN, kĩ năng làm TN, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin sẽ từng bước đổi mới PP kiểm tra, chất lượng của hoạt động đánh giá kết quả học tập của HS từng bước nâng cao, góp phần tích cực hóa HĐNT của HS. 10 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghệm vật lý 1.2.1.1. Khái niệm TNVL Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới 6. 1.2.1.2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi. Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng 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 được quan tâm). Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại được TN. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước. 11 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 1.2.2.1. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức - TN là phương tiện thu nhận tri thức. TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong dạy học, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết 9. - TN là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận. Trong dạy học VL, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức VL đã được khái quát hoá từ lí thuyết. Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho hoạt động nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội. Thông thường, suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, mà cần phải được GV kiểm tra bằng TN. Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN. Trong trường hợp này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS thu nhận được 9. - TN là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn. Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo. Trong trường hợp đó TN được sử dụng với tư cách là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn. Trong dạy học VL, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thể hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS ..., mà TN còn có một vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc 9. 12 - Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức. TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học. 1.2.2.2. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học - TN có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học. TN VL có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề (hình thành kiến thức, kĩ năng mới...), củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của HS 9. Việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề là rất có hiệu quả trong DH. Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS. Các TN được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường 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 cứ liệu TN để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Để giảm tính áp đặt GV có thể tiến hành những TN để minh họa các kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản. - TN góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh. TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo VL cho HS. Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình... được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn 9. - TN là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội trong việc 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 những phẩm chất của người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực... Xét trên phương diện thao 13 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 9. - TN là phương tiện kích thích hứng thú học tập của HS. TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức 9. - TN là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của HS. TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng 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 các em 9. - TN vật lý góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật lý. TN VL góp phần đơn giản hoá hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ. Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác. Chính nhờ TN VL đã góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình VL giúp cho HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài 9. 14 1.2.3. Phân loại thí nghiệm Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại TN 1.2.3.1. Thí nghiệm biểu diễn - Khái niệm: TN biểu diễn là TN do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu tìm hiểu xây dựng kiến thức mới, các giờ ôn tập và có thể có ở các giờ học củng cố kiến thức kĩ năng của HS 5. - Đặc điểm của TN biểu diễn: + Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và thiết lập có chủ đị nh sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyế t hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. + Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu. + Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đại lượng khi các đại lượng khác được giữ nguyên. Thí nghiệm vật lý TN biểu diễn TN học sinh TN mở đầu TN nghiên cứ u hiện tượng TN củ ng cố TN trự c diện TN thự c hành vậ t lý TN quan sát ở nhà TN mở đầu TN củ ng cố 15 + Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó khi sự biến đổ i của đại lượng khác. Có thể lặp lại TN nhiều lần. - Yêu cầu của TN biểu diễn: + TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng. TN là một khâu trong tiến trình dạy học, do đó nó phải luôn gắn liền hữu cơ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiến trình dạy học. Nếu TN biểu diễn không gắn liền hữu cơ với bài giảng thì không thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học. Muốn TN gắn liền hữu cơ với bài giảng, trước hết TN phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép. + TN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí. Do thời gian của một tiết học chỉ 45 phút, trong khi đó TN là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng đến các khâu khác, tức là ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung. Bởi vậy, phải căn cứ vào từng TN cụ thể để GV quyết định thời lượng cho thích hợp. + TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục. Trước hết TN biểu diễn phải thành côn g ngay, có như vậy HS mới tin tưởng, TN mới có sức thuyết phục thuyết phục đối với HS. Ngoài ra, cần phải chú ý rằng, từ kết quả của TN lập luận đi đến kết luận phải lôgic và tự nhiên, không miễn cưỡng và gượng ép, không bắt HS phải công nhận. Cần phải giải thích cho HS nguyên nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong kết quả TN. + TN biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được. Phải được bố trí TN để cho cả lớp có thể quan sát được và phải tập trung được chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng. Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn dụng cụ TN đến việc bố trí sắp xếp dụng cụ sao cho hợp lí. Nếu cần thiết có thể sử dụng các phương tiện kĩ thuật như: Camera, đèn chiếu, máy chiếu qua đầu, máy vi tính... để hỗ trợ. + TN biểu diễn phải đảm bảo an toàn. Trong khi tiến hành TN biễu diễn không được để TN gây ảnh hưởng đến sức khỏe của HS. TN phải an toàn, tránh gây cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành TN. 16 - Phân loại TN biểu diễn: + TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học. TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. + TN nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới. TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm chứng. + TN củng cố: là những TN được dùng để củng cố bài học. Cũng như TN mở đầu, TN củng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. 1.2.3.2. TN học sinh - Khái niệm: là TN do học sinh tiến hành trên lớp, trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật…TN học sinh rất phong phú và đa dạng, có thể tiến hành mọi lúc mọi nơi 5. - Phân loại TN học sinh: + TN trực diện: những TN được HS tiến hành ngay trong giờ học, nhằm tìm kiếm kiến thức mới nên được gắn liền với nội dung bài học. + TN thực hành VL: những TN được tiến hành trong phòng TN sau khi HS đã nghiên cứu xong một phần hay một chương nào đó của chương trình, nhằm xác định một đại lượng, một hằng số hay kiểm chứng một quy tắc, một định luật VL nào đó. Có thể là TN định tính, TN định lượng được tiến hành trong thời gian dài. Rèn luyện cho HS kĩ năng, kĩ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học. + TN vật lý ở nhà: một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà với những dụng cụ thông thường đơn giản, dễ kiếm nhằm tìm hiểu một hiện tượng, xác định một đại lượng, kiểm chứng một định luật, một quy tắc VL nào đó. Có tác dụng rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, phát huy tính tự giác, tự lực sáng tạo của HS. 1.2.4. Khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên Quan sát là một phương pháp thu nhận tri thức dựa trên sự tri giác cảm tính đối tượng cần nghiên cứu. Về nguyên tắc thì đối tượng quan sát cũng được lự a chọn có chủ định và được chủ thể (người quan sát) quan sát một cách có ý thứ c 9. 17 Sự khác nhau cơ bản là ở chỗ: trong quan sát ta không có tác động nào lên đối tượng cần quan sát. Ngược lại trong TN thì ta tác động có chủ định lên đối tượng cần nghiên cứu mới cho ta kết quả. Nhờ vậy mà TN không nhữ ng cho phép nghiên cứu các hiện tượng không xảy ra trong tự nhiên mà còn làm cho sự quan sát, đo đạc dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tượng ở một thời điểm và tại một địa điểm mong muốn, tạo điều kiện đi tới nhận thức được các điều kiện để xả y ra một hiện tượng quá trình nào đó… Bên cạnh đó, TN còn làm cho việc nhận thứ c hiện tượng, quá trình VL đầy đủ và sâu sắc hơn. 1.3. THÍ NGHIỆM TỰ TẠO 1.3.1. Khái niệm TN tự tạo TN tự tạo là những TN được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những TN được cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những TN tự tạo theo ý tưởng, sáng kiến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm trong đời sống hằng ngày 10. 1.3.2. Ưu và nhược điểm của TN 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 trường hợp ta có thể thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể tiến hành được TN khác. + TN dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục nhưng 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 được. Không đòi hỏi khắc khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN được. + TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy học. - Nhược điểm: 18 + Độ bền của dụng cụ thường không cao. + TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định tính, ít có TN định lượng. + Tính thẩm mỹ của TN thường không cao. 1.3.3. Vai trò của TN tự tạo trong quá trình dạy học TN tự tạo có vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức dạy học. Thông qua TN tự tạo, GV có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS trong quá trình dạy học. TN tự tạo hỗ trợ cho quá trình dạy học của GV, giảm thời gian thuyết trình..., GV sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướng tích cực, phù hợp cho từng nội dung bài học, tăng tính hấp dẫn của môn Vật lý đối với HS và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho GV. Ngoài ra, TN tự tạo rèn luyện cho HS tính tự lực, sáng tạo, ham học hỏi, tìm tòi khám phá tự nhiên, HS có niềm tin vào bản thân, giải quyết được các tình huống xảy ra trong cuộc sống và tạo cho HS nhiều cơ hội, tình huống phải suy nghĩ, những vấn đề phải giải quyết. Khi tiến hành TN tự tạo, những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh của HS như: tò mò, hiếu kì, hiếu động của HS bị kích thích, tăng mức độ hứng thú của HS trong giờ học. Tạo sự say mê tìm hiểu những hiện tượng thiên nhiên, qua đó HS sẽ yêu thích giờ học vật lí hơn. HS được rèn luyện các kỹ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin, truyền đạt thông tin. Các thông tin này là kết quả của một quá trình lao động, tư duy sáng tạo của thầy và trò. Góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành. 1.3.4. Những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng TN tự tạo trong dạy học Ngoài những yêu cầu đối với thiết bị, đồ dùng dạy học nói chung, các TN tự tạo cần chú ý các yêu cầu sau: + 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 được đặt biệt coi trọng và phải đặt lên hàng đầu. Cần phải được 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 sư phạm: Kích thước lớn, để hở để HS quan sát được những chi tiết cơ bản. Các TN không được phản giáo dục, chẳng hạn không nên làm những dụng cụ TN có liên quan đến súng đạn, cung nỏ… 19 + Đảm bảo tính khoa học: Các TN phải được bố trí hợp lí, khoa học, các dụng cụ TN không được 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 khả thi: Các TN được 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 LÝ 1.4.1. Tình hình của việc sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lý lớp ở trung học phổ thông Việc sử dụng các thiết bị TN trong dạy học các bộ môn VL ở trường phổ thông trong nhiều năm qua vẫn còn nhiều bất cập, những bất cập đó được biể u hiện như sau: - GV ít tiến hành TN khi dạy học, các TN do GV thực hiện (nếu có) chủ yếu là minh họa kiến thức. Việc sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt độ ng nhận thức của HS còn rất nhiều lúng túng. Ví dụ như khi dạy về hiện tượng tự cảm trong SGK VL 11, GV cần tiến hành TN để hình thành kiến thức về hiện tượng tự cảm cho HS. Tuy các động tác trong việc tiến hành TN thì đơn giản nhưng việc nhận ra rằng, khi ngắt mạch, bóng đèn lóe lên một chút thì không đơn giản, bởi vì ống dây trong bộ TN dùng ở nhà trường có độ tự cảm bé nên sự lóe sáng của bóng đèn thường là không rõ ràng. Vì vậy, GV rất ít tiế n hành TN này khi dạy trên lớp, có một số GV tiến hành nhưng hiện tượng lạ i không rõ ràng và thông báo cho HS về kết quả thay cho HS thấy rõ hiện tượng. - Thiết bị TN chỉ được sử dụng trong các giờ thi GV dạy giỏi các cấp, khi đó GV mới thực sự chuẩn bị chu đáo về TN. Trong những giờ dạy bình thường, do chưa có sự chuẩn bị chu đáo nên việc sử dụng TN trong dạy học không đem lại hiệu quả như mong muốn. Ví dụ như khi dạy về định luật Bôi-lơ-mariot VL 10, để hình thành nên công thức của định luật là pv= const mộ t cách chính xác thì GV phải tiến hành TN. Phương án TN cho kết quả chính xác nhất là phương án dùng áp kế thủy ngân, tuy nhiên việc nghiêm cấm sử dụng thủ y ngân trong TN ở trường phổ thông đã buộc thay thế phương án này bằng phương án khác 20 như SGK, không nguy hiểm nhưng kết quả lại không chính xác bằng. Hơn nử a, bài này chỉ được học 1 tiết nên GV không chuẩn bị chu đáo và làm thử TN nhiề u lần trước khi lên lớp thù sẽ mất rất nhiều thời gian trong việ c trình bày TN cho HS xem gây ảnh hưởng đến các hoạt động khác. Mặt khác, để HS hiểu bài hơn, GV có thể chuẩn bị bơm tiêm và dựa vào TN đơn giản này trước khi làm TN để thấy khi v giảm thì p tăng và dự đoán p tỉ lệ nghịch với v. - Những giờ TN thực hành đáng lẽ ra phải thực hi ện trong chương trình thì thường được tổ chức thực hành qua loa hoặc chuyển thành giờ luyện tập, ôn thi. - Hằng năm phòng giáo dục thường có tổ chức cuộc thi chế tạo đồ dùng trong dạy học nhưng sự tham gia của GV còn chưa nhiệt tình và các sản phẩm thu được chưa thật sự phong phú. 1.4.2. Nguyên nhân các thực trạng Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng TN nói chung và việc sử dụng TN tự tạ o nói riêng trong dạy học VL ở THPT còn rất hạn chế vì nhiều nguyên nhân. Trong đó có các nguyên nhân chủ yếu sau: + GV ngại tiến hành TN khi dạy học vì sợ TN không thành công lại tốn thờ i gian ảnh hưởng đến quá trình dạy học. Bên cạnh đó các thiết bị TN được trang bị đến trường phổ thông là không đồng bộ, khó sử dụng và sai số của các phép đo là rất lớn. + Khả năng sử dụng thiết bị TN của GV nhìn chung còn hạn chế. + Số lượng HS trong lớp của trường THPT còn nhiều so với điều kiện cơ sở vật chất và khả năng của GV, nên đem lại nhiều khó khăn trong việ c phân công nhóm HS. + Sự bố trí bàn ghế trong phòng TN còn chưa hợp lý, làm cho việc quả n lý của GV còn nhiều khó khăn. + Tại cùng một thời điểm phân phối chương trình thường có sự chồ ng chéo về thời gian khi các GV cùng khối lớp sử dụng phòng TN, thực hành. + Không có nhiều buổi hội thảo, tọa đàm, trao đổi những kinh nghiệm, kỹ năng thiết kế, chế tạo các TN tự tạo giữa các GV,giữa các GV, giữa các trườ ng THPT với nhau. 21 + Đầu tư kinh phí ở các trường THPT cho việc thiết kế chế tạo dụng cụ TN rất hạn chế khiêm tốn. + Ở các trường THPT không có nhiều cuộc thi chế tạo dụng cụ TN tự tạo sử dụng trong dạy học VL. + Không có chính sách, chế độ nào cho những GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo sử dụng trong dạy học VL ở các trường THPT. + Nội dung bài dạy còn khá nặng, không có nhiều thời gian để GV có thể sử dụng TN trong dạy học VL. 1.4.3. Các biện pháp sử dụng TN nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thứ c của HS 1.4.3.1. Tăng cường sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề Tình huống có vấn đề là quy luật của hoạt động nhận thức, sáng tạo có hiệu quả. Nó quy định sự khởi đầu của tư duy, hành động tư duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề 9. Thực tế dạy học cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức. Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu, biện pháp mà lâu nay đa số GV gần như lãng quên hoặc thực hiện chưa có hiệu quả với lí do dụng cụ TN hư hỏng hay không có dụng cụ TN để tiến hành. Chính vì thế việc chế ra các dụng cụ TN tự tạo để sử dụng trong việc nêu vấn đề là hết sức quan trọng. VL là môn khoa học thực nghiệm, do đó việc khai thác các TN nhằm tạo ra tình huống có vấn đề là một thế mạnh rất cần được phát huy. Sử dụng TN mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề tạo ra sự hứng thú, thu hút sự chú ý đối với HS, đặt HS vào những tình huống có vấn đề và làm cho HS tích cực, chủ động trong việc tìm hiểu giải quyết vấn đề. Khi sử dụng TN trong giai đoạn này, GV cần chú ý phải làm thế nào để thông qua TN, gây được cho HS sự ngạc nhiên, tạo ra được những sự khó khăn nhất định về mặt nhận thức đối với vấn đề đặt ra, HS chưa biết cách giải thích hiện tượng, sự vật, quá trình của thực tế, chưa thể đạt tới mục đích bằng cách thức hành động quen thuộc. Tình huống này kích thích HS tìm tòi cách giải thích hay hành động mới. Thông qua TN, HS phải thấy 22 được tại sao những gì các em quan sát được có vẻ khác với những dự đoán trong suy luận của chính các em, từ đó dần đưa HS vào những bài toán nhận thức để HS tích cực hoạt động hơn, coi việc giải quyết vấn đề tiếp theo như một nhiệm vụ mà chính các em tự đặt ra, đồng thời tạo cho các em một niềm vui nhận thức mới. 1.4.3.2. Sử dụng TN đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể Ngoài việc sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề, TN còn được sử dụng ngay trong quá trình giải quyết vấn đề. Thông qua TN, bằng cách quan sát diễn biến của hiện tượng xảy ra, ghi chép số liệu từ TN, HS có thể thu nhận được một số thông tin nhất định từ những vấn đề đang học. Dựa trên những thông tin thu được HS có thể sơ bộ dự đoán về tính chất của các sự vật, về nguyên nhân của hiện tượng … Việc đưa TN ra đúng lúc không những có tác dụng kiểm tra dự đoán của HS trước một vấn đề đã được nêu ra, mà còn khuyến khích được HS mạnh dạn đưa ra những suy nghĩ riêng của mình. Khi những dự đoán suy luận của HS được TN xác nhận là đúng một cách kịp thời thì HS sẽ rất phấn khởi, tin tưởng hơn vào bản thân, dần khắc phục tâm lí thường gặp ở HS là sự thiếu tự tin vào bản thân. 1.4.3.3. Kết hợp TN biểu diễn của GV và TN học sinh để kích thích hứ ng thú và rèn luyện kĩ năng cho HS Cả lí luận và thực tiễn dạy học cho thấy, đối với HS phổ thông, bản thân HS không thể tự sử dụng thành thạo các TN, lắp ráp tiến hành các TN một cách có hiệu quả nếu không có sự hỗ trợ, hướng dẫn của GV. Khi làm TN không thành công, HS thường tỏ ra chán nản và mất đi lòng tự tin vào bản thân. Chính vì vậy mà GV cần phải kiên trì, có kế hoạch tỉ mỉ và vận dụng kết hợp TN của GV và TN của HS để rèn luyện dần những khả năng tối thiểu mà một HS cần phải đạt được. Điều này đặc biệt quan trọng với HS, làm cho các em có điều kiện tiếp xúc với các dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật thông dụng trong cuộc sống hàng ngày. Việc kết hợp TN biểu diễn của GV và TN của HS còn tạo ra ở các em một tinh thần say mê học t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH

- -

LÊ THỊ MỸ DUYÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 11

Quảng Nam, tháng 4 năm 2015

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 luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Quảng Nam, ngày tháng năm 2016

Tác giả

Lê Thị Mỹ Duyên

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô giáo TS Võ Thị Hoa, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi suốt quá trình thực hiện và hoàn thành bài khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng Quý thầy cô giáo tổ Vật lý- Khoa Lý-Hóa-Sinh – Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng tập thể Quý thầy cô giáo trường THPT Trần Văn Dư đã nhiệt tình giúp đỡ trao đổi và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình tiến hành khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm đề tài này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện

Lê Thị Mỹ Duyên

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 6

1.1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 6

1.1.1 Khái niệm tích cực hóa 6

1.1.2 Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức 6

1.1.3 Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức 7

1.1.4 Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS 8

1.2 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 10

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm của thí nghệm vật lý 10

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 11

1.2.3 Phân loại thí nghiệm 14

1.2.4 Khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên 16

1.3 THÍ NGHIỆM TỰ TẠO 17

1.3.1 Khái niệm TN tự tạo 17

1.3.2 Ưu và nhược điểm của TN tự tạo 17

1.3.3 Vai trò của TN tự tạo trong quá trình dạy học 18

1.3.4 Những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng TN tự tạo trong dạy học 18

1.4 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO

2.1 CẤU TRÚC NỘI DUNG KIẾN THỨC VẬT LÝ LỚP 11 26

2.2 QUI TRÌNH TIẾN HÀNH CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM 26

2.3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ TN DÙNG TRONG DẠY HỌC VL 11 27

2.3.1 TN về hiện tượng cảm ứng điện từ 27

2.3.2 Thí nghiệm tự tạo nam châm điện 30

2.3.3 Thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần 32

2.4 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG TN TỰ TẠO 35

2.4.1 Qui trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng trong TN tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS 35

2.4.2 Tiến trình dạy học một số bài cụ thể 36

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.2 NHIỆM VỤ CỦA THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.4.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 38

3.4.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 39

3.5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 39

3.5.1 Đánh giá định tính 39

3.5.2 Đánh giá định lượng 40

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Mô tả từ thông qua khung dây tròn 27

Hình 2.2 Gắn cuộn dây lên đĩa CD trên tấm gỗ có trục 28

Hình 2.3 Gắn nam châm lên đĩa CD 28

Hình 2.4 Mô hình TN hoàn chỉnh 29

Hình 2.5 Kết quả thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ 29

Hình 2.6 Chế tạo đế TN nam châm điện 31

Hình 2.7 Mô hình TN nam châm điện hoàn chỉnh 31

Hình 2.8 Kết quả thí nghiệm tự tạo nam châm điện 32

Hình 2.9 Đường truyền của tia sáng trong sợi quang 33

Hình 2.10 Phản xạ toàn phần của tia sáng qua dòng nước chảy 33

Hình 2.11 Dụng cụ TN phản xạ toàn phần 33

Hình 2.12 Sản phẩm sau khi thực hiện 34

Hình 2.13 Kết quả TN phản xạ toàn phần 35

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Mẫu thực nghiệm 39

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần số ( fi ) các điểm số ( Xi ) của bài kiểm tra sau TNg 41

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất 42

Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất tích lũy 43

Bảng 3.5 Bảng phân loại theo học lực HS 43

Bảng 3.6 Các tham số thống kê 44

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1 Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC 42

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg 42

Đồ thị 3.3 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy 43

Đồ thị 3.4 Đồ thị phân loại học lực của HS 44

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại TN 14

Phần 1 MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ và sáng tạo, xã hội loài người đã có những bước phát triển vượt bậc về khoa học và công nghệ Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa Chúng ta có hoàn thành được sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa hay không, đất nước ta có thật sự phát triển để vươn tới ngang tầm với sự phát triển chung của thế giới và khu vực hay không hoàn toàn phụ thuộc vào những người chủ tương lai của đất nước - những thế hệ học sinh đang ngồi trên ghế nhà trường phổ thông hiện nay Vì vậy, việc nâng cao chất lượng giáo dục là một vấn đề đã và đang được quan tâm hàng đầu trong xã hội Để đáp ứng những yêu cầu đó, ngành giáo dục và đào tạo đã và đang từng bước đổi mới mạnh mẽ nội dung và phương pháp dạy học, trong đó đặc biệt là việc đổi mới phương pháp dạy và học Chỉ có đổi mới cơ bản phương pháp dạy và học, chúng ta mới có thể tạo ra được sự đổi mới thật sự trong giáo dục, mới có thể đào tạo được lớp người năng động, sáng tạo, có tiềm năng cạnh tranh trí tuệ trong bối cảnh nhiều nước trên thế giới đang hướng tới nền kinh tế tri thức Theo xu hướng đó, Đảng và nhà nước ta đã xác định "Giáo dục là quốc sách hàng đầu", đầu tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển Điều này đã đặt ra ngành giáo dục và đào tạo những nhiệm vụ rất khó khăn là phải đổi mới đồng bộ cả về mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học

Vật lý là một bộ môn khoa học thực nghiệm, hầu hết các kiến thức Vật lý đều được rút ra từ những quan sát, thí nghiệm và suy luận lí thuyết để đạt được sự thống nhất giữa lí luận và thực tiễn Vì vậy việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành thí nghiệm sẽ hỗ trợ rất tốt cho việc phát triển đặc tính, qui luật của tự nhiên cũng như kiểm tra tính đúng đắn của các kiến thức lí thuyết Chính vì lẽ đó mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông là rất cần thiết giúp nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh Sử dụng một cách hợp lí các phương pháp dạy học nói

không thể thiếu được trong mục tiêu nâng cao hiệu quả dạy học Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý còn nhiều bất cập Có thể do bài học nhiều kiến thức, thiếu thời gian nên giáo viên ngại thí nghiệm; số lượng thiết bị không đủ nên học sinh chỉ được quan sát trong khi sĩ số học sinh quá đông làm khả năng quan sát của học sinh bị hạn chế Cũng có thể do thiết bị thí nghiệm được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị thí nghiệm chất lượng kém, bị hư hỏng trong vận chuyển, bảo quản, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành thí nghiệm thường cho kết quả không chính xác Chính vì vậy, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị những thiết bị thí nghiệm hiện đại, việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo để sử dụng trong dạy học vật lý ở trường học nói chung và trường trung học phổ thông nói riêng luôn luôn là vấn đề được các nhà lý luận dạy học, giáo viên vật lý, ngay cả ở những nước phát triển quan tâm Để khắc phục thực trạng này nhiều giáo viên đã tự thiết kế và chế tạo một số thiết bị thí nghiệm có sức thuyết phục cao với học sinh từ những vật liệu có sẵn đó có thể là những thí nghiệm rất đơn giản được chế tạo từ những vật liệu gần gũi trong cuộc sống hằng ngày và được vận dụng rất nhiều trong thực tế nhưng không kém phần thuyết phục nhằm phục vụ tiết dạy khiến giờ học trở nên sinh động hơn, quan trọng hơn đó là giúp học sinh có thể kiểm nghiệm lại và khắc sâu những kiến thức đã học

Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài" Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý 11"

2 Mục tiêu của đề tài

Đề xuất được các biện pháp tích cực hoạt động học tập của học sinh

Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động dạy và học vật lý

Đề xuất được quy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo Chế tạo được một số thí nghiệm tự tạo vật lí 11

Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các thí nghiệm tự tạo được

3 Đối tượng 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 vật lý

Một số thí nghiệm tự tạo vật lí 11

Quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo tại trường trung học phổ thông Trần Văn Dư Quảng Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, 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, phương pháp dạy học Vật lý,

- Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa vật lý 11

4.2 Phương 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 lý

- Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên

4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Được tiến hành ở trường trung học phổ thông nhằm đánh giá hiệu quả của dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sư phạm đã đề xuất

4.4 Phương pháp thống kê toán học

Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng phương pháp thống kê để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm

5 Lịch sử nghiên cứu đề tài

Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau:

- Th.s Nguyễn Quang Trung, Đề xuất phương án và xây dựng thí nghiệm tự

tạo hỗ trợ dạy học vật lý

- T.s Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm

theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007)

- Th.s Trương Ngọc Điều, Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học

giải quyết vấn đề phần nhiệt học, vật lý lớp 10 nâng cao, luận văn thạc sĩ giáo

dục học (2010)

- Nguyễn Anh Tuấn, Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy

học chương sóng cơ học lớp 12 THPT theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức, tích cực, sáng tạo của HS, Luận án tiến sĩ giáo dục học (2007)

- Nguyễn Quang Linh, Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao

thoa sóng nước nhằm phát huy tính tích cực của HS trong dạy học bài giao thoa sóng, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục (2009)

- Nguyễn Hoàng Anh, Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng

tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong dạy học phần Cơ học vật lý 12 nâng cao, Luận án tiến sĩ giáo dục Đại học Huế (2015)

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường 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 lý trung học phổ thông

- Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thí nghiệm vật lý 11

- Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo được theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

- Sử dụng các tiến trình dạy học và các thí nghiệm tự tạo được vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm tự tạo

7 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm vật lý 11 sử dụng vào quá trình dạy học vật lý 11 một cách hiệu quả thì sẽ tích cực hóa được hoạt động nhận thức

của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông

8 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý

Chương 2: Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý 11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Phần 2: NỘI DUNG

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC

CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1.1.1 Khái niệm tích cực hóa

Theo Thái Duy Tuyên: “Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập” [11]

Sự chủ động trong học tập thể hiện ở chỗ HS tự giác sẵn sàng tham gia vào các hoạt động học tập, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự điều khiển của GV, HS hứng thú, hào hứng trong quá trình học tập HS chủ động trao đổi với GV nhiều hơn, không tiếp thu kiến thức một cách thụ động

Tính tích cực hóa trong HĐNT của HS thể hiện ở những hoạt động trí tuệ là tập trung suy nghĩ để trả lời các câu hỏi nêu ra, kiên trì tìm cho được lời giải hay của một bài toán nhỏ say sưa lắp ráp tiến hành thí nghiệm

Quá trình tích cực hóa HĐNT của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó và hiệu quả hơn Tích cực hóa vừa là biện pháp để thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo Đó là mục tiêu mà nhà trường phải hướng tới [11]

1.1.2 Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức

Theo Thái Duy Tuyên các dấu hiệu nhận biết tính tích cực nhận thức của HS:

 Những dấu hiệu bề ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú:

+ Thích thú, chủ động tiếp xúc với đối tượng: HS hay đặt những câu hỏi và có những thắc mắc đối với GV và yêu cầu giải thích cặn kẽ Việc đặt câu hỏi của HS thể hiện lòng mong muốn hiểu biết nhiều hơn, sâu hơn về những đối tượng mà HS đang tiếp xúc Chú ý quan sát, chăm chú lắng nghe và theo dõi những gì GV làm

+ Giơ tay phát biểu: Nhiệt tình hưởng ứng, bổ sung ý kiến vào câu trả lời của bạn và thích tham gia vào các HĐNT

 Những dấu hiệu bên trong như: nỗ lực của hoạt động trí tuệ, sự căng thẳng trí tuệ, sự phát triển của tư duy, ý chí và cảm xúc Những dấu hiệu bên trong cũng chỉ được phát hiện ra qua những biểu hiện bên ngoài, nhưng phải được tích lũy một lượng thông tin đủ lớn và phải qua một quá trình xử lí thông tin mới thấy được cụ thể là:

+ HS tích cực sử dụng các thao tác nhận thức, đặc biệt là các thao tác tư duy như phân tích khái quát hóa,…vào việc giải quyết các nhiệm vụ nhận thức

+ Tích cực vận dụng vốn kiến thức kĩ năng đã được tích lũy vào việc giải quyết các tình huống, các bài tập khác nhau, đặc biệt là việc xử lí các tình huống mới

+ Phát hiện nhanh chóng, chính xác các nội dung được quan sát + Hiểu lời người khác, diễn đạt cho người khác hiểu ý mình

+ Có những biểu hiện của tính độc lập, sáng tạo trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ nhận thức như: sự tự tin khi trả lời câu hỏi, có sáng kiến, tự tìm ra các cách giải quyết khác nhau cho các bài tập và các tình huống, biết chọn cách giải quyết hay nhất

+ Có những biểu hiện của ý chí trong quá trình nhận thức như: sự nổ lực, cố gắng vượt qua những tác động nhiễu từ bên ngoài và các khó khăn để thực hiện đến cùng các nhiệm vụ được giao, sự phản ứng khi có tín hiệu hết giờ

 Kết quả học tập: là một dấu hiệu quan trọng và có tính chất khái quát của tính tích cực nhận thức Chỉ có tính tích cực nhận thức một cách thường xuyên, liên tục, tự giác mới có kết quả học tập tốt [11]

1.1.3 Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức

Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh phổ thông có thể phân

biệt theo 3 cấp độ sau:

- Sao chép, bắt chước: Kinh nghiệm hoạt động bản thân học sinh được tích luỹ dần thông qua việc tích cực bắt chước hoạt động của GV và bạn bè Trong

hoạt động bắt chước cũng có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp

- Tìm tòi, thực hiện: HS tìm cách độc lập suy nghĩ để giải quyết các bài tập

nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau và từ đó tìm ra lời giải hợp lý nhất cho vấn đề nêu ra Ở mức độ này tính độc lập cao hơn ở mức trên, HS tiếp cận

nhiệm vụ và tự tìm cho mình phương thức thực hiện

- Sáng tạo: HS nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập

mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm để chứng minh cho bài học Lẽ đương nhiên là mức độ sáng tạo của HS có hạn nhưng đó là mầm mống để

phát triển tính sáng tạo về sau này Đây là biểu hiện tính tích cực cao nhất [6]

1.1.4 Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

Để tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS GV cần có những biện pháp

sau:

- Trong QTDH GV cần phối hợp tốt các PPDH theo hướng tích cực hóa

hoạt động nhận thức của HS: Thực tiễn có nhiều PPDH khác nhau như PPDH trực quan, PP nêu và giải quyết vấn đề, PP thực nghiệm, PP thuyết trình…Trong QTDH để kích thích được sự hứng thú của HS, GV cần phải lựa chọn, tìm tòi những PPDH phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện

vật chất

- Khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS: Tính tích cực của quá

trình nhận thức của HS phụ thuộc rất lớn vào hứng thú học tập của HS Những HS có động cơ hứng thú học tập cao sẽ biểu hiện ở sự khao khát đối với tri thức, ở nhu cầu và mong muốn hiểu rộng hơn, muốn tự khám phá ra nhiều điều mới mẻ đối với bản thân Do đó, cần phải chú ý đến việc tạo tính huống có vấn đề để khởi động tư duy, tạo hứng thú học tập cho HS Những vấn đề cần nhận thức trong tình huống đặt vấn đề cần được bộc lộ bất ngờ nhằm gây sự xung đột tâm lý của HS từ đó gây ra sự tò mò, kích thích tính hiếu kì của HS GV có thể sử dụng các PP khác nhau để đặt vấn đề vào bài mới: sử dụng TN biểu diễn, kể

chuyện lịch sử VL, bài tập, câu hỏi…

- Tạo và duy trì không khí lớp học cởi mở giữa thầy và trò, giữa các HS:

GV cần có thái độ thân thiện với HS, động viên khen thưởng kịp thời những HS có thành tích học tập tốt, khuyến khích sự tham gia các hoạt động học tập của

HS Tạo điều kiện cho HS phát biểu suy nghĩ thắc mắc vấn đề cần nhận thức,

tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức, kích thích hứng thú học tập của HS - Liên hệ với thực tiễn để giúp HS vận dụng những kiến thức lĩnh hội được

vào thực tiễn ứng dụng KHKT nhằm tạo cho HS những am hiểu về kĩ thuật, giúp HS thấy được ý nghĩa vai trò của môn học trong thực tiễn, kích thích được động

cơ hứng thú học tập

- Kết hợp sử dụng các thiết bị dạy học và các phương tiện kĩ thuật dạy học

hiện đại: việc sử dụng các thiết bị dạy học, phương tiện kĩ thuật hiện đại sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của QTDH, tạo trực quan sinh động cho HS, kích thích

hứng thú của HS, tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

- Thường xuyên tổ chức cho HS luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau,

góp phần củng cố kiến thức cho HS, tăng cường vận dụng các kiến thức đã học

vào các tình huống nhận thức mới

- Từng bước đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của

HS: Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả học tập của HS thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học Việc kiểm tra đánh giá không chỉ dừng lại ở việc kiểm tra, đánh giá về mặt lí thuyết mà nội dung kiểm tra cần có sự phân phối hợp lí cả về mặt lí thuyết và kĩ năng thực hành Hình thức kiểm tra cần có sự phân phối phù hợp với nội dung kiểm tra, có thể có nhiều bài kiểm tra nhỏ trong từng bài học thay vì chỉ có bài kiểm tra 15 phút, kiểm tra 1 tiết Việc sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như: sử dụng các dụng cụ TN, kĩ năng làm TN, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin sẽ từng bước đổi mới PP kiểm tra, chất lượng của hoạt động đánh giá kết quả học tập của HS từng bước nâng cao, góp phần tích cực hóa HĐNT của

HS

1.2 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm của thí nghệm vật lý

1.2.1.1 Khái niệm TNVL

Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [6]

1.2.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý

Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động.

Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi

Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng 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 được quan tâm).

Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc.

Có thể lặp lại được TN Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý

1.2.2.1 Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức

- TN là phương tiện thu nhận tri thức TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn Trong dạy học, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết [9]

- TN là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận Trong dạy học VL, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức VL đã được khái quát hoá từ lí thuyết Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho hoạt động nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội Thông thường, suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, mà cần phải được GV kiểm tra bằng TN Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN Trong trường hợp này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS

thu nhận được [9]

- TN là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn Trong quá trình vận

dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo Trong trường hợp đó TN được sử dụng với tư cách là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn Trong dạy học VL, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thể hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS , mà TN còn có một vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc [9]

- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức TNluôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học

1.2.2.2 Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học

- TN có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học

TN VL có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề (hình thành kiến thức, kĩ năng mới ), củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của HS [9]

Việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề là rất có hiệu quả trong DH Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS Các TN được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường 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 cứ liệu TN để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới Để giảm tính áp đặt GV có thể tiến hành những TN để minh họa các kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản

- TN góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo VL cho HS Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn [9]

- TN là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội trong việc 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 những phẩm chất của người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực Xét trên phương diện thao

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 [9]

- TN là phương tiện kích thích hứng thú học tập của HS TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức [9]

- TN là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của HS TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng 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 các em [9]

- TN vật lý góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật lý TN VL góp phần đơn giản hoá hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác Chính nhờ TN VL đã góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình VL giúp cho HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài [9]

1.2.3 Phân loại thí nghiệm

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại TN

1.2.3.1 Thí nghiệm biểu diễn

- Khái niệm: TN biểu diễn là TN do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu tìm hiểu xây dựng kiến thức mới, các giờ ôn tập và có thể có ở các giờ học củng cố kiến thức kĩ năng của HS [5]

- Đặc điểm của TN biểu diễn:

+ Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết

+ Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết, giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu

+ Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đại lượng khi các đại lượng khác được giữ nguyên

+ Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó khi sự biến đổi của đại lượng khác Có thể lặp lại TN nhiều lần

- Yêu cầu của TN biểu diễn:

+ TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng TN là một khâu trong tiến trình dạy học, do đó nó phải luôn gắn liền hữu cơ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiến trình dạy học Nếu TN biểu diễn không gắn liền hữu cơ với bài giảng thì không thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học Muốn TN gắn liền hữu cơ với bài giảng, trước hết TN phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép

+ TN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí Do thời gian của một tiết học chỉ 45 phút, trong khi đó TN là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng đến các khâu khác, tức là ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung Bởi vậy, phải căn cứ vào từng TN cụ thể để GV quyết định thời lượng cho thích hợp

+ TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục Trước hết TN biểu diễn phải thành công ngay, có như vậy HS mới tin tưởng, TN mới có sức thuyết phục thuyết phục đối với HS Ngoài ra, cần phải chú ý rằng, từ kết quả của TN lập luận đi đến kết luận phải lôgic và tự nhiên, không miễn cưỡng và gượng ép, không bắt HS phải công nhận Cần phải giải thích cho HS nguyên nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong kết quả TN

+ TN biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được Phải được bố trí TN để cho cả lớp có thể quan sát được và phải tập trung được chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn dụng cụ TN đến việc bố trí sắp xếp dụng cụ sao cho hợp lí Nếu cần thiết có thể sử dụng các phương tiện kĩ thuật như: Camera, đèn chiếu, máy chiếu qua đầu, máy vi tính để hỗ trợ

+ TN biểu diễn phải đảm bảo an toàn Trong khi tiến hành TN biễu diễn không được để TN gây ảnh hưởng đến sức khỏe của HS TN phải an toàn, tránh gây cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành TN

- Phân loại TN biểu diễn:

+ TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

+ TN nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm chứng

+ TN củng cố: là những TN được dùng để củng cố bài học Cũng như TN mở đầu, TN củng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

1.2.3.2 TN học sinh

- Khái niệm: là TN do học sinh tiến hành trên lớp, trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật…TN học sinh rất phong phú và đa dạng, có thể tiến hành mọi lúc mọi nơi [5]

- Phân loại TN học sinh:

+ TN trực diện: những TN được HS tiến hành ngay trong giờ học, nhằm tìm kiếm kiến thức mới nên được gắn liền với nội dung bài học

+ TN thực hành VL: những TN được tiến hành trong phòng TN sau khi HS đã nghiên cứu xong một phần hay một chương nào đó của chương trình, nhằm xác định một đại lượng, một hằng số hay kiểm chứng một quy tắc, một định luật VL nào đó Có thể là TN định tính, TN định lượng được tiến hành trong thời gian dài Rèn luyện cho HS kĩ năng, kĩ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học

+ TN vật lý ở nhà: một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà với những dụng cụ thông thường đơn giản, dễ kiếm nhằm tìm hiểu một hiện tượng, xác định một đại lượng, kiểm chứng một định luật, một quy tắc VL nào đó Có tác dụng rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, phát huy tính tự giác, tự lực sáng tạo của HS

1.2.4 Khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên

Quan sát là một phương pháp thu nhận tri thức dựa trên sự tri giác cảm tính đối tượng cần nghiên cứu Về nguyên tắc thì đối tượng quan sát cũng được lựa chọn có chủ định và được chủ thể (người quan sát) quan sát một cách có ý thức [9]

Sự khác nhau cơ bản là ở chỗ: trong quan sát ta không có tác động nào lên đối tượng cần quan sát Ngược lại trong TN thì ta tác động có chủ định lên đối tượng cần nghiên cứu mới cho ta kết quả Nhờ vậy mà TN không những cho phép nghiên cứu các hiện tượng không xảy ra trong tự nhiên mà còn làm cho sự quan sát, đo đạc dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tượng ở một thời điểm và tại một địa điểm mong muốn, tạo điều kiện đi tới nhận thức được các điều kiện để xảy ra một hiện tượng quá trình nào đó… Bên cạnh đó, TN còn làm cho việc nhận thức hiện tượng, quá trình VL đầy đủ và sâu sắc hơn

1.3 THÍ NGHIỆM TỰ TẠO 1.3.1 Khái niệm TN tự tạo

TN tự tạo là những TN được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những TN được cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những TN tự tạo theo ý tưởng, sáng kiến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm trong đời sống

+ 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 trường hợp ta có thể thay thế các chi tiết phụ trợ là có

thể tiến hành được TN khác

+ TN dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục nhưng 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 được Không đòi hỏi khắc khe về cơ sở vật chất nên ở đâu

cũng tiến hành TN được

+ TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy

học

- Nhược điểm:

+ Độ bền của dụng cụ thường không cao

+ TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định tính, ít có TN định lượng + Tính thẩm mỹ của TN thường không cao

1.3.3 Vai trò của TN tự tạo trong quá trình dạy học

TN tự tạo có vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức dạy học Thông qua TN tự tạo, GV có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS trong quá trình dạy học TN tự tạo hỗ trợ cho quá trình dạy học của GV, giảm thời gian thuyết trình , GV sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướng tích cực, phù hợp cho từng nội dung bài học, tăng tính hấp dẫn của môn Vật lý đối với HS và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho GV Ngoài ra, TN tự tạo rèn luyện cho HS tính tự lực, sáng tạo, ham học hỏi, tìm tòi khám phá tự nhiên, HS có niềm tin vào bản thân, giải quyết được các tình huống xảy ra trong cuộc sống và tạo cho HS nhiều cơ hội, tình huống phải suy nghĩ, những vấn đề phải giải quyết Khi tiến hành TN tự tạo, những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh của HS như: tò mò, hiếu kì, hiếu động của HS bị kích thích, tăng mức độ hứng thú của HS trong giờ học Tạo sự say mê tìm hiểu những hiện tượng thiên nhiên, qua đó HS sẽ yêu thích giờ học vật lí hơn HS được rèn luyện các kỹ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin, truyền đạt thông tin Các thông tin này là kết quả của một quá trình lao động, tư duy sáng tạo của thầy và trò Góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành

1.3.4 Những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng TN tự tạo trong dạy học

Ngoài những yêu cầu đối với thiết bị, đồ dùng dạy học nói chung, các TN tự tạo cần chú ý các yêu cầu sau:

+ 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 được đặt biệt coi trọng và phải đặt lên hàng đầu Cần phải được 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 sư phạm: Kích thước lớn, để hở để HS quan sát được những chi tiết cơ bản Các TN không được phản giáo dục, chẳng hạn không nên làm những dụng cụ TN có liên quan đến súng đạn, cung nỏ…

+ Đảm bảo tính khoa học: Các TN phải được bố trí hợp lí, khoa học, các dụng cụ TN không được 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 khả thi: Các TN được 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 LÝ

1.4.1 Tình hình của việc sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lý lớp ở trung học phổ thông

Việc sử dụng các thiết bị TN trong dạy học các bộ môn VL ở trường phổ thông trong nhiều năm qua vẫn còn nhiều bất cập, những bất cập đó được biểu hiện như sau:

- GV ít tiến hành TN khi dạy học, các TN do GV thực hiện (nếu có) chủ yếu là minh họa kiến thức Việc sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS còn rất nhiều lúng túng Ví dụ như khi dạy về hiện tượng tự cảm trong SGK VL 11, GV cần tiến hành TN để hình thành kiến thức về hiện tượng tự cảm cho HS Tuy các động tác trong việc tiến hành TN thì đơn giản nhưng việc nhận ra rằng, khi ngắt mạch, bóng đèn lóe lên một chút thì không đơn giản, bởi vì ống dây trong bộ TN dùng ở nhà trường có độ tự cảm bé nên sự lóe sáng của bóng đèn thường là không rõ ràng Vì vậy, GV rất ít tiến hành TN này khi dạy trên lớp, có một số GV tiến hành nhưng hiện tượng lại không rõ ràng và thông báo cho HS về kết quả thay cho HS thấy rõ hiện tượng

- Thiết bị TN chỉ được sử dụng trong các giờ thi GV dạy giỏi các cấp, khi đó GV mới thực sự chuẩn bị chu đáo về TN Trong những giờ dạy bình thường, do chưa có sự chuẩn bị chu đáo nên việc sử dụng TN trong dạy học không đem lại hiệu quả như mong muốn Ví dụ như khi dạy về định luật Bôi-lơ-mariot VL 10, để hình thành nên công thức của định luật là pv= const một cách chính xác thì GV phải tiến hành TN Phương án TN cho kết quả chính xác nhất là phương án dùng áp kế thủy ngân, tuy nhiên việc nghiêm cấm sử dụng thủy ngân trong TN ở trường phổ thông đã buộc thay thế phương án này bằng phương án khác

như SGK, không nguy hiểm nhưng kết quả lại không chính xác bằng Hơn nửa, bài này chỉ được học 1 tiết nên GV không chuẩn bị chu đáo và làm thử TN nhiều lần trước khi lên lớp thù sẽ mất rất nhiều thời gian trong việc trình bày TN cho HS xem gây ảnh hưởng đến các hoạt động khác Mặt khác, để HS hiểu bài hơn, GV có thể chuẩn bị bơm tiêm và dựa vào TN đơn giản này trước khi làm TN để thấy khi v giảm thì p tăng và dự đoán p tỉ lệ nghịch với v

- Những giờ TN thực hành đáng lẽ ra phải thực hiện trong chương trình thì thường được tổ chức thực hành qua loa hoặc chuyển thành giờ luyện tập, ôn thi

- Hằng năm phòng giáo dục thường có tổ chức cuộc thi chế tạo đồ dùng trong dạy học nhưng sự tham gia của GV còn chưa nhiệt tình và các sản phẩm thu được chưa thật sự phong phú

1.4.2 Nguyên nhân các thực trạng

Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng TN nói chung và việc sử dụng TN tự tạo nói riêng trong dạy học VL ở THPT còn rất hạn chế vì nhiều nguyên nhân Trong đó có các nguyên nhân chủ yếu sau:

+ GV ngại tiến hành TN khi dạy học vì sợ TN không thành công lại tốn thời gian ảnh hưởng đến quá trình dạy học Bên cạnh đó các thiết bị TN được trang bị đến trường phổ thông là không đồng bộ, khó sử dụng và sai số của các phép đo là rất lớn

+ Khả năng sử dụng thiết bị TN của GV nhìn chung còn hạn chế

+ Số lượng HS trong lớp của trường THPT còn nhiều so với điều kiện cơ sở vật chất và khả năng của GV, nên đem lại nhiều khó khăn trong việc phân công nhóm HS

+ Sự bố trí bàn ghế trong phòng TN còn chưa hợp lý, làm cho việc quản lý của GV còn nhiều khó khăn

+ Tại cùng một thời điểm phân phối chương trình thường có sự chồng chéo về thời gian khi các GV cùng khối lớp sử dụng phòng TN, thực hành

+ Không có nhiều buổi hội thảo, tọa đàm, trao đổi những kinh nghiệm, kỹ năng thiết kế, chế tạo các TN tự tạo giữa các GV,giữa các GV, giữa các trường THPT với nhau

+ Đầu tư kinh phí ở các trường THPT cho việc thiết kế chế tạo dụng cụ TN rất hạn chế khiêm tốn

+ Ở các trường THPT không có nhiều cuộc thi chế tạo dụng cụ TN tự tạo sử dụng trong dạy học VL

+ Không có chính sách, chế độ nào cho những GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo sử dụng trong dạy học VL ở các trường THPT

+ Nội dung bài dạy còn khá nặng, không có nhiều thời gian để GV có thể sử dụng TN trong dạy học VL

1.4.3 Các biện pháp sử dụng TN nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS

1.4.3.1 Tăng cường sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề

Tình huống có vấn đề là quy luật của hoạt động nhận thức, sáng tạo có hiệu quả Nó quy định sự khởi đầu của tư duy, hành động tư duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề [9]

Thực tế dạy học cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu, biện pháp mà lâu nay đa số GV gần như lãng quên hoặc thực hiện chưa có hiệu quả với lí do dụng cụ TN hư hỏng hay không có dụng cụ TN để tiến hành Chính vì thế việc chế ra các dụng cụ TN tự tạo để sử dụng trong việc nêu vấn đề là hết sức quan trọng VL là môn khoa học thực nghiệm, do đó việc khai thác các TN nhằm tạo ra tình huống có vấn đề là một thế mạnh rất cần được phát huy Sử dụng TN mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề tạo ra sự hứng thú, thu hút sự chú ý đối với HS, đặt HS vào những tình huống có vấn đề và làm cho HS tích cực, chủ động trong việc tìm hiểu giải quyết vấn đề Khi sử dụng TN trong giai đoạn này, GV cần chú ý phải làm thế nào để thông qua TN, gây được cho HS sự ngạc nhiên, tạo ra được những sự khó khăn nhất định về mặt nhận thức đối với vấn đề đặt ra, HS chưa biết cách giải thích hiện tượng, sự vật, quá trình của thực tế, chưa thể đạt tới mục đích bằng cách thức hành động quen thuộc Tình huống này kích thích HS tìm tòi cách giải thích hay hành động mới Thông qua TN, HS phải thấy

được tại sao những gì các em quan sát được có vẻ khác với những dự đoán trong suy luận của chính các em, từ đó dần đưa HS vào những bài toán nhận thức để HS tích cực hoạt động hơn, coi việc giải quyết vấn đề tiếp theo như một nhiệm vụ mà chính các em tự đặt ra, đồng thời tạo cho các em một niềm vui nhận thức mới

1.4.3.2 Sử dụng TN đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể

Ngoài việc sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề, TN còn được sử dụng ngay trong quá trình giải quyết vấn đề Thông qua TN, bằng cách quan sát diễn biến của hiện tượng xảy ra, ghi chép số liệu từ TN, HS có thể thu nhận được một số thông tin nhất định từ những vấn đề đang học Dựa trên những thông tin thu được HS có thể sơ bộ dự đoán về tính chất của các sự vật, về nguyên nhân của hiện tượng … Việc đưa TN ra đúng lúc không những có tác dụng kiểm tra dự đoán của HS trước một vấn đề đã được nêu ra, mà còn khuyến khích được HS mạnh dạn đưa ra những suy nghĩ riêng của mình Khi những dự đoán suy luận của HS được TN xác nhận là đúng một cách kịp thời thì HS sẽ rất phấn khởi, tin tưởng hơn vào bản thân, dần khắc phục tâm lí thường gặp ở HS là sự thiếu tự tin vào bản thân

1.4.3.3 Kết hợp TN biểu diễn của GV và TN học sinh để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng cho HS

Cả lí luận và thực tiễn dạy học cho thấy, đối với HS phổ thông, bản thân HS không thể tự sử dụng thành thạo các TN, lắp ráp tiến hành các TN một cách có hiệu quả nếu không có sự hỗ trợ, hướng dẫn của GV Khi làm TN không thành công, HS thường tỏ ra chán nản và mất đi lòng tự tin vào bản thân Chính vì vậy mà GV cần phải kiên trì, có kế hoạch tỉ mỉ và vận dụng kết hợp TN của GV và TN của HS để rèn luyện dần những khả năng tối thiểu mà một HS cần phải đạt được Điều này đặc biệt quan trọng với HS, làm cho các em có điều kiện tiếp xúc với các dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật thông dụng trong cuộc sống hàng ngày

Việc kết hợp TN biểu diễn của GV và TN của HS còn tạo ra ở các em một tinh thần say mê học tập, ham hiểu biết khoa học, tìm tòi nghiên cứu và trên cơ

sở đó mới có thể nảy sinh ra những vấn đề hay, những vấn đề lí thú và bổ ích cho các giờ học VL

Để việc kết hợp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm học sinh đạt hiệu quả, nhằm kích thích tính tích cực của HS, GV không nên chỉ cho HS quan sát kết quả cuối cùng, trước khi đi đến những kết luận, cần biểu diễn TN sao cho HS thấy được quá trình vận động của hiện tượng, cần giới thiệu thí nghiệm dưới dạng phân tích, so sánh, trình bày thí nghiệm như một quá trình nghiên cứu và tổ chức cho HS tham gia vào quá trình nghiên cứu đó qua một hệ thống các câu hỏi theo hai dạng cơ bản là dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra và giải thích các hiện tượng đã quan sát được

1.4.3.4 Chú trọng đến việc rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập TN

Bài tập TN là loại bài tập đòi hỏi phải làm TN để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập

Bài tập TN có tác dụng tốt về cả ba mặt: giáo dục, giáo dưỡng và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt nó giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn Thông qua các bài tập TN, có thể rèn luyện tư duy cho HS, nâng cao khả năng độc lập suy nghĩ, tuy nhiên, để làm được điều này thì kĩ năng TN của HS phải đạt được trình độ nhất định nào đó

Cũng cần chú ý rằng, trong các bài tập TN thì TN chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế, cho nên phần vận dụng các định luật VL để lí giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập TN

1.4.3.5 Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành các thí nghiệm đơn giản nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo cho học sinh

Có thể nói rằng, việc thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành các TN đơn giản là công việc cực kì khó khăn và rất khó thực hiện ở các trường phổ thông trong điều kiện hiện nay Ngoài những nguyên nhân chủ quan từ phía GV và HS, thì một nguyên nhân khác rất kho khắc phục là thời gian dành cho việc thảo luận là khá dài, trong khi đó thời gian của một giờ học VL là có hạn Tuy nhiên, nếu thực hiện được thì đây quả là một biện pháp hữu hiệu

nhất, phát huy được tổng lực của tất cả các biện pháp nêu trên Việc trao đổi thảo luận sẽ rèn luyện cho HS khả năng diễn đạt tư tưởng rõ ràng, lập luận chính xác, học tập được kinh nghiệm của các bạn, đồng thời phát triển được tư duy sáng tạo về mặt kĩ thuật Khi các TN được hình thành từ chính ý tưởng sáng tạo của các em, được làm từ chính bàn tay của các em thì các em sẽ có niềm vui lớn lao, sự tự tin về khả năng của bản thân được nâng cao, từ đó tính chủ động, sáng tạo

khoa học của HS được phát triển hơn

1.4.3.6 Sử dụng TN tích cực hóa hoạt động tìm kiếm kiến thức của HS

Theo con đường quan sát kiến thức: sau khi hướng dẫn HS cách làm TN để thu thập những cứ liệu, GV chỉ cho HS những ích lợi của việc tìm kiếm kiến thức thì HS tự mình tham gia vào TN tự kiểm tra và rút ra những qui luật biến đổi chung của các sự vật hiện tượng

Theo con đường minh họa: GV hướng dẫn HS biết cách thu thập cứ liệu nhằm minh họa cho những kiến thức đã được xây dựng bằng con đường gián tiếp

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng TN trong dạy học VL theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS với những vấn đề chính:

- Trình bày được một số khái niệm như: tích cực hóa HĐNT, TN, TN biểu diễn, TN tự tạo, biện pháp sư phạm nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL

- Nêu được những ưu và hạn chế, yêu cầu đảm bảo của TN tự tạo, vai trò của TN tự tạo trong việc tích cực hóa HĐNT của HS

- Phân tích vai trò của TN VL trong dạy học VL theo hai quan điểm lý luận nhận thức và lý luận dạy học; phân loại được TN VL và đưa ra được yêu cầu khi tiến hành và sử dụng đối với từng loại TN

- Trình bày được thực trạng của việc sử dụng TN và nêu nguyên nhân của những thực trạng đó Qua đó đề xuất các biện pháp sư phạm nhằm nâng cao chất lượng TN trong sử dụng TN trong dạy học VL ở THPT

Từ những cơ sở lý luận và thực tiễn đó tôi thấy rằng việc tăng cường nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong DHVL là một trong những PP góp phần đáng kể trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 11

2.1 CẤU TRÚC NỘI DUNG KIẾN THỨC VẬT LÝ LỚP 11

* Ban cơ bản: có 2 phần

- Phần một: Điện học Điện từ học Trong phần này có 5 chương: + Chương 1: Điện tích Điện trường Chương này có 6 bài + Chương 2: Dòng điện không đổi Chương này có 6 bài

+ Chương 3: Dòng điện trong các môi trường Chương này có 6 bài + Chương 4: Từ trường Chương này có 4 bài

+ Chương 5: Cảm ứng điện từ Chương này có 3 bài - Phần hai: Quang hình học Trong phần này có 2 chương + Chương 6: Khúc xạ ánh sáng Chương này có 2 bài

+ Chương 7: Mắt Các dụng cụ quang Chương này có 8 bài * Ban nâng cao: có 2 phần:

- Phần một: Điện học Điện từ học Trong phần này có 5 chương: + Chương 1: Điện tích Điện trường Chương này có 9 bài

+ Chương 2: Dòng điện không đổi Chương này có 7 bài

+ Chương 3: Dòng điện trong các môi trường Chương này có 9 bài + Chương 4: Từ trường Chương này có 12 bài

+ Chương 5: Cảm ứng điện từ Chương này có 6 bài - Phần hai: Quang hình học Trong phần này có 2 chương + Chương 6: Khúc xạ ánh sáng Chương này có 3 bài

+ Chương 7: Mắt Các dụng cụ quang Chương này có 10 bài

2.2 QUI TRÌNH TIẾN HÀNH CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM

Để chế tạo thành công một bộ hay một TN đơn giản và sử dụng được trong dạy học ở phổ thông ta có thể tiến hành theo các bước sau:

- Trước hết ta cần xác định mục đích khoa học và mục đích dạy học của TN - Tìm hiểu cơ sở lí thuyết, tài liệu liên quan đến TN

- Tìm kiếm vật liệu, thiết bị và chế tạo TN

- Thử nghiệm kiểm tra quá trình hoạt động của TN để điều chỉnh cho phù hợp với bài dạy

- Lập tiến trình dạy học và sử dụng TN trong giờ dạy

- Dựa vào qua trình dạy học rút ra những thiếu sót, hạn chế để điều chỉnh TN phù hợp và hoàn thiện hơn

2.3.1 TN về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Biết cách tạo ra dòng điện cảm ứng

- Nắm được bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ

Từ trường không sinh ra dòng điện nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi, khi đó từ thông qua mạch biến thiên thì có dòng điện qua ống dây Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng Hiện tượng xuất hiện dòng điện trong mạch kín khi từ thông biến thiên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xảy ra trong khoảng thời gian từ thông qua mạch biến thiên

Hình 2.1 Mô tả từ thông qua khung dây tròn

- Súng bắn keo Mối hàn chì.Trục quấn chỉ và 1 nắp nhựa

- Quấn dây đồng 0,30mm thành 4 cuộn dây mỗi cuộn dây gồm 800 vòng khi quấn ta chừa 2 đầu dây ra để nối với 2 cực của đèn Led, cạo lớp vỏ cách điện 2 đầu dây đồng sau đó dùng mối hàn nối 2 dầu của dây đồng và đèn Led lại để đảm bảo mối tiếp xúc không bị hở (chú ý số vồng dây càng nhiều thì dòng điện

sinh ra càng lớn)

- Dùng đĩa CD gắn cố định vào chính giữa tấm gỗ có trục sau đó tiến hành

gắn 4 cuộn dây lên đĩa CD

Hình 2.2 Gắn cuộn dây lên đĩa CD trên tấm gỗ có trục - Đĩa CD còn lại gắn 4 nam châm

Hình 2.3 Gắn nam châm lên đĩa CD

- Sau đó gắn lên trục cách đĩa CD kia một trục quấn chỉ, dùng nắp nhựa gắn lên đĩa CD để tạo núm quay đĩa

Hình 2.4 Mô hình TN hoàn chỉnh

- Bố trí TN để lớp học nhìn thấy sau đó tiến hành núm nắp nhựa quay đĩa CD có gắn nam châm khi quay điã CD thì nam châm cũng quay theo, quan sát

đèn Led Làm TN lặp lại cho HS quan sát

- Khi quay đĩa CD đồng thời sẽ làm quay nam châm từ đó làm cho từ thông của nam châm qua cuộn dây tròn biến thiên liên tục dẫn đến trong mạch xuất

hiện dòng điện và gọi dòng điện này là dòng điện cảm ứng

Hình 2.5 Kết quả thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ

TN này có thể được sử dụng để đặt vấn đề trong bài 23: “Từ thông Cảm ứng điện từ” (VL 11 Cơ bản) hoặc bài 38: “Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất

2.3.2 Thí nghiệm tự tạo nam châm điện

- Tìm hiểu hiện tượng từ hóa từ đó chế tạo nam châm điện

- Chứng tỏ từ trường tổng hợp lớn gấp hàng trăm lần so với từ trường ngoài

Các chất trong tự nhiên khi đặt trong từ trường đều bị từ hóa (nhiễm từ) Các chất có tính từ hóa mạnh hợp thành 1 nhóm gọi là các chất sắt từ Sắt là chất sắt từ điển hình Một mẫu sắt được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hóa tự nhiên

Cho dòng điện chạy qua ống dây có lõi sắt thì lõi sắt được từ hóa Từ trường của dòng điện trong ống dây gọi là từ trường ngoài Ống dây mang dòng điện có thêm lõi sắt gọi là một nam châm điện Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính của lõi sắt cũng bị mất rất nhanh

- 1thanh sắt đường kính 8 mm có quấn dây đồng cách điện (800 vòng)

- 2 thanh sắt đường kính 7 mm - 1 công tắc, 1 nguồn 9V

- Dây nối, dắt kim hay vật dụng bằng sắt

- Băng keo dán, gỗ, đinh đóng gỗ

Chế tạo đế: Dùng đinh đóng các tấm gỗ thành đế Trên đế có khoan 2 lỗ để đóng cố định 2 thanh sắt xuống dưới Cố định 2 thanh sắt xuống 2 lỗ khoan

Hình 2.6 Chế tạo đế TN nam châm điện

Quấn dây đồng quanh thanh sắt thành nhiều vòng (800 vòng dây) chừa 2 đầu dây ra và vào để nối với 2 dây nối Cố định 2 đầu dây chừa ra bằng băng keo dán Hàn 2 đầu của 2 thanh săt cố định với thanh sắt cố quấn dây đồng Mắc dây nối tiếp với nguồn 9V Mắc âm ở dưới tạo thành mạch kín

Hình 2.7 Mô hình TN nam châm điện hoàn chỉnh

Đóng công tắc rồi tiến hành đưa vật dụng bằng sắt lại gần thanh sắt ngang có quấn dây đồng Quan sát hiện tượng xảy ra

Thanh sắt bị từ hóa, trở thành nam châm điện hút được các vật dụng bằng sắt