Xây dựng một số thí nghiệm trong dạy học phần “dòng Điện, mạch Điện” và “vật lí nhiệt” – chương trình môn vật lí nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh

LỜI ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÍ TRẦN PHƯƠNG NGÂN XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VÀ “VẬT LÍ NHIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT

Trang 1

LỜI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÍ

TRẦN PHƯƠNG NGÂN

XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN

“DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VÀ “VẬT LÍ NHIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2024

Trang 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÍ

TRẦN PHƯƠNG NGÂN

XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN

“DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VÀ “VẬT LÍ NHIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành : Sư phạm Vật lí Khóa học : 2020 – 2024 Người hướng dẫn: TS Phùng Việt Hải

Đà Nẵng, 2024

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, bạn bè trong Khoa Vật lí - Đại học sư phạm Đà Nẵng đã giúp đỡ tận tình em để em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS Phùng Việt Hải đã tận tình giúp đỡ

và hướng dẫn em trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành đề tài nghiên cứu

Em cũng xin cảm ơn đến tất cả các thầy cô GV dạy học bộ môn Vật lí trường phổ thông tại TP Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình khảo sát đề tài nghiên cứu làm cơ sở để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2024 Sinh viên thực hiện

Trần Phương Ngân

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VII DANH MỤC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC HÌNH ẢNH XI

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

a Đối tượng nghiên cứu 3

b Phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 4

a Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 4

b Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4

c Phương pháp thống kê toán học 4

6 Cấu trúc đề tài nghiên cứu 4

7 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 6

1.1 Năng lực vật lí của học sinh 6

1.1.1 Khái niệm năng lực 6

1.1.2 Khái niệm năng lực vật lí 6

Trang 5

1.1.3 Cấu trúc năng lực vật lí của học sinh 7

1.1.4 Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh 10

1.2 Sử dụng thí nghiệm theo hướng phát triển NL Vật lí của học sinh 14

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí 14

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí 15

1.2.3 Các chức năng cơ bản của thí nghiệm trong dạy học Vật lí THPT 16

1.2.4 Phân loại thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông 17

1.2.5 Các yêu cầu trong sử dụng các thí nghiệm vật lí trong dạy học theo chương trình giáo dục phổ thông 2018 19

1.3 Quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực Vật Lí cho học sinh 21

1.4 Khảo sát hiện trạng thực tiễn sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình Vật lí THPT ở một số trường THPT hiện nay 23

1.4.1 Mục đích điều tra 23

1.4.2 Phương pháp điều tra 24

1.4.3 Kết quả điều tra 24

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 25

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VÀ “VẬT LÍ NHIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 26

2.1 Phân tích và phát triển mạch nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Vật lí THPT, chương trình Vật lí 2018 26

2.2 Một số thí nghiệm cần thực hiện trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình môn vật lí THPT và yêu cầu cần đạt 28

Trang 6

2.3 Xây dựng một số thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật

lí nhiệt” – chương trình môn Vật lí theo định hướng phát triển năng lực vật lí của học

sinh 30

2.3.1 Thí nghiệm 1: Cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu của dòng điện (Tác dụng quang/ tác dụng từ) 30

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định 34

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt 37

2.3.4 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm minh họa mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật 41

2.3.5 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm về chiều truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc và thí nghiệm 6: Thí nghiệm kiểm chứng sự truyền năng lượng của hai vật tiếp xúc khi ở cùng nhiệt độ 43

2.3.6 Thí nghiệm 7: Đo nhiệt dung riêng của nước (PHỤ LỤC I) 45

2.3.7 Thí nghiệm 8: Đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá (PHỤ LỤC I) 45

2.3.8 Thí nghiệm 9: Đo nhiệt hóa hơi riêng của nước (PHỤ LỤC I) 45

2.4 Xây dựng kế hoạch bài dạy có sử dụng một số thí nghiệm đã xây dựng nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh 45

2.4.1 Thí nghiệm 1: TN về cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu của dòng điện (Tác dụng quang/ tác dụng từ) 45

2.4.2 Thí nghiệm 2: TN khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định 55

2.4.3 Thí nghiệm 3: TN khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt 60 2.4.4 Thí nghiệm 4: TN minh họa mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của

Trang 7

2.4.5 Thí nghiệm 5: TN về chiều truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc và thí nghiệm 6:

TN kiểm chứng sự truyền năng lượng của hai vật tiếp xúc khi ở cùng nhiệt độ 74

2.4.6 Thí nghiệm 7: TN đo nhiệt dung riêng của nước (PHỤ LỤC II) 81

2.4.7 Thí nghiệm 8: TN đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá (PHỤ LỤC II) 81

2.4.8 Thí nghiệm 9: TN đo nhiệt hóa hơi riêng của nước (PHỤ LỤC II) 81

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 82

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 83

3.1 Mục đích khảo sát 83

3.2 Phương pháp khảo sát 83

3.3 Phạm vi, đối tượng và thời gian khảo sát 83

3.4 Kết quả khảo sát và đánh giá 83

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 95

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC I PL 1 2.3.6 Thí nghiệm 7: Đo nhiệt dung riêng của nước PL 1 2.3.7 Thí nghiệm 8: Đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá PL 4 2.3.8 Thí nghiệm 9: Đo nhiệt hóa hơi riêng của nước PL 7 PHỤ LỤC II PL 10 2.4.6 Thí nghiệm 7: TN đo nhiệt dung riêng của nước PL 10 2.4.7 Thí nghiệm 8: TN đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá PL 22 2.4.8 Thí nghiệm 9: TN đo nhiệt hóa hơi riêng của nước PL 34 PHỤ LỤC III PL 47 PHỤ LỤC IV PL 62

Trang 8

Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN 100

Trang 9

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Trang 10

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.3: Cấu trúc năng lực Vật lí của học sinh 7 Bảng 1.1.4: Tiêu chí đánh giá năng lực Vật lí của học sinh 10 Bảng 1.4 Bảng thống kê các trường, GV tham gia điều tra 23 Bảng 1.4.3 Tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện TN 24 Bảng 2.2 Các thí nghiệm cần xây dựng và yêu cần cần đạt trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình môn vật lí THPT 28 Bảng 2.3.1a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm về cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu của dòng điện (Tác dụng quang/ tác dụng từ) 30 Bảng 2.3.1b Bảng số liệu thí nghiệm đo cường độ dòng điện và độ sáng của đèn 32 Bảng 2.3.1c Bảng số liệu thí nghiệm đo cường độ dòng điện và góc lệch của kim nam châm 33 Bảng 2.3.2a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định 34 Bảng 2.3.2b Bảng số liệu thí nghiệm thí nghiệm khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định 36 Bảng 2.3.3a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt 37 Bảng 2.3.3b Bảng số liệu thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt 39 Bảng 2.3.4 Dụng cụ và vật tư thí nghiệm minh họa mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật 41 Bảng 2.3.5a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm khảo sát sự truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc 43

Trang 11

Bảng 2.4.1: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm về cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu của dòng điện (Tác dụng quang/ tác dụng từ) có thể phát triển 53 Bảng 2.4.2: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định có thể phát triển 58 Bảng 2.4.3: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt có thể phát triển 64 Bảng 2.4.4: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm minh họa mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật có thể phát triển 72 Bảng 2.4.5: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm về chiều truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc có thể phát triển 80 Bảng 3.4.1: Thống kê kết quả khảo sát về ý tưởng xây dựng thí nghiệm từ Yêu cầu cần đạt của chương trình (PHỤ LỤC III) 83

Đồ thị 3.1: Kết quả đánh giá về ý tưởng xây dựng thí nghiệm từ Yêu cầu cần đạt của chương trình 83 Bảng 3.4.2: Thống kê kết quả khảo sát về mục tiêu của các thí nghiệm (PHỤ LỤC III) 87

Đồ thị 3.2: Kết quả đánh giá về mục tiêu của các thí nghiệm 87 Bảng 3.4.3: Thống kê kết quả khảo sát về kết quả thí nghiệm đã xây dựng (PHỤ LỤC III) 89

Đồ thị 3.3: Kết quả đánh giá về kết quả thí nghiệm đã xây dựng 89 Bảng 3.4.4: Thống kê kết quả khảo sát về tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện (PHỤ LUC III) 90

Trang 12

Đồ thị 3.4: Kết quả đánh giá về tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện 90 Bảng 3.4.5: Thống kê kết quả khảo sát về các thành tố năng lực Vật lí có thể phát triển cho học sinh thông qua các thí nghiệm đã xây dựng (PHỤ LỤC III) 90

Đồ thị 3.5: Kết quả đánh giá về các thành tố năng lực vật lí có thể phát triển cho học sinh thông qua các thí nghiệm đã xây dựng 90 Bảng 2.3.6a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm đo nhiệt nhiệt dung riêng của nước PL 1 Bảng 2.3.6b Bảng số liệu thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước PL 3 Bảng 2.3.7a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá.PL 4 Bảng 2.3.7b Bảng số liệu thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá PL 6 Bảng 2.3.8a Dụng cụ và vật tư thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước PL 7 Bảng 2.3.8b Bảng số liệu thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước PL 8 Bảng 2.4.6: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước có thể phát triển PL 20 Bảng 2.4.7: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá có thể phát triển PL 32 Bảng 2.4.8: Tiêu chí đánh giá một số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí mà thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước có thể phát triển PL 44 Bảng 3.4.1: Thống kê kết quả khảo sát về ý tưởng xây dựng thí nghiệm từ Yêu cầu cần đạt của chương trình PL 47 Bảng 3.4.2: Thống kê kết quả khảo sát về mục tiêu của các thí nghiệm PL 50 Bảng 3.4.3: Thống kê kết quả khảo sát về kết quả thí nghiệm đã xây dựng PL 52 Bảng 3.4.4: Thống kê kết quả khảo sát về tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện PL 53 Bảng 3.4.5: Thống kê kết quả khảo sát về các thành tố năng lực Vật lí có thể phát triển

Trang 13

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.3.1a: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu về tính chất phát quang của dòng điện 32 Hình 2.3.1b: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát cường độ dòng điện và tác dụng mạnh, yếu về tính chất từ của dòng điện 33 Hình 2.3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự thay đổi giữa U và I của vật dẫn kim loại khi ở một nhiệt độ nhất định 36 Hình 2.3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn đợi đốt 39 Hình 2.3.4: Bố trí thí nghiệm minh họa mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật 42 Hình 2.3.6 Sơ đồ TN đo nhiệt dung riêng của nước PL 3 Hình 2.3.7 Minh họa bố trí TN đo nhiệt nóng chảy riêng PL 5 Hình 2.3.8 Bố trí thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước PL 8

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang ở thế kỉ 21, thế kỉ mà thế giới đang xảy ra sự bùng nổ khoa học và công nghệ, đây cũng là thế kỉ mà tri thức của trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quan trọng quyết định sự phát triển của xã hội Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với các nước trong khu vực và trên thế giới Tình hình trên đòi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ, trong đó đổi mới về phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và nêu rõ trong các văn bản hành chính, tiêu biểu là Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học.”; Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 theo thông tư 32/2018/TT-BGDĐT: “Chương trình giáo dục trung học phổ thông giúp học sinh tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết đối với người lao động, ý thức và nhân cách công dân, khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời, khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích…” và chương trình giáo dục phổ thông tổng thể

và chương trình môn học đã được xây dựng và ban hành với mục tiêu phát triển toàn diện

PC và NL người học Mục tiêu chủ yếu là giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả cấp bậc học, coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy, sáng tạo và năng lực thực hành Rõ ràng, ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới, mục đích giáo dục hiện nay không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực của bản thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ

Những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta đã không ngừng đổi mới về nội dung, chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo và rất chú trọng đẩy mạnh phong trào đổi mới phương pháp dạy học ở các cấp, bậc học Do những yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học, việc

Trang 15

trang bị đầy đủ các phương tiện dạy học ở các trường phổ thông trở nên rất cấp thiết, và tùy từng bộ môn mà có những phương tiện dạy học riêng phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học

Vật lí là một bộ môn khoa học thực nghiệm Trong môn học Vật lí, kiến thức được xây dựng chủ yếu từ quan sát, thí nghiệm (TN), đến tiến hành các thao tác tư duy (phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa…) rồi đưa ra các kết luận Tư tưởng chủ đạo của yêu cầu cần đạt đối với mỗi kiến thức trong Chương trình Vật lí trung học phổ thông 2018 cũng như trong các sách giáo khoa Vật lí trung học phổ thông là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn thông qua các thí nghiệm và thực hành cho học sinh, điều đó không chỉ tích cực hóa việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học Vì thế, các phương tiện thí nghiệm Vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí hiện nay

Tuy nhiên, thực tế dạy học Vật lí cho thấy chất lượng thiết bị, thời gian thí nghiệm, thói quen sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học còn rất nhiều mặt hạn chế gây nhiều lúng túng cho giáo viên và học sinh Mặt khác, trong chương trình Vật lí trung học phổ thông

2018, ngoài các bài thí nghiệm được chỉ định tối thiểu và đã có các thiết bị đi kèm, thì còn rất nhiều nội dung thí nghiệm khác trong sách giáo khoa cũng như các nội dung thí nghiệm được đề cập trong Chương trình Vật lí trung học phổ thông 2018 chưa có dụng cụ thí nghiệm Vì vậy, xây dựng và phát triển các thí nghiệm Vật lí ở bậc THPT để phục vụ dạy học là điều hết sức quan trọng

Dựa vào danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp Trung học phổ thông được ban hành trong Thông tư Ban hành Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp Trung học phổ thông – Số: 39/2021/TT-BGDĐT, thiết bị trong phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” còn tương đối ít, chưa đáp ứng được toàn bộ yêu cầu cần đạt về thí nghiệm học sinh trong Chương trình Vật lí phổ thông 2018 Và đối sánh với những nghiên cứu xây dựng thí nghiệm trong dạy học Vật lí, phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” hiện tại vẫn chưa có nghiên cứu nào về đề tài này Điều đó cho thấy rằng việc nghiên cứu, chế tạo thí nghiệm phần học này là rất cần thiết

Trang 16

Xuất phát từ những lí do trên, em chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng một số thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình môn Vật lí nhằm phát triển năng lực Vật lí của học sinh” Hy vọng đề tài sẽ góp một phần

nhỏ, là nguồn tài liệu có ích giúp các thầy cô và các bạn đọc tham khảo và vận dụng vào quá trình dạy - học môn Vật lí THPT

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng các thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” (chương trình 2018) theo định hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh

- Xây dựng kế hoạch bài dạy sử dụng các thí nghiệm đó theo định hướng phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt”

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu dạy học phát triển năng lực Vật lí của học sinh THPT trong học tập môn Vật

lí

- Khảo sát hiện trạng thực tiễn sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt – Chương trình Vật lí THPT ở một số trường THPT hiện nay

- Nghiên cứu quy trình xây dựng một số thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – chương trình môn Vật lí theo định hướng phát triển năng lực Vật

lí của học sinh

- Đề xuất tiến trình dạy học sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” phát triển năng lực Vật lí học sinh

- Khảo sát chuyên gia để đánh giá rút ra kết luận

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

- Cơ sở lí luận về dạy học thí nghiệm Vật lí bậc THPT

- Hoạt động xây dựng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực học sinh về phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” cho học sinh THPT

b Phạm vi nghiên cứu

- Không gian: Trường Trung học phổ thông Đà Nẵng

Trang 17

- Nội dung: Đề tài tập trung nghiên cứu quá trình thiết kế xây dựng thí nghiệm và kế hoạch dạy học thí nghiệm phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” thực hiện trên học sinh THPT Đà Nẵng nhằm phát triển năng lực Vật lí của học sinh

5 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu các tài liệu, luận án trong và ngoài nước về dạy học Vật lí có sử dụng thí nghiệm phát triển năng lực Vật Lí cho học sinh để xây dựng cơ sở của đề tài

b Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu thực tiễn dạy học: Sử dụng phiếu điều tra thu thập thông tin về thực trạng dạy và học Vật lí có sử dụng thí nghiệm, phát triển năng lực Vật Lí của học sinh ở trường THPT

- Sử dụng phương pháp chuyên gia để đánh giá chất lượng của các thí nghiệm đã xây dựng

c Phương pháp thống kê toán học

- Khảo sát chuyên gia về các thí nghiệm và kế hoạch bài dạy sử dụng thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” theo hướng phát triển năng lực Vật Lí Sử dụng các phần mềm thống kê chuyên dụng, phân tích kết quả khảo sát để đánh giá tính khả thi của đề tài

6 Cấu trúc đề tài nghiên cứu

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương:

- Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật Lí theo hướng phát triển năng lực Vật Lí của học sinh

- Chương 2 Thiết kế một số thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và

“Vật lí nhiệt” – chương trình môn Vật lí theo định hướng phát triển năng lực vật lí của học sinh

- Chương 3 Khảo sát và đánh giá kết quả

7 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu để xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí theo hướng phát triển năng lực cũng đã được nhiều nhà nghiên cứu giáo dục quan tâm, đã có nhiều công trình nghiên cứu và đạt được những thành công nhất định Tuy nhiên, hướng nghiên cứu về vấn đề xây dựng thí nghiệm trong dạy học phần “Dòng điện, mạch điện” và

“Vật lí nhiệt” – Chương trình môn Vật lí theo định hướng phát triển năng lực Vật lí của

Trang 18

học sinh chưa có nghiên cứu cụ thể nào được công bố trên các nền tảng xã hội Từ lí do trên, đề tài mà em lựa chọn đã có sự khác biệt với các đề tài được công bố

Trang 19

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO HƯỚNG PHÁT

TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

1.1 Năng lực vật lí của học sinh

1.1.1 Khái niệm năng lực

Hiện nay đã có nhiều tác giả đưa ra các định nghĩa khác nhau về năng lực

Trong từ điển Hán Việt của Nguyễn Lân: “Năng lực là khả năng đảm nhận công việc và thực hiện tốt công việc đó nhờ có phẩm chất đạo đức và trình độ chuyên môn”

[1]

J Coolahan (Ủy ban châu Âu 1996, pp 26) cho rằng: Năng lực được xem như là

“Những khả năng cơ bản dựa trên cơ sở tri thức, kinh nghiệm, các giá trị và thiên hướng của một con người được phát triển thông qua thực hành giáo dục” [2]

Theo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ GD-ĐT thì “Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống” [3]

Có thể nhận thấy điểm chung của các cách hiểu trên về khái niệm năng lực chính là khả năng có thể vận dụng kiến thức, kỹ năng và thái độ vào các tình huống cụ thể trong cuộc sống để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra một cách hiệu quả nhất

1.1.2 Khái niệm năng lực vật lí

Năng lực Vật lí có thể hiểu là khả năng sử dụng kiến thức Vật lí, kĩ năng tiến trình khoa học để xác định câu hỏi, giải thích các hiện tượng trong tự nhiên dựa trên các bằng chứng đồng thời đưa ra quyết định về thế giới tự nhiên và những thay đổi phù hợp với hoạt động của con người; nhận biết đúng được một số năng lực, sở trường của bản thân

và lựa chọn được một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập Định hướng của chương trình môn Vật lí là nhằm giúp học sinh phát triển năng lực thông qua thực hành và có tính hướng nghiệp với sự điều chỉnh, tính toán đến yếu tố các đối tượng và khu vực khác nhau Môn Vật lí góp phần thực hiện các yêu cầu cần đạt về

Trang 20

phẩm chất chủ yếu và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học đã được quy định trong Chương trình tổng thể

Môn Vật lí hình thành và phát triển ở học sinh năng lực vật lí, với những biểu hiện cụ thể sau đây:

- Nhận thức vật lí

- Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

1.1.3 Cấu trúc năng lực vật lí của học sinh

Bảng 1.1.3: Cấu trúc năng lực Vật lí của học sinh Thành phần

Nhận thức được kiến thức,

kĩ năng phổ thông cốt lõi về:

- Mô hình hệ Vật lí;

- Năng lượng và sóng;

- Lực và từ trường;

- Nhận biết một số ngành, nghề liên quan đến Vật lí

1.1 Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình Vật lí

1.2 Trình bày được các hiện tượng, quá trình Vật lí: đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình Vật lí bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lậo sơ đồ, biểu đồ

1.3 Tìm được từ khóa, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học 1.4 So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình Vật lí theo các tiêu chí khác nhau

1.5 Giải thích được mối quan hệ giữa các

sự vật, hiện tượng, quá trình

Trang 21

1.6 Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích; đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận

1.7 Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân

và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận

2.1 Đề xuất vấn đề liên quan đến Vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất

2.2 Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu

2.3 Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu

2.4 Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản; so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết

Trang 22

2.5 Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục

2.6 Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu; đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp

3 Vận dụng

kiến thức, kĩ

năng đã học

Đề xuất những ứng dụng của quy luật Vật lí trong đời sống, kĩ thuật

- Xác định được nhu cầu của cuộc sống

có liên quan tới kiến thức Vật lí

- Xác định được nguyên tắc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của ứng dụng

- Đề xuất được các mô hình vật chất chức năng của thiết bị để đáp ứng được yêu cầu đặt ra

Trình bày kết quả đo đạc bằng cách khác nhau

- Vẽ được đồ thị biểu hiện mối quan hệ giữa các đại lượng

- Lựa chọn được cách trình bày số liệu một cách phù hợp

Trình bày quá trình Vật lí bằng các cách khác nhau

- Xác định được thông tin trọng tâm

- Xây dựng được cách trình bày khác so với nguồn thông tin ban đầu

Trang 23

- Sử dụng được các mô hình: mô hình tia sáng, mô hình sóng, mô hình hạt để diễn đạt nội dung

- Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động dựa trên mô hình vật chất chức năng

- Sử dụng ngôn ngữ Vật lí: phân biệt được ngôn ngữ Vật lí và ngôn ngữ đời thường; sử dụng được các kí hiệu Vật lí đặc thù Đánh giá giải pháp, mô hình

1.1.4 Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh

Bảng 1.1.4: Tiêu chí đánh giá năng lực Vật lí của học sinh

1 Nhận thức

vật lí

[1.1] Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí

[1.5] Giải thích được mối quan hệ giữa các

sự vật, hiện tượng, quá trình

[1.3] Tìm được từ khoá, sử dụng được

[1.6] Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích; đưa ra được những nhận định phê

Trang 24

[1.2] Trình bày được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết,

đo, tính, vẽ, lập sơ

đồ, biểu đồ

[1.7] Nhận ra được một số ngành nghề

phù hợp với thiên hướng của bản thân

thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học

phán có liên quan đến chủ đề thảo luận [1.4] So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau

2 Tìm hiểu thế

giới tự nhiên

dưới góc độ vật

lí

[2.1] Đề xuất vấn đề

đơn giản, quen thuộc liên quan đến vật lí:

Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích được bối cảnh để đề

xuất được vấn đề nhờ

kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và

dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất

[2.2] Nhận ra phán đoán và giả thuyết:

Từ các phân tích vấn

[2.1] Đề xuất vấn đề

tương tự liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề;

phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã

có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất

[2.2] Đưa ra phán đoán và xây dựng giảthuyết: Phân tích vấn đề để nêu được

[2.1] Đề xuất vấn đề phức hợp và mới liên quan đến vật lí: Nhận

ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã

có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất [2.2] Đưa ra phán đoán và xây dựng cácgiả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu

Trang 25

đoán; lựa chọn và phát biểu được giả

thuyết cần tìm hiểu

[2.3] Nhận ra các bước thực hiện kế

hoạch: Nhận ra được khung logic nội dung tìm hiểu; nhận ra được phương pháp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư

liệu); lập được kế

hoạch triển khai tìm hiểu

[2.4] Thực hiện kế

hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; mô tả được kết quả dựa trên phân tích, mô tả các dữ liệu bằng các tham số

thống kê đơn giản; so sánh được kết quả

với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết

và phát biểu được giả

thuyết cần tìm hiểu

[2.3] Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; đề ra được được phương pháp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư

liệu); lập được kế

hoạch triển khai tìm hiểu

[2.4] Thực hiện kế

hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; giải thích được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số

thống kê đơn giản; so sánh được kết quả

với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết

[2.5] Viết, trình bày báo cáo và thảo luận:

dựng và phát biểu được các giả thuyết cần tìm hiểu

[2.3] Lập kế hoạch thực hiện tối ưu: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu

[2.4] Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê; so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết

Trang 26

[2.5] Viết, trình bày báo cáo và thảo luận:

Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu; tham gia viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái

độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để

tiếp thu tích cực

[2.6] Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp đơn giản tương tự: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu

Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực

và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá

do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả

tìm hiểu

[2.6] Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp tương tự: Đưa

ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã

tìm hiểu; đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu, hoặc vấn đề

nghiên cứu tiếp

[2.5] Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng đa dạng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu phù hợp và rõ ràng; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục

[2.6] Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp mới và sáng tạo: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu; đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu,

Trang 27

hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp

3 Vận dụng

kiến thức, kĩ

năng đã học

[3.1] Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương tự và đơn giản

[3.2] Mô tả được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn đơn giản

[3.3] Mô tả được mô hình, lập được kế

hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự đơn giản

[3.4] Mô tả được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp

lí nhằm phát triển bền vững

[3.1] Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương tự

[3.2] Giải thích được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới

[3.3] Giải thích được

mô hình, lập được kế

hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự

[3.4] Giải thích được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững

[3.1] Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương

tự

[3.2] Giải thích được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới [3.3] Giải thích được

mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự

[3.4] Giải thích được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững

1.2 Sử dụng thí nghiệm theo hướng phát triển NL Vật lí của học sinh

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí

- Khái niệm thí nghiệm Vật lí

Trang 28

Thí nghiệm Vật lí 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 hoặc có thể minh hoạ một cách sinh động cho sự đúng đắn của lý thuyết đã có

- Đặc điểm của thí nghiệm Vật lí

Theo tác giả Nguyễn Đăng Thuấn, TN vật lí có một số đặc điểm sau:

+ Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, 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 thí nghiệm 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 thí nghiệm 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 thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm 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 thí nghiệm 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 thí nghiệm Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lí phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Theo quan điểm lí luận nhận thức thì thí nghiệm trong Giáo trình thí nghiệm trong dạy học Vật lí có những chức năng cụ thể sau đây [4]:

❖ Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức

Thí nghiệm là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người,

Trang 29

nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn Trong học tập thí nghiệm là phương tiện của hoạt động nhận thức của học sinh, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết

❖ Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức

Trong khoa học phương pháp thực nghiệm được coi là “hòn đá thử vàng” của mọi tri thức chân chính Bởi vậy, có thể nói thí nghiệm có chức năng trong việc kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu nhận

❖ Thí nghiệm 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 thí nghiệm được sử dụng với tư cách là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn

❖ Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức

Thí nghiệm luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học Chẳng hạn, đối với phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết Trong phương pháp mô hình, thí nghiệm giúp ta thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình Ngoài ra, đối với mô hình vật chất điều bắt buộc là người ta phải tiến hành các thí nghiệm thực sự với nó Cuối cùng, nhờ những kết quả của các thí nghiệm được tiến hành trên vật gốc tạo cơ sở để đối chiếu với kết quả thu được từ mô hình, qua đó để có thể kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của nó

1.2.3 Các chức năng cơ bản của thí nghiệm trong dạy học Vật lí THPT

Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học

- Trong dạy học vật lí, thí nghiệm đóng một vai trò cực kì quan trọng, dưới quan điểm

lí luận dạy học vai trò đó được thể hiện những mặt sau:

+ Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học

Trang 30

+ Thí nghiệm vật lí 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 học sinh

+ Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh

+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh

+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh

Chính nhờ thí nghiệm và thông qua thí nghiệm mà ở đó học sinh tự tay tiến hành các thí nghiệm, các em sẽ thực hiện các thao tác thí nghiệm một cách thuần thục, khơi dậy ở các em sự say sưa, tò mò để khám phá ra những điều mới, những điều bí ẩn từ thí nghiệm và cao hơn là hình thành nên những ý tưởng cho những thí nghiệm mới Đó cũng chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của học sinh được tích cực hơn

1.2.4 Phân loại thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông

a) Thí nghiệm biểu diễn:

Tuỳ theo mục đích sử dụng thí nghiệm biểu diễn theo các bước khác nhau của tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể phân thành ba loại: thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng và thí nghiệm củng cố

- Thí nghiệm biểu diễn mở đầu

Thí nghiệm mở đầu là những thí nghiệm được dùng nhằm mục đích đề xuất vấn đề nghiên cứu thường là thí nghiệm nhỏ do GV tiến hành để đặt vấn đề cho bài học mới nhằm kích thích học sinh có hứng thú tìm hiểu vấn đề mới đó

- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng mới

Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là những thí nghiệm nhằm xây dựng, chứng minh kiến thức mới , bao gồm:

+ Thí nghiệm khảo sát xây dựng kiến thức: Thí nghiệm nhằm khảo sát sự kiện, thu lượm

dữ liệu thực nghiệm để từ đó rút ra kết luận khái quát, là kiến thức mới cần xây dựng + Thí nghiệm kiểm chứng kiến thức: Thí nghiệm nhằm kiểm tra để xác nhận trên thực

Trang 31

- Thí nghiệm củng cố

Thí nghiệm củng cố là những thí nghiệm giáo viên dùng trong khâu cũng cố bài học nhằm giúp cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững được kiến thức đã học

b) Thí nghiệm thực hành Vật lí

Là thí nghiệm do tự tay học sinh tiến hành dưới sự hướng dẫn của giáo viên Với dạng thí nghiệm này có nhiều cách phân loại, tùy theo căn cứ để phân loại:

- Căn cứ vào nội dung có thể chia thí nghiệm thực hành thành hai loại:

+ Thí nghiệm thực hành định tính: loại thí nghiệm này có ưu điểm nêu bật bản chất hiện tượng

+ Thí nghiệm thực hành định lượng: loại thí nghiệm này có ưu điểm giúp học sinh nắm được quan hệ giữa các đại lượng vật lí một cách chính xác rõ ràng

- Căn cứ vào tính chất có thể chia thí nghiệm thành hai loại:

+ Thí nghiệm thực hành khảo sát: loại thí nghiệm này học sinh chưa biết kết quả thí nghiệm, phải thông qua thí nghiệm mới tìm ra được các kết luận cần thiết Loại thí nghiệm này được tiến hành trong khi nghiên cứu kiến thức mới

+ Thí nghiệm kiểm nghiệm: loại thí nghiệm này được tiến hành kiểm nghiệm lại những kết luận đã được khẳng định cả về lí thuyết và thực nghiệm nhằm đào sâu vấn đề hơn

- Căn cứ vào hình thức tổ chức thí nghiệm, có thể chia thí nghiệm thực hành thành

+ Thí nghiệm thực hành cá thể: trong hình thức tổ chức này các nhóm học sinh làm thí nghiệm trong cùng thời gian hoặc cùng đề tài nhưng dụng cụ và phương pháp khác nhau

Trang 32

1.2.5 Các yêu cầu trong sử dụng các thí nghiệm vật lí trong dạy học theo chương trình giáo dục phổ thông 2018

a) Thí nghiệm biểu diễn

- Cần đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết tiến hành thí nghiệm, phương án tiến hành thí nghiệm, mục đích của thí nghiệm, phương án tiến hành thí nghiệm và tham gia quan sát thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm

- Thí nghiệm biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng

Cần xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc tiến hành biểu diễn thí nghiệm của giáo viên xuất hiện đúng lúc cần thiết với việc giáo viên giảng giải

- Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn, hợp lý

Thời gian một tiết học là có giới hạn, trong khi người giáo viên phải truyền tải được nhiều nội dung kiến thức Thí nghiệm chỉ là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy nếu kéo dài khâu này sẽ ảnh hưởng đến các khâu khác, tức là ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung Bởi vậy giáo viên cần phân bố thời gian thích hợp trong quá trình làm thí nghiệm biểu diễn

- Thí nghiệm phải đảm bảo cả lớp quan sát được

Cố gắng sao cho các thành phần căn bản, các chi tiết quan trọng của thiết bị dụng cụ đều được mọi học sinh trong lớp nhìn rõ Muốn vậy cần chú ý kích thước của dụng cụ

đủ lớn, các dụng cụ chỉnh yếu thì để hở dễ quan sát 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

- Thí nghiệm cần đảm bảo thành công và đủ sức thuyết phục

Để đảm bảo đủ sức thuyết phục, trước hết thí nghiệm biểu diễn phải thành công Muốn vậy, mỗi thí ngiệm cần được chuẩn bị cẩn thận, thử đi thử lại để đảm bảo thành công ngay Nếu không thành công ngay mà phải làm đi làm lại thì sẽ mất nhiều thời gian, đặc biệt là mất niềm tin của học sinh vào kết quả thí nghiệm

- Khi tiến hành thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo an toàn

Tránh dùng các thiết bị có nguồn điện áp cao, các nguồn có phóng xạ hoặc các nguồn có tia X, nếu sử dụng thì không cho học sinh đứng gần quả hoặc thời gian thi nghiệm

Trang 33

Nếu thí nghiệm có bay hơi, cháy nổ hoặc vật chuyển động, phải lưu ý trước với HS và tuyệt đối không hướng luồng khí hoặc hướng chuyển động của vật về phía HS

b) Thí nghiệm thực hành

- Đối với giáo viên

+ Tìm hiểu kĩ nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa để xác định rõ ràng các nhiệm vụ giao cho học sinh và cách thức kiểm tra, danh giá việc thực hiện các nhiệm vụ đó

+ Chuẩn bị đầy đủ và kiểm tra chất lượng từng dụng cụ cần thiết cho mỗi nhóm + Làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thí nghiệm thực hành để dự kiến những khó khăn, cách thức hướng dẫn học sinh vượt qua những khó khăn đó

+ Có thể điều chỉnh nội dung, yêu cầu bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa sao cho phù hợp với điều kiện thiết bị của nhà trường

- Đối với học sinh

+ Để học sinh thực hiện bài thí nghiệm thực hành có ý thức và có hiệu quả, giáo viên phải yêu cầu học sinh chuẩn bị ở nhà những công việc sau: nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa và chuẩn bị sẵn bản báo cáo thí nghiệm theo mẫu

- Về thiết bị trong thí nghiệm thực hành (so với thí nghiệm trực diện): phải phức tạp hơn, sai số nhỏ hơn

Trang 34

1.3 Quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực Vật

Lí cho học sinh

❖ Bước 1: Xác định YCCĐ của thí nghiệm

Xuất phát từ YCCĐ trong nội dung chương trình môn Vật lí do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành cho mỗi nội dung, chọn lọc những YCCĐ có liên quan đến sử dụng thí nghiệm

❖ Bước 2: Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm

Trong QTDH, cơ sở vật chất và TBTN vật lí có vai trò rất quan trọng, là phương tiện giúp cho GV tổ chức hoạt động dạy học cho HS có hiệu quả nhằm đạt được mục tiêu và nhiệm vụ DH đề ra Chính vì vậy, trong DHVL các TBTN tỏ ra rất có hiệu quả trong việc phát triển năng lực vật lí của HS Ở các trường phổ thông hiện nay, theo chương trình cũ thì các TBTN đều được cung cấp theo danh mục tối thiểu của Bộ, tuy nhiên qua thời gian sử dụng các TBTN bị xuống cấp cho kết quả TN không chính xác, thậm chí hư hỏng không sử dụng được ảnh hưởng đến hiệu quả DHVL ở trường phổ thông Chương trình phổ thông mới thì chưa được trang bị đầy đủ, do đó việc thiết kế, chế tạo, cải tiến và sửa chữa các TBTN nhằm khắc phục tình trạng các TBTN thiếu đồng bộ là việc làm

Trang 35

thực sự có ý nghĩa và góp phần vào việc thực hiện đổi mới PPDH và tăng cường tính trực quan trong DH

❖ Bước 3: Đề xuất các phương án thí nghiệm

Căn cứ vào những YCCĐ ở bước 1 và tình hình thiết bị thí nghiệm mà GV có thể đề xuất, lựa chọn phương án TN Việc đề xuất các phương án thí nghiệm, theo các cách sau:

- Xây dựng phương án thí nghiệm dựa trên các thiệt bị thí nghiệm có sẵn;

- Xây dựng phương án thí nghiệm sử dụng các dụng cụ đơn giản, sẵn có trong đời sống (thí nghiệm tự tạo)

- Xây dựng các phương án thí nghiệm kết nối giữa thiết bị hiện hành với phần mềm

❖ Bước 4: Chuẩn bị vật tư, dụng cụ

Dựa trên phương án TN đã đề xuất, GV tiến hành chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ cần thiết Các vật liệu, dụng cụ dùng trong TN phải có sẵn trong thực tế cuộc sống, dễ tìm kiếm, dễ gia công, dễ mua, dễ thay thế và sửa chữa thì mới đảm bảo tính khả thi

❖ Bước 5: Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Sau khi đã chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và thiết bị cần thiết cho TN, GV tiến hành gia công các vật liệu, dụng cụ và thiết bị để tạo nên các bộ phận của bộ TN theo phương án đã đề xuất

❖ Bước 6: Hoàn thiện thí nghiệm Xử lí kết quả và kết luận

Sau khi đã lắp ráp các dụng cụ TN lại với nhau theo phương án đề xuất thì việc tiến hành TN là để kiểm tra sự vận hành của bộ thí nghiệm là điều tất yếu Mục đích của việc tiến hành TN là nhằm phát hiện những sai sót, lỗi trong quá trình gia công, chế tạo dụng

cụ và lắp ráp Việc tiến hành TN có thể xảy ra hai trường hợp sau:

Trường hợp 1: TN đạt theo phương án đề ra, cho kết quả như mong muốn thì tiếp tục

thực hiện bước tiếp theo là hoàn thiện TN nhằm tăng cường tính trực quan, thẩm mĩ và đảm bảo an toàn cho TN khi sử dụng

Trường hợp 2: TN không đạt theo phương án đề ra, không cho kết quả như mong

muốn hoặc các dụng cụ, thiết bị sau khi gia công, chế tạo và lắp ráp không vận hành

Trang 36

được thì ta tiến hành kiểm tra lại các bước đề xuất phương án, gia công, chế tạo và lắp ráp TN cho tới khi ra được kết quả hợp lí

Hoàn thiện TN nhằm tăng cường tính trực quan, đảm bảo tính thẩm mĩ và an toàn trong quá trình sử dụng Cuối cùng là xử lí kết quả và rút ra kết luận

❖ Bước 7: Đề xuất ý tưởng sử dụng thí nghiệm trong dạy học để phát triển năng lực vật lí của HS

Căn cứ vào YCCĐ, kết quả thu được từ thí nghiệm và mục tiêu dạy học, thiết kế hoạt động dạy học sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực vật lí của học sinh Cấu trúc của hoạt động học cần thống nhất với công văn 5512 của Bộ giáo dục và Đào tạo ban hành, gồm: Mục tiêu, cách thức tổ chức

1.4 Khảo sát hiện trạng thực tiễn sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức phần

“Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình Vật lí THPT ở một số trường THPT hiện nay

Để đánh giá thực trạng của việc DH kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật

lí nhiệt” – Chương trình Vật lí THPT ở một số trường phổ thông trong thành phố Đà

Nẵng, tôi đã tiến hành điều tra GV ở một số trường phổ thông, số lượng GV điều tra

được tổng hợp theo bảng 1.4

Bảng 1.4 Bảng thống kê các trường, GV tham gia điều tra

- Tìm hiểu việc thiết kế, chế tạo TN phục vụ cho việc DHVL;

- Tìm hiểu những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng TN tổ chức hoạt động DH;

- Tìm hiểu hiệu quả của việc sử dụng TN trong DHVL đối với hoạt động học tập của

HS

Trang 37

1.4.2 Phương pháp điều tra

Để thu thập các thông tin cần thiết, em sử dụng phương pháp điều tra sau: Điều tra

GV ở một số trường phổ thông qua phiếu điều tra online (Google Form) (phụ lục IV)

1.4.3 Kết quả điều tra

Qua phiếu điều tra khảo sát ở các chuyên gia em nhận thấy rằng:

Tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện TN cao, có thể ứng dụng trong sự thay đổi phương pháp dạy theo hướng tích cực, thường xuyên vận dụng các phương pháp dạy học tích cực như: Dạy học theo trạm, dạy học giải quyết vấn đề, lớp học đảo ngược… Bên cạnh đó, kết quả điều tra tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực hiện TN còn được tổng hợp trong bảng 1.4.3

Bảng 1.4.3 Tính khả thi về thời gian, về thiết bị, về thuận tiện để GV/học sinh thực

Trang 38

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Thí nghiệm Vật lí trong dạy học được phân loại thành: Thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành Vật lí Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học phát triển năng lực: Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức, thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn, thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức

Quy trình xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực vật lí của học sinh gồm 7 bước: Xác định YCCĐ của thí nghiệm; tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết

bị thí nghiệm; đề xuất các phương án thí nghiệm; chuẩn bị vật tư, dụng cụ; gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm; hoàn thiện thí nghiệm Xử lí kết quả và kết luận; đề xuất ý tưởng sử dụng thí nghiệm trong dạy học để phát triển năng lực vật lí của HS

Để đánh giá thực trạng của việc DH kiến thức phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Chương trình môn Vật lí THPT (CTGDPT 2018) ở một số trường phổ thông trong

thành phố Đà Nẵng, em đã tiến hành điều tra GV ở một số trường phổ thông Kết quả điều tra cho thấy, đa số GV đều nhận thức được tầm quan trọng của việc sử dụng thí nghiệm Vật lí nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong việc đổi mới phương pháp dạy học ở các trường phổ thông Các GV còn cho rằng việc ít hoặc không thường xuyên tự tạo TN để sử dụng trong DHVL là do gặp khó khăn về mặt thời gian, tìm kiếm và chế tạo dụng cụ

TN

Trang 39

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” VÀ “VẬT LÍ NHIỆT” – CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

2.1 Phân tích và phát triển mạch nội dung phần “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” – Vật lí THPT, chương trình Vật lí 2018

Trong chương trình vật lí phổ thông (CTGDPT 2018) thì nội dung “Dòng điện, mạch điện” và “Vật lí nhiệt” thuộc loại chủ đề nghiên cứu và giải thích hiện tượng Có nhiều hiện tượng có tính trừu tượng cần phải được trực quan hóa trong quá trình dạy học, trong khi đó các TN và phương tiện trực quan trong phần này còn hạn chế kể cả các thiết bị thí nghiệm được cung cấp theo quy định tối thiểu của bộ Phần này cũng có liên quan đến nhiều hiện tượng, ứng dụng trong thực tế như: mạch điện, tác dụng của dòng điện, điện trở của đèn sợi đốt, nhiệt dung riêng, nhiệt hóa hơi, nhiệt nóng chảy, sự truyền nhiệt…Vì vậy, trong dạy học Vật lí, trực quan hóa là vấn đề cần quan tâm, vì chỉ có thông qua thí nghiệm và phương tiện trực quan mới giúp cho HS hiểu rõ và sâu sắc hơn về các kiến thức trọng tâm của bài học và nhất là những biểu hiện của nó trong thực tế cuộc sống

Tiêu đề	Xây Dựng Một Số Thí Nghiệm Trong Dạy Học Phần “Dòng Điện, Mạch Điện” Và “Vật Lí Nhiệt” – Chương Trình Môn Vật Lí Nhằm Phát Triển Năng Lực Vật Lí Của Học Sinh
Tác giả	Trần Phương Ngân
Người hướng dẫn	TS. Phùng Việt Hải
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Sư phạm Vật lí
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	190
Dung lượng	4,72 MB