Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Thiết kế một số thí nghiệm kết nối máy vi tính nhằm hỗ trợ dạy học chương "Động học chất điểm" - Vật lý 10

Sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế, soạn thảo được tiến trình dạy học một sốkiến thức trong các bài: “Sy rơi tự do”, "Chuyển động thăng đều", “Chuyển động thang biển đổi đều” - Vật lý lớ

TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA VAT LY

NGUYEN DUY NHAT

THIET KE MOT SO THÍ NGHIEM KET NOI

MAY VI TINH NHAM HO TRO DAY HOC CHUONG

“DONG HOC CHAT DIEM” - VAT LY 10 Chuyên ngành: LÍ LUẬN VA PHƯƠNG PHAP DAY HOC VAT LY

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Người hướng dẫn khoa học: Thạc sĩ Mai Hoàng Phương

LỜI CẢM ƠN

Dé có được điều kiện thực hiện khóa luận tốt nghiệp cũng như hoan thành

chương trình học 4 năm tại trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh, tôi đã nhận

được sự chỉ dạy tận tình với những kinh nghiệm quý báu từ quý thầy cô khoa Vật Lý trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh.

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Thạc sĩ Mai Hoàng Phương, người đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi

trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.

Ban Giám Hiệu cùng quý Thây (Cô) trường Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh

đã tạo cho tôi một môi trường học tập tích cực và vui vẻ.

Quý Thây (Cô) khoa Vật Lý đã truyền dạy cho tôi những kiến thức chuyên môn

quý báu là hành trang trong cuộc sống và công việc sau này cũng như tạo mọi diéukiện thuận lợi về cơ sở vật chất đẻ tôi hoàn thành luận văn nảy

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn động viên,

chia sẽ những khó khăn và là chỗ dựa vững chắc trong suốt khoảng thời gian thực hiện

khóa luận.

Tôi xin chân thảnh cảm ơn!

Thanh Phố Hồ Chi Minh, năm 201 5

Sinh viên

Nguyễn Duy Nhật

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong khỏa luận này là

trung thực Tôi cũng xin cam đoan rang mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đã được chỉ rõ nguồn

gac.

Sinh vién

Nguyễn Duy Nhật

iv

LOT CẢM ƠN sư St St X4 Sư TS tư cv 7v cv evx ve +re re ii

MỤC LỤC cai as Y

DANH MUG CAC BINH VẼ SỜ ĐỒ iviissccsisiscesccccciinsascsien secs atic x

THÀNH ĐA E2: peers ace teeter meee are I

X TER ell hig: OB ON isi scsscaipcanpcesenssssnzacmrabie sisi aenciiacie sSa edaesi 1

3.: RREAIGDEÙiEHEU:sccc< ose ee Sccccickbtioaciikitbldcdtbionaxeettecssssese 3 eb! (0 eo ợự eo a ac aaạay cơ (GIÁ 3

oh KiXöi@v(ă ãNhgnghữnicfc.ă.eeee-ĂễễEEES=ssễeieeeeeeeeeseeseke 3

5 Phương pháp nghiên CW Ăn HH Hà HH 10 0101 x54 4

6 Những đóng góp của khóa luận - Series 4

7 Cấu trúc khóa luận 2 CCEEZ=+EEZ CEEEZZEEEYZEEEEZCYYEZECEzcrxgrcvvzzzerrvzrre 4

PHAN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU «.:.-<05S<S-c S000 S22 Ằ te 6

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc thiết kế va sử dụng thí nghiệm kết nỗi máy vi

tính hỗ trợ quá trình day học theo phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết

1.23 Các biện pháp sư phạm nhằm tích cực hod hoạt động nhận thức của học

sinh trong dạy học vật tý Am 1 ll

1.3 Cơ sở lí luận của phương pháp dạy học nêu và giải quyết van dé 13

1.31 Một số khái niệm SREP eer ee een 13

1.3.2 Bản chất của day học phát hiện và giải quyết vấn đê l4

1.3.3 Các mức độ của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đè IS

1.3.4 Cúc giai đoạn của day học phát hiện va giải quyết van dé {6} 16

1.3.5, Ưu điểm và hạn chế của phương pháp dạy hoc PH & GQVĐ 191.4 Thí nghiệm va vai trò của thí nghiệm trong day học vật lý nhằm phát huy

(nh tích copes CÙA Tate SINN sscxccccáo SE: C6<Gcc21 221 656C SEn2 520202615645 02066G52095662ccsGEnggg 21

Fi MRtllAw OE EA OE Fo isons pitessncnn sg vanvosnerentitvorvonaeenysgssonscsesy 2]

1.4.2 Chức năng của thí nghiệm trong day hoc vật lý 2I

1.43 Những yêu câu cơ bản khi sử dung thí nghiệm trong giờ học vật lý 26 1.4.4, Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong các giai đoạn của tiến trình day

ĐC COOP xugeykbGeeiaiGuaaeeneeseoaveaneeesaeeeeni eens 26

1.4.5 Những khó khăn, han chế khi sử dung thi nghiệm trong day học vật lý 31

1.5 Sử dụng MVT hỗ trợ thí nghiệm vật lý 5-5 5-©5sscsee 32

1.6 So sánh thí nghiệm được tiến hành với các thiết bị truyền thống với thí

nghiệm được tiến hành với các thiết bị ghép nối với MVT - - 35

COB ge INWWNE HE 1U“ ru eesdrtaeeeee==ei 39

II TENIMMIOWNEGOL =—=————————_———=n 41

Chương 2: Thiết kế một số thí nghiệm kết nối máy vi tính nhằm hỗ trợ day họcmột số kiến thức chương “Động học chất điểm” sử dụng cảm biến siêu âm, cong

quang điện và phần mềm LogEer ss<<S.sssseenssssrsseresnssisisseessssasra đŸ 2

2.1 Vị trí, vai trò và nội dung phan cơ học trong chương trình Vật lý lớp 10 42

| | eee 42 2.12 Vai trò à SG SH 211 esee 42

2.2.4 Mục tiêu của chương về thái độ c5 5xx 46

2.43 Giới thiệu bộ thí nghiệm cảm biến của Venter ‹-.:csooe.e-seo.eueoo 47

vi

23.1 Cảm biến chuyên động COP BABII «vuoieeaaeeeeoieseeeoseseeno 4

23.2 Cảm biến Photogate An 50

2.3.3 Thiết bị ghép nói tương thích "m㬬aa $2

2.3.4 Phéin mém Logger Pro nanm Ả 53

2.4 Thiết kể các thi nghiệm kết nối MVT đẻ sử dung trong day học một số kiến

thức của chương “Động học chất điểm”, Vật lí 10 2 Z<+s 56

24.1 Thí nghiệm I: Di chuyển trước cảm biển chuyển động - 562.4.2 Thí nghiệm II: Xe chuyển động thẳng đều trên thanh ray nằm ngang .59

2.4.3 Thi nghiệm sé III: Xe động lực trên thanh ray nằm nNghÌR ò 63

244 Thí nghiệm IV: Khảo sắt sự rơi tự do với cảm biến Photogate 6824.5 Thí nghiệm V: Khảo sát sự rơi tự do với cảm biến Go!Motion 7I

246 Thí nghiệm số VI: Xác định gia tốc rơi tự do bằng xe và mang nghiên 74

Chương 3: Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Động học

chất diém” có sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế «sec 78

3.2 Xây dựng tiến trình hoạt động cho giai đoạn 2 - 5+ 82

ZF Mie MUD neoornaicodenoriaGoeoioesskidgsoilidt006461X2i0244i4i0 82

BMG TS chabo oct QUE (420C 2(06400A600 5/0006 0aseai 97

FAS LMS THAM KHÍO iiss ies acai encase nection abt iiss 104

EHỤ DỤ set erences ie eee See ree Meron a cere rere: 106

ĐH EMIS Bcc ras chica ith eas i i ence lls 110 PREY AIS scp a at Sata 114 PHÙ ĐH Si ceaeerscaiteocieiQ6ee<à40i6696/466161064)04/09090644/244644600ýd) 120

vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT TRONG LUẬN VAN

Giáo viên

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VE, SƠ DODanh mục các hình vẽ, sơ dé

Số hiệu Tên hình vẽ Trang

hinh vẽ

mN Sơ dé phan chia mức độ day học phát hiện và giải quyết van đề | 16

Thi nghiệm với cảm biến chuyển động được ghép noi với máy vi

KRL Nguyên lí Time of flight

2.7 | Lưu ý khi sử dung cảm biến

| 29 Picket Fence

[on a ƑH_

2H | Thí nghiệm kết nối MVT sử dung phan mêm Logger Pro | a

BI TNII

Lm [rena ala est | 5.

|215- Thí nghiệm khảo sát đồ thị của người di fe

ON TH.

[a [Sealant eee rie |

Kết quả đỗ thi (x, t) và ( v, t) cùng bảng số liệu

Kết quả thí nghiệm 70

=

Thi nghiệm rơi tự do ding cảm biến Go! Motion

2.33 | Cửa số Curve Fit để vẽ dé thị

Kết quả khớp hàm đỗ thị (x, 0

235 | Kết quả khớp ham dé thị (v, t)

74

74

Sơ đỗ phân chia mức độ dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 17

Khái quát tiến trình xây đựng kiến thức theo con đường thực

nghiệm của kiểu dạy học PH & GOVD

=

Cấu trúc chương “Động học chất điểm ", Vat lý 10

Tiên trình dạy học giai đoạn 2 cho kiên thức chuyên động thăng

đều

Tiến trình dạy học giai đoạn 2 cho kiến thức chuyển động thẳng

biến đổi đềuTiền trình day học giai đoạn 2 cho kiến thức “Su rơi tự do”

PHAN MO DAU

1 Lí do chọn dé tài

Sự nghiệp công nghiệp hod, hiện đại hóa đất nước cùng với sự phát triển không

ngừng của khoa học - công nghệ yêu cầu nền giáo dục phải thay đổi một cách toàn

điện, sâu sắc về mọi mặt Trong đó đỗi mới phương pháp day và học đóng vai trò hét

sức quan trọng Một trong những nét nổi bật của tiến trình đối mới phương pháp day

học nói chung và đổi mới phương pháp dạy học vật lý nói riêng 14 việc áp dụng những

thành tựu của khoa học, công nghệ hiện đại vào quá trình day học, giúp cho người học

trong một thời gian ngắn có thể thu nhận được một lượng thông tin lớn và hiệu quả Phương pháp day học phải đáp ứng kịp thời với xu hướng đổi mới giáo dục: “Hoe đi

đôi với hành, giảm tải lí thuyết, tăng cường thực hành và các ứng dụng thực tế"

Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, hầu hết các kiến thức đều gắn vớithực tế, Vì vậy trong dạy học vật lý, việc khai thác hiệu quả vai trò của thí nghiệm là

một trong những vấn dé hết sức cần thiết Trong khi đó việc day học vật lý bằng thực

nghiệm ở nước ta còn rất hạn chế Các bộ thí nghiệm đang được sử dụng ở các trường

phổ thông hiện nay đã giúp ích rất nhiều trong dạy và học, giúp học sinh biết cách làm

thí nghiệm, quan sát và giải thích các hiện tượng, xử lí số liệu Tuy nhiên hiện nay nó

bộc lộ ra nhiều hạn chế như hư hỏng nhiều, nhiều thí nghiệm khó thực hiện được ngay

trên lớp do không đủ thời gian hoặc các dụng cụ khó di động Nếu thực hiện được thi

việc tính toán va đo đạt phức tạp, sai số lớn, biểu điễn tốn thời gian Vi vậy can phải

đổi mới các dụng cụ thí nghiệm, cách tiến hành sao cho nhanh, gọn, dé thực hiện và

gây hứng thú có sức thuyết phục với người học

Thí nghiệm tương tác với MVT đã được các nẻn giáo dục tiến bộ trẻn thể giới

thực hiện từ lâu nhưng ở Việt Nam còn rất hạn chế, chỉ có ở những phòng thí nghiệm ở

các trường đại học Qua việc kết nối với máy tính, nhờ các chương trình mô phỏng,

minh hoa, làm tăng tính trực quan, kích thích hứng thú học tập và tạo sự chú ý ở mức

độ cao đối với học sinh, giúp cho giáo viên giảm thời gian thuyết trình, không mất

nhiều thời gian vào việc biểu diễn, thể hiện thông tin trong giờ học Trong quá trình

đạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng, các thí nghiệm dùng cảm biến có kết nói

với MVT được thực hiện một cách nhanh chóng với độ chính xác cao, các số liệu thực

nghiệm được xử lý, đánh giá và trình bày đưới dạng bảng biểu, dé thị hay các tệp sốliệu, có thể lưu trữ trên các thiết bị nhớ ngoài, trình điển ngay trên lớp Thông qua máychiếu, tat cả học sinh có thé theo ddi kết quả thí nghiệm, điều đó giúp giáo viên vàhọc sinh để đàng trong việc thu nhận và xử lý thông tin Đặc biệt, với một số công cụ

hỗ trợ, giáo viên có thể tự xây dựng cho mình nhiều thí nghiệm và xây dựng được

tiến trình day học, các hoạt động day học tích cực nhằm gây hứng thú, kích thích sự

tìm tỏi và nhu cầu giải quyết van đẻ ở học sinh, giúp học sinh thêm yêu thích môn học và hiểu biết sâu các kiến thức vật lý.

Cơ học là phần mở dau cho chương trình vật lý phô thông, là phan kiến thức hếtsức cơ bản, có vai trò tạo dựng nên tảng cho tư duy vật lý ở học sinh Việc nghiên cứucác khái niệm, đại lượng, định luật vật lý, các phương pháp phát hiện và giải quyết khigặp một van đề vật lí nào đó sẽ dan dan hình thành trong tư duy của học sinh như một

phương pháp luận trong quá trình học tập môn vật lý Vì vậy cần phải có phương pháp

và phương tiện dạy học giúp học sinh hiểu rõ về kiến thức và cách hình thành kiến

thức, vận dụng các kiến thức đã học vao thực tiễn cuộc sống

Với những lí do trên tôi đã chọn đề tài *'fkiết kế một số thí nghiệm kết nối

máy vi tính nhằm hỗ trợ day học chương '“Động hoc chất điểm'' - Vật lí 10°’ đẻ đisâu tìm hiểu về phương pháp thí nghiệm, xây dựng một sẻ tiến trình day học các kiến

thức về động học chất điểm nhằm nâng cao chất lượng day học, từng bước phỏ biến,đưa ứng dung công nghệ thông tin va thiết bị thí nghiệm hiện đại vào trường phổ thông

ở Việt Nam.

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế được một số thí nghiệm kết nỗi với MVT liên quan đến các kiến thức

chuyển động thăng trong chương **Động học chat điểm""

Sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế, soạn thảo được tiến trình dạy học một sốkiến thức trong các bài: “Sy rơi tự do”, "Chuyển động thăng đều", “Chuyển động

thang biển đổi đều” - Vật lý lớp 10 theo phương pháp day học phát hiện và giải quyết vấn đẻ.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục dich dé ra, đẻ tài có nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về các phương pháp day học tích cực, phương pháp

day học phát hiện và giải quyết van dé

- _ Nghiên cứu cơ sở lí luận về phương pháp sử dụng thí nghiệm trong day học vật

lý, các loại thí nghiệm ding trong day học vật lý dé phát huy tính tích cực, sáng

tạo của học sinh.

- _ Nghiên cứu về ưu, nhược điểm của các loại thí nghiệm đã và đang được sử dụng

trong trường học phô thông Tìm hiểu thực tế việc sử dụng thí nghiệm trong day

học chương “Động học chất điểm" ở trường phổ thông hiện nay

- Nghiên cứu cấu trúc, nội dung và mục tiêu day học chương “Động học chất

điểm" - Vật lý 10

- Tim hiểu các đặc điểm của cảm biến chuyển động, cảm biến Photogate, bộ ghép

nối và phần mềm xử lý dữ liệu Logger Pro 3.5.0

- Trinh bay quy trình thiết kế, sử dung và cách xử lí kết quả các thí nghiệm kết

nối với máy tính

- _ Thiết kế tiến trình day học một số kiến thức của chương “Động học chất điểm”,

Vật lý 10, có sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- _ Nội dung và phương pháp day học phần cơ học trong chương trình vật lý phỏ

thông.

- Sử dụng cảm biến chuyển động, cổng quang cảm biến để thiết kế một số thí

nghiệm cơ học trong phản ''Động học chất điểm", vật ly 10

5 Phương pháp nghiên cứu

Dé thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trên, tác giả sử dung các phương pháp

nghiên cứu sau;

Phương pháp nghiên cứu lí luận

© Tham khảo sách, báo, tạp chí, luận văn về thí nghiệm vật lý và thí nghiệm có

kết nối với máy tính

e Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp day học nêu và giải quyết van đẻ

các phương pháp dạy học tích cực.

¢ Các văn kiện, nghị quyết của trung ương đảng vẻ lĩnh vực giáo dục

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

¢ Làm thí nghiệm ở phòng thí nghiệm Vật li phổ thông, trường DH Sư Phạm

TP Hồ Chí Minh về dụng cụ, thiết kế thí nghiệm

© Ứng dụng các phương pháp thống kê toán học dé xử lí va phân tích các kết

quả thực nghiệm.

6 Những đóng góp của khóa luận

- Góp phan làm sáng tỏ cơ sở lí luận và thực tiễn về việc sử dụng thí nghiệm

trong day học dé tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh.

- Kết quả nghiên cứu của đề tai sẽ là nguồn tư liệu day học bd sung cho chương

“Động học chất điểm” Đồng thời, đây sẽ là cơ sở cho các dé tài nghiên cứu xây

dựng va sử dụng hiệu quả các thí nghiệm kết nỗi với MVT hỗ trợ day và học vật

lý trong tương lai.

7 Cấu trúc khóa luận

Khóa luận gồm ba phần: Phin mở đầu, nội dung, phần kết luận và kiến nghị

Ở phan mở đầu, khóa luận nêu lên đặc điểm chung của đẻ tài, phần nay gồm có

7 mục nhỏ: Li đo chọn dé tài, mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, khách thẻ vả đôi tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu những đóng góp của khóa luận.

Phan nội dung gồm ba chương, trình bày toàn bộ quá trình thực hiện dé tai:

- Chương 1: Cơ sở lí luận của việc thiết kế và sử dung thí nghiệm kết nổi máy

vi tính hỗ trợ quá trình day học theo phương pháp dạy học phát hiện và giải

quyết vẫn đề.

- Chương 2: Thiết kế một sé thí nghiệm kết ndi máy vi tính nhằm hỗ trợ dạy

học một số kiến thức chương “Động học chất điểm” sử dụng cảm biến siêu

âm, cổng quang điện và phần mém Logger

- Chương 3: Xây dựng tiến trình đạy học một số kiến thức chương “Động học

chất điểm” có sử dụng các thí nghiệm đã thiết kế

Phần kết luận và kiến nghị tổng kết lại quá trình thực hiện dé tài và nêu một vải

kiến nghị, mong muốn trong quá trình thực hiện dé tài

PHAN NOI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc thiết kế và sử dụng thi nghiệm kết nối máy vi tính hỗ trợ quá trình dạy học theo phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết van dé

1.1 Tổng quan đề tài

Hiện nay chúng ta đang thực hiện việc đổi mới rất mạnh mẽ vẻ nội dung và

phương pháp day học ở bậc trung học phé thông Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lý nói riêng thì việc đối mới đó gắn liền với việc phải

tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy — học Đây là một nhiệm vụ đặc

biệt khó khăn vì nhiều nguyên nhân: thiết bị thí nghiệm còn thiếu thến và chưa đồng

bộ: việc lắp ráp và tiến hảnh các thí nghiệm đòi hỏi nhiều thời gian trong khi thời gian

nghỉ chuyển giữa hai tiết chỉ có 5 phút; thí nghiệm không đảm bảo thành công, đồngthời việc xử lí và biểu diễn kết quả cũng thiếu chính xác và trực quan Bên cạnh đó

thì có một nguyên nhân rất quan trọng là năng lực sử dụng thiết bị, thí nghiệm của giáo

viên trên thực tế còn nhiều hạn chế Sự hạn chế đó thể hiện cả ở mặt kĩ thuật lắp ráp va

tiến hành các thí nghiệm lẫn phương pháp sử dụng các thí nghiệm đó trong giờ học sao cho tăng cường được hoạt động nhận thức tự chủ, sáng tạo của học sinh Vì vậy để có thé sử dụng các thí nghiệm vào quá trình dạy - học một cách hiệu quả nhất thi can phải xây dựng được các thí nghiệm tốt, đơn giản, gọn nhẹ mà hiệu quả cao, để sử dụng cho

mọi giáo viên và học sinh.

Để đổi mới, khắc phục được các khó khăn trên, trong nước đã có nhiều công

trình, đề tài nghiên cứu vé việc ứng dụng công nghệ thông tin, sử dụng các phan mém

và kết nối với máy tính để hộ trợ vào đạy học thí nghiệm như:

e Trần Huy Hoàng (12/2005), Sử đựng MVT hỗ trợ Định luật bảo toàn động

lượng, tạp chí giáo dục số 127.

® Lẻ Hoàng Anh Linh (2013) Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biển Sonar

và sử dung trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn ` lop 10 THPT.

e Trương Hồng Ngọc (2014), Thiết kế một số thi nghiệm cơ học dùng cảm biển

chuyên động dé hỗ trợ quá trình dạy học các chương "Động học chất điểm " và

“Các định luật bảo toàn", vật lý 10 ban cơ bản, Luận văn tốt nghiệp DH Sư

Pham TP Hồ Chí Minh

e Nguyễn Xuân Thành (2007), Mô phóng thí nghiệm trên máy tính dé sử dụng

phối hợp với thí nghiệm thật trong dạy học vật lý ở trường phổ thong, tạp chi

nghiên cứu khoa học.

® Mai Văn Trinh (2001), Nang cao hiệu quả dạy học vật lý ở trưởng THPT nhớ

việc sử dung MVT và phương tiện day học hiện đại, luận án tiến sĩ giáo duc

Vinh.

¢ Pham Xuân Qué (4/2002), Đồi mới nội dung và phương pháp day học vật lý phổ

thông với sự hỗ trợ của MVT và phan mềm day học tạp chí giáo dục số 27

Qua việc tìm hiểu các tài liệu trên, tôi nhận thấy rằng việc nghiên cứu sử dụng

thí nghiệm kết nỗi với MVT hỗ trợ vào dạy học đã và đang nhận được sự quan tâm của

các nha khoa học trong nước Việc sử dụng MVT vảo quá trình day học là hoàn toan có

cơ sở khoa học và phù hợp với xu thé phát triển của thời đại hiện nay, là việc làm tất

yếu dé nâng cao chất lượng giáo dục Hầu hết, trong các nghiên cứu trên, các tác giả đã

xây dựng phần mềm để mô phỏng các thi nghiệm that hd trợ cho việc dạy học hay xâydựng dụng cụ thí nghiệm để xác định vị trí và vận tốc của vật Tuy nhiên trong các

nghiên cứu trên vẫn còn những hạn chế vé mặt chương trình, công cụ hỗ trợ tính toán,

và tiến trình tổ chức các hoạt động dạy và học trên lớp học

Trong các ứng dụng của công nghệ thông tin vào day học vat ly thi việc sử dụng

các thí nghiệm được ghép nối với MVT là một trong các ứng dụng đặc trưng Hiện nay,

đã có các bộ thiết bị ghép nối và các phần mềm tương ứng như: Cassy, Comex, Cobra

(CHLB Đức) Pasco (Mỹ), Addestation Singapore).Vernicr dap ứng được nhiều phép

đo trong thí nghiệm vật lý.

Tuy nhiên, các bộ ghép nếi đó vẫn còn chưa được khai thác một cách hiệu quả

các trường phỏ thông do: giá thành cao nên khó khăn trong việc trang bị, thiết bj cồng

kénh, phần mềm phiên bản tiếng nước ngoài khó sử dụng và ít chức năng khai thác, đặc

biệt là chưa có bán hướng dẫn sử dụng để tiến hành cụ thể các thí nghiệm phù hợp với

chương trình day học ở Việt Nam.

Trong khi đó, bộ thi nghiệm cảm biến của hàng Vemier (Mĩ) tỏ ra ưu thé hơn về nhiều mặt như giá thành rẻ, thiết bị cảm biến để sử dụng, độ chỉnh xác và khả năng áp dụng vao thực tế cao Cụ thé giá của cảm biến chuyển động Go!Motion là $149, cổng

quang Photogate là $62 Hiện nay ở Việt Nam, có nhiều tác giả nghiên cứu chế tạo

thành công cảm biến siêu âm với giá thành chỉ dưới một triệu đồng Đồng thời tận dụngcác thiết bị của hãng Vernier đã được trang bị cho phòng thí nghiệm vật lý phổ thôngtrường đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh với những điều kiện, thiết bị sẵn có Trong

phạm vi của đề tài này, tác giả sẽ di sâu nghiên cứu việc sử dụng bộ thí nghiệm cảm

biển của hãng Vernier (cảm biến siêu âm va cổng quang điện) cùng với phần mém hỗ

trợ Logger Pro để thiết kế các thí nghiệm nhằm hỗ trợ day học một số kiến thức trong

chương “Động học chất điểm” - Vật lý 10 với mục đích là xây dựng được tiến trình day

học có sử dụng thí nghiệm để giải quyết van dé, tăng cường tính tích cực, và chủ động

của học sinh.

12 Phương pháp day học tích cực

1.2.1 Phương phap dạy học tích cực

Theo PGS.TS Vũ Hồng Tiến định nghĩa: “Phwong pháp day học tích cực là một

thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước dé chỉ những phương pháp giáo duc, dayhọc theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học Phương pháp dạy học tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức

của người hoc, nghĩa là tập trung vào phát huy tinh tích cực của người học chứ không

phải là tập trưng vào phát huy tính tích cực của người dạy tuy nhiên dé dạy học theo

phương pháp tích cực thì giáo viên phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ

động ” [7].

Day học tích cực không phải là một phương pháp day học cụ thé, chuyên biệt

nao đó; day học tích cực càng không phải là sự phủ nhận các phương pháp day học

truyền thống Nói đến phương pháp day học tích cực thực chất là muốn nhắn mạnh

một định hướng khai thác mặt tích cực của các phương pháp dạy học hiện có Điều cốt yếu của day học tích cực là phải lựa chọn và vận dụng các phương pháp sao cho phủ

hợp với nội dung của bài dạy và đặc biệt là phù hợp với đối tượng HS Người thầy

trong day học tích cực can chú ý khai thác và sử dụng các kĩ thuật day học nhằm tích

cực hoá hoạt động nhận thức và phát triển tư duy HS, hình thành cho họ khả năng độc

lập, nang động sáng tạo trong việc tiếp thu va xử lí thông tin, cũng như trong việc giải

quyết những công việc cụ thẻ sau nảy.

12.2 Đặc trưng của các phương pháp dạy học tích cực

1.2.2.1 Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh

Trong phương pháp dạy học tích cực, người học - đối tượng của hoạt động

"dạy", đồng thời là chủ thé của hoạt động "học" - được cuốn hút vào các hoạt động họctập do GV tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ

chứ không phải thụ động tiếp thu những tri thức đã được GV sắp đặt Được đặt vào

những tình huỗng của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí

nghiệm giải quyết van dé đặt ra theo cách suy nghĩ của minh, từ đó nắm được kiến

thức kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp "lam ra" kiến thức, kĩ năng đó, không

ra theo những khuôn mẫu sẵn có, được bộc lộ vả phát huy tiêm năng sáng tao [8]

Dạy theo cách này thì GV không chỉ giản đơn truyền đạt trị thức mả còn hướng dẫn hành động Chương trình đạy học phải giúp cho từng HS biết hành động và tích

cực tham gia các chương trình hành động của cộng đồng.

1.2.2.2 Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh - với sự bùng nổ thông tin, khoa

học, kĩ thuật, công nghệ phát triển như vũ bão - thi không thể nhdi nhét vào đầu óc HS

khói lượng kiến thức ngảy càng nhiều Phải quan tâm dạy cho HS phương pháp học

ngay từ bậc T iéu học và càng lên bậc học cao hơn càng phải được chú trọng.

Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học Nếu rèn luyện

cho người học có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ

lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người, kết quả học tập sẽ được nhân lên gap bội Vì vậy, ngày nay người ta nhân mạnh mặt hoạt động học trong qua

trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động,

đặt van dé phát triển tự học ngay trong trường phô thông, không chỉ tự học ở nhà sau bài lên lớp mà tự học cả trong tiết học có sự hướng dẫn của GV [8].

1.2.2.3 Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác

Phương pháp dạy học tích cực đòi hỏi sự cố gắng và nỗ lực của mỗi HS trong

quá trình tự chiếm lĩnh kiến thức mới Vì vậy, phải chú ý đến vai trò của từng cá nhân

trong hoạt động dạy học Tuy nhiên, vai trỏ cá nhân chỉ có thể phát huy tốt thông qua

sự tương tác giữa GV va HS, giữa HS va HS va tương tác giữa các nhóm với nhau, đó

chính là phương pháp học tập hợp tác Phương pháp này dé cao vai trỏ giao tiếp giữa

HS và HS Dé phát huy vai trò của HS người ta thường tỏ chức việc học tập hợp tác

theo kiểu nhóm, tỏ từ 4 đến 6 người Học tập nhóm, tổ tao cho HS có nhiều cơ hội bộc

lộ suy nghĩ, hiểu biết và thái độ của mình, cũng như biết cách bảo vệ ý kiến của mình.

Đó là cách tốt nhất dé hình thành cho HS tinh tích cực, độc lập và sang tao trong suy

nghĩ, cũng như hanh động [8].

10

1.2.2.4 Kết hợp đánh giá của thay với tự đánh giá của trò

Trong dạy học, việc đánh giá HS không chỉ nhằm mục đích nhận định thực trạng và điều chỉnh hoạt động học của trò ma còn đồng thời tạo điều kiện nhận định thực trang và điều chỉnh hoạt động day của thay,

Trước đây GV giữ độc quyền đánh giá HS Trong phương pháp tích cực, GV phải hướng dẫn học sinh phát triển kĩ năng tự đánh giá đẻ tự điều chỉnh cách học Liên

quan với điều này, GV cần tạo diéu kiện thuận lợi dé HS được tham gia đánh giá lẫn

nhau Tự đánh giá đúng và điều chỉnh hoạt động kịp thời là năng lực rất cần cho sự thành đạt trong cuộc sống mà nha trưởng phải trang bị cho HS [8].

1.2.3 Các biện pháp sư phạm nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

trong dạy học vật lý

Dé tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS, ngoải việc tạo ra không khí học

tập tốt, về mat phương pháp day học, cần thực hiện tốt các van dé sau [5]:

1.2.3.1 Trong quá trình day học can phổi hợp tốt các phương pháp day học theo

hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức

Trong thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau như phương pháp

dạy học, phương pháp trực quan, phương pháp thí nghiệm biểu diễn

Trong quá trình dạy học, để kích thích được sự hứng thú trong học tập của HS,

phát huy tính tích cực, tinh tự lực sang tạo trong học tập của học sinh, đòi hỏi người

GV phải lựa chọn, tìm tỏi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung bải học,

đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất, và day là một hoạt động sáng tạo của GV

trong hoạt động dạy

Một số phương pháp day học tích cực cần phát triển ở trường phỏ thông:

- Phuong pháp van đáp

- Phuong pháp phát hiện và giải quyết vấn dé

- Phương pháp hoạt động nhóm

- Phuong pháp động não

đặc trưng cơ bản của từng phương pháp dạy học dé phát huy vai trò tích cực của HS.

1.2.3.2 Khai thác thí nghiệm vat li trong day hoc theo hướng tích cực hoá hoạt động

nhận thức của học sinh

Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm vi vay, sử dụng rộng rãi các thí

nghiệm vật lý ở nhà trường trung học phỏ thông hiện nay là một trong những biện pháp

quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy học, góp phân tích cực hoá hoạt động nhận

thức của HS.

Thí nghiệm vật lý có tác dụng rất to lớn trong việc phát triển năng lực va nhận

thức khoa học cho học sinh, đồng thời giúp cho HS quen dan với phương pháp nghiên

cứu khoa học Vì qua đó, học sinh sẽ học được cách quan sát các hiện tượng, cách đo

đạt các thí nghiệm nhằm rèn luyện tính cần thận, kiên trì trong nghiên cứu khoa học.

1.2.3.3 Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của

học sinh cũng là mét biện pháp đây mạnh việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của

học tích cực phải hình thành ở người hoc nang lực quan sát, thu thập thông tin, năng

lực tự đánh giá, năng lực phát hiện, giải quyết vấn đẻ, năng lực giao tiếp, năng lực trình

12

bày miệng, năng lực tạo ra sản phẩm Tuy nhiên tất ca các nang lực ấy đều phải được

thể hiện, phản hỏi trong quá trình đánh gia.

Việc kiểm tra đánh giá ở các trường phổ thông hiện nay chưa có môt tiêu

chuẩn thông nhất để đánh gia chat lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học.

Quá trình đánh giá còn đơn giản, phương pháp và hình thức đánh giá còn tùy tiện và

toàn bộ việc đánh giá của GV chỉ quy về điểm số Vì vậy, cần phải từng bước đổi mới

phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh dé đây mạnh việc tích cực

hóa hoạt động nhận thức của học sinh

1.3 Cơ sở lí luận của phương pháp day học nêu và giải quyết vấn đề

1.3.1 Một số khái niệm

Day học giải quyết vấn dé dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như

tổ chức các tinh huỗng có vấn dé, biểu đạt (nêu ra) các van dé (tap cho HS quyen dân

dé tự làm lấy công việc nay), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cẩn thiết dé GOVĐ,

kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh dao quá trình hệ thống hóa và cũng

cố các kiến thức đã tiếp thu được | 13].

Khái niệm “van đề" dùng đẻ chi những khó khăn, nhiệm vụ nhận thức ma học

sinh không thẻ giải quyết được chỉ bằng những kinh nghiệm sẵn có, mà đòi hỏi họ có

suy nghĩ độc lập, sáng tạo và kết quả là sau khi giải quyết vấn đề thì họ thu được kiến thức, kĩ năng vả những năng lực mới Vẫn đề ở đây chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu trả lời là một cái mới phải tim tòi sáng tạo mới xây dựng

được [8].

“Tình huống có vấn dé” là một tình huống xuất hiện van đẻ, gợi ra cho HS

những khó khăn vẻ lý thuyết hay thực tiển mà họ thấy có nhu cầu, mong muốn giải

quyết, tự thấy mình có khả năng tham gia giải quyết, nhưng không phải ngay tức khắcbằng một thực giải, mà phải trải qua quá trình tích cực suy nghĩ, tìm tòi cách giải quyết

thích hợp [8].

13

Tinh huéng có van đẻ phải là tình huéng thỏa mãn các điều kiện sau:

- Tén tại một van dé, tức là tôn tại một khó khăn đối với học sinh.

Gợi nhu cầu nhận thức, tức là học sinh ý thức được khó khan, nhận thấy có nhu cau tìm hiểu, giải quyết van đẻ dat ra.

Khoi dậy niém tín ở khả năng bản thân, tức là khó khăn vừa sức với học sinh.

1.3.2 Bản chất của day học phát hiện và giải quyết vẫn dé

Bản chat của day học PH & GQVD là GV đặt ra trước HS các van dé của khoa

học (các bài toán nhận thức) và mở ra cho các em những con đường giải quyết các van

đẻ đó; việc điều khiển quá trình tiếp thu kiến thức của học sinh ở đây được thực hiện

theo phương pháp tạo ra một hệ thống những tình huống có van dé, những điều kiệnbảo đảm việc giải quyết những tình huỗng đó va những chỉ dẫn cụ thé cho học sinhtrong quá trình giải quyết các vẫn đẻ

Dạy học PH & GQVD được xem như hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ

pháp dạy học có tính đến logic của các thao tác tư duy và các quy luật của hoạt động

nhận thức của HS Do vậy day học PH & GQVD không những phù hợp hơn với tinh

thần dạy học phát triển, với nhiệm vụ phát triển năng lực sáng tạo và tự lực nhận thức

của HS, biến kiến thức của họ không chỉ thành niềm tin mà còn phù hợp với đặc điểm

của khoa học Vật lí.

Sự khác nhau cơ bản giữa day học PH & GQVD với day học truyền thong là ở

mục đích và nguyên tắc tổ chức quá trình day học Mục đích của day học PH & GQVD

là làm cho HS nắm vững không chỉ các cơ sở khoa học ma chính cả quá trình thu nhận

các kiến thức và các sự kiện khoa học sự phát triển của năng lực nhận thức va sáng tao

của học sinh,

Nguyên tắc cơ bản tô chức day học PH & GQVD là nguyên tắc hoạt động tim kiếm của HS, tức là nguyên tắc tự học sinh tìm kiếm các sự kiện khoa học, các hiện

l4

tượng, định luật, các phương pháp nghiên cứu khoa hoc, các phương pháp ứng dụng

kiến thức vào thực tế.

Tóm lại, bản chất của day học PH & GQVD là đặt người học trước những van décủa nhận thức - học tập có chứa mâu thuẫn giữa “cai đã cho” và “cái phải tim” rồi đưa

người học vào tinh huống có van dé dé kích thích người học tự giác, có nhu cau giải

quyết van dé, Dạy hoc PH & GQVD chính là hướng dẫn hoạt động tìm kiếm và tiếp thu

tri thức mới bằng con đường giải quyết vấn dé học tập một cách sáng tạo.

1.3.3 Các mức độ của dạy học phát hiện và giải quyết van dé

Tuy theo mức độ tham gia của HS vào quá trình nghiên cứu và giải quyết van dé

người ta phân chia dạy hoc PH & GQVD thành các cấp độ khác nhau cũng đồng thời là

những hình thức khác nhau của dạy học GQVD:

Mức độ 1: Giáo viên nêu van dé, nêu cách giải quyết vấn đẻ; Học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề theo hướng dẫn của giáo viên Giáo viên đánh giá kết quả làm việc

của học sinh.

Mức độ 2: Giáo viên nêu vấn đề, gợi ý để học sinh tìm ra cách giải quyết vấn dé.

Trong hình thức tổ chức nay, học sinh giải quyết vấn đề không hoàn toàn độc lập ma

có sự gợi ý dẫn dắt của thầy khi cần thiết Giáo viên và học sinh cùng đánh giá

Mức độ 3: Giáo viên cung cấp thông tin tạo tình huống, học sinh phát hiện và xác địnhvan dé nảy sinh, tự lực dé xuất các gid thuyết va lựa chọn giải pháp, học sinh thực hiệncách giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của giáo viên khi cin Giáo viên cùng học sinh

đánh giá.

Mức độ 4: Ở mức độ này HS đã có kỹ năng giải quyết vấn dé tốt, tính độc lập của họcsinh được phát huy cao độ Học sinh tự lực phát hiện vấn dé nay sinh trong hoàn cảnh

của minh hoặc của cộng đồng lựa chọn van đẻ phải giải quyết Học sinh giải quyết van

dé, tự đánh giá chất lượng và hiệu quả

15

= GV Git van đề got y đề 1S 9m tạ cách ol: quyết vấn đó.

a Ld HS there hiện cách GÀ: quyết vẫn đề: theo hướng die của GV

= GV Gann gid kết quả fam wee của HS

lào OV đạt vẫn đề gọt y đề HS ra cách gái quyết vấn đề

i

Ị GV và HS cứng dann ga

` ca GV cụng cáp thông tin tao Bh nướng,

14S plait fede và sác định vấn đề này orth tự tực đề

xuất các ob Puyyết và lựa Chon cấy phác

HS a lựC phát hiên vấn đề này sn hoàn chet của

aun hese của công đẳng we chọn văn à gi qui

ba HS gặt quyết vẫn đề tự đánh Q4 Chất lượng về mều quả

Hình 1.1 Sơ đồ phân chia mức độ day học phái hiện và giải quyết van dé

1.3.4 Các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết van dé

Tiến trình xây dựng kiến thức theo phương pháp day học PH & GQVD gồm 5

giai đoạn thê hiện như sơ dé [6]:

16

I Lam nảy sinh van dé cân giải quyết từ tình huông (điêu

kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kính nghiệm, thí nghiệm, bai tập, truyện kẻ lịch sử

Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: nhờ khảo sát lí

thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm

Thực hiện giải pháp đã suy đoán

5 Vận dụng Kiến thức mới để giải q

Sơ đồ 1.1 Tiến trình xây dựng kiến thức theo phương pháp DH PH & GQVĐ

những nhiệm vụ đặt

Giai đoạn 1 Làm nảy sinh vấn đẻ cần giải quyết

Đây là giai đoạn đặt HS vào tình huống có vấn dé, GV giao cho HS một nhiệm vụ

có tiém an van đẻ Từ cải đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái

còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hi vọng có thé tim tòi, xây

dựng được.

17

Một số cách tạo tinh huông có vấn đề như:

- Dang thí nghiệm vật lý: Dùng các thí nghiệm mà kết quả của nó trái với nhận

thức thông thường của học sinh, hoặc các thí nghiệm giúp học sinh đưa ra những dy

đoán và có nhu câu chứng minh những dự đoán đó đúng hay sai

Vị dụ: HS có quan niệm thông thường rằng vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ, sự rơi

nhanh hay chậm phụ thuộc vảo khối lượng vật Khi cho HS làm thí nghiệm thả rơi cùng lúc tại củng độ cao 2 tờ giấy cùng loại 1 tờ để phẳng còn một tờ vo tròn thì thay

tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn Điều này trái với quan niệm thông thường trên lam nảy

sinh hứng thú, nhu cầu chứng minh, kiểm chứng.

- Sir dụng các bai toán vật lý: thường là các bài toán dẫn đến các nghịch lí hoặc không phù hợp với thực tế.

Ví dụ: Khi cho HS làm bai tập khúc xa ánh sáng với các góc tới tăng dan, tính góc khúc

xạ Tới một góc tới lớn nào đó thì (sinr > 1: vô nghiệm), lúc này sẽ nảy sinh nhu cầu tim

hiểu bài “Phản xạ toàn phần”.

- Sử dụng các mẫu chuyện trong lịch sử, các sự kiện, hay các câu nói, kết luận

của các nhà khoa hoc

Ví dụ: Câu chuyện cân vàng của nha bác học Ac-si-met.

Giai đoạn 2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết

GV hướng dẫn để HS phát biểu đúng vấn dé cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

Giai đoạn 3 Giai đoạn giải quyết van dé

Các công việc của giai đoạn nảy lả:

Dé xuất các giả thuyết, suy đoán giải pháp giải quyết vấn đẻ

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán: Khảo sát lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm

hoặc cả hai.

Trước một tinh huỗng có van dé HS dé ra được nhiều giả thuyết khác nhau va

GV hướng dẫn HS tiến hành chọn lọc một cách có căn cứ một trong các giả thuyết đã

dé ra làm con đường đáng tin nhất đẻ giải quyết van dé, cách chọn lọc tốt nhất là suy từcác gid thuyết ra các hệ qua khác nhau rồi kiểm tra các hệ quả đó bằng kinh nghiệm sẵn

có hay bằng thi nghiệm, kết quả là sẽ loại trừ được những giả thuyết sai lâm.

Khi đã chọn được một giả thuyết tương đối có triển vọng rồi thì phải kiểm chứng

các giả thuyết đó Đối với vật lí học việc kiểm chứng các giả thuyết thường được thực

hiện nhờ thí nghiệm Dưới sự hướng dẫn của GV, HS xem xét sự phù hợp giữa kết luận

có được nhờ suy luận li thuyết với kết quả có được từ các dữ liệu thực nghiệm

Giai đoạn 4 Rút ra kết luận

Khi có sự phù hợp giữa suy luận lí thuyết và thực nghiệm kiểm chứng thì giáthuyết được chap nhận GV chính xác hóa, bé sung, kết luận thành kiến thức mới

Giai đoạn 5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết các nhiệm vụ dat ra tiếp theo

Trong giai đoạn nay chú ý cho HS vận dụng sáng tạo các trị thức đã thu nhận

được, tức là vận dụng để giải quyết những tình huống mới, chỉ ra phạm vi áp dụng của

kiến thức đã xây dựng.

1.3.5 Uu điểm và hạn chế của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết van dé

Ưu điểm:

- Dạy học theo phương pháp PH & GQVD sẽ dạy được cho HS thói quyen tim tòi

giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học

- Phát triển được năng lực sáng tạo của HS.

- Với tình huống có vấn đề người học thấy được mối liên hệ giữa kiến thức cũ và

kiến thức mới giúp họ củng cố vả vận dụng kiến thức Mặc khác tạo được hứng thú,kích thích như cầu tìm hiểu kiến thức mới

~ Trong quá trình dạy hoc, học sinh thật sự trở thanh chủ thé.

THU VIEN

Trường Dal-Hoc Su-Pham

TP_HO-CHI-MINH

- Thông qua việc giải quyết vấn đẻ, HS được lĩnh hội tri thức, kĩ năng và phương pháp nhận thức, phát triển năng lực giải quyết van đẻ, một năng lực cỏ vị trí hàng đầu dé con người thích ứng được với sự phát triển của xã hội.

Hạn chế:

- Phương phdp này đòi hỏi người GV phải đầu tư nhiều thời gian và công sức; GV

phải có năng lực sư phạm tốt mới suy nghĩ dé tạo ra được nhiều tinh huông gợi

vấn đẻ và hướng dan HS tim tòi dé PH & GQVD.

- Viée tổ chức tiết học hoặc một phần của tiết học theo phương pháp phát hiện và

GQVD đời hỏi phải có nhiều thời gian hơn so với bình thường và không phải bai

học nao cũng tạo được tình huống có van đẻ

- Đòi hỏi mức độ cá nhân hóa, tính độc lập cao ở học sinh,

Kết luận

Trong một xã hội đang phát triển nhanh theo cơ chế thị trường cạnh tranh gay

gắt thi phát hiện sớm và giải quyết hợp lý những van dé nảy sinh trong thực tiễn là một

trog những năng lực đảm bảo sự thành công trong cuộc sống Vì vậy, tập dượt cho học

sinh biết phát hiện, đặt ra va giải quyết những vấn dé gặp phải trong học tập, trong

cuộc sống của cá nhân, gia đình vả cộng đồng không chỉ có ý nghĩa ở tầm phương

pháp day học ma phải được đặt như một mục tiêu giáo dục và đào tạo

Dạy học PH & GQVD là một trong những phương pháp dạy học phù hợp với xu

hướng giáo dục hiện nay, nó dựa trên tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học, va

các cơ sở khoa học của việc dạy học để áp dụng vào từng môn học ở trường phê thông.

Trong dạy học PH & GQVD, ứng với từng giai đoạn có những mục tiêu, hành

động cụ thé ma GV can chú ý thực hiện dé quá trình day học theo phương pháp nay đạt

được những mục tiéu dé ra nhằm phát triển khả năng tư duy, sáng tạo, tính tích cực tự

lực của HS Đông thời GV cũng cần linh hoạt và chủ động hơn, có những biện pháp

nhảm cải thiện những hạn chế của phương pháp này.

20

1.4 Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý nhằm phát huy

tính tích cực của học sinh

1.4.1 Khái niệm về thí nghiệm vật lý

Trong lí luận day học và một số tài liệu về thực nghiệm khác, khái niệm vé thi

nghiêm vật lý có nội dung như sau: thi nghiệm là một phương pháp dạy học vật ly Dé

là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy - học của người GV thể hiện qua

sự cộng tác giữa thay và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyén thụ, lĩnh hội trí thức vật lý và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa: “Thí nghiệm vat lý là sự tác động

có chủ định, có hệ thông của con người vào trong 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 thé thu nhận được trí thức mới "(9}

1.4.2 Chức năng của thí nghiệm trong day học vật ly

Thí nghiệm vật lý nếu được tổ chức đúng sẽ hỗ trợ hiệu quá cho việc đạy của

GV và tiếp thu kiến thức của HS Thí nghiệm là một phương tiện giáo dục các phẩm

chất cá nhân cho HS, như tính kiên tri để đạt được mục đích đã dé ra, tính thận trọng

trong việc thu thập các sự kiện vào trong công việc sau này, Phát triển học sinh khả

năng quan sát, tư duy vật lý nhạy bén va tách ra trong các hiện tượng nghiên cứu

những dấu hiệu bản chat

1.4.2.1 Chức năng của thí nghiệm theo quan diém li luận nhận thức

Dưới quan điểm li luận nhận thức, chức năng của thí nghiệm được thẻ hiện

trong những mặt sau [ 12]:

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 Thông qua thí nghiệm, con người đã thu nhận được những trí thức khoa học cần

21

thiết nhăm nâng cao năng lực của bản thân để có thé tác động và cải tạo thực tiễn.

Trong day học thí nghiệm 1a phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp

người học trong việc tìm kiếm vả thu nhận kiến thức khoa học cần thiết.

Vai trò của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vào von hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu Trong dạy học vật lý, thi

nghiệm được sử dụng như một công cụ phân tích hiện thực khách quan, tir đó HS thu

nhận tri thức vé đổi tượng, nếu ban đầu HS chưa biết hoặc biết một ít về đối tượng can

nghiên cứu, thi thí nghiệm được sử dung dé thu nhận những kiến thức đầu tiên vẻ nó, thông qua thí nghiệm, HS có thẻ trả lời được các câu hỏi vẻ hiện tượng xảy ra của đối tượng Chẳng hạn, khi nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng, thông qua thí

nghiệm HS không những quan sát được hiện tượng khúc xạ ánh sáng (sự gãy khúc của

tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường) ma còn thu thập được các số liệu vẻ góc tới và góc khúc xạ tương ứng, tạo cơ sở để rút ra được nội dung định luật khúc xạ

ánh sáng.

Có thé nói rằng, thí nghiệm là nguồn cung cắp thông tin chính xác vẻ các sự vật,

hiện tượng và chí có thí nghiệm thì kiến thức mà HS thu nhận mới đạt chất lượng, hiệu

quả và chính việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý mới đem lại cho HS sự tự

tin vào kiến thức được lĩnh hội

Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận

Trong khoa học, phương pháp thực nghiệm được coi là “hon đá thử vắng” của

mọi tri thức chân chính Bởi vậy, có thể nói thí nghiệm có chức nang trong việc kiểm tra

tính đúng đắn của tri thức đã thu nhận

Trong dạy học vật lý, thí nghiệm là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức vật lý đã được khái quát hoá từ lí thuyết Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra thí nghiệm dé kiểm tra lí thuyết không những lam cho hoạt động nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng din cia kiến

22

thức mả HS đã lĩnh hội Thông thường suy nghĩ cúa 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 thí nghiệm Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cẩn phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua thí nghiệm Trong trường hợp này, rõ rằng thí nghiệm đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm

chứng sự đúng din trong suy luận va những kiến thức mà HS thu nhận được

Thi nghiệm là phương tiện dé vận dung tri thức vào thực tiễn

Trong dạy học vật lý, thí nghiệm không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thé hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS mà thí nghiệm còn cỏ một

vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững

chắc.

Các kiến thức vật lý được giáng dạy trên lớp cần phải được khắc sâu trong tiém

thức của HS, theo đó, HS phải thường xuyên củng có và vận dụng kiến thức đã học vào

thực tế cuộc sống, vấn đề này sẽ được thực hiện tốt nếu chúng ta biết vận dụng thí nghiệm dé giải quyết, thí nghiệm vật lý giúp cho HS có điều kiện vận dụng những kiến

thức đã học vào thực tế cuộc sống, từ đó xoá bỏ dan lối học vet, lí thuyết suông đã tồntại nhiều năm trước đây

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 để 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 vẻ đối

tượng gốc làm cơ sở cho việc xây đựng mô hình.

23

1.4.2.2 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm li luận dạy học

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

điểm lí luận day học vai trò đó được thé hiện những mặt sau [12]:

Thí nghiệm cá thé được sử dung trong tat cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình

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

Việc sử dụng thí nghiệm trong day học góp phan quan trong vào việc hoàn thiện những phẩm chat và năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn điện cho người học.

Trước hết, thí nghiệm là phương tiện nhằm góp phan nâng cao chất lượng kiến thức va

rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lý cho HS Nhờ thí nghiệm HS có thể hiểu sâu hơn bản

chat vật lý của các hiện tượng định luật, quá trình được nghiên cứu va do đó có khả

năng vận dụng kiến thức vao thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn

Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo đục kĩ thuật tổng hợp

cho học sinh.

Hoạt động day hoc không chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho HS những kiến thứcphổ thông cơ bản đơn thuần mà điều không kém phan quan trong ở đây là làm thé nàophải tạo điều kiện cho HS tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng những thao tác củachính bản thân họ Trong dạy học vật lý, đối với những bài giảng có thí nghiệm thì GVcân phải biết hướng HS vào việc cho họ tự tiền hanh thí nghiệm có như vậy kiến thức

các em thu nhận được sẽ vững vàng hơn, rẻn luyện được cho các em sự khéo léo chân

24

tay, khả nãng quan sát tinh tế, tí mỉ hơn va chính xác hon Có như thé, kha năng hoạt

động thực tiễn của HS sẽ được nâng cao.

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 HS tự tay tiễn hành cácthí nghiệm, các em sẽ thực hiện các thao tác thí nghiệm một cách thuần thục, khơi dậy

ở các em sự say sưa, tò mỏ để khám phá ra những điều mới, những diéu bí an từ thí

nghiệm va cao hơn là hình thành nên những ý tưởng cho những thí nghiệm mới.

Thông qua thí nghiệm, nhờ vao sự tập trung chủ ý, quan sát sự vật hiện tượng có

thé tạo cho HS sự ham thích tìm hiểu những đặc tính, quy luật diễn biến của hiện tượng

đang quan sát Khi giác quan của HS bị tác động mạnh, HS phải tư duy cao độ từ sự

quan sát thí nghiệm, chú ý kĩ thí nghiệm để có những kết luận, những nhận xét phù hợp Thí nghiệm là phương tiện tỗ chức các hình thức hoạt động của học sinh

Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thểqua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS Qua thí nghiệm đòi hỏi HSphải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thé, nhờ đó có thé phát huy vai trò cá nhãn hoặc

tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em.

Thí nghiệm vật lí góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật lí

Thí nghiệm vật lý 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 cụthể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ Thí nghiệm vật lý góp

phan làm đơn giản hoá các hiện tượng, làm nỏi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của

từng hiện tượng va quá trình vật lý giúp cho HS để quan sat, dé theo ddi và dễ tiếp thu

bai.

25

1.4.3 Những yêu cầu cơ bản khi sử dung thi nghiệm trong giờ học vật lý

- Thí nghiệm cần ngắn gọn hợp li và cho kết quả ngay

- Thí nghiệm phải gắn liền với bài giảng, thí nghiệm phải xuất hiện đúng lúc

trong tiến trình day học, đồng thời kết quả thí nghiệm phải được khai thác cho mục

đích đạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép.

- Thi nghiệm biểu diễn phải hap dẫn va đủ sức thuyết phục.

- Thí nghiệm biểu diễn phải đám bảo cả lớp quan sát được Nếu can thiết có thé

sử dụng các phương tiện kĩ thuật, như: Camera, đèn chiếu, máy chiều qua đầu, máy vi tính để hỗ trợ.

2 Phát biểu vân dé cân giải quyết ( câu hỏi cắn trả lời)

b Dùng thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết

- _ Xác định nội dung can kiêm tra nhờ thí nghiệm:

¢ Phân tích xem cỏ thể kiểm tra trực tiếp nhờ thí nghiệm tính đúng đản của gid

thuyết đã đề xuất không?

¢ Suy luận logic tir giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm

- _ Thiết kế phương án thi nghiệm: cần những dụng cụ nào? Bồ trí chúng ra sao?

Tiến hành, xứ lí kết quả thí nghiệm như thế nào?

- Thue hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bé trí và tiến hành thí

nghiệm, thu thập và xử lí kết quả đẻ đi tới kết quà

4 Rút ra kết luận

Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất Có 2 khả năng xảy ra:

- _ Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã dé xuất thi giả thuyết

thành kiến thức mới.

- _ Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thi cầnkiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả Nếu quátrình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận

không mắc sai lam thì kết quả thí nghiệm đòi hỏi phải dé xuất giả thuyết mới, rồi lại

kiểm tra tính đúng din của nó Quá trình nay có thẻ tiếp diễn nhiều lan, cho tới khi xây

dựng được kiến thức mới

Tay vao điều kiện thực tế về thời gian, vẻ đối tượng học sinh, nội dung bai học

va cơ sở vật chất cụ thé mà GV sử dụng thí nghiệm vào một hay nhiều giai đoạn khác

nhau của tiền trình dạy học PH & GQVD sao cho phù hợp nhất Trong từng giai đoạn,

việc sử dung thí nghiệm được trinh bày như sau:

Giai đoạn 1: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng làm xuất hiện van dé cần nghiên cứu,

Thực tế day học cho thấy, việc tạo ra tỉnh hudng có vấn đề có thé xây dựng theo nhiều cách nhiều biện pháp khác nhau tuỷ vảo từng nội dung kiến thức Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng thí nghiệm mở dau, biện pháp ma lâu nay đa

số GV gan như lăng quên hoặc thực hiện chưa có hiệu quả.

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, do đó việc khai thác các thí nghiệm nhằm tạo ra tình huống có van dé là một thế mạnh rất cần được phát huy Sử dụng thí nghiệm

mở dau dé tạo ra tình huỗông có vẫn đẻ tạo ra sự hứng thú, thu hút sự chú ý đôi với HS,

đặt HS vào những tình huống có van dé và làm cho HS tích cực, chủ động trong việc tìm hiểu giải quyết vấn đề Khi sử dụng thí nghiệm trong giai đoạn này, GV cân chú ý phải làm thế nào dé thông qua thí nghiệm, gây được cho HS sự ngạc nhiên, tạo ra được những sự khó khăn nhất định về mặt nhận thức đối với vấn dé 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 thí nghiệm, 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, tử đó

dan đưa HS vào những bài toán nhận thức dé HS tích cực hoạt động hơn, coi việc giải

quyết van dé 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.

Trong giai đoạn này GV có thể sử đụng thí nghiệm theo các bước sau:

- GV dua ra một tình huồng thực tiễn tạo nên một tình hudng có vẫn đề va yêu cầu

HS dự đoán hiện tượng có thé xảy ra

- GV có thé thực hiện, hoặc cho HS tiến hành một thí nghiệm đơn giản dé HS thay

được hiện tượng diễn ra không phủ hợp với dự doan của minh.

- Từ tinh huống có vấn dé đó GV dẫn dit HS phát biểu van dé của bài học.

Ví dụ 1: Trong bài chuyển động thẳng biến đổi đều, GV sử dụng cảm biến Go!Motion

dé đo và biểu dién quỹ đạo di chuyển của người trong hai trương hợp di chuyển thẳng

đều và nhanh dan đều, học sinh nhận xét rồi từ đó nảy sinh vấn đề vẻ quãng đường

trong chuyên động biến đôi đều phụ thuộc như thé nao vảo các đại lượng v t, a? Công

thức xác định quãng đường ra sao?

Giai đoạn 3: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng là công cụ hỗ trợ đẻ giải quyết van đẻ

Trong giai đoạn nay,vai trò của thí nghiệm vật lý đóng vai trò then chốt, điều này

vừa thẻ hiện đặc thù của môn vật lý vừa giúp HS phát triển phương pháp luận của quá trình nhận thức "thực tiễn là chan lí cuối cùng của nhận thức".

© Đề xuất giả thuyết của HS

- GV đề xuất cho HS đưa ra các giả thuyết của minh thông qua tình huống có vấn

đề ở giai đoạn trên GV có thể gợi ý cho HS thông qua những kiến thức, kinh nghiệm sẵn có, hoặc dựa trên các phương pháp tương tự, phương pháp mô hình

để dự đoán

- Nếu HS vẫn chưa thẻ đưa ra được giả thuyết thì lúc này GV tiến hảnh tiếp thí

nghiệm để cung cấp thêm cho HS mối liên hệ giữa một số đại lượng trong hiện

tượng đang nghiên cửu, giúp HS khái quát được những kết quả quan sát được dé

đưa ra dự đoán.

Ví dụ 2: Với thí nghiệm ở vi dụ 1, việc di chuyển nhanh dan đều của người di, khí đó

quỹ đạo di chuyển (x,t) sẽ có dang một nhánh của Parabol, từ đây học sinh có thẻ đứa

ra giả thuyết là S phụ thuộc hàm bậc 2 vào thời gian