Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Xây dựng hệ thống thí nghiệm nhằm dạy học 3 định luật Newton - Vật lý 10 THPT - theo định hướng dạy học khám phá

Chương trình giáo dục phố thông banhành kèm theo Quyết định số 16/2006/QD - BGDDT ngày 5/5/2006 của Bộ trường Bộ Giáo dục va Dao tạo cũng đã nêu: “Phải phát triển tinh tích cực, tự giác,

NGƯỜI HUONG DAN KHOA HỌC

Thạc sĩ MAI HOÀNG PHƯƠNG

IJ Lave

TP Hồ Chi Minh, năm 2014

LỜI CÁM ON

Em luôn tự hảo vi minh lá sinh khoa Vật lí tường Đại học Sư phạm Thành

phd Hỗ Chí Minh Trong suốt bốn năm ngồi trên ghế giảng đường, ban thân em đã học hỏi được rất nhiều diéu bố ích từ thay cô và bạn bé Đó sẽ luôn 1a hanh trang

quỷ giá giúp em vững bước dé trở thành một người GV tốt trong tương lai Và bai

luận văn tốt nghiệp đại học này là một thành quả của một quá trình lỖ lực của bán

than em trong suốt thoi gian học tập tại mai trưởng Dai học.

Dé hoàn thành bài luận van tốt nghiệp đại học này, trước hết em xin gửi lời

cảm ơn chân thành nhất tới thầy Thạc sĩ Mai Hoàng Phương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua Cam ơn thay rất nhiều vi đã chỉ dẫn em cách

làm bai khóa luận khoa hoc, cam ơn những góp ý chân thành và sau sắc cua thay dé

đẻ tải của em được hoàn chính.

Em cũng xin được gửi lời cám on tới thầy Cao Anh Tuan, thầy Nguyễn Lâm

Duy, thầy Phan Minh Tién đã tận tỉnh giúp đờ em trong quá trình thực hiện đẻ tải

tại phòng TN vật lí phổ thông,

Đồng thời, em cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học

Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, quý thầy cô trong khoa đã tạo điều kiện thuận lợi vả luôn động viên chúng em trong quả trình thực

hiện và hoản thanh dé tai nghiên cửu

Em cũng xin chân thành cảm ơn gia đỉnh, bạn bè đã động viên, chia sẻ những

khó khán và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt bai luận văn tốt nghiệp

này.

Do hạn chế vẻ tai liệu, thời gian, và kiến thức nên chắc chin bai luận van tốtnghiệp của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Va đây cũng là lan đầu tiên em

tiếp xúc với cách thức làm một bài luận văn tốt nghiệp nên vẻ hình thức cũng như

nội dung chắc chắn cũng còn nhiều hạn chế Em rất mong nhận được sự góp ý chânthánh từ quý thầy cô và các bạn sinh viên để bố sung hoàn thiện bai luận văn tốtnghiệp tốt nghiệp.

Em xin chân thành cam ơn!

Thành phố Hé Chi Minh, nam 2014

_ Ps Sẻ ^ Sinh viên thực hiện

(Niên khóa:

2010 - 2014)

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

DANH MỤC BANG, SƠ ĐÓ, HINH ANH

Bang 2.1 So sánh thông số kỹ thuật cam biến lực của Pasco và Vernier 31

Bang 2.2 Giá trị trung bình của lực vả gia tốc - 000 1 cccccesrvrsrerrcee 46 Hình 1.1 Con đường làm xuất hiện tư duy của học sinh 22:-2222222222Scccccscev 14 Hình 2.1 Cam biến lực của Pasco va Vermiier :csseeccsssseessssvnveeennnecersseeesesnmpeceseunnsneennse 32 Hình 2.2 Nguyên lí Time Of Flight (TOF) : :scsssscscssccssosssssssseeeeseesssnnuneesecseonnsnnnsnenes 33 Hình 2.4 Thiết bị phép nói Science Workshop 750 Interface của Pasco và LabQuest 34

Hình 2.5 Giao điện làm việc của phần mềm I3ataStudio 55 -ccsss<cccssee 35 Hình 2.6 Bế trí thi nghiệm định luật | Newton 52 122200 611cc 36 Hình 2.7 Bé trí thí nghiệm định luật | Newton khi xe đứng yn 37

Hình 2.8 Số liệu thí nghiệm định luật 1 Newton khi xe đứng yên 38

Hình 2.9 Bế trí thi nghiệm định luật | Newton khi xe chuyén động thing déu 38

Hinh 2.10 Số liệu thi nghiệm định luật | Newton khi xe chuyển động tháng đêu 39

Hình 2.11 Cửa số làm việc của công cụ Curve fÏiL con 40 Hình 2.12 Cửa số làm việc của công cụ Stzistics ác cv secvsccvzecee „40 Hình 2.13 Bồ trí thí nghiệm định luật | Newton khi xe trượt trên đệm không khí 41

Hình 2.14 Số liệu thí nghiệm định luật I Newton khí xe trượt trên đệm khí 42

Hình 2.15 Cửa sd làm việc của công cụ Statistics, cccsssecnnsssnssseeennenssensnnnnnnnn 43 Hình 2.16 Bế trí thí nghiệm định luật 1 Newtow 222 s2 7E22ZCCZ1.c2ZZ crzceg 44 Hình 2.17 Bế trí thí nghiệm định luật II Newton s55 222sccccvcrveeccre 44 Hinh 2.18 Số liệu thi nghiệm định luật I Newton À 222 222x222 2c 45 Hình 2.19 Cửa số làm việc của công cụ Statistics cho gia tốc s 46 Hình 2.20 Cửa số làm việc của công cụ Statistics cho lực -<<- 46 Hình 2.21 Để thị của lực phy thuộc vào gia tốc trong thí nghiệm định luật II Newton 47 Hình 2.22 Bế trí thí nghiệm định luật II Newton với 2 xe cùng khối lượng tương tác

day (222105 452” CC SECEDE tae nO CS CƠ LESS I a Min Pin ae EE ee a LER NH 4V) VN OT 48

Hinh 2.23 Bo tri thi nghiệm định luật III Newton với 2 xe cùng khối lượng tương tác

|, PRRNEDEDDDDDDNUODDDDBEDOHADANOANBBmmmM 49

Hình 2.25 Bảng số liệu và dé thị tương tác kéo của hai xe cùng khối lượng 50

Hình 2.26 Đỗ thị hiển thị hai lực tương tác đấy của hai xe cùng khỏi lượng 50

Hinh 2.27 Đỏ thị hiển thị hai lực tương tác kéo của hai xe cùng khối lượng 5]

Hình 2.28 Đỏ thi hiển thị hai lực tương tác day của hai xe củng khỏi lượng 51

Hình 2.29 BS thị hiển thị hai lực tương tác kéo của hai xe cùng khỏi lượng s2 Hình 2.30 Bề trí thí nghiệm định luật III Newton với 2 xe khác khối lượng tương tác đây $title geet ia al ant 52 Hình 2.31 Bang số liệu và đỏ thị tương tác day của hai xe khác khỏi lượng $3

Hình 2.32 DS thị hiển thị hai lực sương tác day của hai xe khác khối lượng 53

Hình 2.33 Dé thị hiển thị hai lực tương tác đây của hai xe khác khói lượng 53

Hình 2 34 Bề trí thí nghiệm định luật [II Newton với 2 xe khác khối lượng tương tắc kéo ` CỐc< .E s4 Hình 2.35.Bảng số liệu và đồ thị tương tác kéo của hai xe khác khối lượng $s Hình 2.36 Đề thị hiển thị hai lực tương tác kéo của hai xe khác khối lượng 55

Hình 2.37 Đề thị hiển thị hai lực tương tác kéo của hai xe khác khối lượng S6 Hình 2.38 Thí nghiệm định luật [II Newton với 2 xe cùng khỏi lượng tương tác kéo qua Mac tia ee ea eee SPRUE INT GG6G200460:01(00%2Ađ0@%GS 56 Hình 2.39 Bảng số liệu và đề thị tương tác kéo qua lò xo của hai xe cùng $7

Hình 2.40 Để thị hiến thị hai lực tương tác kéo thông qua lò xo của hai xe cứng khối ee 57 Hinh 2.41 Đỗ thị hiển thi hai lực tương tác kéo thông qua lò xo cia hai xe cùng khối Nera k624600122LGãGt0000048056ã014656ãQ01À(662666G2040G48100))024GG000X222 s4 58 So đỏ 2.1 Cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất điêm” - 29

Sơ đỗ 2.2 Nguyên tắc chung của thiết bị thi nghiệm kết nỗi máy tỉnh 30

1.1.1 Ban chất nhận thức khoa học và day học khoa học 5

11.2 Các phương pháp nhận thức khoa Wc, c0 -enveeecveeessveevnenssvvennennenes 7

1.1.3 Phương pháp dạy học tich CWC o.s.s.sssssessssssssnessnuessesnesenessssueesnecsssnecennuennones 9

1.1.4 Tién trình khoa học xây đựng tri thức vật ÌÍ -.s 2555 <ss<5ss55 H

1.2 Tế chức tình huống có vấn dé và định hướng giải quyết vấn dé trong tiến trình dạy

hư ca .›.u“ớ,-xxx e uy.uxy~exkc=s e.=s.uxuuail.G at l4

1.2.2 Phương pháp dạy học khám phá giải quyết vấn để - 16

1.3 Qui trình xây đựng, và sử dung hệ théng TN vật lí theo định hướng day học khám

ye 11001 501/00221046112)1S0010A00001600002011611/ 066466246440 6GGG10eyG2)) 03)940201660/4ã G268) 2I

1.3.1 Qui trình xây dựng hệ thống TN theo định hướng day học khám phá 2

1.3.2 Qui trình sử dụng hệ thống TN theo định hướng day học khám phi 33

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THONG THÍ NGHIỆM VÀ SOẠN THẢO TIEN

TRÌNH DẠY HỌC BA ĐỊNH LUẬT NEWTON CỦA CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC

HỌC CHAT ĐIỂM" VAT LÍ 19 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG DAY HỌC TÌM

2.2 3 Thiết bị ghép nói tương thích - «St TH 11 122,6 34

2 24 Phan mém DataStudio và phan mềm Logger Pro 5o 5555555 34

3.1 Xây dựng hệ thống TN dé sử dung trong day hoc ba định luật Newton của chương

"Động lực học chất điểm" Vật lí 10 theo định hướng tim tôi khám phả 36

3.31 Dinh luật I cúa Newton về chuyển động 5s <25sscccs-~cse« 36

2.3.2 Định luật II của Newton vẻ chuyển động -2- 222c2ZScvzscccecev 43

2.3.2 Định luật II] của Newton vẻ chuyển động, i3 S2 S222 sex 47

3.4 Soạn thảo tiến trình dạy học ba định luật Newton của chương “Dong lực học chất

điểm" theo định hướng tìm tòi khám phá 000000 262ccxcsececesce- so

3.4.1 Tiến trình day học định luật Ï của Newfon - -5©25csc27<s<ccee 59 2.4.2 Tiến trình day học định luật I của Newton +52 55<555s5Ss2 62

2.4.3 Tiên trình dạy học định luật II của Newton c55525vscc5=cscc 66

PHÙ ARO Bs ec a i aa ae pe 16

PHAN MỞ DAU

1 Lido chọn đề tai

Mục tiêu giáo dục ở nước ta hiện nay không đừng lại ở việc truyền thụ cho

HS những kiến thức, kỹ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bởi dưỡng cho họ niềm say mẻ khoa học, những nang lực quan trọng như

tự học, hợp tác, giải quyết vấn để va sáng tạo Chương trình giáo dục phố thông banhành kèm theo Quyết định số 16/2006/QD - BGDDT ngày 5/5/2006 của Bộ trường

Bộ Giáo dục va Dao tạo cũng đã nêu: “Phải phát triển tinh tích cực, tự giác, chủ

động, sáng tạo của HS, phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đôi tượng HS, điều kiện của từng lớp học, bồi đường cho HS phương pháp tự học, khả nâng hợp

tác, rèn luyện kĩ nang vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tinh cảm, demlại niềm vui, hứng thú vả trách nhiệm học tập cho HS” Để đạt được mục tiêu đó,

một trong những cách thức tế chức học tập của HS có thể được áp dụng là học tập

dựa trên tim Wi, nghiên cứu (inquiry- based learning) hay trong dạy học vật lí còn

có thé gọi là học vật li như nghiên cứu vật lí.

Trong cách thức tế chức học tập vật li như trên thi càng yêu cầu áp đụng

những thành tựu cia khoa học, kỹ thuật, các thiết bị TN và công nghệ thông tin vào

quá trình day học theo “Phuong pháp dạy học tích cực” lấy HS làm trung tắm (hay dạy học hướng vào người học), tránh lỗi dạy nhỏi nhét, áp đặt một chiều nhằm giúp

HS phát triển tính tích cực, tự lực, sáng tạo, rèn luyện thỏi quen vả khả nang tự học,

tình thần hợp tác, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tinh huéng khác nhau

trong học tập vả trong thực tiễn, tạo niém tin, niềm vui, hứng thú trong học tập

Tuy nhiên, có thé thấy việc dạy va học vật lí ở một số trường THPT hiện nay

vẫn còn những hạn chế nhất định, HS không say mê, tích cực học tập nói chung,

học tập vat lí nói riêng, hiệu quả học nhỏm chưa cao, khả nang tự học, vận dung

kiến thức vào thực tiễn của HS thực sự còn nhiêu yếu kém, chất lượng dạy va học

chưa dap ứng được yêu cau của thời ki mới Da số HS không được rén luyện ki

nang tự học một cách có kế hoạch vả dựa trên nên tang cơ sở lí luận dạy học được

tô chức từ GV, phương pháp day học chủ yéu theo lối “thông bảo - tái hiện”, chưa

dap img được với yêu cau quá trình dạy va hoc, trang thiết bj TN phục vụ day học

không đồng bộ, khai thác và sử dụng công nghệ thong tin chưa có hiệu qua, nặngtính hình thức Bên cạnh đó, hiện nay, trong giảng day môn Vật lí ở các trường phd

thong, các loại thiết bị TN Vật lí chưa được chú ý nghiên cửu xây dựng va sử dung

đúng, mức, hoặc do GV chưa sứ dung hiệu qua các loại TN trong giai đoạn hình

thành kiến thức, kĩ năng mới cũng như trong giai đoạn cúng cổ (bao gém ôn tập,

vận dụng kiến thức) cho HS Điều này đã khiển HS thụ động trong quá trình học

tập, ánh hưởng đến chất lượng dạy học.

Từ thực tiễn trên cho thay trong day học Vật lí như nghiên cửu vật lí, dé cỏ

thế phát triển tích cực, năng lực tự học, sáng tạo và hợp tác trong học tập, đồng thời

nâng cao hiệu quá đạy học thì một trong những biện pháp hữu hiệu là nghiên cứu

xây dựng và sử dung các loại TN (TN thật, TN thật phép nối với máy vi tính, TN

mô phỏng va TN tương tác video) và lựa chọn các phương pháp và hình thức dạy

HS tự học, hợp tác trong học tập thích hợp.

Trong nội dung chương “Déng lực học chất điểm” Vật lí 10, đặc biệt là ba

định luật Niu ton khi nghiên cứu các nội dung liên quan đến kiến thức nay, HS rất khó hình dung các quá trình, các hiện tượng Vật lí, khó chiếm lĩnh được bản chất

các kiến thức về khái niệm, định luật và các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí và phương

pháp nghiên cứu Vật lí nếu không tổ chức hoạt động học tập vật lí của HS như hoạt

động nghiên cứu vật lí (trong điều kiện trường phổ thông) Điều đó cũng đòi hỏi

phải nghiên cửu xây dựng và sử dụng hệ thống TN, lựa chọn phương pháp va hình

thức tổ chức học tập của HS, nhóm HS một cách thích hợp và hiệu quả nhất.

Xuất phát từ những điều trình bay ở trên, chúng tôi đã chọn dé tải “XÂYDỰNG HỆ THÓNG THÍ NGHIỆM NHẢM DẠY HỌC 3 ĐỊNH LUẬT

NEWTON — VAT LÍ 10 THPT - THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC KHÁM PHÁ"

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng hệ thống thí nghiệm ghép nếi với máy vi tính dé phục vụ day học

ba định luật Newton trong chương trình vật lí 10 THPT,

Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học có sử dụng hệ thống thí nghiệm

nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS.

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Khách thể nghiên cửu: Tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của HS.

Đối tượng nghiên cứu: Tính tích cực tự chủ sáng tạo của HS trong hoạt động học tập kiến thức vẻ ba định luật Newton.

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Dé tài nghiên cửu xây đựng hệ thống thí nghiệm kết nối máy vi tính dé dạy

ba định luật Newton theo định hướng dạy học khám pha trong chương “Dong lực

học chất điểm” — Chương trình Vat lí 10 THPT.

5 Gia thuyết khoa học

Ở nhiều trường phỏ thông, day học phần kiến thức liên quan đến ba định luật

Newton (SGK Vật li 10 NC) gần như chưa phát huy được tính tích cực, tự chủ, sáng

tạo của HS Tổn tại tình trang đó là do GV chưa tổ chức được quá trình day học hợp

li, các bộ thí nghiệm đã có còn nhiều bat tiện gay khó khăn cho GV khi đổi mới quá trình day học Nếu xây dựng sử dụng bộ thi nghiệm ghép nỗi với máy vi tính vào

dạy học một cách thích hợp thi sẽ phát huy được tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của

HS khi học tập kiến thức vẻ ba định luật Newton.

6 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Xây dựng cơ sở lí luận cho dé tài cần nghiên cứu: Tổng hợp kiến thức vẻ

giáo dục học, lí luận day học dé xây dựng cơ sở lí luận cho để tai.

Nghiên cứu thực tế day học ba định luật Newton ở lớp 10 thuộc một số trường THPT nhằm tìm hiểu tinh hình dạy học các bai nảy, trong đó có thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thing Từ đỏ, xác định được việc xảy dựng hệ

thang thí nghiệm kết nối với máy vi tính để phục vụ cho giảng dạy.

Soạn thảo tién trình day học các bai học có sử dụng hệ thống thi nghiệm két

noi với may vi tính dựa vảo các kết luận thu được từ phan cơ sở li luận dé soạn tháo tiến trình day học khám phá nhằm phát huy được tính tích cực, tự chủ, sáng tao

của HS.

7 Phương pháp nghiên cứu của để tài

Phương pháp nghiên cứu lí luận nghiên cứu các vấn dé lá cơ sở lí thuyết cho

dé tải, nghiên cứu tài liệu vẻ lí luận day học hiện đại, SGK, sách GV, soạn thao

các kiến thức liên quan đến ba định luật Newton.

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm vẻ việc xây dựng hệ thống thí nghiệm

kết nôi với may vi tính.

8 Cấu trúc khóa luận

Khóa luận gồm ba phan: Phan mở đầu, phan nội dung, phần kết luận vả kiến

> Chương |; Cơ sở lí luận của việc xây dựng vả sử dụng hệ thống TN

vật lí theo định hướng dạy học tìm tòi.

> Chương 2: Xây dựng hệ thống TN và soạn thảo tiên trình day học ba

định luật Newton của chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10

THPT theo định hướng dạy học khám phá.

Phần kết luận và kiến nghị tổng kết lại quá trinh thực hiện dé tải và nêu một

vai kiến nghị, mong muốn trong quá trình thực hiện để tài

PHẢN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHUONG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CUA VIỆC XÂY DUNG VÀ SỬ DUNG

HE THONG THÍ NGHIEM THEO ĐỊNH HƯỚNG DAY HỌC TÌM TOL

Nhận thức là một quá trình hình thanh trí thức diễn ra trong bộ óc cua con

người về hiện thực khách quan Con người nhận thức thé giới khách quan thông qua

quá trình hoạt động cia minh Cũng theo chủ nghĩa Mác, lí luận nhận thức dựa trên

các nguyên tắc cơ bản sau:

- _ Thừa nhận thé giới vật chất luôn tổn tại khách quan và độc lập với con

người, và đồng thởi thừa nhận con người có năng lực nhận thức thé

giới.

- Qua trình nhận thức điển ra theo con đường “Từ trực quan sinh động

đến tư duy trừu tượng rồi từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn” Do đó

cơ sở chủ yếu và trực tiếp nhất của nhận thức là thực tiễn

Như vậy nhận thức lả một quá trình tích cực, biện chứng và sáng tạo Ngoài

ra nhận thức còn là một trong ba mặt của đời sống tâm lí con người đó là nhận thức,

tinh cảm và hành động, trong đó có nhận thức cảm tinh va nhận thức li tinh chính là

nhận thức khoa học Nhận thức khoa học gắn lién với với các quá trình tư duy va

trừu tượng Tư duy là một quá trình tâm lí, quá trình nhận thức ở mức độ cao hơn so

với nhận thức cảm tính Tư duy còn là sự nhận thức gián tiếp và khái quát nhữnghiện tượng, sự vat của hiện thực khách quan, cũng như mỗi quan hệ bên trong có

tính quy luật và phổ biển giữa chúng mà trước đó chúng ta chưa biết Tư duy trong

nhận thức khoa học không những xây dung tái hiện lại hình anh của những sự kiện

đã được tri giác mà còn còn có khá năng xây dựng sáng tạo những hình anh cua

những sự kiện chưa từng được trí giác, từ đỏ có thẻ tiến hảnh các thao tác vật thé va

trì giác kiêm tra sự tồn tại của sự kiện trong thực tế.

Hoạt động cua tư duy chi bắt đầu khi con người đứng trước một van đẻ minh

quan tam mà chưa thé giải đáp dựa trên những hiểu biết đã cỏ của mình Hay nói

cách khác khi con người đứng trước một tình huỗng có vấn dé thì khi đó tư duy mới

thực sự bắt đầu Vậy có thể nói không cỏ tỉnh huống van đề thị khong có tư duy

khoa học Trong tư duy khoa học, thực tién đóng một vai trò het sức quan trọng.Thực tiễn chính là điểm xuất phát va cũng là điểm kiếm chứng các luận điểm khoa

học.

Vậy nhận thức khoa học là một trình độ cao của nhận thức Nhận thức khoa

học là đi thiết lập môi quan hệ giữa thực tiễn cin được hiểu biết với các lí thuyết va

các công cụ dé thấu hiểu nó Thực tién luôn tổn tại khách quan, độc lập còn lí thuyết

do con người sáng tạo ra, được thực hiện thông qua ngôn ngữ hoặc hệ thống các ký

hiệu dé tiên đoán va giái thích các sự vận động cua thực tiễn.

1.1.1.2 Dạy học khoa học

Dạy học là một quá trình gồm hai hoạt động gắn bó mật thiết với nhau và

không thé tách rời đó là hoạt động “day” và hoạt đông “học” Trong đó “day” là

hoạt động có tổ chức, hướng dẫn va định hướng hoạt động “học” theo mục tiêu day

học Bán chất của hoạt động “học” cũng là một hoạt động nhận thức khoa học tức

là cũng đi thiết lập mối quan hệ giữa thực tiễn và hiểu biết (lí thuyết) đưới sự tổ

chức, định hướng vả giúp 43 của GV nhằm đạt được mục tiểu day học Do đó quá

trình học tập các kiến thức cụ thể cũng can phải tôn trọng mỗi quan hệ biện chứng

giữa sự vat, hiện tượng (một phan của thực tại) va kiến thức (công cụ dé hiểu biết sự

vật, hiện tượng tương ứng) Dạy học không chỉ trang bị cho HS những kiến thức, kỹnâng, kỹ xảo cần thiết mà còn phát triển cho HS tư duy khoa học, giúp cho HS

chuẩn bị đầy đủ và tốt nhất để hoạt động độc lập, chủ động vả sáng tạo trước các vấn dé khoa học hay cuộc sống đặt ra Nói cách khác dạy học không chỉ dimg lại ở

mục đích giúp HS sử dụng được lí thuyết mả côn quan tâm đến việc xây dựng vả

sáng tạo lí thuyết, cái tạo thực tại khách quan Vì vậy có thé nói ban chat cúa day học

khoa học là dạy học giải quyết van dé, phù hợp với quy luật nhận thức khoa học.

1.1.2 Các phương pháp nhận thức khoa học [3] [6] [10] [16]

!.1 3.1 Phương pháp thực nghiệm

Dựa trên việc thiết kế phương án TN kha thi (xây dựng mô hình vật chat cuađổi tượng gốc) và tiến hành quan sat, TN (thao tác vật chat) dé thu được thông tin(dữ liệu thực nghiệm) và rút ra câu trả lời can có, nó là kết luận vẻ một tinh chat,

mỗi liên hệ, định luật thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm trong day học vật lí

ỏm các giai đoạn sau:

Ở giai đoạn nảy vấn dé can nghiên cứu được dé xuất thông qua một vi dụ

hay một TN Thông qua đó làm bật lên một cau hoi ma HS chưa biết được câu tra

lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được.

Giai đoạn 2, Nay dung gia thuyết

GV đóng vai trò lam người hướng dẫn, gợi ý HS vận dụng những kiến thức

đã có để đưa ra dự đoán ban đầu (một giả thuyết)

Giai đoạn 3 Kiểm tra giả thuyết

© giai đoạn này có hai cách kiểm tra giả thuyết

a Kiểm tra trực tiếp

Có những giả thuyết không cẳn phải thông qua một suy luận trung gian nào

cả mà chúng ta vẫn cỏ thé kiểm tra nó một cách trực tiếp Đó gọi là cách kiểm tratrực tiếp

b_ Kiểm tra gián tiếp

Có những giả thuyết không thé kiểm tra trực tiếp được ma phải thông qua

các giá thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học dé suy ra một hệ qua, rồikiểm tra hệ quá đó Đó gọi là cách kiểm tra gián tiếp

Giai đoạn 4, lần dung

Trong giai đoạn này GV thường cho HS vận đụng những kién thức đã được

học đề giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiến

1.1.2.2 Phương pháp tương tự

Dựa trên sự tương tự nào đó của đối tượng, tinh huỗng đang xét với một doi

tượng, tinh hudng đã biết dé đưa ra sự phỏng đoán vẻ một dấu hiệu, tính chat, mdi

liên hệ nào đỏ của đối tượng đang xét.

Theo logic học thi phương pháp tương tự là đựa vào sự giống nhau một

phan vẻ các tinh chất hoặc mỗi quan hệ mà ta có thé đem những kết luận thuộc đói

tượng nay dé gan cho cho đối tượng khác.

Chính vi thế các kết luận được rút ra tử phương pháp tương tự chi có tính

chat giá thuyết Phải trải qua kiếm tra bing thực nghiệm thi những giả thuyết nảy

mới có thé trớ thành tri thức khoa học.

Các giai đoạn của phương pháp tương tự

- Tap hợp các dau hiệu vẻ đối tượng nghiên cứu và các dấu hiệu của đối

tượng đã có.

Tiến hành phân loại những dấu hiệu nảo giống nhau, dấu hiệu nào

khác nhau giữa chúng.

Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên

cứu bằng suy luận tương tự Rút ra các tính chất giả thiết cho đốitượng cần nghiên cứu

Tiến hành kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra có tính chất giả

thuyết ở đối tượng nghiên cửu dé hình thành trì thức khoa học.

1.1 3.3 Phương pháp mỏ hình

Dựa trên việc xây dựng mô hình lí thuyết (mô hình trong tư duy) của đổi

tượng gốc va nghiên cửu trong mô hỉnh, tức là vận hành mô hình lí thuyết (tiếnhành TN trong tư duy bằng các thao tác lí thuyết, thao tác logic) dé rút ra câu trả

lời cần có Nó có tính chất là một sự phỏng đoán vẻ đối tượng gốc

Trong nghiên cửu cũng như giảng dạy vật lí, phương pháp mô hình được

chia làm bến giai đoạn:

Giai đoạn | Thu thập các thông tin vẻ đối tượng gốcBằng việc quan sat, với những kiến thức đã biết, chúng ta cần xác lập một

tập hợp các sự kiện ban đầu đề làm cơ sớ cho việc xây đựng mô hình.

Giai đoạn 2, Xady dung mo hình

Trong giai đoạn nay trí tưởng tượng vả trực giác đóng một vai trò rất quan

trọng Nhở trí tướng tượng va trực giác, người ta có thé loại trừ được những tinhchat và những mối quan hệ thứ yếu của đổi tượng cần nghiên cửu Va từ đó đưa ra

mỏ hinh chi mang những tinh chất va quan hệ chỉnh ma ta can quan tâm Mô hình

dau tiên xuất hiện trong óc nha nghiên cứu đã trở thành mẫu, từ đó làm cơ sở dé

nghiên cứu và xây dựng mô hình thật (mô hình vật chat).

Giai đoạn 3, Nghiên cửu trên mỏ hình

Tử những mô hình vật chất vừa xây dựng được, thông qua việc nghiên cứu bằng các phương pháp lí thuyết va thực nghiệm có thé giúp người nghiên cứu đưa

ra những kết quả, những thông tin mới Ngoài ra đỗi với những mô hinh lí tưởng

thì kết quả và thông tin mới được đưa ra thông qua phương pháp suy luận logic,

hay các phép tính dựa trên các khái niệm và kí hiệu.

Giai đoạn 4, Thực nghiệm kiểm tra và chỉnh li mó hình

Mục đích chính trong giai đoạn này là kiểm tra tính đúng đắn, hợp lí, củakết quả vừa thu được khi đối chiếu lên vật gốc Khi có sự sai lệch cần điều chính,

bổ sung hoặc nghiên cứu lại néu kết quá không phù hợp.

1.1.3 Phương pháp dạy học tích cực [6] [11] [14] [15] [16]

1.1.3.1 Định nghĩa

“Theo tác gid Phạm Văn Đồng, phương pháp day học tích cực đòi hỏi

người đạy phải đặt ra những câu hỏi, van dé có tính khêu gợi để kích thích sự suy

nghĩ, tìm tồi của người học Người học không những tranhluận, những van dé

trong lớp ma họ cỏn tiếp tục tranh luận với chính ban thân họ & mọi nơi, mọi lúc

dé từ đó nảy sinh ra ý tưởng, van để mới xuất hiện Muốn vậy, người thay phảibiết đặt câu hỏi và nắm bắt được đổi tượng dé đặt van đẻ Do đó, phương pháp dạy

học tích cực hướng tới tích cực hoá hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là

tập trung phát huy tính tích cực của người học chứ không chỉ tập trung hoạt động

tích cực của người dạy Với phương pháp dạy học tích cực, người day dong vai

trò chủ đạo - người học đóng vai trò chi động chiếm lĩnh tri thức "{15, tr.24]

Như vậy có thé hiểu phương pháp dạy học tích cực là thuật ngữ rút gọn dé

chi các phương pháp dạy học nhằm dé cao vai tro tự giác, tích cực, độc lập nhận

thức của người học thông qua vai trò tổ chức, định hướng của người day.

Một số phương pháp day học tích cực như day học nêu va giải quyết van

dé, đảm thoại gợi mở, tương tác nhóm, tim tòi khám phá

1.1.3.2 Các đặc trưng của phương pháp day học tích cực

a Day vi học thông qua việc tô chức các hoạt động học tap của HS

Trong hoạt động dạy học, HS vừa lá đổi tượng vừa là chủ thé của quá trình dạy học Vi vậy khác với day học một chiều, đạy học tích cực được HS tham gia

hoạt động nhiều hơn Sự nang động, nhạy bén với công việc sẽ la điều kiện cho sự

sing tạo Vi vậy những phẩm chất nay cần được rèn luyện ngay trong nha trường.

Cho nên các hoạt động học phải là hoạt động có tổ chức, có ý đỗ vẻ lí luận day học

ma GV đã thiết kế sẵn, tùy theo nội dung bai học Các hoạt động HS có thé lá traođổi nhóm, sắm vai, tự nghiên cứu SGK, hỏi đáp, chơi trò chơi Hai vấn để quantrọng quyết định sự thành công của việc tổ chức các hoạt động là nghệ thuật thiết

kế các nhiệm vụ dành cho hoạt động (cỏ phù hợp với nội dung, có thú vi, có kích

thích HS hay không) và việc chí đạo hoạt động của GV (có nhịp nhang, tự nhién

và đảm bảo thời gian hay không).

b Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học tự nghiên cửu

Trong dạy học tích cực luôn dé cao vai trò chủ động, tích cực và tự lực cúa

HS Khả năng tự học, tự nghién cứu lả một trong những mục tiêu đảo tạo con

người của nba trường hiện đại Sự thụ động trong học tập lả đối nghịch với sự tự

hoc, tự nghiên cứu Có nhiều cách dé rèn luyện phương pháp tự học cho HS.

Phương pháp dạy học bằng tự nghiên cứu SGK là cách làm thiết thực nhất dé rẻnluyện tự học Nhiều tác giả đã nghiên cứu phương pháp này Tuy nhiên dé HS cóthé dan dẫn tự đọc SGK được, các em phải được lam quen với cách nhận thức một

van dé của các nhà khoa học HS phải tự tìm kiếm, khám pha trì thức thông qua

các kênh thông tin đa dạng hoá khác nhau Rèn luyện phương pháp tự học còn tạo

cho người học động cơ hứng thú học tập, rèn kỹ nang thói quen ý chí tự học de tir

đó khơi đậy nội lực vốn có trong mỗi người, chất lượng vả hiệu quả học tập sẽ

được nắng cao.

c Tăng cường vai trỏ cá thẻ phối hợp với học tập hợp tác

Day học tích cực đòi hỏi sự có gắng va nỗ lực của mỗi HS trong quá trình

tự chiêm lĩnh kiến thức mới Vi trong một lớp hoc, tinh độ nhận thức của HS 1a không đồng đều cũng như tư duy luôn có sự khác biệt, đo vậy khi áp dụng phương

pháp dạy học tích cực phải tính đến sự phân hoá về cường độ, tiến độ hoàn thành

nhiệm vụ học tập Muốn vậy, cẳn phải tạo ra mỗi quan hệ tương tác giữa người

học với nhau Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thé, ý kiến cua mỗi cánhân được bộc lộ từ đó người học tự nâng cao trình độ của ban than lên mức cao

hơn Do đó, thông qua việc học của từng cá nhân trong tập thé, sự phối hợp học

tập trong sự hợp tác cho thấy, bài học vận dụng được vốn hiểu biết và kinh nghiệm

của mỗi người học, của cá lớp, các em có thé bù đắp ưu điểm cho nhau, bên cạnh

nguôn trí thức của người dạy vả các tài liệu học tập có liên quan.

d Kết hợp đánh giá của người dạy và tự đảnh giả của người học

Quá trình dạy học chứa đựng trong nó hai hoạt động là dạy vả học, với haichủ thé là thầy và trò Va trong quá trình này luôn có sự điều chỉnh và tự điều

chính Vi vậy kiểm tra đánh giá là một khâu không thé thiếu của quá trình day học.

Nó giúp cho người dạy điều chính quá trình dạy, còn người học tự điều chỉnh quá

trình học của bản thân, từ đó mở ra một chu trình dạy học tiếp theo Theo lí thuyết

của phương pháp dạy học tích cực, người dạy tổ chức hướng dẫn cho người học

phát triển các kỹ năng tự đánh giá, điều chính hoạt động học Ở đây, người dạy

cần tạo điểu kiện thuận lợi để người học được tham gia tương tác, đánh giá lin

nhau Tự đánh giá đúng bản thân để từ đó điều chính hành vi, hoạt động của mình

là yếu tế cẩn thiết trong cuộc sống Phẩm chất này của mỗi người sẽ dẫn được hìnhthánh thông qua việc dạy va học tích cực trong nha trưởng.

1.1.4 Tiến trình khoa học xây dung tri thức vật li [6] [14]

Việc xây dựng kiến thức khoa học mới thường được bắt đầu khi nha khoa

học xuất hiện động cơ giải quyết van dé, dé đi tim lời giái câu hói nhận thức vachính điều này đã đưa ra cái mới, cái chưa sẵn có.

Tuy nhiên trong quá trinh đi tim câu trả lời đó, nhà khoa học luôn đứng

trước những sự kiện, hiện tượng mới buộc họ phái đưa ra những dự đoán, dé giải thích kết quả TN, giải thích môi liên hệ giữa các sự vật, hiện tượng Tiếp đó là việc thiết kế các TN, tiến hành và xử lí số liệu cho phép kiểm tra tính đúng din của các giả thuyết Từ đây có thể khái quát tiền trình khoa học xảy dựng trí thức

vật lí qua các bước sau:

1.1.4.1 Dé xuất van dé

Tạo ra cho HS một tinh huống mo đầu (xuất phát từ thực tiễn hoặc từ khảo

sát các mô hình kiến thức đã có) Tinh huỗng nay đặt ra van dé (câu hỏi) thực tién

hoặc lí thuyết cần giái quyết Công cụ dé giải quyết van dé đó là kiến thức can xây

dựng Tình hudng nảy tập cho HS hành động phát hiện vấn dé và tạo động cơ nhận

thức, kích thích HS hứng thé tích cực tur duy va cho HS nhận thấy được vai trò

công cụ của các kiến thức là chúng xây dựng nhằm mục đích giái quyết một vấn

đẻ thực tiễn hoặc lí luận.

1.1.4.2 Suy luận dua ra giải pháp, mô hình

Dé giải quyết vin dé đặt ra, từ điểm xuất phát (dữ kiện hoặc mô hình đã có)

dự đoán tim loi giải bằng cách để xuất mô hình có thé vận hanh được dé đi đến caicần tìm, hoặc bằng cách suy luận từ cái mô hình đã biết là mô hình giá thiết đế vận

hành đi đến cái cần tim, hoặc bằng cách phóng đoán các biến cổ thực nghiệm có

thể xảy ra mà có thé kháo sát bằng thực nghiệm đẻ xây dựng điều chỉnh mô hình

can tìm Trong giai đoạn này mô hình đưa ra chưa day đủ Tri tưởng tượng giữ vaitrỏ quan trong vả thé hiện sự sảng tạo cua HS, tuy nhiên HS có thé định hướng sai

nên GV can phải gợi ý định hướng cho HS đi đúng đường.

1.1.4.3 Khảo xát lí thuyết hoặc TN

Tạo tỉnh huống vật lí kiểm chứng Kiến thức được khái quát hóa từ kết quảcủa bai toán vừa giải cẳn phải được kiểm chứng bằng sự phù hợp giữa lí thuyết va

thực nghiệm Và kết quả sau khi kiểm chứng sẽ dẫn đến kiến thức được gọi la “hợpthức hỏa” Ở bước này có hai giai đoạn:

- GV tạo tỉnh huống để HS có thẻ thiết lập phương án kiểm chứng Tình

hudng nảy thé hiện dưới hình thức “bai toán phương án kiểm chứng", nó cung cấp

cho HS mục dich, phương tiện kiểm chứng và yêu cầu thiết kế các phương an khác

nhau Ở giai đoạn nay lại có hai bài toan đó là bai toản lí thuyết (tim điều can kiểm

chứng) va bai toán thực hành (tim phương án kiểm chứng) Nghia là HS phải đi tìm điều cân kiểm chứng và phương án kiểm chứng.

- HS thực hiện hành động thực hành kiếm chứng va nhận xét vẻ sự phù hợpgiữa điều phải kiếm chứng với kết qua thực nghiệm Từ đó rút ra kết luận vẻ kiến

thức mới.

1.1.4.4 Van dung vào các tính huồng tương tự

Qua trình này là quá trình xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ

suy luận với kết luận có tử dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chap nhận kết qua hoặc

để xem xét bổ sung sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây đựng vả vận

hành mô hình khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết va thực nghiệm nhằm tiếp tụcxây dựng vả tim tòi Có thé vận dung bằng cách giải bai tập vận dụng kiến thức sử

dụng công thức định lượng hay các bai toán giải thích hiện tượng nhằm kháng

định vai trò ý nghĩa, mục tiêu của kiến thức mới Việc nảy vừa cho thấy vai tròcông cụ của kiến thức là giải thích, tiên đoán thực tiền, vừa là bước kiểm tra tiếp

tục các kiến thức mới.

1.1.4.5 Hoàn thiện và phát triển kiến thức

Trên cơ sở vận dụng vào tình huỗng tương tự sẽ nảy sinh nhiều van để liên

quan tới sự mở rộng phạm vi áp dụng, dẫn đến giới hạn áp dụng của kiến thức va

xuất hiện mâu thuẫn mới cần giái quyết giúp HS có cái nhìn rd rang hơn sâu sắchơn vẻ kiến thức

Kết luận : Muốn tiến trình nhận thức khoa học được thực hiện tốt can phải

kết hợp một cách linh hoạt tat cả các hình thức hoạt động, phù hợp với tửng đổi

tượng cụ thẻ trên co sở là con đường đi trước của các nha khoa học.

1.2 Tổ chức tình hudng có vấn để và định hướng giái quyết vấn dé trong tién

trình day học [4| [10]

Con người hơn han các loai động vật không phái ở sự khéo léo của đôi tay,

sự vững vang của đôi chân hay ở bat kỷ các giác quan nado mà do con người có tư

duy Cé tư duy, con người có thé tạo ra vô van của cải vật chất cho xã hội ma

những thứ đó không có sẵn trong tự nhiên Cỏ tư duy, dan dẫn xuất hiện ngôn ngữ

trong các xã hội loài người, một phương tiện giao tiếp đặc biệt ma chí con người

mới có.

Tuy nhiên, tư duy không thường trực trong dau óc con người, ma nó chi

xuất hiện khi con người đứng trước một khó khan, một câu hỏi, một tình huỗng

mà chưa có giải đáp ngay Đó là những mâu thuẫn nhận thức giữa một bên là nhu

cầu muốn biết, muốn hoàn thành nhiệm vụ, muốn được yên dn vả một bên lá chưa biết hoặc chưa biết chính xác, chưa thé hoàn thành nhiệm vụ, chưa thé được sống

yên én Nếu như chủ thể quyết tâm muốn hiểu biết, muốn hoàn thành nhiệm vụ,

ta phải suy nghĩ, truy tìm, khám phá, tư duy xuất hiện Lúc này ta đang ở một

trạng thái tâm lí đặc biệt là rat căng thang, rất hưng phấn, tìm mọi cách trong tiểmthức, trong sách vở có thế sáng tạo mới để có cách giải quyết mâu thuẫn Khi đó

chủ thế bị “rơi” vào tình huống có vấn đề, như các nhà tâm lí học, giáo đục học

vẫn gọi, đạt được trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Quá trình nảy có thé

được mô tả bằng sơ đồ sau:

Tứ sơ đỗ trên ta nhận thấy, muốn xuất hiện tư duy can có sự kích thích tư

duy Quá trình này cỏ được khi HS đứng trước tình huống có vấn dé cin được giái

quyết.

dé khỏ quá, dé quá thi tác dụng kích thích tư duy HS không còn nữa Tinh hudng

phải được GV lựa chọn sao cho không quá khé (HS sẽ bé tắc và chan nắn), không

quá dé (HS sé coi thường), phải gần gũi cuộc sống HS, cách đưa ra tỉnh hudng

phải phong phú (lời nói, hình ảnh, phim, ) dé toàn thé HS cùng tham gia giải quyết trong một bằu không khí hang hái, sôi động vả tích cực Khi đó HS đã bị rơi vào tinh hudng có vấn dé, đúng theo mục đích của GV.

Vậy tinh huống có van dé là tinh huống trong đó có xuất hiện mâu thuần

nhận thức mà HS chấp nhận giải quyết mâu thuẫn đó như một nhiệm vụ học tập

đồng thời kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS Do đó, tinh huống có

vấn dé đưa ra được chủ thể nhận thức, tiếp nhận với một trạng thai tâm lí phan

khởi nhưng có vẻ bức xúc, sốt sang lao vào giải quyết, tranh luận dé tìm ra lời giải

(đa số tình huống là cỏ lời giải sau một thời gian suy nghĩ, trao đổi tích cực)

Ngoài ra cũng cần phải chú ¥ khi tạo ra tình huống có vấn đề:

Tình huống phải chứa đựng một sự gợi ý ngầm nào đó dé làm dé hóa

vin để cho HS có thể tự giải quyết được với mức độ tư duy tích cực.

Ví dụ: Sau khi lam TN trong bài “Sự rơi tự do”, GV có thể hỏi nhưng

có nhắn mạnh “vo nhỏ” và “dé tờ giấy nguyên dang” Dé là sự gợi ý ngam có y đồ của GV.

- Ngoài kiến thức ra mỗi tinh huống phải được xác định rồ HS đạt

được kỹ năng gì sau khi giải quyết được vấn dé đặt ra

- Chủ ý đến tính vừa sức (ở mức độ cao) trong các tình huống Tuy

nhiên GV phải dự kiến trước các khá năng có thé xảy ra khi HS giải

quyết nhiệm vụ đặt ra dé có thẻ có sẵn những cau gợi ý phủ hợp.

Chính lúc nảy tính tò mỏ vốn có của HS bị kich thích Yếu tố bat ngờ lâm xuất

hiện sự ngạc nhiên là mau chốt của tinh hudng nhận thức mà GV can phải tạo ra

được Trang thái tắm lí ngạc nhiên, tò mò, hửng thủ lá điểm khởi đầu thúc đây HS

tư duy trong động cơ học tap của HS trong giờ học.

h Tích cực tim tỏi phát hiện trong trạng thải hưng phan

Khi đứng trước một tỉnh huông có van đẻ HS vấp phải khó khan là khôngthê giải quyết bằng vốn kiến thức và kinh nghiệm đã có của bản thân Chính nhu

cầu tìm tôi khám phá kết hợp với sự tò mò, hứng thé đã thúc day HS tích cực tư

duy để tìm ra câu trả lời cho tình huống có vấn dé Khi một loạt các tinh huống có

vẫn đề được đặt ra thi HS càng say mê tìm tỏi phát hiện vả cường độ tích cực cảng

cao và quyết tâm giải quyết cảng mănh liệt

c Niém vui, hạnh phúc của sự phát hiện

Sau khi trải qua một loạt các trạng thái tắm lí căng thẳng trong quá trình giái quyết các tình huống có vấn đẻ, khi tìm ra được câu trả lời cho các vấn đẻ thì cũng là lúc HS có cảm nhận được niém vui, hạnh phúc của sự phát hiện ra kiến

thức mới Do đó đòi hỏi GV phải rất linh hoạt trong quá trình thiết kế các tỉnh

huống có van dé và định hướng giải quyết vẫn đẻ.

1.2.2 Phương pháp dạy học khám phá giải quyết vắn dé J10 [12] [14]

1.2.2.1 Định nghĩa

Khái niệm khám phá (chỉ nói riêng trong các lĩnh vực khoa học) được ding

đề chỉ sự phát hiện ra cái mới Đối với các nhà khoa học thi những khám phá của họ thật sự mới mẻ, đem lại lợi ích cho toàn xã hội Bắt dau từ nửa cuối thé ki XX, tử

“kham phá” được đưa vào nha trưởng Việc dạy truyền thông dần được thay thé

bing dạy học tích cực mà trong đó, các hoạt động học tim kiếm kiến thức mới bảng

giải quyết xong một nhiệm vụ học tập từ cá nhân HS do trí thông minh hoặc do

nghiên cứu các tai liệu, từ thảo luận nhóm những hoạt động đỏ của HS được gọi la

khám phá Cũng dé hiểu là các thành quả khám pha cúa HS trong gid học chi là cái mới đổi với ban thân họ ma thôi Nhiệm vụ trao cho HS để khám phá (đôi khi còn gọi là các tình huống) có thé có qui mô lớn nhỏ khác nhau, mức độ khó dé cùng

khác nhau do GV quyết định Chính vì thế nên đối với một số nhà giáo dục, quanniệm vẻ day học khám phá cũng khác nhau Một số khác quan niệm rằng “day học

khám pha” là một khái niệm chung đó là các phương pháp dạy hoc ẳn chứa bén

trong những sự khám phá của người hoc Vậy thi các phương pháp dạy học là

phương pháp dạy học giải quyết van đề, phương pháp dạy học tinh huéng, day học

theo phương pháp nghiên cứu đều thuộc nhóm dạy học khám phá.

Có thé hiểu phương pháp dạy học khám phá là phương pháp dạy học ma

trong đó người GV chế tác các nhiệm vụ học tập (tinh huống có vấn dé) mang tinh

tỉnh huống, được bế trí xen kẽ, phủ hợp với nội dung bài học dé HS tự giải quyết

nhanh trong một thời gian ngắn Lời giải của các tình huống có van dé có thé coi

như những mắc xích nối các phần nội dung cua bài học.

Trong day học khám phá GV can:

- Phải lựa chọn và xác được nội dung kiến thức mới trong từng phan,

- Vin đề lựa chọn HS phải tự khám phá được.

- _ Phái định hướng phát triển tư đuy của HS trong quá trình giải quyết vấn

dé (thông qua hệ thống câu hỏi, bai tập, tranh ảnh, biểu bang )

- _ Xác định phương pháp dạy cho từng loại bài và từng đơn vị kiến thức.1.2.2.1 Đặc điểm của dạy học khám phá

a, Vai trỏ của giáo viễn

Trong day học khám phá, GV là một chuyén gia vẻ việc học cla HS, có quan

niệm đúng đắn vẻ vai trò của HS, về tằm quan trong phát triển tư duy của HS, tạo

điều kiện cho các em tự phát hiện tri thức với mục đích phát triển HS, tạo nên sự

năng động, chú động, sáng tạo trong học tập cũng như trong cuộc sống của mỗi các

nhân HS.

GV là người khởi xướng, hướng dẫn, tổ chức cho HS tự phát hiện trì thức.

HS không hoan toan phát hiện được tri thức mà quả trinh tự phát hiện này được tô

chức một cách tự giác trong môi trưởng sư pham phù hợp.

b_ Vai tré của học sinh

Trong day học khám phá, HS có điều kiện phat huy cao độ vai trò chủ thé

tích cực, độc lập, chủ động, sáng tạo của mình, qua đó các em không những tim ra,

tự phát hiện ra tri thức mới, cách thức hoạt động mới ma cón rèn luyện các nét tính

cách tích cực cho bản thân.

Trong những tiết học bằng hoạt động khám phá, HS học tap bằng hoạt động

của chính minh - các em nhận thức rõ tình huỗng có van dé thực tế nảy sinh va

nhiệm vụ can phải giải quyết, từ đó các em nảy sinh nhu cầu, hứng thú, mong muốn được giải quyết vấn đẻ, khám phá được điều tiềm an ma minh chưa rõ, chưa biết.

Dé làm được điều này, HS phái đặt giả thiết, tra cứu, suy nghĩ, mày mò, thử nghiệmcác ý tưởng, lam thực nghiệm, quan sát hiện tượng say ra bằng tat ca các giác quan,

có thé ghi chép lại những gì xảy ra ma mình làm, mình quan sat được vả giải thích

bằng các luận cứ khác nhau.

Có thể nói nhận thức của HS trong dạy học bằng hoạt động khám phá có

nhiều điểm chung với con đường phát minh của các nhà khoa học - tinh sáng tạo,

không theo khuôn mẫu cho sẵn, vận dụng kinh nghiêm, trí tuệ cao độ

Trong đạy học khám phá, HS được tạo điều kiện trao đổi, hợp tác, thảo luận

với ban đề cùng nhau tìm ra chân lí Nhờ đó, tri thức của HS tim ra sẽ giảm được

phan chủ quan, tăng thêm tính khách quan khoa học vả rén luyện cho HS những nét

phẩm chất như tự tin, biết lắng nghe, tôn trọng ý kiến của người khác, biết phối hợp

hành động, biết giúp đỡ, bao vệ nhau

Nhờ việc tự học, tự phát hiện ma HS không những tìm ra được chân lí ma

còn học được cách tim ra chân ly đó - cách học, cách làm, cách giải quyết van dé va

lim ra ý nghĩa của việc học Như vậy, qua day học khám phá, mỗi HS đã tự đánh

thức tiềm năng, trí tuệ của bản than minh.

c Vai trỏ của von trí thức cũ và kính nghiệm của học sinh

[rong day học kham pha, vai trò của trí thức cũ, kính nghiệm cua HS đóng

vai trò cơ sở, mà đựa vào đó các em có thé tim kiểm, phát hiện tri thức mới cao hơn.

Trong nhiều trường hợp nhờ có tri thức cũ, kinh nghiệm của bản than ma HS |i giải

được các hiện tượng liên quan đến trì thức mới Khi tìm được cải mới (trì thức mới)

thi cái mới nảy lại có khả năng mở rộng và sửa chữa những ý niệm đã có trước đó.

Trẻ sẽ tiếp nhận thông tin va sử dụng nó dé sắp xếp lại "nguồn vốn" của minh và

làm rõ cái nó đã biết, thử thách kiểm nghiệm tính chính xác và tính hiệu lực của

kinh nghiệm đã tích luỹ được.

Như vậy, tri thức cũ và trí thức mới, kinh nghiệm cũ vả kinh nghiệm mới

luôn bổ sung hỗ trợ, "thử thách” lẫn nhau dé cuối củng trí thức, kinh nghiệm của

HS ngày cảng phong phú va hoàn thiện hơn.

1.2.2.2 Ban chất của dạy học khám phá

Xét về ban chat, quá trình day học là một quá trinh “nhận thức độc đáo của

HS".

Trong quá trình dạy học, GV phải tạo ra môi trường học tập thuận lợi nhất

cho HS thực hiện quá trình nhận thức của minh HS không phải nhắc lại ghỉ nhớ lời

GV giảng hay những nội dung có sẵn trong SGK hoặc làm theo mẫu một cách máy

móc ma tự minh tìm ra những điều mới lạ hay những trí thức khoa học bé ích, hắp

dẫn dưới sự tổ chức hướng dẫn một cách tài tinh của GV và đến lúc này sản phẩm

của quá trình nhận thức (kết qua học tập của HS) mới đích thực là của chủ thé HS.Kết qua này đem lại rit nhiều ý nghĩa cho HS vẻ mặt tinh thần như tạo hứng thú học

tập phan khới, tự tin ở ban thân, sự phát triển vẻ tâm lí, nhân cách đặc biệt là tư duy

của trẻ,

Hay nói cách khác, ban chất của quá trình day học đã quy định tính chất nhận

thức của hoạt động học tập là HS tự minh tim kiếm, khám phá ra tri thức khoa học,

những chuẩn mực xã hội trong môi trưởng sư phạm thuận lợi Đỏ chính là day hoc

bằng hoạt động khám phá.

THU VIEN

I 233 Uu điểm, han chế của day học khám phá

Dạy học khám phá có những ưu điểm sau:

Phát huy được nội lực của HS, tư duy tích cực - độc lập - sáng tạo

trong quá trình học tập.

Kích thích trực tiếp lòng ham mê học tập của HS.

Hình thành phương pháp tự học Đỏ chính là động lực thúc day sự phát

triển bén vững của mỗi cá nhắn trong cuộc sống

- _ Giải quyết các vấn dé nhỏ vừa sức của HS được tổ chức thường xuyên

trong quá trình học tập, là phương thức để HS tiếp cận với kiểu dayhọc hình thành vả giải quyết các vấn dé có nội dung khái quát rộng

hơn.

Đối thoại Trò-Trò, Trd-Thay đã tạo ra bau không khí học tập sôi nói,

tích cực và góp phần hình thành mối quan hệ giao tiếp trong cộng đồng

xã hội.

Hạn chế:

- _ Không đem lại hiệu quả téi đa nhất là đối với HS yếu

Không phái chủ dé nao cũng đều cỏ thé áp dụng được

- _ Tế chức dạy học khám phá sẽ kém hiệu quả nếu GV không nắm vững

năng lực của HS và thiếu công phu trong công tác chuẩn bị

Dạy học khám phá là GV tổ chức cho HS tìm tòi phát hiện, khám phá ra tri

thức mới, cách thức hành động mới nhằm phát huy năng lực giải quyết van để vả tư

học cho học sinh Trong day học khám pha, người học dong vai trò là người phát hiện còn người dạy đóng vai trò là chuyên gia tổ chức Đặc điểm của phương pháp

này là giám bớt thuyết trình, diễn giải, tăng cường dẫn dắt, điều khiển, tổ chức

nhằm phát huy năng lực tư duy, phát triển kỹ năng giải quyết vấn để của HS nhằm

khám phá ra trí thức mới một cách chu động.

1.3 Qui trình xây dựng và sử dụng hệ thong TN vật lí theo định hướng day hoc

khám phá

TN vật lí có thể được sử dụng ở tit cả các giai đoạn khác nhau của qua

trình dạy học Nó còn là phương tiện dé nắng cao chất lượng kiến thức va rén

luyện kỹ năng, kỹ xảo vẻ vật lí của HS Việc sử dụng TN trong dạy học khám pha

cũng góp phản kích thích hứng thú học tập, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự

lực, sảng tạo của HS.

1.3.1 Qui trình xây dung hệ thông TN theo định hướng dạy học khám phá

Qui trình xây dựng hệ thống TN theo định hướng dạy học khám phá bao

gồm các quá trình thiết kế, chế tạo, cải tiến và hoàn thiện các thiết bị sẵn có saocho chúng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vẻ mặt khoa học- kĩ thuật vả các yêu cầu vẻmat sư phạm của thiết bị TN

1.3.1.1 Các yêu cẩu vẻ mặt khoa học- kĩ thuật

- Các thiết bị TN khi được thao tác phải cho ra kết qua nd rang, các số

liệu thu thập được phải phù hợp với sai số cho phép trong chương

- Dam bảo yêu cầu về an toàn cho người sử dụng trong quá trình thao

tác TN.

- Các thiết bị nên được áp dụng, cải tiến, phát triển dựa trên những

thành tựu nghiên cứu chế tạo mới của khoa học- kĩ thuật

1.3.1.2 Các yêu cẩu về mặt sự phạm

- _ Thiết bj TN can đơn giản dễ dang sử dụng đối với ca GV va HS

- Các thiết bị TN phải hỗ trợ được quá trinh nhận thức tích cực, sáng

tạo của HS, nhất là trong giai đoạn phát hiện van dé cần giải quyết,

hỗ trợ việc xấy dựng giá thuyết, để kiểm tra giá thuyết hoặc đẻ

kiểm tra hệ quả suy được từ giả thuyết

Xây dựng hệ thống TN sao cho thời gian dành cho chuẩn bị các TN

không đòi hỏi nhiều, dễ dàng tập hợp, thay đổi các chỉ tiết, thao tác

bang tay không phức tap, có thẻ lắp ráp từng bước va chắc chin.

Các thiết bị TN có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn của quá

trình dạy học: Tạo tình hudng có van đẻ, hinh thánh kiến thức mới,

cúng cổ và vận dụng kiến thức,

- Xây dựng hệ thống TN Vật lí sao cho có thé lam được nhiều TN

không chỉ ở một chương ma con những phan khác nhau của

chương trình Vật lí giúp GV cũng như cho HS không tổn nhiều thời

gian nghiên cửu tác dụng, cách sử dụng các thiết bị, giúp HS dé

dang thực hiện được các TN, dành nhiễu thời gian cho việc tìm hiểu

cái mới được để cập trong trong các TN vả thấy được sự liên kết

được các kiến thức đã học.

1.3.1.3 Qui trình xây dựng hệ thống TN phục vụ cho dạy học khám phá

Xác định mục tiêu kiến thức, kĩ năng cần trang bị cho HS trong qua

trình học tập.

- Xác định các giai đoạn có thé tiến hanh TN trong quá trình thiết kế

nội dung dạy học.

- Tim hiểu tình hình thực tế của các bộ TN có thé tiễn hành sử dụng

trong quá trình dạy học sao cho đảm bảo các yêu cầu về mặt khoa học

kĩ thuật cũng như yêu cầu về mặt sư phạm.

- Xác định rồ những nhược điểm của thiết bị TN để có hướng khắc

phục, cải tiến theo hướng dạy học phát triển tính tích cực sáng tạo của

HS.

- _ Kết hợp sáng tạo các thiết bị TN sẵn có dé đưa ra các phương an TN

linh hoạt phục vụ tốt cho mục đích dạy học.

- _ Tiến hành nhiều lần các TN với thiết bị TN, trước hết nhắm dam báo

TN thành công Sau đó, cần phân tích, đánh giá thiết bị TN này dédiéu chỉnh thiết kế sao cho thiết bị có thé đạt được tối đa các yêucầu vẻ mặt khoa học - kĩ thuật vả yêu cầu vẻ mặt sư phạm

Đưa thiết bj TN đã dé xuất vào day thực nghiệm sư phạm dé tiếp

tục xác định những khó khan, khắc phục những hạn chế trongquá trình sử dung nhằm bé sung hoan chính thiết bj TN

1.3.2 Qui trình sử dụng hệ thông TN theo định hưởng day học khám pha

TN có thé được sử dụng trong tat cả các giai đoạn khác nhau của quá trình

day học dé xuất van dé cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng có

kiến thức, kỹ năng đã thu nhận được va kiểm tra, đánh giá kiến thức, ki năng của

HS Do đó để TN phát huy day đủ các chức nang của nó trong dạy học Vật li thi

việc sử dụng TN cũng phái tuân theo một số yêu cầu vé mat kĩ thuật va vẻ mat

phương pháp đạy học

1.3.2.1 Yêu cẩu cơ bản khi sit dung thiết bị TN

Khi sử dụng một thiết bị TN phải xác định nhiệm vụ của nó trên bải

học cụ thé, tránh sự phân tán chú ý của HS, phá hoại cấu trúc của bai

học.

Mỗi thiết bị phải có một vị trí nhất định trên bai học Do đó đôi hoingười GV phải xác định được thiết bị TN sẽ được giới thiệu ở đâu,

vào lúc nao, và nếm được phương pháp sử đụng thiết bị TN khi chuẩn

bị giờ lên lớp Cần tăng cường việc sử dụng các thiết bị TN ở các

khâu trong quá trình day học

Thời gian sử dụng thiết bị TN phải được xác định hợp lí, phù hợp với

tinh chất, khối lượng kiến thức mà thiết bị giới thiệu và khả năng nhận

thức của HS.

Mỗi thiết bị TN có những đặc điểm va kha năng riêng Do đó trong

quá trình sư phạm can phải phối hợp sử dụng các thiết bị với nhau

mới có thể đạt được hiệu quả sư phạm cao Khi hình thành các khái

niệm, hiện tượng bằng phương pháp quy nạp các thiết bị thường được

sử dung theo trình tự trừu tượng tang dan vật thật, mỏ hình, sơ đỏ, ki

hiệu v.v

Khi sử dụng thiết bị TN can phái xác định hợp lí lượng kiến thức sẻtruyền thy cho HS Lượng thông tin của TN can vừa phái, không nénnhiều vả phức tạp quá làm cho HS mệt mỏi nhưng cũng không nên

quá ít, không thỏa mãn như cầu nhận thức vả tư duy, làm cho các em thấy vấn dé nghiên cứu nông cạn, hời hợt do đó không có thái độ nghiêm chỉnh đổi với van để nghiên cứu.

hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS Trong giai đoạn này GV có thể sử đụng

thiết bị theo các bước sau:

- GV đưa ra một tình hudng thực tiễn tạo nên một tỉnh huống có van dé

va yêu cầu HS dự đoán hiện tượng cỏ thê xảy ra

- GV có thể thực hiện, hoặc cho HS tiến hanh một TN đơn gián dé HS

thấy được hiện tượng điển ra không phù hợp với dự đoán của mình.

- Tir tình huống có vấn để đó GV dẫn đắt HS phát biểu vấn dé của bai

học.

Căn cứ vào trình độ của HS, vào nội dung của bai học mà GV lựa chọn

va đưa ra mức độ thích hợp nhằm yêu cau HS tự lực phát biểu van dé của bai học

Lúc dau, GV có thé đưa ra mức độ cao hơn thăm dò, sau đó GV hướng dẫn và

giảm bớt khó khăn cho HS khi can thiết

Giai đoạn 2: Thiết bị TN được sử dung là công cụ hd trợ dé đẻ xuất gia

thuyết của HS

- GV để xuất cho HS đưa ra các giả thuyết của minh thông qua tinh

huống có vẫn dé ở giai đoạn trên GV có thé gợi ý cho HS thông qua

những kiến thức, kinh nghiệm sẵn có, hoặc đựa trên các phương pháp tương tự, phương pháp mỏ hình dé dy đoán.

Nếu HS vẫn chưa thé đưa ra được giá thuyết thi lúc này GV tiễn hành

tiếp TN để cung cấp thêm cho HS mỗi liên hệ giữa một số đại lượng

trong hiện tượng đang nghiên cứu, giúp HS khái quát được những

kết quả quan sát được dé đưa ra dự đoán

Giai đoạn 3: Thiết bị TN được sử dụng dé kiểm tra gia thiết hoặc hé qua

được suy ra từ giả thuyết

Trong quá trình rút ra hệ qua tử giá thuyết GV hướng din HS suy luận

logic có thể không cần sử dụng tới thiết bị TN Tuy nhiên trong quá trình dé xuất

phương án TN kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quá được suy ra từ giả thuyết HS

phải suy nghĩ, tim tôi, khám phá để tim ra phương hướng giải quyết vấn dé

[rong giai đoạn này GV nhất thiết phải sử dụng các thiết bị TN và sử dụng thiết bị

TN theo các hước sau:

GV cần giúp HS nhận thức rö mục đích ma họ cần tiến hanh TN

kiểm tra và gợi cho HS nhớ lại những kiến thức, kinh nghiệm liên

quan.

GV tế chức cho HS để xuất các phương án TN dé kiểm tra gid thuyết

hoặc hệ quả suy ra tir giả thu yết.

GV tổ chức cho HS trao đổi, phân tích tính khả thi của mỗi phương

án và chọn ra phương án có nhiễu triển vọng nhất

GV hướng din HS lựa chọn thiết bị TN, bế trí dụng cụ TN, dự kiến

tiến trình TN GV bể sung, điều chính một số chi tiết can thiết dé

tăng thêm hiệu quả của thiết bị TN

GV tiến hành TN trên các thiết bị TN đã thiết kể (đã được GV chuẩn bị tử

trước) Nếu việc tiến hanh TN không đòi hỏi kĩ năng phức tạp thi GV có thé yêu cầu HS tự tien hành TN, GV chi giúp đỡ HS khi HS gặp khó khan.

Giai đoạn 4: Thiết bi TN được sử dụng trong giai đoạn vận dung kiến thức

Dé HS có thé vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, lam cho kiến thức của HS tro nén sảu sắc, bên vững, GV có thé giao cho HS những nhiệm vụ

đòi hỏi phải sử dung thiết bi TN theo các cách sau:

Cách 1: GV giao cho HS nhiệm vụ sử dụng thiết bị TN đã được sử

dụng dé tiến hành TN khác hoặc phải sứ dụng thiết bị TN có sẵn dé

tiến hảnh TN.

Cách 2: GV giao cho HS nhiệm vụ chế tạo dụng cụ TN vá tiến hành

TN với nó.

Trong hai cách sứ dụng thiết bị TN ở giai đoạn vận dụng kiến thức GV

có thể tô chức hoạt động của HS đựa theo một số dang hướng dẫn cụ thẻ sau:

GV đưa ra cho HS những dụng cụ TN can thiết, nêu các bước tiến

hành TN và yêu cầu HS tiến hành TN theo các bước nảy, rồi giải thích các kết quả TN.

GV cho HS dụng cụ TN cần thiết, nêu các bước tiến hành TN vả

yêu cầu HS dự đoán kết quả TN, rồi mới lam TN kiểm tra

GV cho HS dụng cụ TN can thiết và yêu cầu HS tự thiết kế tiễn trình

TN để đạt được mục đích để ra

HS tự lựa chọn dụng cụ có sẵn, lập tiến trình TN (gồm bé trí, các

bước tiến hành TN, đo kết quá, xử lí kết quá do) để đạt mục dich để

ra.

HS tự lựa chọn dụng cụ, chế tạo thiết bị TN, lập tiễn trình TN (gồm

bố trí, các bước tiến hành TN, đo kết quả, xử lí kết quả do) đẻ đạt

mục đích đề ra

Việc sử dung thiết bị TN theo cá hai cách đã nêu không đơn thuần chỉ tiến

hanh TN với thiết bị đó, không phải lả sự vận dụng máy móc các kién thức, kĩ

nang đã biết ma phải có những yếu tố chứa đựng sự sáng tạo của HS ở một khâuhoặc ở tất cả các khâu của việc sử dụng thiết bị thi nghiệm thiết kế phương an

TN, lựa chon các chỉ tiết để chế tạo dụng cụ mong muốn, tiến hành TN với

dụng cụ vừa chế tạo, xử lí các kết quả TN thu được

Trong giai đoạn vận dụng kiến thức, GV có thé lựa chọn cách sử đụng

thiết bị TN trên cơ sở các yêu cau vẻ nội dung kiến thức, ki nang cdn đạt được

ử HS, trình độ của HS Quá trình tổ chức hướng dẫn của GV trong giai đoạn này

có thé theo các bước sau:

- GV giao cho HS nhiệm vụ sử dụng thiết bị TN đẻ giải quyết vấn dé

đặt ra.

- GV tổ chức cho HS thao luận dé lựa chon, thiết kế, chế tạo đụng cụ

TN, lập kể hoạch TN.

- GV hướng dẫn HS tiến hảnh TN, thu thập vả xứ lí kết quả TN

Quá trình sử dụng thiết bị TN theo các giai đoạn nảy không những tạo

và duy tri hứng thú ở HS, rèn luyện cho HS kĩ năng đưa ra dự đoán va kĩ năng dé

xuất phương dn TN kiểm tra ma còn tạo điều kiện rên luyện kĩ năng thực hảnh

cho HS.

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THONG THÍ NGHIỆM VÀ SOẠN

THAO TIEN TRÌNH DẠY HỌC BA ĐỊNH LUAT NEWTON CUA

CHUONG “DONG LUC HỌC CHAT DIEM" VAT LÍ 10 THPT THEO

ĐỊNH HUONG DAY HỌC TÌM TOI KHAM PHA

2.1 Cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất điểm” {1| {2| [4]

“Động lực học chất điểm” là chương thứ hai trong phan cơ học thuộc Vật lí

lớp 10 ở học kỷ một Các bai học ở chương này nghiên cứu mới quan hệ giờa sựbiển đổi trang thái chuyển động của vật và nguyên nhân làm biến đồi trạng thái

chuyển động đó Với phần kiến thức của chương nay sẽ áp dụng để giải những bai tập cơ học cỗ điển ở chương trình THPT, đồng thời 4p dụng đẻ giái thích những

hiện tượng trong cuộc sống

Các định luật Newton la các định luật quan trọng trong cơ học cổ điển, nó

có rất nhiều ứng dụng trong đời sống cũng như trong các lĩnh vực khoa học khác,

trong đỏ phải kể đến vận dụng các định luật dé giải thích các vin dé trong cuộc

sống Việc nghiên cứu các định luật này không chí tìm hiểu, để tích lũy kiến thức

cho quá trình học tập, mà còn để tích lũy vốn kiến thức cho việc vận dụng chúng

vào trong đời sống Các định luật, hiện tượng rất gần gũi trong đời sống, được HSnghi ngờ sẽ một phần làm sáng tỏ

Các lực cơ học lại chí phối toản bộ các hoạt động thuộc lĩnh vực cơ học,

do đó kiến thức này rất là quan trọng Nên các định luật Newton va các lực cơ học

đó là những kiến thức mà HS phải biết và vận dụng chúng một cách thành thạo

Nhin chung, kiến thức phần này rit quan trọng và cũng tương đối khỏ đối với HS,

có thé nói nó chính là linh hồn để giải quyết các vẫn dé đã vả sẽ học trong chương

trinh.

Nội dung kiến thức chương “Động lực học chat điểm” có thé mô tả bằng sơ

đồ sau:

ĐÔNG LUC HOC CHAT DIEM

Lye hướng tâm Lực quán tính li tâm.

So db 2.1 Chu trúc nội dung chương “Động lực học chất điểm”

Trong chương này có rất nhiều TN đã được xây đựng dé phục vụ cho mụcđịch giảng day như: TN tổng hợp lực, TN bằng cổng quang Và trong khuôn khó

của để tải này tôi đã nghiên cứu xây dựng hệ thống TN kết nếi với máy vi tính dé

dạy học ba định luật Newton của chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10

THPT theo định hướng dạy học khám phá.

1.1 Giới thiệu bộ thí nghiệm

Trong các ứng dụng của máy vi tính vào day học vật lí thì việc sử dung

máy vi tính hỗ trợ các TN vật li 1a một trong các ứng dụng đặc trưng nhất của nó

Dé hỗ trợ các TN vật lí thì máy vi tính cần được ghép nếi với các thiết bị TN Sơ

do hệ thông thiết bị TN được ghép nỗi với máy vi tinh về nguyên tắc được thẻ hiện

như sau:

xử lí số liệu

So dé 2.2 Nguyên tắc chung của thiết bị thí nghiệm két nối máy tính

Theo sơ đỏ nảy, việc thu thập các số liệu đo về đối tượng nghiên cứu được

dam nhiệm bởi bộ phận có tên là “bộ cám biển”, Nguyễn tắc làm việc của bộ cam

biển như sau: Trong bộ cảm biển, các tương tác của đối tượng đo lên bộ cảm biển

đưới các dang khác nhau như cơ, nhiệt, điện, quang, từ v v đều được chuyển

thành tín hiệu điện Mỗi một bộ cảm biến nói chung chí có một chức năng hoặc

chuyển tin hiệu cơ sang tín hiệu điện hoặc chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu

điện v v Vi vậy, ứng với từng phép đo khác nhau ma người ta phải dùng các

bộ cảm biến khác nhau Sau khi tín hiệu điện được hình thành tại bộ cảm biến, nó

sẽ được chuyển qua dây dẫn đến bộ phận tiếp theo trong hệ thống có tên là “thiết

bị ghép tương thích”, Tại thiết bị ghép tương thích nảy, các tín hiệu điện sẽ được

số hoá một cách hợp lí để đưa vào máy vi tính (bởi vì máy vi tính chi làm việc với

các tín hiệu đã được số hoá) Dé số hoá các tín hiệu điện từ bộ cam biển chuyển

tới, với một bộ ghép tương thích (Interface) ta có thé số hoá các tín hiệu điện của

nhiều loại bộ cảm biến khác nhau như: Chuyển động, gia tốc, lực, áp suất, nhiệt

độ âm, ánh sáng v v Sau khi các tin hiệu đã được số hoá, có thé sử đụng máy vi

tinh (đã cài đặt phan mềm thích hợp) dé tính toán, xử lí các tin hiệu số này theo

mục đích của người nghiên cửu Vi dụ như ta cỏ thé lập bang số liệu vẻ mối quan

hệ giữa các đại lượng mà bộ cảm biến đã thu thập được hay vẽ đồ thị về mối quan

hệ nay, hoặc xử lí tuỳ theo ý muỗn nếu phần mém cho phép.

Trong quá trình tìm hiểu va đánh giá tôi đã xây dựng hệ thong TN dựa trên

các sản phẩm của Pasco kèm theo phan mém DataStudio, bộ cảm biến Go!

Motion, cảm biến lực của Vemier cùng phần mềm Logger Pro.

2.2.1 Cảm biến lực

Cảm biến là dung cụ có thé cam nhận trị số tuyệt đối hoặc độ biển thiên của

một đại lượng vat li (vd nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy, độ pH, cường độ ánh

sảng, âm thanh hoặc sóng vô tuyến, vv.) và biến đổi thành một tín hiệu đầu vào

hữu hiệu cho một hệ thống thu thập và xử lí thông tin, Cam biến lực dựa vàonguyên tắc đo lực tức là lam cân bằng lực cẳn đo với một lực đối kháng sao cholực tổng cộng va mémen tổng của chúng bằng không Trong các cam biến do lực

thường có một vặt trung gian chịu tác động của lực cần do và biến dang Biển

dang của vật trung gian là nguyên nhãn gây ra lực đối khang va trong giới hạn đản

hỏi biến dang tí lệ với lực đối kháng Biển dang va lực gây ra biến dạng có thé do

trực tiếp bằng các cảm biến biến dạng, hoặc đo gián tiếp nếu một trong những tính

chất điện của vật liệu chế tạo trung gian phụ thuộc vào biến dạng Ta cũng có théxác định một lực bằng cách cân bằng nó với một lực đã biết Theo công thức xác

định trọng lực của một vật trong trọng trường trái đất.

P=mg

Trong đó môi trường có g biết trước, cân khối lượng m của vật ta có thé xácđịnh được trọng lực của vật đó, ngược lại nếu sử dụng một vật có khối lượng đã

biết sẽ có một lực xác định Đây chính là nguyên tắc chuẩn cảm biến bằng máy đo

có khối lượng treo

Trong để tài này tôi sử dụng hai bộ cảm biến lực của Pasco và cảm biến lực

của Vernier Cả hai cảm biến này đều có các thông số kỳ thuật như nhau, va khi

kết nỗi với máy vi tính đều phải thông qua một trung tâm xửli số liệu

Bang 2.1 So sánh thông số kỹ thuật cảm biến lực của Pasco và Vernier

Công kết nối

với thiết bị

Hình 2.1 Cảm biến lực của Pasco và Vernier

2.2.2 Cảm biến Go! Motion [8]

Cam biến Go!Motion là một loại cảm biến chuyển động hay còn gọi là cảm

biển SONAR (Sound Navigation Ranging) Nguyên tắc hoạt động cơ ban của cảm

biển SONAR là tạo ra các xung sóng siêu âm truyền đến một đối tượng vả ghi

nhận xung phản xạ trở lại cảm biến Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí

với vận tốc khoảng 343m/s Nếu một cam biến phat ra sóng siêu âm vả thu vẻ các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu vẻ, thì

máy tính có thé xác định được quãng đường ma sóng đã di chuyển trong không

gian Quang đường di chuyển của sóng sẽ bang 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới

chướng ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu âm Hay khoảng cách từ cám

biến tới chưởng ngại vật sẽ được tinh theo nguyên lí Time Of Flight (TOF):

Nguyên lí Time Of Flight :

ft

d=vw*= >

oeHình 2.2 Nguyên li Time Of Flight (TOF)

Cảm bien Go!Motion có kha nang xac dinh vj tri, van toc, gia tốc của các

đối tượng chuyên động trong phạm vi cách dau dò cảm biến từ 0,15 m đến 6 m Phạm vi này cho phép các sóng phản xạ trở về cảm biến mà không bị lạc đi Trong

quá trình thực hiện TN đo đạc với cảm biến Go! Motion can phái chú ý các thao

Hình 2.3.Cảm biến chuyển động Go! Motion

- Chọn chế độ đo trên cảm biến phủ hợp với doi tượng do.

- Phai đảm bảo trong khoảng cách từ cảm biến đến đổi tượng đo không

có bắt kỷ vật cản nào.