Sử dụng thí nghiệm và các phương tiện hiện đại trong dạy học vật lí pdf

Sử dụng thí nghiệm và các phương tiện hiện đại trong dạy học vật lí Vật lí VL là một bộ môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc sử dụng thí nghiệm TN trong dạy học VL ở trường phổ thông kh

Sử dụng thí nghiệm và các phương tiện hiện đại trong

dạy học vật lí

Vật lí (VL) là một bộ môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc sử dụng thí nghiệm (TN) trong dạy học VL ở trường phổ thông không chỉ là công việc bắt buộc, mà nó còn là một trong những biện pháp quan trọng giúp nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh (HS).

Một trong những tác dụng của TN VL là tạo ra sự trực quan sinh động trước mắt HS và cũng chính vì thế mà sự cần thiết của TN trong dạy học VL còn được quy định bởi tính chất của quá trình nhận thức của HS dưới sự hướng dẫn của GV Thông qua TN VL, có thể tạo ra những tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan, với sự phân tích các điều kiện

mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới

TN VL hiểu theo nghĩa rộng còn là một trong những phương pháp dạy học

VL ở trường phổ thông Đó là cách thức hoạt động của thầy và trò, giúp cho trò tự chiếm lĩnh kiến thức kĩ năng, kĩ xảo, đặc biệt là kĩ năng, kĩ xảo thực hành Thêm vào

đó, TN còn có tác dụng giúp cho việc dạy học VL tránh được tính chất giáo điều hình thức đang phổ biến trong dạy học hiện nay Ngoài ra, TN VL còn góp phần giúp cho HS củng cố niềm tin khoa học nhằm hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho HS

Cùng với TN VL, việc sử dụng các phương tiện dạy học, nhất là các phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học là hết sức cần thiết, đó cũng chính là điều kiện cần thiết nhằm đạt được mục đích dạy học

Sử dụng một cách hợp lí các phương tiện dạy học nói chung là việc làm

không thể thiếu được trong mục tiêu nâng cao hiệu quả dạy học Đó chính là một trong những cách thức để cung cấp kiến thức cho HS một cách chắc chắn và chính xác, làm cho nguồn thông tin họ thu nhận được trở nên đáng tin cậy hơn, cụ thể hơn, từ đó HS tăng thêm khả năng tiếp thu về những thuộc tính bản chất của các sự vật, hiện tượng và các quá trình phức tạp mà bình thường họ khó nắm vững được

Đó cũng chính là cách để rút ngắn thời gian lĩnh hội kiến thức của HS, dễ dàng gây được cảm hứng và sự chú ý của HS, giải phóng GV khỏi một khối lượng lớn các công việc chân tay Bằng việc sử dụng phương tiện dạy học, GV có thể kiểm tra một cách khách quan hơn khả năng tiếp thu kiến thức cũng như sự hình thành kĩ năng,

kĩ xảo của HS

Có thể nói rằng, trong dạy học cũng như trong nghiên cứu khoa học, TN VL

và các phương tiện dạy học hiện đại có một vai trò hết sức quan trọng và có tác dụng rất lớn Tuy vậy, trong các trường phổ thông hiện nay, TN VL vẫn chưa có một vị trí xứng đáng, các thiết bị dạy học hiện đại được sử dụng chưa nhiều và có phần kém hiệu quả Nguyên nhân một phần là do sự thiếu thốn về cơ sở vật chất và thiết bị TN ở các trường phổ thông Mặt khác, do TN chưa được đưa vào trong kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS, điều đó đã ảnh hưởng đến thái độ của cả người dạy và người học đối với việc sử dụng TN trong dạy và học VL Bởi như chúng ta biết thi cử có tác dụng điều chỉnh việc dạy và học: thi thế nào thì dạy và học thế đó Một phần khác không kém phần quan trọng chính là ở đội ngũ giáo viên (GV), chúng ta chưa mạnh dạn tìm tòi, nghiên cứu sử dụng, để các TN VL, các phương tiện dạy học hiện đại thực sự mang lại hiệu quả Ngoài ra, cũng cần phải

thừa nhận rằng, khả năng sử dụng các thiết bị dạy học hiện đại cũng như thao tác

TN của một bộ phận GV hiện nay nói chung còn hạn chế

Nội dung của chuyên đề này đề cập đến việc sử dụng TN và các phương tiện dạy học trong dạy học vật lí, đồng thời đề xuất việc kết hợp sử dụng TN và các phương tiện hiện đại nhằm nâng cao chất lượng dạy và học vật lí ở trường phổ thông

NỘI DUNG

I THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VL

1.1 Chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí

1.1.1.Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức

Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức

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

Vai trò của TN trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu Trong dạy học VL, TN được sử dụng như một công cụ phân tích hiện thực khách quan, từ đó HS thu nhận tri thức về đối tượng, nếu ban đầu HS chưa biết hoặc biết một ít về đối tượng cần nghiên cứu, thì TN được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó, thông qua TN, HS có thể trả lời được các câu hỏi về hiện tượng xảy ra của đối

tượng … Chẳng hạn, khi nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng, thông qua TN,

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) mà còn thu thập được các số liệu về góc tới và góc khúc xạ tương ứng, tạo cơ sở để rút ra được nội dung định luật khúc

xạ ánh sáng

Trong cuộc sống thực tế, các sự vật hiện tượng xung quanh chúng ta vô cùng phức tạp, đa dạng và đan xen vào nhau Ta không thể nghiên cứu riêng lẻ một hiện

tượng mà không có sự ảnh hưởng của các hiện tượng khác tác động lên chúng, nghĩa là không thể tách riêng từng hiện tượng để quan sát, nghiên cứu Trong tự nhiên cũng thế, các hiện tượng xảy ra chằng chịt và đan xen lẫn nhau, để nghiên cứu các hiện tượng, sự vật riêng biệt, ta chỉ có thể sử dụng TN để nghiên cứu riêng cho trường hợp cụ thể đó, và chỉ có thông qua TN thì sự vật, hiện tượng cần nghiên cứu mới được phơi bày rõ ràng bản chất của nó, và đó cũng là điều mà chúng ta cần quan tâm

Thực tế, trong dạy học nói chung và dạy học VL nói riêng, đối với những bài học có liên quan đến những hiện tượng, nếu GV giảng dạy theo lối thông báo TN thì

HS sẽ thụ động tiếp nhận kiến thức, nhưng nếu dùng TN thì thông qua TN, HS

không những tiếp thu kiến thức một cách một cách tự lực, mà qua đó làm cho HS tích cực, sáng tạo hơn trong hoạt động nhận thức, từ đó họ hăng hái tham gia vào công cuộc khám phá kiến thức mới thông qua TN

Có thể nói rằng, TN là nguồn cung cấp thông tin chính xác về các sự vật, hiện tượng và chỉ có TN thì kiến thức mà HS thu nhận mới đạt chất lượng, hiệu quả và chính việc sử dụng TN trong dạy học VL 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 “hòn đá thử vàng” của mọi tri thức chân chính Bởi vậy, có thể nói TN có chức năng trong việc kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu nhận

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

mà HS đã lĩnh hội Thông thường, suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, mà cần phải được GV kiểm tra bằng TN Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của

HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN Trong trường hợp

này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng

sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS thu nhận được

Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn

Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo Trong trường hợp đó TN được sử dụng với tư cách

là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn

Chẳng hạn: việc vận dụng kiến thức về lực nâng trong chế tạo máy bay, để có được phương án tối ưu trong việc thiết kế kiểu dáng cánh máy bay người ta đã làm

TN với với các mô hình máy bay thu nhỏ Sau đó dựa vào phương pháp tương tự và

lí thuyết đồng dạng để chuyển kết quả thu được qua việc nghiên cứu trên mô hình vào các đối tượng thực tế cần chế tạo

Trong dạy học VL, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thể hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS , mà TN còn có một vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc

Các kiến thức VL được giảng dạy trên lớp cần phải được khắc sâu trong tiềm thức của HS, theo đó, HS phải thường xuyên củng cố 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

TN để giải quyết, TN VL giúp cho HS có điều kiện vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, từ đó xoá bỏ dần lối học vẹt, lí thuyết suông đã tồn tại nhiều năm trước đây

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

TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học, chẳng hạn:

– Đối với phương pháp thực nghiệm, TN luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả

thuyết, …

– Trong phương pháp mô hình, TN giúp ta thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình

Ngoài ra, đối với mô hình vật chất điều bắt buộc là người ta phải tiến hành các TN thực sự với nó Cuối cùng, nhờ những kết quả của các TN được tiến hành trên vật gốc tạo cơ sở để đối chiếu với kết quả thu được từ mô hình, qua đó để có thể kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của nó

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

Trong dạy học VL, TN đóng một vai trò cực kì quan trọng, dưới quan điểm lí luận dạy học vai trò đó được thể hiện những mặt sau:

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

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

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

Việc sử dụng TN trong dạy học góp phần quan trong vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học Trước hết, TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức

và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo VL cho HS Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn

Truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản là một trong những nhiệm vụ quan trọng của hoạt động dạy học Để làm được điều đó, GV cần nhận thức rõ việc xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh, thể hiện trong cách suy nghĩ, thao tác tư duy và làm việc để họ tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn Thông qua TN, bản thân HS cần phải tư duy cao mới có thể khám phá ra được những điều cần nghiên cứu Thực tế cho thấy, trong dạy học VL, đối với các bài giảng có sử

dụng TN, thì HS lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, HS quan sát và đưa ra những dự đoán, những ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn

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

Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS TN còn là điều kiện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS

Hoạt động dạy học không chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản đơn thuần mà điều không kém phần quan trọng ở đây là làm thế nào phải tạo điều kiện cho HS tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng những thao tác của chính bản thân họ Trong dạy học VL, đối với những bài giảng có TN thì GV cần phải biết hướng HS vào việc cho họ tự tiến hành TN, có như vậy kiến thức các em thu nhận được sẽ vững vàng hơn, rèn luyện được cho các em sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ mỉ hơn và chính xác hơn Có như thế, khả 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

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

Chính nhờ TN và thông qua TN mà ở đó HS tự tay tiến hành các TN, các em

sẽ thực hiện các thao tác TN một cách thuần thục, khơi dậy ở các em sự say sưa, tò

mò để khám phá ra những điều mới, những điều bí ẩn từ TN và cao hơn là hình thành nên những ý tưởng cho những TN mới Đó cũng chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của HS được tích cực hơn

Thông qua TN, nhờ vào sự tập trung chú ý, quan sát sự vật, hiện tượng có thể 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 TN, chú ý kĩ TN để có những kết luận, những nhận xét phù hợp

Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh

TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em

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

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

1.2 Thí nghiệm biểu diễn và những yêu cầu cơ bản khi sử dụng

Dựa vào hoạt động của GV và HS, có thể phân TNVL thành hai loại: TN biểu diễn và TN HS Đối với thí nghiệm biểu diễn, dựa vào mục đích sử dụng thí nghiệm,

có thể phân các loại như sau:

+ TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học TN

mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

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

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

Để có thể phát huy tốt vai trò của TN biểu diễn trong dạy học VL GV cần phải quán triệt các yêu cầu sau đây trong khi tiến hành TN

Thứ nhất,TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng TN là một khâu

trong tiến trình dạy học, do đó nó phải luôn gắn liền hữu cơ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiến trình dạy học Nếu TN biểu diễn không gắn liền hữu

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

Thứ hai,TN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí Do thời gian của một tiết học chỉ

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

Thứ ba,TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục Trước hết TN biểu diễn phải

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

Thứ tư,TN biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được Phải được bố trí TN

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

hỗ trợ

Thứ năm,TN biểu diễn phải đảm bảo an toàn Trong khi tiến hành TN biễu

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

– Để thực hiện những TN một cách có hiệu quả, cần chú ý đến những kĩ thuật biểu diễn TN cơ bản sau:

+ Sắp xếp dụng cụ: Các dụng cụ TN phải được bố trí và sắp xếp sao cho lôi cuốn được sự chú ý của HS và đảm bảo cho cả lớp quan sát được Muốn vậy phải lựa chọn các dụng cụ TN có kích thước đủ lớn và phải sắp xếp những dụng cụ này trong cùng một mặt phẳng thẳng đứng để chúng không che lấp lẫn nhau Những dụng cụ quan trọng phải đặt ở vị trí cao nhất, dụng cụ thứ yếu đặt thấp hơn và dụng cụ không cần thiết để HS quan sát thì có thể che lấp

+ Dùng vật chỉ thị: Để tăng cường tính trực quan của các TN ta có thể dùng các vật chỉ thị, chẳng hạn: Dùng màu pha vào nước; dùng khói trong TN truyền thảng ánh sáng, hoặc trong TN đối lưu của không khí

+ Dùng các phương tiện hỗ trợ như: Đèn chiếu; Gương phẳng; Video Camera

1.3 Các biện pháp sử dụng thí nghiệm nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

1.3.1 Tăng cường sử dụng thí nghiệm để tạo ra tình huống có vấnđề

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

Thực tế dạy học cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu, biện pháp mà lâu nay

đa số GV gần như lãng quên hoặc thực hiện chưa có hiệu quả