vận dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học dạy học chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 THPT với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

Trong khi đó, cách tiếp cận một số kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm” VL lớp 10 THPT được các tác giả viết theo trình tự: xuất phát từ £hí nghiệm vật ly > ti kết quả thí ngh

MO DAU

1 Ly do chon dé tai :

Công nghiệp hóa, hiện dai hóa đất nước là mục tiêu hang dau trong đường lối xây

dựng phát triển của nước ta, “ đấy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển

kinh tế trì thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020” Muốn thực hiện thành công mục tiêu nay, chúng ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con người Việt Nam nền giáo đục nước ta không chỉ lo đào tạo đủ về số lượng mà cần quan tâm đặc biệt đến chất lượng đào tạo Giáo đục đào tạo có vị trí quan trọng đề phát triển nguồn nhân lực, quyết định thành công của công cuộc xây dựng đất nước Đại hội XI của Đảng đã xác định mục tiêu tổng quát trong thời kỳ quá độ lên chủ nghĩa xã hội của nước ta là xây dựng được

về cơ bản nền tang kinh tế, văn hóa phù hợp, tạo cơ sở dé nước ta trở thành một nước xã hội chủ nghĩa ngày càng phôn vinh “ Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguôn nhân lực, bôi dưỡng nhân tài, góp phân quan trọng phát triển đất nước, xây dựng nên văn hóa và con người Việt Nam”.| 4]

Vì vậy, đôi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn được ngành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay Dại hội XI của đảng về việc đổi mới căn bản, toàn điện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế cần được tiến hành với các giải pháp toàn diện, đồng bộ và nhất quán nêu rõ: “Đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thị, kiểm tra theo hướng hiện đại; nâng cao chất lượng giáo dục toàn điện, đặc biệt coi trọng giáo dục lý tưởng, giáo đục truyền thống lịch sử cách mạng, đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành, tác phong công nghiệp,

ÿ thức trách nhiệm xã hội ” và “Đổi mới mạnh mẽ nội dung, chương trình, phương pháp dạy và học ở tắt cả các cấp, bậc học Tích cực chuẩn bị để từ sau năm 2015 thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới Mở rộng và nâng cao chất lượng đào tạo ngoại ngữ Nhà nước tăng đâu tư, đông thời đẩy mạnh xã hội hóa, huy động toàn xã hội

chăm lo phát triễn giáo đục” [4]

Trong nền kinh tế tri thức công nghệ thông tin (CNTT ) chính là chìa khóa mở rộng không gian học tập, là nhu cầu nói giữa các nền văn hoá

Ở nước ta, vấn đề ứng dụng CNTT trong giáo dục đào tạo được Đảng và Nhà nước rất coi trọng coi yêu cầu đổi mới PPDH có sự hỗ trợ của các phương tiện kỹ thuật

hiện đại là điều hết sức cần thiết Các văn kiện, nghị quyết, chỉ thị của Đảng, Chính phủ,

Bộ Giáo dục — Đào tạo đã thê hiện rõ điều này Bộ trưởng Bộ giáo dục đã chỉ rõ : “ Đối

với giáo dục đào tạo, CNTT có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp, phương thức dạy và học CNTT là phương tiện để tiến tới một xã hội học tập Mặt khác, giáo đục và đào tạo đóng vai trò quan trọng bậc nhất thúc đây sự phát triển công nghệ thông tin thông qua nguồn nhân lực cho CNTT7 ” [ 2]

Hiện nay ở trên thế giới cũng như ở nước ta có rất nhiều PPDH hiện đại nhằm phát huy tốt vai trò của học sinh (HS) trong đó có dạy học theo phương pháp thực nghiệm d(PPTN) Dạy học theo PPTN nhằm tích cực hóa tư duy của người học, giúp người học tìm kiếm, phát hiện, khám phá ra vấn đề và giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học đồng thời nâng cao tinh chú động và sáng tạo của người học Vì thế việc nghiên cứu và

vận dụng PPTN vào dạy học vật lý (DHVL) là rất cần thiết

Thực trạng giáo dục nước ta qua nghiên cứu cho tháy việc giảng dạy kiến thức vật

lý (VL) nói chung, chương “Động lực học chất điểm” VL lớp 10 THPT nói riêng cho

HS vẫn còn được tiến hành theo lối thông báo - tái hiện HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động, máy móc chú yếu là học thuộc lòng các kiến thức bởi nhiều lý do chủ quan và khách quan khác nhau : Khả năng thực hành, năng lực của giáo viên (GV), cơ

sở vật chất thiết bị, thời gian chuẩn bị và thời gian thí nghiệm Những nguyên nhân nữa phải kể đến là một số thí nghiệm không thể tiến hành được thí nghiệm thật, các thí nghiệm nguy hiểm hoặc không thê thực hiện trong những điều kiện bình thường, dụng

cụ cần thiết cho thí nghiệm quá đất, thí nghiệm diễn ra quá lâu Từ đó, HS cảm thấy

chán học, mệt mỏi, học không hiểu, làm bài tập không được Trong khi đó, cách tiếp cận một số kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm” VL lớp 10 THPT được các tác giả viết theo trình tự: xuất phát từ £hí nghiệm vật ly > ti kết quả thí nghiệm rút

ra các định luật vật lý — vận dụng các định luật vào việc giải thích một số hiện tượng

VL thường gặp trong đời sống hoặc giải các bài tập VL trong phạm vi áp dụng các định luật đó Trong trường hợp này rõ ràng thí nghiệm mô phóng (TNMP) và thí nghiệm ảo

(TNA) tỏ ra ưu thế hơn so với thí nghiệm thật Với TNA và TNMP sẽ tạo điều kiện tốt

hơn cho HS quan sát, thu thập thông tin phán đoán, nhờ đó quá trình học tập sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn và có thê góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường trung học phổ thông Việc sử dụng các TNA TNMP là xu hướng của các nước phát triển trên thế giới đang khai thác mạnh Sử dụng TNA, TNMP sẽ làm cho

giờ học sôi nồi, linh hoạt hơn, gây ra ở các em một sự tò mò, hứng thú học tập Với sự

hỗ trợ của TNA và TNMP, nhiều vấn đề sẽ được giải quyết nhanh chóng và chính xác

mà các thí nghiệm của chúng ta hiện nay chưa thể đạt được

Tuy nhiên thí nghiệm thật và TNA đều có mặt mạnh , mặt yêu khác nhau, nhưng hai loại hình này hỗ trợ cho nhau rất hiệu quả, đặc biệt hữu ích cho việc tự học của HS

va ca GV Tuy điều kiện thực tế nên sử dụng loại nào mức độ ra sao để có hiệu quả sư phạm cao nhất.Trước mắt và trong tương lai gần nên tận dụng TNA và TNMP đề bù đắp cho sự thiếu hụt của TN thật đồng thời cũng góp phần tiết kiệm đầu tư vào thiết bị

TN thật

Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Vận dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” vật lý lớp 10 THPT với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng PPTN vào thiết kế một số bài dạy học thuộc chương “Động lực học

chất điểm” VL lớp 10 THPT với sự hỗ trợ của TNMP và TNA nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, giúp HS chủ động chiếm lĩnh kiến thức một cách bền vững từ

đó nâng cao chất lượng day hoe

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

e_ Dói tượng nghiên cứu :

- PPTN trong DHVL

- May vi tinh va mét sé phan mém day hoe

- Hoat động dạy của GV và hoạt động hoc của HS khi dạy chương “ Động lực học chất điểm ” VL 10 THPT

®© Phạm vi nghiên cứu :

- Thiét kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “ Động lực học chất điểm ” VL

10 THPT theo PPTN với sự hỗ trợ của TNMP và TNA

4 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng PPTN với sự hỗ trợ của TNMP và TNA một cách khoa học vào dạy chương “ Động lực học chất điểm” thì sẽ kích thích hứng thú học tập, phát huy tính tích cực hoạt động của học sinh, tăng cường sự bền vững của kiến thức từ đó nâng cao chất

luong day hoc

5 Nhiém vu nghiên cứu

Dé đạt được mục tiêu của đề tài, đề tài này phải thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu Sau:

- Nghiên cứu những định hướng đổi mới phương pháp DHVL ở trường THPT hiện nay

- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý đặc biệt lý luận về PPTN trong nghiên cứu khoa học VL và trong DHVL với sự hỗ trợ của THMP và TNA

- Xác định mục tiêu và phân tích nội dung kiến thức chương trình và sách giáo khoa chương “ Động lực học chat diém ” VL 10 THPT Qua do tim hiéu những thuận lợi khó khăn trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cúa HS trong quá trình dạy học chương

“Động lực học chất điểm ” VL 10 THPT

- Khai thác và nghiên cứu khả năng hỗ trợ của TNA và TNMP trong hoạt động

nhận thức của HS khi dạy chương “ Động lực học chất điểm ” VL 10 THPT

- Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “ Động lực học chất điểm ”

VL 10 THPT theo PPTN với sự hỗ trợ của TNA và TNMP

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT đề kiểm chứng giả thuyết khoa học và tính khả thi của việc sứ dụng TNA và TNMP trong dạy học vật lý THPT

6 Phương pháp nghiên cứu

-_ Để hoàn thành các nhiệm vụ như đã nêu ở trên chúng tôi vận dụng các phương nghiên cứu sau:

6.1 Phương pháp nghiên cứa lý thuyết

Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa và hệ thống hóa đê :

Nghiên cứu các văn kiện của đảng và nhà nước, các nghị định, các thông tư, chỉ thị

của Bộ giáo dục và Đào tạo về đổi mới PPDH hiện nay ở trường THPT

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của PPTN trong DHVL

- Nghiên cứu mục tiêu nội dung chương trình và sách giáo khoa, sách giáo viên vật

lý 10 THPT chương “ Động lực học chất điểm ” Các tài liệu tham khảo, các bài báo đăng trong tạp chí giáo đục có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn một sỐ phần mềm hỗ trợ đạy học

6.2 Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT An Dương Vương có đối chứng đề kiểm tra tính khả thi của đề tài khi sử dụng PPTN trong DHVL với sự hỗ trợ của THMP

và TNA

6.3 Phương pháp thống kê

Sử dụng phương pháp thống kê toán học mô tá và thống kê kiểm định đề xử lý kết

quả thực nghiêm sư phạm và kiêm định giả thuyết thống kê và sự khac biệt trong kết quả học tập của nhóm đối chứng (ĐC) và nhóm thực nghiệm (TN)

Chương 1: Co sở lí luận của việc vận dụng phương pháp thực nghiêm vào dạy học vật

lý THPT với sự hỗ trợ của thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng

Chương 2: Vận dụng phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng

và thí nghiệm ảo vào dạy học chương “ Động lực học chất điểm ”

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỤC LỤC

NOI DUNG

CHUONG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP THUC NGHIEM VỚI

SU HO TRO CUA THI NGHIEM AO VA THi NGHIEM MO PHONG TRONG DAY HOC VAT LY O TRUONG THPT

1.1 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học vật lý

1.1.1 Khái niệm chung về phương pháp thực nghiệm [16, Tr.21]

Có hai cách khác nhau về phương pháp thực nghiệm vật lý

Cách thứ nhất : Cho rằng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm kiểm tra đánh đã

có hoặc để đo đạc độ chính xác cao một đại lượng vật lý nào đó Như vậy PPTN chỉ là khâu thí nghiệm vật lý Cách hiểu này làm giảm vai trò của PPTN trong quá trình nhận thức Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa hẹp

Cách thứ hai : Cho rằng PPTN theo nghĩa rộng bao gồm tất cả các khâu của quá trình nhận thức từ việc đặt vấn dé trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm hoặc quan sát

được đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết quá

và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu

Cách hiểu thứ hai về PPTN đúng với vai trò, vị trí của nó trong quá trình phát triển của

vật lý học

PPTN bao gồm các yếu tổ sau :

- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát sự kiện thực nghiệm

- Dé xuat giả thuyết

- _ Suyra hệ quả logic từ giả thuyết

- Xác lập phương án thí nghiệm đề kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của giả thuyết

- _ Rútra kết luận xác nhận hay bác bỏ giá thuyết

1.1.2 Nội dung của phương pháp thực nghiệm

Galile được coi là ông tổ của vật lý thực nghiệm, người sáng lập ra phương pháp thực nghiệm và các nhà khoa học sau này đã kế thừa và hoàn chỉnh hơn Spaski đã nêu lên thực chất của PPTN của Galile như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giá thuyết (dự đoán) Giá thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện thực nghiệm đã làm Nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận logic

và bằng toán học, các nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những hệ quá và sự kiện mới đó

lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công,

nó khăng định giả thuyết, biến giả thuyết thành định luật vật lý chính xác [19, trang

108]

Đánh giá vai trò của thực nghiệm, Anhxtanh viết : “ Tất cả sự nhận thức về thế

giới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thực nghiệm ” [12]

Như vậy xét toàn thể, để xây dựng tri thức khoa học vật lý luôn cần đến thực nghiệm và PPTN đã công nhận là phương pháp cơ bản của vật lý học

Ở nước ta, cũng đã có rất nhiều các bài viết khác nhau về phương pháp thực

nghiệm Theo tác giả Phạm Hữu Tòng: “Nếu nhà khoa học dựa trên việc thiết kế

(nghĩ ra) phương án thí nghiệm khả thi và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) dé thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoán khoa học nào đó) thì phương pháp nhận thức trong trường hợp này được gọi là phương pháp thực nghiệm” [ 19, tr.125]

Còn theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng thì phân biệt PPTN theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp “Theo nghĩa rộng, PPTN có thể bao gồm từ những ý tưởng ban đầu của các nhà khoa học cho đến kết luận cuối cùng Theo nghĩa

hẹp, PPTN có thể hiểu như sau: từ lý thuyết đã biết suy ra hệ quả và dùng thí nghiệm

để kiểm tra hệ quả Các nhà thực nghiệm không nhất thiết tự mình xây dựng giả

thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiểm tra được Nhiệm

vụ của nhà vật lý thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có suy ra hệ quả có thể kiếm tra được và tìm cách bồ trí thí nghiệm khéo léo, tính vĩ để quan sát được hiện tượng do

lý thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác” [19, tr.111] PPTN có thê hiểu

theo nghĩa rộng hoặc nghĩa hẹp tùy theo quan điểm của mỗi người xem xét, gắn với lịch

sử vật lý học, cũng như tùy theo mục đích cụ thể của người vận dụng nó trong dạy học

ở các bậc học khác nhau

1.1.3 Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm

Theo luận điểm của M.Bunseman và V.G.Razumopxki thì giai đoạn điển hình của quá trình nhận thức khoa học được tóm tắt như sau :

So dé 1: So do cau tric PPTN ciia M.Bunseman va V.G.Razumopxki

Một quá trình nhận thức khoa hoc đầy đủ diễn ra theo các giai đoạn trên Thực tiễn

là điểm xuất phát cũng là mục đích cuối cùng của nhận thức khoa học để hành động trong thực tiễn đúng quy luật Từ thực tiễn xuất phát những hiện tượng ,sự vật mà lý trí

con người chưa giải thích được với tri thức và kinh nghiệm đã có Con người tìm cách

trả lời cho câu hỏi đó Khi đó xuất hiện vấn đề nhận thức Để trả lời cho câu hỏi khoa

học đặt ra ,người nghiên cứu bằng các thao tác tư duy : phân tích, so sánh , tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa và cả trực giác khoa học đã đề ra giả thuyết Giả thuyết được thể hiện bằng một hoặc một số phán đoán logic mà tính chân thực của nó mới ở dạng có thể Cần chứng minh tính chân thực của giả thuyết [ 16 tr.22]

Vận dụng chu trình nhận thức của Razumopxki vào quá trình nhận thức Vật lý bằng PPTN, tham khảo ý kiến của Vuseman, trong luận án tiến sỹ của mình PGS.TS Phạm Thị Phú cho rằng : Hoạt động nhận thức vật lý theo PPTN hiểu theo nghĩa đầy đủ có

biểu điễn theo sơ đồ sau : ( Sơ đồ 2)

chúng vào thực tiễn

1.2 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý

1.2.1 Sự chuyển hóa của phương pháp nhận thức khoa học thành phương pháp dạy hoc [16] , [19]

Chuyền hóa phương pháp thực nghiệm vật lý thành phương pháp dạy học vật lý là việc tổ chức tiến hành dạy học vật lý phỏng theo các giai đoạn vủa phương pháp thực nghiệm vật lý của các nhà khoa học.HS đóng vai trò nhà khoa học tự lực xây dựng kiến thức mới cho chính mình dưới sự hướng dẫn của GV, trong sự hợp tác với bạn học, sự

hỗ trợ của SGK và các phương tiện dạy học khác

1.2.2 Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý và hướng dẫn học sinh hoạt động trong mỗi giai đoạn

Bồi dưỡng cho học sinh PPTN có nghĩa là tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức theo các giai đoạn của PPTN cúa quá trình nhận thức khoa học, nhằm bồi dưỡng năng lực tìm tòi, sáng tạo hoạt động giải quyết vấn đề Vì vậy tốt nhất là giáo viên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau :

Giai đoạn 1: Làm nảy sinh van dé

Giáo viên tô chức các tình huống học tập có vấn đề như: mô tả một hoàn cảnh thực tiễn, biểu diễn một vài thí nghiệm trong đó có các mối quan hệ đáng chú ý, các biểu hiện bản chất hay những quy luật phô biến mà học sinh chưa ý thức được và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng hoặc xác lập một mối quan hệ nào

đó Tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cẦn phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được Từ đó, kích thích hứng thú học tập của học sinh [19,

tr.111]

Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán

Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào sự quan sát, vào kinh nghiệm cúa bản thân, vào những kiến thức đã có (ta gọi là xây dựng giả thuyết) Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn Người giáo viên phải hướng dẫn các em biết dự đoán có căn cứ, giúp học sinh lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chọn lựa và xây dựng dự đoán hợp lí hơn cả [19, tr.1 11]

Giai đoạn 3: Từ dự đoán suy luận rút ra hệ quả logic co thê kiểm tra được.

Gia thuyét được nêu dưới dạng một phán đoán: đó là một nhận định có thể mang

tính bản chất khái quát Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải được kiểm tra Việc

kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát thường không thê mà thay vào đó là kiểm tra

hệ quả của nó Hệ quả logic được suy luận từ giả thuyết trong PPTN phải thỏa mãn 2 điêu:

Tuân theo quy tắc logic hoặc toán học

Có thê kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý

Các phép suy luận logic và toán học phải dẫn đến kết luận có dang :

- Biểu thức toán học biểu dién su phụ thuộc của các đại lượng vật lý mà

những đại lượng này phái đo được trực tiếp (ví dụ: nhiệt độ, thẻ tích )

- Một khẳng định tổn tại hay không tổn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó

Việc suy ra hệ quả logic có thể gồm một số trong các thao tác sau: phân tích, so sánh đối chiếu, suy luận suy diễn, cụ thể hóa

Giai đoạn 4: Đề xuất và tiễn hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quả dự đoán

Đây là hành động đặc thù của PPTN Trong giai đoạn này bao gồm các thao tác sau:

a Đề xuất phương án thí nghiệm

Ở thao tác này, người giáo viên phải làm sao cho học sinh có thể tự do đề xuất các ý tưởng của mình, từ đó giáo viên có thể hướng dẫn, luyện tập để các ý tưởng

đó ngày càng có căn cứ hơn và hiện thực hơn thì mới phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh

b Tiến hành thí nghiệm

Cần tổ chức cho học sinh tự lực tiến hành các thao tác thí nghiệm, thu thập và xử lý thông tin, rút ra kết quả Ở thao tác này, các kỹ năng thực hành như: tính toán, lấy sai

số, đánh giá độ chính xác của phép đo, vẽ đồ thị được rèn luyện [20]

Giai đoạn 5: Rút ra kết luận (Họp thức hóa kết quả nghiên cứu)

Nội dung của giai đoạn này bao gồm:

- Tổ chức cho học sinh hoặc nhóm học sinh báo cáo kết quả nghiên cứu của mình (kết quả thí nghiệm, những nhận xét, đánh giá, tính xác thực của dự đoán

được kiểm tra) trước lớp.

- Té chtte cho hoc sinh (các nhóm học sinh) trao đổi, tranh luận, đánh giá kết quả

nghiên cứu cúa bạn, thí nghiệm có kiểm tra được đúng điều dự đoán không, cần bổ sung

điều chỉnh thế nào

- Giúp học sinh chuẩn xác hóa các kết luận, rút ra kiến thức Nếu kết qua thí

nghiệm khẳng định hệ quả logic tức là khẳng định tính chân thực của dự đoán (giả thuyết) Nếu kết quả thí nghiệm phủ định hệ quả logic thì phải kiểm tra lại thí

nghiệm (bồ trí đã hợp lý chưa, tiến hành đo đạc có gì sai ) hoặc quá trình suy ra hệ quả logic có phạm sai lầm gì (về quy tắc logic hoặc toán học) hoặc là phải xem lại

chính bản thân dự đoán (giá thuyết) để điều chỉnh, thậm chí phải thay đổi bằng dự

đoán khác cho đến khi có sự phù hợp của kết quá thí nghiệm với hệ quá mới thì lúc đó

dự đoán (giả thuyết) nêu ra mới thành chân lý khoa học (định luật, thuyết, định lý ) [19]

Giai đoạn 6: lận dụng kiến thức mới

Học sinh vận dụng kiến thức mới để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng

trong thực tiễn, nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật trong đời sống, sản xuất Thông qua

đó, trong một số trường hợp sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mậu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết [16]

Khái niệm “vấn đề” dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà HS

không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần các kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động đã có mà phải tìm tòi sáng tạo mới giải quyết được và khi giải quyết được thì

HS đã thu được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới Vấn đề là một câu hỏi về

một cái chưa biết, câu trả lời là một cái mới, chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại Tình huống có vấn dé là tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS cảm thấy với khả năng của mình thì có thể giải quyết được nên kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS Có nhiều cách tạo tình huống có vấn đề:

từ kinh nghiệm sống, quan sát tự nhiên, thí nghiệm, giải bài tap VL, ké chuyén lich

SỬ

V¡ dụ: Thí nghiệm đơn giản về sự rơi nhanh khác nhau của hai tờ giấy giống nhau nhưng một tờ được vo tròn, còn tờ kia được để nguyên mâu thuẫn với kinh nghiệm sẵn có của HS (ảnh hưởng của lực cản không khí lên sự rơi của các vật)

Giả thuyết là câu trả lời có tính chất dự đoán cho câu hỏi đã nêu ra Dự đoán này

có thể còn thô sơ nhưng có căn cứ, có lí lẽ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn Có

nhiều cách đề xuất giả thuyết

- Dựa vào sự liên tướng tới một kinh nghiệm đã có

Vi du: Dua vào kinh nghiệm về tác dụng của lực lên cánh cửa ra vào quanh bản lề,

HS đề xuất giả thuyết: Tác dụng làm quay vật của lực tỉ lệ với độ lớn F của lực và khoảng cách / từ điểm đặt của lực tới trục quay (~ Fj)

- Dwa vào sự tương tự, dựa vào phép ngoại suy

Vi du : Khi xét xem chuyền động rơi tự do của một vật thuộc loại chuyền động nào, sử dụng phép ngoại suy từ quy luật đã biết về chuyên động thắng nhanh dần đều của một vật trên mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng của mặt phẳng 0 < ø < 90) cho trường

hop gidi han (a = 90°) dé đưa ra giả thuyết: Chuyển động rơi tự do của vật là chuyển

động thẳng nhanh dần đều

Trong chương trình VL phổ thông, các mối liên hệ định lượng giữa hai đại lượng thường gặp là bằng nhau, tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, t¡ lệ nghịch bậc hai, hàm số bậc nhất, tỉ lệ theo hàm số sin, sự bảo toàn của một đại lượng Để HS có thể đề xuất

được dự đoán về mối liên hệ định lượng giữa hai đại lượng, cần tiến hành thí

nghiệm với một số phép đo nhất định

1.2.3 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS 1.2.3.1 Thí nghiệm vật lý

“Thi nghiém vat lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điểu 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” [Š]

1.2.3.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý

Theo quan điểm của lý luận nhận thức, thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức, là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, và là phương tiện dé van dung tri thức vào thực tién

Còn theo quan điểm lý luận dạy học thí nghiệm vật lý có các vai trò sau đây:

Thí nghiệm có thể tham gia tắt cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: Thí nghiệm vật lý ding dé tao tình huống có vấn đề đây là vấn đề rat quan trong

đối với HS vì kết quả của những thí nghiệm ở giai đoạn này sẽ làm nảy sinh mâu thuân

giữa kiến thức mới với các quan niệm hiện có của HS Trong giai đoạn hình thành kiến

thức mới, thí nghiệm vật lý cung cấp số liệu thực nghiệm và đó là cơ sở vững chắc để

khái quát hóa, qui nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic đề hình

thành kiến thức mới Trong giai đoạn củng có kiến thức, kỹ năng của HS, thí nghiệm vật lý có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kỹ năng kỹ xảo mà còn đánh giá được khả năng tự lực, sáng tạo của HS trong quá trình làm thí nghiệm [4] [1 L]

Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn điện HIS: Hiện nay dạy học không chỉ truyền thụ kiến thức cho HS, kỹ năng, kỹ xáo mà còn gớp phần phát triển nhân cách cho HS một cách toàn diện Cho nên trong dạy học vật lý nói chung và thí nghiệm vật lý nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật đó Qua thí nghiệm vật lý làm cho HS hứng thú học tập và quá trình thu nhận thông tin của HS ngày càng mang rõ nét tính tích cực,

tự lực sáng tạo khi học tập môn vật lý Như vậy qua quá trình tiếp cận với các thí nghiệm vật lý dần dần trong HS xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách ý thức của HS giữa vật lý và cuộc sống muôn màu muôn vẻ

dé tạo cho HS hứng thú nhận thức, [9] [11]

Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục tổng hợp cho HS: Qua cdc thi nghiệm do HS tiến hành, các em có nhiều cơ hội tiếp xúc với máy móc thiết bị, cũng như biết cách sử dụng chúng vào các mục đích cụ thể, góp phần rèn kỹ năng, kỹ xảo thực hành, và những phẩm chất của người lao động mới như đức tính cần thận, kiên trì, trung thực [9]

Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thí học tập của HS: Két quả của thi nghiệm trái với quan niệm sẵn có của HS về một hiện tượng vật lý sẽ làm cho HS hứng

thú học tập, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS Nhờ thí nghiệm mà những kiến

thức mà HS thu nhận được rõ ràng, chính xác và thuyết phục, làm cho HS tin tưởng vào tri thức mình thu nhận, gớp phần nâng cao hứng thú trong quá trình học tập cho HS [9] Thí nghiệm là phương tiện tô chức các hình thức hoạt động của HS: Thí nghiệm vật lý cho phép tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau nhằm bồi dưỡng cho

HS thói quen hợp tác lao động, trong nghiên cứu khoa học và trung thực khi nhận thức

một sự vật hiện tượng [11] Vì qua thí nghiệm đòi hỏi HS phái làm việc tự lực hoặc phối

hop tap thé, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm

trong công việc của HS [9]

Thí nghiệm vật lý làm đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lý: Thí nghiệm là phương tiện đơn gián hóa các hiện tượng, quá trình vật lý làm bộc lộ những

nét đặc trưng của sự vật, hiên tượng nghiên cứu, đặc biệt đói với những đối tượng không tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người, tạo trực quan sinh động hỗ trợ cho quá trình tư duy trừu tượng của HS [1 1]

Tóm lại, thí nghiệm vật lý giữ vai trò quan trọng trong dạy học vật lý ở trường phổ thông có tác dụng lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS [7] Vì vậy, dạy học vật lý cần phải gắn với thí nghiệm vật lý Thí nghiệm vật lý không chỉ là nguôn tri thức, là phương tiện có nhiều sức mạnh trong nghiên cứu vật lý, là tiêu chuẩn

chân lý của các kiến thức về thế giới tự nhiên mà còn tạo ra kích thích hứng thú, kích

thích tính tích cực tự giác và sáng tạo của HS đồng thời cũng là một phương pháp dạy học sát với thực tế giáo dục của Việt Nam: “ Học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực

tiễn” [11]

Tuy nhiên, không thể xây dựng đầy đủ các thí nghiệm để “tái tạo lại” mọi hiện

tượng, mọi quá trình xảy ra trong tự nhiên cho HS quan sát hoặc dựa vào đó dé tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Nguyên nhân thì nhiều, nhưng chủ yếu là các hiện tượng

tự nhiên xảy ra ching chịt, phức tạp và không đễ dàng có thể đơn giản hóa được Một số hiện tượng xảy ra quá nhanh, hoặc quá chậm, gây khó khăn cho việc thu nhập các liệu chính xác Một số thí nghiệm lại quá nguy hiểm nên không thể tiến hành được trong giờ dạy lên lớp [11] Chính vì vậy, việc áp dụng thành trựu của công nghệ thông tin để

khắc phục những khó khăn này là rất cần thiết Một trong những biện pháp đó là chúng

ta khai thác và sử dụng các TNA và TNMP, các thí nghiệm này chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn khi sứ dụng đề hỗ trợ việc tô chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học vật lý

1.2.4 Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm cho học sinh

Trong điều kiện dạy học hiện nay ở nước ta, việc học sinh tham gia vào toàn bộ các hành động của phương pháp thực nghiệm là việc rất khó khăn (do hạn chế về thời gian, thiết bị dạy học không đảm bảo, trình độ học sinh ), do vậy, dạy học phương pháp thực nghiệm chỉ có thể thực hiện ở một số những mức độ nhất định dựa vào mức độ tham gia của học sinh vào các hành động của phương pháp thực nghiệm

Theo tác giả Phạm Thị Phú có 4 mức độ dạy học PPTN ở trường phô thông như sau [20]

- Mức độ ]:

Cung cấp cho học sinh nội dung của phương pháp thực nghiệm Ở mức độ này học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm với các khái niện “vấn đề nhận thức”, “giả thuyết”, “hệ quả logic”, “thí nghiệm kiểm tra”,

“kết luận” trong mối liên hệ hữu cơ giữa chúng ở mức độ đơn giản Việc học sinh tham gia trực tiếp vào các hành động của phương pháp thực nghiệm ở mức độ này còn hạn ché, học sinh chỉ có thể tham gia vào một vài khâu trong trường hợp nội dung tri thức đơn giản Tóm lại, ở mức độ này, học sinh phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm, hiểu được phương pháp thực nghiệm là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật vật lý, nắm được cấu trúc của phương pháp thực nghiệm gồm những hành động nào, thứ tự thực hiện các hành động Học sinh

có thể thực hiện ở một vài khâu mà nội dung vật lý đơn giản và trang thiết bị cho phép

Mức độ 1 có thể áp dụng đối với tất cá học sinh lớp 10 THPT Loại bài học tương ứng cho mức độ này là xây dựng kiến thức mới có thí nghiệm biểu diễn

Vi du: Cho HS quan sát sự rơi của nhiều vật khác nhau như hòn gạch, tờ giấy, cái

lá, hòn bị, cái lông chim Những câu hỏi mà HS đã quen nêu ra là: nguyên nhân nào khiến cho các vật rơi khác nhau? Sự rơi của các vật có gì giống nhau không?

- Mức độ 2:

Rèn luyện một số kỹ năng cơ bản, cần thiết, tối thiểu của phương pháp thực nghiệm Học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

và trực tiếp tham gia làm các thí nghiệm kiểm tra

Một số kỹ năng cơ bản cần rèn luyện cho học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm ở mức độ 2:

+ Kỹ năng đo lường trực tiếp các đại lượng: nhiệt độ bằng nhiệt kế

+ Ki nang tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn

+ Kỹ năng quan sát những quá trình, hiện tượng vật lí đơn giản

Ở mức độ này, nhất thiết học sinh phải thực hiện một số thao tác của “thí nghiệm kiểm tra” trong phương pháp thực nghiệm Đây là mức độ áp dụng cho mọi học sinh lớp 10

Vĩ dụ : Lực và gia tốc có mối liên hệ với nhau Xét mới liên hệ giữa chúng cầ phải chia làm hai giai đoạn :

Giai đoạn 1 : Giữ cho khối lượng không đổi, xét sự phụ thuộc của gia tốc và lực tác dụng Như vậy thí nghiệm tiến hành đối với một vật và tác dụng vào nó những lực khác

nhau, xem xét gia tốc thu được tương ứng

Giai đoạn 2 : Giữ cho lực không đổi Xét sự phụ thuộc của gia tốc và lực kết hợp

cả hai kết qua nghiên cứu của mỗi giai doạn sẽ là nội dung định luật II Niu ton Biểu thức định lượng của lực, ý nghĩa vật lý của khái nệm khối lượng cũng được hình thành cùng với quá trình này

Loại bài học tương ứng mức độ này là thực hành thí nghiệm vật lý

Ở mức độ này, để giúp cho học sinh tự lực thực hiện được giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” thì giáo viên có thể thực hiện theo biện pháp sau :

+ Giáo viên nêu ra một số phương án thí nghiệm, cho học sinh lựa chọn phương

án khá thi và tối ưu

+ Giáo viên trình bày mẫu việc xây dựng phương án thí nghiệm của các thí nghiệm lịch sứ

+ Ởmức độ I1, 2 phải làm cho học sinh thấy được cách lập luận, trừu xuất trong việc lập kế hoạch thí nghiệm

+ Sử dụng các bài tập thí nghiệm vật lý để hình thành và rèn luyện kỹ năng lập phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm

+ Chuyên một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứu của học

Cu thể của mức độ này là học sinh giải quyết một bài tập giáo viên giao cho, bài

tập mang tính nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nao do bằng thí nghiệm,

thiết kế chế tạo dụng cụ đo đơn gián đề đo một đại lượng vật lí nào đó

Loại bài học tương ứng cho mức độ này là bài tập thí nghiệm vật lý

1.2.5 Những hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm

1.2.5.1 Những hoạt động nhận thức Vật lý của học sinh

Hoạt động học là một hoạt động đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri

thức, kỹ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triển những

phẩm chất năng lực của người học

Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc, gồm nhiều thành phần có quan hệ và tác động lẫn nhau

Độngcơ 4 ————————>y Hoạt động

Mục đích 4——————————>y Hành động

Phuong tién, điều kiện 4—————————> Thao tac

Hinh 1.1 : Cầu trúc của hoạt động học theo lý thuyết hoạt động

Đối với hoạt động học tập Vật lý của học sinh ở trường phổ thông thì các hành động được dùng phô biến là :

Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng cúa sự vật, hiện tượng

Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản

Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng

Tìm các dâu hiệu giông nhau của các sự vật, hiện tượng

1

2

3

4

5 Bé tri mét thí nghiém để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định

6 Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng

7 Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật hiện tượng

8 Tim méi quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

9 Mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lý tưởng đề sử dụng chúng làm công cụ của tư duy

10 Đo một đại lượng vật lý

11 Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lý, biểu diễn bằng công cụ toán học.

12 Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định

13 Giải thích một hiện tượng thực tế

14 Xây dựng một giả thuyết

15 Từ giả thiết, suy ra một một hệ quả

16 Lập phương án thí nghiệm đề kiểm tra một giả thuyết (hệ quả)

17 Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật

lý

18 Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động

19 Đánh giá kết quá hành động

20 Tìm những phương pháp chung để giải quyết một loại vấn dé

Và những thao tác phố biến cần dùng trong hoạt động nhận thức vat ly

1 Thao tác vật chất :

- Nhận biết bằng các giác quan

- Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, tác dụng lực, làm di chuyền, làm biến dang, ho nóng, làm lạnh, cọ xát, đặt vào một điện áp

- Su dung các dụng cụ đo

- Lam thi nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị)

- Thu thap tai liệu, số liệu thực nghiệm

-_ Thay đổi các điều kiện thí nghiệm

2 Thao tác tư duy :

- Phan tich

- Tổng hợp

So sánh

- _ Trừu tượng hóa

- Khai quat hda

- Cuthé hoa

- Suyluan

- Quy nap

- Suy luan diễn dich

- _ Suy luận tương tự

Những hành động và thao tác ở trên là những hành động và thao tác được dùng phổ biến trong quá trình nhận thức vật lý của học sinh ở trường phô thông [28]

Con trong muc tiéu bồi dưỡng PPTN cho học sinh, để lĩnh hội được PPTN như

một toàn thể, học sinh cần phái có kỹ năng thực hiện những thao tác và hành động

chính của PPTN [20]

1 Đo đạc:

- Đo đạc những đại lượng biến thiên nhanh

-_ Đo gián tiếp các đại lượng

- Biết cách tính sai số tuyệt đối, tương đối và đánh giá độ chính xác của phép đo

-_ Biết vẽ đồ thị Biết sử dụng đồ thị tra cứu những thông tin cần thiết

2 Quan sát :

- Quan sat hiện tượng điễn biến nhanh

- Quan sat quá trình có nhiều hơn 2 đại lượng biến thiên, biết khống chế điều kiện

để đơn giản hóa quá trình (các quá trình biến đối trạng thái chất khí) Mô tả kết quả quan sát bằng bảng số, đồ thị từ đó rút ra những nhận xét

- Quan sát đề đưa ra giả thuyết sơ bộ

3 Thí nghiệm vật lý:

Biết sử dụng các hành động và thao tác trong việc tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn: Bước đầu có hiểu biết và kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm nhằm kiểm tra giả thuyết: rút ra kết luận về vần đề nghiên cứu

4 Về các thao tác tư duy :

Biết phân tích, so sánh các kết quả quan sát và đo đạc, thí nghiệm: biết tổng hợp

và khái quát hóa để rút ra kết luận đơn giản

5 Những hiểu biết về lý thuyết PPTN và vận dụng

-_ Hiểu được những khâu cơ bản của PPTN

- Bước đầu biết sử đụng PPTN xây dựng một vài định luật Vật lý đơn giản

-_ Tự lực nghiên cứu một vấn đề đơn giản bằng PPTN

Như vậy, khi hướng dẫn học sinh nhận thức Vật lý bằng PPTN thì các hành động

và thao tác đặc thù của nhận thức Vật lý đã nêu trên có cơ hội thực hiện; học sinh

được bồi dưỡng, rèn luyện tư duy lý thuyết và thực nghiệm - tư duy Vật lý

1.2.5.2 Những hoạt động chủ yếu của giáo viên khi hướng dẫn học sinh chiếm lĩnh

kién thie theo PPTN Vat ly

-_ Xây dựng tình huống có van dé

- Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp

- Rèn luện cho học sinh kỹ năng thực hiện những tháo tác cơ bản, những hành động phổ biến nêu trên

-_ Lựa chọn và cung cấp cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện các hành động

- Định hướng hành động tư duy học sinh theo các giai đoạn của PPTN

Việc định hướng hành động tư duy học sinh được thực hiện thông qua các câu hỏi Theo tác giả Phạm Hữu Tòng có 3 kiểu định hướng thường sử dụng [28, tr.46] + Định hướng tái tạo: Là kiểu định hướng trong đó người dạy hướng học sinh vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động học sinh đã nắm được hoặc đã được người dạy chỉ ra một cách tường minh, để học sinh có thể thực hiện nhiệm vụ mà họ đảm nhận

Sự định hướng tái tạo lại có thể phân biệt thành hai trình độ khác nhau đối với hành động đòi hỏi ở học sinh Đó là:

Định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể riêng rẽ Người học theo dõi, thực hiện, bắt chước lặp lại theo thao tác mau cu thé do người dạy chỉ ra

Định hướng tái tạo angôrit Người dạy chỉ ra một cách khái quát tổng thẻ trình tự

hành động đề người học tự chú giải quyết được nhiệm vụ

+ Định hướng tìm tòi : Đó là kiêu định hướng trong đó người dạy không chi ra cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động cần áp dụng, mà người dạy chỉ đưa ra cho học sinh những gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận

+ Định hướng khái quát chương trình hóa : Đó là kiểu định hướng phối hợp các đặc điểm của hai kiểu định hướng trên trong đó trước hết người dạy cũng gợi ý cho học sinh tự tìm tòi tương tự như ở kiểu định hướng tìm tòi nói trên, nhưng chú ý giúp

cho học sinh ý thức được đường lối khái quát của việc tim tòi giải quyết vấn đề và sự

định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lí như sẽ trình bày dưới đây, theo các yêu cầu từ cao đến thấp đối với học sinh; từ tổng quát, tổng thể, toàn bộ

đến riêng biệt, chỉ tiết, bộ phận: từ tìm tòi đến tái tạo sao cho thực hiện được một cách

có hiệu quả các yêu cầu cao nhất, vừa sức học sinh

Trong việc định hướng hành động tư duy học sinh theo các giai đoạn của PPTN Vật lý thì các câu hỏi khái quát thường có dạng :

+ Câu hỏi định hướng nêu dự đoán : (Từ quan sát hay từ thí nghiệm ta thấy có mối liên hệ nào giữa đại lượng A và đại lượng B? Từ quan sát hay từ thí nghiệm ta thấy hiện tượng a xuất hiện khi nào? Trong điều kiện nào?)

+ Câm hỏi định hướng nêu hệ quả logic : (Nếu điều dự đoán đúng thì từ dự đoán suy ra hệ quả nào có thề kiểm tra bằng thí nghiệm)

+ Câu hỏi định hướng nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán hay hệ quả

logic của dự đoán: (Cần phải làm thí nghiệm như thế nào để kiểm tra điều đó?

Dụng cụ gì? Lắp ráp ra sao? Trình tự tiến hành thế nào? Xử lý số liệu kết quả thí nghiệm như thế nào?)

+ Câm hỏi định hướng thực hiện thí nghiệm kiểm tra : (Kết quả thí nghiệm có phù hợp với có phù hợp với điều dự đoán không?)

+ Câu hỏi định hướng rút ra kết luận : (Rút ra kết luận gì về vấn đề nghiên cứu?)

+ Câu hỏi định hướng vận dụng trong tình huống đặt vấn đề : (Kiến thức mới (định luật, nguyên lý Vật lý mới) giải thích thế nào cho vấn đề nêu ra ở đề bài?)

+ Câm hỏi định hướng vận dụng trong tình huống mới : (Thí dụ nào chứng minh cho kết luận vừa mới tìm ra bằng PPTN?)

1.2.6 Những sự chuẩn bị cần thiết để sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý [13] [31]

1.2.6.1 Chuẩn bị thí nghiệm Vật ly

Sử dụng thí nghiệm đề phát hiện vấn đè :

-_ Dùng thí nghiệm để tạo ra vấn đề mới :

+ Thí nghiệm phải đơn giản tạo ra hiện tượng dễ quan sát không bị nhiều yếu tố

gây nhiễu

+ Hiện tượng tạo ra trong thí nghiệm phải gây ấn tượng mạnh cho HS

+_ Hiện tượng tạo ra trong thí nghiệm phải chứa đựng yếu tổ trái với suy nghĩ thông thường của HS

- Dan dat HS phat hién ra mau thuẫn nhận thức

+ GV phải nêu ra câu hỏi yêu cầu HS nhớ lại một kiến thức một hiện tượng nào

đó nhằm khẳng định lại sự hiểu biết của HS sau đó đưa ra thí nghiệm tạo ra một

hiện tượng mới trái với sự hiểu biết trước đó của HS, yêu cầu HS giải thích nguyên

nhân

+ GV yéu cầu HS nhắc lại kiến thức cũ, vận dụng kiến thức cũ để dự đoán kết quả hiện tượng sẽ xảy ra Sau đó GV đưa ra thí nghiệm để HS thấy hiện tượng không xảy ra như dự đoán yêu cầu HS trá lời tại sao?

Ư¡ dụ : Tất cả học sinh đều có thể vận dụng kiến thức về lực đây Acsimét dé

giải thích được hiện tượng cái kim thả xuống nước thì bị chìm do lực đây Acsimét

nhỏ hơn trọng lượng của kim Sau đó giáo viên đưa ra một cái kim đã lau khô và sạch thả nhẹ nhàng theo phương nằm ngang trên mặt nước Thật đáng ngạc nhiên: cái kim nỗi trên mặt nước chứ không chìm Nếu thả cái kim đó theo phương thẳng đứng thì kim lại chìm Tại sao? Rõ ràng là cái kim đã chịu ảnh hướng của mặt nước Đề giải thích được hiện tượng trên cần phải nghiên cứu tính chất của mặt chất lỏng đối với cái kim Đó chính là sức căng mặt ngoài của chat long

Sử dụng thí nghiệm để giải quyết van đề :

Thí nghiệm có vai trò quyết định trong việc đánh giá một dự đoán là đúng hay sai Thí nghiệm trong giai đoạn này cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

-_ Hiện tượng mà thí nghiệm tạo ra do nguyên nhân chính rõ rệt có thê dùng làm

cơ sở đề dự đoán

-_ Lập luận từ dự đoán đến hệ quả càng ít giai đoạn trung gian càng tot

- _ Hiện tượng tạo ra trong thí nghiệm càng dễ quan sát trực tiếp càng tốt

Tìm hiểu các phương án thí nghiệm có thể sử dụng trong bài học, lựa chọn phương án khả thi phù hợp với trình độ HS, cơ sở vật chất hiện có của nhà trường 1.2.6.2 Những hoạt động chủ yếu của giáo viên

-_ Xây dựng tình huống có vấn dé

- _ Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp

- _ Rèn luyện cho HS Kĩ năng thực hiện những thao tác cơ bản

- Iựa chọn và cung cấp cho HS những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện các thao tác

-_ Định hướng hành động tư duy HS theo các giai đoạn của PPTN

1.2.6.4 Những kĩ năng cân thiết chuẩn bị cho học sinh

- Kĩ năng đưa ra dự đoán và kĩ năng đề xuất phương án thí nghiệm

- Kĩ năng bố trí tiền hành thí nghiệm, thực hiện các phép đó cơ bản, thu thập thông

tin cần thiết

+ Xác định mục đích thí nghiệm

Dy kién bé tri thi nghiém

Ki nang thuc hién cac phép do co ban

Kĩ năng làm thay đổi các yếu té tác động theo ý định có trước

Kĩ năng thu thập thông tin

-_ Kĩ năng xử lí thông tin

+ Sử dụng các phương pháp suy luận logic dé xử lí thông tin

+ Sử dụng suy luận toán học

12.7 Ưu điển và hạn chế của phương pháp thực nghiệm trong day hoc vat ly

[10]

1.2.7.1 Ưu điểm của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý

- Phát huy tính tích cực, chú động trong học tập cho HS, năng lực tư duy của

HS một khi được khơi dậy sẽ giúp HS thích thú và trở nên tự giác trong học tập

- Hình thành và rèn luyện cho HS con đường nhận thức tìm tòi sáng tạo, trong

đó đòi hỏi ở HS khả năng khái quát hoá rất cao ở bước đề ra giả thuyết có thê kiểm tra

trực tiếp hoặc gián tiếp bằng thí nghiệm

-_ Trong quá trình nhận thức loại này, thực tiễn là điểm xuất phát và đồng thời

là tiêu chuẩn của chân lí

- Viéc thiết kế thí nghiệm đề kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm tra hệ quả được suy

ra từ giả thuyết là một quá trình đỏi hỏi sự sáng tạo đáng kế ở HS

- Qué trình đề xuất giả thuyết cũng như đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết là những cơ hội rất tốt đề tổ chức thảo luận tranh luận trong nhóm HS Bằng cách đó, HS trong nhóm và giữa các nhóm được tương tác với trong quá trình học tập

có tính chất tìm tòi, khám phá và sáng tạo

1.2.7.2 Hạn chế của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí

-_ Nếu áp dụng toàn bộ các bước của phương pháp này cần nhiều thời gian cho dạy học Vì thế chỉ nên áp dụng một số bước của phương pháp này

-_ Tuy thuộc vào trình độ va khả năng nhận thức của HS mà áp dụng trong các

tình huống có độ phức tạp nhiều hoặc ít Điều này đòi hỏi sự hiểu biết vốn kinh

nghiệm của HS và nghiệp vụ sư pham cua GV

1.2.7.3 Một số lưu ý khi dạy học theo phương pháp thực nghiệm

- Rất nhiều trường hợp DHVL có thể áp dụng phương pháp này Đó là những

cơ hội tốt dé rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho HS Vì vậy cần tranh thủ mọi

trường hợp có thê áp dụng tất cả hoặc một số bước của phương pháp này

- Dự kiến được các giả thuyết mà HS có thể nêu ra và chuẩn bị được đầy du các thiết bị để có thể tiền hành các thi nghiệm tương ứng kiểm tra xác nhận hoặc bác bỏ được giả thuyết đã nêu

-_ Lựa chọn một số trường hợp vừa sức với trình độ và khả năng nhận thức của

HS dé áp dụng phương pháp này

1.3 Phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

1.3.1 Thí nghiệm mô phỏng và thí ngiiệm ảo [21] [32] [33] [34]

TNMP va TNA là hai khái niệm đã được sử dụng trong dạy học vật lý ở trường THPT Tuy nhiên, còn nhiều GV chưa phân biệt một cách rõ ràng hai khái niệm này dẫn đến sự thiếu thống nhát trong cách phân loại và hạn chế hiệu quả sử dụng chúng

TNMP: Theo Smmmson và Thomson (1994) mô phỏng là sự trình bài một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu tố mắu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng: là sự bắt chước, các sự vật hoặc hiện tượng thực Việc mô phỏng đòi hỏi sự

tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ

thống vật lý đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định

Theo tác giả Lê Công Triêm va Tran Huy Hoàng mô phỏng là một đối tượng

hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên máy vi tính mang đầy đủ các thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao tác lên các đối tượng đó thì sẽ làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng đó Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu

TNMP được hiểu là các thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ và đối tượng

mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệm trên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy luật như trong thí nghiệm thực Do vậy, khi tiến hành thí nghiệm này HS sẽ dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng

Phân loại mô phỏng :

Alessi va Trollip (1991) phan m6 phóng thành 4 loại chính như sau :

-_ Mô phỏng VL (Physical simulations): Những mô phỏng loại này tạo điều kiện

cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình

- Mô phỏng quá trình (Process simulafions): mô phỏng các quá trình diễn ra quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được

- Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): Những mô phóng loại này hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể

- Mô phỏng tình huống (Situational simulations): Những mô phỏng loại này đưa

ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thực hiện những hoạt động để giải quyết những tình huống này Với những mô phỏng này, người học có thể làm các thí nghiệm hoặc thiết kế các mô hình

Đặc trưng của TNMP là: tạo cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với

vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổi các biến số và tuân theo các quy luật tương tác, đông đảo học sinh tham gia vào quá trình dạy học

Có hai loại mô phỏng: mô phỏng định lượng (hay mô phóng chính xác) và mô các chương trình máy tính mô phỏng định tính được gọi là phần mềm mô phỏng định tính

Mô phỏng bằng máy vi tính đôi khi được gọi là “thí nghiệm trên máy vi tính” vì

nó có nhiều điểm chung với thí nghiệm thực Điều đó được chỉ ra ở bảng so sánh sau :

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá

trị các đại lượng để đo các đại lượng

khác trong thí nghiệm, thu thập đữ liệu

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự

đoán khoa học hay kiểm chứng một giả

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá

trị các biến số để tính toán giá trị các

biến số khác (thuộc mô hình) nhờ phần mềm, thu thập dữ liệu

- Phân tích, xử lí đữ liệu để đưa ra dự đoán khoa học hay minh họa, mô phóng

Bảng I.1 — Bảng so sánh các đặc điểm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng máy vi tính

Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TNMP là việc trình bài những yếu tố cơ bản nhất của một thí nghiệm vật lý tuân theo những quy luật vật lý có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định TNMP trên máy tinh cho phép người dùng tương tác với thí nghiệm bằng cách thay đôi các thông số đầu vào của

thí nghiệm nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình [33]

TNA: là loại sản phẩm đa phương tiện một loại phần mềm dạy học mô phỏng thí nghiệm về hiện tượng, quá trình vật lý, hóa học, sinh học nó xảy ra trong tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy tính,

có khả năng tương tác với người dùng và có dao diện thân thiện với người dùng [21], [19]

Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, TNA là TNVL tồn tại thực

trong môi trường ảo do máy vi tính tạo ra

TNA cung cấp hầu hết các chức năng có thé tim thay trong thí nghiệm thực Dưới đây là mô hình các thủ tục tiến hành TNA :

- Phong thí nghiệm ảo : cung cấp các linh kiện, thiết bị TNA để người dùng có

thé str dung dé lap rap, thiết kế, xây dựng thí nghiệm

- Các thiết bị hỗ trợ : có thể đưới dạng văn bản, hình ảnh, Video clip nhằm

giúp người đùng hiểu rõ về mục đích thí nghiệm cơ sở VL„ những thông tin cơ bản

- Tương tác: chấp nhận những thao tác của người dùng gửi lại cho họ kết quả

mô phỏng về kết quả thí nghiệm

-_ Theo đõi - Điêu khiển : theo dõi, ghi nhận các bước thao tác của người dùng, các thông số của thí nghiệm để có kết quả xử lý cuối cùng

-_ Trợ giúp : cung cấp cho người dùng những hướng dẫn cần thiết khi tiến hành thí nghiệm

1.3.2 Nguyên tắc sử dụng TÌNA và TNMP

TNA và TNMP về nguyên tắc không thê thay thế được thí nghiệm thực trong dạy học Tuy nhiên đây là một trong những giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật lý rất hiệu quả được nhiều nước đang sử dụng [5] Khi sử dụng các loại thí nghiệm này chúng ta phải tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Các TNA, TNMP phải mô phỏng các hiện tượng xãy ra hoàn toàn như hiện tượng xãy ra thực tế, nều mô hình càng gần kết quả thực thì khi sử dụng các thí nghiệm này sẽ đạt hiệu quả cao

- Str dung cac TNA và TNMP phải phù hợp với đối tượng HS, các hiệu ứng hình ảnh, âm thanh phải phù hợp với tâm lí lứa tuổi và điều kiện học tập của HS

- Cac TNA va TNMP phai str dung dé dang, thao tac đơn giản và có đao diện thân thiện với người dùng

-_ Mỗi TNA hoặc TNMP được xây dựng để phục vụ cho việc dạy học một bài cụ

thể, thậm chí một đơn vị kiến thức cụ thể Do đó, TNA và TNMP có vị trí nhất định

trong tiến trình dạy học một bài, GV phải xác định được tình huống sử dụng các thí

nghiệm này trong tiết học khi thiết kế kế hoạch bài học.

- Moi TNA va TNMP co nhitng dac diém, dat tinh, tinh nang va kha nang day hoc riêng Do đó trong quá trình dạy học, GV phải tinh đến sự phối hợp với các phương tiện day học khác

- Để nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học, TNA và TNMP phải được sử dụng theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của HS Ngoài ra, TNA và TNMP cũng là phương tiện dạy học hiện đại Do đó, các thí nghiệm này cũng phải tuân thủ các nguyên tắc: đúng lúc, đúng chỗ và đúng cường độ

1.3.3 Khả năng sử dụng của TNA và TNMP trong dạy học vật lý ở tường THPT

Cá lí luận và thực tiễn đã chứng minh rằng việc sử dụng TNA và TNMP trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên nói chung môn vật lý nói riêng theo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của HS sẽ đem lại hiệu quả sư phạm cao [21]

Trước hết, TNA và TNMP giúp HS tiến hành thí nghiệm một cách chủ động và rất

tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì không phải vào phòng thí nghiệm Các thí nghiệm có thê được thực hiện ngay trên lớp học, trong giờ ngoại khóa, ở thư viện ở nhà

Để thực hiện thí nghiệm HS không mắt nhiều thời gian chuẩn bị như khi thực hiện

các thí nghiệm thực ở phòng thí nghiệm Tắt ca các thí nghiệm đều đảm báo thành công ngay Tính thân thiện của các TNA và TNMP được thiết kế ngày càng phù hợp với người sử dụng

Đối với bộ môn vật lý, là một khoa học thực nghiệm, việc giảng dạy kiến thức vật

lý thường đi vào các kiến thức định luận cụ thể Không phải mọi quá trình xãy ra điều

có thể quan sát trực tiếp Một só quá trình xãy ra trong tự nhiên không thể quan sát bằng mắt thường, chúng xãy ra quá nhanh hoặc quá chậm đều đó gây ra khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra qui luật của chúng Trong các điều kiện thiếu trang thiết bị thí nghiệm, các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, dễ hỏng, các thí nghiệm nguy hiểm, các thí nghiệm mà rất khó thành công Thì TNA và TNMP tỏ ra rất có hiệu quả so với thí nghiệm thực

1.3.3.1 Nêu sự kiện khởi đẩu, đưa ra tình hung có vấn đề, hình thành nha câu nhận thức tri thức mới cho người học

Để mở đầu cho việc giảng dạy kiến thức mới, GV có thể sử dung TNA để đưa

ra một tình huống có vấn đề Cùng với các câu hói định hướng học tập, GV kích thích

hứng thú học tập của HS, từ đó làm xuất hiện nhu cầu nhận thức ở HS.

Vi du: Khi day bai định luật bảo toàn cơ năng, GV có thể trình bày TNMP dao động của con lắc đơn và yêu cầu HS nhận xét trong quá trình chuyên động của con lắc đơn, động năng và thế năng thay đổi như thế nào? Giữa chúng có mối liên hệ gì mối nhau? Từ đó sẽ làm xuất hiện tình huống có vấn đề cần giải quyết đối với HS

m

So

1.3.3.1.Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thí nghiệm

Nhờ các thiết bị trình chiều, GV có thể sử dụng các linh kiện áo để giới thiệu cho

HS các linh kiện thí nghiệm, các chỉ tiết kỹ thuật Trong nhiều trường hợp việc sử dụng các linh kiện, thiết bị ảo như là một giải pháp tối ưu nhất Thế mạnh của các đối

tượng ao chính là tính tương tác GV có thể giới thiệu về đối tượng không những ở

trạng thái tĩnh mà cả ở trạng thái động nhờ tính tương tác khi thay đổi các điều kiện

của thí nghiệm các thông só kỹ thuật của đối tượng

Lï dụ: Sử dụng các TNA để minh họa sự điều tiết của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục: sự tạo ảnh qua kính kúp, kính hiển, kính thiên văn

án thí nghiệm mà HS đưa ra thông thường không đúng ngay hoặc chưa tối ưu, thậm chí dẫn đến say hỏng thiết bị hoặc gây ra sự có nguy hiểm Trong tình huống này thì

các TNMP, TNA thật sự phát huy thế mạnh [24]

Li¡ dụ: Khi giảng dạy về định luật Ohm trong toàn mạch GV có thể sử dụng Crocodile Physics để hướng dẫn HS thiết kế mạch điện đề từ đó có thể làm thí

nghiệm thực ở dạng thí nghiệm chứng minh đẻ hình thành định luật từ TN Thiết kế

phương án thí nghiệm trong môi trường TNA HS có thể dễ dàng lựa chọn các linh

kiện như bộ nguồn, điện trở, bóng đèn, các đồng hồ đo, các dây nói HS có thé lắp

ráp các linh kiện thành mạch điện, rồi tiến hành TNA Hơn thế nữa khi làm TNMP

thay đổi nguồn điện đến một giá trị xác định nào đó thì bóng đèn sẽ bị cháy Tình

huống này giúp HS đề phòng và tránh khi làm thí nghiệm thực.

TNMP xây dựng định luat Om cho toan mach theo PPTN Hướng dẫn học sinh làm TM

Cae TNA, TNMP gitip GV gidi thiệu chức năng, cách sử dụng các linh kiện, thiết

bị thí nghiệm: Nhờ các thiết bị trình chiếu, GV có thể sử dụng các linh kiện ảo đề giới

thiệu cho HS các linh kiện thí nghiệm, các chi tiết kỹ thuật Trong nhiều trường hợp

việc sử dụng các linh kiện, thiết bị áo như là một giải pháp tối ưu nhất Thế mạnh của

các đối tượng áo chính là tính tương tác cao, GV có thê giới thiệu về đối tượng không những ở trạng thái tĩ nh mà cá ở trạng thái động nhờ tính tương tác khi thay đổi các điều

kiện thí nghiệm các thông số kỹ thuật của đối tượng [24]

Ste dung TNA, TNMP hé tro thi nghiệm thực: Trong tường hợp có thé 1am thi nghiệm thực thì TNA và TNMP có thê được sử dụng đề trực quan hóa thí nghiệm thực,

khắc phục những chỉ tiết, những sự kiện quan trọng của thí nghiệm thực Trong nhiều trường hợp, sau khi thực hiện thí nghiệm thực GV có thể thực hiện TNA, TNMP với các thông số đầu vào khác nhau để củng có thêm những kết luận rút ra từ thí nghiệm thực trong tình huống này, thế mạnh của TNA, TNMP về khả năng lưu trữ, xử lý số liệu nhanh và chính xác, trình bài kết quả một cách trực quan được chú trọng khai thác [24]

Vi du: TNMP dao động của con lắc lò xo TNMP này hỗ trợ tốt cho thí nghiệm thực

(5) 9% Sensation tame

Sử dụng TNA và TNMP sẽ gớp phần giúp HS phát triển tư duy sáng tạo Một số

TNA có thể giúp HS lắp ráp theo ý tưởng của mình, đề ra các phương án khác nhau hoặc tiễn hành nhiều lần với cùng một thí nghiệm Từ đó, HS có thể rút ra những kết quả cần thiết, hoàn thiện tư duy, điều chỉnh được các quan niệm sai lệch của họ

Ui dụ: Khi dạy bài lực đàn hồi, GV có thể sử dụng thí nghệm ảo sau dé cho HS thấy được ý nghĩa của hệ số đàn hồi k

Seo

Cac TNA va TNMP 1a mot dang phương tiện dạy học hiện đại, có thể sử dụng ở các giai đoạn khác nhau cúa tiến trình dạy học Căn cứ vào các điều kiện cụ thể để quyết định cách thức sứ dụng chúng sao cho có hiệu quả Các TNA và TNMP có rất nhiều lợi thế trong việc hình thành và rèn luyện cho HS kỹ năng thiết kế phương án thí nghiệm trước khi tiến hành các thí nghiệm thực Ngoài ra các thí nghiệm này còn có thể sử dung

để khắc sâu và mở rộng kiến thức cho HS sau mỗi tiết dạy, hay ở buổi ngoại khóa về vật

lý [24]

Ở Nêu sự kiện khởi đâu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cẩu nhận thức tri thức mới cho người học: Để mở đầu cho việc đạy tri thức mới cho HS, GV có

thể sử dụng TNMP, TNA để nêu sự kiện khởi đầu, Ưu điểm của việc sử dụng TNA,

TNMP trong giai đoạn này là tiết kiệm được thời gian, hiện tượng vật lý cần nghiên cứu xuất hiện rõ ràng giúp HS dễ dàng quan sát Với những câu hỏi được chuẩn bị kỹ càng

GV có thể làm xuất hiện tình huống có vấn đề và làm xuất hiện nhu cầu nhận thức cho

HS [24]

Các TNA và thí TNMP còn được sử dụng khi củng có bài học nhằm mở rộng và

khắc sâu kiến thức mà HS tham gia xây dựng và lĩnh hội được ở khâu này thí các TNA

tô ra có ưu thế so với thí nghiệm thực ở chế có thể tiến hành nhiều lần thí nghiệm với các thông số khác nhau nhưng không mắt nhiều thời gian Khi sử dụng TNA, TNMP để

cúng có, khắc sâu kiến thức cần chú ý cho HS thực hiện thí nghiệm khi có định một số đại lượng và cho các đại lượng khác biến thiên dé làm nồi bật sự phụ thuộc giữa các đại

lượng vật lý [II]

Tóm lại, các TNA và TNMP có thể được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học, từ khâu mở đầu, hình thành kiến thức mới, ôn tập,

cúng cố, hệ thống hóa kiến thức, kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS

Sử dụng TNA và TNMP là xu hướng mà các nước phát triển trên thế giới đang khai thác mạnh Việc sử dụng các thí nghiệm này trong quá trình dạy học sẽ làm cho giờ học sôi nồi, linh hoạt hơn, gây cho các em sự tò mò, hứng thú học tập và nhiều vấn đề

sẽ được giải quyết nhanh chóng và chính xác mà thí nghiệm của chúng ta hiện nay chưa đạt được [5] Tuy nhiên, khi sử dụng các thí nghiệm dạng này, cần tạo niềm tin khoa học cho HS vì đôi khi các em cho rằng đó là những kết quả mang tính ảo thuật hoặc kỹ xảo mà không phải là hiện tượng đúng như thực tế xảy ra Do đó, cần tiến hành phổ biến tin học cho nhà trường nhằm hình thành cho các em nhận thức về nguyên lí hoạt

động của phần mềm, đề từ đó tao niềm tin cho các em vào những gì diễn ra trên máy vi tính là sự phản ánh quy luật tự nhiên [1 1]

1.4 Phương pháp soạn thảo tiến trình đạy học một kiến thức vật lí cụ thể theo

phương pháp thực nghiệm [3 l |

1 Xác định một mục tiêu dạy học của một kiến thức vật li

2 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí cụ thể

Đề thiết kế phương án dạy học một kiến thức cụ thê thì trước hết phải phân tích

cấu trúc nội dung, tìm hiểu xem có thể chia nội dung kiến thức của bài học thành những đơn vị kiến thức nào? Mỗi đơn vị kiến thức sẽ được xây dựng tiến trình nhận

thức như thế nào? Lập sơ đồ tiến trình xây dựng mỗi đơn vị kiến thức

3 Lựa chọn các phương tiện và dé đùng dạy học

Để dạy học theo tiến trình nhận thức khoa học thì vai trò của thiết bị dạy học rất quan trọng Các thiết bị dạy học chú yếu là các thiết bị thí nghiệm Trong tiến trình xây dựng kiến thức cần những dụng cụ thí nghiệm gì? Một số trường hợp dụng cụ và

phương án thí nghiệm khó có điều kiện thực hiện thì cần sự hỗ trợ của các trang thiết

bị khác như tranh vẽ, phần mềm mô phỏng TNA

4 Những chuẩn bị phương tiện dạy học của giáo viên và học sinh

Sự chuẩn bị của giáo viên

Sau khi đã xác định được những PTDH cần thiết GV cần chuẩn bị những bộ

dụng cụ đó đâm bảo yêu cầu Ngoài dụng cụ thí nghiệm GV còn chuẩn bị đầy di phiếu học tập cho HS

Sự chuẩn bị của học sinh

Với sự hướng dẫn của GV phải tích cực chuẩn bị những dụng cụ theo yêu cầu của GV HS cần ôn tập lại những kiến thức cũ có liên quan đến vấn đề sắp học

5 Xây dựng các câu hỏi dé xuất vấn đề và kết luận tương ứn

Xuất phát từ kiến thức cần dạy GV phải xây dựng các câu hỏi để đề xuất các câu

hỏi gợi ý, hướng dẫn, nêu và giải quyết vấn đề

GV dự đoán những câu trả lời hoặc câu hỏi của HS có thể có, từ đó đưa ra những câu hỏi mang tính hướng dẫn tiếp theo

GV cần phải soạn sẵn những kết luận tương ứng cho mỗi vấn đề đã đưa ra

6 Thiết kế tiễn trình hoạt động dạy học cụ thé

Đây chính là việc soạn thảo một giáo án chi tiết dựa trên sơ đồ tiến trình dạy học

từng đơn vị kiến thức đã lặp Giáo án chỉ tiết này phải thể hiện được ý định của GV trong tô chức, kiểm tra, định hướng hành động của HS một cách chỉ tiết, từng bước cụ

thể

Tiến trình này là một bảng hướng dẫn GV hành động, nhưng nó mang tính linh động và tùy theo diễn biến của tiết học mà GV có thể thay đổi các khâu cho phù

hợp với từng đối tượng, từng điều kiện môi trường cụ thể Vì vậy, việc dạy học

cũng đòi hỏi rất nhiều sự sáng tạo của mỗi GV

KÉT LUẬN CHƯƠNG 1

Qua việc tìm hiểu và nghiên cứu những cơ sở lý luận của PPTN trong DHVL

ở trường phô thông chúng tôi nhận thấy PPTN là một trong những phương pháp nhận

thức khoa học phổ biến Việc tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn của PPTN là hướng dẫn HS tự tìm kiếm thông tin, sử dụng kiến thức vào giải quyết các nhiệm vụ học tập có ý nghĩa thực tiễn Từ đó HS chiếm lĩnh được các kiến thức VL„ đồng thời phát triển các kĩ năng phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn

Bên cạnh đó, máy vi tính có vai trò rất quan trọng trong DHVL Thông qua việc xây dựng các TNMP và TNA, GV có thể kích thích hứng thú, tính tích cực học tập của HS Các TNMP và TNA có thể ứng dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học Đối với các giai đoạn của PPTN thì chúng ta có thể sử dụng TNMP và TNA để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề hay trong giai đoạn hình thành kiến thức mới

CHƯƠNG 2

VAN DUNG PHUONG PHAP THUC NGHIEM VOI SU HO TRO CUA THI

NGHIEM MO PHONG VA THi NGHIEM AO VAO DAY HOC CHUONG

“DONG LUC HOC CHAT DIEM” VAT Li 10 THPT

2.1 Phân tích mục tiêu dạy học và cấu trúc nội dung chương “Động lực học

chất điểm”

2.1.1 Mục tiêu [2] [13] [14]

Mục tiêu cần đạt được sau khi học xong một chương sẽ được xác định dựa trên mục tiêu đào tạo, mục tiêu của môn học, của chương, cúa bài học, tùy theo nhu cầu, trình độ của HS

2.1.1.1 Kiến thức

-_ Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng vectơ

-_ Phát biểu được quy tắc tổng hợp các lực tác dụng lên một chất điểm và phân tích một lực thành phần thành hai lực theo các phương xác định

Phát biểu được định luật I Niu-tơn, hiểu ý nghĩa của định luật

- Nêu được quán tính của vật và kể một số vi dụ về quán tính

-_ Phát biểu được định luật I Niutơn

- Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trong

định luật II Niuton như thé nao và viết được hệ thức của định luật này

-_ Nêu được khối lượng là số đo là mức quán tính

- Phat biểu được định luật II Niutơn và viết được hệ thức của định luật này

-_ Nêu được các đặc điểm của phan luc va luc tac dung

-_ Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được gia tốc rơi tự đo là do tác dụng cúa trọng lực viết được hệ thức của trọng lực

- Nêu được ví dụ về lực đàn hổi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, phương, chiều ), công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại và lực ma sát trượt -_ Nêu được lực hướng tâm trong chuyền động tròn đều là tổng hợp các lực tác dụng lên vật và viết được hệ thức

-_ Nêu được đặc điểm của lực và phản lực

- Phat biéu được định luật vạn vat hap dẫn và viết được hệ thức của định luật này

- Phat biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này

2.1.1.2 Kỹ năng

Trong quá trình học cũng như sau khi học xong một chương HS sẽ được rèn luyện những kỹ năng cần thiết cho việc học tập kiến thức thực tại và nó cũng góp phần hình thành kỹ năng trong quá trình học tập ở những mức độ cao hơn và trong cuộc sóng của bản thân HS như :

- Van dung kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống một cách linh hoạt : các vấn

đề về quán tính, an toàn trong giao thông đi lại, ban đầu giải thích các hiện tượng thủy triều, v.v một cách khoa học, đồng thời thấy được tầm quan trọng của khoa học trong đời sống qua việc vận dụng cũng như những phát minh giúp cho con người đỡ vat va hơn trong cudc sống hiện đại như: máy giặt

- Vận dụng kiến thức đã học để giải được các bài tập về lực đàn hồi, lực hấp

dẫn, lực ma sát đồng thời vận dụng tốt các định luật LILII Niu-tơn để giải các bài tập đối với một vật, hoặc hệ nhiều vật, vận dụng giải bài toán chuyển động ném ngang

- _ Thu thập thông tin từ các nguồn, khả năng tìm hiểu thực tế, sưu tầm tài liệu, khai thác trên tất các phương tiện thông tin đại chúng cũng như trên mạng internet

- _ Xử lý thông tin: phân tích, so sánh, tổng hợp, suy luận, khái quát hóa, để rút

ra kết luận

- Truyền đạt thông tin, tranh luận nhóm, thảo luận, báo cáo kết quả thực hiện

- Bước đầu hình thành khả năng tự bảo vệ ý kiến, làm việc tập thể, khả năng phân công công việc trong nhóm

-_ Thiết kế, lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm với những dụng cụ đơn giản, gần

gũi trong cuộc sống, dễ tìm

2.1.1.3.Thái độ

- — Tạo sự hứng thú trong học tập môn vật lý, đồng thời yêu thích say mê khoa học qua việc biết được ý nghĩa thực tiễn của kiến thức, những ứng dụng của vật lý học trong đời sống, giảm bớt những căng thẳng trong học tập làm cho môn học trở nên

gần gũi và dễ học hơn

- Sn sàng áp dụng kiến thức đã học để áp dụng vào các hoạt động thực tiễn

- Tác phong làm việc khoa học, trung thực, nghiêm túc, khách quan trong khoa học

- _ Tinh thần hợp tác trong học tập, có ý thức và tinh thần trách nhiệm luôn nỗ lực

để hoàn thành nhiệm vụ đồng thời có thái độ chia sẽ cũng như học hỏi ở mọi người xung quanh trong quá trình học tập cũng như trong lao động

Nhu vay, nếu thực hiện được các mục tiêu đã đặt ra thì việc dạy học gắn VỚI thực tiễn cuộc sống không những đáp ứng được đầu đủ các mục tiêu của việc dạy học, kiến thức HS thu nhận được không còn ở mức độ kiến thức lý thuyết mà nâng lên nhằm phát huy kỹ năng ở một mức độ cao hơn là đưa các kiến thức đã biết vào cuộc sống thực tiễn, HS thấy được sự cần thiết của môn học, đồng thời lấy lại hứng thú học tập

2.1.2 Noi dung [13]

Bài 9: Tông hợp và phân tích

lực Điều kiện cân bằng của

+ Định luật I Niu-tơn, + quán tính Định luật II Nu-tơn

+ Định luật II Nm-tơn Khối lượng và mức quán tính Trọng lực Trọng lượng -Định luật III Niu-tơn

- Hướng va điêm đặt của lực đàn hôi của lò xo

- _ Độ lớn của lực đàn hồi của lò xo Định luật

Bài 12: Lực đàn hồi của lò Húc

+ Giới hạn đàn hồi của lò xo

Bảng 2.1 — Cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất diém”

2.2 Cấu trúc logic nội dung của chương “ Động lực học chất điểm ” Vật lý 10 THPT

Bài toán cơ bản của cơ học — Phương pháp động lực học

2.3 Thực trạng khi dạy học chương “Động lực học chất điểm”

2.3.1 Mục đích điều tra

Một trong những căn cứ đề soạn thảo tiến trình dạy học nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh là những khó khăn mà học sinh gặp phải trong quá trình học tập Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế dạy và học của giáo viên và học sinh, sau khi xứ lý các phiếu điều tra, chúng tôi đã thu được một số thông tin sau:

- _ Những hiểu biết chung của GV về PPTN

- _ Tình hình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS khi dạy học chương này

- _ Những kĩnăng và thái độ của HS khi học tập chương này

- _ Khả năng ứng dụng CNTT trong quá trình dạy học

2.3.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được mục đích điều tra nêu trên và tìm hiểu những khó khăn, thuận lợi khi dạy học chương “Động lực học chất điểm”, chúng tôi đã tiến hành các công việc sau: Điều tra giáo viên: dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, tham khảo giáo án Chúng tôi tiến hành phỏng vấn một số giáo viên day học vật lý tại một số trường ở địa bàn TPHCM, Long an, Tây Ninh đang theo học tại lớp cao học 19 PPDH vật lý Đại hoc Vinh tai cơ sở Dai học Sài Gòn

- Diéu tra học sinh: dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp Chúng tôi tiến hành điều tra 80 học sinh của trường THPT An Dương Vương, Quận I1, TPHCM

2.3.3 Kết quả đều tra

Sau khi tiến hành phát phiếu điều tra cho GV và HS, chúng tôi tiến hành thu lại

và tổng hợp các ý kiến, chúng tôi có một số nhận xét như sau :

2.3.3.1 Về phương pháp giảng dạy của giáo viên

- Về hiểu biết chung của giáo viên về phương pháp thực nghiệm: hầu hết các giáo viên được khảo sát đều có biết hoặc có nghe về phương pháp này nhưng một số giáo viên vẫn cho rằng phương pháp thực nghiệm chỉ đơn thuần là sử dụng thí nghiệm trong dạy học nên việc vận dụng phương pháp này trong giảng dạy là hầu như không có

- Phương pháp giáng dạy: Việc tiến hành dạy hầu như vẫn được giáo viên diễn đạt bằng lời: mô tả, giải thích hiện tượng, nhấn mạnh cho học sinh những kiến thức cơ