Chế tạo và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học chương cơ học chất lưu vật lí 10 THPT

dụng đến các TBTN và dụng cụ thí nghiệm, sẽ có những ưu điểm sau đây: Các TBTN là công cụ hữu hiệu giúp HS trực quan, dễ nắm bắt nội dung kiến thức, hiểu kiến thức một cách có cơ sở thực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin dành những lời đầu tiên trong bài luận văn của mình để được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc của tôi tới các thầy cô giáo, những

người đã dìu dắt, dạy dỗ tôi trong suốt thời gian qua

Đặc biệt xin chân thành cảm ơn thầy Dương Xuân Quý đã hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm và hoàn thành luận văn này

Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy cô giáo trong khoa sau đại học trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn Các trường THPT và các thầy cô giáo cộng tác đã tạo điều kiện cho thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng xin cảm cơn gia đình, toàn thể các anh chị em, bạn bè và đồng nghiệp đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi học tập nghiên cứu

Dù đã cố gắng, song luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Trần Thị Minh Huyền

LỜI CAM ĐOAN

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

là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác Tôi c ng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Trần Thị Minh Huyền

CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

GSTS Giáo sƣ tiến sĩ CTNTKH Chu trình nhận thức khoa học

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC CHẾ

TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC

CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÍ 10 THPT (NÂNG

1.1.2 Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh và năng lực

sáng tạo

9

1.3 Thực trạng việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở

trường THPT

32

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 33 CHƯƠNG 2 CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM

TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÍ

2.3 Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể một số bài chương “Cơ học

chất lưu” – Vật lí 10 THPT (Nâng cao) nhằm tích cực hóa hoạt động

3.6 Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm 71

Phụ lục

MỞ ĐẦU

1 L í do chọn đề tài

Việt Nam đang tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế - xã hội, ngày càng tham gia tích cực vào quá trình toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế Điều đó c ng có nghĩa là vấn đề toàn cầu hóa và những yêu cầu của nền kinh

tế tri thức và xã hội tri thức đang trực tiếp tác động đến kinh tế, xã hội và thị trường lao động của Việt Nam Đối với giáo dục, toàn cầu hóa c ng đặt ra những cơ hội và thách thức lớn: Tạo khả năng mở rộng các dịch vụ và đầu tư quốc tế; Tạo khả năng tăng cường trao đổi kinh nghiệm và khoa học giáo dục, tăng cường hợp tác quốc tế trong giáo dục và đào tạo; Tạo ra sự cạnh tranh về chất lượng giáo dục và đào tạo; Toàn cầu hóa đặt ra những yêu cầu mới với người lao động, giáo dục cần đào tạo ra những con người đáp ứng những đòi hỏi mới này của xã hội

Nguyên lý giáo dục được khẳng định trong của Luật giáo dục là hoạt

động giáo dục phải thực hiện theo nguyên lí: “Học đi đôi với hành, giáo dục

kết hợp với lao động sản xuất, lí luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với gia đình và xã hội” (Luật Giáo dục 2005, Điều 3) Về phương

pháp giáo dục, Luật giáo dục quy định: “Phương pháp giáo dục phải phát huy

tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học, bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” (Luật Giáo dục 2005, Điều 5)

Trong những năm gần đây, song song với việc đổi mới chương trình và SGK, các trường phổ thông đã được trang bị đồng bộ các TBTN theo danh mục tối thiểu của bộ Giáo dục và Đào tạo, chủ yếu để phục vụ cho giảng dạy Với quan điểm và mục tiêu là: “Học đi đôi với thực hành”, luôn đi sâu vào phần thực hành với rất nhiều thí nghiệm Vì vậy việc sử dụng phương pháp dạy học truyền thống “dạy chay” không còn hiệu quả cao nữa mà phải sử

dụng đến các TBTN và dụng cụ thí nghiệm, sẽ có những ưu điểm sau đây: Các TBTN là công cụ hữu hiệu giúp HS trực quan, dễ nắm bắt nội dung kiến thức, hiểu kiến thức một cách có cơ sở thực tế, khắc phục những khó khăn do

sự suy diễn trừu tượng; Sử dụng các TBTN trong các tiết học lí thuyết và làm thực hành sẽ giúp HS rèn luyện kĩ năng thao tác với các TBTN, là một trong những biện pháp quan trọng để thu thập thông tin từ thực tế Thông qua TBTN, thí nghiệm thực hành để xây dựng các nội dung kiến thức (khái niệm, định luật, quy tắc) về sự vật, hiện tượng mà không có lời lẽ nào có thể mô tả đầy đủ được

Môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, nên việc hình thành kiến thức - kĩ năng cho HS khi dạy đa số là xuất phát từ thực nghiệm Đặc biệt các thí nghiệm chính HS tự làm, tự phân tích rút ra kết luận Do đó đồ dùng dạy học Vật lí đóng vai trò quan trọng trong quá trình dạy học Vật lí, góp phần rất lớn vào việc phát triển các năng lực học của HS

Trong phần “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao) với những kiến thức phong phú và trừu tượng, nếu được hình thành thông qua quan sát các bài thực hành sẽ được khắc sâu và rèn luyện thêm kĩ năng thao tác với các TBTN

Đã có một số đề tài luận văn nghiên cứu việc thiết kế chế tạo các thiết

bị thí nghiệm dùng trong dạy học Vật lí như: “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm khi dạy học chương chất khí (Vật lí 10 – cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi” [8], “Phối hợp và sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật Vật lí phần

cơ học (Vật lí 10 – cơ bản) nhằm phát triển tư duy Vật lí cho HS miền núi.” [10] Tuy nhiên chưa có đề tài nào nghiên cứu chế tạo các thiết bị thí nghiệm dành cho HS dùng trong dạy học kiến thức về cơ học chất lưu Vật lí 10 THPT

Từ các nhận định trên, chúng tôi đã tiến hành chọn đề tài: “CHẾ TẠO

VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÝ 10 THPT (NÂNG CAO)”

2 Mục đích nghiên cứu

Chế tạo và sử dụng các thí nghiệm dùng trong dạy học chương “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao) nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của HS

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về đổi mới phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực

- Nghiên cứu cơ sở lí luận, vai trò và vị trí của việc sử dụng các TBTN trong dạy học

- Nghiên cứu thực trạng việc sử dụng các thí nghiệm trong trường phổ thông

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và logic hình thành kiến thức về “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT để xác định được các TN cần tiến hành trong quá trình dạy học các kiến thức này

- Thiết kế và chế tạo các thí nghiệm dùng trong dạy học chương “Cơ học chất lưu” – Vật lí 10 THPT (Nâng cao)

- Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức chương “Cơ học chất lưu” – Vật lí

10 THPT (Nâng cao) có sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng nhằm phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định giả thuyết khoa học

và đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các kết luận được rút ra từ luận văn

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Phương pháp sử dụng các thí nghiệm dùng trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT theo dạy học tích cực

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Các kiến thức về chất lưu ở chương “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao)

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu lí luận về dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, sử dụng kiểu dạy học này để dạy các kiến thức trong chương trình Vật lí THPT

- Nghiên cứu lí luận về sử dụng các thí nghiệm trong dạy học

- Nghiên cứu chương trình, nội dung SGK, SGV Vật lí 10 THPT (Nâng cao) để xác định mức độ, nội dung về các kiến thức về cơ học chất lưu mà HS cần nắm vững và các TN mà GV, HS cần tiến hành trong dạy học những kiến thức đó

5.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Điều tra, tổng hợp các ý kiến của các nhà nghiên cứu giáo dục, các giáo viên dạy Vật lí ở trường THPT về thực trạng và các vấn đề còn tồn tại khi dạy học kiến thức về cơ học chất lưu

- Thử nghiệm nhiều lần việc chế tạo các thí nghiệm cho phù hợp với kiến thức cơ học chất lưu và mục đích thí nghiệm

- Tiến hành các TN này, thu thập và xử lí số liệu, đánh giá các TBTN này tùy theo các yêu cầu như: Khảo sát, kiểm chứng, biểu diễn và xây dựng được các bản hướng dẫn chi tiết từng TN

- Thăm dò ý kiến của học sinh sau khi được học tập các tiết học có sử dụng các TN theo phương pháp mới

5.3 Thực nghiệm sư phạm

Đánh giá, khẳng định tính chân thực của việc chế tạo sử dụng các thí nghiệm về chương “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao)

5.4 Thống kê toán học

Xử lí, thống kê, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

6 Giả thuyết khoa học

Nếu chế tạo được các thí nghiệm sử dụng trong dạy học theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề kiến thức “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao) một cách có hiệu quả sẽ phát huy được tính tích cực và

phát triển năng lực sáng tạo của HS

- Có thể làm tư liệu tham khảo cho GV và HS

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC CHẾ TẠO

VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÝ 10 THPT (NÂNG CAO)

CHƯƠNG 2 CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÝ 10 THPT (NÂNG CAO)

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC CHẾ TẠO

VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CƠ HỌC CHẤT LƯU” – VẬT LÝ 10 THPT (NÂNG CAO)

1.1 Lý luận dạy học phát huy tính tích cực của HS trong học tập

Phương pháp dạy học là khái niệm cơ bản của lí luận dạy học, nhưng đến nay vẫn còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu và thống nhất trong cách định nghĩa, phân loại c ng như xác định mô hình cấu trúc của phương pháp dạy học

Khái niệm phương pháp dạy học có thể hiểu theo nghĩa rộng là những hình thức, cách thức hoạt động của GV và HS trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt được mục tiêu của dạy học

Khái niệm phương pháp dạy học là những cách thức làm việc giữa GV

và HS, nhờ đó mà HS nắm vững được kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, hình thành được thế giới quan và năng lực

Phương pháp dạy học có những dấu hiệu đặc trưng sau:

- Phản ánh sự vận động của quá trình nhận thức của HS nhằm đạt được mục đích đặt ra

- Phản ánh sự vận động của nội dung đã được nhà trường quy định

- Phản ánh cách thức trao đổi thông tin giữa thầy và trò

- Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức, kích thích và xây dựng động cơ, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động [20]

1.1.1 Bản chất của học và chức năng của dạy trong hệ tương tác dạy học

a Bản chất hành động của sự học

Theo quan điểm tâm lý học tư duy, sự học là sự phát triển về chất của cấu trúc hành động Tùy thuộc vào sự phát triển cấu trúc hành động học của chủ thể mà chất lượng, hiệu quả của sự học có thể khác nhau ứng với cùng

một hành vi bề ngoài giống nhau Ở đây hành vi được xem như kết quả biểu hiện bên ngoài của hành động còn cách thức để đạt tới kết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hành động học

Theo GS.TS Phạm Hữu Tòng: “Sự học phải là một quá trình hình thành

và phát triển của các dạng hành động xác định, thông qua thích ứng của chủ thể với tình huống hoạt động của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó Hoạt động có đối tượng cấu thành từ hành động, hành động gồm các thao tác Hành động có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể”[15]

Hình 1.1: Sơ đồ mô tả hành động học

Như vậy ta có thể hiểu: Sự học nói chung là sự thích ứng của người học với những tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng hoạt động xác định, phát triển ở người học những năng lực thể

chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân

b Chức năng tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của sự dạy

Sự học nói chung là sự thích ứng của người học với những tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng hoạt động xác định, phát triển ở người học những năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân Nói riêng sự học có chất lượng một tri thức khoa học mới, phải

là sự thích ứng của người học với những tình huống học tập thích đáng Đó chính là hoạt động của người học xây dựng nên tri thức mới với tính cách là

Phương tiện

phương tiện tối ưu giải quyết tình huống mới Đồng thời đó là quá trình góp phần làm phát triển năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học

Học là hành động của HS xây dựng kiến thức cho bản thân và vận dụng kiến thức của mình Điều đó c ng có nghĩa dạy học là dạy hành động (hành động chiếm lĩnh tri thức và hành động vận dụng tri thức) Do đó, trong dạy học, GV cần tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS, đồng thời kiểm tra và định hướng hành động của HS theo một chiến lược hợp

lí để HS tự chủ chiếm lĩnh tri thức, đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của họ từng bước phát triển

Hình 1.2: Sơ đồ mô tả hệ tương tác trong hệ dạy học

Hành động của GV với tư liệu hoạt động dạy học là sự tổ chức tư liệu

và qua đó cung cấp tư liệu và tạo tình huống cho hoạt động học của HS

Tác động trực tiếp của GV tới HS là sự định hướng của GV với hành động của HS với tư liệu, là sự định hướng của GV với sự tương tác trao đổi giữa HS với nhau và qua đó đồng thời còn định hướng cả sự cung cấp những thông tin liên hệ ngược từ phía HS cho GV Đó là những thông tin cần thiết cho sự tổ chức và định hướng của GV đối với hành động của HS

Hành động của HS với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của

HS với tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình và sự tương tác đó của HS với tư liệu đem lại cho GV những thông tin liên hệ ngược cần thiết cho sự chỉ đạo của GV với HS

Trong hệ tương tác dạy học, tương tác trực tiếp giữa các HS với nhau

và giữa HS với GV là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân với nhau Nhờ

đó từng cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía GV và tập thể HS trong quá trình chiếm lĩnh xây dựng tri thức [9]

1.1.2 Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS và năng lực sáng tạo

a Tính tích cực hoạt động của HS

Tính tích cực là các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học

từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ động tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả “Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của HS đặc trưng ở khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức” [20] Tính tích cực nhận thức vừa là mục đích hoạt động, vừa là phương tiện - điều kiện để đạt được mục đích, đồng thời là kết quả của hoạt động

Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự gắng sức cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập Học tập là một trường hợp riêng của nhận thức, vì vậy nói tới tính tích cực học tập thực chất nói tới tính tích cực nhận thức

Như vậy, tính tích cực học tập chính là phẩm chất, là sự cố gắng của mỗi HS Đối với HS trong quá trình học tập đòi hỏi phải có những nhân tố, tính lựa chọn thái độ đối với đối tượng nhận thức, đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải quyết sau khi đã lựa chọn đối tượng, cải tạo đối tượng trong hoạt động sau này nhằm giải quyết vấn đề Hoạt động mà thiếu những nhân tố trên thì không thể nói là tính tích cực nhận thức

 Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức

Tính tích cực trong hoạt động học tập của HS có thể đạt được ở nhiều cấp độ tùy thuộc vào phẩm chất và sự cố gắng của mỗi em Tùy theo việc huy

động chủ yếu những chức năng tâm lí nào và mức độ huy động những chức năng tâm lí đó mà người ta phân ra ba loại tính tích cực:

- Tính tích cực tái hiện (bắt chước): Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tư duy tái hiện (HS tích cực bắt chước hoạt động của GV và các bạn trong lớp)

- Tính tích cực tìm tòi: Đặc trưng bởi bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm tòi tích cực về mặt nhận thức, óc sáng kiến, lòng khao khát hiểu biết, hứng thú học tập (HS tự giải quyết được các vấn đề đã nêu ra, lựa chọn được lời giải hợp lý nhất trong các cách giải quyết đã biết) Tính tích cực đó không hạn chế trong khuôn khổ những yêu cầu của GV

- Tính tích cực sáng tạo: Đây là cấp độ cao nhất của tính tích cực nhận thức, nó đặc trưng bằng con đường khẳng định riêng của mình, không giống với con đường mà mọi người đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn hóa (HS có khả năng mang kiến thức đã biết vào tình huống mới, phát hiện những vấn đề mới trong tình huống đã biết…)

 Nguyên nhân của tính tích cực nhận thức

Tính tích cực nhận thức của HS nảy sinh trong quá trình học tập nhưng

nó là kết quả của nhiều nguyên nhân, có nguyên nhân hình thành từ quá khứ, thậm chí từ lịch sử lâu dài của nhân cách

Tính tích cực của nhận thức phụ thuộc vào các nhân tố như: Hứng thú, nhu cầu, động cơ, năng lực, ý chí, sức khỏe, môi trường… Trong đó hứng thú

là nhân tố được GV quan tâm nhất, vì:

- Có thể hình thành hứng thú ở HS một cách nhanh chóng và bất kì lúc nào của quá trình dạy học

- Có thể gây hứng thú cho HS ở mọi lứa tuổi

- Quan trọng hơn cả là việc gây hứng thú cho HS nằm trong khả năng của người thầy “Người thầy có thể điều khiển hứng thú của HS qua các yếu

tố của quá trình dạy học: Nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ

chức qua các bước lên lớp như mở bài, bài giảng mới, củng cố, vận dụng, kiểm tra kiến thức, mối quan hệ thầy – trò” [20]

 Các mặt của tính tích cực

Tính tích cực bao gồm hai mặt: Mặt tự phát và mặt tự giác

- Mặt tự phát: Là yếu tố tiềm ẩn của từng cá nhân HS, nó biểu hiện bằng tính tò mò, hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà ở trẻ đều

Trong một số trường hợp, có thể tích cực ở bên ngoài mà không phải là tích cực ở trong tư duy Tính tích cực bên ngoài được biểu hiện ở sự thực hiện các nề nếp, các yêu cầu của GV, các thao tác, hành vi bên ngoài có thể kiểm soát được Mặt khác, do bản thân HS có động cơ, mục đích học tập, khi tiếp thu các tác động bên ngoài đã biến thành những nhu cầu nhận thức, tích cực đào sâu suy nghĩ một cách tự giác, đó là tính tích cực bên trong đẫn đến sự độc lập phát triển của cá nhân Tính tích cực bên ngoài là cần thiết nhưng tính

tự giác bên trong là yếu tố quyết định sự phát triển của mỗi cá thể

 Biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức

Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS biểu hiện ở chỗ:

- Sự chú ý học tập của HS, sự hăng hái tham gia vào giải quyết các vấn

đề học tập

- Thường xuyên có những thắc mắc, đòi hỏi GV giải thích cặn kẽ các vấn đề chưa rõ

Thực tế cho thấy: Nếu trong quá trình dạy học, GV chỉ giảng giải cho

HS, đem kiến thức đến cho các em dưới dạng “chuẩn bị sẵn” thì HS không có hứng thú theo dõi bài giảng, không nắm vững kiến thức, càng không thể biến

nó thành giá trị riêng của bản thân, từ đó sinh ra ỉ lại, không cố gắng nỗ lực, kiên trì trong học tập

Ngược lại, quá trình dạy học mà hoạt động nhận thức của HS kết hợp chặt chẽ với sự điều khiển của GV thì không những HS chăm chú nghe giảng

mà còn hăng hái tham gia giải quyết vấn đề, kết quả là các em nắm vững các tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

Có thể nói, tính tích cực học tập là điều kiện cần thiết để HS tiếp thu tài liệu một cách có ý thức, đồng thời phát triển tư duy, khi đó kiến thức vừa lĩnh hội được mới trở thành vốn riêng của bản thân

 Các biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức

- Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, cái mới ở đây không phải là xa lạ quá đối với HS, cái mới phải liên hệ với cái c , kiến thức phải có tính thực tiễn, gần

g i với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của các em

- Phương pháp dạy học phải đa dạng (phát hiện và giải quyết vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, làm việc độc lập…) và phối hợp chúng với nhau

- Sử dụng các phương tiện dạy học, đặc biệt là các dụng cụ trực quan có tác dụng tốt trong quá trình kích thích hứng thú của HS

- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: Cá nhân, nhóm, tập thể, làm việc trong phòng thí nghiệm…

- Thầy giáo, bạn bè động viên, khen thưởng kịp thời khi có thành tích học tập tốt

- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, các tình huống mới

- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

Như vậy, để phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS THPT đối với bộ môn Vật lí trước hết phải xác định động cơ, tạo hứng thú và nhu cầu học tập cho các em Mặt khác, Vật lí học là một bộ môn khoa học thực nghiệm, GV có thể tạo ra những tình huống bất ngờ kích thích nhu cầu đi tìm nguyên nhân của các hiện tượng khoa học, sử dụng thí nghiệm một cách khoa

học…để HS phải chú ý, tạo hứng thú học tập và bắt buộc tư duy tìm cách giải quyết vấn đề, chính những điều đó sẽ phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức trong học tập Vật lí của HS

 Các biểu hiện của năng lực sáng tạo của HS trong học tập

Để đánh giá năng lực sáng tạo, người ta thường căn cứ vào các sản phẩm của quá trình hoạt động Tuy nhiên, nếu tạo điều kiện cho HS tích cực tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập thì có thể đánh giá năng lực sáng tạo của HS thông qua những dấu hiệu được bộc lộ ngay trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ Các biểu hiện của năng lực sáng tạo bao gồm:

- Từ những kinh nghiệm thực tế, từ những kiến thức đã có HS đề xuất được các giả thuyết (dự đoán có căn cứ, lí lẽ) Trong chế tạo các dụng cụ TN,

HS đưa ra được các phương án thiết kế, chế tạo dụng cụ TN và cùng một TN đưa ra được các phương án chế tạo dụng cụ TN khác nhau HS đưa ra được những sáng kiến kĩ thuật để dụng cụ bền hơn, đẹp hơn, KQTN chính xác hơn

- Đề xuất được phương án dùng những dụng cụ TN đã chế tạo để làm

TN kiểm tra các dự đoán và kiểm nghiệm lại các kiến thức đã học

- HS dự đoán được kết quả các TN, dự đoán được phương án nào chính xác hơn, phương án nào ít sai số hơn

- Vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tế một cách linh hoạt như giải thích một số hiện tượng vật lí và một số ứng dụng có liên quan

Những biểu hiện của năng lực sáng tạo nêu trên là căn cứ để chúng tôi chế tạo TBTN và soạn thảo tiến trình dạy học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của HS và c ng là tiêu chí để chúng tôi đánh giá tính khả thi của TBTN đã chế tạo và tiến trình dạy học đã soạn thảo

1.1.3 Phương pháp dạy học tích cực

 Khái niệm tính tích cực

Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội Khác với động vật, con người không chỉ tiêu thụ những gì sẵn có trong thiên nhiên mà còn chủ động, bằng lao động, sản xuất ra những của cải vật chất cần cho sự tồn tại của xã hội, sáng tạo ra nền văn hóa ở mỗi thời đại Hình thành và phát triển tính tích cực xã hội đã là củng cố một trong các nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục nhằm đào tạo những con người năng động, thích ứng và góp phần phát triển cộng đồng Có thể xem tính tích cực như là một điều kiện đồng thời là một kết quả của sự phát triển nhân cách trong quá trình giáo dục

 Phương pháp tích cực

Phương pháp tích cực để chỉ những phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học Phương pháp tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tâp

trung vào người dạy

 Những dấu hiệu đặc trưng của các phương pháp tích cực

- Dạy học thông qua các hoạt động học tập của HS

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

- Tăng cường học tập cá thể phối hợp với học tập hợp tác

- Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò

a Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề (dạy học nêu vấn đề)

Vấn đề là những câu hỏi hay nhiệm vụ đặt ra mà việc giải quyết chúng chưa có qui luật c ng như những tri thức, kĩ năng sẵn có chưa đủ giải quyết

mà còn khó khăn, cản trở cần vượt qua Một vấn đề được đặc trưng bởi ba thành phần:

* Trạng thái xuất phát: Không mong muốn

* Trạng thái đích: Trạng thái mong muốn

Hình 1.3: Sơ đồ các bước dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Phát hiện và nhận dạng vấn đề

Kiểm tra giả thuyết

giả thuyết

Trạng thái xuất phát

Trạng thái đích đíchVật

cản

Vận dụng phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Tùy theo mức độ tham gia của HS vào quá trình nghiên cứu và giải quyết vấn đề, người ta phân chia dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thành bốn mức độ:

+ Mức 1: GV nêu vấn đề, cách giải quyết vấn đề; HS thực hiện theo hướng dẫn của GV GV đánh giá kết quả làm việc của HS

+ Mức 2: GV nêu vấn đề, gợi ý để HS tìm ra cách giải quyết vấn đề

HS thực hiện cách giải quyết vấn đề GV và HS cùng đánh giá

+ Mức 3: GV cung cấp thông tin tạo tình huống, HS phát hiện và xác định vấn đề, tự lực đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp, HS thực hiện cách giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của GV khi cần GV cùng HS đánh giá

+ Mức 4: HS tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình hoặc cộng đồng, lựa chọn vấn đề cần giải quyết HS giải quyết vấn đề,

tự đánh giá chất lượng và hiệu quả [10]

Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề:

Hình 1.4: Sơ đồ các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu

dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

2 Phát hiện vấn

đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời) 3 Giải quyết vấn đề - Suy đoán giải

pháp giải quyết vấn đề: nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

b Phương pháp thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm là một trong những phương pháp đặc thù của Vật lí học, là một phương pháp nhận thức khoa học, hình thành kiến thức bằng con đường quy nạp từ một số lớn các hiện tượng được kiểm tra bằng thực nghiệm khoa học và được khái quát thành các định luật, các thuyết khoa học Phương pháp thực nghiệm yêu cầu cao khả năng của các nhà lí thuyết và các nhà thực nghiệm trong việc đặt ra các câu hỏi, tạo ra các điều kiện thí nghiệm để có thể trả lời câu hỏi đã đặt ra

Phương pháp thực nghiệm là một phương pháp nhận thức khoa học được thực nghiệm khi nhà nghiên cứu tìm tòi xây dựng phương án và tiến hành thí nghiệm nhằm dựa trên kết quả thí nghiệm để xác lập giả thiết hoặc kiểm tra một giả thiết nào đó

Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí: Các nhà khoa học quan niệm rằng phương pháp thực nghiệm không phải chỉ là làm thí nghiệm đơn thuần, không phải là sự quy nạp đơn giản mà là sự phân tích sâu sắc các sự kiện thực nghiệm tổng quát hoá nâng lên mức lý thuyết và phát hiện ra bản chất của sự vật Đó là sự thống nhất giữa thí nghiệm và lí thuyết nhằm mục đích nhận thức thiên nhiên Phương pháp thực nghiệm hiểu theo nghĩa trên là bao gồm cả quá trình tìm tòi ý tưởng ban đầu đến kết luận cuối cùng

 Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí

Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề

GV tổ chức tình huống có vấn đề làm phát sinh mâu thuẫn nhận thức, nhu cầu, hứng thú lôi cuốn HS vào vấn đề bài học Sau đó GV hướng dẫn cho

HS phát hiện vấn đề, phát biểu thành lời vấn đề cần nghiên cứu

Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán

GV hướng dẫn, gợi ý cho HS dự đoán ban đầu dựa vào sự quan sát tỉ

mỉ, vào kinh nghiệm của bản thân, vào những kiến thức sẵn có (gọi là xây

dựng giả thuyết) những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn

Giai đoạn 3: Suy luận và rút ra hệ quả

Từ dự đoán ban đầu, dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra một hệ quả Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lí

Giai đoạn 4: Đề xuất và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra

GV hướng dẫn HS xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không? Nếu phù hợp thì giả thiết trên trở thành một định luật hoặc hình thành một lý thuyết Vật lí mới, nếu không phù hợp thì xây dựng một giả thiết mới

Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức mới

HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật, thông qua đó trong một số trường hợp sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết

 Hướng dẫn HS hoạt động trong mỗi giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

GV cần hướng dẫn cụ thể cho HS hoạt động theo 5 giai đoạn của phương pháp thực nghiệm dưới đây Mỗi giai đoạn gồm nhiều mức độ mà GV có thể ứng dụng cụ thể trong các bài dạy cụ thể

Giai đoạn 1 Làm xuất hiện vấn đề, có 3 mức độ sau:

- Mức độ 1: HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi, GV giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để HS tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu

- Mức độ 2: GV tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện tượng mới lạ gây cho HS sự ngạc nhiên tò mò Từ đó HS sẽ nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp

- Mức độ 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu

HS phát hiện xem trong vấn đề hay hiện tượng đã biết có chỗ nào chưa được hoàn chỉnh, đầy đủ, cần nghiên cứu tiếp

Giai đoạn 2 Xây dựng dự đoán, có 3 mức độ:

- Mức độ 1: Dự đoán định tính Trong những hiện tượng thực tế phức tạp, dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng

Có thể có rất nhiều dự đoán mà ta phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ

- Mức độ 2: Dự đoán định lượng Những quan sát đơn giản khó có thể dẫn tới một dự đoán về mối quan hệ hàm số định lượng giữa các đại lượng Vật lí biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng

- Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát tỉ mỉ, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm có điều kiện thực hiện trên lớp Ở đây GV dùng phương pháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thiết mà các nhà bác học đã đưa ra

Giai đoạn 3 Suy luận và rút ra hệ quả, có 3 mức độ:

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận logic hay suy luận toán học Thông thường ở trường phổ thông các suy luận này không quá khó, vì biểu hiện trong thực tế của các kiến thức trong Vật lí rất phức tạp, cho nên hệ quả suy ra phải đơn giản có thể quan sát, đo lường trong thực tế

- Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp

- Mức độ 2: Hệ quả không quan sát được trực tiếp bằng các dụng cụ đo lường mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo các đại lượng khác

- Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng Có nhiều trường hợp hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể loại

trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số rất ít yếu tố Như vậy hệ quả suy ra từ giả thiết chỉ gần đúng

Giai đoạn 4 Đề xuất và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra, có 3 mức độ:

- Mức độ 1: Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra điều kiện

đúng như điều kiện đã nêu trong việc suy ra hệ quả

- Mức độ 2: HS đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí thí nghiệm cho sát với các điều kiện lý tưởng có khó khăn GV giúp đỡ bằng cách giới thiệu phương án làm để HS thực hiện

- Mức độ 3: Có nhiều trường hợp thí nghiệm kiểm tra là thí nghiệm kinh điển rất phức tạp và tinh tế, không thể thực hiện ở nhà trường phổ thông Trong trường hợp này GV mô tả cách thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để HS gia công số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thông báo kết luận

Giai đoạn 5 Ứng dụng kiến thức mới

Những ứng dụng định luật thường có 3 dạng: Giải thích hiện tượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo thiết bị đáp ứng yêu cầu của đời sống sản xuất

- Mức độ 1: Ứng dụng trong đó HS chỉ cần vận dụng định luật Vật lí để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng, hoặc tính toán trong điều kiện lý tưởng Vật chất chỉ bị chi phối bởi vài định luật đang nghiên cứu Đó có thể là những bài tập do GV nghĩ ra chứ không có ý nghĩa trong đời sống sản xuất hàng ngày

- Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá để có thể

áp dụng một vài định luật Vật lí

- Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó không chỉ áp dụng các định luật Vật lí, mà còn cần phải có giải pháp đặc biệt để làm cho các hiện tượng Vật lí có hiệu quả cao, sao cho thiết bị sử dụng thuận tiện trong đời sống và sản xuất

Như vậy, nếu vận dụng kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề sẽ tạo điều kiện cho HS trải qua hầu hết các bước của phương pháp thực nghiệm như một nhà khoa học Vì vậy HS vừa chiếm lĩnh được kiến thức, vừa phát triển được các năng lực học hoạt động đặc biệt là năng lực học thực nghiệm

1.2 Thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Trong quá trình dạy học Vật lí có nhiều cách thức khác nhau để phát huy tính tích cực, tự lực và bồi dưỡng tư duy cho HS, tuy nhiên việc sử dụng thí nghiệm và sử dụng hợp lí thí nghiệm trong giờ học Vật lí là một trong những biện pháp được coi là hữu hiệu nhất

1.2.1 Khái niệm về thí nghiệm Vật lí

Trong Vật lí học, thí nghiệm hiểu là quan sát hiện tượng cần nghiên cứu trong các điều kiện được kiểm tra chính xác, cho phép theo dõi tiến trình của hiện tượng và tái tạo nó mỗi lần lặp lại các hiện tượng này Như vậy, thí nghiệm Vật lí vừa là nguồn kiến thức vừa là một phương pháp nghiên cứu

“Thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông (còn gọi là thí nghiệm giáo khoa)

là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng Vật lí, vì vậy chúng mang yếu tố cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học” [15]

Thí nghiệm là một phương pháp dạy học Vật lí Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy - học của người GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình giảng dạy và học tập, nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức Vật lí và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Thí nghiệm Vật lí có vai trò rất quan trọng trong việc dạy học Vật lí ở trường THPT Nó có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học (đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ

năng mới, củng cố kiến thức, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS)

- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan hóa việc quan

sát các sự vật - hiện tượng trong dạy học Vật lí

Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình Vật lí xảy ra dưới dạng thuần khiết Chính nhờ các thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân, bản chất của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng

Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng tiếp thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình Vật lí Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của Vật lí, mà ở đó các đối tượng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dụng trong dạy học Vật lí các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm được tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối tượng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hóa các hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu không thể thiếu được.[9]

- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho HS

- Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS:

Thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, hình thành các khái niệm, các định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học Đồng thời, thí nghiệm tạo ra cho HS những khả năng làm quen

và thực hiện các phương pháp tư duy như phân tích và tổng hợp, con đường quy nạp và diễn dịch, sự so sánh và phép tương tự

Trong các thí nghiệm do chính mình tiến hành, HS được rèn luyện các

kĩ năng, kĩ xảo (sử dụng các dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm…), được rèn luyện thói quen làm việc khoa học của người tiến hành thí nghiệm, rèn luyện cho HS tính tỉ mỉ, trung thực, chính xác, làm việc có kế hoạch Đó là những phẩm chất của con người làm việc khoa học và sáng tạo

- Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của HS

Trong quá trình thí nghiệm, HS phải tiến hành các hoạt động trí tuệ thực tiễn như: Thiết kế phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả Chính vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu

-để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS

Trong quá trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng các năng lực thực nghiệm phải được gắn kết với việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: Đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả hiện tượng…, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết (hay hệ quả) đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng của quá trình Vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của kiến thức đã học

- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS

Các thí nghiệm do các nhóm HS tiến hành đòi hỏi sự phân công và phối hợp những công việc tự lực của HS trong tập thể Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, HS thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của

mình về tính nhận thức được thế giới và sự tồn tại khách quan của các mối quan hệ có tính quy luật trong tự nhiên

1.2.3 Phân loại thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông

Ngày nay, trong nhà trường phổ thông người ta đã hoàn thành một hệ thống xác định các thí nghiệm Vật lí giáo khoa Nó dựa trên cơ sở nâng cao tính tích cực, tự lực của HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức Trước hết, các

em làm quen với các hiện tượng Vật lí do GV biểu diễn, tiếp đó các em làm đồng loạt cùng một đề tài thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV và sau cùng chỉ dùng tài liệu hướng dẫn các em tự lực nghiên cứu thực nghiệm nhỏ C ng như việc phân loại phương pháp giảng dạy, việc phân loại thí nghiệm Vật lí rất phức tạp và có nhiều quan điểm khác nhau Sau đây là một kiểu phân loại:

- Căn cứ vào tính chất, vai trò hoạt động của thầy và trò trong khi tiến hành thí nghiệm người ta chia thành thí nghiệm GV và thí nghiệm HS Sự phân chia này chỉ là tương đối vì trong thí nghiệm của GV, HS đã tham gia tích cực vào từng bước của thí nghiệm và trong nhiều thí nghiệm GV chỉ đóng vai trò tổ chức hướng dẫn để HS thực hiện cụ thể các công việc của thí nghiệm Ngược lại trong thí nghiệm của HS, GV vẫn là người đóng vai trò tổ chức và hướng dẫn

- Căn cứ vào mục đích của lí luận dạy học, hay nói cách khác căn cứ vào mục đích của thí nghiệm được sử dụng trong giờ học người ta có thể phân thí nghiệm như sau:

+ Thí nghiệm mở đầu

+ Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới: Tùy theo mục đích chính của thí nghiệm mà người ta chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh họa

+ Thí nghiệm củng cố

+ Thí nghiệm kiểm tra

Đối với thí nghiệm của HS, ngoài các thí nghiệm được phân loại như trên còn có thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do HS tiến hành ở phòng thí nghiệm sau khi học xong một phần hay một chương), thí nghiệm quan sát Vật

lí ở nhà

- Căn cứ vào kết quả cụ thể của thí nghiệm người ta chia thành thí nghiệm định tính và thí nghiệm định lượng Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ quan tâm đến thí nghiệm của GV (thí nghiệm biểu diễn) và thí nghiệm của HS trong giờ học lí thuyết Vật lí (thí nghiệm trực diện)

a Thí nghiệm biểu diễn

 Vị trí của thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí do GV thực hiện giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật lí phổ thông Đây là loại thí nghiệm được nhà trường quan tâm nhiều hơn vì dễ tổ chức, có hiệu lực ngay và không đòi hỏi

số lượng từng loại thiết bị nhiều

 Thí nghiệm biểu diễn được tiến hành trong những trường hợp sau

- Cần thiết phải chứng minh hiện tượng ở quy mô lớn

- Thí nghiệm đòi hỏi nhiều kĩ thuật biểu diễn, thiết bị phức tạp, đắt tiền

- Cần thiết cho HS thấy được các biện pháp và các thao tác mới khi tiến hành thí nghiệm

- Những thí nghiệm nguy hiểm, như thí nghiệm làm việc với điện cao thế, có chất nổ, chất độc …

 Ưu, nhược điểm của thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn nếu được tiến hành hợp lí sẽ tạo điều kiện cho

HS tiếp thu dễ dàng tài liệu nghiên cứu và các hiện tượng ở dạng tự nhiên hoặc gần như tự nhiên Nó có tác dụng lớn trong việc chỉ đạo HS thấy rõ các biện pháp tiến hành thí nghiệm độc lập Tuy nhiên thí nghiệm biểu diễn có những hạn chế như khi GV làm thí nghiệm HS chỉ quan sát chứ không trực

tiếp làm, nên có thể có những hiện tượng họ không kịp theo dõi và không có điều kiện nhắc lại ngay hiện tượng đang nghiên cứu Hơn nữa, thí nghiệm biểu diễn có nhược điểm căn bản là không làm cho HS có những thói quen làm việc khoa học, trung thực, thận trọng, tỉ mỉ và những kĩ năng thực hành cần thiết cho hoạt động học tập, nghiên cứu khoa học và lao động sản xuất của họ sau này

 Các loại thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí được tiến hành vào lúc nào trong bài giảng là do nội dung của tài liệu quyết định

Ví dụ: Trước khi giảng bài “định luật Becnuli” có thể làm thí nghiệm thổi vào giữa hai băng giấy treo song song mà kết quả là hai băng giấy khép lại gần nhau hơn trước - điều này trái với dự đoán của HS là hai băng giấy sẽ

xa nhau ra

- Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới (nghiên cứu hiện tượng)

Tùy theo mục đích, cách thức dẫn đến kết luận mà người ta phân chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh họa + Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: Là thí nghiệm được thực hiện theo con đường quy nạp, nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở những kết quả rút ra từ thí nghiệm

+ Thí nghiệm nghiên cứu minh họa: Là thí nghiệm được tiến hành theo con đường diễn dịch, tức là sau khi GV đã cùng HS tìm ra kết luận, quy tắc, định luật bằng cách suy luận lí thuyết và dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại

- Thí nghiệm củng cố

Thí nghiệm củng cố bao gồm những thí nghiệm trình bày ứng dụng của các định luật Vật lí trong kĩ thuật hoặc những biểu diễn của định luật trong đời sống, nhằm đòi hỏi HS phải vận dụng những điều đã học để giải thích Do

đó, giúp HS đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, đồng thời qua đó GV c ng kiểm tra được mức độ tiếp thu của HS

=> Ba loại thí nghiệm biểu diễn nêu trên có tác dụng hỗ trợ và bổ sung cho nhau Mặc dù vậy, không nhất thiết phải sử dụng cả ba loại thí nghiệm này trong cùng một bài giảng, tùy thuộc vào đặc điểm của từng bài giảng và điều kiện cơ sở vật chất - thiết bị của từng trường mà ta có thể lựa chọn thí nghiệm cho phù hợp

 Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn

- Thí nghiệm biểu diễn phải liên hệ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu của quá trình giảng dạy, phải được đưa ra đúng lúc cần thiết

- Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn hợp lí, không quá kéo dài Yêu cầu này xuất phát từ đặc điểm thời gian trên lớp có hạn, ngoài việc tiến hành thí nghiệm còn phải giải thích, phân tích số liệu, đàm thoại với HS để đi đến khái quát hóa…

- Thí nghiệm biểu diễn phải thành công ngay Yêu cầu này xuất phát từ nguyên nhân cần tiết kiệm thời gian, để HS tin tưởng chắc chắn vào những kết quả thí nghiệm, tăng thêm uy tín của GV

- Thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được, cụ thể là phải đảm bảo cho cả lớp nhìn rõ và tập trung chú ý vào những dụng cụ và chi tiết

chính của thiết bị, theo dõi được diễn biến của thí nghiệm để có thể rút ra được những kết luận cần thiết

- Thí nghiệm biểu diễn phải đủ sức thuyết phục HS, các hiện tượng xuất hiện phải rõ ràng, số lượng thu được phải đủ chính xác và đủ nhiều Kết quả thí nghiệm chặt chẽ, điều kiện cho trước phải đầy đủ

 Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm

Kĩ thuật biểu diễn có tác dụng quyết định đến sự thành công của thí nghiệm ở trên lớp Kĩ thuật đó phải đảm bảo cho thí nghiệm đạt được kết quả, đảm bảo HS tiếp thu tốt vấn đề mà thí nghiệm phải giải quyết, đồng thời phải đảm bảo an toàn

Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm gồm hai mặt: Thủ thuật biểu diễn và phương pháp tiến hành thí nghiệm

- Những thủ thuật biểu diễn thí nghiệm

Các thủ thuật nói đến ở đây nhằm mục đích là để HS có thể quan sát được rõ nhất các hiện tượng, các quá trình c ng như các chi tiết, các dụng cụ cần biểu diễn, đồng thời tập trung được sự chú ý của HS

+ Trên bàn thí nghiệm chỉ đặt những thiết bị cần dùng cho thí nghiệm, các bộ phận chính của một thiết bị phải được làm nổi bật, không che khuất nhau và không bị GV che lấp

+ Các bộ phận của thiết bị cần đặt ở độ cao khác nhau (bộ phận chính đặt cao hơn bộ phận phụ)

+ Các hiện tượng thí nghiệm diễn ra trên một mặt phẳng thì phải bố trí thiết bị, dụng cụ sao cho mặt phẳng đó vuông góc với đường nhìn của HS ngồi ở giữa lớp nhìn lên bàn thí nghiệm

+ Nếu cần biểu diễn các hiện tượng xảy ra trong các vật không màu thì phải nhuộm màu các vật đó hoặc các vật chỉ thị màu

+ Đối với các hiện tượng không thể cảm giác trực tiếp được (điện trường, từ trường, các bức xạ, ) thì dùng những vật chỉ thị khác nhau (vụn sắt

để phát hiện từ trường, màn phủ muối sunphua để phát hiện tia X…)

+ Nếu trong thí nghiệm có sự thay đổi vị trí của các vật hay sự thay đổi

về kích thước thì có thể dùng vật đánh dấu (vòng cao su, kim chỉ thị,…)

+ Với những hiện tượng diễn ra trên mặt phẳng nằm ngang phải sử dụng phương pháp chiếu (có thể đèn có gương phản chiếu hoặc dùng màn kính mờ có chiếu sáng) Với những hiện tượng sáng thì phải thực hiện thí nghiệm ở chỗ tối

- Phương pháp tiến hành thí nghiệm biểu diễn

Các bước tiến hành của thí nghiệm biểu diễn gồm có:

Bước 1: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu

Bước 2: Đề xuất giả thuyết

Bước 3: Đàm thoại để nắm mục đích thí nghiệm

Bước 4: Đề xuất phương án thí nghiệm

Bước 5: Phân tích kết quả thí nghiệm [9]

b Thí nghiệm trực diện (thí nghiệm của HS trong giờ bài học mới)

Thí nghiệm trực diện là loại thí nghiệm mà dưới sự hướng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu tài liệu ở lớp, mọi HS cùng tiến hành thí nghiệm

và trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh họa lí thuyết đã học

 Những nét đặc trƣng của thí nghiệm trực diện

- Luôn luôn liên hệ chặt chẽ với nội dung nghiên cứu trong giờ học, được tiến hành lúc GV giải thích tài liệu nghiên cứu, khi HS cần phải chú ý đến một khía cạnh của một hiện tượng nghiên cứu hay cần làm cho HS quan niệm được cụ thể cấu tạo, cách vận dụng của một máy nào đó

- Hoạt động lao động của HS tiến hành theo cùng một nhịp điệu, liên tục, có quy tắc và tuân theo một chương trình thống nhất cả lớp

- Hoạt động của HS được quy định trong một thời gian nhất định và tương đối ngắn

- GV kiểm tra trực tiếp được quá trình làm việc đã vạch ra cho HS

- Tính tập thể giúp đỡ nhau trong khi làm thí nghiệm dễ có điều kiện được phát huy

 Vai trò của thí nghiệm trực diện

Thí nghiệm trực diện có tác dụng hỗ trợ, bổ sung cho thí nghiệm biểu diễn và chuẩn bị tích cực cho thí nghiệm thực hành Vật lí

Thí nghiệm trực diện có ưu điểm hơn thí nghiệm biểu diễn ở chỗ:

- Do có nhiều nhóm HS cùng tiến hành một thí nghiệm nên có thể thu được một số kết quả cùng một lúc, có điều kiện so sánh những kết quả đó và rút ra những kết luận không phải chỉ từ một kết quả như thí nghiệm biểu diễn

- Những số liệu thu được ở một nhóm HS có thể được bổ sung bằng số liệu của các nhóm khác Điều đó đảm bảo cho HS thấy được tính chất khách quan của các quy luật đang được nghiên cứu, tạo điều kiện xây dựng và rèn luyện cho họ tinh thần, thái độ, tác phong, phương pháp nghiên cứu tập thể

So với thí nghiệm thực hành Vật lí, thí nghiệm trực diện c ng có ưu điểm hơn ở chỗ: Chúng kết hợp hữu cơ với bài giảng, phục vụ trực tiếp cho việc tiếp thu kiến thức mới

Bên cạnh những ưu điểm nêu trên, thí nghiệm trực diện còn có một số nhược điểm sau:

- Do yêu cầu phải kết thúc thí nghiệm cùng một lúc nên có thể có một

số nhóm HS phải bỏ dở công việc, hoặc phải tiến hành một cách vội vã, do đó không thu được đầy đủ kết quả của tất cả các nhóm trong cùng một lúc, gây khó khăn cho việc rút ra kết luận

- Khi tổ chức thí nghiệm cần phải có nhiều dụng cụ khác nhau cho từng

đề tài mà điều đó thì chưa thể đạt được trong tình hình hiện nay ở các trường phổ thông

1.3 Thực trạng việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT

Ở THPT, việc bố trí các thí nghiệm đồng loạt gặp nhiều khó khăn vì các TBTN nhìn chung đắt tiền Đối với chương trình Vật lí đổi mới, gần như tất

cả các thí nghiệm chứng minh của các lớp đều đã được nghiên cứu thực hiện

và đưa vào sản xuất để cung cấp cho các trường phổ thông Vấn đề là chúng

sẽ được cung cấp và sử dụng như thế nào? Việc bố trí kho, lớp học, phòng thí nghiệm có thuận lợi cho việc sử dụng không? v.v

Qua tìm hiểu nhận thấy việc sử dụng các thí nghiệm trong trường phổ thông còn gặp nhiều khó khăn do các thiết bị được cung cấp còn chưa đáp ứng được mục đích Đặc biệt với các dụng cụ thí nghiệm phần “Cơ học chất lưu” – Vật lí 10 THPT (Nâng cao) hiện nay còn ít và có vướng mắc trong thực hiện thí nghiệm, cần phải nghiên cứu thêm

Tất cả các khó khăn đó cần phải được khắc phục dần trong quá trình đi lên của nhà trường phổ thông Về phía người GV, phải cố gắng vượt qua những khó khăn thách thức, tận dụng những thiết bị sẵn có, tự làm thêm các

đồ dùng dạy học mới

Số các bài thực hành Vật lí của mỗi lớp đã tinh giản đến mức tối thiểu, nội dung các bài thực hành đã được lựa chọn đến mức hết sức đơn giản và có tính khả thi cao Do đó, việc thực hiện các bài thực hành của mỗi lớp coi như bắt buộc So với các chương trình c thì nội dung của các thí nghiệm vật lí hầu như không có gì mới Tuy nhiên, sự đổi mới phải thể hiện ở cách cho HS làm thí nghiệm Phải cho HS đến với thí nghiệm một cách chủ động, tạo cho các em cơ hội phát huy được những suy nghĩ sáng tạo trong thực hành

Muốn thế, không thể cho HS làm thí nghiệm theo kiểu chỉ đâu, làm đấy một cách máy móc, mô tả một cách đơn giản hiện tượng Vật lí xẩy ra đã quá

rõ ràng Cần cho HS nắm được mục đích thí nghiệm, xây dựng phương án thực hành, tham gia làm thí nghiệm, xử lí kết quả và thảo luận rút ra kết luận cần thiết

- Nghiên cứu một số phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực

và năng lực sáng tạo của HS

- Tiến hành phân tích, làm rõ vai trò của thí nghiệm trong giờ học Vật lí

ở trường phổ thông, phân loại các loại thí nghiệm và nêu các yêu cầu về mặt

kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí

- Nghiên cứu về thực trạng sử dụng các thí nghiệm trong dạy học Vật lí

ở trường THPT

Trên cơ sở đó chúng tôi thấy cần xây dựng được hệ thống các biện pháp

sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS, từ đó áp dụng vào việc thiết kế tiến trình dạy học cho một số kiến thức chương “Cơ học chất lưu” - Vật lí 10 THPT (Nâng cao)