thí nghiệm trong dạy học vật lý

bài báo cáo đề cập đến vai trò của thí nghiệm, phân loại các loại thí nghiệm vật lý, ưu nhược điểm, và cách sử dụng hiệu quả của thí nghiệm vật lý, các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học vặt lý trong dạy học thpt

A MỞ ĐẦU Hiện nay, với việc đổi chương trình sách giáo khoa, ngành giáo dục thực việc đổi phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức học sinh Trong đó, việc sử dụng thí nghiệm dạy học trọng trước hiệu việc nâng cao khả nhận thức học sinh Trong dạy học Vật Lý, thí nghiệm phương tiện để thu nhận tri thức mà phương tiện để kiểm tra tính đắn tri thức, việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Thường thì, kinh nghiệm sống học sinh có số vốn hiểu biết tượng Vật lý Nhưng coi hiểu biết sở giúp họ tự nghiên cứu Vật lý trước tượng vật lý, học sinh có hiểu biết khác nhau, chí sai Vì vậy, giảng dạy Vật lý, giáo viên mặt phải tận dụng kinh nghiệm sống học sinh, mặt khác phải chỉnh lý, bổ sung, hệ thống hoá kinh nghiệm nâng cao lên mức xác, đầy đủ thí nghiệm Vật lý, nhờ mà tránh tính chất giáo điều, hình thức giảng dạy Làm thí nghiệm Vật lý có tác dụng to lớn việc phát triển nhận thức học sinh, giúp em quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học, qua em tập quan sát, đo đạc, rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì, điều cần cho việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham gia hoạt động thực tế Do tận mắt, tự tay tháo lắp dụng cụ, thiết bị đo lường đại lượng, , em nhanh chóng làm quen với dụng cụ thiết bị dùng đời sống sản xuất sau B NỘI DUNG I Chức thí nghiệm dạy học Vật Lý Theo quan điểm lý luận nhận thức Theo quan điểm lý luận nhận thức, dạy học vật lý trường phổ thông, thí nghiệm có chức sau: a) Thí nghiệm phương tiện để thu nhận tri thức Vai trò thí nghiệm giai đoạn trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết người vào đối tượng cần nghiên cứu Nếu học sinh hoàn toàn chưa có có hiểu biết đối tượng cần nghiên cứu thí nghiệm sử dụng để thu nhận kiến thức Khi đó, thí nghiệm sử dụng “câu hỏi tự nhiên” thông qua thí nghiệm trả lời câu hỏi Việc thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quan sát, đo đạc trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đặt Hay nói cách khác, thí nghiệm sử dụng để phân tích thực khách quan thông qua trình thiết lập cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan Trong trình dạy học vật lý, lớp giai đoạn đầu trình nhận thức tượng, trình vật lý đó, học sinh chưa có có hiểu biết ỏi tượng, trình vật lý cần nghiên cứu thí nghiệm sử dụng để cung cấp cho học sinh liệu cảm tính tượng, trình vật lý Các liệu tạo điều kiện cho học sinh đua giả thuyết, sở cho khái quát hoá tính chất hay mối liên hệ phổ biến, có tính quy luật đại lượng vật lý tượng, trình vật lý nghiên cứu b) Thí nghiệm phương tiện để kiểm tra tính đắn tri thức • Theo quan điểm lý luận nhận thức, chức thí nghiệm dạy học vật lý dùng để kiểm tra tính đắn tri thức mà học sinh thu trước Trong nhiều trường hợp, kết thí nghiệm phủ định tính đắn tri thức biết, đòi hỏi phải đưa giả thuyết khoa học lại phải kiểm tra thí nghiệm khác Nhờ vậy, thường ta thu nhận tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm tri thức biết trước trường hợp riêng, trường hợp giới hạn • Trong dạy học vật lý trường phổ thông, có số kiến thức rút từ suy luận lôgic cách chặt chẽ từ kiến thức biết Trong trường hợp này, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đắn chúng c) Thí nghiệm phương tiện việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Trong việc vận dụng tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn tính trừu tượng tri thức sử dụng, tính phức tạp chịu chi phối nhiều định luật thiết bị cần chế tạo, lý kinh tế hay nguyên nhân mặt an toàn Khi đó, thí nghiệm sử dụng phương tiện tạo sở cho việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Cơ sở việc tiến hành thí nghiệm với mô hình, làm tiền đề cho việc chế tạo dụng cụ, thiết bị sử dụng thực tế Lịch sử phát triển vật lý làm xuất nhiều ngành vật lý mới, ví dụ thí nghiệm hiệu ứng quang điện tạo sở cho đời ngành kỹ thuật quang điện Chương trình vật lý trường phổ thông đề cập tới loạt ứng dụng vật lý đời sống sản xuất Việc tiến hành thí nghiệm tạo sở để học sinh hiểu ứng dụng kiến thức học thực tiễn Thí nghiệm cho học sinh thấy ứng dụng thực tiễn mà chứng đắn kiến thức d) Thí nghiệm phận phương pháp nhận thức Vật Lý • Vai trò thí nghiệm phương pháp thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm bao gồm giai đoạn: - Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời - Đề xuất giả thuyết - Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgic để rút hệ kiểm tra thí nghiệm - Xây dựng thực phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ rút Nếu kết thí nghiệm phù hợp với hệ rút giả thuyết chân thực, không phù hợp phải đề xuất giả thuyết Như vậy, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng giai đoạn đầu giai đoạn cuối trình thực nghiệm Ở giai đoạn đầu, đa số thông tin đối tượng cần nghiên cứu thường thu nhận thí nghiệm Đặc biệt, giai đoạn cuối phương pháp thực nghiệm, việc kiểm tra tính đắn hệ rút phải thông qua việc xây dựng thực phương án thí nghiệm để nghiên cứu tượng, mối quan hệ loại bỏ yếu tố không quan tâm • Vai trò thí nghiệm phương pháp mô hình Phương pháp mô hình gồm giai đoạn sau: - Thu thập thông tin đối tượng gốc - Xây dựng mô hình - Thao tác mô hình để suy hệ lý thuyết - Kiểm tra hệ đối tượng gốc Ở giai đoạn đầu phương pháp mô hình, thông tin đối tượng gốc thường thu thập nhờ thí nghiệm Thông qua thí nghiệm, nhờ việc chủ động loại bỏ yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tượng, bố trí dụng cụ quan sát, thu thập xử lý số liệu, ta tìm thuộc tính, mối quan hệ chất đối tượng gốc, để đưa mô hình phản ánh mối quan hệ mà ta quan tâm Ở giai đoạn 3, cho mô hình vận động, mô hình vật chất ta phải tiến hành thí nghiệm thực với Ở giai đoạn 4, thông qua thí nghiệm vật gốc, đối chiếu kết thu mô hình với kết thu vật gốc, ta kiểm tra tính đắn mô hình rút giới hạn áp dụng mô hình Theo quan điểm lý luận dạy học a) Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kỹ mới; củng cố kiến thức, kỹ thu nhận kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ học sinh • Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, sử dụng thí nghiệm để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu Đặc biệt có hiệu việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình có vấn đề Do kết thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức biết, với kinh nghiệm sẵn có trái ngược với chờ đợi học sinh nên tạo nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức học sinh.Các thí nghiệm sử dụng để tạo tình có vấn đề thường thí nghiệm đơn giản, tốn thời gian chuẩn bị tiến hành Thí nghiệm có vai trò quan trọng, không thay giai đoạn hình thành kiến thức Nó cung cấp cách hệ thống liệu thực nghiệm, để từ khái quát hoá quy nạp, kiểm tra tính đắn giả thuyết hệ lôgic rút từ giả thuyết đề xuất, hình thành kiến thức Trong chương trình vật lý trường phổ thông, số kiến thức rút phép suy luận lôgic chặt chẽ từ kiến thức xác nhận xác Vì vậy, kiến thức rút đắn Tuy nhiên, để thể tính chất thực nghiệm khoa học vật lý làm tăng tin tưởng học sinh vào tính chân thật kiến thức thu được, giáo viên cần tiến hành thí nghiệm kiểm nghiện lại chúng • Thí nghiệm sử dụng cách đa dạng trình củng cố kiến thức, kỹ học sinh Việc củng cố kiến thức, kỹ học sinh tiến hành học nghiên cứu tài liệu mới, học dành cho việc luyên tập, tiết ôn tập giừo thí nghiệm thực hành sau chương, phần chương trình vật lý phổ thông Quá trình củng cố kiến thức, kỹ học sinh diễn học nội khoá mà học ngoại khoá, lớp nhà • Thí nghiệm phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức kỹ học sinh Thông qua hoạy động trí tuệ - thực tiễn học sinh trình thí nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán giải thích tượng, trình vật lý diễn thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp dụng cụ bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận xử lý kết thí nghiệm…), học sinh chứng tỏ kiến thức kiện mà kiến thức phương pháp, kỹ Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức kỹ học sinh, giáo viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm khác nhau, từ dụng cụ quen thuộc đến xa lạ, mẻ, từ bố trí đơn giản đến yêu cầu bố trí phức tạp, v.v b) Thí nghiệm phương tiện góp phần phát triển toàn diện nhân cách học sinh Việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện cho học sinh • Thí nghiệm phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vật lý học sinh Chất lượng kiến thức học sinh xem xét theo dấu hiệu: tính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững tính vận dụng Bởi thí nghiệm có mặt trình nghiên cứu tượng, trình vật lý, soạn thảo khái niệm, định luật vật lý, xây dựng thuyết vật lý, đề cập ứng dụng sản xuất đời sống Vì vậy, phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức học sinh theo dấu hiệu Thí nghiệm vật lý góp phần phát khắc phục sai lầm học sinh khẳng định dự đoán Do thí nghiệm vật lý phận phương pháp nhận thức vật lý nên mối quan hệ với trình thí nghiệm, học sinh làm quen vận dụng phương pháp nhận thức Các kiến thức phương pháp mà học sinh lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, vượt khỏi giới hạn môn vật lý Trong thí nghiệm tự tiến hành, học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thí nghiệm như: sử dụng nguồn điện, dụng cụ đo, đọc lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ thí nghiệm, sơ đồ mạch điện,…và giáo dục thói quen làm việc khoa học người làm thí nghiệm như: lựa chon dụng cụ, bố trí thí nghiệm, lắp ráp phận thí nghiệm, xử lý kết thí nghiệm, bảo đảm điều kiện mà thí nghiệm phải thoả mãn, đánh giá, phân tích sai số xử lý kết thí nghiệm,… • Thí nghiệm phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức trình học tập tích cực, tự lực sáng tạo học sinh Trong trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành loạt hoạt động trí tuệ thực tiễn: thiết kế phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí tiến hành thí nghiệm, thu nhận xử lý kết thí nghiệm, tính toán sai số, xác định nguyên nhân gây sai số Chính vậy, thí nghiệm phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng lực sáng tạo học sinh Trong trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng yếu tố lực thực nghiệm phải gắn kết với việc bồi dưỡng yếu tố lực hoạt động trí tuệ như: lực đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả tượng, trình vật lý,tổng hợp mặt, khía cạnh mối liên hệ với nhau, khái quát hoá thành kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, sau đối chiếu kết luận với giả thuyết đề xuất, giải thích, so sánh tượng, trình vật lý, ứng dụng sản xuất đời sống kiến thức học Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm học sinh khêu gợi hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui thành công giải nhiệm vụ đặt góp phần phát triển động lực trình học tập học sinh • Thí nghiệm phương tiện tổ chức hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức học sinh Các thí nghiệm nhóm học sinh tiến hành đòi hỏi phân công, phối hợp công việc tự lực học sinh tập thể Vì vậy, trình thí nghiệm diễn trình bồi dưỡng phẩm chất đạo đức, xây dựng chuẩn mực hành động tập thể Trong mối liên hệ với trình tự lực xây dựng kiến thức thí nghiệm, học sinh thu nhận quan điểm quan trọng giới quan vật, đặc biệt vai trò thực tiễn trình nhận thức giới, có niềm tin vào khoa học nhận thức vật, tượng tự nhiên c) Thí nghiệm phương tiện đơn giản hoá trực quan dạy học Vật Lý • Trong tự nhiên kỹ thuật, tượng, trình vật lý xảy dạng khiết Chính nhờ thí nghiệm, ta nghiên cứu tượng, trình xảy điều kiện khống chế được, thay đổi được, quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng để tới nhận thức nguyên nhân tượng mối quan hệ có tính quy luật chúng • Thí nghiệm phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu nhận thông tin chân thực tượng, trình vật lý Đặc biệt việc nghiên cứu lĩnh vực vật lý mà đó, đối tượng cần nghiên cứu tri giác trực tiếp giác quan người việc sử dụng dạy học vật lý thí nghiệm mô hình để trực quan hoá tượng, trình cần nghiên cứu thiếu II Phân loại thí nghiệm vật lý Thí nghiệm biểu diễn giáo viên 1.1 Khái niệm Thí nghiệm biểu diễn thí nghiệm GV tiến hành lớp, học nghiên cứu kiến thức ôn tập, cố Còn HS tham gia với mức độ hạn chế Đây loại thí nghiệm dễ tổ chức, có hiệu lực không đòi hỏi số lượng thiết bị nhiều Tuy nhiên, thí nghiệm biểu diễn có hạn chế, chẳng hạn giáo viên làm thí nghiệm, học sinh quan sát không trực tiếp làm nên có điều HS chưa kịp nhận Hơn nữa, thí nghiệm biểu diễn có hạn chế việc phát triển kĩ thực hành thói quen thực nghiệm HS 1.2 Vai trò Việc tổ chức thí nghiệm biễu diễn GV nhằm giới thiệu cách tương đối nhanh với học sinh chủ yếu làm mặt định tính tượng, trình quy luật nghiên cứu, cấu tạo hoạt động vài dụng cụ thiết bị kĩ thuật mà học sinh cảm thụ mắt tai Thí nghiệm biểu diễn giúp tích lũy kiện để xây dựng mô hình trừu tượng làm sở cho thuyết, dùng để kiểm tra thực tế tính đắn kết luận lý thuyết để giải thích nguyên tắc hoạt động thiết bị kỹ thuật Nhờ thí nghiệm biểu diễn, giáo viên hướng dẫn cho học sinh thao tác bước tiến hành thí nghiệm, giúp học sinh tự tiến hành thí nghiệm cách độc lập Thí nghiệm biểu diễn giữ vai trò quan trọng nguyên nhân sau:  Nhiều thí nghiệm phức tạp đòi hỏi GV phải trực tiếp làm  Các thí nghiệm thường tinh vi ,nhạy ,dễ vỡ gây nguy hiểm , cần có khéo léo kinh nghiệm GV  Một thí nghiệm tiến hành kế hoạch, thời gian đạt kết tốt có tác dụng tích cực đến tư HS Muốn GV phải trực tiếp tiến hành thí nghiệm  Vì số hạn chế học sinh chưa trực tiếp làm thí nghiệm thí nghiệm biểu diễn xem trọng áp dụng rộng rãi trường PT 1.3 Phân loại Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm biễu diễn theo bước khác tiến trình dạy học, thí nghiệm biểu diễn phân thành ba loại : thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu tượng thí nghiệm củng cố a) Thí nghiệm biểu diễn mở đầu Thí nghiệm mở đầu thí nghiệm dùng nhằm mục đích đề xuất vấn đề nghiên cứu thường thí nghiệm nhỏ GV tiến hành để đặt vấn đề cho học nhằm kích thích học sinh có hứng thú tìm hiểu vấn đề b) Thí nghiệm nghiên cứu tượng Thí nghiệm nghiên cứu tượng thí nghiệm nhằm xây dựng, chứng minh kiến thức mới, bao gồm : - Thí nghiệm khảo sát xây dựng kiến thức : thí nghiệm nhằm khảo sát kiện, thu lượm liệu thực nghiệm để từ rút kết luận khái quát, kiến thức cần xây dựng - Thí nghiệm kiểm chứng kiến thức : thí nghiệm nhằm kiểm tra để xác nhận thực tế điều kết luận nêu ra, kiến thức cần dạy c) Thí nghiệm củng cố Thí nghiệm củng cố thí nghiệm giáo viên dùng khâu cố học nhằm giúp cho học sinh vận dụng kiến thức học để giải thích, dự đoán tượng, qua nắm vững kiến thức học 1.4 Yêu cầu a) Cần đảm bảo cho học sinh ý thức cần thiết tiến hành thí nghiệm, phương án tiến hành thí nghiệm, mục đích thí nghiệm, phương án tiến hành thí nghiệm tham gia quan sát thí nghiệm, phân tích kết thí nghiệm b) Thí nghiệm biểu diễn phải gắn liền hữu với bải giảng Cần xác định rõ logic tiến trình dạy học, việc tiến hành biểu diễn thí nghiệm giáo viên xuất lúc cần thiết với việc giáo viên giảng giải c) Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn, hợp lý Thời gian tiết học có giới hạn, người giáo viên phải truyền tải nhiều nội dung kiến thức Thí nghiệm khâu tiến trình dạy học, kéo dài khâu ảnh hưởng đến khâu khác, tức ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung Bởi giáo viên cần phân bố thời gian thích hợp trình làm thí nghiệm biểu diễn Trong học không nên có nhiều thí nghiệm biểu diễn làm phân tâm ý học sinh khỏi vấn đề chủ yếu kiến thức d) Thí nghiệm phải đảm bảo lớp quan sát Cố gắng cho thành phần , chi tiết quan trọng thiết bị dụng cụ học sinh lớp nhìn rõ Muốn cần ý kích thước dụng cụ đủ lớn, dụng cụ yếu để hở dễ quan sát Nếu cần thiết sử dụng phương tiện kĩ thuật camera, đèn chiếu, máy chiếu qua đầu, máy vi tính,….để hỗ trợ Đảm bảo cho mổi học sinh tri giác rõ ràng tượng biểu diễn e) Thí ngiệm cần đảm bảo thành công đủ sức thuyết phục Để đảm bảo đủ sức thuyết phục, trước hết thí nghiệm biểu diễn phải thành công Muốn vậy, thí ngiệm cần chuẩn bị cẩn thận, thử thử lại để đảm bảo thành công Nếu không thành công mà phải làm làm lại nhiều thời gian, đặc biệt niềm tin học sinh vào kết thí nghiệm Bên cạnh đó, muốn thí nghiệm biểu diễn đủ sức thuyết phục lập luận giáo viên đến kết luận phải logic, tự nhiên, không gượng ép, áp đặt, không ép học sinh phải chấp nhận f) Khi tiến hành thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo an toàn Phải thận trọng với thí nghiệm có dùng thủy ngân hóa chất độc hại, hóa chất gây nổ… chẳng hạn biểu diễn nguyên tắc hoạt động ắc quy axit H2SO4 Cần tránh gây đổ vỡ, không nên đặt gần lửa, hay tắt cẩn thận dùng xong đèn cồn, dầu hỏa Tránh dùng thiết bị có nguồn điện áp cao, nguồn có phóng xạ nguồn có tia X, sử dụng không cho học sinh đứng gần thời gian thí nghiệm dài Nếu thí nghiệm có bay hơi, cháy nổ vật chuyển động, phải lưu ý trước với HS tuyệt đối không hướng luồng khí hướng chuyển động vật phía HS 1.5 Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm a) Sắp xếp dụng cụ Các thủ thuật biểu diễn thí nghiệm nhằm đảm bảo tính nhìn rõ tượng chi tiết được, đồng thời tập trung ý học sinh tượng (đối tượng) cần nghiên cứu Trên bàn thí nghiệm đặt dụng cụ dành cho thí nghiệm, thiết bị chưa cần cần che khuất, phận cần quan sát phải làm bật lên cách sư dụng vật thị Các phận thiết bị cần đặt độ cao khác nhau, phận chủ yếu đặt cao phận phụ Nên bố trí thiết bị mặt phẳng thẳng đứng Với thí nghiệm có chi tiết nhỏ không xếp mặt phẳng thẳng đứng nghiên cứu sử dụng đèn chiếu b) Dùng vật thị Dùng màu pha vào nước đựng vật liệu suốt Dùng hạt màu thí nghiệm tượng đối lưu chất lỏng Sử dụng vạch màu đánh dấu thay đổi tượng Quan sát tượng gián tiếp qua vật thị ( ví dụ: mạt sắt để nghiên cứu từ phổ) c) Dùng phương tiện hỗ trợ Đối với thí nghiệm cần dụng cụ có kích thước nhỏ mà học sinh khó quan sát ta sử dụng đèn chiếu, video camera để phóng to, giúp học sinh dễ dàng việc quan sát thí nghiệm Một vài thí nghiệm cho kết trường hợp đặt mặt phẳng nằm ngang (vd: thí nghiệm từ phổ giao thoa sóng nước) giáo viên sử dụng gương phẳng lớn đặt nghiêng 45 hướng phía học sinh để em quan sát tượng xảy d) Thông thường thí nghiệm biểu diễn tiến hành theo bước sau:  Bước 1: nêu mục đích tiến hành thí nghiệm  Bước 2: vạch kế hoạch tiến hành thí nghiệm  Bước 3: đặt bố trí giới thiệu dụng cụ  Bước : kiểm tra lại chuẩn bị và điều kiện theo dõi học sinh  Bước 5: tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch định cố gắng cho học sinh tham gia tối đa , sau ghi nhận kết lên bảng  Bước : phân tích kết thí nghiệm khái quát để rút kết luận Thí nghiệm học sinh 2.1 Khái niệm Là thí nghiệm giáo viên tổ chức cho học sinh thực hành thí nghiệm lớp, phòng thí nghiệm, thực nghiệm vườn trường, nhằm khảo sát kiểm chứng tượng, định luật, công thức,… Đây thí nghiệm mà học sinh trực tiếp hoạt động để tìm tòi kiến thức vận dụng kiến thức học vào thực tiễn nên dễ dàng khắc sâu kiến thức Tuy nhiên phương pháp tốn nhiều thời gian tổ chức 2.2 Phân loại a) Thí nghiệm trực diện đồng loạt học sinh Khái niệm Thí nghiệm học sinh trực tiếp tiến hành đồng loạt cần thiết để tích lũy kiện nhằm khái quát hóa lý thuyết chủ yếu để kiểm tra tính đắn hệ lý thuyết Chúng giúp học sinh cụ thể hóa hoàn thiện phát triển kiến thức học, nghiên cứu tượng mặt định lượng, rèn luyện kĩ thói quen ban đầu dụng dụng cụ Thí nghiệm trực diện có đặc trưng sau: 10 − Luôn liên hệ chặt chẽ với tài liệu nghiên cứu học, phần hữu tiến trình dạy học − Trong tiến hành thí nghiệm, hoạt động học tập học sinh diễn nhịp điệu, liên tục, có quy tắc, tổ chức, đạo, theo dõi hướng dẫn thầy giáo − Hoạt động học sinh quy định thời gian khống chế xác định tương đối ngắn − Giáo viên kiểm tra trực tiếp trình làm việc nhóm học sinh − Tính tập thể hợp tác phối hợp có điều kiện phát huy Vai trò Thí nghiệm trực diện giữ vai trò quan trọng dạy học vật lý trường phổ phông Trước hết, có tác dụng tăng cường tính trực quan (dụng cụ thí nghiệm có trước mặt học sinh) giúp cho học sinh trực dõi tượng, trình biểu diễn thí nghiệp hiểu dễ Đặc biệt thí nghiệp trực diện góp phần quan trọng việc củng cố niềm tin khoa học cho em Học sinh tin tưởng vào kết thí nghiệp kết luận rút từ kết luận đó, thí nghiệm em tự tay tiến hành Ngoài ra, thí nghiệm trực diện có tác dụng tốt việc rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo thực hành cho học sinh Với thí nghiệm trực diện, học sinh có hội để tự lắp ráp thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm đo đạc kết Ưu điểm Thí nghiệm trực diện có ưu điểm bật có nhiều nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm đồng thời, nên thời gian ngắn, thí nghiệm trực diện thu nhiều kết từ nhiều nhóm học sinh khác Do đó, thuận lợi cho việc lập luận khái quát đến khái niệm, định luật…Thêm vào đó, số liệu thu nhóm học sinh bổ sung số liệu nhóm khác Điều giúp cho học sinh thấy tính khách quan quy luật vật lý nghiên cứu Mặt khác, kết thí nghiệm lại cho học sinh tự thao tác tự thu nhận, nên tính thuyết phục chúng cao học sinh thật tin tưởng vào kiến thức em thu nhận Thí nghiệm trực diện thí nghiệm định tính thí nghiệm định lượng tùy vào nội dung tài liệu mà giáo viên cần trình bày cho học sinh Thí nghiệm trực diện có mối liên hệ chặt chẽ với thí nghiệm biểu diễn thí nghiệm thực hành vật lý Thí nghiệm trực diện xuất tất khâu trình dạy học, thùy vào mục đích sử dụng Song dù tiến hành khâu nhằm mục đích hướng dẫn giáo viên, học sinh tự tay làm thí nghiệm để tìm tòi kiến thức Vì thế, thí nghiệp trực diện không giúp học sinh nắm vững vận dụng kiến thức vào thực tiễn, mà 11 có tác dụng rèn luyện cho học sinh kĩ kĩ xảo thực hành, qua góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Hạn chế Bên cạnh ưu điểm bật thí nghiệm trực diện, có số hạn chế định, : Do thời gian dành cho thí nghiệm trực diện tương đối yêu cầu phải kết thúc thí nghiệm lúc, có số nhóm học sinh phải bỏ dở công việc, chưa đến kết tiến hành cách vội vàng nên thu kết không xác Điều gây khó khăn cho việc khái quát, rút kết luận cuối Trong trường hợp đó, tính thuyết phục thí nghiệm bị hạn chế, ảnh hưởng xấu đến kết dạy học Mặt khác, có nhiều nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm lúc, nên đòi hỏi phải có nhiều thí nghiệm giống nhau, điều kiện sở vật chất trường phổ thông chưa đảm bảo Việc tổ chức điều khiển lớp học giáo viên khó khăn hơn, lúc phải tập trung theo dõi nhiều nhóm học sinh khác làm thí nghiệm, kịp thời phát sai sót học sinh để điều chỉnh Hướng khắc phục Để khắc phục hạn chế trên, giáo viên phải ý phân chia nhóm học sinh cho đồng nhóm, có giỏi, , trung bình, yếu Không để học sinh tự chọn nhóm, em giỏi tập trung vào nhóm, kết có nhóm chưa hết làm xong, ngược lại có nhóm bỏ dở công việc, tiến hành vội vàng cho kết sai Nhằm khắc phục tình trạng thiếu sở vật chất, thiết bị thí nghiệm, mặt cần có kế hoạch xậy dựng phát triển phòng thí nghiệm, phòng môn, phải đầu tư thích đáng kinh phí cho việc xây dựng sở vật chất trang thiết bị thí nghiệm cho trường phổ thông Mặt khác giáo viên cần chủ động tự tạo sử dụng thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền dạy học b) Thí nghiệm thực hành vật lý Khái niệm 12 Thí nghiệm thực hành thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm sau nghiên cứu xong phần hay chương chương trình, nhằm xác định đại lượng, số hay kiểm chứng quy tắc, định luật vật lý Vai trò Thí nghiệm thực hành vật lý có tác dụng giúp học sinh ôn tập, đào sâu kiến thức, khái quát hóa đề giáo trình học Đồng thời, thí nghiệm thực hành hội tốt để rèn luyện cho học sinh kĩ năng, kĩ xảo lắp ráp tiến hành thí nghiệm Qua đó, góp phần qua trọng việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, giúp em làm quen dần với kĩ thuật thực tiễn sản xuất Thí nghiệm thực hành vật lý có nội dung định tính hay định lượng, song chủ yếu nhằm kiểm chứng lại định luật, quy tắc hay xác định đại lượng, số vật lý Do tiến hành sau học xong phần hay chương chương trình, nên thí nghiêm thực hành vật lý thường có nội dung phong phú, với yêu cầu nhiều mặt tiến hành thời gian đủ dài từ đến tiết Để phát huy hiệu thí nghiệm thực hành, cần phải có chuẩn bị chu đáo mặt nội dung thiết bị sở vật chất Các bước tiến hành 1) Chuẩn bị Để học thực hành có hiệu thực sự, thầy giao cần yêu cầu học sinh ôn tập trước nhà kiến thức liên quan đến nội dung thực hành Muốn vậy, thầy giáo phải đưa yêu cầu cụ thể nội dung liên quan đến đề tài thực thực hành Về phần mình, thầy giáo cần phải vào phòng thí nghiệm để tìm hiểu khả thiết bị, chuẩn bị thí nghiệm cần thiết tiến hành thử thí nghiệm nhằm phát khó khăn, hạn chế thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm, để khắc phục trước, tránh trục trặc nảy sinh lúc tiến hành thí nghiệm lớp 2) Tiến trình học Một học thực hành tiến hành theo bước sau: a) Xác định mục đích, nội dung yêu cầu thực hành b) Ôn tập lý thuyết có liên quan đến nội dung thực hành c) Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm (nhất dụng cụ học sinh) Đề xuất phương án thí nghiệm sơ đồ bố trí thí nghiệm tương ứng khuyến khích học sinh đề xuất phương án, trao đổi thảo luận để lựa chọn phương án tối ưu) d) Giáo viên hướng dẫn bước tiến hành thí nghiệm: lắp ráp, tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lý số liệu viết báo cáo 13 e) Học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên theo dõi, giúp đỡ hướng dẫn nhóm f) Tổng kết thực hành Hình thức tổ chức Có hai hình thức tổ chức học thực hành vật lý, là: thực hành cá thể thực hành đồng loạt Với hình thức thực hành cá thể, nhóm học sinh khác tiến hành thí nghiệm thời gian với đề tài khác nhau, đề tài với dụng cụ thí nghiệm khác (với phương án khác nhau) Hình thức khắc phục khó khăn mặt thiếu thiết bị thí nghiệm Tuy nhiên, việc tổ chức hướng dẫn giáo viên có nhiều khó khăn hơn, phức tạp lúc phải theo dõi, hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm theo đề tài khác với nhiều dụng cụ khác Vì vậy, học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên khó bao quát tất nhóm khó theo dõi hoạt động nhóm để kịp thời uốn nắn khắc phục sai sót học sinh Ngoài ra, khâu chuẩn bị cho học thực hành phức tạp đòi hỏi giáo viên phải dành nhiều thời gian Theo hình thức thực hành đồng loạt, học sinh lớp chia thành nhiều nhóm tất nhóm tiến hành thí nghiệm đề tài với thí nghiệm Hình thức có ưu điểm học sinh bổ sung tranh luận với kết thí nghiệm Ngoài việc đạo theo dõi giáo viên tương đối dễ dàng, giải thích, hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm, uốn nắn sai sót cho tất nhóm tổng kết thí nghiệm cách đơn giản Tuy nhiên, gặp phải số khó khăn, mặt thiết bị Vì nhóm phải có dụng cụ giống nhau, nên tiến hành thí nghiệm với lớp học sinh có số lượng đông nay, việc đáp ứng dụng cụ thí nghiệm không hoàn toàn đơn giản • c) Các tập thí nghiệm Khái niệm Bài tập thí nghiệm tập mặt kết thí nghiệm khảo sát Các tập giải cách vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết thực nghiệm, kĩ hoạt động trí óc thực hành, vốn hiều biết vật lý, kĩ thuật thực tế đời sống Việc giải tập thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, tự thực thí nghiệm theo quy trình để thu thập, xử lí kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt 14 • Vai trò Các tập thí nghiện giúp phát triển toàn diện lực học sinh việc đào tạo, nắm vững kiến thức kĩ lý thuyết thực nghiệm môn vật lý Thông qua tập thí nghiệm học sinh bồi dưỡng, phát triển lực tư duy, lực hoạt động tự lực, sáng tạo, phát huy khả tổng hợp kiến thức lý thuyết thực nghiệm, kỹ hoạt động trí óc thực hành cách khéo léo Bài tập thí nghiệm tạo học sinh động học tập, hăng say tò mò khám phá xây dựng phương án, gây cho học sinh hứng thú, tự giác tư độc lập, tích cực Trong trình đề xuất phương án thí nghiệm học sinh tranh luận gây không khí sôi lớp học •      • Các bước tiến hành giải tập thí nghiệm Bước 1: Đọc hiểu đề Bước 2: Phân thích nội dung tập thí nghiệm Bước 3: Xác định phương án thí nghiệm Bước 4: Tiến hành thao tác thí nghiệm Bước 5: Kiểm tra câu trả lời so với kết thí nghiệm d) Thí nghiệm quan sát nhà Khái niệm Thí nghiệm nhà loại thực hành mà giáo viên giao cho học sinh nhóm học sinh thực nhà với dụng cụ thông thường, đơn giản dễ kiếm, nhằm tìm hiểu tượng, xác định đại lượng, kiểm chứng định luật quy tắc vật lý Hoặc quan sát tượng vật lý thường xảy sống ngày • Vai trò Thí nghiệm nhà tiến hành điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn kiểm tra trực tiếp giáo viên Do đó, có tác dụng tốt việc phát huy tính tự giác tự lực học sinh học tập Thí nghiệm nhà đòi hỏi học sinh tiến hành với dụng cụ thí nghiệm tự kiếm dụng cụ tự tạo từ vật dụng đơn giản Chính đặc điểm tạo nhiều hội cho phát triển hứng thú học tập ham mê yêu thích môn học học sinh Thí nghiệm nhà hội tốt để rèn luyện cho học sinh, kỹ năng, kĩ xảo thực hành, khả quan sát điều kiện tốt để giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh 15 Khi tiến hành thí nghiệm nhà, đòi hỏi học sinh phải phát huy nhiều mặt, nhiều lực khác nhau, nên có tác dụng tốt phát triển toàn diện học sinh 2.3 Yêu cầu a) Yêu cầu thí nghiệm trực diện học sinh Có thể sử dụng thí ngiệm trực diện thời gian ngắn từ + 10 phút nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức học sinh trình giáo viên giảng giải kiến thức Thí dụ: thực thí nghiệm định tính đơn giản (quan sát tượng dẫn nhiệt), nghiên cứu cấu tạo hoạt động dụng cụ (lực kế, nhiệt kế, áp kế, biến trở), xác định gần đại lượng vật lý (tiêu cự thấu kính mật lồi), phát quy luật đơn giản (độ dãn lò xo ti lệ với trọng tải) Hoặc thí nghiệm trực diện dược dự tính khoảng giờ, dành cho việc kiểm nghiệm quy luật (ví dụ diều kiện cân đòn bẩy, định luật bôilơ – mariot), đo đại lượng vật lý (ví dụ hệ số ma sát, điện trở suất, sức căng mặt ngoài) Công việc thí nghiệm cần tiến hành đồng thời với lớp với loại thiết bị đơn giản Những dẫn lời giáo viên tiến trình thí nghiệm học sinh cần thiết Khi cần hướng dẫn học sinh thảo luận tập thể kết thí nghiệm để rút kết b) Yêu cầu thí nghiệm thực hành học sinh Thí nghiệm thực hành tiến hành học sinh có kĩ thí nghiệm ban đầu qua thí nghiệm trực diện Học sinh sử dụng thiết bị phức tạp phải am hiểu việc sử dụng hợp lý dụng cụ đo lường Để làm thí nghiệm thực hành học sinh chia thành nhóm 2-3 học sinh Mỗi nhóm nhận hướng dẫn thực Nội dung hướng dẫn bao gồm điểm sau: Đề tài thí nghiệm Mô tả dụng cụ, thiết bị (sơ đồ bố trí thí nghiệm ) Trình tự thao tác tiến hành thí nghiệm Sơ đồ ghi kết quan sát phương pháp xủ lý kết Những câu hỏi đòi hỏi phải hiểu sâu sắc thí nghiệm trả lời đề thí nghiệm bổ sung - Nội dung cần viết báo cáo thí nghiệm c) Yêu cầu tập thí nghiệm Trong toán thí nghiệm, thí nghiệm thường sử dụng phương tiện quan trọng nhằm thu thập số liệu cần thiết để giải, phương tiện kiểm tra tính đắn kết thu đường tính toán lý - 16 thuyết học sinh luyện tập việc áp dụng kiến thức có kĩ xảo thí nghiệm để giải vấn đề cụ thể có liên quan tới thực hành Trong trường hợp em phải tự xây dựng phương án thí nghiệm, sử dụng thiết bị vật lý lắp ráp thí nghiệm khác trình học tập d) Yêu cầu thí nghiệm quan sát nhà Những thí nghiệm quan sát tự lực học sinh thực theo nhiệm vụ mà giáo viên giao cho nhà hay nhóm Chúng phải có liên quan chặt chẽ tới tài liệu học tập Khi xây dựng làm cần quan tâm đến việc học sinh có sẵn sàng hoàn thành công việc không, mà đến khả sử dụng “ Phòng thí nghiệm nhà” Có thể áp dụng cách có hệ thống làm thực nghiệm nhà trường hợp học sinh có vật dụng sinh hoạt thông thường, chẳng hạn thước dây, thước gấp, cân nhà bếp, bình chè, nhiệt kế y học hay nhiệt kế thường, đèn pin, lọ nước hoa, kim găm, gương soi, mắt kính… Khi sử dụng loại thí nghiệm này, giáo viên cần lựa chọn đề tài phù hợp với khả điều kiện học sinh, khâu tìm kiếm dụng cụ, tiến hành thí nghiệm 17 [...]... phát triển các phòng thí nghiệm, phòng bộ môn, phải đầu tư thích đáng về kinh phí cho việc xây dựng cơ sở vật chất và trang thiết bị thí nghiệm cho trường phổ thông Mặt khác giáo viên cần chủ động tự tạo và sử dụng các thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền trong dạy học b) Thí nghiệm thực hành vật lý Khái niệm 12 Thí nghiệm thực hành là những thí nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm sau khi đã nghiên... giáo viên trong tiến trình thí nghiệm của học sinh là cần thiết Khi cần thì hướng dẫn học sinh thảo luận tập thể kết quả thí nghiệm để rút ra kết quả b) Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của học sinh Thí nghiệm thực hành được tiến hành khi học sinh đã có những kĩ năng thí nghiệm ban đầu qua các thí nghiệm trực diện Học sinh sử dụng các thiết bị phức tạp hơn và phải am hiểu việc sử dụng hợp lý các dụng... trọng trong việc củng cố niềm tin khoa học cho các em Học sinh sẽ tin tưởng hơn vào kết quả thí nghiệp và những kết luận được rút ra từ kết luận đó, bởi thí nghiệm là do các em tự tay tiến hành Ngoài ra, thí nghiệm trực diện còn có tác dụng rất tốt trong việc rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo thực hành cho học sinh Với thí nghiệm trực diện, học sinh có cơ hội để tự mình lắp ráp thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm. .. bước tiến hành giải bài tập thí nghiệm Bước 1: Đọc hiểu đề bài Bước 2: Phân thích nội dung bài tập thí nghiệm Bước 3: Xác định phương án thí nghiệm Bước 4: Tiến hành thao tác thí nghiệm Bước 5: Kiểm tra câu trả lời so với kết quả thí nghiệm d) Thí nghiệm và quan sát ở nhà Khái niệm Thí nghiệm ở nhà là một loại bài thực hành mà giáo viên giao cho từng học sinh hoặc từng nhóm học sinh thực hiện ở nhà với... tắc vật lý nào đó Hoặc có thể chỉ là quan sát một hiện tượng vật lý thường xảy ra trong cuộc sống hằng ngày • Vai trò Thí nghiệm ở nhà được tiến hành trong điều kiện không có sự giúp đỡ, hướng dẫn và kiểm tra trực tiếp của giáo viên Do đó, nó có tác dụng tốt trong việc phát huy tính tự giác và tự lực của học sinh trong học tập Thí nghiệm ở nhà chỉ đòi hỏi học sinh tiến hành với những dụng cụ thí nghiệm. .. cần trình bày cho học sinh Thí nghiệm trực diện có mối liên hệ rất chặt chẽ với thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành vật lý Thí nghiệm trực diện có thể xuất hiện ở tất cả các khâu của quá trình dạy học, thùy vào mục đích sử dụng Song dù tiến hành ở khâu nào thì nó cũng nhằm mục đích là dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tự tay làm thí nghiệm để tìm tòi kiến thức Vì thế, thí nghiệp trực... áp dụng những kiến thức đã có và những kĩ xảo thí nghiệm để giải quyết những vấn đề cụ thể có liên quan tới thực hành Trong trường hợp này các em phải tự xây dựng phương án thí nghiệm, sử dụng thiết bị vật lý và lắp ráp các thí nghiệm khác nhau trong quá trình học tập d) Yêu cầu đối với thí nghiệm và quan sát ở nhà Những thí nghiệm và quan sát tự lực được học sinh thực hiện theo nhiệm vụ mà giáo viên... thầy giáo cần phải vào phòng thí nghiệm để tìm hiểu khả năng thiết bị, chuẩn bị các bộ thí nghiệm cần thiết và tiến hành thử các thí nghiệm nhằm phát hiện những khó khăn, những hạn chế của từng thí nghiệm, cũng như từng dụng cụ thí nghiệm, để khắc phục trước, tránh những trục trặc có thể nảy sinh trong lúc tiến hành thí nghiệm ở trên lớp 2) Tiến trình của giờ học Một giờ học thực hành có thể được tiến... cụ thí nghiệm không hoàn toàn đơn giản • c) Các bài tập thí nghiệm Khái niệm Bài tập thí nghiệm là những bài tập chỉ mặt kết quả của các thí nghiệm đang khảo sát Các bài tập này được giải bằng cách vận dụng tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiều biết về vật lý, kĩ thuật và thực tế đời sống Việc giải các bài tập thí nghiệm đòi hỏi học. .. một quy tắc, một định luật vật lý nào đó Vai trò Thí nghiệm thực hành vật lý có tác dụng giúp học sinh ôn tập, đào sâu kiến thức, khái quát hóa những vẫn đề cơ bản của giáo trình đã học Đồng thời, thí nghiệm thực hành là cơ hội tốt nhất để rèn luyện cho học sinh kĩ năng, kĩ xảo lắp ráp và tiến hành thí nghiệm Qua đó, góp phần qua trọng trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, giúp các em làm