Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.

PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta sống kỷ XXI, kỷ mà tri thức người coi yếu tố định đến phát triển xã hội Để đáp ứng phát triển ngày cao xã hội nguồn lực người xem yếu tố định, điều đặt cho ngành giáo dục phải đào tạo người có đủ phẩm chất lực; động sáng tạo đáp ứng với trình độ phát triển xã hội Muốn đòi hỏi ngành giáo dục phải có đổi cách toàn diện mục tiêu, nội dung phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực sáng tạo học sinh (HS) Mục tiêu giáo dục phổ thông hướng tới dạy học (DH) phải phát huy TTC, tự giác, chủ động sáng tạo HS Điều cụ thể hóa điều 28 Luật Giáo Dục (2005): “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” Thực trạng DHVL trường phổ cho thấy, việc giảng dạy kiến thức vật lí cho HS mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức chiều, người dạy trọng giảng giải, minh họa thông báo kiến thức có sẵn, HS ngồi nghe, tiếp thu kiến thức ghi nhớ cách thụ động, chưa trọng khai thác phương tiện DH thí nghiệm (TN) DH Do để nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo hệ HS trở thành người lao động đáp ứng nguồn nhân lực cho nghiệp phát triển đất nước Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (Nghị số 29-NQ/TW) đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa – đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế Nghị rõ: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực…” Nghị rõ trình giáo dục phải phát huy TTC, chủ động sáng tạo HS, HS phải chủ thể tích cực trình nhận thức chủ động việc chiếm lĩnh tri thức Vật lí môn khoa học thực nghiệm, kiến thức vật lí rút từ quan sát TN Những định luật hay thuyết vật lí trở thành kiến thức vật lí thực nghiệm kiểm chứng Bởi vậy, dạy học vật lí (DHVL) trường phổ thông TN giữ vai trò quan trọng, có tác dụng to lớn việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ HS Mặt khác, cần thiết TN DHVL trường phổ thông quy định quy luật nhận thức chung người mà Lênin ra: “Từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng từ tư trừu tượng đến trực quan sinh động” Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao phần tương đối khó, tượng có tính trừu tượng, cần phải trực quan hóa trình dạy học (QTDH) Tuy nhiên, thiết bị thí nghiệm (TBTN) phần số trường phổ thông hạn chế, để góp phần nâng cao hiệu DH phần lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức học sinh dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao Mục đích nghiên cứu đề tài - Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm vận dụng quy trình vào tự tạo số thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông - Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức học sinh vận dụng quy trình vào thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học phổ thông Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, sở tự tạo thí nghiệm sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lí phát huy tính tích cực học sinh học tập, qua nâng cao hiệu dạy học vật lí trường phổ thông Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu sở lí luận HĐNT HS DHVL - Nghiên cứu sở lí luận việc tích cực hóa HĐNT việc sử dụng TNTT việc tích cực hóa HĐNT HS DHVL - Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN - Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS DHVL - Nghiên cứu thực trạng sở vật chất, TBTN, thực trạng việc xây dựng sử dụng TNTT DHVL trường phổ thông - Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT - Nghiên cứu tự tạo số TN phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT - Thiết kế tiến trình DH số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với hỗ trợ TNTT - Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu việc sử dụng TNTT DH theo hướng tích cực hóa HĐNT HS Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học vật lí trường phổ thông với việc sử dụng TNTT Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng sử dụng TNTT vào DH số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu gồm: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; Phương pháp nghiên cứu thực tiễn; Phương pháp thực nghiệm sư phạm; Phương pháp thống kê toán học Những đóng góp luận án 8.1 Về mặt lí luận - Trên sở nghiên cứu khái niệm TNTT, dựa đặc điểm dấu hiệu T NTT, tác giả làm rõ nội hàm khái niệm TNTT phân loại TNTT - Căn vào ưu điểm TNTT, yêu cầu tự tạo đề xuất quy trình tự tạo TN, quy trình thực theo bước, là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung học; Tìm hiểu thực trạng sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị vật liệu, dụng cụ linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN hoàn thiện TN - Để khai thác có hiệu TNTT DHVL nhằm tích cực hóa HĐNT HS, đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS DHVL, quy trình TNTT sử dụng giai đoạn khác QTDH: sử dụng đề xuất vấn đề, sử dụng giải vấn đề, sử dụng củng cố, vận dụng kiến thức 8.2 Về mặt thực tiễn - Dựa vào quy trình tự tạo TN đề xuất, tiến hành thiết kế, chế tạo TN phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, bao gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động lượng; TN khảo sát chu kì dao động lắc đơn; TN momen quán tính vật rắn phụ thuộc vào phân bố khối lượng trục quay; TN momen động lượng vật rắn trục quay; TN giao thoa sóng; TN tượng cộng hưởng TN phản xạ sóng - Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS DHVL đề xuất TN xây dựng, tiến hành thiết kế tiến trình DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao Các tiến trình DH nói chung TNTT nói riêng tiến hành TNSP số trường THPT tỉnh Đồng Tháp bước đầu khẳng định tính khả thi hiệu TN việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC nhận thức HS QTDH góp phần nâng cao kết học tập HS Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, phần nội dung luận án gồm chương: Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lí luận việc xây dựng sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lí trường phổ thông Chương Xây dựng sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học” Chương Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu tự tạo thí nghiệm sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học vật lí 1.1.1 Những nghiên cứu nước Trên giới, người ta quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử dụng TN phương tiện trực quan DHVL, là: Xu hướng đại hóa; Xu hướng đa phương tiện nghiên cứu, khai thác sử dụng TNTT Trên giới, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo sử dụng TNTT quan tâm từ sớm tính kinh tế hiệu DH Loại TN bắt đầu quan tâm nhà giáo dục Canada, tổ chức “Les petis desbrouillads” tiên phong, sau phát triển đến nhiều nước khác như: Đức, Pháp, Mĩ, Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu việc nghiên cứu nhằm tạo sử dụng TN theo hướng tăng cường tính trực quan QTDH rèn luyện kỹ thực hành TN cho HS thông qua TN HS tự làm từ vật liệu dễ tìm sống Tại Hội nghị quốc tế tổ chức trường Đại học Tổng Hợp Cairô, Ai Cập bàn chuyên đề “Thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền minh họa dạy học vật lí”, có nhiều báo cáo đề cập đến vai trò tiềm loại TN DHVL trường phổ thông Ở khu vực Châu Á Châu Đại Dương, vấn đề tự làm đồ dùng DH tiến hành với bảo trợ UNESCO “Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” tiêu đề “Phát triển thiết bị dạy học rẻ tiền” Ở Đức, có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu TNTT như: Hans-Joachim Wilke; D.K Nachtigall; G Tronicke… Các tác giả đầu tư nghiên cứu loại TN công bố kết nghiên cứu nhiều công trình khác nhau, chẳng hạn “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2007); “Experimente 1& 2, Blechendose Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) Hans-Joachim Wilke G Tronicke Hay “Qualitative experimente mit einfachen Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) tác giả D K Nachtigall, J Dieckhufer, G Peters Trong công trình nghiên cứu tác giả tự tạo hướng dẫn cách sử dụng nhiều TN phần khác như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu hết TN TNTT đơn giản làm từ vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon nước ngọt, vỏ chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả như: J Duit, W Muler , Kamel Wassef; M El-Khishin; N.K Gobran quan tâm nghiên cứu vấn đề Xu hướng không dừng lại TNTT đơn giản mà người ta ngày quan tâm đến TNTT phức tạp Tác giả Simon Fridrich Klaus, đề tài luận án tiến sĩ tự tạo số TN để DH cho người khiếm thị TN chế tạo công phu phức tạp 1.1.2 Những nghiên cứu nước Ở Việt Nam, năm gần có nhiều công trình nghiên cứu nhà giáo dục học, lí luận DH nghiên cứu TNTT như: Nguyễn Thượng Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn Giáo, Hà Văn Hùng - Lê Cao Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… Các tác giả nghiên cứu tự tạo TN sử dụng TNTT vào mục đích khác nhau: sử dụng TNTT phương tiện để tích cực hóa HĐNT HS; sử dụng TNTT vào việc phát khắc phục quan điểm sai lệch HS; sử dụng TNTT phương tiện hỗ trợ tổ chức DH: DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án… Trong công trình luận án “Nghiên cứu quan niệm HS số khái niệm vật lí phần Quang học, Điện học việc giảng dạy khái niệm trường trung học sở” Lê Văn Giáo, tác giả nghiên cứu cách có hệ thống sở lí luận quan niệm HS DH nói chung quan niệm HS số khái niệm phần Quang học, Điện học nói riêng Trong nghiên cứu này, tác giả xem TNTT phương tiện việc phát khắc phục quan niệm sai lệch HS DHVL trường phổ thông Tác giả nghiên cứu tự tạo 12 TN phần Quang học, Điện học vận dụng TN vào tiến trình DH khắc phục quan niệm sai lệch HS, tiến trình DH GV sử dụng TNTT xây dựng để đặt vấn đề, làm bộc lộ quan niệm HS, tiếp GV tiến hành TN để làm cho HS thấy vô lí quan niệm sai lệch mình, sở để hình thành quan niệm vật lí cho HS Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng DH phần Dao động Sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi trung tâm giáo dục thường xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn đưa biện pháp nâng cao chất lượng DHVL trung tâm giáo dục thường xuyên, là: Biên soạn tài liệu tự học có hướng dẫn tài liệu tra cứu phần Dao động sóng lớp 12; Tăng cường sử dụng TN đơn giản tự làm rèn luyện kĩ tự học cho học viên lớn tuổi Trong tác giả đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo sử dụng TNTT DH, theo tác giả TN phương tiện trực quan quan trọng DHVL Trong nghiên cứu mình, tác giả thiết kế, chế tạo TN đơn giản phần Dao động Sóng vận dụng vào soạn thảo tự học có hướng dẫn tài liệu tra cứu thuật ngữ vật lí thuộc phần Dao động Sóng lớp 12 Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng sử dụng TNTT theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS quan tâm nghiên cứu tác giả Đồng Thị Diện Lê Cao Phan Trong công trình nghiên cứu “Xây dựng sử dụng TN đơn giản DH Cơ học lớp theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS” Đồng Thị Diện, tác giả nghiên cứu sở lí luận việc DHVL theo định hướng phát huy TTC nhận thức, sáng tạo HS; vai trò TN vật lí DH, đặc biệt cần thiết việc xây dựng sử dụng TN đơn giản DHVL vị trí TN đơn giản tiến trình DH GQVĐ Công trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo mới, cải tiến hoàn thiện 15 dụng cụ TN đơn giản thuộc phần Cơ học vật lí Tác giả vận dụng sở lí luận sơ đồ lôgic tiến trình khoa học GQVĐ xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng tri thức cụ thể TNTT đơn giản xây dựng vào thiết kế tiến trình DH phần Cơ học vật lí Trong tiến trình DH cụ thể, GV định hướng giúp đỡ HS việc tiếp nhận nhiệm vụ học tập giải nhiệm vụ Sau tiết học, GV giao nhiệm vụ học tập nhà cho HS tìm kiếm nguyên vật liệu tự đề xuất phương án TN liên quan đến nội dung kiến thức học Tác giả Lê Cao Phan với công trình luận án “Xây dựng sử dụng TN vật lí tự làm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập HS trung học sở”, nghiên cứu sở lí luận vai trò TN vật lí nói chung TN tự làm nói riêng việc tích cực hóa hoạt động học tập vật lí HS trường THCS Trong luận án, tác giả nghiên cứu xây dựng đề xuất 26 TN tự làm với nguyên vật liệu rẻ tiền dễ tìm sống ngày; đề xuất phương án tổ chức hoạt động học tập với TN vật lí tự làm thiết kế giáo án DH minh họa phương án TN đề xuất theo hướng phát huy TTC nhận thức HS DH Trong tiến trình DH cụ thể, GV liên tiếp tổ chức tình học tập bắt buộc HS phải suy nghĩ trả lời, định hướng giúp đỡ HS giải nhiệm vụ học tập Ngoài việc nghiên cứu xây dựng sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT HS DHVL quan tâm nghiên cứu tác giả Huỳnh Trọng Dương Trong công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT HS DH vật lí trường trung học sở”, tác giả nghiên cứu sở lí luận việc tích cực hóa HĐNT HS DH nói chung DHVL nói riêng; phân tích rõ vai trò TN vật lí việc phát huy TTC HĐNT vật lí HS Trong công trình nghiên cứu, tác giả đề xuất biện pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí HS THCS; đề xuất biện pháp sử dụng TN DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT HS Tác giả xây dựng 10 TN vật lí tiến hành thiết kế tiến trình DH số kiến thức vật lí lớp 7, lớp theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS thông qua biện pháp sử dụng TN đề xuất Trong trình DHVL, TTC nhận thức sáng tạo HS đánh giá thông qua trạng thái biểu nét mặt HS như: hăng hái, không khí học sôi động… Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng sử dụng TBTN theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS quan tâm nghiên cứu tác giả: Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý… Trong công trình luận án “Xây dựng sử dụng TBTN DH chương Sóng học lớp 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS” Nguyễn Anh Thuấn, tác giả nghiên cứu xây dựng sử dụng TBTN DHVL theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS Trong công trình nghiên cứu, tác giả đề xuất quy trình xây dựng TBTN quy trình sử dụng TBTN DHVL Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đề xuất, tác giả xây dựng TBTN, là: kênh sóng nước; mô hình sóng ngang; TBTN tượng sóng vật đàn hồi; khay sóng nước nguồn âm dùng mạch IC DH chương “Sóng học” Với TBTN xây dựng, tác giả tiến hành soạn thảo giáo án DH theo sơ đồ tiến trình GQVĐ xây dựng kiến thức cụ thể theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo HS Trong trình tổ chức DH, phát triển TTC, sáng tạo HS xem xét qua học cụ thể trình TNSP như: HS phát biểu dự đoán đề xuất phương án TN kiểm tra dự đoán; HS dùng từ ngữ xác việc giải thích, đề xuất phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức HS tích cực tham gia vào trình xây dựng kiến thức… Trong công trình luận án Xây dựng sử dụng TBTN thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo HS DH chương “Dao Động Cơ” lớp 12 trường THPT Dương Xuân Quý, tác giả nghiên cứu tổ chức DH GQVĐ theo hình thức hoạt động nhóm theo hướng phát triển TTC nhận thức phát triển lực sáng tạo HS DHVL Trong tác giả xây dựng TBTN thực tập chương “Dao động cơ”, bao gồm: TN lắc lò xo nằm ngang; TN lắc lò xo thẳng đứng; TN lắc đơn; TN lắc vật lí; TN tổng hợp dao động điều hòa TN dao động cưỡng Trong tác giả sử dụng TBTN xây dựng vận dụng tiến trình DH GQVĐ đường suy luận lí thuyết để tổ chức DH theo hình thức hoạt động nhóm, soạn thảo học tương ứng với nội dung kiến thức chương “Dao động cơ” theo hướng phát triển TTC lực sáng tạo HS Trong tiến trình DH kiến thức có sử dụng TBTN thực tập, tác giả thực theo sơ đồ đề xuất, là: làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu; giải vần đề rút kết luận 1.2 Những vấn đề đặt cần giải đề tài luận án Theo thời gian với phát triển khoa học nội hàm khái niệm TNTT phát triển mở rộng Ngày nay, TNTT không TNTT đơn giản, rẻ tiền mà TNTT phức tạp có tính đại Do để hiểu đầy đủ loại TN DHVL nhằm khai thác sử dụng có hiệu QTDH nghiên cứu TNTT cần phải làm rõ mặt nội hàm khái niệm phân loại Để việc tự tạo TN đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi phát huy tốt vai trò QTDH, việc tích cực hóa HĐNT HS DHVL việc tự tạo TN sử dụng vào tổ chức DH cần phải tuân theo quy trình định, cần phải nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN quy trình sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS QTDH Trên sở quy trình đề xuất, vận dụng quy trình vào tự tạo số TN phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS DHVL Phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao phần có nội dung kiến thức tương đối khó, có tính trừu tượng so với khả nhận thức HS, cần phải trực hóa TN Bên cạnh đó, TBTN phần trường phổ thông hạn chế Do đó, việc nghiên cứu xây dựng sử dụng TNTT DH phần cần thiết, có tính khả thi Với hướng nghiên cứu vấn đề đặt cho đề tài luận án phải giải vấn đề sau đây: - Cần phải làm rõ nội hàm khái niệm TNTT phân loại TNTT - Đề xuất quy trình tự tạo TN vận dụng quy trình vào tự tạo số TN DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao - Đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS DHVL, vận dụng quy trình vào thiết kế tiến trình DH theo hướng tích cực hóa HĐNT HS DH số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1 Hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lí 2.1.1 Quá trình nhận thức học sinh HĐNT HS DHVL trải qua ba giai đoạn giống trình nhận thức người, là: Nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính nhận thức thực tiễn Ba giai đoạn có mối quan hệ với mật thiết Trong đó, nhận thức cảm tính giai đoạn trình nhận thức, giai đoạn giúp người hình thành cảm giác, tri giác biểu tượng vật, tượng, làm sở cho trình nhận thức nhận thức lý tính Nhận thức lý tính gọi tư duy, giai đoạn phản ánh thuộc tính chất bên vật tượng, mối quan hệ có tính quy luật nhận thức lý tính thể hình thức như: khái niệm, phán đoán suy luận Vì vậy, DHVL để HS hiểu rõ chất vật tượng để đến khái niệm, phán đoán, suy luận trình nhận thức bắt buộc HS phải thực thao tác tư như: phân tích, tổng hợp, so sánh… hành động nhận thức như: xác định chất vật tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ Giai đoạn cuối trình nhận thức, nhận thức thực tiễn Nhận thức thực tiễn có vai trò kiểm nghiệm tri thức thu nhận Như vậy, thực tiễn điểm xuất phát nhận thức, yếu tố đóng vai trò định hình thành phát triển nhận thức mà nơi nhận thức hướng tới để kiểm nghiệm tính đắn Vì mà thực tiễn vừa sở, động lực, mục đích nhận thức tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý Trong thực tế DH, tượng vật lí phong phú, đa dạng phức tạp Vì trình DHVL, để HS tự lực hoạt động chiếm lĩnh kiến thức, GV cần rèn luyện cho HS hành động nhận thức vật lí cụ thể, như: Quan sát tượng tự nhiên, nhận biết đặc tính bên vật, tượng; Phân tích tượng phức tạp thành tượng đơn giản; Xác định giai đoạn diễn biến tượng… Trong HĐNT HS xảy hai thao tác, là: thao tác vật chất thao tác tư Thao tác vật chất, là: Nhận biết giác quan; Sử dụng dụng cụ đo; Làm TN (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị)… thao tác tư bao gồm: phân tích; tổng hợp; so sánh; trừu tượng hóa; khái quát hóa; cụ thể hóa; suy luận quy nạp; suy luận diễn dịch suy luận tương tự 2.1.2 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học giải vấn đề Trong QTDH để phát huy TTC nhận thức HS, tìm hiểu tình có vấn đề dạy học vật lí, pha tiến trình dạy học giải vấn đề 2.2 Tích cực hóa họat động nhận thức học sinh dạy học vật lí Trong QTDH để nâng cao chất lượng, hiệu DH giúp GV nhận biết HS có tích cực hay không, nghiên cứu khái niệm TTC; Tích cực hóa hoạt động nhận thức, biểu TTC nhận thức biện pháp phát huy TTC nhận thức HS DHVL 2.3 Thí nghiệm tự tạo 2.3.1 Khái niệm Trong trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo sử dụng TNTT DHVL, tác giả đưa định nghĩa khác TNTT Theo tác giả Hans-Joachim Wilke (Đức):“Thí nghiệm tự tạo thí nghiệm dùng dạy học vật lí tự tạo với vật liệu dụng cụ phổ biến đời sống ngày” Các tác giả H Joachim Schlichting, C Berthold, D Binzer, M Herfert, H Hilscher, J Kraus, C Möller cho rằng: “Thí nghiệm tự tạo thí nghiệm tạo với phương tiện chủ yếu bàn tay với vật liệu đời sống ngày” Theo tác giả Lê Cao Phan: “Thí nghiệm tự làm thí nghiệm giáo viên học sinh thực nguyên vật liệu dễ tìm kiếm, rẻ tiền, sẵn có địa phương, phù hợp với hoàn cảnh nhà trường học sinh” Còn tác giả Đồng Thị Diện cho rằng: “Thí nghiệm đơn giản thí nghiệm mà việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm đòi hỏi vật liệu, dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm gia công vật liệu; dễ bố trí, thao tác không tốn nhiều thời gian” Các định nghĩa có nội dung cách diễn đạt khác có điểm chung là: - Yếu tố quan trọng TNTT làm tay, bàn tay phương tiện chủ yếu để tạo TN; - Vật liệu dùng để thiết kế, chế tạo TN vật dụng phổ biến dễ tìm kiếm đời sống hàng ngày Theo thời gian với phát triển khoa học nội hàm khái niệm TNTT phát triển mở rộng Hiện nay, TNTT không TN đơn giản, rẻ tiền mà TNTT phức tạp có tính đại Do đó, hiểu: Thí nghiệm tự tạo thí nghiệm từ đơn giản đến phức tạp tạo chủ yếu tay từ nguyên vật liệu, thiết bị, linh kiện phổ biến đời sống ngày sử dụng trình dạy học 2.3.2 Phân loại thí nghiệm tự tạo 2.3.2.1 Thí nghiệm tự tạo đơn giản TNTT đơn giản TN tạo từ vật liệu, dụng cụ thông dụng dễ kiếm như: vỏ lon bia, vỏ chai nước khoáng, gỗ… TNTT đơn giản thường TN định tính Người ta gọi TNTT đơn giản TN đơn giản, rẻ tiền 2.3.2.2 Thí nghiệm tự tạo phức tạp TNTT phức tạp TN tạo từ dụng cụ thông dụng có trình gia công, chế tạo dụng cụ TN phức tạp so với TNTT đơn giản 2.3.2.3 Thí nghiệm tự tạo đại TNTT đại TN tạo có sử dụng thiết bị linh kiện điện tử đại như: vi điều khiển, mạch điện tử, bo mạch, led đoạn, pin mặt trời… Những TN thường thiết bị tự động 2.3.3 Ưu điểm hạn chế thí nghiệm tự tạo  Ưu điểm - Góp phần làm phong phú thêm phương tiện trực quan, qua trực quan hóa nhiều tượng trình vật lí - Dễ chế tạo (đối với TNTT đơn giản): vật liệu, dụng cụ linh kiện dễ kiếm, phương tiện dùng để gia công đơn giản, không cần kĩ phức tạp - Điểu kiện để thực TN: không đòi hỏi khắt khe sở vật chất mạng điện; phòng môn… nên tiến hành trường phổ thông khác - Việc bố trí tiến hành TN đơn giản, không tốn nhiều thời gian - Kết TN: rõ ràng, dễ quan sát, có sức hấp dẫn kích thích hứng thú học tập HS; Gần gũi với tượng đời sống ngày - Dễ thao tác: lắp ráp, tháo rời phận dụng cụ TN - Dễ vận chuyển, bảo quản an toàn chế tạo trình tiến hành TN - Phát huy tính tích cực, tự lực rèn luyện kỹ thực hành cho HS như: Đề xuất phương án TN; Bố trí TN; Tiến hành TN xử lí kết TN; Thiết kế chế tạo TN nhằm minh họa lại kiến thức thu nhận  Hạn chế: Bên cạnh ưu điểm, TNTT có hạn chế định, hạn chế tính thẩm mĩ độ bền Những hạn chế dụng cụ TN gia công thủ công tay, không sản xuất theo dây chuyền công nghệ 2.3.4 Thí nghiệm tự tạo việc tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lí  Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí học sinh Trong hoạt động DH, TTC HS có liên quan chịu ảnh hưởng yếu tố như: nhu cầu, động hứng thú Do DHVL, muốn kích thích hứng thú học tập HS việc sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS phải tạo sư ngạc nhiên bất ngờ, kết TN trái với dự đoán em HS yếu tố tiềm ẩn HS như: tính tò mò, hiếu kì, hiếu động HS bị tác động, qua kích thích hứng thú học tập vật lí HS học Khi DH “Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định” vật lí lớp 12 nâng cao, GV sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập vật lí HS sau: - GV giới thiệu dụng cụ TN, cách lắp đặt TN (Hình 2.1a) nêu bước tiến hành TN Sau đó, GV yêu cầu HS nêu dự đoán tượng trước tiến hành TN - HS nêu dự đoán tượng TN xảy ra: Hai hộp tròn lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng lúc; Hộp tròn lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2; Hộp tròn lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn - GV tiến hành TN cho HS quan sát tượng, kết TN: Hộp tròn lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn (Hình 2.1b), trái với dự đoán nhiều HS gây cho em ngạc nhiên bất ngờ, qua kích thích hứng thú học tập em HS học Hình 2.1a.b TN momen quán tính phụ thuộc vào phân bố trục quay Thí nghiệm tự tạo phương tiện phát huy tính tự lực sáng tạo học sinh Trong QTDH để phát huy tính tự lực sáng tạo HS hoạt động học tập việc giao nhiệm vụ hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo TN nhằm kiểm chứng kiến thức thu nhận hoạt động mang tính sáng tạo, đòi hỏi cao tính tự giác, tự lực HS, có tác dụng tốt việc tích cực hóa HĐNT HS Việc thiết kế, chế tạo TN đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức học vào thực tiễn việc tự đề xuất lựa chọn phương án TN thích hợp, phương án TN chọn HS tìm kiếm nguyên vật liệu, dụng cụ TN cần thiết; tự gia công, chế tạo dụng cụ TN theo phương án chọn; sau lắp ráp, tiến hành TN giải thích tượng TN Các hoạt động góp phần vào việc phát huy TTC nhận thức rèn luyện kỹ thực hành cho HS, làm tăng hứng thú học tập HS đặc biệt đảm bảo niềm tin HS kiến thức vật lí Việc vận dụng kiến thức biết vào giải thích kết TN đòi hỏi HS phải huy động kiến thức nhiều phần khác chương trình vật lí Nhờ vậy, chất lượng kiến thức HS nâng cao Đối với TN HS tự thiết kế, chế tạo tổ chức hoạt động DH lớp, GV cần bố trí thời gian để HS trình bày trước lớp kết đạt Chẳng hạn: Sau GV giao nhiệm vụ cho nhóm HS hướng dẫn HS cách thiết kế, chế tạo nhằm minh họa kiến thức “Momen quán tính vật rắn phụ thuộc vào phân bố khối lượng trục quay” Khi tổ chức hoạt động DH lớp, GV nên dành thời gian để nhóm HS báo cáo trước lớp kết TN nhóm tự thiết kế chế tạo - Nhóm 1, nhóm trình bày trước lớp kết TN nhóm tự thiết kế, chế tạo (Hình 2.2a; Hình 2.3a) Sau đó, tiến hành TN để minh họa kiến thức thu nhận vận dụng kiến thức học vào giải thích tượng TN (Hình 2.2b; Hình 2.3b)  Hình 2.2a.b TN momen quán tính (nhóm thiết kế, chế tạo) Hình 2.3a.b TN momen quán tính (nhóm thiết kế, chế tạo)  Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ thực hành cho học sinh HĐNT vật lí có mối quan hệ chặt chẽ với kỹ thực hành TN phương tiện quan trọng việc phát huy TTC nhận thức, rèn luyện kỹ thực hành cho HS DH HS có kỹ thực hành em tham gia tích cực vào trình học tập lớp nhà Vì DHVL, việc sử dụng TNTT vào tổ chức hoạt động DH đòi hỏi tính tự lực HS việc đề xuất phương án TN; lắp ráp, thao tác tiến hành TN; Xử lí kết TN; Sử dụng dụng cụ đo Qua góp phần vào việc rèn luyện kỹ thực hành TN cho HS  Thí nghiệm tự tạo kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ kỹ xảo học sinh Trong DHVL, việc sử dụng TNTT để kiểm tra đánh giá kỹ thực hành vật lí HS dựa vào tiêu chí sau: Xác định mục đích TN; Bố trí tiến hành TN; Thu thập xử lí kết TN; Đề xuất phương án TN Việc kiểm tra đánh giá kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS tiến hành lớp hoạt động tự học nhà HS Trong DHVL, TNTT sử dụng để kiểm tra đánh giá kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS lớp nên dựa vào tiêu chí sau: Quan sát giải thích tượng kết TN xảy ra; Bố trí thực TN theo hướng dẫn GV; Đề xuất phương án TN để kiểm tra kiến thức thu nhận Nếu TNTT dùng để kiểm tra đánh giá kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS hoạt động tự học nhà nên dựa vào tiêu chí sau: Đề xuất phương án TN; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Trình bày cách lắp ráp, tiến hành TN; Cách thu thập xử lí kết TN 2.4 Tự tạo sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí 2.4.1 Tự tạo thí nghiệm 2.4.1.1 Các yêu cầu việc tự tạo thí nghiệm  Về mặt khoa học - Các TNTT xây dựng phải đảm bảo tiến hành TN phải thành công, tạo tượng rõ ràng, với chất vật lí điều khiển yếu tố tác động; - Quá trình thiết kế, chế tạo cần ứng dụng thành tựu khoa học; Có cấu tạo gọn nhẹ, thuận tiện trình sử dụng (tháo lắp, bố trí tiến hành TN); Đảm bảo an toàn sử dụng, dễ sửa chữa, bảo quản vận chuyển  Về mặt sư phạm - TNTT sử dụng giai đoạn khác QTDH như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới, củng cố vận dụng kiến thức - Kết TNTT phải gắn liền với nội dung học, xuất lúc tiến trình DH, đồng thời kết TN phải sử dụng cho mục đích DH cách hợp lí, logic không gượng ép; Phải ngắn gọn, hợp lí cho kết nhằm đảm bảo mặt thời gian tiết học - Tạo điều kiện cho HS phát huy TTC nhận thức học thông qua việc đề xuất lựa chọn phương án TN, thiết kế chế tạo dụng cụ TN nhằm minh họa lại kiến thức thu nhận  Về mặt thẩm mĩ Các dụng cụ TNTT phải có kích thước đủ lớn, đảm bảo cho lớp quan sát nhằm giúp cho HS dễ theo dõi diễn biến TN để rút kết luận cần thiết; TN phải có màu sắc thích hợp hình dáng đẹp đẽ lôi ý HS, đặc biệt cần làm bật phận cần quan sát  Về mặt kinh tế 10 The use of self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching in part "Mechanics" 12th grade physics advanced can be summarized through the following diagram: Diagrams 2.2 The process of using self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching physics 2.5 Situation of teaching in part "Mechanics" 12th grade physics advanced Assess the status of the teaching in part "Mechanics" 12th grade physics advanced, we have surveyed 54 teachers and 630 students in high schools in Dong Thap province 2.5.1 The purpose of the investigation - Learn the main teaching methods of teachers when organizing teaching in part "Mechanics" and the situation of laboratory equipment in high schools; Learn designing and manufacturing experiment to service for teaching physics - Learn the advantages and disadvantages when using experiments to organize in teaching activities - Learn the effectiveness of the use of experiments in teaching physics for learning activities of students in during class hours (excitement, actively participate in building lessons, ) 2.5.2 The method of investigative The investigation of teachers and students in high schools through the questionnaire; Directly observed lab physics experiments in some high schools and exchange with officers manage lab experiments on the situation of the 12th grade physics laboratory equipment; Direct exchanges with teachers, students and observe teaching hours of teacher physics 2.5.3 The results of the investigation 14 The results of investigation on the status of teaching in part "Mechanics" shows: - The laboratory equipment the "Mechanics” are equipped with relatively complete according to the category of prescribed minimum of ministries, but the quality is not guaranteed So the use in teaching difficult - Teaching methods that teachers use in teaching the "Mechanics" is primarily a presentation method Therefore, students learn passively, without the opportunity to participate in the process of seeking knowledge, so students are not interested in learning - The organizational forms of teaching activities for students not yet diverse, rich and use a flexible way should not create a dynamic learning environment, lively and exciting - A teacher division slow to reform, teachers still use traditional teaching methods (transmitting knowledge one way), so don’t promote positive perceptions of students in the learning process - In reinforce lessons, teachers often use format notice, reproduction the knowledge of students is mainly, less organized learning situations to stimulate excitement for students in during class hours - If using experiments, teachers use only these experiments has been provided according to the category of the minimum of ministries Teachers very little create experiments to use in teaching caused by: The quality of laboratory equipment is not guaranteed, degradation should results not accurate; laboratory equipment missing synchronization; The preparation of experiment takes time - Teachers are given that using self- created experiments in teaching physics is essential to contribute positively cognitive activities of student However, many teachers also said that failure to regularly create experiments are due to spend lots of time, difficulty in finding tools and manufacturing experiments - The point of view “What exam, teaching something that” is also quite popular in many teachers and students while the examinations don’t pay attention to experiments and test practical skills of students in teaching physics should teachers and students often underestimate the role of the experiment Chapter Construction and using self-created experiments in teaching physics of 12th grade advanced in part “Mechanics” 3.1 Characteristics of part "Mechanics" in the program of physics 12th grade advanced By studying the content of the physics program of 12th grade in the part "Mechanics", we realize that some of the content, the following of physical knowledge can design, manufacture experiments to verify or illustrate the knowledge be inferred by the way of inference theory Diagram 3.1 The content knowledge can be illustrated by self-created experiments 15 3.2 Self creating experiments in part "Mechanics" of physics 12th grade advanced Based on the requirements when self creating experiments and the process of self-created experiments proposed, we conducted to design and manufacture experiments in part "Mechanics" 12 th grade physics advanced In this section, we only present images of experiments have contructed 3.2.1 Self-created experiment of stationary wave - Stationary wave depends on the length, the tension of the elastic rope Figure 3.1 Stationary wave depends on the Figure 3.2 Stationary wave depends on the tension of the elastic rope length of the elastic rope - Stationary wave depends on the frequency generator Figure 3.3 Stationary wave depends on the frequency generator 3.2.2 Self-created experiment records harmonic oscillator graph Figure 3.4 The experiment records harmonic oscillator graph of the pendulum spring 3.2.3 Self-created experiment of conservation angular momentum Option 1: The motion of the Option 2: Swivel chairs aluminum frame rotate around axis Option 3: The motion of the wood revolves around the axis 3.2.4 Self-created experiment of wave interference Figure 3.5 Wave interference experiments 16 3.2.5 Self-created experiment surveys cycle oscillation of the pendulum single Figure 3.6 Cycle oscillation of the pendulum single when the length of the pendulum changes Figure 3.7 Cycle oscillation of the pendulum single when the mass of the pendulum changes 3.2.6 Self-created experiment of the moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass on the axis of rotation Option 1: The motion of two round boxes on inclined plane Option 2: The motion of circular disk, round rim on inclined plane 3.2.7 Self-created experiment of resonance phenomena 3.2.8 Self-created experiment of wave reflection 3.2.9 Self-created experiment of angular momentum of solid on the axis of rotation 17 3.3 The process of teaching some knowledge in the part "Mechanics" of physics 12th grade advanced with the support of self-created experiments 3.3.1 The process of building knowledge lesson “Reflected waves Stationary wave” PROPOSED PROBLEMS - Teacher introduces the experimental instruments: vibrator, the rack,… and laboratory layout - Outlined the steps conducting experiments: Supply power for the vibrator; Turn on and adjust the appropriate voltage; Observing the phenomenon appeared on the elastic rope; then we change the length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency transmitters, Observing the phenomenon appeared on the elastic rope - Request students to predict phenomena mentioned before conducting experiments: The elastic rope will oscillate; Appear the waves propagate on the elastic rope; The phenomena appears on the elastic rope changed; The phenomena appears on the elastic rope did not change - Conducting experiments for students observation - The results of experiments: On the elastic rope appeared the points oscillate with the maximum amplitude (troughs wave) interspersing with the points oscillate minimum amplitude (nodes waves); the troughs wave and nodes waves changed when the length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency transmitters changed - Teacher suggests and guides the students said issues to be studied: Why on the elastic rope appears that phenomena (the troughs wave and nodes wave spaced alternately) and what the phenomena was called? What condition must to have to appear the phenomenon on the elastic rope and depending on what factors? 18 PROBLEM SOLVING  Using experiment for knowledge formation: + Guiding students conducting experiments of wave reflection + Request students to observe the phenomenon occurs when oscillation of ruler move to the fixed head and after encountered the fixed head + Draw conclusions about new knowledge: Wave reflection have the same frequency and the same wavelength with the waves coming, if a fixed reflector head then reverse-phase reflection with the wave coming  Verifing the results were found from deductive theoretical by experiment: - Proposed solution: + The equation of waves coming to fixed head B: u B  A cos  t (1) T + Wave equation in M a way B a space MB = d: u  A cos 2  t  d  (2) M   T  + The equation of wave reflection in B: u '   A cos 2 t  A cos  2 t    (3) B   T T   t d   + The equation of wave reflection in M: u '  A cos 2 (4) M     T   + From (3) and (4), we search the equation oscillate at M due to waves coming and wave reflection transmitted to: u  u  u '  A cos 2  t  d   A cos 2  t  d    (5) M M     T  T   + The amplitude of oscillator synthesis in M: a  2A  2d      2   + If the distance is oscillation amplitude in M by zero and M has a wave node + If the distance d   k    is oscillation with the maximum amplitude and has a troughs wave   22  + The conditions have stationary wave on the elastic rope with two fixed head: - The content knowledge needed to conduct experiments to test: the phenomenon of stationary wave; Stationary wave depends on change the length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency transmitters - Arranging and conducting experiments - Draw conclusions about the results of experiments: + The phenomenon on the elastic ropes appear standing points interspersed with the points oscillate with the maximum amplitude called the phenomena stationary wave + The troughs wave and nodes wave change when we change the length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency transmitters REINFORCE AND APPLY KNOWLEDGE - Teacher asks students to physical exercises after: Search nodes wave, know the speed of waves propagate on the elastic ropes with two fixed head of length 60cm is 15 m/s, know the frequency oscillate 50 Hz - Teacher guides students to solve exercises, the troughs waves is calculated according to the formula: n  2lf v - Teacher uses stationary wave experiment to test the result of physical exercises: know v=15m/s, change the length of the elastic rope by l= 60cm and frequency f = 50Hz, Observe nodes wave appearing on the elastic rope 19 3.3.2 The process of building knowledge lesson “The equation of solid dynamics around a fixed axis” PROPOSED PROBLEMS - Teacher introduces the experimental instruments: two round box, dynamometer, inclined plane, straight ruler wooden and laboratory layout - Outlined the steps conducting experiments: Check the mass of two round box by dynamometer; Then release two bodies rolling does not slide down on the inclined plane; Observing the motion of two bodies rolled down the inclined plane - Request students to predict phenomena mentioned before conducting experiments: + Two round box will roll down the inclined plane at the same time; + The round box will roll down the inclined plane before the round box 2; + The round box will roll down the inclined plane before the round box - Conducting experiments for students observation - The results of experiments: The round box will roll down the inclined plane before the round box - Teacher suggests and guides the students said issues to be studied: why two round box have the same mass, shape, equal in size and was released at the same height but the rounded box will roll down the inclined plane before the rounded box 2? PROBLEM SOLVING Verifing the results were found from deductive theoretical by experiment: - Proposed solution: Expressions moment of inertia I = mr2 (1); The equation of solid dynamics M = I. (2) Then replace (1) into (2) we will find the relationship between angular acceleration and moment of inertia - The content knowledge needed to conduct experiments to test: moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass with respect to the axis of rotation - Arranging and conducting experiments - Draw conclusions about the results of experiments: due to moment of inertia of the round box larger than moment of inertia of the round box so angular acceleration of the round box smaller than angular acceleration of the round box REINFORCE AND APPLY KNOWLEDGE - Teacher guides students to conduct experiments on the motion of the circular disk, round rim was released at the same altitude roll not slide down on the inclined plane - Students conduct experiments under the guidance of the teacher - Teachers request students to observe and explain the phenomenon of experiments: Why the circular disk, round rim have the same mass and size are released at the same height but the circular disk rolling down on the inclined plane before round rim? - Teachers request students to apply new knowledge explaining the phenomenon of experiments Chapter Teaching pedagogic practice 4.1 Overview of teaching pedagogic practice  Purpose: The purpose of teaching pedagogic practice to test the scientific hypothesis of thesis: If proposing the process of self - created experiments and proposing the process of using self - created 20 experiments, on that basis to create experiments and use to organize cognitive activities for students in teaching physics will promote positive for students in learning, thereby to contribute to improving the efficiency of teaching physics in high schools  Content - The content of teaching pedagogic practice for stage 1: The process of teaching pedagogic practice for stage includes the following lessons: lesson The equation of solid dynamics around a fixed axis; lesson Angular momentum Law of conservation of angular momentum; lesson 11 Forced oscillation Resonance; lesson 15 Reflected waves Stationary wave - The content of teaching pedagogic practice for stage 2: The process of teaching pedagogic practice for stage includes the following lessons: lesson The equation of solid dynamics around a fixed axis; lesson Angular momentum Law of conservation of angular momentum; lesson harmonic oscillator; lesson Pendulum single Pendulum physics; lesson 11 Forced oscillation Resonance; lesson 15 Reflected waves Stationary wave; lesson 16 wave interference  Subjects: Teaching pedagogic practice subjects are students in high schools in Dong Thap province - Teaching practice (TP) for stage 1: The students of Thien Ho Duong high schools, Cao Lanh city and Doc Binh Kieu high schools Number of students are selected for stage are 370 students, includes 142 students of Thien Ho Duong high schools, 159 students of Cao Lanh city and 69 students of Doc Binh Kieu high schools - Teaching practice for stage 2: The students of Thien Ho Duong high schools, Cao Lanh city high schools, Thap Muoi and Lap Vo high schools Number of students are selected for stage are 549 students, includes 144 students of Thien Ho Duong high schools, 157 students of Cao Lanh city high schools, 86 students of Thap Muoi and 162 students Lap Vo high schools  Tool assess and teaching pedagogic practice process  The criterion assess the results of teaching pedagogic practice * The feasibility of self-created experiments constructed to review through the following aspects: - Ensuring scientific: Creating clear phenomenon, correct the essence of physics, the results of experiments ensure persuasiveness for students - Responding the requirements in terms of pedagogy: The experiment associated with lectures, brief for immediate results - Convenience in using process: Easy to assemble, safety and convenient for preservation, repair and transport - Ensuring economic: The materials, tools, equipment and electronic components must have reasonable price, easy to find and available in life * The feasibility of teaching process drafted to review through the following aspects: - The teaching process is appropriate for the content of teaching physics methods innovation in high school does’nt? Is it advantages for teachers easily done in teaching process? Does it consistent ability to acquire knowledge of the subjects students? - The teaching follow the teaching process has drafted to ensure the specified time of a lesson does not? Does it achieve the goal of lesson? - Is it advantages in using and conducting self-created experiments in learning? The process of conducting the experiments has quickly obtained the result? *The effect of using self – created experiments in organizing the student’s cognitive activities to promote the positive attributes of the students to review through the following aspects: 21 - Number of the students participants in speech, participants to construct the lesson, voluntarily in solving learning tasks; Number of the students discuss, exchange and participate in constructing the knowledge conclusions; - The quality of the answer of the students; The ability to use the language of physics * The quality of mastering the knowledge of the students to review through the following aspects: - The learning results of student passed the tests during the teaching pedagogical experiment; - The level of mastering knowledge of students through classroom lessons, such as: the ability to apply theory to exercises, explain the phenomenon in fact concerned; the ability to propose experimental projects; recommending to test the predictions and the experimental design ideas; - About the skills of the students in learning to focus on the skills of observation, the ability to work independently or in groups, the skills of analysis, synthesis  Observation class All the learning hours of teaching practice are observations and notes about the main activities of the teacher and the students with the contents such as: - Progress on the teacher's class and activities of students in learning period; The manipulation of teachers in using self-created experiments in teaching process; - The air of class; the positive properties of students through the speech times in class; Join constructing lessons; complete learning tasks; - The ability to comprehend the knowledge of Students (through the results of tests); The ability to apply the knowledge to explain physical phenomena  Teaching pedagogic practice progress - Stage 1: Conducted in the semester of academic year 2012-2013 at high schools of Thien Ho Duong, Cao Lanh city and Doc Binh Kieu - Stage 1: Conducted in the semester of academic year 2013-2014 at high schools of Thien Ho Duong, Cao Lanh city, Thap Muoi and Lap Vo 4.2 The results of teaching pedagogic practice  The results of teaching pedagogic practice for stage  In terms of qualitative results - Initially, when the organization teach some knowledge as the process was drafted in teaching pedagogic practice, students are crestfallen, passive and boldly raised the experimental phenomena predicted imminent but in teaching pedagogic practice next, the students have more boldly raised the anticipation phenomenon - In the previous lesson the students are passive and not bold in implementing the learning tasks as: explain the experimental phenomena has just observed and make a contribution in discussion groups,…then in the period lessons after the students had more boldly and active in fulfilling the task of learning - The air of teaching practice class are more lively, students study more concentrating and excitement than comparison (C) class it reflected by the speech times to participate in constructing the unit - In teaching practice class the physics thinking of the students are developed than students in comparison class Because in teaching pedagogic practice class the teacher always uses self - created experiment to organize the student’s cognitive activities as: proposed research problems to open the lesson, problem solving, reinforce and apply knowledge Therefore to dominate the knowledge students must perform the physics thinking tasks such as: observing, collecting information and data processing, analysis, comparison… thereby physics thinking of the students are developed 22  The results of teaching pedagogic practice for stage To assess the quality of a student's knowledge in teaching pedagogic practice class and comparison class, teacher conducts for students to perform two 15 minutes tests and a 45 minutes tests form of objective test questions The purpose of the tests compare the academic performance of students in teaching pedagogic practice class and comparison class, then conducting to establish the statistical table of results the test point and use the specific statistical parameters to calculate Table 4.1 Statistical table of points (Xi) of tests Points of the tests Xi Total Class tests 10 C 816 0 55 121 149 172 130 101 67 21 TP 831 0 20 43 84 130 202 165 140 47 Table 4.2 Frequency distribution table of tests Percentage of points test Xi Total Class tests 10 C 816 0 6,74 14,83 18,26 21,08 15,93 12,38 8,21 2,57 TP 831 0 2,41 5,17 10,11 15,64 24,31 19,85 16,85 5,65 Chart 4.1 Frequency distribution chart of tests Graph 4.1 Frequency distribution graph of tests Table 4.3 Cumulative frequency distribution table of tests Percentage of points test achieved Xi back down Total Class tests C 816 0 6,74 21,57 39,83 60,91 76,84 89,21 97,43 TP 831 0 2,41 7,58 17,69 33,33 57,64 74,50 94,34 Chart 4.2 Cumulative frequency distribution chart of tests 10 100 100 Graph 4.2 Cumulative frequency distribution graph of tests 23 Table 4.4 General table of statistical parameters Class Total tests S V(%) X X  X m -3 C 816 6,07 1,78 29,32 2,18.10 6,07±2,18.10-3 TP 831 7,1 1,67 23,52 2,01.10-3 7,1±2,01.10-3 Based on the calculations above, especially from General table of statistical parameters (Table 4.4) and cumulative graph lines (Graph 4.1, Graph 4.2), we draw the following review: - The average point of the teaching pedagogic practice class are higher the comparison class - Coefficient of variation of the teaching pedagogic practice class are smaller than the comparison class, it demonstrates the dispersion value point of the teaching pedagogic practice classes are smaller - Cumulative line of the teaching pedagogic practice class is located at the right and bottom than the comparison class, it demonstrates the quality of the students in the teaching practice class is better The results of teaching pedagogic practice demonstrate the learning outcomes of the teaching practice class are higher the comparison class However, study results have higher reliability, data must be tested statistically  Statistical hypothesis testing: To answer the question: the learning outcomes of the teaching pedagogic practice class are higher the comparison class it's indeed by the new teaching methods or not, we continue to analyze the data by the method of statistical hypothesis testing For this we test the hypothesis H0: Difference between and does’nt have statistic meaning, in other words there is no difference between the two forms of teaching H1 hypothesis: Difference between and have statistic meaning (if organizing the student’s cognitive activities in teaching the "Mechanics" of 12th grade advanced by helping of self-created experiments will contribute to improving the quality of learning and teaching effectiveness) We calculate the quantity F: with statistic meaning, with , if F > Fα difference between and does’nt have -With the level of meaning α = 0,05 and degrees of freedom f = 831 – 1=830 and f =816 – 1= 815, distribution table F investigations have critical value Fα = 1,26 So from the calculation results, we see F > Fα the differences of the two variance and have meaning So we calculate quantities t-test according to the formula: With After calculating the t of value, we compare the t of value found with critical values in table ' student with α significance level and the degrees of freedom of f = NTP + NC-2 -If t  t rejecting the hypothesis H0, accepting hypotheses H1 -If t  t rejecting the hypothesis H1, accepting hypotheses H0 24 does’nt 2 Use the formula (2): S  (831  1).1, 67  (816  1).1, 78  1, 72 831  816  replaced by (1): t  7,1  6, 07 831.816  12,15 1, 72 831  816 The degrees of freedom of f = NTP + NC - = 1645, distribution table’ student investigations with the level of meaning α = 0,05, we have tα = 1,96 Compare t and tα we see t > tα the difference between and have statistic meaning So rejecting the hypothesis H0, accepting hypotheses H1 After using the methods of mathematical statistics to handle teaching pedagogic practice allows us to draw the following conclusions: - Students in the teaching pedagogic practice class mastery of knowledge than the students in the comparison class - The use of self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching physics was actually contributing to the positive cognitive activities for students, thereby contributing to improving the quality of student learning and effective teaching physics in high school CONCLUSION Collating for the purpose, the task of research, the subject has solved the following problems: In terms of theory - Over time and with the development of science, the self-created experiment was developed and expanded At present, self-created experiments is not only the simple experiments, low costs that it is possible the complex experiments and modernity Therefore, through research we has clarified the catalepsy of self-created experiment and classify self-created experiment: self-created simple experiments; self - created complex experiments and self-created modern experiments - Based on the advantages of self - created experiments, as well as the requirements for creating experiments and the purpose of using experiments in teaching, we have proposed the creating experiments processes This process is done in steps, that is: Specify targets of teaching; Research the lesson content; Learn situation facilities, laboratory equipment; Proposed, selected the plan of experiments; Prepare the materials, tools and necessary components; Machining, fabrication of experiment instruments; Experimental assembly; Conducting experiments and complete experiments - To be able to effectively exploit the self-created experiments in teaching physics to positive perceptions of the operation, we have proposed the use of self-created experiments procedures to organize the student’s cognitive activities in teaching physics In this process we have shown how to use the selfcreated experiments in the different stages of the process of teaching, that is: use in the proposed problem; use in problem solving and use in consolidating and applying knowledge In terms of practicality - Based on the process of self-created experiments proposed, we conducted to design and manufacture experiments in the part "Mechanics" 12th grade physics advanced, that is: Experiment of stationary wave; Experiment records harmonic oscillator graph; Experiment of conservation angular momentum; Experiment surveys cycle oscillation of the pendulum single; Experiment of the moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass on the axis of rotation; Experiment of angular 25 momentum of solid on the axis of rotation; Experiment of wave interference; Experiment of resonance phenomena and experiment of wave reflection - Based on the process of using self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching physics proposed, we conducted to design teaching process in part "Mechanics" 12th grade advanced in the positive direction of the student’s cognitive activities To organize of the student’s cognitive activities in teaching physics with the support of self-created experiments effective, promote a positive perceptions of learning students in the teaching process was designed must to ensure the following requirements: + Creating surprise, unexpected; the contradiction in perceptions of students intended to stimulate curiosity, the excitement of learning and at the same time enabling students to reveal their misconceptions for teachers to find how to fix and repair + Creating a friendly classroom atmosphere for students in the proposal predicted the phenomenon, solve learning task (observation, conduct experiments and explain the phenomena) and apply knowledge learned into practice These activities have contributed to the positive perception of the operation of students in learning The results of teaching pedagogic practice - The self-created experiments are designed, manufactured and used to organize the cognitive activities for students are the means necessary for the formation of knowledge, test the correctness of knowledge; skills and techniques, stimulate the excitement of learning but also contributes to the overall personality development of students This indicates that, the self-created experiments are designed, manufactured is feasible and effective in the process of teaching physics - The teaching process with the support of self-created experiment is reasonable, suitable for the content of the lesson and the ability of students ' perceptions The learning situation with the support of self- created experiments are used by teachers and take out at the right time makes learning lively and students excited to perform the task of learning In each stage of the process of teaching as: proposed problems; problem solving; consolidate and apply their knowledge to the positive perception of students expressed through activities such as: proposed predicting the phenomenon of research imminent; conducting experiments to test; apply their knowledge to explain the phenomena; designing, manufacturing experiments by themself to illustrate knowledge acquired - The results of the statistical calculations showed, the learning outcomes of the teaching pedagogic practice class are higher the comparison class After using mathematical methods for statistical hypothesis testing, we see the value t>tα the difference between and have statistic meaning So rejecting the hypothesis H0, accepting hypotheses H1 The results of teaching pedagogic practice obtained with the subject have sufficient basis to affirm the use of self-created experiments to organize the cognitive activities for students was actually contribute to improving the quality of learning and effective teaching physics in high schools Some recommendations To use self-created experiments to organize the cognitive activities for students in teaching the part "Mechanics" 12th grade physics advanced in particular and other parts of physics program in high schools generally efficiency to require the efforts of the educational management level and teachers of physics in high schools, specific: - The educational management level needs to regularly launched emulation movements self-teaching materials for teachers in high schools To encourage teachers constructing and using self-created 26 experiments in teaching but must ensure in accordance with the requirements of the design, manufacture and use experiments in teaching physics - Organize training and fostering the skills of experiments practice for teachers, encourage the teachers strongly to apply positive teaching forms in teaching physics - There are appreciation, noted on the construction and use self-created experiments in teaching physics 27 SCIENTIFIC RESEARCH PUBLISHED Le Van Giao, Nguyen Hoang Anh, “Using self – made experiments in teaching physics in high schools”, Journal of Educational, special edition (12/2012), Page 50 – 51 Nguyen Hoang Anh, “Creating and using self – made experiments in teaching physics at general schools”, Journal of Educational, edition 302 term (01/2013), Page 56 – 57 Nguyen Hoang Anh, “Using self- made experiments and textbook experiments in teaching physics”, Journal of Educational magazine, edition 315 term (8/2013), page 43 – 44 Nguyen Hoang Anh, “Activating student’s cognitive activities in teaching physics through the use of self – created experiments”, Journal of Educational, edition 321 term (11/2013), page 50 – 51 Nguyen Hoang Anh, “Self – created experiments with the assistance in teaching physics in high schools”, Dong Thap University Journal of science, edition 06 (12/2013), page 35 - 40 Nguyen Hoang Anh, Le Thanh Huy, “ Self – made experiments and using in teaching physics in high schools”, Journal of Educational, special edition (9/2014), page 142 – 143 Le Van Giao, Nguyen Hoang Anh, “Organizing awareness activities for students with the assistance of self-made experiments in teaching physics”, Journal of Educational, edition 343 term (10/2014), page 45 – 46 Nguyen Hoang Anh, Le Van Giao, “Activating student’s cognitive activities with the aid of self-made experiments in teaching physics”, Proceedings the 2nd conference postgraduate students (10/2014), Hue University Publisher Nguyen Hoang Anh, Vo Thanh Vinh, “Self – making laboratory on surveying pendulum’s periods in teaching physics in high schools”, Educational Equipment magazine, edition 110 (10/2014), page 36 - 38 10 Nguyen Hoang Anh (December 17-19/2014), “Proposing self - made experiments process and using experiments to organize the student's teaching activities in secondary schools”, The 6th International Science, Social Sciences, Engineering and Energy Conference, organized by Udon Thani Rajabhat University Thailand, page 204 28