Sử dụng thí nghiệm tự thiết kế trong dạy học Vật lí nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

Năng lực này có thể được bồi dưỡng và phát triển thông qua việc sử dụng các thí nghiệm tự thiết kế trong quá trình dạy và học môn Vật lí. Chính vì vậy, trong bài viết này, chúng tôi đã nghiên cứu và giới thiệu một số thí nghiệm tự thiết kế trong giảng dạy môn vật lí nhằm phát triển năng lực của học sinh, đặc biệt là năng lực sáng tạo nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong giai đoạn hiện nay.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2016, Vol 61, No 8B, pp 249-255 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2016-01810 SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ THIẾT KẾ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Triệu Quỳnh Trang, Ngơ Bích Cẩm, Mai Xuân Dũng Trường Cao đẳng Sư phạm Nam Định Tóm tắt Năng lực sáng tạo xác định lực quan trọng học sinh xã hội ngày Năng lực bồi dưỡng phát triển thông qua việc sử dụng thí nghiệm tự thiết kế trình dạy học mơn Vật lí Chính vậy, viết này, nghiên cứu giới thiệu số thí nghiệm tự thiết kế giảng dạy mơn vật lí nhằm phát triển lực học sinh, đặc biệt lực sáng tạo nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học giai đoạn Từ khóa: Thí nghiệm tự thiết kế, lực sáng tạo Mở đầu Năng lực sáng tạo nhiều nước giới [1,2], có nước ta [3] xác định lực quan trọng, cần thiết xã hội đại Năng lực sáng tạo giúp người giải vấn đề cá nhân nâng cao hiệu làm việc, kinh doanh sinh lợi nhuận vấn đề vĩ mô giải khủng hoảng kinh tế, ô nhiễm môi trường Việc bồi dưỡng phát triển lực nói chung lực sáng tạo nói riêng coi trách nhiệm ngành giáo dục Quan điểm phát triển chương trình giáo dục phổ thơng sau năm 2015 Bộ Giáo dục Đào tạo nêu rõ “ Đổi chương trình giáo dục phổ thông nhằm phát triển lực phẩm chất, hài hịa đức, trí, thể, mĩ học sinh ” Trong phong trào đổi dạy học nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu phát triển lực sáng tạo qua môn Tốn học, Hóa học, Văn học, Lịch sử [4,5,6,7] chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu phát triển lực sáng tạo thơng qua mơn Vật lí, đặc biệt qua thí nghiệm dạy học Để dạy mơn Vật lí hiệu có sức hấp dẫn với học sinh thiếu công cụ quan trọng, thiết bị thí nghiệm, vật lí mơn khoa học thực nghiệm Các trường học trang bị thí nghiệm đầy đủ đại, phục vụ tốt cho việc giảng dạy mơn Vật lí phổ thông Tuy nhiên, sử dụng thí nghiệm thiết kế sẵn làm theo hướng dẫn sách giáo khoa, giống ăn “bày sẵn” khơng kích thích khả sáng tạo kĩ làm thí nghiệm học sinh Các thí nghiệm sách giáo khoa đa phần thí nghiệm mở đầu (dùng để đặt vấn đề định hướng học) thí nghiệm nghiên cứu tượng mới, lại có thí nghiệm củng cố học Hơn nữa, làm Ngày nhận bài: 08/07/2016 Ngày nhận đăng: 08/09/2016 Liên hệ: Triệu Quỳnh Trang, e-mail: mecuaminhnghia@yahoo.com.vn 249 Triệu Quỳnh Trang, Ngơ Bích Cẩm, Mai Xn Dũng thí nghiệm theo sách giáo khoa, học sinh phải sử dụng dụng cụ thí nghiệm Cơng ti thiết bị trường học, thao tác bước tiến hành ghi rõ sách giáo khoa Điều gây khó khăn kinh tế cho trường phải mua sắm nhiều trang thiết bị hạn chế khả sáng tạo học sinh thao tác tiến hành rõ Chính vậy, chúng tơi nghiên cứu giới thiệu số thí nghiệm tự thiết kế (chủ yếu thí nghiệm nghiên cứu tượng thí nghiệm củng cố học) với dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ kiếm, dễ chế tạo với chi phí hợp lí sử dụng chúng q trình giảng dạy mơn vật lí nhằm phát triển lực học sinh, đặc biệt lực sáng tạo 2.1 Nội dung nghiên cứu Năng lực lực sáng tạo Chương trình giáo dục phổ thơng sau năm 2015 Bộ Giáo dục Đào tạo [3] xác định số lực cốt lõi mà học sinh Việt Nam cần phải có, là: Năng lực làm chủ phát triển thân, bao gồm: Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực quản lí thân Năng lực quan hệ xã hội, bao gồm: lực giao tiếp, lực hợp tác Năng lực công cụ, bao gồm: lực tính tốn, lực sử dụng ngơn ngữ, lực ứng dụng công nghệ thông tin Năng lực sáng tạo lực làm chủ phát triển thân, hiểu khả tạo giá trị vật chất tinh thần, tìm mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công hiểu biết có vào hồn cảnh Đây mức độ cao mức độ nhận thức Bloom (2011) bốn trụ cột giáo dục Như vậy, lực sáng tạo lực lực cốt lõi, quan trọng mà học sinh Việt Nam cần phải có giai đoạn 2.2 Vai trị thí nghiệm Thí nghiệm vật lí có vai trị to lớn dạy học trường phổ thông lĩnh vực quan tâm nghiên cứu ngành lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Theo quan điểm lí luận nhận thức, dạy học Vật lí trường phổ thơng, thí nghiệm có tác dụng chủ yếu sau: Thí nghiệm phương tiện thu nhận tri thức Thí nghiệm phương tiện kiểm tra tính đắn tri thức nhận Thí nghiệm phương tiện vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Thí nghiệm phận phương pháp nhận thức Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm dạy học mà thí nghiệm vật lí thực chức khác tiến trình dạy học Bên cạnh việc sử dụng thí nghiệm theo hệ thống sách giáo khoa, giảng mà giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh thiết kế thí nghiệm biểu diễn, mà trọng tâm thí nghiệm củng cố học để khắc sâu kiến thức phát triển lực cốt yếu học sinh, đặc biệt lực sáng tạo Q trình sáng tạo vật lí diễn theo chu trình gồm giai đoạn, khó khăn 250 Sử dụng thí nghiệm tự thiết kế dạy học Vật lí địi hỏi sáng tạo mức cao giai đoạn đề mơ hình giải thuyết từ kiện thực nghiệm khởi đầu giai đoạn đề xuất phương án thực nghiệm kiểm tra hệ suy từ mơ hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này, khơng thể thực suy luận logic mà phải chủ yếu dựa vào tri giác, phải đưa đoán mới, giải pháp chưa quá, hoạt động sáng tạo thực Do đó, lực sáng tạo phát triển thơng qua việc tự thiết kế sử dụng thí nghiệm vật lí 2.3 Thiết kế số thí nghiệm nhằm phát triển lực sáng tạo cho học sinh Khi thiết kế thí nghiệm, cần phải đảm bảo yêu cầu sau: Tính khoa học sư phạm: Tính khoa học sư phạm tiêu chất lượng thí nghiệm Chỉ tiêu đặc trưng cho liên hệ mục tiêu đào tạo giáo dục, nội dung phương pháp dạy học với cấu tạo nội dung thí nghiệm Tính nhân trắc học: Tính nhân trắc học thể phù hợp thí nghiệm dạy học với tiêu chuẩn tâm sinh lí giáo viên học sinh, gây hứng thú cho học sinh thích ứng với cơng việc sư phạm thầy trị Tính thẩm mĩ: Các thí nghiệm vật lí tự thiết kế phải phù hợp với tiêu chuẩn tổ chức môi trường sư phạm Tính khoa học kĩ thuật: Các thí nghiệm vật lí tự thiết kế phải có cấu tạo đơn giản, dễ điều khiển, chắn; có khối lượng kích thước phù hợp; cơng nghệ chế tạo hợp lí phải áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật Tính kinh tế: Tính kinh tế tiêu quan trọng thiết kế thí nghiệm vật lí, phải phù hợp với điều kiện học sinh, giáo viên sở giáo dục Trong chương trình vật lí trung học sở, hướng dẫn học sinh thiết kế số thí nghiệm vật lí, chủ yếu thí nghiệm củng cố kiến thức sử dụng thí nghiệm dạy học cụ thể Qua ý kiến phản hồi học sinh, nhận thấy học sinh hứng thú với học hiểu sâu sắc kiến thức vật lí tự thiết kế sử dụng thí nghiệm q trình học tập Sau vài lần tự thiết kế thí nghiệm, học sinh chủ động lên ý tưởng nhanh so với bắt đầu tự thiết kế thí nghiệm, khả sáng tạo nắm bắt thơng tin vật lí tăng lên đáng kể Thí nghiệm 1: Làm phi tiêu - Mục đích thí nghiệm: kiểm chứng lại áp suất chất rắn đời sống - Vị trí sử dụng: Sử dụng dạy học “Áp suất” sách giáo khoa Vật lí lớp - Nguyên vật liệu: cuộn chỉ, kim khâu, tăm nhọn, băng dính, bìa cứng, bút mầu - Các bước làm: + Dùng băng dính quấn que tăm lại, sau cắm kim nhọn vào que tăm để làm đầu phi tiêu Cố định đầu phi tiêu dây + Lấy miếng bìa cài miếng giấy làm phi tiêu + Vẽ bảng phi tiêu lên miếng bìa dán lên tường, khoanh trịn định vị trí ghi điểm - Phân tích thí nghiệm: Đa phần học sinh biết cấu tạo cách thức sử dụng phi tiêu thơng qua đồ chơi sẵn có ngồi đời sống Khi phi tiêu cung cấp lực từ tay ta chuyển động đến gây áp suất lên miếng bìa Diện tích tiếp xúc phi tiêu miếng 251 Triệu Quỳnh Trang, Ngơ Bích Cẩm, Mai Xn Dũng bìa diện tích đầu mũi phi tiêu Chính diện tích nhỏ mũi nhọn nên cần lực vừa phải từ tay ta đủ tạo nên áp suất lớn lên miếng bìa, ghim phi tiêu vào Khi yêu cầu học sinh thiết kế phi tiêu, học sinh dễ dàng lên ý tưởng giải thích ngun lí hoạt động thông qua kiến thức học Tuy nhiên, bắt tay vào thực ý tưởng, học sinh gặp vài khó khăn khơng buộc mũi tên, hay mũi tên bắn không ghim vào bia Sau vài lần không thành công, học sinh rút kinh nghiệm chọn vật liệu làm thí nghiệm kim khâu phải chọn kim khâu bao đủ to chắc, chọn bìa cứng khơng dầy để mũi tên ghim vào bia Qua lần khơng thành cơng đó, học sinh nâng cao khả quan sát lực sáng tạo thân Thí nghiệm 2: Tự làm cân - Mục đích thí nghiệm: Vận dụng kiến thức lực đẩy Ac si met vào đời sống - Vị trí sử dụng: Sử dụng dạy học 11 “Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ac si met” - Sách giáo khoa Vật lí lớp - Nguyên vật liệu: hộp nhựa tròn bát nhựa, chậu nước, bút dạ, túi đựng, gạo, cân Robevan - Các bước làm: + Thả hộp nhựa vào chậu nước, đánh dấu mực nước ngập bên thành hộp Đây mức + Sử dụng gạo cân Robecvan để tạo túi gạo nhỏ, túi có khối lượng 50 (g) Trọng lượng túi gạo độ chia nhỏ “chiếc cân” Tùy theo mục đích sử dụng mà ta thay đổi độ chia nhỏ cân việc tạo túi gạo có khối lượng tương ứng + Đặt vào hộp (lúc chậu nước) túi gạo nhỏ đánh dấu mực nước - Cách sử dụng “chiếc cân”: Khi muốn cân vật gì, ta cần bỏ vật vào hộp thả chìm nước Mực nước chìm đến vạch đánh dấu vạch trọng lượng vật - Phân tích thí nghiệm: Nguyên tắc để chế tạo cân đơn giản học sinh giải thích sau học lực đẩy Ac si met Tuy nhiên, để chế tạo sản phẩm đẹp mắt học sinh cần phải có óc quan sát sáng tạo riêng Khi lựa chọn hộp nhỏ làm vật đựng, học sinh tùy theo sở thích chọn hộp kem, bát nhựa, cốc nhựa Yêu cầu hộp không cao phải đủ nặng để cân bền (ví dụ làm chai Lavie 252 Sử dụng thí nghiệm tự thiết kế dạy học Vật lí khơng thành cơng) Khi chọn ngun liệu làm cân, học sinh dùng gạo cân Robecvan để tạo loại cân tùy thích theo ý Nếu khơng dùng gạo, học sinh hồn tồn thay nguyên liệu khác hạt đỗ đen, hạt ngô Tuy nhiên, hạt bé dễ tạo cân có độ xác cao Khi đánh dấu mực nước ngập bên thành hộp, cần sử dụng loại bút viết lên gỗ (bút sơn) để không bị phai màu mực gặp nước Bên cạnh đó, nước có sức căng mặt ngồi, nên đánh dấu chúng tơi sử dụng dây chun (loại chun buộc tóc) buộc quanh thân hộp khẽ dịch chuyển dây chun cho nhìn vng góc với thành bình dây chun trùng với mặt thống nước Khi đó, chúng tơi nhấc hộp lên dùng bút để đánh dấu vị trí Thí nghiệm 3: Động điện chiều - Mục đích sử dụng thí nghiệm: vận dụng kiến thức học để chế tạo động điện chiều - Vị trí sử dụng thí nghiệm: Sử dụng để giảng dạy 28 “Động điện chiều”- Sách giáo khoa Vật lí lớp - Nguyên vật liệu: dây đồng có đường kính 0,9 (mm) 5,5 (mm), bảng nhựa, giá đỡ, nam châm, nguồn điện chiều 12V, đoạn dây nối - Các bước tiến hành thí nghiệm: + Sử dụng dây đồng có đường kính 0,9 (mm) quấn thành khung dây hình chữ nhật có trục quay + Sử dụng dây đồng có đường kính 5,5 (mm) làm thành giá đỡ + Gắn hai đầu khung dây vào đầu trục quay đặt lên giá đỡ Đặt nam châm lên đế gần khung dây cho khung dây quay không bị va chạm với nam châm + Nối hai đầu dây nối vào hai cực nguồn điện, ta thấy khung dây quay Đây mơ hình động điện chiều - Phân tích thí nghiệm: Trong sách giáo khoa mô tả chi tiết phận cấu tạo động điện Dựa vào hướng dẫn sách giáo khoa, với nguyên liệu sẵn có phịng thí nghiệm bảng nhựa, nguồn điện, dây nối, nam châm , học sinh tự lên phương án thiết kế Chỉ có khung dây giá đỡ học sinh cần phải tự chế tạo từ sợi dây đồng Để khung dây hình chữ nhật, học sinh sử dụng bìa cứng ghép thành hình quấn 253 Triệu Quỳnh Trang, Ngơ Bích Cẩm, Mai Xn Dũng theo, sử dụng chai rượu nhỏ, ổ cắm điện dài có dạng chữ nhật để quấn theo Cần phải làm lớp cách điện hai đầu trục quay để tiếp xúc điện tốt với hai đầu giá đỡ Khi thiết bị hoạt động cần tạo cho khung dây đà ban đầu để thắng lực cản khơng khí tạo qn tính cho khung dây quay ổn định Tiết dạy thực nghiệm “Lực đẩy Ac si met”- Sách giáo khoa Vật lí lớp trường THCS Xuân Kiên - xã Xuân Kiên, huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định (Tháng 4/2015) Trong q trình dạy học có sử dụng thiết bị thí nghiệm tự làm, chúng tơi tham khảo cơng trình nghiên cứu tác giả [2] đề xuất thiết kế phiếu điều tra đánh giá biểu lực sáng tạo học sinh sau: Trong q trình nghiên cứu, chúng tơi dạy thử nghiệm trường THCS Xuân Kiên trường THCS Lý Tự Trọng (Nam Định) đợt Thực tập sư phạm lần lần sinh viên trường Cao đẳng Sư phạm Nam Định Kết bước đầu thu được, chúng tơi nhận thấy thí nghiệm đáp ứng tốt mục tiêu dạy Học sinh hào hứng tự tay làm sử dụng sản phẩm trình học tập, lực sáng tạo khả quan sát kĩ thực hành thí nghiệm nâng lên đáng kể Biểu chỗ thí nghiệm lần sau em có nhiều ý tưởng chủ động việc giải khó khăn nảy sinh làm thí nghiệm Học sinh trình bày ý tưởng mình, tự tìm kiếm thông tin cần thiết, thiết kế biểu diễn thí nghiệm theo nhóm nên lực cốt lõi khác lực giao tiếp, lực hợp tác, lực sử dụng công cụ thông tin rèn luyện phát triển Trong thời gian tới, tiếp tục dạy thử nghiệm số trường THCS khác địa bàn tỉnh Nam Định điều tra chi tiết thông qua mẫu phiếu điều tra Biểu Biểu lực sáng tạo đề xuất mơ hình thí nghiệm: - Thí nghiệm đáp ứng mục tiêu học - Tạo nhiều ý tưởng đề xuất thí nghiệm - Thí nghiệm phù hợp với khả lứa tuổi học sinh Biểu lực sáng tạo thiết kế thí nghiệm: - Thu thập thơng tin từ nhiều nguồn khác - Có sáng tạo gặp khó khăn - Linh hoạt lựa chọn sử dụng nguyên vật liệu từ thực tiễn - Đề xuất biện pháp hiệu quả, khả thi để thiết kế thí nghiệm đơn giản, dễ sử dụng dễ quan sát tượng 254 Điểm tối đa 10 10 10 10 10 10 10 Điểm Sử dụng thí nghiệm tự thiết kế dạy học Vật lí - Đề xuất biện pháp hữu hiệu để tăng tuổi thọ tính thẩm mĩ thí nghiệm Biểu lực sáng tạo biểu diễn thí nghiệm: - Biểu diễn thí nghiệm thành cơng, giải thích tượng xảy sở để chế tạo thí nghiệm Tổng điểm 10 20 100 Kết luận Năng lực sáng tạo điều thiếu người thành công, làm quen với lối tư cũ người khác, mà học sinh, “món ăn sẵn” mà giáo viên chuẩn bị cho học sinh Rèn luyện nâng cao lực sáng tạo cho học sinh đầu tư khơn ngoan để có thành cơng tương lai Việc sử dụng thí nghiệm tự làm dạy học vật lí thiết nghĩ cần thiết, nên sử dụng thường xuyên, cách hiệu nâng cao lực sáng tạo học sinh Với lực sáng tạo bồi dưỡng rèn luyện liên tục, hệ trẻ - tương lai đất nước tự tin giải tốt vấn đề thân chung tay, góp sức với quốc gia giới giải vấn đề nhân loại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Romina Cachia, Anusca Ferrari, Kirsti Ala-Mutka and Yves Punie, 2010 Creative Learning and Innovative Teaching - Final Report on the Study on Creativity and Innovation in Education in the EU Member States, ISSN 1018-5593 doi:10.2791/52913 [2] Teresa Cremin, Jonathan Barnes, Stephen Scoffham, 2006 Creative Teaching for Tomorrow Fostering a Creative State of Mind A research study undertaken for Creative Partnerships (Kent) by Canterbury Christ Church University [3] Bộ Giáo dục Đào tạo, 2015 Dự thảo chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể [4] Nguyễn Kim Thành, 2015 Phát triển lực sáng tạo việc giải tập hình học họa hình Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 60 (8D), tr 284-290 ABSTRACT Using self designed experiment while teaching physics to develop creative capacity of the student Trieu Quynh Trang, Ngo Bich Cam, Mai Xuan Dung Nam Dinh Teachers Training College Creative capacity is one of student’s vital capacity in modern life Using self designed expertiment while teaching physics can develop this capacity In this paper, we introduce and encourage students to make some self designed experiments to help them develop this capacity As a result, the quality of teaching and learning will be improved Keywords: Self designed experiment, Creative capcacity 255 ... qua việc tự thiết kế sử dụng thí nghiệm vật lí 2.3 Thiết kế số thí nghiệm nhằm phát triển lực sáng tạo cho học sinh Khi thiết kế thí nghiệm, cần phải đảm bảo yêu cầu sau: Tính khoa học sư phạm:... trình vật lí trung học sở, hướng dẫn học sinh thiết kế số thí nghiệm vật lí, chủ yếu thí nghiệm củng cố kiến thức sử dụng thí nghiệm dạy học cụ thể Qua ý kiến phản hồi học sinh, nhận thấy học sinh. .. với học hiểu sâu sắc kiến thức vật lí tự thiết kế sử dụng thí nghiệm q trình học tập Sau vài lần tự thiết kế thí nghiệm, học sinh chủ động lên ý tưởng nhanh so với bắt đầu tự thiết kế thí nghiệm,