8. Cấu trỳc luận văn
1.3. Thớ nghiệm trong dạy học vật lý
1.3.1. Vai trũ của thớ nghiệm trong dạy học vật lý
Thớ nghiệm vật lý là yếu tố khụng thể thiếu được của quỏ trỡnh nhận thức vật lý. Tuỳ theo mục đớch sử dụng thớ nghiệm trong dạy học, thớ nghiệm vật lý cú thể thực hiện cỏc chức năng khỏc nhau trong tiến trỡnh dạy học:
- Thớ nghiệm vật lý là cơ sở để xõy dựng, chứng minh kiến thức vật lý - Thớ nghiệm vật lý (thớ nghiệm học sinh làm) cú tỏc dụng bồi dưỡng cho HS phương phỏp nghiờn cứu vật lý, rốn luyện kĩ năng, kĩ xảo, sử dụng cỏc dụng cụ đo và cỏc dụng cụ thiết bị khỏc.
- Thớ nghiệm vật lý cú tỏc dụng bồi dưỡng cho HS kiến thức, kĩ năng kĩ thuật tổng hợp.
- Thớ nghiệm vật lý cú thể được sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề; để cho HS vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức vật lý của HS.
- Thớ nghiệm vật lý cú tỏc dụng bồi dưỡng một số đức tớnh tốt cho HS (tớnh chớnh xỏc, tớnh trung thực, tớnh cẩn thận , kiờn trỡ).
1.3.2. Cỏc loại thớ nghiệm trong dạy học vật lý
Ngày nay trong nhà trường trung học người ta đó thực hiện một hệ thống thớ nghiệm vật lý giỏo khoa. Nú dựa trờn cơ sở nõng cao dần tớnh tự lực của HS trong quỏ trỡnh lĩnh hội kiến thức. Trước hết cỏc em làm quen với cỏc hiện tượng vật lý do giỏo viờn biểu diễn, tiếp đú cỏc em làm đồng loạt cựng một đề tài thớ nghiệm dưới sự hướng dẫn của giỏo viờn và sau cựng chỉ dựng tài liệu hướng dẫn cỏc em tiến hành tự lực những nghiờn cứu thực nghiệm nhỏ. Cú thể giao cho HS những đề tài để cỏc em hoàn toàn tự lực nghiờn cứu dài hay ngắn hạn, với những điều kiện ở nhà hay ở cỏc buổi học của nhúm vật lý.
1.3.2.1. Thớ nghiệm biểu diễn của giỏo viờn
Việc tổ chức cỏc thớ nghiệm biểu diễn của giỏo viờn nhằm giới thiệu một cỏch tương đối nhanh với HS chủ yếu là mặt định tớnh của cỏc hiện tượng cỏc quỏ trỡnh và cỏc quy luật nghiờn cứu, cấu tạo và hoạt động của một vài dụng cụ và thiết bị kĩ thuật, những cỏi mà HS cú thể cảm thụ bằng mắt và tai được.
Thớ nghiệm biểu diễn giỳp tớch luỹ những sự kiện để xõy dựng mụ hỡnh trừu tượng làm cơ sở cho cỏc thuyết, dựng để kiểm tra thực tế tớnh đỳng đắn của cỏc kết luận lý thuyết cũng như để giải thớch nguyờn tắc hoạt động của cỏc thiết bị kĩ thuật. Cỏc thớ nghiệm biểu diễn giới thiệu với HS những mụ
hỡnh khỏc nhau của cỏc hiện tượng vật lý mà vỡ một nguyờn nhõn khụng thể quan sỏt trực tiếp được. Điều đú giỳp cho HS hiểu được bằng phộp tương tự, bản chất chủ yếu của cỏc lớ thuyết vật lý và ứng dụng của chỳng. Cỏc mụ hỡnh cơ học biểu diễn chuyển động Brown, cỏc định luật của chất khớ, hoạt động của động cơ đốt trong... là thớ dụ loại này.
Tuỳ theo mục đớch sử dụng thớ nghiệm biểu diễn theo cỏc bước khỏc nhau của tiến trỡnh dạy học, cỏc thớ nghiệm biểu diễn cú thể phõn thành ba loại: thớ nghiệm mở đầu; thớ nghiệm nghiờn cứu hiện tượng và thớ nghiệm củng cố.
1.3.2.2. Thớ nghiệm do HS thực hiện
a. Thớ nghiệm trực diện đồng loạt của HS
Thớ nghiệm do HS trực tiếp tiến hành đồng loạt cần thiết để tớch luỹ cỏc sự kiện nhằm khỏi quỏt hoỏ lớ thuyết và chủ yếu là để kiểm tra tớnh đỳng đắn của cỏc hệ quả lớ thuyết. Chỳng giỳp HS cụ thể hoỏ, hoàn thiện và phỏt triển những kiến thức đó học, nghiờn cứu cỏc hiện tượng về mặt định lượng, rốn luyện kĩ năng và thúi quen ban đầu sử dụng cỏc dụng cụ.
b. Thớ nghiệm thực hành vật lý
Thớ nghiệm thực hành vật lý cũng được dựng vào mục đớch như thớ nghiệm trực diện. Nhưng mức độ tự lực của HS ở đõy cao hơn, họ ỏp dụng kiến thức vào nhưng điều kiện mới. Thực hành vật lý tạo khả năng ụn tập những kiến thức đó học ở trỡnh độ cao hơn, đào sõu, mở rộng và tổng hợp cỏc kiến thức, phỏt triển kĩ năng và thúi quen sử dụng cỏc dụng cụ và thiết bị phức tạp và hoàn thiện hơn, gần gũi với kĩ thuật hơn, làm quen với những yếu tố tự lực nghiờn cứu thực nghiệm.
Cỏc bài toỏn thớ nghiệm đũi hỏi phải tỡm tũi bằng thực nghiệm tự lực những số liệu khởi đầu để giải quyết về mặt lớ thuyết cỏc bài toỏn đú và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tớnh đỳng đắn của kết quả thu được.
d. Thớ nghiệm và quan sỏt ở nhà
Thớ nghiệm và quan sỏt ở nhà là một loại bài tập thực hiện tự lực (khụng cú sự kiểm tra của giỏo viờn trong tiến trỡnh cụng việc) cỏc thớ nghiệm đơn giản nhất.
Như vậy là, theo hệ thống cỏc thớ nghiệm núi trờn, tất cả cỏc HS đều đi dần dần từ những kiến thức ban đầu thu nhận được trong thời gian giỏo viờn làm thớ nghiệm biểu diễn, đến chỗ đào sõu, chớnh xỏc hoỏ cỏc kiến thức đú, cú được hàng loạt những kĩ năng và thúi quen thực hành trong thớ nghiệm trực diện và sau đú dẫn đến chỗ mở rộng, hoàn thiện và đào sõu kiến thức, thúi quen trong thớ nghiệm thực hành.
1.3.3. Phương phỏp (quy tắc) sử dụng thớ nghiệm vật lý trong dạy học
1.3.3.1. Những yờu cầu chung về việc sử dụng thớ nghiệm
a. Cần xỏc định rừ sơ đồ thớ nghiệm và mục đớch của thớ nghiệm (dựng dụng cụ thiết bị nào? trỡnh tự thao tỏc thế nào? cần quan sỏt, đo đạc cỏi gỡ? để làm gỡ?).
b. Thớ nghiệm phải thành cụng, cú kết quả rừ ràng.
c. Mọi dụng cụ thiết bị và cỏch tiến hành thớ nghiệm phải thỏa món những quy tắc về kĩ thuật an toàn.
1.3.3.2. Yờu cầu đối với thớ nghiệm biểu diễn của giỏo viờn
a. Cần đảm bảo cho HS ý thức đươc sự cần thiết tiến hành thớ nghiệm, mục đớch của thớ nghiệm, phương ỏn tiến hành thớ nghiệm và tham gia vào quỏ trỡnh quan sỏt thớ nghiệm, phõn tớch kết quả thớ nghiệm.
b. Cần xỏc định rừ logic của tiến trỡnh dạy học, trong đú việc tiến hành biểu diễn thớ nghiệm của giỏo viờn xuất hiện đỳng lỳc cần thiết trong
mối liờn hệ hữu cơ với việc giỏo viờn giảng giải và hướng dẫn hoạt động học tập của HS.
c. Cố gắng sao cho cỏc phần căn bản, cỏc chi tiết quan trọng của thiết bị dụng cụ đều được mọi HS trong lớp nhỡn rừ. Đảm bảo cho mỗi HS tri giỏc được rừ ràng hiện tượng biểu diễn.
d. Mỗi thớ nghiệm cần được chuẩn bị cẩn thận thử đi thử lại để đảm bảo thành cụng. Thớ nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn khụng kộo dài trong giờ học.
e. Trong một giờ học khụng nờn cú quỏ nhiều thớ nghiệm biểu diễn làm phõn tỏn sự chỳ ý của HS khỏi những vấn đề chủ yếu của kiến thức.
1.3.3.3. Yờu cầu đối với thớ nghiệm trưc diện của HS
a. Cú thể sử dụng thớ nghiệm trực diện thời gian ngắn 5- 10 phỳt nhằm tớch cực hoỏ hoạt động nhận thức của HS trong quỏ trỡnh giỏo viờn giảng giải kiến thức mới. Hoặc cú thể là thớ nghiệm trực diện được dự tớnh cho khoảng một giờ, dành cho việc kiểm nghiệm một quy luật nào đú.
b. Cụng việc thớ nghiệm cần được tiến hành đồng thời với cả lớp và với cựng với một loại thiết bị đơn giản.
c. Những chỉ dẫn bằng lời của giỏo viờn trong tiến trỡnh thớ nghiệm của học sinh là cần thiết. Khi cần hướng dẫn HS thảo luận tập thể kết quả thớ nghiệm để rỳt ra kết luận.
1.3.3.4. Yờu cầu đối với thớ nghiệm thực hành của HS
a. Thớ nghiệm thực hành được tiến hành khi HS đó cú những kĩ năng thớ nghiệm ban đầu qua cỏc thớ nghiệm trực diện. HS sử dụng cỏc thiết bị phức tạp hơn và phải am hiểu việc sử dụng hợp lý cỏc dụng cụ đo lường.
b. Để làm thớ nghiệm thực hành HS được chia thành từng nhúm 2- 3 HS. Mỗi nhúm nhận một bài làm riờng và bản hướng dẫn thực hiện. Nội dung bản hướng dẫn bao gồm cỏc điểm sau:
- Đề tài thớ nghiệm. - Mụ tả dụng cụ, thiết bị.
- Trỡnh tự thao tỏc tiến hành thớ nghiệm.
- Sơ đồ ghi cỏc kết quả quan sỏt và phương phỏp sử lớ kết quả.
- Những cõu hỏi đũi hỏi phải hiểu sõu sắc thớ nghiệm mới trả lời được và đụi khi cú thể đề ra thớ nghiệm bổ sung.
- Nội dung cần viết bỏo cỏo thớ nghiệm.
1.3.3.5. Cỏc bài toỏn thớ nghiệm
- Trong cỏc bài toỏn thớ nghiệm, thớ nghiệm thường được sử dụng như
một trong những phương tiện quan trọng nhằm thu thập cỏc số liệu cần thiết để giải, và như một phương tiện kiểm tra tớnh đỳng đắn của cỏc kết quả thu được bằng con đường tớnh toỏn lớ thuyết.
1.3.3.6. Thớ nghiệm và quan sỏt ở nhà
- Những thớ nghiệm và quan sỏt tự lực được HS thực hiện theo nhiệm vụ mà giỏo viờn giao cho ở nhà hay ở cỏc nhúm. Chỳng phải cú liờn quan chặt chẽ với tài liệu học tập.
- Những bài làm mà HS thực hiện trong cỏc nhúm vật lý – kỹ thuật thường là cú liờn quan tới thớ nghiệm vật lý. Những thành viờn của nhúm lắp rỏp và thử nghiệm thiết bị cơ bản của phũng thớ nghiệm vật lý, thiết kế cỏc dụng cụ học tập đơn giản, chế tạo cỏc mụ hỡnh khỏc nhau, làm quen với cỏc dụng cụ và thiết bị mới thuộc lĩnh vực vật lý và kỹ thuật khỏc nhau nhưng gần gũi với giỏo trỡnh vật lý ở trường phổ thụng...
1.4. Thực trạng của việc sử dụng TN và PMDH trong dạy học vật lý ở cỏc trường THPT trờn địa bàn Tỉnh Sơn La trường THPT trờn địa bàn Tỉnh Sơn La
- Ngày nay trong sự phỏt triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trờn toàn thế giới. Việc ứng dụng CNTT trong dạy học là rất cần thiết. Ứng dụng CNTT trong dạy học gúp phần nõng cao chất lượng và hiệu quả của quỏ trỡnh
dạy học, nú cú nhiều ưu điểm và thuận lợi hơn so với những PTDH truyền thống. Tuy nhiờn bờn cạnh đú cũng cú những bất cập và một số hạn chế và khú khăn cần phải khắc phục.
- Chỳng tụi tiến hành khảo sỏt, điều tra thực trạng việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý, việc giảng dạy và học tập đối với GV dạy vật lý và HS ở lớp 11 thuộc một số trường THPT trờn địa bàn tỉnh Sơn La.
1.3.1. Mục đớch điều tra:
Chỳng tụi tiến hành điều tra tỡm hiểu ở cỏc trường THPT để biết một số thụng tin sau:
- Về thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho việc giảng dạy và học tập.
- Về việc xõy dựng hệ thống thụng tin, sử dụng CNTT trong dạy học vật lý.
- Việc sử dụng cỏc PPDH, cỏch thức kiểm tra đỏnh giỏ của GV, cỏch soạn giỏo ỏn, mức độ và cỏch sử dụng thiết bị, thớ nghiệm trong giờ học vật lý.
- Tỡnh hỡnh học tập, khả năng thực hành vận dụng kiến thức của HS, mức độ hứng thỳ của HS khi sử dụng thớ nghiệm thực hay ứng dụng CNTT trong giờ học vật lý.
1.3.2. Phương phỏp điều tra:
- Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với cỏn bộ lónh đạo trường, với Tổ trưởng bộ mụn và GV dạy vật lý. Sử dụng phiếu phỏng vấn GV, tham khảo giỏo ỏn, dự giờ...
- Trao đổi trực tiếp với HS và dựng phiếu phỏng vấn HS, tham khảo kết quả học tập của HS năm học vừa qua.
- Tham quan, khảo sỏt việc sử dụng phũng thớ nghiệm và phũng MVT.
Kết quả điều tra GV như sau: - Số Trường điều tra: 5 - Số phiếu điều tra: 5 - Số GV hỏi ý kiến: 13 Kết quả điều tra HS như sau: - Số trường điều tra : 1 - Số phiếu điều tra : 87 - Số HS hỏi ý kiến : 50 Kết quả cho thấy:
+ Về cơ sở vật chất, thiết bị:
- Một số trường cỏc lớp học đó cú đầy đủ nhưng chưa được khang trang, cơ bản cũn chật chội, cũ nỏt và phải cơi nới, cỏc lớp học và bàn ghế khụng đủ tiờu chuẩn quy cỏch, cũn biểu hiện trong tỡnh trạng quỏ độ do mới được đầu tư. Bờn cạnh đú cú trường cũn chưa đủ lớp học, tỡnh trạng học 2 – 3 ca vẫn cũn nờn ảnh hưởng rất nhiều đến việc tiếp thu kiến thức của HS cũng như cụng tỏc chuyờn mụn của giỏo viờn.
- Mỗi trường cú một phũng đựng thiết bị thớ nghiệm của tất cả cỏc mụn học. Nhiều dụng cụ thớ nghiệm đó cũ nỏt, hỏng húc, ớt được sửa chữa bổ sung. Một số dụng cụ khụng cũn hướng dẫn sử dụng. Cỏc dụng cụ sử dụng cho phần cảm ứng điện từ đó cũ và khụng cũn chớnh xỏc. Bờn cạnh đú cũng cú một số thớ nghiệm mới được bổ sung phục vụ cho việc đổi mới nội dung chương trỡnh thay SGK nhưng vẫn chưa đầy đủ.
- Mỗi trường đều cú một phũng MVT, cú khoảng 15 đến 30 mỏy và một số mỏy phục vụ cho việc quản lớ, phũng MVT dựng để phục vụ cho việc học tập của HS nhưng việc khai thỏc cũn nhiều hạn chế vỡ chất lượng mỏy tớnh cũng như việc quản lớ phũng mỏy cũn hạn chế nờn mặc dự mới được đưa vào sử dụng nhưng nhiều mỏy đó hỏng và khụng thể sử dụng được nữa. Hệ
thống mỏy tớnh cỏc phũng mỏy chưa kết nối internet, chưa cú mỏy chiếu, cỏc PMDH phục vụ cho việc giảng dạy cũng chưa cú.
- Kết quả điều tra ban đầu tại cỏc trường về việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý đối với GV được phản ỏnh bằng cỏc số liệu cụ thể sau:
Bảng 1: Việc sử dụng cỏc thớ nghiệm trong dạy học vật lý S TT Thớ nghiệm Số GV làm thớ nghiệm 1 Sử dụng thớ nghiệm thực 2/5 40 2Sử dụng thớ nghiệm mụ phỏng trờn MVT 0 0
Bảng 2: Việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý
STT Thường xuyờn Thỉnh thoảng Chưa sử dụng
Số lượng % Số lượng % Số lượng %
Soạn giỏo ỏn bằng powerpoint 0 0 1 20 4 80 Sử dụng cỏc PMDH 0 0 0 0 5 100 Sử dụng mạng Internet để dạy học 0 0 0 0 0 0 Bảng 3: Lý do GV ớt sử dụng CNTT trong dạy học vật lý
STT Trong dạy học vật lý những lý do nào khiến đồng chớ khụng sử dụng CNTT hoặc khụng thường xuyờn sử dụng.
Số GV chọn cõu trả lời %
1 Cơ sở vật chất khụng đầy đủ (MVT, PMDH, mỏy
2 Khụng cú khả năng sử dụng MVT 2/5 40
3 Mất nhiều thời gian chuẩn bị 4/5 80
4 Khụng cú phũng học bộ mụn 5/5 100
5 Kỹ năng sử dụng MVT của HS chưa cú 4/5 80
6 Lý do khỏc 0/5 0
Qua điều tra chỳng tụi thấy thực trạng chung của việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lý ở cỏc Trường là:
- Tỉnh Sơn La thuộc khu vực vựng cao biờn giới, điều kiện kinh tế, văn hoỏ, xó hội cũn gặp nhiều khú khăn, việc đầu tư của Nhà nước và việc xó hội hoỏ giỏo dục chưa đỏp ứng kịp nhu cầu phỏt triển của cụng tỏc giỏo dục, một số Trường ở xa tỉnh cũn thuộc cỏc vựng sõu, vựng xa, kộm phỏt triển. Vỡ vậy nhận thức của GV và HS về những ưu điểm và thuận lợi khi sử dụng CNTT trong dạy và học cũn hạn chế. Về cơ sở vật chất cũn thiếu thốn nhiều, mỗi Trường chỉ cú phũng MVT đa phần cũn chưa cú mỏy chiếu, hệ thống mỏy tớnh chưa được nối mạng. Việc soạn thảo giỏo ỏn bằng MVT hầu như chưa được thực hiện, GV mất rất nhiều thời gian soạn bài và phải soạn bài ở nhà, khụng thể đến trường dựng chung mỏy tớnh được. Hơn nữa, với thu nhập lương của GV và giỏ MVT như hiện nay thỡ GV khú cú thể mua được một bộ MVT phục vụ cho mỡnh.
- Mỗi Trường chỉ cú hai đến ba GV dạy vật lý nờn GV thường phải dạy