SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 21
4. Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử
Để thí nghiệm phát huy đẩy đủ các chức năng của nó trong dạy học vật lý
thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu chung vé mặt kỹ thuật và vé mặt phương pháp dạy học. Ngoài những yêu cầu chung này, do
tính đặc thù của nó, từng loại thí nghiệm (thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm trực điện, thí nghiệm thực hành) còn tuân theo các yêu cầu riêng cụ thể.
a. Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm.
- Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy hoc, trong đó việc sử dụng thí nghiệm
phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhầm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho
học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rd mục đích của thí
nghiệm.
- Xác định rd các dung cụ cẩn sử dụng. sơ đổ bố trí chúng, tiến trình thí
nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, can sử dụng các dụng cụ nào, hố trí ra sao, cân tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cẩn quan sát, đo đạc cái
gì?). không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 27
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả
các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
- Thử nghiệm kỹ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy ra quan sát được rd ràng, kết quả có độ chính
xác chấp nhận được).
- Việc sử dụng các dung cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các quy tắc an toàn.
b. Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn:
Mặc dù thí nghiệm trực diện sẽ chiếm tỉ lệ cao trong toàn bộ các thí
nghiệm ở chương trình trung học cơ sở và trung học phổ thông sắp tới, thí
nghiệm biểu diễn vẫn cẩn thiết phải sử dụng trong việc giảng day vật lý ở trường phổ thông. đặc biệt ở những trường hợp sau:
Thí nghiệm quá phức tap, mất nhiều thời gian , khó đầm bảo an toàn trong
quá trình học sinh làm thí nghiệm, không đủ dụng cụ để trang bị đồng loạt cho
học sinh.
Việc sử dung thí nghiệm biểu dién phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm, chỉ sử dung thí nghiệm như là một sự trình diễn đơn thuần và phải tuân thủ các
yếu của việc đặt kế hoạch thí nghiệm, chuẩn bị thí nghiệm, bố trí thí nghiệm,
tiến hành nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm.
e Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm:
- Xác định chính xác mục tiêu của thí nghiệm cẩn phải tiến hành và chức năng lý luận day học của nó (để xuất vấn dé cin nghiên cứu,hình thành kiến
thức mdi, củng cố hay kiểm tra đánh gid).
- Xác định các nhiệm vụ mà học sinh cấn phải hoàn thành trong công việc chẩn bị thí nghiệm, trong việc tiến hành thí nghiệm và trong việc xử lý kết quả thí nghiệm.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 28
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay LÊ NGỌC VAN
- Từ mục đích thí nghiêm và vị trí của nó trong quá trình nhận thức của
học sinh, lựa chọn phương án thí nghiệm cắn biểu diễn đáp ứng các đòi hỏi sư
pham.
e Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nhiệm :
- Nghiên cứu kỹ lưỡng tính năng của các dụng cu thí nghiệm đã được lựa
chon và sử dụng thành thạo chúng.
- Trước giờ học, phải kiểm tra sự hoạt động của các dung cụ sẽ sử dung và
thử nghiệm lại các thí nghiệm sẽ tiến hành dù là thí nghiệm đơn giản nhất, kịp thời thay thế những những bộ phận hỏng hóc.
Công việc chuẩn bị thí nghiệm chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thể lặp lại
nhiều lần, cho kết quả rõ ràng. đơn trị.
e Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm :
- Bố trí thí nghiệm phải đảm bảo sao cho mọi học sinh từ vị trí ngồi trong lớp học đều nhìn rõ mọi đụng cy, độ lệch của kim chỉ các dụng cụ do, đẹp về thẩm mỹ. Muốn vậy, cần thực hiện các yêu cầu sau:
- Lap rấp từng bước các dụng cụ trong thí nghiệm trước mắt học sinh.
Trong trường hợp không cho phép, phải lấp ráp hoàn chỉnh trước giờ học thì cắn phải phân tích kỹ lưỡng cách nối kết các bộ phận với hoc sinh.
- Những thiết bị mà học sinh mới gặp lin dau, phải mô tả, giải thích cho
học sinh hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của chúng.
- Chỉ đặt lên bàn những dụng cụ can thiết cho thí nghiệm.
- Bố trí các bung cụ thí nghiệm trên nhiều độ cao khác nhau. Bố trí thí nghiệm thẳng đứng (có thể sử dụng các giá, bảng sắt), nếu phải bố trí thí nghiệm trên mặt phẳng nim ngang thì phải sử dụng các phương pháp chiếu
sáng (gương phẳng lớn đặt nghiêng 45 để học sinh quan sát ảnh thẳng đứng trong gương, đèn chiếu sáng, camera). Thay đổi độ sáng của phòng hoc, nhất
là khi tiến hành các thí nghiệm quang hình học.
® Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm .
———_————_—————©S___—————
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 29
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGOC VÂN
- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, cẩn định hướng học sinh vào những trọng điểm cần quan sắt.
- Đối với thí nghiệm định lượng, phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lý trước khi tiến hành thí nghiệm.
- Trong suốt quá trình thí nghiệm, giáo viên phải đứng sau hoặc ở cạnh
dụng cụ thí nghiệm, không che khuất tầm quan sát của mọi học sinh.
- Thí nghiệm can được lặp lại vài lần chú ý đảm bảo các diéu kiện mà thí nghiệm cần thoả mãn, phải cho những kết quả rõ rằng, đơn vị (yêu cầu này có thể đạt được thông qua việc lựa chọn dụng cu thích hợp, lựa chọn các thông số
thuận tiên). ngắn gon.
e Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả thí nghiệm.
- Việc thu nhận các số liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hoá rút ra kết luận.
- Việc xử lý các kết quả thí nghiệm phải được giành đủ thời gian và đước
thực hiện một cách chu đáo như:
- Đối với thí nghiệm định tính, học sinh phải phát biểu các kết quả đã quan
sát thấy, phân tích, suy luận lôgic để rút ra kết luận.
- Đối với thí nghiệm định lượng, các kết quả thí nghiệm phải rành mạch
chính xác , làm tròn có nghĩa các kết quả . biểu dién các kết quả thu được qua
thí nghiệm dưới dạng biểu bảng, đổ thị (về nguyên tắc, không phải là sự nối các điểm đo riêng biệt với nhau mà là vẽ đường cong gắn đúng). Phải tính toán sai số (nếu có thể).
c. Những yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện:
e Các yêu cẩu trong việc lựa chọn thí nghiệm trực diện để sử đụng trong
dạy học vật lý.
Mặc dù thí nghiệm trực điện có tác dụng to lớn trong việc phát triển năng lực hoạt động nhận thức của học sinh nhưng do những khó khăn về dụng cụ thí
nghiệm ...nên không phải tất cả các thí nghiệm cẩn tiến hành trong day học
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 30
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VÂN
vật lý ở trường phổ thông (nhất là ở cấp trung học phổ thông ) đều có thể được
tiến hành dưới dạng thí nghiệm trực diệ n.
Việc lua chon các thí nghiệm để thực hiện dưới dang thí nghiêm trực diện cin được cân nhắc kỹ lưỡng. Các thí nghiệm trực diện sé được sử dung trong
các trường hợp sau:
- Nội dung của dé tài cẩn nghiên cứu chỉ đòi hỏi những thí nghiệm với các dụng cu có sắn không quá phức tạp, việc bố trí và tiến hành thí nghiệm với
các dụng cu này cũng không quá khó đối với học sinh, hiện tượng vật lý diễn
ta trong các thí nghiệm dé quan sát, không quá phức tạp.
- Có thể sử dung những dụng cu, vật liêu dé kiếm trong đời sống hàng
ngày. quen thuộc với học sinh.
Nếu thay can thiết, có thể điểu chỉnh nội dung. yêu cau bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa sao cho phù hợp với điểu kiện thiết bị của
trường.
d. Những yêu cầu đối thí nghiệm thực hành.
e Để học sinh thực hiện bài thí nghiệm thực hành có ý thức và có hiệu
quả, giáo viên phải yêu cầu học sinh chuẩn bị ở nhà những công việc sau:
- Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa và
chuẩn bị sắn bản báo cáo thí nghiệm theo mẫu trong sách giáo khoa.
- Nội dung bài thí nghiệm thực hành gồm những phần chính sau: mục đích thí nghiệm (néu lên các mục tiêu cu thể cẩn phải đạt được sau khi học sinh
làm thí nghiệm (xác định gia tốc của sự rơi tự do, nghiệm lại đình luật bảo toàn
động lượng, khảo sát bằng thực nghiệm các đặc tính của transistor), cơ sở lý
thuyết (nêu những điểm chính vé nội dung các kiến thức đã biết sẽ được vận dung trong bài thí nghiệm thực hành), thiết bị thí nghiệm (liệt kê những dụng cụ cắn sử dụng, giới thiệu nguyên tắc hoạt động và cách sử dụng chúng). tiến trình thí nghiêm cách lắp ráp dung cu có sơ 46 kèm theo.trinh tự các thao tác
thi nghiệm, các phép đo, các bảng số liệu cẩn thu thập), xử lý kết quả thí
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 31
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thiy LE NGỌC VAN
nghiệm (bao gồm cả tinh sai số phép đo) và rút ra kết luận (đáp ứng các mục tiêu đật ra), báo cáo thí nghiệm (nêu nội dung mà học sinh cần viết báo cáo).
- Ty tìm kiếm hoặc tự lam các dung cu đơn giản theo chỉ dẫn trong bài thí nghiệm thực hành (nếu có).
e Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học
sinh trong thí nghiệm thực hành.
- Việc phân nhóm thí nghiệm và bố trí các bàn thí nghiệm trong thí nghiệm thực hành cũng giống như trong thí nghiệm trực diện.
- Vào buổi đầu thí nghiệm thực hành. các giáo viên cắn tiến hành những
công việc sau: kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà của học sinh thông qua các câu hỏi,
hướng dẫn cách sử dụng các đụng cụ mà học sinh chưa được làm quen, nhất là
những dụng cụ phức tạp, dễ hỏng, có thể gây nguy hiểm như các dụng cụ đo điện, nguồn điện, nguồn sáng... và cùng với toàn lớp thảo luận, giải đáp thắc
mắc của học sinh
- Trong lúc các nhóm học sinh thực hiện công việc, giáo viên cần theo dõi , giúp đỡ kịp thời khi học sinh gặp khó khăn, mấc sai sót để học sinh sử dụng
đúng quy tắc các dụng cụ, ghi lại đẩy đủ chính xác các hiện tượng quan sát
được, các kết quả đo đạc, trình bày các kết quả dưới dạng biểu bang, 46 thị, câu kết luận một cách ngấn gọn, rd rằng theo nội dung mẩu báo cáo đã chuẩn
bị sẵn.
- Sau khi học sinh làm xong thí nghiêm, cần yêu cầu học sinh tháo rời các chỉ tiết đã lắp rap, xắp xếp các dụng cụ gon gàng như lúc đầu. Tuy theo nội dung
bài thí nghiệm thực hành và việc hoàn thành các công việc của học sinh, giáo
viễn có thể yêu cầu học sinh nộp ngay báo cáo thí nghiệm tai lớp hoặc cho về nhà hoàn chỉnh tiếp, nộp sau.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 32
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VÂN C. Lý thuyết sai số
1. Khái niệm về các phép đo
- Những tính chất vật lý của vat thể. của trường ... đều được đặc trưng bởi
những dai lượng val lý. Các đại lượng vật lý phải được xác định một cách định lượng muốn vậy phải tiến hành đo các đại lượng vật ly đó.
- Phép đo một đại lượng nào đó là so sánh nó với một đại lượng cùng loại
được chọn làm đơn vị. Chẳng hạn muốn đo chiều dài của cái bàn . ta phải so sánh chiều đài của cái bàn đó với một đơn vị chiểu dài mẫu đã được quy định.
Nếu chiéu đài của cái bàn gấp P lan một đơn vị chiéu dài mẫu thì ta nói cái
bàn dài P đơn vị chiểu dai mẫu. Trong hệ thống đơn vị quốc tế (SI), met được chọn làm một đơn vị chiéu dai, Kg được chọn làm một đơn vị khối lượng và
giây được chọn làm một đơn vị thời gian.
- Vé phương diện tính toán, người ta chia các phép đo thành 2 loại: trực tiếp và gián tiếp. Cách đo trực tiếp là phép đo trong đó ta đọc được kết quả trực
tiếp trên các dụng cụ đo. Ví dụ để đo cường độ dòng điện , người ta dùng
ampere kế : mắc ampere kế nối tiếp vào mạch cho đòng diện chạy qua và đọc
gia trị cường độ dòng điện ngay trên đồng hé đo. Còn phép đo gián tiếp là
phép đo mà kết quả của nó được xác định thông qua những công thức và
những hàm số liên hệ giữa đại lượng cẩn đo và đại lượng được đo trực tiếp.
Ví du: muốn đo điện trở của dây tóc bóng đèn , người ta đo dòng điện qua
nó và hiệu điện thế giữa 2 đầu bóng đèn sau đó xác định điện trở bằng công
thức của định luật Ohm.
R=—
2. Khái niệm về sai số phép đo.
Ta biết rằng dd với sự quan sát khá chính xác các kết quả của các phép đo
cùng một đại lượng vẫn có những sai khác. Do đó, ta không thể đo được chính
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 33
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
xắc một cách tuyệt đối được. Trong những lin đo khác nhau , ta thu được các giá tri đo khác nhau, ta nói là do phép đo có mắc sai số.
2.1. Phân loại sai số phép đo
a. Phân loại sai số phép đo theo nguyên nhân gây ra sai số:
Tuy theo nguyên nhân gây ra sai số phép đo, người ta chia sai số phép do
ra làm 3 loại:
® Sai số thô:
Số liêu thu được bởi phép đo bị chênh lệch một cách rõ rệt và vô lý so
với giá trị có thể có của đại lượng cắn đo và chúng ta không thể sử dụng số
liệu đó, Ta nói số liệu đó có chứa sai số thô. Sai số thô xuất hiện do các diéu
kiên cơ bản của phép đo bị vi phạm hoặc do sự sơ suất của người làm thí
nghiệm, hoặc do bị chấn đông đột ngột từ bên ngoài. Chẳng hạn do thiếu ánh
sáng có thể đọc nhắm 3 thành 8 hoặc 171,78 thành 1717,8 .v.v...
Khi gặp kết quả có chứa sai số thô , chúng ta có thể dễ đàng loại trừ nó bằng cách lập lại nhiều lần phép đo và mạnh dan loại bỏ nó ra khỏi bảng số liệu.
Như vậy trong phẩn tính toán sai số ta luôn xem rằng các kết quả đo không
chứa sai số thô.
e Sai số hệ thống:
Sai hệ thống là loai sai số mắc phải khi đo mà do bản thân dụng cụ gây nên.
Người ta thường chia sai số hệ thống làm 2 loại :
* Sai số hệ thống biết được chính xác nguyên nhân và độ lớn của nó. Sai số
này xuất hiện khi dụng cụ đo đã bị sai lệch. Chẳng hạn, khi chưa có dòng điện chạy qua mà kim của ampere kế đã chỉ 0,1 A ;khí chưa kẹp vật cần đo chiéu
dài vào thước kẹp mà thước đã cho chiều dài là 0.1 mm... Sai số loại này có
thể khử được bằng cách hiệu chỉnh kết quả (cộng thêm hoặc trừ bớt vào kết
quả thu được độ sai lệch ban đầu).
* Sai số hệ thống biết được nguyên nhân nhưng không biết chính xác độ
lớn. Sai số này phu thuộc vào độ chính xác của dụng cu đo. Mỗi dung cụ đo
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 34
Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
đều có đô chính xác nhất định của nó. Thí du, khi trên nhiệt kế có ghi 0,5 °C
thì sai số hệ thống tối đa có thể mắc phải là 0.5 °C. như vậy, khi đo nhiệt 46 của một vật nào đó mà nhiệt kế chỉ 20 °C có nghĩa là nhiệt độ của vật đó có
giá trị từ 19,5 "C đến 20,5 °C. Sai số này còn được gọi là sai số dụng cu.
© Sai số ngẫu nhiên:
- Sai số của phép đo còn lại sau khi đã khử tất cả các sai số hệ thống và sai số thô được gọi là sai số ngdu nhiên. Sai số ngẫu nhiên gây nên bởi một số rất lớn các nhân tố mà ta không thể tách riêng và tính riêng biệt cho chúng được (với inh độ kỹ thuật sấn có và độ chính xác của phép đo đã cho) có thể xem sai số ngẫu nhiên là tác dụng tổng hợp của các nhân tố đó. Chẳng hạn: do
bấm đồng ho không đúng lúc hiện tượng bất dau xảy ra, do điểu kiện thí
nghiệm thay đổi một cách ngẫu nhiên ta không thể biết được mà dẫn đến kết quả do mắc sai số ,.v.v ... Sai số ngẫu nhiên có độ lớn và chiéu thay đổi hỗn
loạn, chúng ta không thể khử chúng ra khỏi kết quả vì không thể biết chúng
một cách chấc chấn. Muốn loại trừ chúng, chúng ta phải sử dụng các phương pháp của lý thuyết xác suất.
b. Phân loại sai số theo cách đánh giá
Theo cách đánh giá, người ta chia sai số ra làm 2 loại : sai số tuyệt đối và
sai số tương đối.
e Sai số tuyệt đối:
Đó là giá trị tuyệt đối (modun) của hiệu số (nói đúng hơn là giới hạn trền
của hiệu số) giữa giá tri chân thật x và giá trị đo gần đúng X của nó và được
ký hiệu :
AX =|x~A
Khi đó khoảng [¥ - AY, X + AX] sẽ bao quanh giá trị thực x, nghĩa là:
X-AX<x<X+AX
Và kết quả phép đo được viết: x = X + AX
⁄J=— => —ễễ
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 35