Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHểA CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA VẬT LÍ
1.4. Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản (DCTNĐG) về ứng dụng kĩ thuật trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông
1.4.1. DCTNĐG tự làm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông.
DCTNĐG tự làm là những thí nghiệm được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những thí nghiệm được cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những DCTNĐG tự làm theo ý tưởng, sáng kiến mới bằng những vật liệu, vận dụng đơn giản, dễ kiếm trong đời sống hằng ngày.
DCTNĐG tự làm có vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức dạy học.
Thông qua DCTNĐG tự làm, GV có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS trong quá trình dạy học. DCTNĐG tự làm hỗ trợ cho quá trình dạy học của GV, giảm thời gian thuyết trình..., GV sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướng tích cực, phù hợp cho từng nội dung bài học, tăng tính hấp dẫn của môn Vật lí đối với HS và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho GV.
Ngoài ra, DCTNĐG tự làm rèn luyện cho HS tính tự lực, sáng tạo, ham học hỏi, tìm tòi khám phá tự nhiên, HS có niềm tin vào bản thân, giải quyết được các tình huống xảy ra trong cuộc sống và tạo cho HS nhiều cơ hội, tình huống phải suy nghĩ, những vấn đề phải giải quyết. Khi tiến hành thí nghiệm tự tạo, những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh của HS như: tò mò, hiếu kì, hiếu động của HS bị kích thích, tăng mức độ hứng thú của HS trong giờ học. Tạo sự say mê tìm hiểu những hiện tượng thiên nhiên, qua đó HS sẽ yêu thích giờ học VL hơn. HS được rèn luyện các kỹ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin, truyền đạt thông tin. Các thông tin này là kết quả của một quá trình lao động, tư duy sáng tạo của thầy và trò, góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành.
DCTNĐG tự làm có nhiều ưu điểm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS: Dụng cụ cho TN là những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm nên GV và HS có thể tự chế tạo. Thí nghiệm có hình thức gọn nhẹ, đơn giản, dễ lắp ráp, dễ sử dụng nên có thể thực hiện mọi lỳc mọi nơi. Thớ nghiệm dễ thành cụng, cho kết quả rừ ràng, thuyết phục nhưng lại ít tốn thời gian. Thao tác tiến hành TN không đòi hỏi phải có những kỹ năng đặc biệt nên GV nào cũng có thể làm được. Không đòi hỏi khắc khe về cơ sở
vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN được. Thí nghiệm phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy học.
Tuy nhiên, DCTNĐG tự làm vẫn tồn tại một số hạn chế: DCTNĐG tự làm hầu hết là những TN định tính, rất ít TN định lượng. Các dụng cụ dùng cho TN ít bền, dễ hư hỏng. Đồng thời có sự hạn chế về mặt thẩm mỹ.
1.4.2. Các yêu cầu đối với thiết kế, chế tạo các DCTNĐG.
Các dụng cụ thí nghiệm (DCTN) mà chúng tôi dự kiến giao cho HS thiết kế, chế tạo phải đáp ứng các yêu cầu về mặt kĩ thuật và sư phạm đối với DCTNĐG như sau:
- Việc chế tạo DCTN đòi hỏi ít vật liệu, các vật liệu này cũng đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, tận dụng các thiết bị đã trở thành hàng công nghiệp bán rộng rãi trên thị trường để cho nhiều HS có thể tự làm được. Ngay cả đối với các DCTNĐG được chế tạo để tiến hành các TN định lượng, việc đo đạc cũng chỉ đòi hỏi chỉ sử dụng các dụng cụ đo phổ biến như: lực kế trần, thước, đồ hồ đeo tay của HS…
- Dễ chế tạo DCTN từ việc gia công các vật liệu đơn giản bằng các công cụ thông dụng như: kìm, búa giũa, cưa…Chính nhờ đặc điểm này của các DCTNĐG trong một số trường hợp, ta có thể làm được một số TN mà không thể tiến hành được với DCTN có sẵn trong phòng TN.
- Dễ lắp ráp, tháo rời các bộ phận của DCTN. Vì vậy, với cùng một DCTNĐG, trong nhiều trường hợp ta chỉ cần thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể làm được những TN khác.
- Dễ bảo quản, vận chuyển và an toàn trong chế tạo cũng như trong quá trình tiến hành TN.
- Việc bố trí lắp ráp và tiến hành TN với những DCTN này cũng đơn giản, không mất nhiều thời gian, chú ý đến hiệu quả quan sát hơn là thẩm mỹ và sự tiện dụng.
- Cỏc DCTNĐG tự làm phải thể hiện rừ hiện tượng VL cần quan sỏt.
- Ưu tiên những dụng cụ TN có thể hoạt động được để HS có thể thấy được diễn biến của hiện tượng VL trong tự nhiên.
Những đặc điểm cơ bản nêu trên của các DCTNĐG cũng chính là những yêu cầu của DCTN mà chúng tôi dự kiến giao cho HS thiết kế, chế tạo trong các nhiệm vụ mà HS cần thực hiện.
1.4.3. Các khả năng sử dụng các DCTNĐG trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông Các DCTNĐG có thể sử dụng trong dạy học VL dưới nhiều hình thức đa dạng và phong phú, có thể kể đến như sau:
- Các DCTNĐG có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình dạy học:
đặt vấn đề (tạo tình hướng có vấn đề), hình thành kiến thức mới (kiểm tra các giả thuyết đã nêu ra), củng cố và vận dụng các kiến thức đã học (trong đó có việc đề cập các UDKT của kiến thức VL trong sản xuất và đời sống) và cũng có thể dùng để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS.
- Các DCTNĐG được sử dụng trước hết cho TN của HS, tiến hành trên lớp hoặc ở nhà. Chúng có thể được GV sử dụng trong giờ học để tiến hành các TN biểu diễn.
- Việc chế tạo và sử dụng các DCTNĐG để tiến hành các TN có thể giúp cho từng HS hoặc các nhóm HS làm ở nhà hay trong giờ ngoại khóa, không những để củng cố các kiến thức đã học mà có khi còn cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để chuẩn bị cho nội dung các kiến thức ở các bài học sau.
- Cùng một mục đich về mặt nội dung kiến thức VL, GV có thể tiến hành TN trên lớp với DCTN có sẵn trong phòng TN, còn HS được giao nhiệm vụ tiến hành TN này nhưng với DCTNĐG do mình chế tạo.
- GV cũng có thể làm TN trên lớp với DCTNĐG, yêu cầu HS về nhà chế tạo lại hoặc chế tạo DCTN theo phương án khác (nếu có).
- Với DCTNĐG do mình chế tạo, HS tiến hành lại TN mà GV đã biểu diễn trên lớp nhưng nghiên cứu sâu hơn các mối quan hệ giữa các đại lượng VL được đề cập trong nội dung TN.
- Nhiệm vụ thiết kế, chế tạo và sử dụng các DCTNĐG để tiến hành các TN giao cho HS phải có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ thực tiễn của HS, chứ không đơn thuần chỉ là sự đòi hỏi hoạt động tay chân đơn giản.
- Việc lựa chọn khả năng sử dụng từng DCTNĐG trong tiến trình dạy học phụ thuộc vào mức độ nội dung kiến thức VL mà HS cần lĩnh hội, logic hình thành kiến thức, ý đồ sư phạm của GV và trình độ của HS [11], [18],[23]
1.4.4. Thí nghiệm Vật lí ở nhà là một loại bài làm mà GV giao cho từng HS hoặc nhóm HS thực hiện ở nhà.
Đối với bộ môn vật lí, việc đổi mới PPDH được thể hiện trên nhiều mặt, trong đó có việc tăng cường các hoạt động thực nghiệm của HS. HS không những được làm
quen và tiến hành các TN với những thiết bị sẵn có trong phòng TN mà còn được giao nhiệm vụ thiết kế, chế tạo các DCTNĐG và tiến hành các TN với chúng. HS tiến hành TN không chỉ trong giờ học chính khóa mà còn ở các giờ học tự chọn, không những trên lớp học mà còn ở ngoài lớp học, ở nhà.
- Khác với các loại TN khác, ở đây HS tiến hành TN trong điều kiện không có sự giúp đỡ, kiểm tra trược tiếp của GV. Vì vậy, loại TN này đòi hỏi cao độ tự giác, tự lực, tích cực của HS. Cũng khác với TN khác, TNVL ở nhà đòi hỏi HS sử dụng các dụng cụ thông dụng trong đời sống, các vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền hoặc các dụng cụ đơn giản được HS chế tạo từ những vật liệu này. Chính đặc điểm tạo cơ hội để HS phát triển năng lực sáng tạo của bản thân trong việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ nhằm hoàn thành các nhiệm vụ được giao.
Loại TN này khác với các loại bài làm khác của HS ở nhà ở chỗ: nó đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và hoạt động chân tay của HS.
- Với những đặc điểm trên, TNVL ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với sự phát triển nhân cách của HS: quá trình tự lực thiết kế phương án TN, lập kế hoạch làm TN, chế tạo hoặc lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành TN, xử lý kết quả TN thu thập được, góp phần vào việc phát triển năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS.
Việc thực hiện và hoàn thành cỏc cụng việc trờn sẽ làm tăng rừ rệt sự hứng thỳ, tạo niềm vui trong học tập của HS. Việc thiết kế các phương án TN, tiên đoán hoặc giải thích các kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động nhiều kiến thức VL đã học trước đây.
Nhờ vậy, chất lượng kiến thức của HS được nâng cao. Ngoài ra, TNVL ở nhà có tác dụng phát triển những kĩ năng, kĩ xảo TN, các thói quen của người làm thực nghiệm mà HS đã thu được trong các loại TN khác.
- Loại TN này cũng tạo điều kiện cho GV cá thể hóa quá trình học tập của HS bằng cách giao cho các đối tượng học khác nhau nhiệm vụ chế tạo dụng cụ TN, tiến hành TN với mức độ khó, dễ khác nhau và mức độ hướng dẫn khác nhau về cách chế tạo, lựa chọn dụng cụ, tiến hành TN.
- Khi sử dụng loại TN này trong dạy học vật lí, GV cần bố trí thời gian để HS báo cáo trước toàn thể lớp các kết quả đã đạt được, HS tự giới thiệu những sản phẩm
của mình để HS nhận được sự đánh giá của GV và tập thể cũng như sự động viên, khen thưởng kịp thời.
- Mặc dù loại TN này có những tác dụng to lớn nói trên nhưng đáng tiếc rằng loại TN này rất ít được sử dụng trong trong thực tiễn dạy học VL. Trong xu hướng đổi mới PPDH vật lí hiện nay, GV cần tăng cường sử dụng nó để nâng cao chất lượng dạy học VL.
- TNVL ở nhà không những nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học mà trong nhiều trường hợp các kết quả mà HS thu được sẽ là cứ liệu thực nghệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các bài học sau trên lớp. Nội dung của các TNVL ở nhà không phải là sự lặp lại nguyên xi các TN đã làm ở trên lớp mà phải có nét mới, không chỉ đơn thuần là sự tiến hành TN với những hướng dẫn chi tiết.
- Nội dung các loại bài làm ở nhà này rất phong phú, có thể ra dưới nhiều dạng khác nhau: mô tả một phương án TN, yêu cầu HS tiến hành TN, tiên đoán hoặc giải thích kết quả TN; cho trước dụng cụ, yêu cầu HS thiết kế phương án TN để đạt được một mục đíc nhất định (quan sát thấy một hiện tượng, xác định được một đại lượng VL); yêu cầu HS chế tạo một DCTNĐG từ các vật liệu cần thiết cho trước, rồi tiến hành TN với những dụng cụ này nhằm đạt được một mục đích nào đó…Nội dung của các TNVL ở nhà có thể mang tính chất định tính hoặc định lượng.[4], [23]