THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 11

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Cơ khí - Vật liệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH ---------- NGUYỄN THỊ BÌNH TÂM THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả mới mà tôi công bố trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Quảng Nam, ngày tháng.5....năm 2016 Tác giả Nguyễn Thị Bình Tâm ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đại học và viết khóa luận tốt nghiệp này một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của Quý thầy cô, sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành vả sâu sắc nhất đến cô giáo TS.Võ Thị Hoa – Người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn chỉnh bài khóa luận này Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng Quý thầy cô giáo tổ Vật lý – Khoa Lý- Hóa – Sinh Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và tập thể Quý thầy cô giáo trường THPT Lê Quý Đôn đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, những người luôn động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận này. Người thực hiện Nguyễn Thị Bình Tâm iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................. vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ........................................................................... vii Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1 Phần 2: NỘI DUNG ....................................................................................... 5 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ.......................................... 5 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH ........ 5 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa ..................................................................................... 5 1.1.2. Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức ........................................... 5 1.1.3. Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức .............................................. 6 1.1.4. Những đặc trưng của tích cực hoạt động nhận thức ......................................... 7 1.1.5. Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ........................................................................................................................... 8 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ........................................................................... 11 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm vật lý ................................................ 11 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý ......................................... 11 1.2.3. Phân loại thí nghiệm ....................................................................................... 13 1.3. Thí nghiệm tự tạo ..................................................................................... 16 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo ........................................................................... 16 1.3.2. Ưu điểm và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo .............................................. 16 iv 1.3.3. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học ................................... 17 1.3.4. Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học ....... 18 1.4. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐẾ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ ........................................................................ 18 1.4.1. Tình hình sử dụng thí nghiệm nói chung và việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý ......................................................................................... 18 1.4.2. Nguyên nhân các thực trạng ........................................................................... 19 1.4.3. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học ............................................................................................................ 20 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .............................................................................. 24 Chương 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 11 ........................................................ 25 2.1. Cấu trúc nội dung kiến thức phần điện học vật lý lớp 11 ........................ 25 2.2. Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm ................................... 25 2.3. Thiết kế và chế tạo thí nghiệm ................................................................. 25 2.3.1. Thí nghiệm kiểm chứng dòng điện trong chất điện phân ............................... 25 2.3.2. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ .......................................... 28 2.3.3. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm ....................................................................... 31 2.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO ......................................................................................................................... 35 2.4.1. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh. ......................................................................... 35 2.4.2. Tiến trình dạy học một số bài cụ thể. ............................................................. 35 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................. 37 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................... 38 3.1. MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .............................................. 38 3.2. NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .............................................. 38 v 3.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHHIỆM SƯ PHẠM ............. 38 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..................................... 38 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm .................................................................... 38 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm .................................................................... 39 3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................... 39 3.5.1. Đánh giá định tính .......................................................................................... 39 3.5.2. Đánh giá định lượng. ...................................................................................... 40 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................. 47 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 50 PHỤ LỤC 1 ....................................................................................................P1 PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................P36 PHỤ LỤC 3 ..................................................................................................P42 ĐỀ KIỂM TRA ............................................................................................P42 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ DH : Dạy học DHVL : Dạy học vật lý ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh QTVL : Quá trình vật lý QTDH : Quá trình dạy học HĐNT : Hoạt động nhận thức PP : Phương pháp PPDH : Phương pháp dạy học PPTN : Phương pháp thực nghiệm PT : Phương tiện GVVL : Giáo viên vật lý SD : Sử dụng THPT : Trung học phổ thông TN : Thí nghiệm TNg : Thực nghiệm VL : Vật lý SGK : Sách giáo khoa vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hình ảnh lắp ráp các linh kiện trên giá của thí nghiệm hiện tượng điện phân .... 27 Hình 2.2. Hình ảnh thí nghiệm điện phân dung dịch NaCl và CuSO4................................ 28 Hình 2.3. Hình ảnh mô tả từ thông qua khung dây tròn ...................................................... 29 Hình 2.4. Hình ảnh cuộn dây sau khi quấn vào ống và cách điện, nam châm .................... 30 Hình 2.5. Hình ảnh TN hiện tượng cảm ứng điện từ ........................................................... 31 Hình 2.6. Hình ảnh TN hiện tượng tự cảm .......................................................................... 33 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Mẫu thực nghiệm ................................................................................................ 39 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần số (fi ) các điểm số (Xi ) của bài kiểm tra sau TNg ............... 41 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất ...................................................................................... 42 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất tích lũy ......................................................................... 43 Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực của HS ................................................................... 44 Bảng 3.6. Các tham số thống kê .......................................................................................... 45 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Đồ thị phân phối điểm của hai nhóm TNg và ĐC ............................................. 42 Đồ thị 3.2: Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg ........................................ 43 Đồ thị 3.3: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy của hai nhóm ĐC và TNg ........................... 44 Đồ thị 3.4: Đồ thị phân loại học lực của HS....................................................................... 45 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học ............................................... 14 Sơ đồ 1.2. Sơ đồ mạch điện trong thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ ........................ 30 Sơ đồ 1.3. Sơ đồ mạch điện trong TN hiện tượng tự cảm ................................................... 33 Sơ đồ 1.4. Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi đóng mạch ............................. 34 Sơ đồ 1.5. Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch .............................. 34 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chất lượng cuộc sống xã hội của con người ngày càng được nâng cao nhờ những bước phát triển về khoa học và công nghệ thì những yêu cầu cao hơn về chất lượng, trình độ, kỹ năng của đội ngũ lao động cũng được đặt ra. Vì vậy việc nâng cao chất lượng giáo dục là một vấn đề đang được quan tâm hàng đầu trong xã hội. Trong những năm qua Đảng và Nhà nước ta đã và đang nỗ lực trong việc đổi mới GD một cách toàn diện về mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học… Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức mới cũng có những điểm khác biệt so với những môn học khác. Muốn quá trình dạy học vật lý diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh thì bài học không thể thiếu các bài thí nghiệm thực hành. Tuy nhiên qua tìm hiểu tình hình dạy học môn vật lý ở trường phổ thông, kết quả chỉ ra rằng thực trạng dạy học vật lý hiện nay không đáp ứng được tính khoa học thực nghiệm của bộ môn vật lý. Do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý còn nhiều bất cập. Thiết bị thí nghiệm được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị thí nghiệm chất lượng kém, bị hư hỏng trong vận chuyển, bảo quản, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành thí nghiệm thường cho kết quả không chính xác. Chính vì vậy, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị những thiết bị thí nghiệm hiện đại, việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo để sử dụng trong dạy học vật lý ở trường học nói chung và trường trung học phổ thông nói riêng luôn luôn là vấn đề được các nhà lý luận dạy học, giáo viên vật lý, ngay cả ở những nước phát triển quan tâm. Có nhiều hiện tượng và quá trình vật lý được đề cập trong sách giáo khoa vật lý phổ thông gần gũi với đời sống. Giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm tự tạo để khắc phục những khó khăn trong việc sử dụng thí nghiệm để dạy học vật lý, hơn nữa việc giáo viên và học sinh tự thiết kế chế tạo và sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản qua các vật liệu đơn giản dễ kiếm có nhiều tác dụng như: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh. Đặc biệt đối với những thí nghiệm phần điện thì dễ bị hư hỏng làm giáo viên sẽ bị động khi tìm kiếm thí nghiệm. 2 Vì thế biết cách chế tạo các thí nghiệm nói chung và thí nghiệm phần điện học nói riêng sẽ giúp cho giáo viên chủ động hơn. Bởi những ưu điểm của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý nói riêng mà trong quá trình học tập và rèn luyện ở mái trường đại học Quảng Nam, những sinh viên sư phạm chuyên ngành vật lý như tôi đã có nhiều tìm tòi, nghiên cứu, thiết kế và chế tạo những dụng cụ thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền đề sử dụng trong quá trình dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông nhằm rèn luyện kiến thức, kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài "Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số thí nghiệm phần Điện học Vật lý 11.” 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: - Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướ ng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trunghọ c cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). - Nguyễn Anh Tuấn, Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy họ c chương sóng cơ học ở lớp 12 THPT theo hướng phát triển hoạt động nhận thứ c, tích cực, sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ giáo dục học (2007). - Nguyễn Quang Linh, Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nước nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài giao thoa sóng , Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục (2009). - Thạc sĩ Trương Ngọc Điều, Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học giả i quyết vấn đề phần nhiệt học, vật lý lớp 10 nâng cao , luận văn thạc sĩ giáo dục học (2010). - Nguyễn Văn Quang, Đề xuất phương án và xây dựng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ dạy học vật lý, luận văn thạc sĩ giáo dục Đại học Huế (2010). - Nguyễn Hoàng Anh, Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướ ng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” Vậ t lý 12 nâng cao , Luận án tiến sĩ giáo dục Đại học Huế (2015). Ở cấp độ trường Đại Học Quảng Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều nhóm sinh viên trong khoa Lý - Hóa- Sinh nghiên cứu và thiết kế một số TN tự 3 tạo dùng làm đồ dùng dạy học trong “Hội thảo khoa học” của khoa và hội thi “Nghiệp vụ sư phạm” cấp trường, nhưng những nghiên cứu còn nhỏ lẻ chưa có một hệ thống và quy mô rộng rãi, phổ biến. Để góp phần cho TN tự tạo dần trở thành một hệ thống trong phương tiện DHVL phổ thông, từ đó chúng tôi chọn đề tài này để nghiên cứu, thiết kế và áp dụng một số TN tự tạo vào việc dạy học ở trường phổ thông hiện nay. 1.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề xuất được các biện pháp tích cực hoạt động học tập của học sinh. Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TNTT nhằm tích cực hóa hoạt động dạy và học vật lý. Đề xuất đượcquy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ TNTT. Chế tạo được một số thí nghiệm phần điện học vật lý lớp 11. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các TNTT được vào trong giảng dạy để đánh giá hiệu quả của các sản phẩm tự tạo. 1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau: Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học VL ở THPT. Đánh giá thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệm nói chung và TNTT nói riêng trong dạy học VL ởTHPT. Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số phần TNphần điện học vật lý lớp 11. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo được theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Sử dụng các tiến trình dạy học và ứng dụng một cách khoa học, hợp lý các thí nghiệm tạo được vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm tự tạo. 1.5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm phần điện học vật lý lớp 11 sử dụng vào quá trình dạy học vật lý lớp 11 một cách khoa học, hợp lý thì sẽ góp phần tích cực hóa được hoạt động nhận thức của học sinh, làm cho chất lượng dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông được nâng cao. 1.6. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TN nói chung và TNTT nói riêng trong dạy học vật lý. 4 Quy trình thiết kế và chế tạo một số TN đơn giản trong phần điện học thuộc chương trình vật lý lớp 11 THPT. Quá trình dạy học có sử dụng TNTT tại trường THPTLê Quý Đôn- Tam Kỳ, Quảng Nam. 1.7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, Luật GD các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về đổi mới giáo dục phổ thông. Nghiên cứu cơ sở lý luận về tâm lý và giáo dục học, lý luận dạy học, phương pháp dạy học Vật lý,... Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa lớp 11. 1.7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Xây dựng một mẫu phiếu điều tra hiện trạng của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý và đặc biệt là vật lý lớp 11. Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên đang giảng dạy môn vật lý. 1.7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Được tiến hành ở trường THPT nhằm đánh giá hiệu quả của dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sư phạm đã đề xuất. 1.7.4. Phương pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm cả về mặt định tính và định lượng. 1.2. BỐ CỤC LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý. Chương 2: Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần điện của chương trình vật lý lớp 11. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 5 Phần 2: NỘI DUNG Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆMTHEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1. TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1.1.1. Khái niệm tích cực hóa Theo Thái Duy Tuyên: “Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao kết quả học tập” 13. Sự chủ động trong học tập thể hiện ở chỗ HS tự giác, sẵn sàng tham gia vào các hoạt động học tập, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự điều khiển của GV, HS hứng thú, hào hứng trong quá trình học tập. HS chủ động trao đổi với GV nhiều hơn, không tiếp thu kiến thức một cách thụ động. Đối với môn Vật lý, việc tích cực hóa HĐNT của HS gắn liền với việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng kết hợp các phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa HĐNT; khai thác thí nghiệm trong dạy học vật lý theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS và đổi mới kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh trong dạy học hiện nay. Quá trình tích cực hóa HĐNT của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa thầy và trò ngày càng gắn bó hiệu quả hơn. Tích cực hóa vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ DH, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo. Đó là một trong những mục tiêu nhà trường phải hướng tới 13. 1.1.2. Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức - Những dấu hiệu bề ngoài qua thái độ, hành vi hứng thú: + Thích thú, chủ động tiếp xúc với các đối tượng: HS hay đặt những câu hỏi khó và có những thắc mắc đối với GV và yêu cầu giải thích cặn kẽ. Việc đặt câu hỏi của HS thể hiện lòng mong muốn hiểu biết nhiều hơn, sâu hơn về những đối tượng mà HS đang tiếp xúc. Chú ý quan sát lắng nghe và theo dõi những gì GV làm. + Giơ tay phát biểu: Nhiệt tình hưởng ứng, bổ sung ý kiến và câu trả lời của bạn và thích tham gia vào các hoạt động. 6 - Những dấu hiệu bên trong như: sự căng thẳng trí tuệ, sự nổ lực hoạt động, sự phát triển tư duy, ý chí và cảm xúc. Những dấu hiệu bên trong cũng chỉ được ra qua những biểu hiện bên ngoài, nhưng phải tích lũy một lượng thông tin đủ lớn và phải qua một quá trình xử lý thông tin mới thấy được, cụ thể là: + HS tích cực sử dụng các thao tác nhận thức, đặc biệt là các thao tác tư duy như phân tích, khái quát hóa,…vào việc giải quyết nhiệm vụ nhận thức. + Tích cực vận dụng vốn kiến thức, kĩ năng đã được tích lũy vào việc giải quyết các tình huống, bài tập khác nhau, đặc biệt là xử lý các tình huống mới. + Phát hiện nhanh chóng, chính xác nội dung được quan sát. + Hiểu lời người khác, diễn đạt cho người khác hiểu ý mình. + Có những biểu hiện của tính độc lập, sáng tạo trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ nhận thức như: tự tin trả lời câu hỏi, có sáng kiến, tự tìm ra cách giải quyết khác nhau cho các bài tập tình huống, biết chọn cách giải quyết hay nhất. + Có những biểu hiện của ý chí trong quá trình nhận thức, như sự nổ lực, cố gắng vượt qua những tác động nhiễu từ bên ngoài và các khó khăn để thực hiện đến cùng những nhiệm vụ được giao, sự phản ứng khi có tín hiệu báo hết giờ. - Kết quả học tập: Kết quả học tập là một dấu hiệu quan trọng và có tính chất khái quát của tính tích cực nhận thức. Chỉ có tính tích cực nhận thức một cách thường xuyên, liên tục, tự giác mới có kết quả nhận thức tốt 13. 1.1.3. Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức - Sao chép, bắt chước: Kinh nghiệm hoạt động bản thân học sinh được tích luỹ dần thông qua việc tích cực bắt chước hoạt động của giáo viên và bạn bè. Trong hoạt động bắt chước cũng có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp. - Tìm tòi, thực hiện: Học sinh tìm cách độc lập suy nghĩ để giải quyết các bài tập nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau và từ đó tìm ra lời giải hợp lý nhất cho vấn đề nêu ra. - Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm để chứng minh cho bài học. Lẽ đương nhiên là mức độ sáng tạo của học sinh có hạn nhưng đó là mầm móng để phát triển tính sáng tạo về sau 7. 7 1.1.4. Những đặc trưng của tích cực hoạt động nhận thức Phương pháp dạy học theo hướng tích cực có những điểm mạnh riêng của nó mà các phương pháp khác không thể có được đó là học sinh lĩnh hội kiến thức bằng chính sự hoạt động tích cực và cao độ của bản thân, tự họ chủ động sáng tạo nên các vấn đề, các tình huống để nghiên cứu... Phương pháp dạy học theo hướng tích cực thể hiện bởi các đặc trưng cơ bản sau: - Dạy học phải hướng vào HS: Dạy học hướng vào HS là lối dạy do người học chủ động điều khiển, cá nhân người học vừa là mục đích vừa là chủ thể của quá trình học tập để cho tiềm năng của mỗi cá nhân phát triển đầy đủ. Phương pháp dạy học tích cực đề cao vai trò chủ thể của người học, xem học sinh vừa là chủ thể, vừa là đối tượng của quá trình dạy học. Dĩ nhiên việc đề cao vai trò của chủ thể tích cực chủ động của người học không phủ nhận vai trò chủ đạo của người dạy. - Dạy học bằng tổ chức các hoạt động cho học sinh Theo lý thuyết hoạt động được Vưgôtxki khởi xướng và A.N.Lêônchip phát triển: “Bằng hoạt động và thông qua hoạt động, mỗi người tự sinh thành ra mình, tạo dựng và phát triển ý thức cũng như nhân cách cho bản thân.” Vận dụng vào dạy học, việc học tập của học sinh có bản chất hoạt động: Bằng hoạt động và thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ. Kết quả của việc học tập phụ thuộc chủ yếu vào hoạt động học của học sinh. Nhiệm vụ chính của giáo viên là tổ chức, hướng dẫn hoạt động học của học sinh để thông qua hoạt động đó mà học sinh lĩnh hội được nền văn hoá xã hội, tạo ra sự phát triển những phẩm chất, tâm lý và hình thành nhân cách cho chính bản thân. Muốn tổ chức, hướng dẫn tốt hoạt động học tập vật lý của học sinh mà thực chất là hoạt động nhận thức vật lý, người giáo viên cần nắm vững quy luật chung nhất của quá trình nhận thức khoa học, lôgic hình thành các kiến thức vật lý, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lý, những phương pháp nhận thức vật lý phổ biến để hoạch định những hành động, thao tác cần thiết của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định và cuối cùng là nắm được những biện 8 pháp để động viên khuyến khích học sinh tích cực, tự lực thực hiện các hành động đó, đánh giá kết quả hành động. - Dạy học chú trọng đến việc rèn luyện phương pháp tự học, tự nghiên cứu. Muốn phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học thì cần xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh không chỉ là một phương tiện nâng cao hiệu quả dạy học mà phải xem đó là một mục tiêu dạy học. Trong một xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh với sự bùng nổ thông tin, khoa học và công nghệ phát triển như vũ bão thì việc dạy học không thể hạn chế ở chức năng dạy kiến thức mà phải chuyển mạnh sang dạy cả phương pháp học. - Dạy học chú trọng đến việc trau dồi kiến thức và bồi dưỡng kĩ năng, kĩ xảo. Quá trình dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức, học sinh phải tự nỗ lực, tích cực cao trong hoạt động nhận thức của bản thân. Tính tích cực thể hiện ở nhiều mức độ và dưới nhiều góc độ khác nhau. Tuy nhiên, việc bồi dưỡng kỹ năng, kỹ xảo thể hiện rõ trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức, kỹ năng bao gồm các kỹ năng thu nhập và xử lý thông tin như: quan sát, thực nghiệm, lấy số liệu, tra cứu, lập bảng biểu, vẽ đồ thị, rút ra kết luận, xây dựng các dự đoán, các giả thuyết khoa học... Các kỹ năng này sẽ được trau dồi thông qua hoạt động tích cực của bản thân trong quá trình lĩnh hội kiến thức. Cũng thông qua hoạt động này ta đã rèn luyện cho học sinh tác phong làm việc khoa học, thể hiện tính kiên nhẫn, tỉ mỉ, chính xác, trung thực và có kế hoạch cụ thể trong học tập cũng như trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học theo hướng tích cực hoá. 1.1.5. Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý Quá trình dạy học VL là tập hợp các hành động có trình tự và tác động lẫn nhau của giáo viên và học sinh nhằm làm cho học sinh nắm vững chắc và có ý thức các cơ sở của Vật lí học, nắm dược các kiến thức và thói quen ứng dụng kiến thức vào đời sống, hướng tới sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nhằm giáo dục tư tưởng và giáo dục lao động cho học sinh 8. Vậy nên để TCH hoạt động nhận thức của HS thì ngoài việc tạo không khí học tập tốt, về mặt phương pháp, cần thực hiện tốt các vấn đề sau: 9 1.1.5.1. Trong quá trình dạy học cần phối hợp tốt các phương pháp dạy họ c theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức Trong quá trình dạy học cần kích thích được sự hứng thú trong học tập của học sinh, phát huy tính tích cực, tính tự lực sáng tạo trong học tập của học sinh, đòi hỏi người giáo viên phải lựa chọn, tìm tòi những phương pháp dạy học phù hợp với nội dung bài học, đặc điểm của đối tượng, điều kiện vật chất, và đây là một hoạt động sáng tạo của giáo viên trong hoạt động dạy. Trong thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau như phương pháp dạy học, phương pháp trực quan, phương pháp thí nghiệm biểu diễn... Các phương pháp dạy học mà giáo viên đã lựa chọn phối hợp cùng với những biện pháp thích hợp trong từng bài học là điều quan trọng trong việc duy trì hứng thú, tích cực thường xuyên của học sinh trong giờ học. Như vậy, sự lựa chọn và phối hợp các phương pháp dạy học trong từng bài, từng chương là vấn đề quan trọng cần xem xét đến những đặc trưng cơ bản của từng phương pháp dạy học để phát huy vai trò tích cực của học sinh. Bên cạnh đó cần quan tâm đến kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và năng lực tư duy về vấn đề cần nghiên cứu, thái độ của học sinh đối với bộ môn mà học sinh tham gia nghiên cứu. 1.1.5.2. Khai thác thí nghiệm vật lí trong dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc sử dụng rộng rãi các thí nghiệm vật lý ở nhà trường trung học phổ thông hiện nay là một trong những biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh. Mặc khác, sự cần thiết của thí nghiệm vật lý trong các nhà trường còn được quy định bởi tính chất của quá trình nhận thức của học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên vì thí nghiệm vật lý có tác dụng tạo ra trực quan sinh động trước mắt học sinh. Thí nghiệm vật lý có tác dụng rất to lớn trong việc phát triển năng lực và nhận thức khoa học cho học sinh, đồng thời giúp cho họ quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học. Vì qua đó, học sinh sẽ học được cách quan sát các hiện tượng, cách đo đạt các thí nghiệm nhằm rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì trong nghiên cứu khoa học. Đây là điều rất cần cho việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham 10 quan thực tế. Do được tận mắt quan sát sự vận động của các hiện tượng, tự tay tiến hành lắp ráp, đo đạt các thí nghiệm nên các em đã quen dần với các dụng cụ trong đời sống. Trong dạy học cũng như trong nghiên cứu khoa học, thí nghiệm vật lý có tác dụng rất lớn trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức. Thí nghiệm vật lý, với tính chất là một phương pháp dạy học vật lý, thí nghiệm vật lý được thực hiện ở trường phổ thông bằng những biện pháp khác nhau. Giáo viên trình bày thí nghiệm nhằm đề xuất vấn đề nghiên cứu để vào bài mới, khảo sát hay minh hoạ một định luật, một quy tắc vật lý nào đó. Học sinh tự tay làm các thí nghiệm để tìm hiểu hiện tượng, dụng cụ thiết bị, đào sâu, ôn tập, củng cố kiến thức đã học. 1.1.5.3. Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của họ c sinh cũng là một biện pháp đẩy mạnh việc tích cực hóa hoạt động nhận thức củ a học sinh Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả học tập của học sinh thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học. Kiểm tra, đánh giá có một ý nghĩa xã hội to lớn, nó gắn với nghề nghiệp, lương tâm, ý chí, tình cảm, tư cách đạo đức và uy tín của người giáo viên. Việc kiểm tra đánh giá ở các trường phổ thông hiện nay chưa có môt tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học. Quá trình đánh giá còn đơn giản, phương pháp và hình thức đánh giá còn tùy tiện và toàn bộ việc đánh giá của giáo viên chỉ quy về điểm số. Cùng với những nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học, xu hướng sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin ... đang là một hướng đi tốt, có tác động không nhỏ đến ý thức học tập của học sinh. Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong các giờ học vật lý. 11 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm vật lý 1.2.1.1. Khái niệm TNVL “Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó biểu diễn được tri thức mới.” 12. 1.2.1.2. Đặc điểm của TNVL Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ mỗi giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, PT gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và PT quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi. Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm ảnh hưởng tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm). Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ các PT quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại TN. Điều này có nghĩa là: Với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì bố trí lại TN, tiến hành TN, các QTVL phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đó. 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 1.2.2.1. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức - Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong dạy học, TN là 12 phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết 12. - Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận. Trong dạy học VL, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức VL đã được khái quát hoá từ lí thuyết. Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho hoạt động nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội. Thông thường, suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, mà cần phải được GV kiểm tra bằng TN. Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN. Mặc khác, trong DHVL THPT, có một số kiến thức được rút ra từ suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã, cần phải tiến hành TN để kiểm tra tính đúng đắn của chúng 12. - Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn. Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo. Trong trường hợp đó TN được SD với tư cách là PT thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn 12. - Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức. TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học, chẳng hạn: Đối với phương pháp thực nghiệm, TN luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết,… Trong phương pháp mô hình, TN giúp ta thu nhận thông tin về các đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình. 1.2.2.2. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học - TN có thể được SD trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH. 13 TNVL có thể được SD trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS 12. Việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề là rất hiệu quả trong DH. Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS. Các TN được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các TN đơn giản, ít tốn thời gian chuẩn bị và tiến hành. TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu TN, để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết và hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất,hình thành kiến thức mới. Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành những TN để minh họa kiến thức đã đưa ra một trường hợp cụ thể, đơn giản. TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa, vận dụng) kiến thức, kĩ năng của HS. - TN góp phần vào việc phát triển toàn diện của HS. TN là PT nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS. Nhờ TN, HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình… được nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn 12. - TN là PT góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. TN còn là điều kiện để HS rèn luyện phẩm chất người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì… Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS 12. 1.2.3. Phân loại thí nghiệm 14 Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học 1.2.3.1. Thí nghiệm biểu diễn - Khái niệm: TN biểu diễn là TN do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu tìm hiểu xây dựng kiến thức mới, các giờ ôn tập và có thể có ở các giờ học củng cố kiến thức kĩ năng của HS 5. - Đặc điểm của TN biểu diễn: + Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. + Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độchính xác ở mức độ cần thiết, giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu. + Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đạilượng khi các đại lượng khác được giữ nguyên. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC TN Học sinh TN biểu diễn TN Mở đầu TN Nghiên cứu hiện TN Củng cố TN trực quan TN thực hành Vật Lý TN quan sát ở nhà TN khảo sát hiện tượng mới TN minh họa 15 + Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó khi sự biến đổi của đại lượng khác. Có thể lặp lại TN nhiều lần. - Yêu cầu của TN biểu diễn: + TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng. TN là một khâu trong tiến trình dạy học, do đó nó phải luôn gắn liền hữu cơ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiến trình dạy học. Nếu TN biểu diễn không gắn liền hữu cơ với bài giảng thì không thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học. Muốn TN gắn liền hữu cơ với bài giảng, trước hết TN phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép. + TN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí. Do thời gian của một tiết học chỉ 45 phút, trong khi đó TN là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng đến các khâu khác, tức là ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung. Bởi vậy, phải căn cứ vào từng TN cụ thể để GV quyết định thời lượng cho thích hợp. + TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục. Trước hết TN biểu diễn phải thành công ngay, có như vậy HS mới tin tưởng, TN mới có sức thuyết phục đối với HS. Ngoài ra, cần phải chú ý rằng, từ kết quả của TN lập luận đi đến kết luận phải lôgic và tự nhiên, không miễn cưỡng và gượng ép, không bắt HS phải công nhận. Cần phải giải thích cho HS nguyên nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong kết quả TN. + TN biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được. Phải được bố trí TN để cho cả lớp có thể quan sát được và phải tập trung được chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng. Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn dụng cụ TN đến việc bố trí sắp xếp dụng cụ sao cho hợp lí. Nếu cần thiết có thể sử dụng các phương tiện kĩ thuật, như: Camera, đèn chiếu, máy chiếu qua đầu, máy vi tính... để hỗ trợ. + TN biểu diễn phải đảm bảo an toàn. Trong khi tiến hành TN biễu diễn không được để TN gây ảnh hưởng đến sức khỏe của HS. TN phải an toàn, tránh gây cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành TN. - Phân loại TN biểu diễn: + TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học. TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. + TN nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới. TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm chứng. 16 + TN củng cố: là những TN được dùng để cũng cố bài học. Cũng như TN mở đầu, TN cũng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. 1.2.3.2. Thí nghiệm học sinh - Khái niệm: là TN do học sinh tiến hành trên lớp,trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật…TN học sinh rất phong phú và đa dạng, có thể tiến hành mọi lúc mọi nơi 8. - Phân loại TN học sinh: + TN trực diện : những TN được HS tiến hành ngay trong giờ học, nhằm tìm kiếm kiến thức mới nên được gắn liền với nội dung bài học. + TN thực hành VL: những TN được tiến hành trong phòng TN sau khi HS đã nghiên cứu xong một phần hay một chương nào đó của chương trình, nhằm xác định một đại lượng, một hằng số hay kiểm chứng một quy tắc, một định luật VL nào đó. Có thể là TN định tính, TN định lượng được tiến hành trong thời gian dài. Rèn luyện cho HS kĩ năng, kĩ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học. + TN vật lý ở nhà: một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà với những dụng cụ thông thường đơn giản, dễ kiếm nhằm tìm hiểu một hiện tượng, xác định một đại lượng, kiểm chứng một định luật, một quy tức VL nào đó. Có tác dụng rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, phát huy tính tự giác, tự lực sáng tạo của HS. 1.3. Thí nghiệm tự tạo 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo TN tự tạo là những TN được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những TN được cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những TN tự tạo theo ý tưởng, sáng kiến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm trong đời sống hằng ngày 14. 1.3.2. Ưu điểm và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo - Ưu điểm: + Dụng cụ TN là những dụng cụ đơn giản dễ kiếm nên GV và HS có thể tự chế tạo. + TN có hình thức gọn nhẹ, đơn giản dễ lắp ráp, dễ sử dụng nên có thể thực hiện mọi lúc mọi nơi. 17 + Dễ lắp ráp tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN. Vì vậy, với cùng một dụng cụ TN trong nhiều trường hợp ta có thể thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể tiến hành được TN khác. + TN dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục nhưng ít tốn thời gian. Thao tác tiến hành TN không đòi hỏi phải có những kĩ năng đặc biệt nên GV nào cũng có thể thực hiện được. Không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN được. + TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy học. - Nhược điểm: + Độ bền của dụng cụ thường không cao. + TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định tính, ít có TN định lượng. + Tính thẩm mỹ của TN thường không cao. 1.3.3. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học 1.3.3.1. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với học sinh Việc chế tạo và SD các dụng cụ TN tự tạo, giúp HS nắm vững kiến thức sâu sắc, chính xác và bền vững hơn. Trong nhiều trường hợp, việc tiến hành TN, giải thích và tiên đoán kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các kiến thức đã học ở nhiều phần khác nhau của VL. Thông qua đó các kiến thức đã học ở nhiều phần khác nhau của VL. Thông qua đó các kiến thức VL mà HS đã lĩnh hội được củng cố, đào sâu, mở rộng và hệ thống hóa. Với những ưu điểm nổi trội của TN tự tạo nên GV có thể tổ chức cho HS tự đề cập trong bài, giúp HS tự nhận thấy sự vô lý về những quan niệm sai lệch của mình một cách thuyết phục. Những thiết bị có sẵn ở phòng TN ở trường THP, trong một số trường hợp “ cái hiện đại” của thiết bị này đã che lấp đi bản chất VL của hiện tượng xảy ra trong TN mà HS cần phải nhận thức rõ. Việc chế tạo dụng cụ TN tự tạo có thể khắc phục được điều này, giúp cho HS nhận thức rõ bản chất VL của các hiện tượng xảy ra trong TN. TN tự tạo liên quan đến hiện tượng, QTVL rất gần gũi với HS nên sau mỗi quá trình học tập với TN tự tạo, HS sẽ quan tâm hơn đến các hiện tượng VL xung quanh. Giúp HS thay đổi PP suy nghĩ, PP học tập, HS bắt đầu rèn luyện thói quen thảo luận khoa học, bàn bạc, chấp nhận hay phản đối ý kiến. 18 Qua việc chuẩn bị dụng cụ, thao tác các TN, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng đề xuất các giả thuyết, dự đoán, đính chính những khái niệm. 1.3.3.2. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với giáo viên TN tự tạo có vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức dạy học. Thông qua TN tự tạo, GV có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS trong quá trình dạy học. TN tự tạo 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 lý đối với HS và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho GV. 1.3.4. Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học - Ngoài những yêu cầu đối với thiết bị, đồ dùng dạy học nói chung, các TN tự tạo cần chú ý các yêu cầu sau: + Đảm bảo tính thẩm mỹ: Do các dụng cụ TN đơn giản, rẻ tiền là những dụng cụ tận dụng, tự kiếm, tự tạo; vì vậy yếu tố thẩm mỹ phải được đặt biệt coi trọng và phải đặt lên hàng đầu. Cần phải được lựa chọn những dụng cụ TN phù hợp để kích thích sự chú ý của HS. Cần phải tiến hành gia công chu đáo, cẩn thận, để làm tăng tính thẩm mỹ của nó. + Đảm bảo tính sư phạm: Kích thước lớn, để hở để HS quan sát được những chi tiết cơ bản. Các TN không được phản giáo dục, chẳng hạn không nên làm những dụng cụ TN có liên quan đến súng đạn, cung nỏ… + Đảm bảo tính khoa học: Các TN phải được bố trí hợp lí, khoa học, các dụng cụ TN không được che lấp lẫn nhau. TN phải gắn gọn và gắn liền với bài học. Kết quả phải rõ ràng, chính xác và thuyết phục. + Đảm bảo tính khả thi: Các TN được sử dụng phải là những TN dễ thao tác, dễ tiến hành và cho kết quả thuyết phục. 1.4. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐẾ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.4.1. Tình hình sử dụng thí nghiệm nói chung và việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý Trong những năm gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu điều tra thực trạng SD TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong DHVL hầu hết đều có nhận định chung như sau: 19 + GV vẫn chủ yếu sử dụng PP thuyết trình, GV có vai trò là người thông báo kiến thức còn HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động. Chưa gắn liền “ học đi đôi với hành”, gắn liền với thực tiễn cuộc sống. + GV ít SD TN vì cho rằng: SD nhiều TN trong một tiết học sẽ mất nhiều thời gian dẫn đến “cháy” giáo án, chỉ những TN nào được trình bày ngay trong bài học ở SGK thì mới SD. TN chỉ được chú trọng trong các tiết thực hành. + Sự chênh lệch về điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị giữa các trường cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc SD TN trong DHVL. Thiết bị TN được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị TN chất lượng kém, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành TN thường cho kết quả không chính xác chính vì thế mà hiệu quả của việc SD TN trong DHVL chưa thật sự cao. + Đa số các trường THPT đều có các GV phụ trách thiết bị TN. Tuy nhiên ở các trường sư phạm hiện nay chưa có chuyên nghành đào tạo GV phụ trách TN và nhiều GV các môn học, ngành học, cấp học cũng chưa được đào tạo bài bản mà chủ yếu là do sự sắp xếp, phân công tạm thời của ban giám hiệu các trường. + Kỹ năng thiết kế chế tạo TN của một số GV phục vụ cho QTDH chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế của QTDH. + Không có nhiều GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo để phục vụ cho công việc giảng dạy. + Phần lớn các GV ngại thiết kế, chế tạo TN vì công việc này chiếm khá nhiều thời gian, trong khi không có một chế độ nào cho những GV thực hiện các công việc này, nên không khuyến khích được GV tham gia tích cực. 1.4.2. Nguyên nhân các thực trạng Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng TN nói chung và việc sử dụng TN tự tạo nói riêng trong DHVL ở các trường THPT còn rất hạn chế vì nhiều nguyên nhân. Trong đó có các nguyên nhân chủ yếu sau: + Số lượng HS trong lớp của trường THPT còn nhiều so với điều kiện cơ sở vật chất và khả năng của GV (45 đến 55 HS lớp), nên đem lại nhiều khó khăn trong việc phân công nhóm HS (8 đến 10 HS nhóm) + Sự bố trí bàn ghế trong phòng TN còn chưa hợp lý, làm cho việc quản lý của GV gặp nhiều khó khăn. 20 + Tại cùng một thời điểm phân phối chương trình thường có sự chồng chéo về thời gian khi các GV cùng khối lớp SD phòng TN thực hành. + Không có nhiều buổi hội thảo, tọa đàm, trao đổi những kinh nghiệm, kĩ năng thiết kế, chế tạo các TN tự tạo giữa các GV, giữa các trường THPT với nhau. + Đầu tư kinh phí ở các trường THPT cho việc thiết kế, chế tạo dụng cụ TN tự tạo rất hạn chế, khiêm tốn. + Không có chính sách, chế độ nào cho GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo SD trong DHVL ở các trường THPT. + Nội dung bài dạy còn khá nặng, không có nhiều thời gian để GV có thể SD TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong DHVL. 1.4.3. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học 1.4.3.1. Tăng cường sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề Tình huống có vấn đề là quy luật của hoạt động nhận thức, sáng tạo có hiệu quả. Nó quy định sự khởi đầu của tư duy, hành động tư duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề 13. Thực tế dạy học cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức. Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu, biện pháp mà lâ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Quảng Nam, tháng 4 năm 2015

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả mới mà tôi công bố trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Quảng Nam, ngày tháng.5 năm 2016

Tác giả

Nguyễn Thị Bình Tâm

ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình đại học và viết khóa luận tốt nghiệp này một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của Quý thầy cô, sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành vả sâu sắc nhất đến cô giáo TS.Võ Thị Hoa – Người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn chỉnh bài khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng Quý thầy cô giáo tổ Vật lý – Khoa Lý- Hóa – Sinh Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và tập thể Quý thầy cô giáo trường THPT Lê Quý Đôn đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này

Xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, những người luôn động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận này

Người thực hiện

Nguyễn Thị Bình Tâm

1.1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 5 

1.1.1 Khái niệm tích cực hóa 5 

1.1.2 Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức 5 

1.1.3 Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức 6 

1.1.4 Những đặc trưng của tích cực hoạt động nhận thức 7 

1.1.5 Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý 8 

1.2 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 11 

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm vật lý 11 

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 11 

1.2.3 Phân loại thí nghiệm 13 

1.3 Thí nghiệm tự tạo 16 

1.3.1 Khái niệm thí nghiệm tự tạo 16 

1.3.2 Ưu điểm và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo 16 

iv

1.3.3 Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học 17 

1.3.4 Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học 18 

1.4 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐẾ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 18 

1.4.1 Tình hình sử dụng thí nghiệm nói chung và việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý 18 

1.4.2 Nguyên nhân các thực trạng 19 

1.4.3 Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học 20 

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24 

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 11 25 

2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức phần điện học vật lý lớp 11 25 

2.2 Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm 25 

2.3 Thiết kế và chế tạo thí nghiệm 25 

2.3.1 Thí nghiệm kiểm chứng dòng điện trong chất điện phân 25 

2.3.2 Thí nghiệm khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ 28 

2.3.3 Thí nghiệm hiện tượng tự cảm 31 

2.4 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO 35 

2.4.1 Quy trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh 35 

2.4.2 Tiến trình dạy học một số bài cụ thể 35 

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37 

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 

3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 

3.2 NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 

v

3.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHHIỆM SƯ PHẠM 38 

3.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 

3.4.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 38 

3.4.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 39 

3.5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 39 

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Hình ảnh lắp ráp các linh kiện trên giá của thí nghiệm hiện tượng điện phân 27 

Hình 2.2 Hình ảnh thí nghiệm điện phân dung dịch NaCl và CuSO4 28 

Hình 2.3 Hình ảnh mô tả từ thông qua khung dây tròn 29 

Hình 2.4 Hình ảnh cuộn dây sau khi quấn vào ống và cách điện, nam châm 30 

Hình 2.5 Hình ảnh TN hiện tượng cảm ứng điện từ 31 

Hình 2.6 Hình ảnh TN hiện tượng tự cảm 33 

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Mẫu thực nghiệm 39 

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần số (fi) các điểm số (Xi) của bài kiểm tra sau TNg 41 

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất 42 

Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất tích lũy 43 

Bảng 3.5 Bảng phân loại theo học lực của HS 44 

Bảng 3.6 Các tham số thống kê 45 

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Đồ thị phân phối điểm của hai nhóm TNg và ĐC 42 

Đồ thị 3.2: Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg 43 

Đồ thị 3.3: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy của hai nhóm ĐC và TNg 44 

Đồ thị 3.4: Đồ thị phân loại học lực của HS 45 

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học 14 

Sơ đồ 1.2 Sơ đồ mạch điện trong thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ 30 

Sơ đồ 1.3 Sơ đồ mạch điện trong TN hiện tượng tự cảm 33 

Sơ đồ 1.4 Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi đóng mạch 34 

Sơ đồ 1.5 Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch 34 

1

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Chất lượng cuộc sống xã hội của con người ngày càng được nâng cao nhờ những bước phát triển về khoa học và công nghệ thì những yêu cầu cao hơn về chất lượng, trình độ, kỹ năng của đội ngũ lao động cũng được đặt ra Vì vậy việc nâng cao chất lượng giáo dục là một vấn đề đang được quan tâm hàng đầu trong xã hội Trong những năm qua Đảng và Nhà nước ta đã và đang nỗ lực trong việc đổi mới GD một cách toàn diện về mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học…

Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức mới cũng có những điểm khác biệt so với những môn học khác Muốn quá trình dạy học vật lý diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh thì bài học không thể thiếu các bài thí nghiệm thực hành

Tuy nhiên qua tìm hiểu tình hình dạy học môn vật lý ở trường phổ thông, kết quả chỉ ra rằng thực trạng dạy học vật lý hiện nay không đáp ứng được tính khoa học thực nghiệm của bộ môn vật lý Do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan mà việc sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học vật lý còn nhiều bất cập Thiết bị thí nghiệm được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị thí nghiệm chất lượng kém, bị hư hỏng trong vận chuyển, bảo quản, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành thí nghiệm thường cho kết quả không chính xác Chính vì vậy, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị những thiết bị thí nghiệm hiện đại, việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo để sử dụng trong dạy học vật lý ở trường học nói chung và trường trung học phổ thông nói riêng luôn luôn là vấn đề được các nhà lý luận dạy học, giáo viên vật lý, ngay cả ở những nước phát triển quan tâm Có nhiều hiện tượng và quá trình vật lý được đề cập trong sách giáo khoa vật lý phổ thông gần gũi với đời sống Giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm tự tạo để khắc phục những khó khăn trong việc sử dụng thí nghiệm để dạy học vật lý, hơn nữa việc giáo viên và học sinh tự thiết kế chế tạo và sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản qua các vật liệu đơn giản dễ kiếm có nhiều tác dụng như: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh Đặc biệt đối với những thí nghiệm phần điện thì dễ bị hư hỏng làm giáo viên sẽ bị động khi tìm kiếm thí nghiệm

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài"Thiết kế, chế

tạo và sử dụng một số thí nghiệm phần Điện học Vật lý 11.” 1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau:

- Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng

tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trunghọc cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007)

- Nguyễn Anh Tuấn, Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học

chương sóng cơ học ở lớp 12 THPT theo hướng phát triển hoạt động nhận thức, tích cực, sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ giáo dục học (2007)

- Nguyễn Quang Linh, Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa

sóng nước nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài giao thoa sóng,

Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục (2009)

- Thạc sĩ Trương Ngọc Điều, Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học giải

quyết vấn đề phần nhiệt học, vật lý lớp 10 nâng cao, luận văn thạc sĩ giáo dục học

(2010)

- Nguyễn Văn Quang, Đề xuất phương án và xây dựng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ

dạy học vật lý, luận văn thạc sĩ giáo dục Đại học Huế (2010)

- Nguyễn Hoàng Anh, Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích

cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” Vật lý 12 nâng cao, Luận án tiến sĩ giáo dục Đại học Huế (2015)

Ở cấp độ trường Đại Học Quảng Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều nhóm sinh viên trong khoa Lý - Hóa- Sinh nghiên cứu và thiết kế một số TN tự

3

tạo dùng làm đồ dùng dạy học trong “Hội thảo khoa học” của khoa và hội thi “Nghiệp vụ sư phạm” cấp trường, nhưng những nghiên cứu còn nhỏ lẻ chưa có một hệ thống và quy mô rộng rãi, phổ biến Để góp phần cho TN tự tạo dần trở thành một hệ thống trong phương tiện DHVL phổ thông, từ đó chúng tôi chọn đề tài này để nghiên cứu, thiết kế và áp dụng một số TN tự tạo vào việc dạy học ở trường phổ thông hiện nay

1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề xuất được các biện pháp tích cực hoạt động học tập của học sinh

Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TNTT nhằm tích cực hóa hoạt

động dạy và học vật lý

Đề xuất đượcquy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ TNTT

Chế tạo được một số thí nghiệm phần điện học vật lý lớp 11

Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các TNTT được vào

trong giảng dạy để đánh giá hiệu quả của các sản phẩm tự tạo

1.4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau:

Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học VL ở THPT

Đánh giá thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệm nói chung và TNTT nói riêng trong dạy học VL ởTHPT

Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số phần TNphần điện học vật lý lớp 11

Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo được theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Sử dụng các tiến trình dạy học và ứng dụng một cách khoa học, hợp lý các thí nghiệm tạo được vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm tự tạo

1.5 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm phần điện học vật lý lớp 11 sử dụng vào quá trình dạy học vật lý lớp 11 một cách khoa học, hợp lý thì sẽ góp phần tích cực hóa được hoạt động nhận thức của học sinh, làm cho chất lượng dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông được nâng cao

1.6 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TN nói chung và TNTT nói riêng

trong dạy học vật lý

Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa lớp 11

1.7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Xây dựng một mẫu phiếu điều tra hiện trạng của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý và đặc biệt là vật lý lớp 11

Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên đang giảng dạy môn vật lý

1.7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Được tiến hành ở trường THPT nhằm đánh giá hiệu quả của dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sư phạm đã đề xuất

1.7.4 Phương pháp thống kê toán học

Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm cả về mặt định tính và định lượng

5

Phần 2: NỘI DUNG

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆMTHEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA

HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 1.1.1 Khái niệm tích cực hóa

Theo Thái Duy Tuyên: “Tích cực hóa là tập hợp các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao kết quả học tập” [13].

Sự chủ động trong học tập thể hiện ở chỗ HS tự giác, sẵn sàng tham gia vào các hoạt động học tập, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dưới sự điều khiển của GV, HS hứng thú, hào hứng trong quá trình học tập HS chủ động trao đổi với GV nhiều hơn, không tiếp thu kiến thức một cách thụ động

Đối với môn Vật lý, việc tích cực hóa HĐNT của HS gắn liền với việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng kết hợp các phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa HĐNT; khai thác thí nghiệm trong dạy học vật lý theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS và đổi mới kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh trong dạy học hiện nay

Quá trình tích cực hóa HĐNT của HS sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa thầy và trò ngày càng gắn bó hiệu quả hơn Tích cực hóa vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ DH, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho HS những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo Đó là một trong những mục tiêu nhà trường phải hướng tới [13].

1.1.2 Những dấu hiệu biểu hiện tính tích cực nhận thức

- Những dấu hiệu bề ngoài qua thái độ, hành vi hứng thú:

+ Thích thú, chủ động tiếp xúc với các đối tượng: HS hay đặt những câu hỏi khó và có những thắc mắc đối với GV và yêu cầu giải thích cặn kẽ Việc đặt câu hỏi của HS thể hiện lòng mong muốn hiểu biết nhiều hơn, sâu hơn về những đối tượng mà HS đang tiếp xúc Chú ý quan sát lắng nghe và theo dõi những gì GV làm

+ Giơ tay phát biểu: Nhiệt tình hưởng ứng, bổ sung ý kiến và câu trả lời của bạn và thích tham gia vào các hoạt động

6

- Những dấu hiệu bên trong như: sự căng thẳng trí tuệ, sự nổ lực hoạt động, sự phát triển tư duy, ý chí và cảm xúc Những dấu hiệu bên trong cũng chỉ được ra qua những biểu hiện bên ngoài, nhưng phải tích lũy một lượng thông tin đủ lớn và phải qua một quá trình xử lý thông tin mới thấy được, cụ thể là:

+ HS tích cực sử dụng các thao tác nhận thức, đặc biệt là các thao tác tư duy như phân tích, khái quát hóa,…vào việc giải quyết nhiệm vụ nhận thức

+ Tích cực vận dụng vốn kiến thức, kĩ năng đã được tích lũy vào việc giải quyết các tình huống, bài tập khác nhau, đặc biệt là xử lý các tình huống mới

+ Phát hiện nhanh chóng, chính xác nội dung được quan sát + Hiểu lời người khác, diễn đạt cho người khác hiểu ý mình

+ Có những biểu hiện của tính độc lập, sáng tạo trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ nhận thức như: tự tin trả lời câu hỏi, có sáng kiến, tự tìm ra cách giải quyết khác nhau cho các bài tập tình huống, biết chọn cách giải quyết hay nhất

+ Có những biểu hiện của ý chí trong quá trình nhận thức, như sự nổ lực, cố gắng vượt qua những tác động nhiễu từ bên ngoài và các khó khăn để thực hiện đến cùng những nhiệm vụ được giao, sự phản ứng khi có tín hiệu báo hết giờ

- Kết quả học tập: Kết quả học tập là một dấu hiệu quan trọng và có tính chất khái quát của tính tích cực nhận thức Chỉ có tính tích cực nhận thức một cách thường xuyên, liên tục, tự giác mới có kết quả nhận thức tốt [13].

1.1.3 Những cấp độ biểu hiện tính tích cực nhận thức

- Sao chép, bắt chước: Kinh nghiệm hoạt động bản thân học sinh được tích luỹ dần

thông qua việc tích cực bắt chước hoạt động của giáo viên và bạn bè Trong hoạt động bắt chước cũng có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp

- Tìm tòi, thực hiện: Học sinh tìm cách độc lập suy nghĩ để giải quyết các bài tập

nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau và từ đó tìm ra lời giải hợp lý nhất cho vấn đề nêu ra

- Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới, độc đáo, hoặc cấu tạo những bài tập

mới cũng như cố gắng tự lắp đặt những thí nghiệm để chứng minh cho bài học Lẽ đương nhiên là mức độ sáng tạo của học sinh có hạn nhưng đó là mầm móng để phát triển tính sáng tạo về sau [7].

7

1.1.4 Những đặc trưng của tích cực hoạt động nhận thức

Phương pháp dạy học theo hướng tích cực có những điểm mạnh riêng của nó mà các phương pháp khác không thể có được đó là học sinh lĩnh hội kiến thức bằng chính sự hoạt động tích cực và cao độ của bản thân, tự họ chủ động sáng tạo nên các vấn đề, các tình huống để nghiên cứu Phương pháp dạy học theo hướng tích cực thể hiện bởi các đặc trưng cơ bản sau:

- Dạy học phải hướng vào HS:

Dạy học hướng vào HS là lối dạy do người học chủ động điều khiển, cá nhân người học vừa là mục đích vừa là chủ thể của quá trình học tập để cho tiềm năng của mỗi cá nhân phát triển đầy đủ

Phương pháp dạy học tích cực đề cao vai trò chủ thể của người học, xem học sinh vừa là chủ thể, vừa là đối tượng của quá trình dạy học Dĩ nhiên việc đề cao vai trò của chủ thể tích cực chủ động của người học không phủ nhận vai trò chủ đạo của người dạy

- Dạy học bằng tổ chức các hoạt động cho học sinh

Theo lý thuyết hoạt động được Vưgôtxki khởi xướng và A.N.Lêônchip phát triển: “Bằng hoạt động và thông qua hoạt động, mỗi người tự sinh thành ra mình, tạo dựng và phát triển ý thức cũng như nhân cách cho bản thân.”

Vận dụng vào dạy học, việc học tập của học sinh có bản chất hoạt động: Bằng hoạt động và thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ Kết quả của việc học tập phụ thuộc chủ yếu vào hoạt động học của học sinh

Nhiệm vụ chính của giáo viên là tổ chức, hướng dẫn hoạt động học của học sinh để thông qua hoạt động đó mà học sinh lĩnh hội được nền văn hoá xã hội, tạo ra sự phát triển những phẩm chất, tâm lý và hình thành nhân cách cho chính bản thân Muốn tổ chức, hướng dẫn tốt hoạt động học tập vật lý của học sinh mà thực chất là hoạt động nhận thức vật lý, người giáo viên cần nắm vững quy luật chung nhất của quá trình nhận thức khoa học, lôgic hình thành các kiến thức vật lý, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lý, những phương pháp nhận thức vật lý phổ biến để hoạch định những hành động, thao tác cần thiết của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định và cuối cùng là nắm được những biện

8

pháp để động viên khuyến khích học sinh tích cực, tự lực thực hiện các hành động đó, đánh giá kết quả hành động

- Dạy học chú trọng đến việc rèn luyện phương pháp tự học, tự nghiên cứu

Muốn phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học thì cần xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh không chỉ là một phương tiện nâng cao hiệu quả dạy học mà phải xem đó là một mục tiêu dạy học Trong một xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh với sự bùng nổ thông tin, khoa học và công nghệ phát triển như vũ bão thì việc dạy học không thể hạn chế ở chức năng dạy kiến thức mà phải chuyển mạnh sang dạy cả phương pháp học

- Dạy học chú trọng đến việc trau dồi kiến thức và bồi dưỡng kĩ năng, kĩ xảo Quá trình dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức, học sinh phải tự nỗ lực, tích cực cao trong hoạt động nhận thức của bản thân Tính tích cực thể hiện ở nhiều mức độ và dưới nhiều góc độ khác nhau Tuy nhiên, việc bồi dưỡng kỹ năng, kỹ xảo thể hiện rõ trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức, kỹ năng bao gồm các kỹ năng thu nhập và xử lý thông tin như: quan sát, thực nghiệm, lấy số liệu, tra cứu, lập bảng biểu, vẽ đồ thị, rút ra kết luận, xây dựng các dự đoán, các giả thuyết khoa học Các kỹ năng này sẽ được trau dồi thông qua hoạt động tích cực của bản thân trong quá trình lĩnh hội kiến thức Cũng thông qua hoạt động này ta đã rèn luyện cho học sinh tác phong làm việc khoa học, thể hiện tính kiên nhẫn, tỉ mỉ, chính xác, trung thực và có kế hoạch cụ thể trong học tập cũng như trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học theo hướng tích cực hoá

1.1.5 Những biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý

Quá trình dạy học VL là tập hợp các hành động có trình tự và tác động lẫn nhau của giáo viên và học sinh nhằm làm cho học sinh nắm vững chắc và có ý thức các cơ sở của Vật lí học, nắm dược các kiến thức và thói quen ứng dụng kiến thức vào đời sống, hướng tới sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nhằm giáo dục tư tưởng và giáo dục lao động cho học sinh [8].

Vậy nên để TCH hoạt động nhận thức của HS thì ngoài việc tạo không khí học tập tốt, về mặt phương pháp, cần thực hiện tốt các vấn đề sau:

tạo của giáo viên trong hoạt động dạy

Trong thực tiễn, có nhiều phương pháp dạy học khác nhau như phương pháp dạy học, phương pháp trực quan, phương pháp thí nghiệm biểu diễn

Các phương pháp dạy học mà giáo viên đã lựa chọn phối hợp cùng với những biện pháp thích hợp trong từng bài học là điều quan trọng trong việc duy trì hứng thú, tích cực thường xuyên của học sinh trong giờ học Như vậy, sự lựa chọn và phối hợp các phương pháp dạy học trong từng bài, từng chương là vấn đề quan trọng cần xem xét đến những đặc trưng cơ bản của từng phương pháp dạy học để phát huy vai trò tích cực của học sinh Bên cạnh đó cần quan tâm đến kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và năng lực tư duy về vấn đề cần nghiên cứu, thái độ của học sinh đối với bộ môn mà học sinh tham gia nghiên cứu

1.1.5.2 Khai thác thí nghiệm vật lí trong dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc sử dụng rộng rãi các thí nghiệm vật lý ở nhà trường trung học phổ thông hiện nay là một trong những biện pháp quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

Mặc khác, sự cần thiết của thí nghiệm vật lý trong các nhà trường còn được quy định bởi tính chất của quá trình nhận thức của học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên vì thí nghiệm vật lý có tác dụng tạo ra trực quan sinh động trước mắt học sinh

Thí nghiệm vật lý có tác dụng rất to lớn trong việc phát triển năng lực và nhận thức khoa học cho học sinh, đồng thời giúp cho họ quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học Vì qua đó, học sinh sẽ học được cách quan sát các hiện tượng, cách đo đạt các thí nghiệm nhằm rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì trong nghiên cứu khoa học Đây là điều rất cần cho việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham

10

quan thực tế Do được tận mắt quan sát sự vận động của các hiện tượng, tự tay tiến hành lắp ráp, đo đạt các thí nghiệm nên các em đã quen dần với các dụng cụ trong đời sống

Trong dạy học cũng như trong nghiên cứu khoa học, thí nghiệm vật lý có tác dụng rất lớn trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức Thí nghiệm vật lý, với tính chất là một phương pháp dạy học vật lý, thí nghiệm vật lý được thực hiện ở trường phổ thông bằng những biện pháp khác nhau Giáo viên trình bày thí nghiệm nhằm đề xuất vấn đề nghiên cứu để vào bài mới, khảo sát hay minh hoạ một định luật, một quy tắc vật lý nào đó Học sinh tự tay làm các thí nghiệm để tìm hiểu hiện tượng, dụng cụ thiết bị, đào sâu, ôn tập, củng cố kiến thức đã học

1.1.5.3 Từng bước đổi mới phương thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh cũng là một biện pháp đẩy mạnh việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Có nhiều cách để tiến hành kiểm tra, đánh giá nhưng phải làm sao để kết quả học tập của học sinh thể hiện rõ tính toàn diện, thống nhất, hệ thống và khoa học Kiểm tra, đánh giá có một ý nghĩa xã hội to lớn, nó gắn với nghề nghiệp, lương tâm, ý chí, tình cảm, tư cách đạo đức và uy tín của người giáo viên Việc kiểm tra đánh giá ở các trường phổ thông hiện nay chưa có môt tiêu chuẩn thống nhất để đánh giá chất lượng tri thức của từng môn học một cách khoa học Quá trình đánh giá còn đơn giản, phương pháp và hình thức đánh giá còn tùy tiện và toàn bộ việc đánh giá của giáo viên chỉ quy về điểm số

Cùng với những nỗ lực đổi mới phương pháp dạy học, xu hướng sử dụng phiếu học tập với các bài tập trắc nghiệm để kiểm tra một số kiến thức trong từng buổi học, kiểm tra một số kĩ năng thực hành như sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm, kĩ năng thu thập và xử lí thông tin đang là một hướng đi tốt, có tác động không nhỏ đến ý thức học tập của học sinh Đây cũng có thể coi là một trong những biện pháp thúc đẩy việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong các giờ học vật lý

1.2.1.2 Đặc điểm của TNVL

Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ mỗi giả thuyết Mỗi TN có ba yếu tố cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, PT gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và PT quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động

Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi

Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm ảnh hưởng tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm)

Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ các PT quan sát, đo đạc

Có thể lặp lại TN Điều này có nghĩa là: Với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì bố trí lại TN, tiến hành TN, các QTVL phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đó

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý

1.2.2.1 Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức

- Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức

TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn Trong dạy học, TN là

- Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn

Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo Trong trường hợp đó TN được SD với tư cách là PT thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn [12].

- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức

TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học, chẳng hạn:

Đối với phương pháp thực nghiệm, TN luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết,…

Trong phương pháp mô hình, TN giúp ta thu nhận thông tin về các đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình

1.2.2.2 Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học

- TN có thể được SD trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH

13

TNVL có thể được SD trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS [12].

Việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề là rất hiệu quả trong DH Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS Các TN được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các TN đơn giản, ít tốn thời gian chuẩn bị và tiến hành

TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới Nó cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu TN, để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết và hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất,hình thành kiến thức mới Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành những TN để minh họa kiến thức đã đưa ra một trường hợp cụ thể, đơn giản

TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa, vận dụng) kiến thức, kĩ năng của HS

- TN góp phần vào việc phát triển toàn diện của HS

TN là PT nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS Nhờ TN, HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình… được nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn [12].

- TN là PT góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS TN còn là điều kiện để HS rèn luyện phẩm chất người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì… Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS [12].

1.2.3 Phân loại thí nghiệm

14

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học

1.2.3.1 Thí nghiệm biểu diễn

- Khái niệm: TN biểu diễn là TN do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu tìm hiểu xây dựng kiến thức mới, các giờ ôn tập và có thể có ở các giờ học củng cố kiến thức kĩ năng của HS [5].

- Đặc điểm của TN biểu diễn:

+ Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết

+ Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độchính xác ở mức độ cần thiết, giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu

+ Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đạilượng khi các đại lượng khác được giữ nguyên

THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC

TN Học sinh TN biểu diễn

TN Mở đầu

TN Nghiên

cứu hiện

TN Củng

cố

TN trực quan

TN thực hành Vật Lý TN

quan sát ở nhà

TN khảo sát hiện tượng mới

TN minh họa

15

+ Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó khi sự biến đổi của đại lượng khác Có thể lặp lại TN nhiều lần

- Yêu cầu của TN biểu diễn:

+ TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng TN là một khâu trong tiến trình dạy học, do đó nó phải luôn gắn liền hữu cơ với bài giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiến trình dạy học Nếu TN biểu diễn không gắn liền hữu cơ với bài giảng thì không thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học Muốn TN gắn liền hữu cơ với bài giảng, trước hết TN phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép

+ TN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí Do thời gian của một tiết học chỉ 45 phút, trong khi đó TN là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng đến các khâu khác, tức là ảnh hưởng đến tiến trình dạy học chung Bởi vậy, phải căn cứ vào từng TN cụ thể để GV quyết định thời lượng cho thích hợp

+ TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục Trước hết TN biểu diễn phải thành công ngay, có như vậy HS mới tin tưởng, TN mới có sức thuyết phục đối với HS Ngoài ra, cần phải chú ý rằng, từ kết quả của TN lập luận đi đến kết luận phải lôgic và tự nhiên, không miễn cưỡng và gượng ép, không bắt HS phải công nhận Cần phải giải thích cho HS nguyên nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong kết quả TN + TN biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được Phải được bố trí TN để cho cả lớp có thể quan sát được và phải tập trung được chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn dụng cụ TN đến việc bố trí sắp xếp dụng cụ sao cho hợp lí Nếu cần thiết có thể sử dụng các phương tiện kĩ thuật, như: Camera, đèn chiếu, máy chiếu qua đầu, máy vi tính để hỗ trợ

+ TN biểu diễn phải đảm bảo an toàn Trong khi tiến hành TN biễu diễn không được để TN gây ảnh hưởng đến sức khỏe của HS TN phải an toàn, tránh gây cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành TN

- Phân loại TN biểu diễn:

+ TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

+ TN nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm chứng

16

+ TN củng cố: là những TN được dùng để cũng cố bài học Cũng như TN mở

đầu, TN cũng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

1.2.3.2 Thí nghiệm học sinh

- Khái niệm: là TN do học sinh tiến hành trên lớp,trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật…TN học sinh rất phong phú và đa dạng, có thể tiến hành mọi lúc mọi nơi [8].

- Phân loại TN học sinh:

+ TN trực diện : những TN được HS tiến hành ngay trong giờ học, nhằm tìm kiếm kiến thức mới nên được gắn liền với nội dung bài học

+ TN thực hành VL: những TN được tiến hành trong phòng TN sau khi HS đã nghiên cứu xong một phần hay một chương nào đó của chương trình, nhằm xác định một đại lượng, một hằng số hay kiểm chứng một quy tắc, một định luật VL nào đó Có thể là TN định tính, TN định lượng được tiến hành trong thời gian dài Rèn luyện cho HS kĩ năng, kĩ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học

+ TN vật lý ở nhà: một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà với những dụng cụ thông thường đơn giản, dễ kiếm nhằm tìm hiểu một hiện tượng, xác định một đại lượng, kiểm chứng một định luật, một quy tức VL nào đó Có tác dụng rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, phát huy tính tự giác, tự lực sáng tạo của HS

1.3 Thí nghiệm tự tạo

1.3.1 Khái niệm thí nghiệm tự tạo

TN tự tạo là những TN được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là những TN được cải tiến từ các thiết bị máy móc, hoặc là những TN tự tạo theo ý tưởng, sáng kiến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm trong đời sống hằng ngày [14].

1.3.2 Ưu điểm và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo

17

+ Dễ lắp ráp tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN Vì vậy, với cùng một dụng cụ TN trong nhiều trường hợp ta có thể thay thế các chi tiết phụ trợ là có thể tiến hành được TN khác

+ TN dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục nhưng ít tốn thời gian Thao tác tiến hành TN không đòi hỏi phải có những kĩ năng đặc biệt nên GV nào cũng có thể thực hiện được Không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN được

+ TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong dạy học

- Nhược điểm:

+ Độ bền của dụng cụ thường không cao

+ TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định tính, ít có TN định lượng + Tính thẩm mỹ của TN thường không cao

1.3.3 Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học

1.3.3.1 Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với học sinh

Việc chế tạo và SD các dụng cụ TN tự tạo, giúp HS nắm vững kiến thức sâu sắc, chính xác và bền vững hơn Trong nhiều trường hợp, việc tiến hành TN, giải thích và tiên đoán kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các kiến thức đã học ở nhiều phần khác nhau của VL Thông qua đó các kiến thức đã học ở nhiều phần khác nhau của VL Thông qua đó các kiến thức VL mà HS đã lĩnh hội được củng cố, đào sâu, mở rộng và hệ thống hóa

Với những ưu điểm nổi trội của TN tự tạo nên GV có thể tổ chức cho HS tự đề cập trong bài, giúp HS tự nhận thấy sự vô lý về những quan niệm sai lệch của mình một cách thuyết phục

Những thiết bị có sẵn ở phòng TN ở trường THP, trong một số trường hợp “ cái hiện đại” của thiết bị này đã che lấp đi bản chất VL của hiện tượng xảy ra trong TN mà HS cần phải nhận thức rõ Việc chế tạo dụng cụ TN tự tạo có thể khắc phục được điều này, giúp cho HS nhận thức rõ bản chất VL của các hiện tượng xảy ra trong TN

TN tự tạo liên quan đến hiện tượng, QTVL rất gần gũi với HS nên sau mỗi quá trình học tập với TN tự tạo, HS sẽ quan tâm hơn đến các hiện tượng VL xung quanh Giúp HS thay đổi PP suy nghĩ, PP học tập, HS bắt đầu rèn luyện thói quen thảo luận khoa học, bàn bạc, chấp nhận hay phản đối ý kiến

18

Qua việc chuẩn bị dụng cụ, thao tác các TN, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng đề xuất các giả thuyết, dự đoán, đính chính những khái niệm

1.3.3.2 Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với giáo viên

TN tự tạo có vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức dạy học Thông qua TN tự tạo, GV có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS trong quá trình dạy học TN tự tạo 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 lý đối với HS và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho GV

1.3.4 Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học

- Ngoài những yêu cầu đối với thiết bị, đồ dùng dạy học nói chung, các TN tự tạo cần chú ý các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo tính thẩm mỹ: Do các dụng cụ TN đơn giản, rẻ tiền là những dụng cụ tận dụng, tự kiếm, tự tạo; vì vậy yếu tố thẩm mỹ phải được đặt biệt coi trọng và phải đặt lên hàng đầu Cần phải được lựa chọn những dụng cụ TN phù hợp để kích thích sự chú ý của HS Cần phải tiến hành gia công chu đáo, cẩn thận, để làm tăng tính thẩm mỹ của nó

+ Đảm bảo tính sư phạm: Kích thước lớn, để hở để HS quan sát được những chi tiết cơ bản Các TN không được phản giáo dục, chẳng hạn không nên làm những dụng cụ TN có liên quan đến súng đạn, cung nỏ…

+ Đảm bảo tính khoa học: Các TN phải được bố trí hợp lí, khoa học, các dụng cụ TN không được che lấp lẫn nhau TN phải gắn gọn và gắn liền với bài học Kết quả phải rõ ràng, chính xác và thuyết phục

+ Đảm bảo tính khả thi: Các TN được sử dụng phải là những TN dễ thao tác, dễ tiến hành và cho kết quả thuyết phục

1.4 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐẾ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.4.1 Tình hình sử dụng thí nghiệm nói chung và việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý

Trong những năm gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu điều tra thực trạng SD TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong DHVL hầu hết đều có nhận định chung như sau:

19

+ GV vẫn chủ yếu sử dụng PP thuyết trình, GV có vai trò là người thông báo kiến thức còn HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động Chưa gắn liền “ học đi đôi với hành”, gắn liền với thực tiễn cuộc sống

+ GV ít SD TN vì cho rằng: SD nhiều TN trong một tiết học sẽ mất nhiều thời gian dẫn đến “cháy” giáo án, chỉ những TN nào được trình bày ngay trong bài học ở SGK thì mới SD TN chỉ được chú trọng trong các tiết thực hành

+ Sự chênh lệch về điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị giữa các trường cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc SD TN trong DHVL Thiết bị TN được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị TN chất lượng kém, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành TN thường cho kết quả không chính xác chính vì thế mà hiệu quả của việc SD TN trong DHVL chưa thật sự cao

+ Đa số các trường THPT đều có các GV phụ trách thiết bị TN Tuy nhiên ở các trường sư phạm hiện nay chưa có chuyên nghành đào tạo GV phụ trách TN và nhiều GV các môn học, ngành học, cấp học cũng chưa được đào tạo bài bản mà chủ yếu là do sự sắp xếp, phân công tạm thời của ban giám hiệu các trường

+ Kỹ năng thiết kế chế tạo TN của một số GV phục vụ cho QTDH chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế của QTDH

+ Không có nhiều GV thiết kế, chế tạo TN tự tạo để phục vụ cho công việc giảng dạy

+ Phần lớn các GV ngại thiết kế, chế tạo TN vì công việc này chiếm khá nhiều thời gian, trong khi không có một chế độ nào cho những GV thực hiện các công việc này, nên không khuyến khích được GV tham gia tích cực

1.4.2 Nguyên nhân các thực trạng

Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng TN nói chung và việc sử dụng TN tự tạo nói riêng trong DHVL ở các trường THPT còn rất hạn chế vì nhiều nguyên nhân Trong đó có các nguyên nhân chủ yếu sau:

+ Số lượng HS trong lớp của trường THPT còn nhiều so với điều kiện cơ sở vật chất và khả năng của GV (45 đến 55 HS / lớp), nên đem lại nhiều khó khăn trong việc phân công nhóm HS (8 đến 10 HS/ nhóm)

+ Sự bố trí bàn ghế trong phòng TN còn chưa hợp lý, làm cho việc quản lý của GV gặp nhiều khó khăn

1.4.3.1 Tăng cường sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề

Tình huống có vấn đề là quy luật của hoạt động nhận thức, sáng tạo có hiệu quả Nó quy định sự khởi đầu của tư duy, hành động tư duy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề [13]

Thực tế dạy học cho thấy, việc tạo ra tình huống có vấn đề có thể xây dựng theo nhiều cách, nhiều biện pháp khác nhau tuỳ vào từng nội dung kiến thức Một trong những biện pháp đó chính là việc sử dụng TN mở đầu, biện pháp mà lâu nay đa số GV gần như lãng quên hoặc thực hiện chưa có hiệu quả với lí do dụng cụ TN hư hỏng hay không có dụng cụ TN để tiến hành Chính vì thế việc chế ra các dụng cụ TN tự tạo để sử dụng trong việc nêu vấn đề là hết sức quan trọng VL là môn khoa học thực nghiệm, do đó việc khai thác các TN nhằm tạo ra tình huống có vấn đề là một thế mạnh rất cần được phát huy Sử dụng TN mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề tạo ra sự hứng thú, thu hút sự chú ý đối với HS, đặt HS vào những tình huống có vấn đề và làm cho HS tích cực, chủ động trong việc tìm hiểu giải quyết vấn đề Khi sử dụng TN trong giai đoạn này, GV cần chú ý phải làm thế nào để thông qua TN, gây được cho HS sự ngạc nhiên, tạo ra được những sự khó khăn nhất định về mặt nhận thức đối với vấn đề đặt ra, HS chưa biết cách giải thích hiện tượng, sự vật, quá trình của thực tế, chưa thể đạt tới mục đích bằng cách thức hành động quen thuộc Tình huống này kích thích HS tìm tòi cách giải thích hay hành động mới Thông qua TN, HS phải thấy được tại sao những gì các em quan sát được có vẻ khác với những dự đoán trong suy luận của chính các em,

21

từ đó dần đưa HS vào những bài toán nhận thức để HS tích cực hoạt động hơn, coi việc giải quyết vấn đề tiếp theo như một nhiệm vụ mà chính các em tự đặt ra, đồng thời tạo cho các em một niềm vui nhận thức mới

1.4.3.2 Sử dụng TN đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể

Ngoài việc sử dụng TN để tạo ra tình huống có vấn đề, TN còn được sử dụng ngay trong quá trình giải quyết vấn đề Thông qua TN, bằng cách quan sát diễn biến của hiện tượng xảy ra, ghi chép số liệu từ TN, HS có thể thu nhận được một số thông tin nhất định từ những vấn đề đang học Dựa trên những thông tin thu được HS có thể sơ bộ dự đoán về tính chất của các sự vật, về nguyên nhân của hiện tượng … Việc đưa TN ra đúng lúc không những có tác dụng kiểm tra dự đoán của HS trước một vấn đề đã được nêu ra, mà còn khuyến khích được HS mạnh dạn đưa ra những suy nghĩ riêng của mình Khi những dự đoán suy luận của HS được TN xác nhận là đúng một cách kịp thời thì HS sẽ rất phấn khởi, tin tưởng hơn vào bản thân, dần khắc phục tâm lí thường gặp ở HS là sự thiếu tự tin vào bản thân

1.4.3.3 Kết hợp TN biểu diễn của GV và TN học sinh để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng cho HS

Cả lí luận và thực tiễn dạy học cho thấy, đối với HS phổ thông, bản thân HS không thể tự sử dụng thành thạo các TN, lắp ráp tiến hành các TN một cách có hiệu quả nếu không có sự hỗ trợ, hướng dẫn của GV Khi làm TN không thành công, HS thường tỏ ra chán nản và mất đi lòng tự tin vào bản thân Chính vì vậy mà GV cần phải kiên trì, có kế hoạch tỉ mỉ và vận dụng kết hợp TN của GV và TN của HS để rèn luyện dần những khả năng tối thiểu mà một HS cần phải đạt được Điều này đặc biệt quan trọng với HS, làm cho các em có điều kiện tiếp xúc với các dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật thông dụng trong cuộc sống hàng ngày

Việc kết hợp TN biểu diễn của GV và TN của HS còn tạo ra ở các em một tinh thần say mê học tập, ham hiểu biết khoa học, tìm tòi nghiên cứu và trên cơ sở đó mới có thể nảy sinh ra những vấn đề hay, những vấn đề lí thú và bổ ích cho các giờ học VL

Để việc kết hợp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm học sinh đạt hiệu quả, nhằm kích thích tính tích cực của HS, GV không nên chỉ cho HS quan sát kết quả cuối cùng, trước khi đi đến những kết luận, cần biểu diễn TN sao cho HS thấy được quá trình vận động của hiện tượng, cần giới thiệu thí nghiệm dưới dạng phân tích, so sánh, trình bày thí nghiệm như một quá trình nghiên cứu và tổ chức cho HS tham

22

gia vào quá trình nghiên cứu đó qua một hệ thống các câu hỏi theo hai dạng cơ bản là dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra và giải thích các hiện tượng đã quan sát được

1.4.3.4 Chú trọng đến việc rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập TN

Bài tập TN là loại bài tập đòi hỏi phải làm TN để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập

Bài tập TN có tác dụng tốt về cả ba mặt: giáo dục, giáo dưỡng và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt nó giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn Thông qua các bài tập TN, có thể rèn luyện tư duy cho HS, nâng cao khả năng độc lập suy nghĩ, tuy nhiên, để làm được điều này thì kĩ năng TN của HS phải đạt được trình độ nhất định nào đó

Cũng cần chú ý rằng, trong các bài tập TN thì TN chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế, cho nên phần vận dụng các định luật VL để lí giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập TN

1.4.3.5 Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành các thí nghiệm đơn giản nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo cho học sinh

Có thể nói rằng, việc thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành các TN đơn giản là công việc cực kì khó khăn và rất khó thực hiện ở các trường phổ thông trong điều kiện hiện nay Ngoài những nguyên nhân chủ quan từ phía GV và HS, thì một nguyên nhân khác rất kho khắc phục là thời gian dành cho việc thảo luận là khá dài, trong khi đó thời gian của một giờ học VL là có hạn Tuy nhiên, nếu thực hiện được thì đây quả là một biện pháp hữu hiệu nhất, phát huy được tổng lực của tất cả các biện pháp nêu trên Việc trao đổi thảo luận sẽ rèn luyện cho HS khả năng diễn đạt tư tưởng rõ ràng, lập luận chính xác, học tập được kinh nghiệm của các bạn, đồng thời phát triển được tư duy sáng tạo về mặt kĩ thuật Khi các TN được hình thành từ chính ý tưởng sáng tạo của các em, được làm từ chính bàn tay của các em thì các em sẽ có niềm vui lớn lao, sự tự tin về khả năng của bản thân được nâng cao, từ đó

tính chủ động, sáng tạo khoa học của HS được phát triển hơn

1.4.3.6 Sử dụng TN tích cực hóa hoạt động tìm kiếm kiến thức của HS

Theo con đường quan sát kiến thức: sau khi hướng dẫn HS cách làm TN để thu thập những cứ liệu, GV chỉ cho HS những ích lợi của việc tìm kiếm kiến thức thì HS tự mình tham gia vào TN tự kiểm tra và rút ra những qui luật biến đổi chung của các sự vật hiện tượng

23

Theo con đường minh họa: GV hướng dẫn HS biết cách thu thập cứ liệu nhằm minh họa cho những kiến thức đã được xây dựng bằng con đường gián tiếp

24

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương này trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TN tự tạo trong DH VL ở trường THPT nhằm tích cực hóa HĐNT của HS cụ thể là:

- Làm rõ được một số khái niệm như: TN, TN biểu diễn, TN tự tạo, tích cực hóa HĐNT, biện pháp sư phạm nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL

- Nêu được những ưu điểm, hạn chế và yêu cầu đảm bảo của TN tự tạo, vai trò của TN tự tạo trong việc tích cực hóa HĐNT của HS

- Trình bày được thực trạng của việc sử dụng TN và nêu nguyên nhân của những thực trạng đó Qua đó đề xuất các biện pháp sư phạm nhằm nâng cao chất lượng TN trong sử dụng TN trong DHVL ở trường THPT

- Từ những cơ sở lý luận và thực tiễn đó tôi thấy rằng việc tăng cường nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong DHVL là một trong những PP góp phần đáng kể trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay

25

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 11

2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức phần điện học vật lý lớp 11

 Ban cơ bản: Phần một: Điện học Điện từ học Trong phần này có 5 chương: + Chương 1: Điện tích Điện trường Chương này có 6 bài

+ Chương 2: Dòng điện không đổi Chương này có 6 bài

+ Chương 3: Dòng điện trong các môi trường Chương này có 6 bài + Chương 4: Từ trường Chương này có 4 bài

+ Chương 5: Cảm ứng điện từ Chương này có 3 bài

 Ban nâng cao: Phần một: Điện học Điện từ học Trong phần này có 5 chương: + Chương 1: Điện tích Điện trường Chương này có 9 bài

+ Chương 2: Dòng điện không đổi Chương này có 7 bài

+ Chương 3: Dòng điện trong các môi trường Chương này có 9 bài + Chương 4: Từ trường Chương này có 12 bài

+ Chương 5: Cảm ứng điện từ Chương này có 6 bài

2.2 Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm

Để chế tạo thành công một bộ TN hay một TN và SD được trong quá trình DH được trong QTDH ở trường THPT ta có thể tiến hành theo các bước như sau:

+ Xác định mục đích khoa học và mục đích DH của TN cần chế tạo + Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, tham khảo các tài liệu có liên quan đến TN + Thiết kế phương án, sơ đồ, mô hình của TN

+ Tìm kiếm vật liệu, thiết bị phục vụ cho việc chế tạo TN + Lắp ráp vật liệu dụng cụ theo sơ đồ đã thiết kế

+ Thử nghiệm, kiểm tra quá trình hoạt động của TN, điều chỉnh sao cho phù hợp + Xây dựng tiến trình DH có SD TN tự tạo

+ Sử dụng TN tự tạo vào DH

+ Rút ra nhận xét về hiệu quả của TN sau khi DH, điều chỉnh những sai sót để TN hoàn chỉnh hơn

2.3 Thiết kế và chế tạo thí nghiệm

2.3.1 Thí nghiệm kiểm chứng dòng điện trong chất điện phân

2.3.1.1 Mục đích thí nghiệm

+ Nắm được hiện tượng điện phân dung dịch

26 + Biết được hiện tượng cực dương tan + Biết được nguyên tắc mạ điện đúc điện,…

2.3.1.2 Cơ sở lý thuyết

- Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành các hạt tải điện Người ta gọi những dung dịch và chất nóng chảy là chất điện phân

- Lấy một bình đựng chất điện phân (ví dụ như CuSO4) và cắm vào đó 2 điện cực dẫn điện (ví dụ như đồng) ta được một bình điện phân Nối hai điện cực với một nguồn điện một chiều (ví dụ như pin hoặc acquy), điện cực nối với cực dương ta gọi là Anot và điện cực nối với cực âm ta gọi là catot thì trong mạch có dòng điện chạy qua gọi là dòng điện trong chất điện phân

- Dòng điện trong chất điện phân không chỉ là hạt tải điện lượng mà còn là hạt tải vật chất đi theo Tới điện cực thỉ chỉ có các electron đi tiếp còn vật chất thì bám lại ở điện cực, gây ra hiện tượng dương cực tan khi điện cực kia mất đi một lượng electron

2.3.1.3 Vật liệu và cách chế tạo

a Vật liệu và thiết bị - Một giá gỗ chữ T

- 2 bóng đèn led, 2 công tắc - 4 dây dẫn có đầu kẹp

- 3 cực than (lấy từ pin đại con ó)

- 2 cốc thủy tinh trong suốt đựng dung dịch(CuSO4 và NaCl) - 1 miếng đồng (2cm Χ 3cm)

- 2 nguồn điện 8V b Chế tạo thí nghiệm

- Đóng giá gỗ chữ T có chân đế, và ở trên chân đế có hai kệ để đặt cốc đựng dung dịch

- Trên thanh ngang có gắn các điện cực: Hai cực than một bên, và một cực than và một cực đồng gắn một bên

- Mắc mạch điện trên thanh của giá từ trái sang phải như sau: Mắc cực than chì bên trong, cực than chì này được nối với cực dương của nguồn, sau đó mắc một cực

27

than chì khác cách cực than đầu một khoảng là nhỏ hơn miệng cốc đựng dung dịch Cực than này được mắc với 1 chân của công tắc và chân còn lại của công tắc được mắc với cực âm của bóng đèn led, còn chân còn lại của led được nối với cực âm của nguồn Và tiếp theo trên thanh là bóng đèn led, cực dương của led được nối với cực âm của nguồn, chân còn lại của led nối với 1 chân của công tắc, chân còn lại của công tắc đem nối với cực than chì được đặc bên trong Tiếp đó là một cực đồng cách cực than chì thứ 3 một khoảng là nhỏ hơn miệng cốc và điện cực đó được mắc với cực dương của nguồn như hình:

Hình 2.1 Hình ảnh lắp ráp các linh kiện trên giá của thí nghiệm hiện tượng điện phân

2.3.1.4 Tiến hành thí nghiệm

a Tiến hành thí nghiệm

- Đầu tiên ta dùng dung dịch muối NaCl để điện phân Ta cho dung dịch vào cốc thủy tinh và khuấy đều, sau đó đặt vào dưới hai điện cực bằng than chì sao cho 2 điện cực đó nhúng vào trong dung dịch Sau đó bật công tắc thí nghiệm quan sát hiện tượng xảy ra

- Tiến hành thí nghiệm tương tự với dung dịch CuSO4; cho dung dịch CuSO4 vào cốc khuấy đều, sau đó bật công tắc và quan sát hiện tượng

- Có thể tiến hành hai TN cùng lúc b Kết quả thí nghiệm

- Đối với dung dịch NaCl: Khi bật công tắc thì led sáng lên, trong cốc thủy tinh thì tại hai cực than có hiện tượng sủi bột khí

28

- Đối với dung dịch CuSO4: Khi bật công tắc thì đèn led sáng lên, nếu quan sát kĩ điện cực than chì trong cốc thủy tinh thì ta thấy ở điện cực có bám một lớp đồng Nếu để thí nghiệm lâu sau đó lấy 2 điện cực ra thì ta thấy miếng đồng bị ăn mòn và cực than chì sẽ được bám đầy lớp đồng

Hình 2.2 Hình ảnh thí nghiệm điện phân dung dịch NaCl và CuSO4

2.3.1.5 Khả năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý

TN này có thể SD để tạo tình huống có vấn đề cho bài 14: “ Dòng điện trong chất điện phân” (VL lớp 11 Cơ bản); và bài 19: “Dòng điện trong chất điện phân Định luật Fa-Ra-Đây”(VL lớp 11 Nâng cao)

Dùng để tìm hiểu bản chất của dòng điện trong chất điện phân, khảo sát hiện tượng dương cực tan

2.3.2 Thí nghiệm khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ

2.3.2.1 Mục đích thí nghiệm

- Biết cách tạo ra dòng điện cảm ứng

- Nắm được bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ

2.3.2.2 Cơ sở lý thuyết

- Đại lượng đặc trưng cho số đường sức từ xuyên qua một mạch kín S đặt trong từ trường là từ thông

29

- Khi từ thông qua mạch kín (khung dây) biến thiên thì trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng Hiện tượng xuất hiện dòng điện trong mạch kín khi từ thông biến thiên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xảy ra trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên

Hình 2.3 Hình ảnh mô tả từ thông qua khung dây tròn

- Băng keo đen, súng bắn keo, keo nhựa

- Nam châm có từ trường mạnh có kích thước nhỏ hơn miệng ống nhựa b Chế tạo thí nghiệm

Quấn dây đồng lên ống nhựa, quấn 6 đoạn và mỗi đoạn là 600 vòng Lưu ý khi quấn là mối dây đầu tiên ta phải chừa ra một đoạn và làm dấu với mối dây cuối cùng của đoạn Sau khi quấn xong 6 đoạn thì ta lấy những mối dây đầu của mỗi đoạn nối lại với nhau và dùng băng keo cách điện cẩn thận

30

Hình 2.4 Hình ảnh cuộn dây sau khi quấn vào ống và cách điện, nam châm

Nối các con đi-ôt đầu ra của mỗi cuộn dây và đèn led theo mạch điện sau:

Sơ đồ 1.2 Sơ đồ mạch điện trong thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ

31

Hình ảnh cuộn dây khi ta nối vào mạch các đi- ôt và đèn led:

Hình 2.5 Hình ảnh TN hiện tượng cảm ứng điện từ

2.3.2.4 Tiến hành thí nghiệm

a Tiến hành thí nghiệm

Cho HS quan sát thấy bên trong ống nhựa không có gì cả và ta tiến hành thả nam châm vào ống nhựa và quan sát đèn led lúc ta thả nam châm xuống Sau đó lắc cho nam châm trong ống chuyển động Lắc nhiều lần để cho HS quan sát hiện tượng

Khảo sát hiện tượng cũng như nguyên nhân của hiện tượng cảm ứng điện từ

2.3.3 Thí nghiệm hiện tượng tự cảm

2.3.3.1 Mục đích thí nghiệm

- Nhận biết được hiện tượng tự cảm là như thế nào - Xác định được chiều của dòng điện tự cảm trong mạch

32

2.3.3.2 Cơ sở lý thuyết

- Khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng Và dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín(theo định luật Len-Xơ)

- Dòng điện cũng sinh ra từ trường Nên khi cường độ dòng điện trong mạch thay đổi thì có sự biến thiên từ thông qua mạch thì khi đó làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch Và hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch được gọi là hiện tượng tự cảm

- Có 2 loại hiện tượng tự cảm:

+ Tự cảm khi ngắt mạch: Là hiện tượng tự cảm xảy ra khi ta ngắt mạch điện Khi ta ngắt mạch thì làm cho dòng điện trong mạch đột ngột giảm xuống Khi đó thì từ thông qua mạch giảm xuống làm xuất hiện dòng điện cảm ứng (dòng tự cảm) Theo định luật Len- Xơ thì chiều của dòng tự cảm sẽ cùng chiều với dòng điện ban đầu, nếu dòng này chạy qua đèn thì sẽ làm cho đèn sáng lóe lên rồi mới tắt khi ta ngắt mạch

+ Tự cảm khi đóng mạch: Là hiện tượng tự cảm xảy ra khi ta đóng mạch điện Khi ta đóng mạch thì làm cho dòng điện trong mạch đột ngột tăng lên từ i=0 Khi đó từ thông qua mạch sẽ tăng lên làm xuất hiện dòng tự cảm Theo định luật Len- Xơ thì chiều của dòng tự cảm trong trường hợp này sẽ ngược chiều với chiều dòng điện ban đầu trong mạch, nếu dòng này chạy qua đèn thì sẽ làm cho đèn sáng lên một cách từ từ khi ta đóng mạch