Abstract image of a woman sitting on books and studying on a laptop

Luận án: Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học

Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864, profile picture
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864

Luận án nghiên cứu việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học nhiệt học vật lý lớp 10. Tài liệu trình bày lý thuyết, thực trạng và các biện pháp áp dụng thí nghiệm trong giảng dạy, nhấn mạnh vai trò quan trọng của thí nghiệm trong quá trình dạy học vật lý. Các chương giới thiệu các cơ sở lý thuyết, thực nghiệm sư phạm và kết quả nghiên cứu nhằm cải thiện hiệu quả dạy học.

Education
1 of 174
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
Most read
73
Most read
74
75
Most read
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC HUẾ - 2017
2 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số : 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ CÔNG TRIÊM HUẾ - 2017
i MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................i MỞ ĐẦU...................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài......................................................................4 3. Giả thuyết khoa học.......................................................................................4 4. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................4 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .....................................................................5 6. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................5 7. Đóng góp của luận án ....................................................................................6 8. Cấu trúc đề tài................................................................................................6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................7 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC ...............................................7 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC.............................................12 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN .............................................................................................................................22 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.....................................................24 2.1. CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC...................................................................................24 2.1.1. Thuyết xử lí thông tin ............................................................................24 2.1.2. Thuyết kiến tạo ......................................................................................29 2.1.3. Thuyết đa trí tuệ.....................................................................................32 2.1.4. Thuyết về quy luật trí não......................................................................34 2.2. THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG...................................................................37 2.2.1. Thí nghiệm vật lí....................................................................................37 2.2.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí...............................38 2.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí ...........................................38 2.3. MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.......................................................................................................42
ii 2.3.1. Thí nghiệm được trang cấp....................................................................42 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo...................................................................................44 2.3.3. Thí nghiệm trên máy vi tính ..................................................................46 2.4. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG................................................51 2.4.1. Chọn mẫu điều tra..................................................................................51 2.4.2. Nội dung điều tra ...................................................................................51 2.4.3. Kết quả điều tra......................................................................................52 2.4.4. Kết luận..................................................................................................60 2.5. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.......................................................................................................60 2.5.1. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí....................................................................................................60 2.5.2. Vai trò của từng loại hình thí nghiệm khi tổ chức sử dụng phối hợp trong dạy học vật lí ..........................................................................................63 2.5.3. Nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông .......................................................................................64 2.5.4. Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí...........................................................................................................64 2.5.5. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí .........................................................................................................................67 2.5.6. Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề............................................................71 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................79 CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG............................................................82 3.1. ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC ................................................................82 3.1.1. Khái quát phần Nhiệt học ......................................................................82 3.1.2. Nội dung và cấu trúc phần Nhiệt học ....................................................83 3.1.3. Một số khó khăn khi dạy học phần Nhiệt học .......................................91
iii 3.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC.........................................................................91 3.3. DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC.....102 3.3.1. Các thí nghiệm ở trường trung học phổ thông.....................................102 3.3.2. Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học ............................................104 3.3.3. Khai thác thí nghiệm trên máy vi tính phần Nhiệt học........................114 3.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ.........................................115 3.4.1. Danh sách các tiến trình dạy học đã thiết kế........................................115 3.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt" ........................................................................................................116 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...........................................................................125 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM........................................................127 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.....................127 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm...........................................................127 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm..........................................................127 4.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM...................128 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .........................................................128 4.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm...........................................................128 4.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM......................................................128 4.3.1. Phương pháp điều tra...........................................................................128 4.3.2. Phương pháp quan sát giờ học thực nghiệm........................................128 4.3.3. Phương pháp thống kê toán học...........................................................129 4.4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 1......................................................130 4.4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1........................................130 4.4.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 1 ........................................130 4.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 .................................................131 4.5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 2......................................................134 4.5.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2...............................................134 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 2 ........................................135 4.5.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 .................................................136
iv 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ...........................................................................146 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................147 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ..........................................151 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................152
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh MVT Máy vi tính PPDH Phương pháp dạy học PTDH QTDH Phương tiện dạy học Quá trình dạy học THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm
vi DANH MỤC BẢNG, HÌNH ẢNH Hình 1.1. Tỉ lệ các phương pháp giải quyết nhiệm vụ học tập vật lí [102] ...............8 Hình 1.2. Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98].................................................9 Hình 2.1. Sự lưu giữ thông tin, kinh nghiệm qua các kênh thu nhận thông tin.......28 Hình 2.2. Tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học...........................................29 Hình 2.3. Sơ đồ lí thuyết kiến tạo [108] ..................................................................30 Hình 2.4. Cấu trúc quy trình dạy học theo thuyết kiến tạo......................................32 Hình 2.5. Đa trí thông minh của con người .............................................................33 Hình 2.6. 12 quy luật của trí não..............................................................................35 Hình 2.7. Cấu trúc các thành tố của quá trình dạy học............................................37 Hình 2.8. Phòng thí nghiệm vật lí ở trường THPT..................................................43 Hình 2.9. Thí nghiệm mô phỏng về sự nở vì nhiệt của vật rắn ...............................47 Hình 2.10. Mô phỏng TN quá trình giãn nở đẳng nhiệt ..........................................47 Hình 2.11. Thí nghiệm ảo Sự nở vì nhiệt của vật rắn..............................................48 Hình 2.12. Phim TN mối quan hệ giữa thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt .........................................................................................................................49 Hình 2.13. Thí nghiệm với quả bóng bàn bị móp....................................................49 Hình 2.14. Nguyên tắc hoạt động của rơ-le nhiệt....................................................49 Hình 2.15. Phân biệt cấu tạo phân tử ba thể rắn, lỏng, khí......................................50 Hình 2.16. Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí..............................52 Hình 2.17. Tần suất sử dụng TN trong DH của GV ................................................53 Hình 2.18. Giai đoạn DH được sử dụng TN thường xuyên nhất.............................53 Hình 2.19. Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí .....................................53 Hình 2.20. Tần suất sử dụng TN tự tạo của GV ......................................................54 Hình 2.21. Hiệu quả của việc sử dụng TN tự tạo trong DH ....................................54 Hình 2.22. Tần suất sử dụng phối hợp các loại hình TN của GV............................55 Hình 2.16.Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí ........68 Hình 2.17. Sử dụng phối hợp TN theo các giai đoạn của dạy học phát hiện...........75 Hình 3.1. Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được ...................................................91
vii Hình 3.2. Viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép lại như ban đầu .............................92 Hình 3.3. Cái phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh ......................................92 Hình 3.4. Lốp xe đạp càng bơm căng càng khó bơm ..............................................92 Hình 3.5. Lốp xe bơm căng thường dễ nổ trong những ngày nắng gắt ...................93 Hình 3.6. Quả trứng lọt vào bên trong chai .............................................................93 Hình 3.7. Đường ray xe lửa .....................................................................................93 Hình 3.8. Cốc bị vỡ khi rót nước sôi vào ...................................................................94 Hình 3.9. Thước đo độ dài.......................................................................................94 Hình 3.10. Tôn lợp mái nhà có hình lượn sóng .......................................................94 Hình 3.11. Gối đỡ của cầu sắt..................................................................................95 Hình 3.12. Ngâm trứng gà đã luộc chín vào nước lạnh để dễ bóc vỏ......................95 Hình 3.13. Liềm có cán bằng gỗ..............................................................................95 Hình 3.14. Không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh .....................................96 Hình 3.15. Nước mưa không thấm qua vải căng trên ô dù..........................................96 Hình 3.16. Hoà tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần.........................................96 Hình 3.17. Giọt nước đọng lại trên lá sen................................................................97 Hình 3.18. Con vịt dưới nước mà không bị ướt.......................................................97 Hình 3.19. Chiếc kim nổi trên mặt nước .................................................................97 Hình 3.20. Đèn dầu..................................................................................................98 Hình 3.21. Mô tả nước truyền đi trong cây và chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận của cây .............................................................................................................98 Hình 3.22. Sơn tường...............................................................................................99 Hình 3.23. Khó khăn khi đóng, mở cửa gỗ vào mùa mưa.......................................99 Hình 3.24. Mây trời vào mùa thu.............................................................................99 Hình 3.25. Người dân làm việc trên cánh đồng muối..............................................99 Hình 3.26. Con người thở ra khói vào mùa đông ..................................................100 Hình 3.27. Quạt điện và quạt tay ...........................................................................100 Hình 3.28. Nồi áp suất ...........................................................................................100 Hình 3.29. Nước sôi và cháo sôi............................................................................100 Hình 3.30. Nước bắn vào chảo dầu đang sôi .........................................................101 Hình 3.31. Sờ tay vào sắt lạnh hơn sờ tay vào gỗ..................................................101
viii Hình 3.32. Cấu tạo bình thuỷ.................................................................................101 Hình 3.33. Cửa kính 2 lớp trên tàu hoả..................................................................101 Hình 3.34. Áo lông giữ ấm tốt vào mùa đông ..........................................................102 Hình 3.35. TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt...............................................103 Hình 3.36. Ấn đẩy pit-tông trong xi lanh...............................................................104 Hình 3.37. TN với quả bong bóng trong ống xilanh..............................................104 Hình 3.38. TN về dòng nước chảy lạ kì.................................................................105 Hình 3.39. Dụng cụ TN quả trứng lọt vào chai .....................................................106 Hình 3.40. Lấy quả trứng ra khỏi chai...................................................................106 Hình 3.41. Thí nghiệm với quả bóng bàn..............................................................107 Hình 3.42. Dụng cụ thí nghiệm thổi phồng quả bóng bằng nước nóng.................108 Hình 3.43. Các bước của TN thổi phồng quả bóng bằng nước nóng ....................108 Hình 3.44. TN lấy đồng xu ra khỏi nước...............................................................108 Hình 3.45. Nhấc cao chiếc dĩa mà không cần chạm tay vào dĩa ...........................109 Hình 3.46. Sự nở vì nhiệt của chất rắn ..................................................................110 Hình 3.47. Nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng .........................................110 Hình 3.48. Tiêu chuyển động về phía thành chén .................................................111 Hình 3.49. Hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt................................112 Hình 3.50. Thí nghiệm mao dẫn đối với hai ống hút có kích thước khác nhau.....112 Hình 3.51. Nhuộm màu khăn giấy.........................................................................113 Hình 3.52. Làm sạch màu nhuộm của đoạn khăn giấy..........................................113 Hình 3.53. Một số nguồn khai thác TN trên MVT ................................................114 Hình 3.54. Website http://phet.colorado.edu .........................................................114 Hình 3.55. Cơ sở dữ liệu số hoá các TN trên MVT...............................................115 Hình 4.1. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN khi tiến hành TNSP vòng 1 .......................................................................................................................133 Hình 4.2. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN chỉnh sửa sau TNSP vòng 1 .......................................................................................................................134 Hình 4.3. Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm........................................................138 Hình 4.4. Biểu đồ phân phối tần suất.....................................................................139
ix Hình 4.5. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy..........................................................140 Hình 4.6. Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm...............................141 Hình 4.7. HS tích cực khi nghe GV giới thiệu dụng cụ TN ..................................142 Hình 4.8. HS nhiệt tình tham gia làm TN dưới sự hướng dẫn của GV .................143 Hình 4.9. HS làm việc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ học tập..................143 Hình 4.10. HS hứng thú khi được tự mình làm TN...............................................143 Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất của nhóm lớp TNg và lớp ĐC sau khi TNSP .................................................................................................144 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất tích luỹ (hội tụ lùi)...........145 Bảng 4.1. Phân bố TNSP vòng 1 ở các trường phổ thông.....................................131 Bảng 4.2. Phân bố TNSP vòng 2 ở các trường phổ thông.....................................135 Bảng 4.3. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra .....................................137 Bảng 4.4. Bảng phân phối tần suất ........................................................................138 Bảng 4.5. Bảng phân phối tần suất tích lũy ...........................................................139 Bảng 4.6. Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm ..................................140 Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê....................................................................141 Bảng 4.8. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra .....................................143 Bảng 4.9. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích luỹ..............................144 Bảng 4.10. Các tham số đặc trưng.........................................................................145
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, xu hướng toàn cầu hóa không chỉ diễn ra ở khu vực kinh tế và thương mại, mà còn diễn ra ở cả lĩnh vực giáo dục - ngành mang lại nhiều hiệu quả kinh tế - xã hội lớn lao. Trước sức ép của xu hướng toàn cầu hóa, tất cả các nước trên thế giới đều quan tâm đến cải cách giáo dục để nâng cao chất lượng, đào tạo ra lớp người lao động mới có tri thức cao. Những thay đổi căn bản trong quan niệm giáo dục, trong nội dung học tập, hình thức tổ chức và phương pháp giảng dạy, đặc biệt là cải cách về phương tiện giảng dạy ngày càng đa dạng, góp phần thúc đẩy nền giáo dục thế giới có những chuyển biến mạnh mẽ, kể cả những nền giáo dục tiên tiến nhất thế giới. Đối với nền giáo dục của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới như Úc, Pháp, Đức, Nhật…, các môn khoa học không chỉ đơn thuần mang tính chất hàn lâm, mà luôn luôn được gắn liền với thực tiễn, vận dụng vào thực tiễn, trong đó vật lí học không phải là một ngoại lệ. Nhiều lớp học được tổ chức với mục đích đưa vật lí đến gần hơn với người học như “Physics is fun”, “Physics exits everywhere”, “Everybody can enjoy Physics” [99]. Những lớp học này tập trung vào việc phát triển kĩ năng thực hành tổng hợp cho người học, trên cơ sở những kiến thức cơ bản về vật lí, người học sẽ tự mình tiến hành xây dựng các thí nghiệm (TN) đơn giản, góp phần khắc sâu kiến thức và phát triển tư duy người học lên mức cao hơn [99]. Đứng trước tình hình và đặc điểm nêu trên, đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo nước ta phải có những thay đổi rõ rệt. Nhà nước Việt Nam cũng định hướng đổi mới giáo dục - đào tạo qua điều 28 của Luật Giáo dục 2005: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc trưng của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn…” [63]. Nghị quyết Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII đã khẳng định: “Thực sự coi giáo dục - đào tạo là quốc sách hàng đầu” [6], nhưng
2 trước những khó khăn của nền kinh tế, Chiến lược Phát triển Giáo dục Việt Nam giai đoạn 2009 - 2020 cũng đã chỉ đạo: “Giáo dục phải đảm bảo chất lượng tốt nhất trong điều kiện chi phí còn hạn hẹp” [14]. Đại hội đại biểu BCHTW Đảng khóa X cũng đã nêu rõ: “…đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020” [5]. Do đó, trong bất kì hoàn cảnh nào, giáo dục cũng phải có sự chuyển mình tích cực. Môn vật lí ở trường phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Dạy học (DH) vật lí không chỉ đơn thuần là cung cấp cho HS những kiến thức về vật lí, mà quan trọng hơn cả là phải giúp HS vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra. Những quá trình, hiện tượng trong cuộc sống diễn ra phần đông liên quan đến các kiến thức vật lí thường diễn ra quá nhanh, hoặc đi sâu về thế giới vi mô, do đó những hiện tượng, quá trình này đều khó quan sát, cần phải có sự hỗ trợ của TN trong QTDH. Chính vì vậy trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của HS. Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH gặp khá nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân gây nên. Nguyên nhân đầu tiên có thể kể đến là do thiết bị TN được cung cấp không đảm bảo hiệu quả và chưa thể đáp ứng nhu cầu dạy – học một cách có chất lượng. Mặt khác, một số giáo viên (GV) vì nhiều lí do vẫn còn ngại áp dụng các phương pháp DH theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập của HS, đặc biệt là ngại sử dụng TN trong các giờ học. Để có thể khắc phục một phần những khó khăn đang gặp phải, rất nhiều GV đã tâm huyết nâng cao chất lượng DH bằng cách sử dụng các TN tự tạo vào DH vật lí. Trong nhiều đề tài nghiên cứu, TN đơn giản, TN tự tạo cũng được tập trung khai thác như: “Nghiên cứu tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn giản, rẻ tiền nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS” của tác giả Lê Văn Giáo, “Xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DH cơ học lớp 6 theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện, …Hiện nay, rất nhiều Sở Giáo dục Đào tạo ở các
3 tỉnh quan tâm đến việc tự tạo TN sử dụng trong QTDH môn Vật lí thông qua việc tổ chức các hội thi thường niên về thiết kế đồ dùng học tập. Việc làm này đã khuyến khích các giáo viên tích cực nỗ lực nâng cao hiệu quả dạy học. Mặc dù TN tự tạo có thể đem lại hứng thú, bất ngờ cho HS, nhưng hầu hết chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu định tính, khó có thể chính xác và trực quan về mặt định lượng. Bên cạnh đó, công nghệ thông tin (CNTT) những năm gần đây thực sự mang lại hiệu quả cho hầu hết mọi lĩnh vực, giáo dục – đào tạo cũng không nằm ngoài số đó. Tầm quan trọng của CNTT trong giáo dục cũng đã được cụ thể hóa trong Chỉ thị 55/2008/CT-BGD&ĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo, và ứng dụng CNTT trong ngành Giáo dục giai đoạn 2008 – 2012 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo: “ CNTT là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lí giáo dục, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển CNTT của đất nước” [12], và triển khai cụ thể trong Chỉ thị 40 – CT/TW ngày 15/6/2004 của Ban Bí thư: “Tích cực áp dụng một cách sáng tạo các phương pháp tiên tiến, hiện đại, ứng dụng CNTT vào hoạt động dạy và học” [11]. Việc sử dụng máy vi tính (MVT) mô phỏng các TN vật lí ở các nước phát triển cũng đã bắt đầu từ những năm cuối thế kỉ 20 [90]. Đối với Việt Nam, MVT với những tính năng nó mang lại là một công cụ hữu hiệu góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống. DH cũng không nằm ngoài tầm ảnh hưởng của công cụ đa năng này. Đối với DH vật lí, vai trò của nó thể hiện rõ rệt ở những TN có sự hỗ trợ của MVT, khiến DH ngày càng phong phú với nhiều TN đa dạng, hấp dẫn. Chính vì thế mà đã có nhiều nhà nghiên cứu tập trung khai thác vai trò của MVT vào DH vật lí trong những công trình nghiên cứu của mình, như: “Nâng cao hiệu quả DH vật lí ở trường THPT nhờ việc sử dụng MVT và các phương tiện DH hiện đại” của tác giả Mai Văn Trinh, “Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DH một số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT” của tác giả Trần Huy Hoàng…, và nhiều luận văn thạc sĩ khác cũng tập trung vào hướng nghiên cứu này. Việc sử dụng MVT hỗ trợ QTDH đang rất phổ biến và rộng rãi ở các trường phổ thông hiện nay, bằng chứng là rất nhiều cuộc thi GV dạy giỏi có sử dụng MVT hiệu quả được tổ chức hàng năm và
4 phát động thành một phong trào thi đua trong công tác giảng dạy. Mặc dù xu hướng nghiên cứu TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT vào DH vật lí đã được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và ứng dụng vào thực tiễn DH từ lâu, tuy nhiên thực tế cho thấy hai xu hướng này chỉ mới dừng lại ở phạm vi nghiên cứu và ứng dụng độc lập, chưa có công trình nào nghiên cứu về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN này trong DH vật lí ở trường phổ thông. Sử dụng phối hợp các loại hình TN, bao gồm TN được trang cấp ở trường phổ thông (gọi tắt là TN), TN tự tạo và TN trên MVT (tập trung vào 4 loại: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo và phim TN) sẽ góp phần khắc phục những khó khăn mà mỗi loại hình TN đang tồn tại, đồng thời tăng cường hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Xét thấy chất lượng học tập của HS sẽ được nâng cao khi sử dụng phối hợp các loại hình TN một cách hợp lí vào các giờ học, do đó chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của luận án là “Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đề xuất được các nguyên tắc, quy trình dạy học sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT, góp phần nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí cho HS. 3. Giả thuyết khoa học Nếu dạy học vật lí ở trường phổ thông được tiến hành theo quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập cho học sinh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Đề xuất nguyên tắc, biện pháp và quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN để thiết kế một số tiến trình DH phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT;
5 - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm. 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT; - Các loại hình TN thường được sử dụng trong DH vật lí ở trường phổ thông, bao gồm: TN được trang cấp (gọi tắt là TN), TN tự tạo và TN trên MVT (tập trung vào: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo và phim TN). 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các sách, báo, tạp chí chuyên ngành về DH và đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng DH ở trường PT; Nghiên cứu các tài liệu tâm lí học, cơ sở lí luận DH, ý kiến của các nhà khoa học giáo dục trên các tạp chí của ngành, các luận văn và luận án liên quan đến việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học Nhiệt học, Vật lí 10 THPT phổ thông theo tinh thần đổi mới PPDH. - Phương pháp điều tra: Lấy ý kiến với GV các trường THPT về việc sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí; những khó khăn khi DH không có, hoặc hạn chế các TN và MVT. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng ở trường THPT để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. - Phương pháp thống kê toán học: Dựa vào số liệu thu thập được, sử dụng phương pháp thống kê toán học thông dụng để phân tích, xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Từ đó kiểm định giả thuyết khoa học và đánh giá hiệu quả của đề tài nghiên cứu.
6 7. Đóng góp của luận án Về mặt lí luận: - Góp phần xây dựng cơ sở lí luận của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Xác định nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí ở trường phổ thông; - Xây dựng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Về mặt thực tiễn: - Đánh giá thực trạng sử dụng TN nói chung và sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông hiện nay; - Thiết kế được 10 tiến trình DH theo quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT. 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của đề tài gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ( 17 trang) Chương 2. Cơ sở của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ( 57 trang) Chương 3. Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học ( 45 trang) Chương 4. Thực nghiệm sư phạm ( 20 trang)
7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC Trong nhiều năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu giáo dục trên thế giới đặc biệt quan tâm đến việc nâng cao chất lượng DH vật lí thông qua việc sử dụng hiệu quả các PTDH [92], [97], [102]. Trong nghiên cứu của Bruner [86] đã cho thấy tháp hiệu quả của việc sử dụng các loại PTDH khác nhau. Theo tháp này, khi trình bày một vấn đề nên sử dụng vật thật là tốt nhất. Còn trình bày bằng lời hoặc ký hiệu thì mức độ thu nhận được ở HS là ít nhất. Sử dụng các phương tiện ở nhóm ký hiệu khi HS đã có biểu tượng về các đối tượng đó. Hay nói cách khác, TN là PTDH có thể thay thế gần đúng nhất đối tượng thực thông qua hoạt động trực tiếp. Các nghiên cứu này đã cho thấy TN vật lí đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo ra và duy trì động cơ học tập của HS. Đó là lí do tại sao sự đổi mới trong DH vật lí luôn chú trọng vào việc nghiên cứu các TN. Nghiên cứu này xác nhận ý nghĩa tạo sự hứng thú của các TN vật lí trong khoa học giáo dục. Tầm quan trọng của TN trong DH vật lí được nghiên cứu với sự tập trung cao độ vào những vai trò giáo dục khác nhau của các TN. Tuy nhiên, dựa trên việc phân tích một số kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng những TN được các giáo viên vật lí sử dụng không phải luôn phù hợp, đầy đủ để phát triển kiến thức vật lí và kĩ năng của HS [102]. Những TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH [101]. Nhưng kết quả phân tích trên 62 video ghi lại các tiết dạy vật lí trong năm học 2004 - 2005 đã cho thấy rằng: giải quyết nhiệm vụ học tập bằng TN vật lí lại chiếm tỉ lệ thấp nhất (chỉ 14%) [102]. Đây là một kết quả nghiên cứu đáng báo động.
8 Hình 1.1. Tỉ lệ các phương pháp giải quyết nhiệm vụ học tập vật lí [102] Để tìm ra giải pháp khắc phục những hạn chế của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, Josef Trna và Petr Novak đã tiến hành điều tra về kĩ thuật giảng dạy tạo động lực nhận thức để kiểm nghiệm giả thuyết nghiên cứu. Thông qua bảng câu hỏi điều tra học sinh không chuyên năm 2009 ở Cộng hòa Séc. Kết quả phân tích cho thấy kĩ thuật tạo động lực học tập thông qua các TN đơn giản và các hiện tượng nghịch lí có tần số cao nhất trong các câu trả lời của HS. Như vậy đã kiểm chứng được giả thuyết về tạo động lực nhận thức thực sự có hiệu quả cao qua các TN vật lí học, đặc biệt là các TN đơn giản [101], [102]. Xu hướng tự tạo các TN đơn giản trong DH vật lí được các nhà nghiên cứu lí luận trên thế giới đánh giá cao vì khả năng kích thích hứng thú học tập của học sinh mà chi phí lại không quá tốn kém [103], [93], [100], [101]. Ở một công trình nghiên cứu khác, Maja Stojanović và Elvira Đurđić đã chỉ ra rằng việc thường xuyên tổ chức các buổi học để HS trực tiếp thao tác với các TN tự tạo đơn giản không chỉ hiệu quả đối với HS mà còn tác động tích cực đến sự quan tâm của phụ huynh. Điều này góp phần tăng cường vị trí quan trọng của môn học Vật lí trong nhận thức của gia đình và xã hội [98].
9 Hình 1.2. Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98] Cũng đánh giá cao hiệu quả của loại hình TN này, Josef Trna và Petr Novak đã khẳng định việc sử dụng các TN tự tạo đơn giản trong DH góp phần phát triển các kĩ năng thực hành và phát triển sáng tạo cho HS. Cách tiếp cận này đặc biệt có lợi cho quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí [102]. Các công bố này được tiến hành nghiên cứu trên cơ sở điều tra và thực nghiệm thông qua sự hỗ trợ của các dự án quốc tế như SYSTEM, EUSTD-web và MOSEM. Do đó, các kết quả này là hoàn toàn đáng tin và thuyết phục. Tuy nhiên, hạn chế của nhóm tác giả là chưa đưa ra quy trình sử dụng TN tự tạo một cách cụ thể trong các giai đoạn của QTDH. Trong thế kỷ 21, thế giới đang chuyển dần theo định hướng công nghệ, thời đại công nghiệp đã nhường chỗ cho thời đại thông tin. Một kỷ nguyên mà Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng như hơi thở, không khí của con người, vì chính những chuyển biến lớn cho xã hội, kinh doanh, giáo dục, và cuộc sống của nhân loại. Ngành giáo dục không thể thiếu được sự tham gia của một xã hội vi tính hóa giàu thông tin. Để bắt kịp với sự thay đổi nhanh chóng của CNTT trên toàn cầu, thì yêu cầu đặt ra đối với mỗi quốc gia là cần phải liên tục nâng cấp các nguồn lực, thông qua việc hiện đại hóa các yếu tố khác nhau của hệ thống Giáo dục. Hiện đại hóa có thể được tiến hành thông qua việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ giảng dạy hiện đại.
10 Rất nhiều quốc gia trên thế giới đã tiến hành cuộc cải cách giáo dục theo con đường này. Trong khu vực Đông Nam Á, Philippines là nước có nhiều chính sách đặc biệt đến chiến lược này. Sở Khoa học và Công nghệ, các Sở Giáo dục, Ủy ban về Giáo dục Đại học, Cơ quan Giáo dục và Phát triển Kĩ năng kĩ thuật đã nhất trí thông qua đề xuất mới về việc ứng dụng các thành tựu của Công nghệ hiện đại trong trong các trường học của chính phủ. Điều này được ghi rõ trong tài liệu mang tên "Kế hoạch Giáo dục Công nghệ tổng thể". Cựu bộ trưởng Ricardo T. Gloria đã đưa ra mô hình "Trường học của tương lai" để đáp ứng các nhu cầu của thời hiện đại với mục đích nâng cao chất lượng Giáo dục, đặc biệt là Khoa học và Công nghệ để sản phẩm đầu ra phải thông thạo kĩ thuật cơ bản, tính toán và kĩ năng tư duy phê phán. Điều này để giúp người học không chỉ có thể cạnh tranh trong nước mà cả trên thị trường lao động quốc tế. Những trường học này sẽ được trang bị cơ sở vật chất, trang thiết bị, cũng như phương thức, hệ thống học tập mới, như: phòng thí nghiệm khoa học, phòng thí nghiệm ngôn ngữ và các phòng thí nghiệm máy tính. Về cơ bản cũng nhằm mục đích cải thiện chất lượng Giáo dục và Đào tạo, để đem lại sự cạnh tranh toàn cầu cho người học sau khi tốt nghiệp. Thông qua các chức năng chính công nghệ đa phương tiện truyền thông, xác định lại vai trò của giáo viên từ người cung cấp kiến thức trở thành cố vấn trong việc học tập và lớn hơn nữa là tạo các cơ hội học tập cá nhân cho HS [87]. Trong thời gian cầm quyền của Tổng thống Joseph Estrada, Bộ Giáo dục, Văn hóa và Thể thao đã phát động một chương trình Giáo dục toàn diện để phổ biến CNTT trong công giáo dục. Dự án đầy tham vọng này viết tắt là DECS (Chương trình Hỗ trợ Tài nguyên Giáo dục). Nó tìm cách cung cấp cho HS từ các trường công lập, tư thục và những vùng khó khăn có thể tiếp cận một cách công bằng hơn với Công nghệ Giáo dục hiệu quả để cải thiện quá trình học tập [87]. Do đó, các yêu cầu để cải thiện khoa học giáo dục đã tăng cường sản xuất và nghiên cứu ứng dụng MVT vào DH theo hướng hiện đại hóa giáo dục. Những nghiên cứu này không chỉ liên quan đến đổi mới giảng dạy mà còn có liên quan trong việc tạo ra các giáo viên hiện đại trong quan điểm suy nghĩ và hành vi của họ. Do đó, để tạo ra một giáo viên hiện đại trong khoa học là thách thức của thế kỷ 21. Đó là người vừa có thể tích hợp công nghệ thông tin vào giảng
11 dạy, vừa có thể nắm bắt những mong muốn của người học, giúp HS thích nghi và phát triển hơn với cách giảng dạy hiện đại đó, tạo điều kiện để khoa học giáo dục đạt hiệu quả. Đối với những giáo viên dạy các môn Khoa học và Công nghệ, thông qua sự hỗ trợ của máy vi tính phải làm cho môn học trở nên thú vị và đầy thử thách. Đây chính là nguyên nhân thúc đẩy các đề tài nghiên cứu để xác định hiệu quả của máy vi tính trong việc giảng dạy kiến thức vật lí, quy trình khoa học và thái độ khoa học cho HS [87]. Bàn về hiệu quả của việc sử dụng MVT vào DH vật lí, rất nhiều công trình nghiên cứu đã tập trung phân tích vai trò của các mô phỏng TN vật lí, hoặc các đoạn phim TN trên MVT [90], [87], [89], [96], [91], [95], [94]. Những nghiên cứu này đã cho thấy rằng MVT là một công cụ hiệu quả để thu hút sự quan tâm của HS đối với các bài học vật lí. Tuy nhiên, DH vật lí bằng các TN thực vẫn là một phương pháp hiệu quả trong việc truyền đạt các kiến thức và hình thành kĩ năng xử lí khoa học cơ bản cho HS. Mặc dù sử dụng MVT mang lại nhiều thuận lợi trong DH vật lí, nhưng không có ý nghĩa khẳng định rằng MVT hiệu quả hơn so với PTDH truyền thống. Điều quan trọng là dù DH với bất kì phương pháp nào cũng phải khai thác tiềm năng học tập của HS đối với việc học vật lí [87]. Không thiên lệch về bất kì một giải pháp riêng lẽ nào, Chris Chiaverina và Michael Vollmer [88] đã lập các bảng phân phân loại đối tượng sử dụng tương ứng với các loại hình TN khác nhau trong QTDH vật lí. Đồng thời so sánh chi phí thực hiện của từng phương tiện DH khác nhau. Bài viết tập trung khai thác hiệu quả to lớn của TN trong QTDH. Đặc biệt, nhóm tác giả đã xác định chi tiết tầm nhìn chiến lược của DH vật lí đến năm 2050 thông qua bảng định hướng sử dụng các loại TN trong DH vật lí. Cụ thể: đề cao vai trò của MVT trong việc hỗ trợ TN, và khẳng định TN tự tạo luôn có chỗ đứng riêng trong DH vật lí. Qua đó, nhận thấy rằng vai trò của TN tự tạo và TN trên MVT luôn được đánh giá cao trong QTDH vật lí. Đồng thời, sử dụng các PTDH này được xác định là biện pháp tăng cường cho những TN vật lí sẵn có mà GV thực hiện nhưng chưa phát huy được nhiều tác dụng như mong muốn.
12 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Trong nhiều năm trở lại đây, Giáo dục Việt Nam đã và đang đổi mới không ngừng trên nhiều phương diện. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, chương trình, PPDH thì nhân tố PTDH cũng rất được quan tâm. Vấn đề này được thể hiện qua nhiều công trình nghiên cứu, đánh giá về hiệu quả sử dụng PTDH ở trường phổ thông của một số tác giả như: Dương Văn Cường - Nguyễn Thị Tuyết [19], Nguyễn Lâm Đức [23], Thiều Văn Nam [55], Lê Thị Tâm [68]. Đồng thời, tầm quan trọng của việc tăng cường đầu tư trang bị, quản lí các PTDH, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cũng được nhấn mạnh trong nhiều nghiên cứu như: Đặng Thị Thu Thuỷ [79], Trần Quốc Đắc [20], Phạm Ngọc Hải [28], và của nhiều tác giả khác [72],[46],[50],[74],[15],[54]. Trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là PTDH cơ bản, góp phần quan trọng trong việc hình thành nhận thức cho người học. Điều này đã được các tác giả Phạm Thị Phú [34], Huỳnh Trọng Dương[26], Cao Tiến Khoa [43], Dương Xuân Quý [64], Trần Thị Thanh Thư [76] khẳng định trong các nghiên cứu trong những năm gần đây. Theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tổng danh mục thiết bị DH tối thiểu cấp THPT là 648 mục dành cho 18 môn học. Vật lí là môn học có 161 loại thiết bị, chỉ đứng sau môn Hóa học với 162 loại [13]. Đối với các GV vật lí THPT, việc sử dụng các bộ TN trong dạy và học vật lí là hoạt động thường xuyên. Song để khai thác tốt các tiện ích, công năng của các bộ TN này trong DH thì không nhiều người làm được, và không thường xuyên làm được. Một số nguyên nhân được xác định bao gồm: - Thiết bị đang thiếu nhiều, những thiết bị đã có thì hỏng rất nhiều, có thiết bị thì hỏng một phần hoặc hỏng toàn phần; - TN chưa được đưa vào trong kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS, điều đó đã ảnh hưởng đến thái độ của cả người dạy và người học đối với việc sử dụng TN trong dạy và học vật lí. Vì thi cử có tác dụng điều chỉnh việc dạy và học: thi thế nào thì dạy và học thế đó;
13 - Một phần khác không kém phần quan trọng chính là ở đội ngũ GV chưa mạnh dạn tìm tòi, nghiên cứu sử dụng, để các TN vật lí, các PTDH hiện đại thực sự mang lại hiệu quả; - Ngoài ra, cũng cần phải thừa nhận rằng, khả năng sử dụng các thiết bị DH hiện đại cũng như thao tác TN của một bộ phận GV hiện nay nói chung còn một số hạn chế nhất định; - Các bộ TN chỉ thường được dùng trong các giờ thực hành của HS. Đa số TN chỉ dùng được một cách định tính, thậm chí nhiều dụng cụ không còn sử dụng được. Trong nhiều trường hợp, GV chỉ giới thiệu sơ sài cho HS về dụng cụ và hướng dẫn HS cách TN; - Trong các giờ dạy bài mới, một số GV cũng có ý thức sử dụng TN nhưng việc dùng TN thường chỉ với ý nghĩa minh họa cho kiến thức (làm tăng tính trực quan) mà ít dùng để khảo sát việc xây dựng từng đơn vị kiến thức của bài học; - Việc dùng TN trong DH thường theo ý chủ quan của mỗi GV. HS không biết là GV đang dùng TN để làm gì, GV sẽ dẫn dắt HS đi đến đâu. Tức là HS không được tham gia vào việc giải quyết các vấn đề của bài học để từ đó rèn luyện tư duy logic và óc sáng tạo, HS chỉ là người quan sát và nghe; - Việc dùng thí nghiệm không được kết hợp với sử dụng các phương pháp, hình thức DH tích cực như ‘‘Phương pháp dạy học nêu vấn đề’’; ‘‘Hình thức tổ chức hoạt động nhóm’’,… Không riêng môn Vật lí, mà nhiều môn học khác cũng đối mặt với nhiều khó khăn trong việc khai thác, sử dụng các PTDH hiện có. Với nhiều chức năng và tính ưu việt vốn có, CNTT được xem là giải pháp hiệu quả cho giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Luận điểm này được khẳng định trong nghiên cứu của các tác giả như: Nguyễn Thị Hồng Chuyên [17], Nguyễn Văn Hiền [30], Quách Tất Kiên [44], Lê Phước Lượng[48], Phạm Tấn Ngọc Thuỵ [78], Phạm Văn Sơn [67],... Xu hướng ứng dụng CNTT trong dạy – học có thể đưa chia làm 3 hướng cơ bản: 1/ CNTT là phương tiện của người giáo viên; 2/ CNTT là phương tiện của cả GV và HS; 3/ CNTT dường như chỉ là phương tiện học tập của HS, là môi trường học tập ảo. Theo tác giả Phạm Xuân Quế, có hai quan điểm khi ứng dụng CNTT trong
14 dạy học: Quan điểm 1: Chỉ sử dụng CNTT khi các phương tiện dạy học truyền thống không giúp HS nhận thức một cách khoa học (đầy đủ và chính xác) kiến thức vật lí cần nghiên cứu. Khi ứng dụng CNTT, với các chức năng ưu việt của nó, có thể giúp HS thu thập thông tin, dữ liệu về hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu một cách trực quan và đầy đủ hơn so với PTDH truyền thống. Nhờ đó, HS nhận thức về hiện tượng, quá trình Vật lí một cách khoa học hơn. Ví dụ: khi dạy về khái niệm đường sức trong điện trường của điện tích thông qua hình ảnh và TN mô phỏng bằng CNTT tính trực quan sẽ được nâng cao hơn nên HS có được biểu tượng sinh động hơn... Quan điểm 2: Chỉ nên ứng dụng CNTT khi các phương tiện dạy học truyền thống không hỗ trợ tốt việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực và tự lực. Dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng không chỉ đơn giản là cung cấp tri thức mà còn phải hướng dẫn học sinh hành động. Trong xã hội hiện đại với sự bùng nổ của CNTT, khoa học và công nghệ phát triển như vũ bão thì việc dạy học không thể chỉ giới hạn ở dạy kiến thức mà phải chuyển sang dạy phương pháp học. Trong nhiều trường hợp, phương tiện dạy học truyền thống, không thể cung cấp đầy đủ các thông tin về đối tượng nghiên cứu. Khi đó CNTT sẽ giúp HS phân tích, tổng hợp kết quả quan sát được nhằm: - Phát hiện ra vấn đề mới cần nghiên cứu hay mâu thuẫn cần giải quyết hoặc là trên cơ sở đó, HS phân tích, tổng hợp đưa ra giả thuyết khoa học; - Giải quyết vấn đề đang đặt ra một cách khoa học. Như vậy, trong các trường hợp, do hạn chế của phương tiện dạy học truyền thống mà HS phải học thụ động, phải công nhận nhiều kiến thức, không giúp HS tập nghiên cứu vật lí như nhà nghiên cứu vật lí, thì GV cần sự hỗ trợ của công nghệ thông tin [61]. Trong DH vật lí, đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến hiệu quả của việc ứng dụng CNTT vào DH [57], [33], [32], [82], [8], [40]... Điều này chứng tỏ vai trò quan trọng của CNTT nói chung và MVT nói riêng trong DH vật lí. Để khắc phục những khó khăn trong việc sử dụng TN vật lí ở trường phổ thông, ngoài giải pháp ứng dụng CNTT, khai thác TN tự tạo cũng là một giải pháp
15 hiệu quả. Tính hiệu quả của TN tự tạo trong DH vật lí đã được phân tích cụ thể trong một số luận án tiến sĩ: Nguyễn Hoàng Anh [1], Nguyễn Viết Thanh Minh [51],... và nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả khác như: Chu Mạnh Nguyên [56], Nguyễn Ngọc Hưng [36], [37], Dương Diệp Thanh Hiền [29], Trần Thị Huyền [41], Hà Văn Quỳnh [66], Nguyễn Anh Thuấn [77], [83], Nguyễn Viết Thanh Minh [52], [53], Nguyễn Mạnh Thảo [73], [75], Cao Thị Sông Hương [39], Nguyễn Lâm Đức [22], Nguyễn Thị Nhị [58], Trần Thuỳ Hương [38], Nguyễn Văn Biên [7], Mai Ngọc Anh [3],... Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng đơn lẻ độc lập từng giải pháp thì hiệu quả DH chưa thể đạt được như mong muốn. Do đó, một số nhà nghiên cứu đã hướng đến việc sử dụng phối hợp các PTDH khác nhau vào DH vật lí ở trường phổ thông. Dựa trên hai quan điểm về sử dụng CNTT trong DH vật lí [61], tác giả Nguyễn Thị Nhị đã đề xuất thêm hai quan điểm mới để có thể phát huy được tính tích cực và tự lực của HS [57]. Trong đó có một quan điểm nhấn mạnh sử dụng phối hợp CNTT với các phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện dạy học đơn giản tự tạo. Tác giả Trần Văn Thạnh đã chỉ rõ vai trò của trọng của TN và các phương tiện nghe nhìn trong DH vật lí. Đồng thời đề xuất các biện pháp sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn, cụ thể như: phối hợp TN với tranh ảnh; phối hợp TN với các video clips; phối hợp TN với camera, webcam; phối hợp TN với TN ảo, TN mô phỏng trên MVT. Tuỳ thuộc vào nội dung của từng bài học, vào các thiết bị cần được sử dụng, vào điều kiện cơ sở vật chất và PPDH để lựa chọn sự phối hợp có hiệu quả. Nguyên tắc để sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong DH vật lí 9 THCS bao gồm [71]: - Không lạm dụng PTNN mà phải dùng PTNN để hỗ trợ cho TN, tránh việc tổ chức thực hiện TN trên lớp một cách qua loa, đại khái; - Hình ảnh, âm thanh mà PTNN đem lại phải rõ nét hơn hình ảnh và âm thanh của TN thực hiện trên lớp, PTNN hỗ trợ cho TN, làm cho TN trở nên sinh động hơn; - Xây dựng các PTNN phối hợp với TN đảm bảo đơn giản hoá các thông tin phức tạp làm cho HS dễ nhớ, dễ hiểu.
16 Quy trình chung để thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN với các phương tiên nghe nhìn bao gồm 7 bước: Xác định mục tiêu bài học; Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học và quá trình hình thành kiến thức trong tiết dạy; Lựa chọn PPDH; Lựa chọn phương án phối hợp TN với các PTNN; Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài giảng; Xác định tiến trình DH cụ thể; Soạn giáo án lên lớp. Quy trình này đã được làm rõ qua hai sơ đồ trình bày quy trình chuẩn bị bài DH có sử dụng TN phối hợp với các PTNN trong điều kiện sử dụng máy vi tính và projector hoặc tivi màn hình lớn; và trong điều kiện sử dụng camera hoặc overhead. Tiến hành điều tra thực trạng DH vật lí ở các trường THCS và rút ra kết luận: Để sử dụng TN có hiệu quả cao trong DH, GV cần phải sử dụng phối hợp với các phương tiện nghe nhìn khác như tranh, ảnh, mô hình,…, trong đó MVT đóng vai trò rất quan trọng. Tuy nhiên, những quy trình mà tác giả đề xuất lại được áp dụng trên đối tượng là HS lớp 9 cấp trung học cơ sở. Trong một nghiên cứu khác, tác giả Chu Thị Hồng Lâm [45] đã làm nổi bật lên vấn đề về sự cần thiết của việc phối hợp sử dụng TN và các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học để phát triển năng lực tư duy vật lí cho HS miền núi. Cụ thể, đưa ra 5 biện pháp phát triển tư duy vật lí cho HS THPT miền núi, bao gồm: - Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS; - Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS; - Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tượng HS; - Tập dượt để HS giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lí; - Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho HS. Đồng thời đề xuất thực hiện đồng bộ 4 biện pháp phối hợp sử dụng TN và các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học: * Biện pháp 1: Nghiên cứu kĩ các nội dung kiến thức cần truyền tải trong giờ học, phân tích các hiện tượng Vật lí xảy ra để thấy rõ cơ chế của hiện tượng. Qua đó GV phải định hướng được cần các PTDH nào trong bài, cách sử dụng các phương tiện đó như thế nào trong từng phần xây dựng kiến thức của bài.
17 * Biện pháp 2: Nắm ưu, nhược điểm của từng bộ dụng cụ TN trước khi dạy bài học đó và xem nó mang lại hiệu quả thế nào. Nếu TN thực mà mang lại hiệu quả cao ta sẽ tiến hành làm TN thực trong bài giảng. Lựa chọn các TN dễ có, dễ sử dụng, làm TN thành công và có tính trực quan, đủ thời lượng giảng dạy cho phần kiến thức đó đạt hiệu quả giáo dục cao. * Biện pháp 3: Đối với bài dạy không thể chứng minh được bằng TN thực; hoặc các TN diễn ra quá nhanh, gây khó khăn cho HS khi quan sát; các TN không thể tiến hành tại lớp học; các TN có độ chính xác không cao; khi cần giới thiệu các ứng dụng của kiến thức trong đời sống và kỹ thuật;... thì GV phải cần đến sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT như: dùng phần mềm DH, các TN ảo, các băng học tập, thiết kế các hình ảnh động minh hoạ để khắc phục các hạn chế không làm được của TN thực. Vai trò của các phương tiện CNTT lúc này là trực quan hoá các TN khó quan sát, khó thành công, hỗ trợ đặc biệt cho các TN không có sẵn hoặc các TN mất nhiều thời gian. * Biện pháp 4: Lập sơ đồ xây dựng tiến trình dạy học của bài để có PPDH thích hợp cho bài. Khi sử dụng kết hợp thí nghiệm và các phương tiện CNTT thì GV phải tổ chức phương pháp học tập thật sự linh hoạt để có đủ thời gian cho một tiết dạy khi ta vận dụng thực hiện cả TN và phương tiện CNTT trong một bài giảng. Mỗi đối tượng HS cần có sự điều chỉnh PPDH khác nhau và mức độ đòi hỏi tư duy khác nhau. Do vậy khi thiết kế phương án dạy học, cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi, hình ảnh mô phỏng, minh hoạ theo cấp độ yêu cầu đối với tư duy. GV nên chuẩn bị chu đáo TN trước giờ học, tiến hành đo thử để nắm được tính chính xác của dụng cụ đo. Các phương tiện CNTT cần chuẩn bị trước, chạy thử và hướng dẫn HS cách sử dụng nếu có các phần mềm DH. Đồng quan điểm như trên, Mông Thanh Dũng [25] cũng xác định việc sử dụng phối hợp thí nghiệm và phương tiện CNTT là điều cần thiết trong DH vật lí hiện nay. Một số trường hợp cần thiết sử dụng phối hợp được tác giả chỉ ra bao gồm: - Khi TN không quan sát rõ về mặt hình ảnh phải kết hợp TN với mô hình động của TN và mô phỏng trên MVT; - Khi TN diễn ra quá nhanh không thể quan sát rõ thì phải dùng đồng thời
18 với mô hình mô phỏng trên MVT để quan sát rõ cơ chế của hiện tượng; - Khi giới thiệu các hiện tượng và ứng dụng của kiến thức Vật lí trong thực tế, kĩ thuật; - Khi xử lí các kết quả thí nghiệm mất quá nhiều thời gian thì phải dùng MVT sử dụng để tính toán; - Khi muốn mô phỏng một quá trình TN cho diễn ra chậm và phóng to, thu nhỏ TN; - Khi muốn chứng minh hiện tượng mà không thể quan sát được bằng mắt thường. Hạn chế của các đề tài nghiên cứu này là chỉ dừng lại ở việc sử dụng phối hợp dạy định luật cơ học, và đối tượng học sinh miền núi - một đối tượng học sinh tương đối nhỏ lẻ, có đặc trưng riêng. Xác định mục tiêu nghiên cứu là cần phải có các phương án phối hợp các TN với các PTDH đáp ứng các yêu cầu, nhiệm vụ giảng dạy vật lí, dễ vận dụng cho giảng dạy vật lí trong trường phổ thông, Nguyễn Văn Cường [18] đã xác định các nguyên tắc phối hợp bao gồm: Nguyên tắc 1: Đảm bảo tính chính xác của kiến thức Các TN và phương tiện hỗ trợ trong giảng dạy phải được chọn lựa một cách hợp lí sao kết quả thu được vừa đủ cho GV xây dựng kiến thức bài học bằng các suy luận logic hợp lí với trình độ nhận thức của HS. Nguyên tắc 2: Đảm bảo tính hệ thống của kiến thức Việc xây dựng các kiến thức cho HS cần được tổng kết lại sau mỗi phần học để HS không chỉ nhìn nhận và tiếp thu được những kiến thức đơn lẻ mà còn có thể nhìn nhận những kiến thức ấy trong một thể thống nhất có liên quan và rang buộc với các kiến thức khác. Nguyên tắc 3: Đảm bảo tính khái quát của kiến thức Việc xây dựng kiến thức cho HS không chỉ dừng lại ở một sự kiện, một mối quan hệ đơn lẻ mà cần được GV khái quát hoá thành các kiến thức tổng quát tạo cho HS khả năng khảo sát các quá trình, các đối tượng và hiện tượng Vật lí cùng loại hoặc tương tự, nó biểu hiện năng lực tư duy khái quát của HS. Nguyên tắc 4: Đảm bảo tính bền vững của kiến thức
19 Với mỗi kiến thức được xây dựng, GV cần có kế hoạch cụ thể giúp HS không chỉ biết về kiến thức đó mà còn có khả năng thông hiểu, vận dụng... kiến thức đó. Cũng chỉ khi các kiến thức được học được vận dụng thì nó mới có khả năng được người học sử dụng trong cuộc sống sau này. Nguyên tắc 5: Đảm bảo tính áp dụng được của kiến thức và khả năng vận dụng chúng Việc xây dựng các kiến thức cần gắn liền với các hiện tượng, sự vật có trong thực tế. Từ những kiến thức xây dựng trên cơ sở thực tế, HS mới dễ dàng trong việc vận dụng những gì được học trong cuộc sống của mình. Dựa trên hệ thống nguyên tắc và tùy thuộc điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường mà GV có thể chọn lựa các hình thức phối hợp khác nhau, với các phương án cụ thể: Phương án 1: Phối hợp TN biểu diễn với máy chiếu vật thể chiếu trực tiếp hình ảnh TN lên màn hình lớn. Phương án này giúp HS cả lớp có thể cùng quan sát được rõ ràng, chi tiết các thao tác TN và hiện tượng TN. Thu thập được đầy đủ các thông tin thực về hiện tượng xảy ra trong TN thực giúp HS có thể tự tin, tích cực tham gia xây dựng bài giảng, tin tưởng vào kiến thức được xây dựng. Phương án 2: Phối hợp TN biểu diễn thực với TN mô phỏng trình chiếu trên màn ảnh lớn, TN mô phỏng giúp HS có thể quan sát hiện tượng xảy ra TN rõ ràng hơn nhờ việc khuếch đại tín hiệu, loại bỏ các yếu tố, các chi tiết không mong muốn ảnh hưởng đến hiện tượng TN. Mô phỏng và TN ảo giúp GV đưa đến HS các hiện tượng phức tạp, các TN nguy hiểm không thể làm trực tiếp được hoặc các TN cồng kềnh cần nhiều thiết bị không thể mang lên lớp được. Phương án 3: Phối hợp TN do GV trực tiếp làm trên lớp với các TN do GV chuẩn bị sẵn và quay phim ghi lại hình ảnh. Các TN làm sẵn và ghi lại bởi các đoạn video giúp tiết kiệm thời gian mang dụng cụ TN và thao tác TN trên lớp, đảm bảo cho các TN phức tạp luôn thành công. Phương án 4: Phối hợp TN trong bài học với các hiện tượng trong thực tế do các PTDH đem lại trong tranh ảnh, hình vẽ, đoạn phim giúp HS có mối liên hệ giữa hiện tượng được biết trong bài học với các hiện tượng trong cuộc sống có liên quan. Việc này giúp HS khắc sâu kiến thức và nâng cao khả năng vận dụng sáng
20 tạo các kiến thức vào cuộc sống. Nắm bắt hai giải pháp hiệu quả khắc phục những khó khăn khi sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, một số đề tài nghiên cứu tập trung vào sử dụng phối hợp TN tự tạo và CNTT trong DH vật lí. Căn cứ vào mức độ hỗ trợ của MVT đối với TN, tác giả Trần Thị Ngọc Ánh [2] đã chia TN có sự hỗ trợ của MVT làm hai loại: MVT hỗ trợ TN (TN mô phỏng, TN ảo, phim TN) và TN thực có sự hỗ trợ của MVT. Dựa trên ba xu hướng được quan tâm trong việc nghiên cứu khai thác và sử dụng TN, bao gồm: xu hướng hiện đại hóa, xu hướng nghiên cứu các thiết bị tự tạo, và xu hướng khai thác đa phương tiện; tác giả đã đề xuất các phương án phối hợp TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT như sau: - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN mô phỏng; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN ảo; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với phim TN; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN thực có sự hỗ trợ của MVT. Quá trình sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS được vận dụng vào các giai đoạn DH cụ thể: đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của quá trình nhận thức; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; và củng cố, vận dụng kiến thức. Quy trình thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT gồm 5 bước, dựa trên các nguyên tắc: - Các TN sử dụng trong quá trình phối hợp TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT phải đảm bảo tính khoa học, phù hợp với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng trong tự nhiên; - Hệ thống các TN phối hợp phải phù hợp với nội dung chương trình, sách giáo khoa, đảm bảo thực hiện đúng các mục tiêu QTDH đã đề ra; - Khi lựa chọn TN để xây dựng một vấn đề DH cần xuất phát từ những quan điểm dựa trên cơ sở hiểu biết về một số quy luật tâm lí, cần phải có một mức độ thích hợp nhất định giữa các kiến thức đã nhận thức được và hiện tượng mới đang được quan sát. Những hiện tượng được quan sát hoàn toàn mới mẻ và HS không
21 hiểu sẽ không thể dẫn tới việc xây dựng tình huống có vấn đề và không kích thích được những hoạt động tư duy tích cực; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT vào DH phải phối hợp nhuần nhuyễn với các PPDH tích cực, phân bổ thời gian hợp lí cho từng giai đoạn nhận thức trong tiến trình DH; - Việc trình bày TN chứng minh phải kết hợp nhuần nhuyễn với PP thuyết minh để hình thành mối liên kết hữu cơ. Vì thế việc biểu diễn TN không phải trước lúc nói hoặc sau lúc nói mà đồng thời với lúc nói tới nó; - Không được quá lạm dụng các TN trên máy tính, đồng thời phải có phương án khai thác tối đa hiệu quả của các thiết bị TN vốn có tại trường phổ thông (trong hệ thống thiết bị TN được trang bị hàng năm), tùy điều kiện cụ thể để có phương án thích hợp; - Các yếu tố, chi tiết trong TN tự tạo, TN có sự hỗ trợ của MVT cần rõ ràng, dễ quan sát, mang tính thẩm mĩ, giáo dục cao, không đi ngược lại với thuần phong mĩ tục của dân tộc. Đồng quan điểm trên, một số tác giả đã phát triển sử dụng phối hợp TN tự tạo và MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông [24], [31]. Tuy nhiên, những đề tài này vẫn chưa đề cập đến vai trò của TN được trang cấp ở trường phổ thông trong quá trình sử dụng phối hợp. Tập trung vào các loại hình TN vật lí, tác giả Phạm Xuân Quế [62] cho rằng sử dụng phối hợp các loại TN trong DH Vật lí sẽ góp phần phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Mỗi loại TN đều có những ưu, nhược điểm nhất định với những chức năng, mục đích lí luận DH khác nhau. Chính vì vậy, trong QTDH, để phát huy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, GV phải biết kết hợp, sử dụng phối hợp các loại TN, qua đó phát huy những ưu điểm, khắc phục nhược điểm của từng loại TN. Nhưng khi sử dụng phối hợp các loại TN trong dạy học vật lí phải đảm bảo những nguyên tắc sau: - Chỉ sử dụng những TN ảo khi TN thật không giúp HS nhận thức một cách đầy đủ, chính xác kiến thức vật lí cần nghiên cứu hoặc không hỗ trợ tốt việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực, tự lực và sáng tạo; - Có thể sử dụng TN và sử dụng phối hợp các loại TN ở các khâu khác nhau
22 của quá trình dạy học, các giai đoạn của quá trình nhận thức... nhưng phải đặc biệt lưu ý chức năng lí luận dạy học của từng loại TN để sử dụng TN cho phù hợp với từng giai đoạn đó; - Gắn việc sử dụng phối hợp các loại TN với hệ thống các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS trong quá trình TN (thiết kế phương án TN, lập kế hoạch TN, thu thập số liệu và xử lí số liệu), qua đó kích thích sự tranh luận tích cực, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập. Tính cấp thiết của vấn đề mà đề tài nghiên cứu đang hướng đến thể hiện rõ khi phạm vi đề cập không chỉ dừng lại ở các luận án, luận văn, bài báo trên tạp chí khoa học mà còn được đề xuất thông qua các sáng kiến kinh nghiệm của GV phổ thông [106], các bài luận trên diễn đàn giáo dục của các trường [107]. Tuy nhiên các luận điểm trong các bài viết này chỉ mang tính chất nhỏ lẻ, rời rạc. 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN Dựa trên những nghiên cứu trong và ngoài nước như đã phân tích ở trên, có thể nhận thấy rằng: - Sử dụng hiệu quả PTDH góp phần quyết định sự thành công của QTDH. Đặc biệt, đối với môn vật lí, TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Tuy nhiên, sử dụng đơn lẻ bất kì loại PTDH nào cũng khó có thể phát huy tối đa hiệu quả DH. Do đó, thuật ngữ "phối hợp" được lặp đi lặp lại trong những công trình của các tác giả khác nhau chứng tỏ vấn đề nghiên cứu của đề tài là hoàn toàn phù hợp với xu thế DH hiện nay. - Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến sử dụng phối hợp các loại PTDH khác nhau nhằm tăng cường hiệu quả của TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, nhưng lại phân chia thành hai xu hướng rõ rệt: phối hợp TN với CNTT, phối hợp TN tự tạo với CNTT. Điều này cho thấy vai trò của một PTDH sẽ được tăng cường phát huy khi được bổ trợ thêm bởi một PTDH khác. Tuy nhiên, vẫn chưa có đề tài nghiên cứu nào tập trung nghiên cứu sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Dù trước đó, quan điểm này đã được đề cập ở một số đề tài. Tuy chưa có công trình nghiên cứu nào tập trung nghiên cứu phối hợp ba thành tố như đề tài đã xác định, nhưng việc xác định nhiều hơn một PTDH nhằm phát huy hiệu quả DH vật lí ở trường phổ thông cũng được xem là cứ liệu quan trọng.
23 - Bản thân TN tự tạo và TN trên MVT, ngoài nhiệm vụ khắc phục những khó khăn của TN ở trường phổ thông, thì bản thân mỗi thành tố, đều có những vai trò độc lập quan trọng nhất định trong DH vật lí. Do đó, có thể nói, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN là thực sự cần thiết, không phải chỉ là giải pháp tạm thời để giải quyết những khó khăn trước mắt về thiếu thốn cơ sở vật chất. - Thiết nghĩ, nếu sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH vật lí dựa trên một PPDH tích cực thì sẽ hiệu quả hơn. Do đó, chúng tôi lựa chọn phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề làm cơ sở để vận dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Căn cứ vào những phân tích trên, chúng tôi xác định một số nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau: - Nghiên cứu, xây dựng bổ sung cơ sở lí luận của việc sử dụng PTDH nói chung và TN trong DH vật lí nói riêng; - Nghiên cứu, phân tích vai trò, ưu điểm và hạn chế của từng loại hình TN trong QTDH vật lí ở trường phổ thông; - Nghiên cứu các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, trên cơ sở đó đề xuất vị trí sử dụng phối hợp của từng loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Đồng thời tiến hành TNSP để kiểm nghiệm giả thuyết khoa học đã đặt ra ban đầu.
24 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.1. CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC Các học thuyết tâm lí khác nhau đã có những ảnh hưởng lớn đến hoạt động sư phạm nói chung và đến PPDH nói riêng. Xu hướng chung của các trường phái tâm lí học đều là nghiên cứu và đưa ra quan điểm của mình về hoạt động nhận thức, là cơ sở để các nhà lí luận DH xây dựng những quan điểm về hoạt động và PPDH tương ứng. 2.1.1. Thuyết xử lí thông tin 2.1.1.1. Cơ chế hoạt động của hệ thần kinh trung ương Trong lịch sử tiến hoá của con người, sự nảy sinh và phát triển về tâm lí, trí tuệ, ý thức... gắn liền với sự nảy sinh và phát triển của hệ thần kinh mà đỉnh cao cuối cùng là não bộ. Không có não bộ với các đặc tính về cấu trúc và chức năng đặc biệt thì sẽ không có ý thức, tâm lí, trí tuệ... con người. Não là cơ sở vật chất, là cơ sử tự nhiên và là khởi nguồn của tâm lí, trí tuệ. Để phát triển tâm lí, trí tuệ, con người không chỉ cần có bộ não khoẻ mạnh mà phải thông qua hoạt động, giao tiếp, trong đó hoạt động học tập là hoạt động chủ đạo mang tính đặc trưng của xã hội loài người [21]. Tổ chức hoạt động DH nói chung và hoạt động học tập nói riêng cần phải tuân thủ theo những đặc điểm và quy luật của hoạt động sinh lí thần kinh cấp cao. Trong quá trình này, người dạy sử dụng ngôn ngữ bằng lời và cử chỉ hành động của cơ thể, kết hợp với các học liệu, trực quan để tác động đến hệ thống các giác quan của người học. Các giác quan của con người, với tư cách là cơ quan tiếp nhận đầu tiên những kích thích từ bên ngoài và biến những kích thích này thành những xung động dần truyền vào bộ não (trung ương thần kinh) để xử lí [21]. Hệ thần kinh là một hệ cơ quan phân hóa cao nhất trong cơ thể người ở dưới dạng ống và mạng lưới đi khắp cơ thể, được cấu tạo bởi một loại mô chuyên biệt là mô thần kinh, gồm các tế bào thần kinh - nơ-ron và các tế bào thần kinh đệm (thần kinh giao cảm). Cũng chính các nơ-ron đã tạo ra hai thành phần cơ bản của não, tủy
25 sống và hạch thần kinh là chất xám và chất trắng. Về mặt cấu tạo, hệ thần kinh được chia ra làm 2 bộ phận là bộ phận trung ương (não, tủy sống) và bộ phận ngoại biên (các dây thần kinh, hạch thần kinh), trong đó bộ phận trung ương giữ vai trò chủ đạo. Hoạt động thần kinh cấp cao ở người hình thành nên nhiều phản xạ có điều kiện rất phức tạp mà không sinh vật nào có được. Dưới góc độ hoạt động sinh lí thần kinh, có thể nói bản chất của quá trình tổ chức DH, của hoạt động học tập là quá trình hình thành những phản xạ có điều kiện [21]. I.P.Pavlov (1849 – 1936) nhà tâm, sinh lí học Nga, đã phát minh ra học thuyết về hoạt động thần kinh cấp cao. Nhờ có học thuyết Pavlov, loài người mới có hiểu biết thực sự chính xác và khoa học về những hiện tượng tâm lí và trí tuệ. I.P.Pavlov chia hoạt động thần kinh trung ương làm hai loại: hoạt động thần kinh cấp thấp và hoạt động thần kinh cấp cao [21]. - Hoạt động thần kinh cấp thấp: Là hoạt động của não trung gian, não giữa, tiểu não, hành tủy, tủy sống. Nhiệm vụ của hoạt động thần kinh cấp thấp chủ yếu là điều hòa sự tương quan và phối hợp hoạt động của các phần cơ thể với nhau, bảo đảm đời sống sinh vật bình thường của cơ thể. Hoạt động thần kinh cấp thấp là hoạt động bẩm sinh do thế hệ trước truyền lại, nó khó thay đổi hoặc ít thay đổi. Cơ sở của hoạt động thần kinh cấp thấp là phản xạ không điều kiện. - Hoạt động thần kinh cấp cao: Là hoạt động của não để thành lập phản xạ có điều kiện, hưng phấn hoặc ức chế (dập tắt phản xạ). Qúa trình thành lập phản xạ có điều kiện có liên hệ chủ yếu với hoạt động của vỏ não, hai hoạt động hưng phấn và ức chế đảm bảo quan hệ phức tạp, chính xác và tinh vi của cơ thể đối với thế giới bên ngoài. Hoạt động thần kinh cấp cao là cơ sở sinh lí của hiện tượng tâm lí, trí tuệ phức tạp như ý thức, tư duy, tâm vận, ngôn ngữ…. Đây là hoạt động tự tạo của cơ thể trong quá trình sống và hoạt động. Hoạt động thần kinh cấp cao ở người là quá trình tích lũy vốn kính nghiệm của cá nhân, là kết quả phản ánh của nhiều thế hệ mang dấu ấn của toàn bộ lịch sử phát triển xã hội loài người. Là kết quả của giáo dục, tự giáo dục của mỗi cá nhân. Hoạt động thần kinh cấp cao và hoạt động thần kinh cấp thấp có mối liên hệ tác động qua lại lẫn nhau và cả hai quá trình này đều dựa vào hai quá trình thần kinh cơ bản đó là
26 hưng phấn và ức chế. Toàn bộ hoạt động của não diễn ra trên cơ sở hai quá trình thần kinh cơ bản là hưng phấn và ức chế [21]. - Quá trình hưng phấn: Là hiện tượng hoạt hóa tổ chức sống khi có kích thích tác động, đây là quá trình thần kinh giúp hệ thần kinh thực hiện hoặc tăng độ mạnh của một hay nhiều phản xạ. Ví dụ: HS đang chú ý lắng nghe giáo viên nói thì trên màn hình trình chiếu đối tượng trực quan nào đó có các dấu hiệu đặc biệt, hấp dẫn (về màu sắc, hình khối, kích thức, âm thanh...) thì sẽ gây kích thích người học. Kích thích này mạnh hơn lời nói của giáo viên, khiến hoạt động của toàn bộ cơ thể ta phản ứng trước kích thích mạnh đó thì trên vỏ não đã hình thành điểm hưng phấn và điểm hưng phấn này mạnh hơn các điểm hưng phấn khác. Đó là điểm hưng phấn ưu thế. - Quá trình ức chế: Là quá trình hoạt động thần kinh nhằm làm mất hoặc yếu hưng tính của tế bào thần kinh. Nói cách khác đây là quá trình trần kinh, giúp thần kinh kìm hãm hoặc làm mất đi một phản xạ hay một số phản xạ. Hưng phấn và ức chế là hai mặt thống nhất của hoạt động thần kinh. Không có một hoạt động thần kinh nào lại chỉ có thể dựa vào hưng phấn hay ức chế, mà luôn phải dựa vào cả hai quá trình này. Ở chỗ này trên vỏ não bị ức chế thì chỗ khác lại hưng phấn. Toàn bộ hoạt động của hệ thần kinh đều do hai quá trình hưng phần và ức chế hoạt động nối tiếp, thay thế nhau. Hai quá trình này là kết quả tác động của môi trường bên ngoài và bên trong cơ thể tới não; ý thức của người học và người dạy đóng vai trò tích cực trong việc điều khiển hai quá trình này. Với người dạy, cần giúp người học hiểu được lợi ích của những thông tin, tri thức, kĩ năng mà học tiếp thu được từ đó người học biến những tri thức cần học trở thành nhu cầu hoạt động cần chiếm lĩnh. Do đó, trong DH, người dạy cần sử dụng kết hợp nhiều phương pháp và kĩ thuật khác nhau trong một đơn vị tri thức hay một quá trình hình thành kĩ năng, để duy trì hai quá trình hưng phần và ức chế phù hợp ở người học. 2.1.1.2. Các quan điểm về lí thuyết xử lí thông tin Lí thuyết xử lí thông tin bao gồm nhiều quan điểm khác nhau, trong đó có thể chia thành hai nhóm chính: quan điểm xử lí thông tin thực sự (literal view) và quan điểm xử lí thông tin mang tính chất kiến tạo (constructivist view) [21].
27 Quan điểm xử lí thông tin thực sự là quan điểm cổ điển trong tâm lí học xử lí thông tin. Quan điểm này cho rằng hình ảnh tâm lí (mental representations), những biểu tượng trí tuệ đơn thuần chỉ là những đơn vị thông tin, có thể biểu diễn bằng những kí hiệu và xác định bằng toán học. Những đơn vị thông tin này tồn tại một cách khách quan không phụ thuộc vào vị trí chúng ta giữ gìn chúng. Như vậy, quá trình nhận thức đơn giản chỉ là quá trình tính toán trí óc, thực hiện những thuật toán. Theo quan điểm này, thực chất hoạt động học và hoạt động dạy là quá trình đưa thông tin từ bên ngoài vào và “đặt” nó đâu đó trong đầu người học. Quan điểm lí thuyết xử lí thông tin mang tính chất kiến tạo là quan điểm mới và tiến bộ hơn so với quan điểm cổ điển nêu ở trên. Theo quan điểm này, biểu tượng trí tuệ là tri thức chứ không phải là thông tin. Trong khi thông tin có tính chất nguyên tử, cụ thể, khách quan, được sắp xếp một cách tùy tiện thì kiến thức mang tính hệ thống, khái quát, gián tiếp và có liên kết lôgic. Quá trình xử lí thông tin là một quá trình tích cực, trong đó những kinh nghiệm mới sẽ được hệ thống hóa lại và hòa nhập vào những kiến thức đã có. Quá trình này không phải là một chuỗi những thuật toán được sắp xếp theo thứ tự nhất định mà là những quá trình được lựa chọn, sắp xếp có hệ thống, có nhiệm vụ tìm ra ý nghĩa của những kinh nghiệm mới thu nhận được. Dù là quan điểm nào đi nữa thì hoạt động học vẫn được xem là quá trình xử lí thông tin. Người học đóng vai trò là người tiếp nhận thông tin được đưa đến và xử lí nó. Hoạt động dạy được định nghĩa là hoạt động của GV nhằm cung cấp thông tin, truyền thụ tri thức các môn học cho HS. Dựa trên quan niệm đó, lí thuyết xử lí thông tin đã đặc biệt quan tâm đến các phương pháp tác động của GV, và cho rằng kết quả học tập của HS là hệ quả trực tiếp từ sự tác động của GV. Lí thuyết xử lí thông tin cũng đã nhấn mạnh vai trò của quá trình nhận thức trong hoạt động học, đồng thời hoạt động học đã được xem là một quá trình tích cực, đặc trưng cho từng môn học và khác biệt đối với từng cá nhân. 2.1.1.3. Vai trò của các kênh thông tin Học tập là một sự quan sát có cân nhắc từ những kinh nghiệm của bản thân người học để hình thành lên những kiến thức mới. Sự quan sát phải thông qua
28 nhiều cơ quan cảm giác. Sự lưu giữ lại được những kinh nghiệm (kiến thức và kĩ năng) qua các thu nhận khác nhau được thể hiện như sau: Hình 2.1. Sự lưu giữ thông tin, kinh nghiệm qua các kênh thu nhận thông tin Các câu tục ngữ sau cũng thể hiện sự so sánh các kênh thu nhận thông tin: “Trăm nghe không bằng một thấy, trăm hay không bằng tay quen“ (tục ngữ Việt Nam), “Điều tôi nghe tôi quên, điều tôi nhìn tôi nhớ, điều tôi làm tôi hiểu” (tục ngữ Trung Quốc) Một buổi DH có hiệu quả tốt nhất khi có sự minh họa đầy đủ. Vai trò và hiệu quả của PTDH được thể hiện thông qua tháp sử dụng hiệu quả PTDH:
29 Hình 2.2. Tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học Hình 2.2 được gọi là tháp hiệu quả sử dụng các loại PTDH. Trục đứng của tháp mô tả việc học bằng hành động kinh nghiệm đi từ hoạt động trực tiếp đến gián tiếp rồi hình thành biểu tượng đến khái quát trừu tượng, tức là đi từ cụ thể đến trừu tượng. Trục ngang mô tả sự lĩnh hội được của HS sau khi học bằng các PTDH tương ứng. Theo tháp này, khi trình bày một vấn đề nên sử dụng vật thật là tốt nhất. Còn trình bày bằng lời hoặc ký hiệu thì mức độ thu nhận được ở HS là ít nhất. 2.1.2. Thuyết kiến tạo Lí thuyết kiến tạo đang là một trong những lí thuyết về DH vượt trội được sử dụng trong giáo dục. Lí thuyết này khuyến khích người học tự xây dựng kiến thức cho mình dựa trên những thực nghiệm cá nhân và áp dụng trực tiếp vào môi trường học tập của các em. Mỗi cá nhân HS là trung tâm của tiến trình DH, còn GV đóng vai trò tổ chức điều khiển và là người đại diện cho tri thức khoa học chính thống, đóng vai trò trọng tài để thể chế hóa tri thức mới của bài học.
30 Thuyết kiến tạo của J. Bruner là lí thuyết về sự nhận thức được bắt nguồn từ tư tưởng của J.Piaget. Tư tưởng cốt lõi của thuyết kiến tạo là: tri thức được xuất hiện thông qua việc chủ thể nhận thức tự cấu trúc vào hệ thống bên trong của mình, tri thức mang tính chủ quan. Với việc nhấn mạnh vai trò chủ thể nhận thức trong việc giải thích và kiến tạo tri thức, thuyết kiến tạo thuộc lí thuyết chủ thể. Cần tổ chức sự tương tác giữa người học và đối tượng học tập, để giúp người học xây dựng thông tin mới vào cấu trúc tư duy của chính mình, đã được chủ thể điều chỉnh. Học không chỉ là khám phá mà còn là sự giải thích, cấu trúc mới tri thức [16]. Lí thuyết kiến tạo được tóm tắt dưới nhiều dạng sơ đồ khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp. Hình 2.3. Sơ đồ lí thuyết kiến tạo [108] Theo J. Bruner, không có kiến thức khách quan tuyệt đối. Kiến thức là một quá trình và là sản phẩm được kiến tạo theo từng cá nhân (tương tác giữa đối tượng học tập và người học); Về mặt nội dung, DH phải định hướng theo những lĩnh vực và vấn đề phức hợp, gần với cuộc sống và nghề nghiệp, được khảo sát một cách tổng thể; Việc học tập chỉ có thể được thực hiện trong một quá trình tích cực, vì chỉ
31 từ những kinh nghiệm và kiến thức mới của bản thân thì mới có thể thay đổi và cá nhân hóa những kiến thức và khả năng đã có; Học tập trong nhóm có ý nghĩa quan trọng góp phần cho người học tự điều chỉnh học tập của bản thân mình; Học qua sai lầm là điều rất có ý nghĩa; Các lĩnh vực học tập cần định hướng vào hứng thú người học, vì có thể học hỏi dễ nhất từ những kinh nghiệm mà người ta thấy hứng thú hoặc có tính thách thức [16]. Dạy học theo quan điểm của thuyết kiến tạo nghĩa là GV hướng dẫn để HS tự khám phá ra tri thức, thực hiện những nhiệm vụ học tập, từ đó kiến tạo tri thức cho bản thân. Vì vậy, các kiểu DH như: dạy học khám phá, dạy học hợp tác, dạy học giải quyết vấn đề… đều được coi là các PPDH vận dụng quan điểm của lí thuyết kiến tạo. Trong DH, HS được khuyến khích sử dụng các phương pháp riêng của họ để kiến tạo tri thức chứ không phải chấp nhận lối tư duy của người khác. Như vậy, tri thức được kiến tạo một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức chứ không phải được tiếp nhận một cách thụ động từ môi trường bên ngoài. Trong môi trường học tập kiến tạo, HS được học nhiều hơn khi thực sự được cuốn hút vào việc học, thay vì chỉ lắng nghe thụ động, nghĩa là thuyết kiến tạo coi trọng vai trò chủ động và tích cực của HS trong quá trình học tập để tạo nên tri thức cho bản thân, đặc biệt tư duy của HS dần trở nên trừu tượng và phát triển hơn, HS được thúc giục để hoạt động trong tiến trình học tập. Vai trò trung tâm của QTDH được chuyển từ GV sang HS. GV đóng vai trò là người cố vấn, dàn xếp, nhắc nhở và giúp HS phát triển, đánh giá những hiểu biết và việc học của mình. Cả GV và HS không chỉ xem kiến thức là một thứ để nhớ mà còn xem kiến thức là một cấu trúc động. Quy trình DH theo thuyết kiến tạo có cấu trúc như sau [16]:
32 Hình 2.4. Cấu trúc quy trình dạy học theo thuyết kiến tạo Theo quy trình này, việc dạy một kiến thức mới không phải bắt đầu từ việc GV thông báo kiến thức đó mà phải bắt đầu từ việc khám phá của HS về kiến thức cần lĩnh hội. HS có cơ hội bộc lộ những quan điểm của mình, lắng nghe quan điểm của bạn, được tranh luận, thống nhất ý kiến. Qua lắng nghe, theo dõi những quan điểm của HS, GV sẽ phát hiện ra nhiều yếu tố bất ngờ hoặc khác thường, GV tôn trọng những ý kiến của HS, khuyến khích HS lựa chọn con đường đi đúng để tiếp cận được tri thức. Kết quả của hoạt động đó, HS có được một hệ thống kiến thức phù hợp với yêu cầu, đồng thời các em tìm ra được con đường chiếm lĩnh tri thức. DH theo mô hình trên đã chứa đựng sự thay đổi quan điểm là DH phải luôn chú ý tới những tri thức và kĩ năng đã có của HS, đó là một trong những tiền đề để tổ chức DH những kiến thức mới. 2.1.3. Thuyết đa trí tuệ Sau một thời gian nghiên cứu trên nhiều mặt về trí tuệ, Howard Gardner đã đưa ra một lí thuyết tâm lí học mới, đó là lí thuyết về nhiều dạng trí thông minh mà ông gọi tắt là MI “Theory of Multipe intelligences”. Lí thuyết này được công bố chính thức năm 1983, khi ông xuất bản cuốn sách “Frames of Mind: The Theory of Multiple Intelligences”. Cốt lõi của lí thuyết tâm lí này là sự thừa nhận nhiều thành phần của trí thông minh của con người. Ông đưa ra tám dạng trí thông minh khác nhau đó là: ngôn ngữ, lôgic - toán học, âm nhạc, không gian, cơ thể - vận động, giao tiếp, nội tâm, và tự nhiên học [47]. Tuy nhiên ứng với mỗi cá nhân sẽ có những loại trí tuệ vượt trội hơn các loại trí tuệ còn lại. Kiến tạo tri thứcKhám phá Câu hỏi của HS Khảo sát cụ thể Phản ánh
33 Giá trị lớn nhất mà học thuyết của Howard Garder mang lại là cái nhìn mới về tiềm năng đa dạng của con người và sự cần thiết phải khai thác, phát huy các tiềm năng đó trong DH. Hình 2.5. Đa trí thông minh của con người Thuyết đa trí tuệ cho rằng, mỗi cá nhân hầu như đều đạt đến một mức độ nào đó ở từng “phạm trù thông minh” khác nhau. Đặc biệt mức độ này không phải là “hằng số” trong suốt cuộc đời của mỗi người mà có thể sẽ thay đổi tùy vào sự trau dồi của mỗi cá nhân. Lí thuyết đa trí tuệ “cung cấp” tám con đường tiềm năng khác nhau để học tập dựa trên 8 trí thông minh khác nhau của con người. Tuy nhiên, H.Gardner cho rằng phần lớn các cá nhân chỉ mạnh 3 trong số 8 loại trí thông minh. Và điều này không chỉ do năng lực của từng cá nhân quyết định, mà còn do hứng thú học tập
34 quyết định. Do đó, trong DH ngoài việc tập trung phát triển các thế mạnh của người học, cần đồng thời phát triển những điểm yếu. Ví dụ [21]: - Một cá nhân yếu về mặt toán học - lôgic nhưng lại giỏi về âm nhạc, nhiều khả năng có thể phát triển toán học - lôgic thông quan âm nhạc. Điều này sẽ hiệu quả hơn so với khi làm việc trực tiếp với các con số trong toán học - lôgic. - Một cá nhân yếu về mặt không gian nhưng lại giỏi về các con số, nhiều khả năng có thể phát triển khả năng về không gian nếu vấn đề này được giải thích và phát triển bằng cách sử dụng các con số và lôgic. Thông qua lí thuyết này, H. Gardner đã chuyển tải một thông điệp khác quan trọng là: tất cả chúng ta đều có sự thông minh theo những cách riêng. Các nhà khoa học sáng giá nhất có thể có sự thông minh vượt bậc trong một số các lĩnh vực (có thể là lĩnh vực lôgic - toán học, và một đến hai các lĩnh vực khác) nhưng cũng có thể các giáo sư này sẽ có khả năng kém hơn trong các loại hình thông mình khác, và thậm chí còn có thể là không có khả năng trong một số loại hình. Những sinh viên phải vật lộn với ngôn ngữ và các con số có thể dễ dàng trở thành những vận động viên, nhạc công hay các nghệ sĩ tài ba. Rất nhiều cá nhân thành đạt trong kinh doanh từng bị đánh giá là những người kém cỏi trong trường học. Tất nhiên, những cá nhân này đã bị đánh giá bằng những định nghĩa tương đối hạn hẹp về điều gì làm nên các thành tích học tập và những thành công trong trường học [21]. Lí thuyết này đã đóng góp một cách nhìn đúng đắn không chỉ dành cho giới nghiên cứu tâm lí, mà cả những nhà giáo dục học về sự phát triển trí thông minh đa dạng ở con người. Vì vậy, trong giáo dục cần phát huy tinh thần tôn trọng khả năng và tiềm năng riêng của học sinh. Theo đó, DH muốn phát triển toàn diện người học cần tạo điều kiện phát triển đa trí thông minh cho người học ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Thay vì chỉ tập trung vào phát triển logic - toán học và ngôn ngữ như DH truyền thống lâu nay vẫn làm. 2.1.4. Thuyết về quy luật trí não Luật trí não (Brain Rules) của John Medina cho thấy những quy luật sống động về luật trí não. Trong đó có một số quy luật gắn kết chặt chẽ với quá trình học tập.
35 Hình 2.6. 12 quy luật của trí não Judy De Loache - một nhà nghiên cứu người Mĩ thuộc trường Đại học Virginia đã có đóng góp quan trọng trong nghiên cứu về khả năng suy luận bằng biểu tượng của con người. Não người có thể quan sát một vật thể tượng trưng theo đúng bản chất của nó, song cùng lúc đó lại có thể hình dung ra những cái khác. De Loache gọi đây là Thuyết tượng trưng kép, điều này thể hiện chi tiết ở quy luật 2. Nội dung quy luật 4 cho rằng sự tập trung của não người thường không quá 10 phút. Vì thế, trong học tập người học cứ sau 10 phút lại lơ đãng, nhưng GV có thể kéo họ trở lại bằng cách kích thích hứng thú thông qua các phương tiện trực quan. Mặt khác, não người có nhiều kiểu hệ thống trí nhớ. Mỗi kiểu tuân theo bốn giai đoạn xử lí: mã hoá, lưu giữ, nhớ lại và quên (quy luật 5). Thông tin đi vào não người ngay lập tức được chia thành nhiều mảnh và được gửi tới nhiều vùng khác nhau của vỏ não để lưu giữ. Phần lớn các sự kiện dự đoán điều gì đó đã biết hay chưa cũng sẽ được ghi nhớ xảy ra ở những thời điểm bắt đầu của việc học hỏi. Con
36 người càng mã hoá kĩ lưỡng một kí ức trong những khoảnh khắc đầu tiên, kí ức đó sẽ càng mạnh mẽ hơn. Nhắc lại để nhớ chính là nội dung cốt lõi của quy luật 6. Cách thức khiến kí ức dài hạn trở nên bền vững hơn là dần dần hợp nhất thông tin mới và nhắc lại nó trong những khoảng thời gian nhất định. Đây chính là vai trò quan trọng của củng cố trong DH. Mặt khác, các quy luật trí não cũng đã chứng minh rằng: Nếu sự căng thẳng quá nghiêm trọng hay kéo dài quá lâu sẽ gây hại đến việc học tập (quy luật 8). Do đó, cần thường xuyên thay đổi cách tác động đến người học trong QTDH. Quy luật 9 là một quy luật quan trọng, thể hiện sự cần thiết của việc kết hợp các giác quan. Quy trình kết hợp các giác quan được chia thành 3 bước - Bước 1: Cảm nhận - Đây là lúc chuyển đổi thông tin bên ngoài thành một ngôn ngữ thân thiện với não - Bước 2: Truyền thông tin - Khi thông tin được chuyển hoá thành công, sẽ được tiếp tục gửi đến các khu vực thích hợp của não để tiếp tục xử lí. Mỗi tín hiệu tương ứng với từng giác quan sẽ có những khu vực chuyên biệt và độc lập để xử lí. - Bước 3: Nhận thức - Các giác quan khác nhau bắt đầu hợp nhất thông tin của chúng. Những tín hiệu hợp nhất này được gửi đến các khu vực cao cấp hơn của não, và con người sẽ bắt đầu nhận thức được những gì các giác quan gửi đến. Dựa trên việc phân tích cơ sở tâm lí học, có thể nhận thấy vai trò của việc sử dụng đa giác quan trong DH là rất quan trọng. So với môi trường đơn giác quan, khả năng học tập của con người sẽ được tối ưu hoá hơn trong môi trường đa giác quan. Điều này cho thấy mối liên hệ hữu cơ không thể tách rời giữa giao tiếp đa phương tiện và học tập. Tuy nhiên, nếu chỉ dừng lại ở việc khai thác thính giác và thị giác của người học thì hiệu quả DH chưa thể đạt được như mong đợi. Do đó, để nâng cao chất lượng học tập, người học cần phải được tạo điều kiện huy động đồng thời nhiều giác quan một cách tích cực, cụ thể là: vừa được nghe, vừa được nhìn, và vừa được làm.
37 2.2. THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Dạy học là hoạt động đặc trưng nhất, chủ yếu nhất của nhà trường, diễn ra theo một quá trình nhất định từ t0 đến tn gọi là quá trình dạy học (QTDH). Đó là một quá trình xã hội bao gồm và gắn liền với hoạt động dạy và hoạt động học trong đó HS tự giác, tích cực, chủ động, tự tổ chức, tự điều kiển và điều chỉnh hoạt động nhận thức của mình dưới sự điều khiển chỉ đạo, tổ chức, hướng dẫn của GV nhằm thực hiện mục tiêu, nhiệm vụ DH [84]. Nếu chỉ xét cấu trúc của chúng ở dạng giản đơn nhất, thì một QTDH bao gồm các yếu tố: mục đích (mục tiêu DH), nội dung DH, các hoạt động DH, PPDH, PTDH và kết quả học tập. Các yếu tố trên có sự quan hệ hữu cơ với nhau, chế ước và chịu sự chế ước lẫn nhau, trong đó mục tiêu DH quy định các yếu tố khác. Hình 2.7. Cấu trúc các thành tố của quá trình dạy học Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung phân tích về thành tố PTDH đối với QTDH nói chung, và DH vật lí nói riêng. Vật lí học ở trường phổ thông chủ yếu là Vật lí thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Chính vì vậy trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của HS. Hay có thể nói, TN là PTDH đặc trưng của môn vật lí ở trường phổ thông. 2.2.1. Thí nghiệm vật lí Khái niệm TN vật lí được hiểu theo các quan điểm sau: Trong vật lí học, TN vừa là nguồn kiến thức và là một phương pháp nghiên
38 cứu. TN Vật lí trong trường phổ thông (còn gọi là TN giáo khoa hay TN học tập) là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lí, vì vậy chúng mang những yếu tố cơ bản của TN khoa học vật lí. TN vật lí học tập được hiểu là sự tái tạo nhờ các dụng cụ đặc biệt, các hiện tượng vật lí trên lớp học, trong những điều kiện thuận tiện nhất để nghiên cứu chúng.Vì vậy, TN vật lí đồng thời là nguồn kiến thức, PPDH và là một dạng trực quan [9]. Các TN vật lí cho phép hình thành ở HS những biểu tượng cụ thể, phản ánh đúng đắn trong ý thức của HS các hiện tượng, quá trình và các định luật liên kết chúng. Theo Nguyễn Đức Thâm và cộng sự, TN vật lí được hiểu 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 đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận tri thức mới [69]. Mặt khác, TN là một phương pháp dạy học vật lí. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy học của người GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình giảng dạy và học tập nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lí và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo thực hành [81]. 2.2.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí Chức năng của TN trong DH vật lí được làm rõ theo hai quan điểm: quan điểm của lí luận nhận thức và quan điểm của lí luận DH [69]. Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN có các chức năng sau: - TN là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của tri thức); - TN là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được; - TN là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu nhận vào thực tiễn; - TN là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí. Theo quan điểm của lí luận dạy học, các chức năng của TN bao gồm: - TN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của QTDH; - TN là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của HS; - TN là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong DH vật lí. 2.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, do đó, TN đóng vai trò hết sức quan
39 trọng trong DH vật lí. Nhiều công trình nghiên cứu lí luận DH đã đề cập đến vấn đề này [2], [9], [42], [69], có thể tóm tắt vai trò của TN vật lí như sau: 2.2.3.1. Thí nghiệm góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con người về thế giới (toàn bộ sự vật và hiện tượng thuộc tự nhiên và xã hội), về vị trí con người trong thế giới đó và về những quy tắc xử sự do con người đề ra trong thực tiễn xã hội. Thế giới quan có cấu trúc phức tạp, gồm nhiều yếu tố trong đó có hạt nhân là tri thức. Thế giới quan chứa đựng những nguyên tắc, quan điểm, niềm tin, khái niệm, biểu tượng về toàn bộ thế giới, bao gồm: - Về những sự vật, hiện tượng; - Về quy luật chung của thế giới; - Về chỉ dẫn phương hướng hoạt động của người, một nhóm người trong xã hội nói chung đối với thực tại (nhằm phát triển sao cho tốt hơn). Thế giới quan chính là biểu hiện của cách nhìn bao quát đối với thế giới bao gồm cả thế giới bên ngoài, cả con người và cả mối quan hệ của người – thế giới. Nó quy định thái độ của con người đối với thế giới và là kim chỉ nam cho hành động của con người. Thế giới quan của mỗi cá nhân dựa trên cơ sở kiến thức khoa học của nhân loại ở một giai đoạn lịch sử nhất định. Kiến thức khoa học đó bao gồm các quan điểm triết học, xã hội học, chính trị, đạo đức, kinh tế học và khoa học nói chung. Thế giới quan của mỗi người đều chịu ảnh hưởng bởi: 1. Những kiến thức tiếp nhận được 2. Những kinh nghiệm cuộc sống đã trải nghiệm. TN - trong vai trò là một bộ phận quan trọng trong DH vật lí, sẽ từng bước cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho người học, qua đó củng cố niềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi người, tạo nên tư duy đúng đắn và tích cực. Thông qua TN, lí thuyết được tái hiện một cách sinh động và đầy thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh được sự giáo điều trong DH vật lí. 2.2.3.2. Thí nghiệm giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh HS khi bắt đầu học vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có một số hiểu
40 biết nhất định về hiện tượng vật lí, những hiểu biết ban đầu ấy gọi là quan niệm HS. Tuy nhiên, những hiểu biết đó không thể xem là cơ sở để nghiên cứu vật lí, vì cùng một hiện tượng, mỗi HS sẽ có một cách hiểu khác nhau, không ai giống ai. Mặt khác, đa số quan niệm HS đều sai lệch so với bản chất của hiện tượng và quá trình vật lí. Ngay cả khi những hiểu biết không sai lệch với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng thì những quan niệm đó cũng không hoàn toàn chính xác và đầy đủ. Bên cạnh đó, chương trình vật lí phổ thông còn chứa đựng những nội dung kiến thức hoàn toàn mới mẻ đối với HS. Do đó, trong DH vật lí, một mặt người thầy giáo phải tận dụng, khai thác những kinh nghiệm sẵn có từ cuộc sống của HS, mặt khác cần có biện pháp khắc phục kịp thời những quan niệm sai lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng. Quan niệm HS có tính bền vững, vì thế không thể chỉ bằng vài câu giải thích minh họa mà có thể khắc phục được. Đã có nhiều công trình nghiên cứu, chứng minh được rằng một trong những biện pháp khắc phục quan niệm HS có hiệu quả nhất là sử dụng TN. Vì HS chỉ có thể tự giác từ bỏ những ý nghĩ sai lầm khi tự nhận ra những quan niệm của mình là vô lí, mâu thuẫn với thực tế. Thông qua TN, quan niệm HS sẽ dần dần được bộc lộ, qua đó, GV có kế hoạch điều chỉnh, khắc phục các quan niệm này cho người học. 2.2.3.3. Thí nghiệm là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Ngoài những TN do GV biễu diễn, minh họa, có những TN thực hành tại lớp hoặc tại nhà do HS tự mình tiến hành. Qua đó, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, từ đó có khả năng và điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn. DH vật lí hiện nay lấy người học làm trung tâm, do đó, việc để HS tham gia vào các TN sẽ tạo điều kiện giúp HS thu nhận kiến thức một cách vững vàng hơn, tăng cường rèn luyện sự khéo léo chân tay. Khi tự tay tiến hành các TN, HS sẽ nâng cao được khả năng thực hành, thao tác một cách thuần thục, ngoài ra, việc thu thập, xử lí và đánh giá số liệu sẽ góp phần hoàn thiện kĩ năng thực hành tổng hợp cho HS.
41 2.2.3.4. Thí nghiệm làm đơn giản hóa các hiện tượng vật lí Các sự vật, hiện tượng, quá trình vật lí xung quanh ta diễn ra trong tự nhiên vô cùng phức tạp và đa dạng, có mối đan xen lẫn nhau. Do đó, không thể nghiên cứu riêng lẻ một hiện tượng mà không có sự ảnh hưởng của các hiện tượng khác lên chúng, hay nói cách khác là không thể tách riêng từng hiện tượng để quan sát, nghiên cứu. Sử dụng TN có thể làm đơn giản hóa các hiện tượng, kiểm soát được các quá trình, làm nổi bật các khía cạnh, phơi bày rõ ràng bản chất của hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu. Đối với các hiện tượng cần nghiên cứu mà con người không thể tri giác trực tiếp bằng giác quan thì việc sử dụng TN làm mô hình để trực quan hóa là không thể thiếu được. Các hiện tượng, quá trình diễn ra trong TN làm đơn giản hóa các hiện tượng, quá trình thực, tuy nhiên vẫn đảm bảo cung cấp đầy đủ và chính xác tri thức, điều này tạo cho người học tiếp nhận kiến thức một cách dễ dàng hơn. 2.2.3.5. Thí nghiệm góp phần tích cực hóa tư duy người học DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ những kiến thức phổ thông cơ bản, mà phải xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện trong cách suy nghĩ, thao tác tư duy để tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn. Thông qua TN, mọi giác quan của HS bị tác động mạnh và thường xuyên trong quá trình học tập. Quan sát sự vật, hiện tượng trong TN không giống như quan sát trong tự nhiên, vì TN đã làm bộc lộ những mối quan hệ bản chất nhất, làm rõ các yếu tố cần quan sát nhất. Vì thế, dưới sự định hướng của GV, việc quan sát của HS là quan sát có chủ định. Bên cạnh đó, sau khi quan sát TN, việc thu thập, phân tích, xử lí kết quả số liệu của HS được rèn luyện từng ngày, qua đó, nâng cao khả năng tư duy của người học. 2.2.3.6. Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì) TN là một phần rất quan trọng trong DH vật lí. Vì thế, DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ cho HS những kiến thức cơ bản, mà phải làm thế nào để HS thành thạo các thao tác thực hành, có điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn.
42 Với những TN do HS tự làm, các em được rèn luyện cách lấy số liệu, đo đạc chính xác, và xử lí số liệu một cách trung thực. Thông thường, mỗi phép đo trong TN vật lí đều được thao tác nhiều lần, do đó, tạo cho HS đức tính kiên trì, và cẩn thận, để sai số trong các lần đo là chấp nhận được. 2.2.3.7. Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học Trong hầu hết các giai đoạn của QTDH, TN với vai trò là bộ phận của các PP nhận thức, có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH, bao gồm: đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, vận dụng, củng cố, kiểm tra kiến thức của HS. Qua đó, từng bước nâng cao hiệu quả DH vật lí. 2.3. MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Có nhiều cách phân loại TN trong DH vật lí, tuỳ vào từng tiêu chí khác nhau, sẽ có các kết quả phân loại khác nhau. Ví dụ: căn cứ vào đối tượng sử dụng, TN vật lí ở trường phổ thông có thể chia thành hai loại: TN biểu diễn (TN do GV tiến hành là chính, tuy có thể có sự hỗ trợ của HS) và TN thực tập (TN do HS tự tiến hành dưới sự hướng dẫn của GV) [69]. Do đó, căn cứ vào môi trường trình diễn TN, TN vật lí có thể phân loại thành TN thực và TN trên MVT. Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài tập trung vào các loại hình TN thường được sử dụng nhất trong DH vật lí ở trường phổ thông, bao gồm: - Đối với TN thực, tập trung vào hai loại hình chính: TN được trang cấp ở trường phổ thông (gọi tắt là TN) và TN tự tạo; - Đối với TN trên MVT, mặc dù MVT hỗ trợ TN dưới nhiều hình thức khác nhau, nhưng căn cứ vào tình hình thực tế ở các trường phổ thông, luận án tập trung khai thác các loại hình: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, phim TN và gọi chung là TN trên MVT trong nghiên cứu này. 2.3.1. Thí nghiệm được trang cấp 2.3.1.1. Khái niệm Dựa vào các khái niệm TN vật lí đã trình bày ở trên, TN được trang cấp được định nghĩa là những TN vật lí được trang bị đồng loạt, đồng bộ giữa các trường phổ thông, theo phân phối, quy định phần lớn thuộc danh mục thiết bị DH tối thiểu
43 của Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. Đây là những TN vật lí được trang bị sẵn cho GV và HS sử dụng, thường được cất giữ tại các phòng TN vật lí ở trường phổ thông. Những TN này được sử dụng trong các giờ học vật lí tại lớp học hoặc các giờ thực hành tại phòng học bộ môn. Hình 2.8. Phòng thí nghiệm vật lí ở trường THPT Để thuận tiện trong quá trình trình bày vấn đề nghiên cứu, thuật ngữ TN được trang cấp được viết là TN và được hiểu theo đúng định nghĩa đã xây dựng ở trên. 2.3.1.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm được trang cấp trong dạy học vật lí Ưu điểm: - Đây là những TN được cung cấp đồng bộ, thống nhất với nội dung, chương trình sách giáo khoa vật lí THPT. Mỗi trường phổ thông đều có chính sách quản lí và bảo quản các dụng cụ chặt chẽ, số lượng dụng cụ của mỗi bộ TN được cung cấp tương đối đầy đủ. Tính chính xác của những bộ TN này tương đối cao, do đó tạo điều kiện thuận lợi và cơ sở khoa học cho GV trong các giờ học vật lí. - Những TN này đã được kiểm định chặt chẽ trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt, do đó phần lớn có tính thẩm mĩ và được thiết kế phù hợp. Hạn chế: - Vì nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan mà một số dụng cụ TN có chất lượng không cao, dễ hỏng hóc trong quá trình sử dụng. Một số khác lại thiếu chính xác, sai số nhiều trong các phép đo, do đó chưa mang lại hiệu quả như mong muốn của GV trong QTDH. - Một số TN thường cồng kềnh, không thuận tiện trong việc di chuyển từ phòng
44 TN đến các phòng học, gây trở ngại cho GV khi dạy các bài có TN tại lớp học. - Để sử dụng hiệu quả các TN này đòi hỏi GV cần có kĩ năng thực hành nhất định. Đặc biệt, một số TN phức tạp có thể mất rất nhiều thời gian để chuẩn bị và thao tác thuần thục trên dụng cụ, do đó khiến một số GV ngần ngại khi sử dụng TN trong QTDH. 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo 2.3.2.1. Khái niệm TN tự tạo là một trong những PTDH hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng DH vật lí ở trường phổ thông. Trên cơ sở tập hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước, khái niệm TN tự tạo đã được phân tích kĩ trong luận án tiến sĩ của các tác giả Nguyễn Hoàng Anh (tr 36-38) [1], Nguyễn Viết Thanh Minh (tr 46-49) [51]… Do đó, chúng tôi không đi sâu phân tích cơ sở nội hàm của TN tự tạo mà chỉ thống nhất định nghĩa như sau: TN tự tạo là những TN định tính, hoặc định lượng, do GV hoặc HS tự thiết kế, chế tạo một cách đơn giản hoặc phức tạp, sử dụng trong QTDH ngay tại lớp học, hoặc ngoài không gian lớp học, bằng những dụng cụ đơn giản, phổ biến trong cuộc sống. 2.3.2.2. Ưu điểm, hạn chế của thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí Trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN tự tạo có những ưu điểm và hạn chế nhất định [1], [51]. Ưu điểm: Ngoài các ưu điểm về mặt tư duy của TN vật lí, TN tự tạo còn có những ưu điểm mang tính đặc trưng riêng: - Về vật liệu, linh kiện được sử dụng để chế tạo TN: là những vật liệu, linh kiện dễ kiếm, dễ mua sắm với giá thành thấp, thường phổ biến trong đời sống hàng ngày. - Về gia công, lắp ráp TN: việc gia công đơn giản, không đòi hỏi nhiều KN khó nên GV và HS đều có thể tự tạo được. - Về khả năng sử dụng TN: thuận tiện trong sử dụng vào DH, TN thường ngắn gọn, dễ thành công, ít ảnh hưởng đến tiến trình DH chung nên GV dễ chủ động và thuận lợi trong việc vận dụng TN vào DH. Vì thế, TN tự tạo còn được sử dụng trong nhiều giai đoạn của QTDH như: TN mở đầu, TN nghiên cứu kiến thức mới,
45 TN củng cố, vận dụng hoặc TN luyện tập, thực hành ở lớp và ở nhà... Hiện nay, TN tự tạo được xem là một trong những phương tiện hỗ trợ hiệu quả cho các PPDH tích cực trong DH vật lí như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp dạy học theo nhóm, phương pháp dạy học dự án, phương pháp bàn tay nặn bột... bởi vì trong các PPDH tích cực đó, HS không những được đề xuất các phương án TN mà còn trực tiếp lắp ráp, tiến hành TN để chủ động tìm ra kiến thức vật lí cần nghiên cứu. Hạn chế: TNTT thường được chế tạo bằng tay, với các dụng cụ thô sơ, đơn giản nên độ bền và tính thẩm mỹ không cao như các TN được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp. 2.3.2.3. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm tự tạo Ngoài những yêu cầu chung của TN trong DH, khi chế tạo TN tự tạo cần đặc biệt chú ý đến các yêu cầu sau [27]: - Phải đảm bảo tính khoa học Kết quả TN phải đúng với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng, bảo đảm tính đúng đắn, khoa học, không được xa rời thực tế. Do đó, TN tự tạo cần thể hiện đúng trọng tâm của hiện tượng cần nghiên cứu, tránh rườm rà, khó quan sát, gây nhiễu cho HS trong việc rút ra kết luận về hiện tượng vật lí. Dù TN tự tạo có đơn giản, cho kết quả nhanh chóng, thì những kết quả đó cũng phải rõ ràng, chính xác, và thuyết phục. - Phải đảm bảo tính sư phạm Dụng cụ TN phải tuân theo những nguyên tắc sư phạm, không được đi ngược lại mục tiêu giáo dục, không sử dụng các dụng cụ nguy hiểm, gây tổn hại đến HS như: súng, đạn, thuốc nổ,... - Phải đảm bảo tính thẩm mĩ TN sẽ tác động đến các giác quan của người học, trong đó trước hết là tác động đến thị giác. Mặt khác, quan sát TN sẽ giúp HS bước đầu rút ra những kết luận riêng về sự vật, hiện tượng liên quan. Do đó, các dụng cụ TN tự tạo phải được gia công cẩn thận. Bên cạnh đó, cần phải chú ý đến các chi tiết được làm nổi bật
46 trong dụng cụ TN, tránh hiện tượng quá nhiều chi tiết phụ, khiến HS hoang mang, không xác định được đối tượng chính cần quan sát. - Phải đảm bảo tính khả thi TN tự tạo không nên quá phức tạp, yêu cầu quá cao đối với người sử dụng. Các TN càng dễ thao tác, cho kết quả càng nhanh, dễ quan sát và rõ ràng thì tính khả thi càng cao, từ đó mới có thể được ứng dụng rộng rãi trong QTDH. 2.3.3. Thí nghiệm trên máy vi tính 2.3.3.1. Khái niệm Trong DH, MVT với tư cách là PTDH hiện đại, được sử dụng vào các môn học nói chung và vật lí nói riêng nhằm nâng cao hiệu quả QTDH. MVT được sử dụng vào những giai đoạn khác nhau của QTDH với các chức năng cơ bản: chức năng thông tin, chức năng điều khiển hoạt động học tập, chức năng luyện tập và thực hành, chức năng minh họa, chức năng trực quan hóa, chức năng hỗ trợ thiết kế, chức năng mô hình hoá và mô phỏng, chức năng hoạt hình, chức năng liên lạc, chức năng kiểm tra đánh giá [33]. MVT hỗ trợ DH nói chung và DH vật lí nói riêng thông qua hai đối tượng chính là internet và các phần mềm DH. Trong giới hạn nghiên cứu của đề tài này, chỉ tập trung khai thác MVT với vai trò là công cụ hỗ trợ TN vật lí, cụ thể: các TN mô phỏng, mô phỏng TN, TN ảo, phim TN, và gọi chung lại là TN trên MVT. * TN mô phỏng, mô phỏng TN “Mô phỏng” là quá trình thiết kế mô hình của một hệ thống thực và thực hiện thao tác với mô hình đó nhằm mục đích tìm hiểu về hoạt động của hệ thống. “Mô phỏng” cũng có thể hiểu là một đối tượng hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên MVT mang đầy đủ các thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao tác trên các đối tượng đó thì làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng. Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu[32]. Từ những quan điểm đó, TN mô phỏng được hiểu là các TN được xây dựng từ những dụng cụ và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực. Khi tiến hành TN trên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy
47 luật như các TN thực. Do vậy, khi tiến hành TN loại này, HS có thể khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng [32], [82]. Hình 2.9. Thí nghiệm mô phỏng về sự nở vì nhiệt của vật rắn Khác với TN mô phỏng, mô phỏng TN là loại TN trên MVT mà người sử dụng chỉ có thể trình diễn, không có tương tác trên TN. Hình 2.10. Mô phỏng TN quá trình giãn nở đẳng nhiệt * TN ảo “Ảo” nghĩa là giống như thật, nhưng không có thật [59]. Ngoài ra, thuật ngữ “ảo” có thể được hiểu là toàn bộ môi trường, sự vật, hiện tượng… được tạo ra trên MVT như là môi trường làm việc thật nhưng lại không phải là môi trường, sự vật và hiện tượng thật [32]. TN ảo là TN được xây dựng từ các dụng cụ TN, các đối tượng được tạo ra trong môi trường ảo của MVT. Khi tiến hành TN trên các đối tượng ảo sẽ cho kết
48 quả như trên TN thực. Hay có thể nói, TN ảo là TN vật lí tồn tại thực trong môi trường ảo do MVT tạo ra [2]. Trong TN ảo, các đối tượng, các thiết bị, các công cụ,… được sử dụng rất giống với các đối tượng, các thiết bị, các công cụ,… trong thực tế. Hình 2.11. Thí nghiệm ảo Sự nở vì nhiệt của vật rắn * Phim thí nghiệm Theo Brophy, video clip là một đoạn phim ngắn, một loại hình đa phương tiện kết hợp nghe nhìn, được trích từ một bộ phim, một bài hát, hay một đoạn phim ghi lại một quá trình, một sự kiện [49]. Phim TN có thể hiểu là một video clip ghi lại các hiện tượng vật lí diễn ra trong thực tế, nó được ghi hình lại và được trình diễn trong tiết học. Thông thường, đây là những hiện tượng không thể tiến hành trong phạm vi trường học, nhưng nó có thể quan sát trong thực tế cuộc sống. Căn cứ vào nội dung của các đoạn phim TN, có thể phân loại như sau: - Đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông
49 Hình 2.12. Phim TN mối quan hệ giữa thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt - Đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học Hình 2.13. Thí nghiệm với quả bóng bàn bị móp - Đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí Hình 2.14. Nguyên tắc hoạt động của rơ-le nhiệt - Đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí
50 Hình 2.15. Phân biệt cấu tạo phân tử ba thể rắn, lỏng, khí 2.3.3.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm trên máy vi tính Ưu điểm: - GV có thể chủ động tuỳ chỉnh tốc độ TN nhanh hay chậm, tạm dừng hoặc tua đi tua lại nhiều lần để phân tích, làm rõ nội dung kiến thức có liên quan; - Có thể truyền thụ cho HS khối lượng kiến thức lớn, chính xác và diễn cảm trong thời gian tương đối ngắn; - HS có thể dễ dàng quan sát ở mọi góc lớp khác nhau khi sử dụng màn hình lớn để trình chiếu các TN trên MVT; - Tăng cường tính trực quan của quá trình dạy học; - Đây là PTDH hỗ trợ tích cực cho việc kiểm tra, đánh giá của GV đối với HS và tự kiểm tra, đánh giá của HS. Hạn chế: - Việc khai thác và sử dụng TN trên MVT vào DH vật lí ít nhiều đòi hỏi trình độ CNTT ở mức độ nhất định của GV. Đặc biệt, khi GV tự mình thiết kế, chỉnh sửa các TN trên MVT theo đúng ý đồ DH riêng của bản thânthì yêu cầu về trình độ CNTT và đầu tư về thời gian tương đối cao; - TN trên MVT rất thu hút HS, do đó làm HS dễ bị phân tán tư tưởng nếu không có sự định hướng hợp lí vào đối tượng chính cần quan sát; - Trong một số trường hợp, sử dụng TN trên MVT đòi hỏi HS phải tham gia tích cực, tốc độ nhanh, nên những HS ở mức trung bình, yếu có thể không theo kịp.
51 2.4. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông được tiến hành thông qua gặp gỡ, trao đổi với các GV vật lí THPT theo các vấn đề được đề xuất trong phiếu điều tra. 2.4.1. Chọn mẫu điều tra Quá trình điều tra thực trạng đã tiến hành khảo sát, thăm dò ý kiến của 25 GV vật lí THPT thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế và 24 GV vật lí THPT thuộc tỉnh Quảng Trị. Song song với việc khảo sát, lấy ý kiến GV vật lí THPT, tìm hiểu thông tin người học được tiến hành trên 324 HS ở một số trường THPT thuộc địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Trị. 2.4.2. Nội dung điều tra Nội dung điều tra được thể hiện thông qua hệ thống câu hỏi trong các phiếu điều tra GV và HS, với mục đích đánh giá các vấn đề liên quan trong thực tế giảng dạy ở trường phổ thông. t Điều tra GV Hệ thống câu hỏi của phiếu điều tra GV xoay quanh các vấn đề: - Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí; - Tình hình sử dụng TN trong DH vật lí; - Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí; - Tình hình sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Tình hình sử dụng TN trên MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Tình hình về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau; - Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. t Điều tra HS Quá trình điều tra, lấy ý kiến HS được tiến hành thông qua bảng hỏi gồm 15 câu, với các mức độ đồng ý được phân bố từ cao xuống thấp (5: rất đồng ý; 4: đồng ý; 3: phân vân - không đồng ý, không phản đối; 2: không đồng ý; 1: rất không đồng ý). Các câu hỏi tập trung làm rõ các vấn đề: - Thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông;
52 - Đánh giá về tác dụng của TN trong các giờ học vật lí ở trường phổ thông; - Đánh giá về tầm quan trọng của TN trong việc học vật lí; - Hứng thú của HS đối với TN vật lí; - Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu; - Tần suất GV sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí; - Hứng thú của HS đối với việc tự mình làm TN trong các giờ học vật lí; - Tần suất GV cho phép HS trực tiếp làm TN tại lớp. 2.4.3. Kết quả điều tra 2.4.3.1. Kết quả điều tra GV Kết quả điều tra đã cho thấy tình hình thực tế của việc sử dụng Các loại hình TN trong DH vật lí hiện nay như sau: ✡ Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí Khi được hỏi về tính cần thiết của việc sử dụng TN vào DH vật lí, các GV đã có sự lựa chọn và được thể hiện thông qua biểu đồ bên dưới. Qua đó, có thể thấy được hầu hết GV đều nhận thấy được vai trò quan trọng của TN trong DH vật lí. Hình 2.16. Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí ✡ Tình hình sử dụng TN trong DH vật lí Điều tra về tần suất sử dụng TN trong DH vật lí, và giai đoạn nào của QTDH được sử dụng TN thường xuyên nhất, kết quả thu được như sau: 25% 63% 12% 0% Rất cần thiết Cần thiết
53 Hình 2.17. Tần suất sử dụng TN trong DH của GV Hình 2.18. Giai đoạn DH được sử dụng TN thường xuyên nhất Như vậy, TN chưa được sử dụng một cách thường xuyên ở trường phổ thông, và quá trình sử dụng TN thường được tập trung vào giai đoạn mở đầu bài học, các giai đoạn DH khác vẫn ít sử dụng TN. ✡ Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí Kết quả điều tra cho thấy, phần đông GV đều đánh giá cao hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí, không có GV nào đánh giá trung bình và dưới trung bình. Điều này chứng tỏ TN vật lí thực sự mang lại hiệu quả cao trong QTDH, góp phần phát triển toàn diện HS. Hình 2.19. Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí Rất tốt 55% Tốt 37% Khá 8% Trung bình 0% Dưới trung bình 0%
54 ✡ Tình hình sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí ở trường phổ thông Hình 2.20. Tần suất sử dụng TN tự tạo của GV Hình 2.21. Hiệu quả của việc sử dụng TN tự tạo trong DH Rất nhiều GV chưa bao giờ sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí, tuy nhiên, phần đông số GV được hỏi đều rất đồng tình về việc TN tự tạo sẽ giúp ích trong DH. ✡ Tình hình sử dụng TN trên MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông Khi được hỏi về hiệu quả tối ưu của MVT đem lại trong QTDH, có 10 GV cho rằng DH có sự hỗ trợ của MVT sẽ luôn luôn đem lại hiệu quả tối ưu, 7 GV cho rằng chỉ thỉnh thoảng, và 32 GV cho rằng tùy vào mục đích và cách thức sử dụng trong QTDH mà hiệu quả do MVT mang lại là khác nhau. Có 45 GV sử dụng MVT làm công cụ thiết kế bài giảng điện tử, 7 GV dùng để thiết kế TN trên máy tính, và 37 GV dùng để trình diễn các TN, đoạn phim sưu tầm từ nhiều nguồn khác nhau. Điều này cho thấy hầu hết GV đều đánh giá cao vai trò của MVT và thường xuyên sử dụng MVT trong QTDH dưới nhiều hình thức khác nhau. Và hầu hết GV đều có quan niệm đúng đắn về mối tương quan giữa TN trên MVT và TN thực (không có GV nào cho rằng TN trên MV hoàn toàn có thể thay thế được TN thực).
55 ✡ Tình hình về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau Hình 2.22. Tần suất sử dụng phối hợp các loại hình TN của GV Kết quả điều tra cho thấy, phần đông GV được hỏi đều chưa bao giờ, hoặc chỉ mới một vài lần sử dụng phối hợp TN đơn giản tự chế tạo và TN trên máy tính, tuy nhiên, số đông GV lại cho rằng việc sử dụng phối hợp sẽ tốt hơn so với khi sử dụng riêng rẽ từng loại TN. ✡ Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông Khi điều tra về những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, chúng tôi đã thu được những ý kiến sau: Thuận lợi: Các GV cho rằng TN vật lí kích thích được hứng thú của HS đối với môn học, do đó, HS tỏ ra rất hào hứng khi tiết học có sử dụng TN. Bên cạnh đó, được sự ủng hộ của nhà trường trong việc đổi mới PPDH, phòng bộ môn được trang bị tương đối đầy đủ thiết bị, dụng cụ trong thời gian gần đây, nên việc sử dụng TN trong DH cũng thuận tiện hơn. Hầu hết đều cho rằng sử dụng TN giúp GV nâng cao năng lực chuyên môn, nên GV có động lực trong việc tăng cường sử dụng TN vào DH.
56 Khó khăn: GV ngại sử dụng TN trong DH vì sợ làm mất thời gian, không kịp hoàn thành nội dung bài học. Bên cạnh đó là do tính hiệu quả, độ bền, độ chính xác của các dụng cụ TN ở trường phổ thông hiện nay không đạt yêu cầu, nên GV không mặn mà với việc sử dụng TN. Mặt khác, đối với các tiết dạy trên lớp, GV muốn sử dụng TN thì phải di chuyển thiết bị từ phòng bộ môn đến phòng học, trong khi dụng cụ TN thường tương đối cồng kềnh, rườm rà, do đó gây khó khăn cho việc sử dụng TN vào DH. 2.4.3.2. Kết quả điều tra HS Sau khi tiến hành điều tra và phân tích số liệu dựa trên các câu trả lời của HS, với các mức độ đồng ý trong bảng hỏi được phân bố từ cao xuống thấp (5: rất đồng ý; 4: đồng ý; 3: phân vân - không đồng ý, không phản đối; 2: không đồng ý; 1: rất không đồng ý), kết quả thu được như sau: ✡ Thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông Đánh giá thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông thông qua 3 câu hỏi, với tỉ lệ các câu trả lời như sau: Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 1.Vật lí là một môn học khó đối với em 201 80 1 28 14 4,3 6. Em có thể dễ dàng hiểu được mọi thứ trong giờ học vật lí 0 15 40 86 183 1,7 10. Em không tìm thấy lí do gì để phải học Vật lí ngoại trừ đó là môn bắt buộc trong chương trình mà em phải học 95 147 57 20 5 3,9 Kết luận: Phần đông HS cấp THPT đều cảm thấy Vật lí thực sự là một môn học khó, và chưa có nhiều hứng thú đối với môn học.
57 ✡ Đánh giá về tác dụng của TN trong các giờ học Vật lí ở trường phổ thông Tác dụng của TN được đánh giá thông qua các câu hỏi 2, 4, 12 với kết quả trả lời thu được như sau: Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 2. Em tập trung vào bài học hơn khi giáo viên tiến hành các thí nghiệm vật lí 87 142 58 21 16 3,8 4. Em học Vật lí tốt hơn khi có thí nghiệm 101 89 68 33 33 3,6 12. Thí nghiệm giúp em dễ dàng hiểu rõ các kiến thức vật lí hơn 79 123 48 44 30 3,5 Kết luận: Đối với HS, TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành các nội dung kiến thức vật lí. ✡ Đánh giá về tầm quan trọng của TN trong việc học Vật lí Khi được hỏi về tầm quan trọng của TN đối với việc học Vật lí, điểm trung bình các câu trả lời của HS là 3,3. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 14. Em tin rằng: thí nghiệm là một phần quan trọng của việc học Vật lí 50 109 87 38 40 3,3 Kết luận: Niềm tin của HS đối với vai trò của TN trong DH vật lí là tương đối cao. Khẳng định lần nữa về ảnh hưởng tích cực của TN đối với quá trình học tập vật lí của HS ở trường phổ thông.
58 ✡ Hứng thú của HS đối với TN vật lí Các câu hỏi điều tra hứng thú của HS đối với TN vật lí đều có điểm trung bình tương đối cao. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 7. Em mong chờ được học các tiết học có thí nghiệm vật lí 89 143 70 5 17 3,9 9. Em muốn có nhiều thí nghiệm hơn khi học vật lí 78 150 73 7 16 3,8 Kết luận: TN ảnh hưởng đến hứng thú học tập vật lí của HS. Một tiết dạy vật lí có sử dụng TN khiến HS yêu thích hơn bình thường. ✡ Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu được điều tra thông qua câu hỏi số 11. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 11. Em thích học các giờ học vật lí có sử dụng trình chiếu các đoạn phim thí nghiệm, các hiện tượng thực tế 174 98 50 2 0 4,4 Kết luận: Ngoài TN thực, HS cũng đặc biệt hứng thú với việc quan sát các TN do GV trình chiếu. ✡ Tần suất GV sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí Tần suất sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí của GV được tiến hành điều tra thông qua 3 câu hỏi. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ Điểm
59 đồng ý trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 3. Giáo viên thường xuyên tiến hành thí nghiệm trong các giờ học vật lí 0 0 34 157 133 1,7 8. Giáo viên thường xuyên trình chiếu các thí nghiệm, đoạn phim liên quan đến bài học giúp em dễ hiểu hơn khi học vật lí 2 5 40 201 76 1,9 15. Giáo viên thường xuyên kết hợp trình chiếu và làm thí nghiệm vật lí 0 0 55 144 125 1,8 Kết luận: Trong các giờ học vật lí, HS ít được xem GV tiến hành các TN thực và cũng không được xem nhiều các TN do GV trình chiếu. Việc kết hợp 2 phương pháp này cũng không được GV sử dụng một cách thường xuyên. ✡ Hứng thú của HS đối với việc tự mình làm TN trong các giờ học vật lí Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 13. Em thích được tự mình làm các thí nghiệm trong giờ học vật lí 177 119 24 3 1 4,4 Kết luận: HS đặc biệt hứng thú với việc được tự mình thao tác trên các TN vật lí trong các giờ học trên lớp. ✡ Tần suất GV cho phép HS trực tiếp làm TN tại lớp Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ Điểm
60 đồng ý trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 5. Giáo viên vật lí thường xuyên tạo điều kiện cho em trực tiếp làm thí nghiệm ngay tại lớp học 0 2 35 135 152 1,7 Kết luận: Tuy nhiên, GV lại không thường xuyên tạo điều kiện cho HS trực tiếp tiến hành các TN trong giờ học vật lí 2.4.4. Kết luận Mặc dù đánh giá Vật lí là một môn học khó, nhưng HS nhận thức được rằng TN là một PTDH hiệu quả trong việc hình thành và phát triển nhận thức vật lí. HS có hứng thú với các giờ học có TN, có trình chiếu TN và đặc biệt yêu thích việc trực tiếp tham gia các TN vật lí trong các tiết học vật lí. Tuy nhiên, GV vẫn chưa thường xuyên sử dụng TN trong các giờ học vật lí, và chưa tạo nhiều điều kiện cho HS trực tiếp làm TN ngay trên lớp học. 2.5. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.5.1. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí Trong giai đoạn DH hiện nay, sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí phổ thông có thể được xem là giải pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí của HS. Điều này được thể hiện ở một số luận điểm sau: ♦ Để khắc phục những khó khăn của mỗi loại hình TN Như đã phân tích ở trên, TN có vai trò đặc biệt quan trọng trong DH vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên, nếu chỉ đơn thuần sử dụng duy nhất TN được trang cấp thì không thể mang lại hiệu quả cao trong DH. Hạn chế này không phải do chủ quan những tồn tại của TN được trang cấp, mà do nhiều lí do khách quan khác nhau, có thể liệt kê như [57]: - TN cần sử dụng trong tiến trình DH không nằm trong danh mục TN ở trường phổ thông;
61 - Một số TN khi thực hiện sẽ gây nguy hiểm cho người học (phóng xạ, hoá chất độc hại...); - TN mô tả các hiện tượng, quá trình rất hiếm, ở rất xa hoặc không thể quan sát trực tiếp trong điều kiện bình thường (hoạt động của hệ hô hấp, tuần hoàn trong cơ thể người, bản chất sự điều tiết của mắt...); - Các hiện tượng, quá trình xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm. Đối mặt với những khó khăn này, sử dụng TN trên MVT được xem là một giải pháp tốt. Tuy nhiên, đây không phải là một giải pháp toàn diện có thể tuyệt đối hoá khắc phục mọi khó khăn, vì TN trên MVT còn có những hạn chế nhất định [57], như: - Chủ yếu phát triển kĩ năng thao tác trí tuệ, khó hình thành thao tác chân tay cho người học; - Nếu không được thiết kế tốt, TN trên MVT sẽ có sự sai khác lớn về giao diện so với TN ; - Không thể thay thế hoàn toàn các TN thực; - Sự cảm nhận về trực giác không tồn tại ở TN trên MVT.
 Mặt khác, rèn luyện kĩ năng thực hành và tư duy sáng tạo cho người học là một nhiệm vụ quan trọng cần thực hiện trong giáo dục. Do đó, DH vật lí nếu chỉ sử dụng TN và TN trên MVT thôi là chưa đủ. Sử dụng TN tự tạo là một phương pháp DH tích cực, nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS. Đặc biệt, khi HS trực tiếp gia công, lắp ráp, tiến hành TN sẽ tạo được động cơ, hứng thú học tập, tự giác, chủ động tham gia xây dựng kiến thức mới. Bên cạnh đó, việc đơn giản hoá các hiện tượng vật lí bằng TN tự tạo không chỉ dừng lại ở phạm vi lớp học mà HS còn có thể thoả sức sáng tạo trong các hoạt động tự học ở nhà, góp phần to lớn trong việc bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn cho HS. Chính vì thế, để TN có thể hoàn thành trọn vẹn các chức năng và nhiệm vụ trong DH thì phải sử dụng phối hợp các loại hình TN, cụ thể là sử dụng phối hợp TN, TN tự tạo và TN trên MVT. Mỗi loại hình TN đều có những ưu điểm, hạn chế nhất định. Sử dụng phối hợp với nhau sẽ góp phần khắc phục các hạn chế, đồng thời phát huy tối đa hiệu quả của từng loại hình TN trong DH.
62 ♦ Thể hiện sự phù hợp với các quan điểm lí luận dạy học Phương tiện dạy học không chỉ là phương tiện của việc dạy, mà còn là phương tiện của việc học; không chỉ là phương tiện trực quan, mà trước hết là phương tiện hoạt động của HS ở tất cả các giai đoạn của QTDH (định hướng mục đích nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng, củng cố kiến thức kĩ năng và kiểm tra đánh giá); không chỉ là phương tiện để hình thành kiến thức kĩ năng mới, mà còn là phương tiện tạo động cơ, kích thích hứng thú học tập và phát triển năng lực, nhất là năng lực thực nghiệm của HS [35]. Để sử dụng PTDH hiệu quả trong DH vật lí, tác giả Nguyễn Ngọc Hưng cũng đã nhấn mạnh cần phải chú trọng sử dụng phối hợp thiết bị thí nghiệm có sẵn và dụng cụ thí nghiệm tự chế tạo, phương tiện dạy học truyền thống và phương tiện dạy học hiện đại, trong đó có phương tiện dạy học số [35]. Mặt khác, sau khi phân tích về việc sử dụng PTDH trong DH vật lí dưới góc độ quan điểm của tâm lí học học tập, Nguyễn Đức Thâm và các công sự cũng đã đưa ra kết luận về sự cần thiết phải sử dụng phối hợp các PTDH trong DH vật lí, nhất là ở các lớp dưới, tạo điều kiện cho hoạt động nhận thức của HS diễn ra trên nhiều bình diện khác nhau nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS [69]. TN tự tạo và TN trên MVT, bản thân mỗi loại hình đều có những vai trò nhất định đối với DH vật lí ở trường phổ thông. Do đó, việc sử dụng phối hợp TN tự tạo và TN trên MVT không chỉ đơn thuần là giải quyết những khó khăn, hạn chế của TN , mà là sự kết hợp cần thiết, phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Trong những năm gần đây, DH tích hợp được quan tâm vì sự phù hợp của việc kết hợp các nội dung học tập. Hình thức học tập b-learning đang được đánh giá cao vì phép cộng thích hợp của hai hình thức học tập giáp mặt và e-learning. Do đó, sử dụng phối hợp các loại hình TN chính là sự kết hợp các PTDH đặc trưng của môn Vật lí ở trường phổ thông, là xu thế tất yếu và hoàn toàn hợp lí.
63 2.5.2. Vai trò của từng loại hình thí nghiệm khi tổ chức sử dụng phối hợp trong dạy học vật lí Sau khi xem xét việc sử dụng PTDH từ quan điểm của tâm lí học học tập, Nguyễn Đức Thâm và các cộng sự đã chỉ rõ rằng: việc sử dụng PTDH tạo điều kiện cho quá trình nhận thức của HS trên tất cả các bình diện khác nhau, đặc biệt là trên bình diện trực quan trực tiếp và bình diện trực quan gián tiếp [69]. Có thể cụ thể hoá vấn đề này trong bảng sau: Bảng 2.1. Vị trí của từng loại hình thí nghiệm TN TN tự tạo TN trên MVT GV tiến hành HS tiến hành GV tiến hành HS tiến hành Bình diện hành động đối tượng – thực tiễn X X Bình diện trực quan trực tiếp X X X Bình diện trực quan gián tiếp X Bình diện nhận thức khái niệm – ngôn ngữ X Xác định vị trí của từng loại hình TN trong QTDH vật lí, có thể xem TN là thành tố quan trọng; TN tự tạo giúp phát triển kĩ năng thực hành, kích thích hứng thú học tập HS; TN trên MVT giúp HS phát triển tư duy trừu tượng, hiểu rõ bản chất vật lí hơn. Tuy nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông, không phải bài học nào cũng có TN. Do đó, việc sử dụng phối hợp không nhất thiết bất kì bài học nào cũng phải có đầy đủ sự xuất hiện của cả 3 loại hình này. Đối với trường hợp TN bài học không có TN, hoặc có nhưng không sử dụng được, thì vai trò của TN tự tạo và TN trên
64 MVT sẽ được tăng cường. 2.5.3. Nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Sử dụng phối hợp các loại hình TN nhằm tăng hiệu quả của QTDH. Do đó, trước hết cần bảo đảm các nguyên tắc DH chung [42], ngoài ra cần đảm bảo một số nguyên tắc đặc trưng của mỗi loại hình TN [4]. Trên cơ sở đó, nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí bao gồm: - Các TN sử dụng trong quá trình phối hợp phải đảm bảo tính khoa học, phù hợp với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng trong tự nhiên; - Hệ thống các TN sử dụng trong quá trình phối hợp phải phù hợp với nội dung chương trình, sách giáo khoa, đảm bảo thực hiện đúng các mục tiêu QTDH đã đề ra; - Các TN được lựa chọn sử dụng phối hợp trong DH phải phù hợp với trình độ nhận thức và tâm lí của HS; - Ưu tiên khai thác triệt để TN, tăng cường TNTT và lựa chọn hợp lí các TN trên MVT; - Sử dụng phối hợp với các PPDH tích cực, phân bổ thời gian hợp lí cho từng giai đoạn nhận thức trong tiến trình DH; - Không được quá lạm dụng các TN ảo, TN mô phỏng. Không sử dụng TN ảo, TN mô phỏng để đặt vấn đề trong DH; - Tạo điều kiện phát huy vai trò chủ động của HS đối với mỗi loại hình TN, đặc biệt là TN và TN tự tạo; - Các yếu tố, chi tiết của từng loại hình TN cần rõ ràng, dễ quan sát, mang tính thẩm mĩ, giáo dục cao, không đi ngược lại với thuần phong mĩ tục của dân tộc. 2.5.4. Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí 2.5.4.1. Tăng cường sử dụng thí nghiệm mở đầu bằng thí nghiệm tự tạo để tạo tình huống có vấn đề Tạo tình huống có vấn đề để mở đầu bài DH vật lí là rất cần thiết. Có nhiều cách khác nhau để tạo tình huống có vấn đề nhưng biện pháp mang lại hiệu quả cao
65 và trực quan nhất là tăng cường sử dụng TN mở đầu bằng các TN tự tạo. Trong một số trường hợp không thể tiến hành TN tự tạo, có thể cho HS xem các đoạn phim TN chứa đựng các tình huống có vấn đề. Những TN này không cần phải quá phức tạp, tuy nhiên HS sẽ khó có thể giải thích với những kiến thức đã được học. Sự khó khăn này nằm trong vùng phát triển gần, do đó sẽ kích thích hứng thú học tập, khát khao chiếm lĩnh tri thức với mục đích làm sáng tỏ hiện tượng của HS. 2.5.4.2. Giải quyết vấn đề một cách hợp lí bằng cách đưa ra thí nghiệm khảo sát, kết hợp minh họa đúng lúc với thí nghiệm trên máy vi tính Thông qua TN, HS có thể tiếp thu được một số thông tin nhất định từ những vấn đề đang học. Việc đưa ra TN khảo sát, TN minh hoạ đúng lúc sẽ giúp cho HS thu thập thông tin một cách dễ dàng, tạo điều kiện để đưa ra những đánh giá sơ bộ về tính chất của các sự vật, hiện tượng. Sử dụng TN để khảo sát luôn tăng cường tính thuyết phục và hình thành thế giới quan cho HS. Ngoài ra, việc sử dụng TN trên MVT để minh hoạ sẽ giúp HS hiểu rõ bản chất các hiện tượng vật lí một cách dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, việc đưa TN đúng lúc còn có tác dụng kiểm tra trực tiếp hoặc thông qua một hệ quả về những dự đoán của HS trước đó. Điều này đặc biệt khuyến khích HS mạnh dạn đưa ra những suy nghĩ, nhận định riêng của mình, đồng thời giúp HS tự giác điều chỉnh tri thức một cách đúng đắn. 2.5.4.3. Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm trực diện của học sinh để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh Bản thân HS không thể tự lắp ráp, tiến hành các TN một cách có hiệu quả. Vì nếu làm TN không thành công sẽ khiến các em chán nản và mất tự tin vào bản thân. Do đó, GV cần phải kiên trì, có kế hoạch cụ thể, vận dụng phối hợp TN của GV và TN của HS để rèn luyện khả năng tư duy cũng như kĩ năng thực hành tổng hợp, tạo điều kiện cho các em làm quen, biết cách sử dụng các dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật thông dụng trong cuộc sống hàng ngày. Đối với một số TN biểu diễn, GV có thể giới thiệu sơ qua về dụng cụ và HS được thao tác trực tiếp dưới sự hướng dẫn của GV. Tuy nhiên, sẽ rất khó để tất cả các HS đều được thao tác với loại TN này. Do đó, TN tự tạo là giải pháp để tăng cường hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho HS.
66 2.5.4.4. Chú trọng đến việc rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập thí nghiệm Bài tập TN là phương tiện để nâng cao nhận thức cảm tính và lí tính cho HS. Thông qua việc giải bài tập TN, các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hoá... được rèn luyện và phát triển. Tuy nhiên, việc sử dụng bài tập TN trong DH vật lí hiện nay chưa được GV quan tâm đúng mức. Bài tập TN là loại bài tập yêu cầu cao tính tích cực, tự lực của HS qua các thao tác tay chân và trí tuệ. Qua đó thói quen đặt câu hỏi, tinh thần độc lập suy nghĩ, tư duy khoa học, tư duy sáng tạo của HS được rèn luyện và có cơ hội phát triển. Vì thế, GV vần quan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng bài tập TN và rèn luyện cho HS các kĩ năng giải bài tập TN trong QTDH vật lí thông qua các TN hoặc TN tự tạo. Các bài tập TN này không chỉ tiến hành ngay tại các giờ học chính khoá, ngay trong không gian lớp học, mà còn có thể tiến hành ở nhà, tăng cường hoạt động tự học, tự nghiên cứu cho HS. 2.5.4.5. Định hướng cho học sinh thảo luận về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo trong nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Việc trao đổi, thảo luận, tranh luận sẽ giúp HS mạnh dạn trong diễn đạt, bộc lộ quan điểm của bản thân, đồng thời học hỏi thêm kinh nghiệm của các bạn khác trong lớp. Điều này còn góp phần phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển năng lực giao tiếp, khắc phục yếu điểm rụt rè trong học tập. Do đó sẽ giúp HS tự tin, chủ động trong học tập và hiệu quả trong việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Song song với định hướng cho HS thảo luận các phương án TN, hình thức làm việc nhóm đối với các TN tự tạo đặc biệt hữu ích đối với HS trong trường hợp này. 2.5.4.6. Tăng cường sử dụng thí nghiệm trên máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm trong dạy học vật lí Trong những năm gần đây, MVT đã nhanh chóng xâm nhập vào nhà trường và trở thành phương tiện DH có tác dụng cao. Một mặt, MVT góp phần mở rộng các nguồn tri thức cho HS, giúp HS lĩnh hội tri thức nhanh chóng. Mặt khác, MVT còn góp phần vào việc đổi mới PPDH của GV ở trường phổ thông. Đối với TN, MVT hỗ trợ với nhiều hình thức như: mô phỏng TN, TN mô
67 phỏng, TN ảo, phim TN..., ngoài ra còn hỗ trợ TN thực có các dụng cụ và phần mềm chuyên biệt. Sử dụng MVT hỗ trợ TN sẽ góp phần tạo điều kiện để đổi mới PPDH theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức, từng bước pháp triển năng lực HS. Đặc biệt đối với những quá trình, hiện tượng vật lí diễn ra quá nhanh, quá chậm, thì việc sử dụng TN trên MVT sẽ giúp HS hiểu rõ kiến thức, thấy rõ những biến đổi nội tại bên trong của các quá trình. 2.5.5. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí được đề xuất dựa trên cơ sở quy trình chung thiết kế bài dạy học, đồng thời bảo đảm các nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN. Quy trình này gồm 8 bước: Xác định mục tiêu DH; Xác đinh vai trò của TN đối với mục tiêu DH; Kiểm tra tình hình sử dụng của TN liên quan đến nội dung bài học; Xây dựng danh mục TN cần sử dụng phối hợp liên quan đến nội dung bài học; Lựa chọn phương pháp dạy học chủ đạo; Xác định vị trí từng loại hình TN phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn; Thiết kế tiến trình DH; Tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. Các bước này được sơ đồ hoá trong hình dưới đây (Hình 2.16).
68 Xác định mục tiêu dạy học Xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu dạy học Xác định vị trí từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn Kiểm tra tình hình sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học Xây dựng danh mục thí nghiệm cần sử dụng phối hợp liên quan đến nội dung bài học Lựa chọn phương pháp dạy học chủ đạo Thiết kế tiến trình dạy học Tổ chức dạy học theo tiến trình đã thiết kế Hình 2.23.Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí
69 - Bước 1: Xác định mục tiêu bài học Dựa vào chương trình để xác định những mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực, đó là những gì người học cần đạt được sau khi hoàn thành bài học. Việc xác định mục tiêu bài học là rất cần thiết và có tầm quan trọng đặc biệt, vì qua đó mới xác định được phương hướng, tiêu chí để quyết định về nội dung, PP, phương tiện DH, có được ý tưởng rõ ràng về những nội dung cần kiểm tra, đánh giá sau mỗi bài học. Thực hiện bước này có thể phòng tránh trường hợp sử dụng phối hợp các loại hình TN đi quá xa so với mục tiêu bài học. - Bước 2: Xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu dạy học Căn cứ vào mục tiêu và nội dung bài học, để đánh giá vai trò của TN đối với việc hoàn thành các yêu cầu của bài học. Tuỳ theo mục tiêu cụ thể của từng bài học khác nhau để xác định mức độ ưu tiêu của từng loại hình TN theo các mức độ khác nhau. Mặt khác, với cùng một loại hình TN, tương ứng với các mục tiêu DH khác nhau sẽ có cách tổ chức khác nhau trong QTDH. - Bước 3: Kiểm tra tình hình sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học Sử dụng phối hợp các loại hình TN luôn phải đề cao việc khai thác những trang thiết bị có sẵn của trường phổ thông. Do đó, trước hết cần đánh giá hiệu quả của TN liên quan đến nội dung bài học. Tuỳ theo tình hình thực tế của TN (có hay không, sử dụng được hay không, số liệu chính xác hay không) để xác định phương án sử dụng phù hợp trong QTDH. - Bước 4: Xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học Sau khi kiểm tra tình hình sử dụng của TN, GV cần nghiên cứu kĩ các nội dung kiến thức liên quan đến bài học, phân tích các hiện tượng vật lí xảy ra để thấy rõ cơ chế của hiện tượng. Qua đó GV định hướng, lập danh sách các TN cụ thể cần dùng trong bài, cũng như cách sử dụng của mỗi loại hình TN trong từng đơn vị kiến thức. Đây là giai đoạn chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học. Đối với TN tự tạo thì cần phải có sự gia công, làm thử trước, để đảm bảo TN xảy ra thành công. Trong nghiên cứu này, đặc biệt tập trung nhấn mạnh vai trò chủ
70 đạo của HS đối với các TN tự tạo. Tức là đối tượng chính sử dụng các TN tự tạo trong QTDH không phải là GV, mà chính là HS. Đối với các hình thức TN trên MVT, GV có thể khai thác, sưu tầm từ nhiều nguồn khác nhau, như: internet, đĩa CD, VCD, DVD,...Những TN này nên được tập trung lại và tổ chức lưu trữ trên MVT, tạo sự tiện lợi trong QTDH. - Bước 5: Lựa chọn phương pháp DH chủ đạo Khi áp dụng một PPDH cụ thể, ngoài việc phát triển tư duy, logic cho HS, GV đồng thời đã góp phần giáo dục HS các phẩm chất quan trọng. Tuy nhiên, không một PPDH nào được xem là vạn năng và thích hợp cho việc giải quyết mọi nhiệm vụ DH. Vì vậy tuỳ thuộc vào mục tiêu của bài học, đặc điểm lứa tuổi của HS và các yếu tố khác để lựa chọn PPDH thích hợp là một trong các biện pháp nâng cao hiệu quả của QTDH. Thực tế dạy học vật lí cũng cho thấy, không có một PPDH nào được áp dụng tách biệt hoàn toàn với các phương pháp khác. Do đó, lựa PPDH chủ đạo không có nghĩa là sử dụng duy nhất PPDH này trong toàn bộ tiến trình DH. Hiện nay, có nhiều PPDH tích cực phù hợp với đặc thù của DH vật lí và có thể phát huy hiệu quả của TN trong DH. Tuy nhiên, phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được lựa chọn để sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau trong phạm vi nghiên cứu của luận án. - Bước 6: Xác định vị trí từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn Sau khi lựa chọn PPDH chủ đạo, sẽ tiến hành phân bố các loại hình TN vào từng giai đoạn của PPDH cụ thể. Sự phân bố này được dựa trên ưu, nhược điểm của từng loại hình TN, cũng như sự phù hợp với mục tiêu DH. Có hai kiểu phân bố phối hợp có thể kể đến, bao gồm: phối hợp các loại hình TN giữa các giai đoạn DH khác nhau, và phối hợp nhiều loại hình TN trong cùng một giai đoạn DH. - Bước 7: Thiết kế tiến trình dạy học Lên kế hoạch DH chi tiết đồng nghĩa với việc soạn thảo một kịch bản hoàn chỉnh cho tiết dạy. Sản phẩm của việc làm này là giáo án chi tiết về QTDH sẽ diễn ra. Kế hoạch DH càng chi tiết bao nhiêu thì hiệu quả giờ học sẽ chất lượng bấy nhiêu. Kế hoạch DH cần thể hiện rõ ý đồ mà mục đích của các phương án sử dụng phối hợp
71 Các loại hình TN. Tùy thuộc vào đối tượng HS, và điều kiện cụ thể để có sự điều chỉnh phù hợp. - Bước 8: Tổ chức dạy học theo tiến trình đã thiết kế Đây là giai đoạn GV hiện thực hoá ý tưởng DH đã xây dựng trên những đối tượng HS cụ thể. Qua đây, GV sẽ đánh giá được sự phù hợp của các phương án DH và có sự điều chỉnh hợp lí. Sau khi tổ chức DH chủ đề, GV cũng cần đánh giá các mặt như: - Tính phù hợp thực tế DH với thời lượng dự kiến; - Mức độ đạt được mục tiêu học tập qua đánh giá các hoạt động học tập; - Sự hứng thú của HS thông qua quan sát; - Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất. Việc đánh giá tổng thể sẽ giúp GV điều chỉnh kế hoạch DH cho phù hợp hơn. Mặt khác, đánh giá HS cho phép GV có thể biết được mục tiêu DH đề ra có đạt được hay không. Mục tiêu DH có thể được thực hiện thông qua các hoạt động DH và thông qua các công cụ đánh giá. 2.5.6. Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Có nhiều phương pháp DH tích cực phù hợp với đặc thù DH vật lí ở trường phổ thông như: phương pháp mô hình, phương pháp thực nghiệm, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề... Tuy nhiên, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề được đánh giá có hiệu quả cao trong việc phát huy tính chủ động của người học, đồng thời, năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực cốt lõi cần hình thành và phát triển cho người học trong giai đoạn hiện nay. Do đó, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề được lựa chọn để vận dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN vào một số tiến trình DH cụ thể. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được xem như hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ pháp DH có tính đến logic của các thao tác tư duy và các quy luật của hoạt động nhận thức của HS. Sự khác nhau cơ bản giữa DH phát hiện và giải quyết vấn đề với DH truyền thống là ở mục đích và nguyên tắc tổ chức QTDH. Mục đích của DH phát hiện và giải quyết vấn đề là làm cho HS nắm vững không chỉ các cơ sở khoa học mà chính cả quá trình thu nhận các kiến thức và các sự kiện
72 khoa học, sự phát triển của năng lực nhận thức và sáng tạo của HS. Nguyên tắc cơ bản tổ chức DH phát hiện và giải quyết vấn đề là nguyên tắc hoạt động tìm kiếm của HS, tức là nguyên tắc HS tự tìm kiếm các sự kiện khoa học, các hiện tượng, định luật, các phương pháp nghiên cứu khoa học, các phương pháp ứng dụng kiến thức vào thực tế [42]. 2.5.6.1. Các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Quá trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có thể chia làm ba giai đoạn: Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức; giải quyết vấn đề; kiểm tra, vận dụng kết quả. ♦ Giai đoạn đặt vấn đề xây dựng bài toán nhận thức Đây là giai đoạn đặt HS vào tình huống có vấn đề, mục đích chính của giai đoạn này là: + Làm xuất hiện trước HS mâu thuẫn nhận thức, giúp HS xác định rõ nhiệm vụ nhận thức và tiếp nhận nó, tức là tạo ra nhu cầu nhận thức ở HS; + Kích thích ở HS hứng thú nhận thức sao cho các em phấn khởi, sẵn sàng giải quyết vấn đề một cách liên tục; + Đặt HS trước những khó khăn vừa sức, những khó khăn này khiến các em phải căng óc ra suy nghĩ giải quyết nhưng không được khó quá để làm mất hứng thú của HS. Khó khăn có thể giải quyết được sẽ củng cố niềm tin của HS. Khâu đầu tiên của giai đoạn này là tổ chức điều kiện làm nảy sinh tìm huống có vấn đề. Có nhiều cách tổ chức tình huống có vấn đề, các biện pháp xây dựng tình huống có vấn đề có thể như sau: - Kể chuyện mở đầu về ý nghĩa khoa học kĩ thuật và đời sống của hiện tượng sẽ được nghiên cứu; - Dùng TN vật lí; - Sử dụng các bài toán vật lí; - Sử dụng các bài toán thường dẫn tới các kết quả có tính chất nghịch lí hoặc không phù hợp với thực tế, trên cơ sở đó tạo ra vấn đề cần giải quyết; - Sử dụng các mẩu chuyện lịch sử hoặc các sự kiện, kết luận của các nhà khoa học các tư liệu trong lịch sử khoa học kĩ thuật, xã hội, thậm chí cả văn học.
73 ♦ Giai đoạn giải quyết vấn đề Mục đích của giai đoạn này là: - Đưa HS vào con đường tự lực, hình thành tri thức; - Làm cho HS quen dần với phương pháp khoa học trong nghiên cứu giải quyết vấn đề; - Để đạt mục đích ấy giai đoạn này bao gồm hai yếu tố cơ bản: xây dựng giả thuyết và kiểm tra giả thuyết. HS có thể rèn luyện được năng lực nhận thức một cách tự lực và sáng tạo khi họ biết cách nghiên cứu giải quyết vấn đề, mà việc nghiên cứu giải quyết vấn đề trong khoa học thì nhất thiết diễn ra theo con đường đề xuất và phát triển giả thuyết. Giả thuyết là một vấn đề giả sử có, đề ra để giải thích một hiện tượng nào đó và đòi hỏi phải được xác minh bằng TN hoặc bằng những luận chứng khoa học. Giả thuyết là một hình thức độc đáo của tư duy, nó bao gồm một số khái niệm, phán đoán, suy lí giả định, đồng thời nó chính là quá trình đề xuất, chứng minh, phát triển những điều đã giả định. Vì vậy giả thuyết có một vai trò quan trọng trong công việc rèn luyện tư duy khoa học. Giả thuyết được đề xuất và chứng minh bằng hai con đường: diễn dịch ngoại suy và diễn dịch tương tự. Việc lôi cuốn HS vào con đường xây dựng giả thuyết đòi hỏi phải rèn luyện cho HS có kĩ năng quan sát một cách có mục đích các sự vật và hiện tượng trong khuôn khổ tình huống có vấn đề, rồi sau đó vận dụng các tri thức đã có để xây dựng giả thuyết dựa trên cơ sở quan sát đó. Ở đây có sự kết hợp nhận thức của cảm tính với nhận thức lí tính. Trước một tình huống có vấn đề HS đề ra được nhiều giả thuyết khác nhau và GV hướng dẫn HS tiến hành luận chứng cho giả thuyết. Nghĩa là chọn lọc một cách có căn cứ một trong các giả thuyết đã đề ra làm con đường đáng tin nhất để giải quyết vấn đề. Cách chọn lọc tốt nhất là suy từ các giả thuyết ra các hệ quả khác nhau rồi kiểm tra các hệ quả đó bằng kinh nghiệm sẵn có hay bằng TN, kết quả là sẽ loại trừ được những giả thuyết sai lầm.
74 Khi đã lựa chọn được một giả thuyết tương đối có triển vọng, thì phải kiểm chứng các giả thuyết đó. Đối với Vật lí học việc kiểm chứng các giả thuyết thường được thực hiện nhờ TN. Chú ý lựa chọn TN kiểm chứng sao cho hiện tượng TN được đơn giản, thiết bị TN đơn giản, tiến hành TN ngắn gọn hợp lí, kết luận rút ra từ TN xuất hiện một cách logic và nằm trong phạm vi kiến thức mà HS có thể hiểu được. ♦ Giai đoạn kiểm tra, vận dụng kết quả Các công việc cụ thể của giai đoạn này là: a) Thảo luận kết quả và đánh giá; b) Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu; c) Phát biểu kết luận; d) Đề xuất vấn đề mới. Trong giai đoạn này chú ý cho HS vận dụng sáng tạo các tri thức đã thu nhận được, tức là vận dụng để giải quyết những tình huống mới, khai thác với những tình huống mới gặp phải khi thu nhận kiến thức [42]. 2.5.6.2. Vị trí của từng loại hình thí nghiệm khi sử dụng phối hợp theo các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Không phải nội dung kiến thức nào cũng giống nhau, nên trong mỗi giai đoạn DH, việc sử dụng phối hợp sẽ được linh động lựa chọn một cách phù hợp. Dựa trên việc phân tích các chức năng của PTDH vật lí dưới góc độ quan điểm của lí luận DH đã cho thấy rằng: Trong việc đặt kế hoạch sử dụng PTDH ở từng tiết học, GV phải lựa chọn và xác định PTDH nào cần sử dụng, sử dụng ở khâu nào của QTDH và sử dụng như thế nào để khai thác hết các tiềm năng về giáo dục của PTDH [69]. Do đó, sử dụng PTDH không chỉ để hình thành các kiến thức mới như hiện nay mà còn ở các khâu khác của QTDH, với nhiều mục đích khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm của các giai đoạn DH phát hiện và giải quyết vấn đề, có thể nhận thấy rằng, vị trí của từng loại hình TN có thể được phân bố như sau:
75 Hình 2.24. Sử dụng phối hợp TN theo các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đề xuất giả thuyết Lên kế hoạch giải quyết vấn đề Thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề ĐẶT VẤN ĐỀ, XÂY DỰNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC Tạo tình huống có vấn đề Phát hiện và nhận dạng vấn đề phát sinh Phát biểu vấn đề cần giải quyết KIỂM TRA VẬN DỤNG KẾT QUẢ Thảo luận, đánh giá kết quả Khẳng định giả thuyết Thực hiện kế hoạch giải Bác bỏ giả thuyết Đề xuất vấn đề mới TN tự tạo + phim TN MVT + TN TN tự tạo + MVT
76 ♦ Đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của quá trình nhận thức (Giai đoạn đặt vấn đề xây dựng bài toán nhận thức) Khi nghiên cứu vấn đề tính quy luật của quá trình nhận thức các kiến thức mới và nguồn gốc của sự tư duy sáng tạo trong tâm lí học hiện đại, M. I. Makhmutev đã chứng minh rằng, một trong những tính quy luật quan trọng nhất của quá trình nhận thức các kiến thức mới là việc nêu vấn đề. Không có bước xuất phát điểm đó thì quá trình tư duy sáng tạo chưa bắt đầu [85]. Để tích cực hóa tư duy của HS trong quá trình xây dựng vấn đề DH, thông thường có 3 biện pháp cụ thể là: - Kể một câu chuyện về ý nghĩa của hiện tượng đang nghiên cứu trong khoa học, kĩ thuật, đời sống - Sử dụng TN vật lí - Giải bài tập vào lúc mở đầu bài học [85]. Trong đó, TN tự tạo là biện pháp có thể tác động đến tư duy HS một cách trực quan nhất, nhanh chóng hình thành mâu thuẫn nhận thức để tạo tình huống có vấn đề. 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. Kết quả của TN sẽ 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 các em. Do đó, ở giai đoạn này của QTDH, sử dụng các TN tự tạo sẽ mang lại hiệu quả cao. Ưu điểm của việc sử dụng TN tự tạo ở giai đoạn này là có tác động đồng bộ đến các giác quan của HS, tạo nên sự bất ngờ, hứng thú, tạo tiền đề phát triển tư duy một cách tích cực. Sử dụng các TN tự tạo đơn giản, có tính chất nghịch lí để tạo tình huống có vấn đề sẽ thực hiện được chức năng tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú nhận thức của HS, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu. Đối với những hiện tượng diễn ra trong thời gian ngắn ngắn, dễ quan sát, cho kết quả ngay, và đặc biệt là có thể tiến hành trong lớp học thì việc sử dụng TN
77 tự tạo là một phương án khả thi. Còn những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên mà không thể tái tạo lại dưới hình thức TN tự tạo trong lớp học, thì phim TN sẽ là một lựa chọn tối ưu. Phim TN được sử dụng để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS. Trong giai đoạn này, phim TN giúp cho HS có cái nhìn sơ bộ về vấn đề, từ đó định hướng cho những hoạt động tư duy trong các giai đoạn tiếp theo. Ưu điểm của việc sử dụng phim TN trong giai đoạn này là tiết kiệm được thời gian, hiện tượng vật lí xuất hiện rõ ràng. ♦ Thực hiện giải quyết vấn đề DH hiện nay có thể sử dụng nhiều phương pháp để xây dựng cho HS những năng lực sáng tạo. Dù lựa chọn sử dụng phương pháp nào đi chăng nữa thì mục tiêu cuối cùng vẫn là lôi cuốn HS vào quá trình tìm tòi, nghiên cứu những vấn đề mới đối với bản thân. Chính sự nghiên cứu tự lực đó gắn liền hữu cơ với sự tích cực hóa tư duy [85]. Lí luận và thực tiễn đã chứng minh rằng, TN có vai trò quan trọng, không gì thay thế được trong giai đoạn hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Trong chương trình vật lí ở trường phổ thông, một số kiến thức được rút ra bằng phép suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác. Vì vậy, những kiến thức rút ra này là đúng đắn. Tuy nhiên, để thể hiện tính chất thực nghiệm của khoa học Vật lí và làm tăng sự tin tưởng của HS vào tính chân thực của kiến thức thu được, GV cũng cần tiến hành các TN để kiểm nghiệm lại. Sử dụng TN trong giai đoạn này sẽ góp phần hình thành kiến thức một cách có hệ thống cho HS. Quan điểm "Cần sử dụng các thiết bị TN thực hành ngay trong khâu nghiên cứu tài liệu mới để tăng cường hoạt động tự lực và rèn luyện kĩ năng TN của HS" [69] cho thấy sự phù hợp của việc sử dụng TN trong giai đoạn này.
78 Tuy nhiên, thực tế không phải TN nào cũng có dụng cụ, hoặc có dụng cụ nhưng chỉ sử dụng được một cách định tính. Bất kể là có dụng cụ hay không có dụng cụ, hoặc dụng cụ không còn tốt, thì GV vẫn nên hướng dẫn HS xây dựng các phương án TN (TN tư duy). Sau đó, nếu không có dụng cụ thì GV có thể cho HS xem TN trên MVT, cụ thể là các phim TN. Đối với những bộ TN không thể đo được định lượng thì GV vẫn giới thiệu TN, cách tiến hành, cách xử lí số liệu và sau đó cung cấp số liệu một cách gián tiếp thông qua TN trên MVT (phim TN, TN ảo, TN mô phỏng) để HS rèn luyện kĩ năng xử lí số liệu, cách tính sai số, cách viết kết quả TN. Ngoài ra, do trình độ toán học của HS còn hạn chế, do các thiết bị TN ở trường phổ thông không cho phép tiến hành những TN phức tạp, với các phép đo định lượng chính xác cao hoặc vì thời gian eo hẹp của mỗi tiết học nên một số kiến thức không thể xây dựng bằng con đường lí thuyết và cũng không thể xây dựng bằng con đường thực nghiệm. Trong những trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái quát do các nhà khoa học đã tìm ra, buộc HS phải thừa nhận. Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành TN để minh họa kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản. Do đó, có thể kết hợp sử dụng TN ảo, TN mô phỏng sẽ đem lại hiệu quả cao, trực quan hóa nội dung kiến thức cho học sinh, giúp học sinh dễ ghi nhớ, dễ hiểu, dễ vận dụng [70]. Như vậy, trong giai đoạn này có thể khai thác tối đa sự hỗ trợ của các TN trên MVT phối hợp với TN ở trường phổ thông. Điều này, thể hiện vai trò đa năng của các TN trên MVT khi sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. ♦ Kiểm tra, vận dụng kết quả TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong giai đoạn kiểm tra, vận dụng kết quả. Đây là giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức, kĩ năng của HS được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ TN thực hành sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí phổ thông. Quá trình này của HS diễn ra không những trong các giờ nội khóa mà cả trong các giờ học ngoại khóa, kể cả ở nhà.
79 Để đánh giá khả năng vận dụng kiến thức của HS, có thể sử dụng công cụ là các TN trên MVT, cụ thể là các đoạn phim TN quay lại các hiện tượng thực tế, có liên qua đến bài học. Việc sử dụng các bài tập TN ở giai đoạn này không phải là sự lặp lại hoàn toàn các TN đã làm nhằm nhắc lại những kiến thức cũ, mà phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của HS, giúp HS thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống sản xuất của các kiến thức này. Các TN được sử dụng có thể được tiến hành với các TN tự tạo từ các vật liệu dễ kiếm. Những TN tự tạo này có thể do GV chế tạo và tiến hành, hoặc là những TN tự tạo đơn giản do HS tự làm lấy. Trong các loại hình TN được sử dụng, TN thực hành của HS có vai trò nổi bật trong việc củng cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng của người học. Việc tiến hành các TN thực hành của HS trong giai đoạn này phải được giao trực tiếp cho HS thông qua những nhiệm vụ cụ thể. Nội dung của những nhiệm vụ này phải phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS, chứ không đơn thuần chỉ là sự đòi hỏi hoạt động tay chân đơn giản. TN cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình hệ thống hóa kiến thức mà HS đã học. Việc tiến hành các TN song song sẽ tạo thuận lợi để HS so sánh, nhận ra được những điểm giống nhau, khác nhau của các hiện tượng, quá trình vật lí [70]. Nguyễn Đức Thâm và các cộng sự cũng đã thể hiện quan điểm sử dụng đa dạng các PTDH trong quá trình củng cố kiến thức, kĩ năng của HS, bao gồm: các dụng cụ TN đơn giản, các thiết bị TN thực hành, các mô hình, các chương trình phần mềm máy vi tính, các chương trình ôn tập trên vô tuyến truyền hình chưa được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới [69]. Đây cũng được xem là giai đoạn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN một cách đa dạng và hiệu quả trong DH vật lí ở trường phổ thông. 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của đề tài được xây dựng dựa trên nền tảng phân tích các quan điểm lí luận về việc sử dụng TN trong DH vật lí và điều tra thực trạng DH vật lí ở trường phổ thông. Một số kết luận chính bao gồm:
80 - Đối với DH vật lí, TN luôn đóng vai trò quan trọng bậc nhất. Tuy nhiên, việc sử dụng TN trong DH hiện nay chưa đạt được hiệu quả cao như mong muốn. Do đó, cần sử dụng phối hợp với các phương tiện DH khác. - MVT và TN tự tạo là những giải pháp hữu hiệu đã được công nhận để khắc phục phần nào những khó khăn trong DH vật lí. Trong đó MVT là một công cụ đa năng, nhưng trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, MVT chỉ được đề cập với vai trò hỗ trợ TN, cụ thể chỉ xét đến TN trên MVT, và chỉ tập trung vào mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, phim TN. Đối với phim TN, có thể được phân thành 4 loại, bao gồm: đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông; đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học; đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí; và đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí. - Căn cứ vào ưu, nhược điểm của mỗi loại hình TN và căn cứ vào một số biện pháp giúp HS nhận thức có hiệu quả để xác định: sử dụng phối hợp các loại hình TN là giải pháp phù hợp trong đổi mới PPDH vật lí giai đoạn hiện nay. - Tuy nhiên, việc sử dụng phối hợp không phải chỉ khép kín trong từng bài học, mà có thể mở rộng ra nhiều bài trong một chương, hoặc liên chương. Do đó, đối với những bài không có TN vẫn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau. - Xác định hệ thống nguyên tắc, biện pháp và đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Quy trình này gồm 8 bước, bao gồm: xác định mục tiêu bài học; xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu bài học; kiểm tra hiệu quả sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học; xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; lựa chọn PPDH chủ đạo; xác định vị trí của từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của PPDH đã chọn; thiết kế tiến trình DH; tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. - Trong số các PPDH tích cực, phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề để có thể khai thác hiệu quả vai trò của TN trong DH vật lí nên được lựa chọn là PPDH chủ đạo để vận dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Trên cơ sở phân tích đặc điểm các giai đoạn DH cũng như sự phù hợp của từng loại hình TN để phân bố sử dụng phối hợp theo các giai đoạn cụ thể. Việc sử
81 dụng phối hợp các loại hình TN không chỉ gói gọn trong từng giai đoạn DH, mà còn liên tục trong tất cả các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.
82 CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1. ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC Nhiệt học là một trong hai nội dung cơ bản của chương trình Vật lí lớp 10 THPT. Trên cơ sở đánh giá đặc điểm phần Nhiệt học, để rút ra những thuận lợi và khó khăn trong QTDH ở trường phổ thông. Tạo tiền đề xác định phương án sử dụng hiệu quả các loại hình TN trong DH một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học. 3.1.1. Khái quát phần Nhiệt học Nhiệt học là một trong những bộ phận của vật lí học có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác của các phân tử. Trong chương trình và SGK hiện hành, toàn bộ nội dung kiến thức phần Nhiệt học THPT tập trung ở lớp 10 và được phân bố thành ba chương: “Chất khí”, “Cơ sở của nhiệt động lực học”, “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể”. Chương "Chất khí" là phần mở đầu của Nhiệt học, được phân phối dạy trong 7 tiết, trong đó 4 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra. Nội dung đề cập đến cấu trúc phân tử cũng như tính chất nhiệt của chất ở trạng thái khí; mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và tính chất nhiệt. Nội dung trọng tâm được xác định là thuyết động học phân tử của chất khí, các định luật về chất khí và phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Có rất nhiều các hiện tượng trong tự nhiên, trong cuộc sống liên quan đến kiến thức của chương như: Sự thay đổi áp suất theo độ cao và độ sâu, liên quan đến sự nở ra và co lại của chất khí theo nhiệt độ, liên quan đến các hiện tượng của tầng khí quyển... và là cơ sở cho phần nội năng – các nguyên lí nhiệt động lực học. Việc giải thích được các hiện tượng này không những đòi hỏi HS phải nắm vững kiến thức của chương mà còn phải biết vận dụng những kiến thức đó vào từng vấn đề cụ thể.
83 Chương "Cơ sở của nhiệt động lực học" trình bày một số khái niệm của nhiệt động lực học như: nội năng, công, nhiệt lượng và sự biến đổi qua lại của chúng trong một số quá trình như đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích…Trên cơ sở khái quát những sự kiện thực nghiệm quan sát được hai định luật cơ bản của nhiệt động lực học là nguyên lí I và nguyên lí II nhiệt động lực học. Chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” trình bày về cấu trúc vi mô của chất rắn và chất lỏng; khảo sát các đặc tính của chất rắn và chất lỏng. Thêm vào đó, ở cuối chương có đề cập đến sự chuyển thể và độ ẩm của không khí. Ở chương này khá trừu tượng đối với HS, GV cần tạo điều kiện tốt nhất cho HS khi nghiên cứu kiến thức của chương này. Đối với những bài có thể dùng TN nghiên cứu các hiện tượng vật lí thì GV nên tạo điều kiện để HS làm TN. Qua các TN được làm trên lớp sẽ kích thích tính chủ động, làm tăng hứng thú và hiệu quả của HS trong giờ học vật lí và từ đó tính tự học của các em được phát huy. 3.1.2. Nội dung và cấu trúc phần Nhiệt học 1. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí v Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí - Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng; - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao; - Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. Mỗi phân tử va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể, nhưng vô số phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể. Lực này gây áp suất của chất khí lên thành bình. v Khí lí tưởng - Khái niệm: Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng; - Đặc điểm của khí lí tưởng: + Kích thước các phân tử không đáng kể, có thể bỏ qua; + Khi chưa va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử rất yếu có thể bỏ qua;
84 + Các phân tử chuyển động hỗn loạn, chỉ tương tác khi va chạm với nhau và va chạm với thành bình. 2. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt v Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ không đổi. v Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. p.V = const. v Đường đẳng nhiệt: 3. Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ v Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. ! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 v Đường đẳng tích: 4. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng v Phương trình trạng thái của khí lí tưởng là: !.! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Trong đó, p là áp suất, V là thể tích, T là nhiệt độ trong nhiệt giai Ken-vin của một khối khí xác định. Giá trị của hằng số phụ thuộc vào lượng khí mà ta xét. v Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái trong đó áp suất không đổi. v Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. (Định luật Gay Luy- xác)
85 ! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 v Đường đẳng áp: v “Độ không tuyệt đối”: nếu giảm nhiệt độ tới 0 K thì p = 0 và V = 0. Hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0 K, áp suất và thể tích sẽ có giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bẳng nhiệt độ 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối. Độ không tuyệt đối được xác định trong khoảng -273°C. 5. Nội năng và sự biến thiên nội năng v Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. v Cách làm thay đổi nội năng: - Thực hiện công - Truyền nhiệt v Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt (∆𝑈 = 𝑄) 6. Các nguyên lí của Nhiệt động lực học v Nguyên lí I Nhiệt động lực học - Phát biểu nguyên lí: độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 - Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công: Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng A > 0: Vật nhận công
86 A < 0: Vật thực hiện công - Dùng nguyên lí I Nhiệt động lực học để tìm hiểu về sự truyền và chuyển hóa năng lượng, trong các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. v Nguyên lí II Nhiệt động lực học: - Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn. - Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. - Nguyên lí II Nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật. Ví dụ: giải thích nguyên tắc, cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt,... 7. Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình v Chất rắn kết tinh - Chất rắn kết tinh có cấu trúc tạo bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thể, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó. - Đặc tính của chất rắn kết tinh: + Cấu tạo từ cùng một loại hạt, nhưng cấu trúc tinh thể không giống nhau thì tính chất vật lí của chúng cũng rất khác nhau. + Có nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở áp suất cho trước. + Chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc đa tinh thể. Chất rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng. v Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, do đó không có dạng hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy xác định và có tính đẳng hướng. 8. Biến dạng cơ của vật rắn v Biến dạng cơ là biến dạng của một vật mà sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực. v Biến dạng đàn hồi là biến dạng của vật rắn lấy lại được kích thước và hình dạng ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng.
87 v Biến dạng dẻo là biến dạng mà sau khi ngoại lực thôi tác dụng, vật không lấy lại được hình dạng ban đầu. v Giới hạn đàn hồi là giới hạn trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi của nó. 𝜎 = 𝐹 𝑆 = 𝐸 ∆𝑙 𝑙! v Đại lượng 𝜎 = ! ! là ứng suất tác dụng vào vật rắn. Đại lượng 𝐸 = ! ! gọi là suất đàn hồi (hay suất Y- âng) đặc trưng cho tính đàn hồi của chất rắn. Đơn vị đo của 𝜎 và E là paxcan ( Pa). 1 Pa = 1 N/m2 v Định luật Húc : Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó. 𝜀 = ∆! !! ! 𝛼𝜎 v Độ lớn của lực đàn hồi: 𝐹đ" = 𝐸 ! !! ∆𝑙 = 𝑘 ∆𝑙 Với 𝑘 = 𝐸 ! !! là độ cứng (hay hệ số đàn hồi). v Một số ứng dụng trong đời sống kĩ thuật: trong thực tế, các loại biến dạng được ứng dụng rất nhiều. Ví dụ như biến dạng đàn hồi là cơ sở để chế tạo các rơ – le tự động; biến dạng dẻo không phá vỡ tính liên tục vĩ mô của vật, vì vậy người ta có thể tạo hình cho các sản phẩm. 9. Sự nở vì nhiệt của vật rắn v Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng. + Độ nở dài ∆𝑙 của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆𝑡 và độ dài ban đầu l0 của vật đó. Công thức nở dài là: ∆𝑙 = 𝑙 − 𝑙! = 𝛼𝑙!∆𝑡 v Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. + Độ nở khối của vật rắn tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆𝑡 và thể tích ban đầu V0 của vật đó. Công thức nở khối là: ∆𝑉 = 𝑉 − 𝑉! = 𝛽𝑉!∆𝑡, với 𝛽 = 3𝛼.
88 v Ý nghĩa của sự nở dài và sự nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật : + Vật rắn khi nở ra hay co lại đều tạo nên một lực khá lớn tác dụng lên các vật khác tiếp xúc với nó. Do đó, người ta phải chú ý đến sự nở vì nhiệt trong kĩ thuật. + Trong kĩ thuật chế tạo và lắp ráp máy móc hoặc xây dựng công trình, người ta phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi. + Người ta lợi dụng sự nở vì nhiệt của các vật rắn để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơ – le đóng-ngắt tự động mạch điện; hoặc chế tạo các ampe kế nhiệt, hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, dùng đo cả dòng một chiều và xoay chiều,… 10. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng v Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng + Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó: 𝑓 = 𝜎𝑙 Trong đó, hệ số tỉ lệ 𝜎 gọi là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị Niutơn trên mét (N/m). Giá trị của 𝜎 phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng ( 𝜎 giảm khi nhiệt độ tăng). + Do tác dụng của lực căng bề mặt nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên mui bạt ô tô tải; nước trong ống nhỏ giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước có kích thước đủ lớn để trọng lượng của nó thắng được lực căng bề mặt của nước tại miệng ống; Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải,… v Hiện tượng dính ướt. Hiện tượng không dính ướt + Nếu thành bình bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng mặt khum lõm.
89 + Nếu thành bình không bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và mặt chất lỏng có dạng mặt khum lồi. + Hiện tượng dính ướt và không dính ướt được ứng dụng trong tuyển khoáng. v Hiện tượng mao dẫn + Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng mực chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống. Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn. + Nhờ hiện tượng mao dẫn, nước có thể dâng lên từ đất qua hệ thống các ống mao dẫn trong bộ rễ và trong thân cây để nuôi cây tươi tốt; dầu hỏa có thể ngấm theo các sợi nhỏ trong bấc đèn lên đến ngọn bấc để cháy; dầu nhờn có thể thấm qua các lớp phớt hay mút xốp để bôi trơn liên tục các vòng đỡ trục quay của các động cơ điện,… 11. Sự chuyển thể của các chất v Sự nóng chảy + Sự nóng chảy là quá trình chuyển thể rắn sang thể lỏng của các chất. + Công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn là: 𝑄 = 𝜆. 𝑚 Với m là khối lượng của vật, 𝜆 là nhiệt nóng chảy riêng của chất làm vật đo bằng đơn vị J/kg. + Một số ứng dụng trong thực tế và đời sống: kiến thức về sự nóng chảy và đông đặc liên quan đến việc điều chế kim loại, nấu chảy thủy tinh trong nhà máy. v Sự bay hơi + Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở bề mặt chất lỏng. + Sự ngưng tụ là quá trình chuyển ngược lại từ thể khí (hơi) sang thể lỏng. + Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi khô. Hơi khô tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri- ốt. + Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa. Áp suất hơi bão
90 hòa không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, nó chỉ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng. v Sự sôi + Sự sôi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng. + Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi. Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao. + Nhiệt hóa hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi là nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong quá trình sôi. + Công thức tính nhiệt hóa hơi là : 𝑄 = 𝐿. 𝑚 Trong đó, L là nhiệt hóa hơi riêng của chất, là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng ở một nhiệt độ xác định để nó hóa hơi hoàn toàn. Nhiệt hóa hơi có đơn vị là J/kg. 12. Độ ẩm của không khí v Độ ẩm tuyệt đối a của không khí là đại lượng đo bằng khối lượng hơi nước (tính ra gam) chứa trong m3 không khí. v Độ ẩm cực đại A là độ ẩm tuyệt đối của không khí chứa hơi nước bão hòa, giá trị của nó tăng theo nhiệt độ. Đơn vị đo của các đại lượng này đều là g/m3 . v Độ ẩm tỉ đối f của không khí là đại lượng đo bằng tỉ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối a và độ ẩm cực đại A của không khí ở cùng nhiệt độ: 𝑓 = 𝑎 𝐴 . 100% Hoặc tính gần đúng bằng tỉ số phần trăm giữa áp suất riêng phần p của hơi nước và áp suất pph của hơi nước bão hòa trong không khí ở cùng một nhiệt độ: 𝑓 = 𝑝 𝑝!! . 100% v Những ảnh hưởng của độ ẩm là:
91 + Độ ẩm ảnh hướng đến độ bền của vật liệu. + Độ ẩm ảnh hưởng đến bảo quản thực phẩm và nông sản, hàng hóa. + Độ ẩm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. 3.1.3. Một số khó khăn khi dạy học phần Nhiệt học Dạy học phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay còn tương đối khó khăn, có thể liệt kê cụ thể như sau: 1. Nội dung các chương thuộc phần Nhiệt học khá tách biệt so với phần Cơ học mà HS đã được học trước đó. Do đó, HS khó nhận biết được quá trình biến đổi trạng thái. Nguyên nhân này là do tính trừu tượng của các kiến thức và hiện tượng vật lí, khiến HS khó hình dung. 2. Nhiều GV chỉ tập trung vào việc truyền thụ nội dung mà chưa quan tâm đến việc tổ chức các hoạt động nhận thức gây hứng thú học tập, phát triển tư duy cho HS, đặc biệt là đối với những kiến thức trừu tượng. 3. Trong trường hợp GV tiến hành TN thì những TN này cũng chỉ là những TN biểu diễn của GV. Do đó HS không được rèn luyện các kĩ năng thực hành TN, xử lí số liệu... 4. Mặt khác, phần Nhiệt học là phần được trang bị ít nhất các dụng cụ TN trong danh mục thiết bị tối thiểu môn Vật lí mà Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. 3.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC STT Vấn đề 1. Vì sao hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã mài nhẵn thì có thể hút chặt nhau khi đặt tiếp xúc? Hình 3.1. Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì hút nhau.
92 STT Vấn đề 2. Vì sao viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép chặt lại như ban đầu? Hình 3.2. Viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép lại như ban đầu 3. Để rót liên tục chất lỏng, vì sao người ta thường dùng phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh dọc ở mặt ngoài? Hình 3.3. Cái phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh 4. Vì sao khi bơm lốp xe đạp, càng bơm căng thì bơm càng khó khăn hơn? Hình 3.4. Lốp xe đạp càng bơm căng càng khó bơm
93 STT Vấn đề 5. Vì sao những ngày nắng to, khi lốp xe được bơm căng thường rất dễ nổ? Hình 3.5. Lốp xe bơm căng thường dễ nổ trong những ngày nắng gắt 6. Một quả trứng ban đầu đặt trên cổ chai thì không lọt vào trong chai. Sau đó, đốt cháy một mảnh giấy rồi thả vào chai. Lập tức đặt quả trứng lên cổ chai, vì sao lúc này quả trứng lại chui lọt vào trong chai? Hình 3.6. Quả trứng lọt vào bên trong chai 7. Vì sao ở đường ray xe lửa, giữa các thanh ray thường có khoảng hở? Hình 3.7. Đường ray xe lửa 8. Vì sao đột ngột
94 STT Vấn đề rót nước sôi vào cốc thường sẽ khiến cốc dễ vỡ? Hình 3.8. Cốc bị vỡ khi rót nước sôi vào 9. Vì sao thước đo độ dài thường làm bằng vật liệu có hệ số giãn nở nhỏ? Hình 3.9. Thước đo độ dài 10. Vì sao tôn lợp mái nhà thường có hình dạng gợn sóng mà không phải là hình dạng phẳng? Hình 3.10. Tôn lợp mái nhà có hình lượn sóng
95 STT Vấn đề 11. Vì sao người ta phải đặt hai đầu cầu sắt các gối đỡ xê dịch được trên các con lăn? Hình 3.11. Gối đỡ của cầu sắt 12. Vì sao trứng gà sau khi luộc chín, nếu đem ngâm vào nước lạnh thì vỏ trứng bóc ra dễ dàng hơn? Hình 3.12. Ngâm trứng gà đã luộc chín vào nước lạnh để dễ bóc vỏ 13. Ở đuôi cán dao, liềm bằng gỗ, thường có một cái khâu bằng sắt để giữ chặt lưỡi dao, liềm. Vì sao khi lắp khâu người thợ rèn phải nung nóng khâu rồi mới tra vào cán? Hình 3.13. Liềm có cán bằng gỗ
96 STT Vấn đề 14. Vì sao ác bác sĩ nha khoa thường khuyên không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh? Hình 3.14. Không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh 15. Vì sao nước mưa không lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù? Hình 3.15. Nước mưa không thấm qua vải căng trên ô dù 16. Vì sao phải hòa tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần? Hình 3.16. Hoà tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần
97 STT Vấn đề 17. Vì sao giọt nước đọng trên lá sen (và một số loại lá khác) lại có hình cầu chứ không phủ khắp ngọn lá? Hình 3.17. Giọt nước đọng lại trên lá sen 18. Câu nói “Nước đổ đầu vịt” để chỉ những người không biết nghe lời dạy bảo của người lớn. Câu này có liên quan đến kiến thức Vật lí nào? Hình 3.18. Con vịt dưới nước mà không bị ướt 19. Vì sao chiếc kim dính mỡ lại có thể nổi trên mặt nước? Hình 3.19. Chiếc kim nổi trên mặt nước
98 STT Vấn đề 20. Vì sao tim đèn dầu có thể cháy sáng liên tục? Hình 3.20. Đèn dầu 21. Vì sao khi tưới nước hay bón phân cho cây, người ta chỉ cung cấp ở phần rễ nhưng toàn bộ cây đều tươi tốt? Hình 3.21. Mô tả nước truyền đi trong cây và chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận của cây
99 STT Vấn đề 22. Vì sao khi sơn tường, thường phải đợi tường khô? Hình 3.22. Sơn tường 23. Vì sao những ngày mùa mưa, cửa gỗ khó thường đóng hơn những ngày mùa khô? Hình 3.23. Khó khăn khi đóng, mở cửa gỗ vào mùa mưa 24. Vì sao vào mùa thu, mây trời thường thấp hơn so với mùa hè? Hình 3.24. Mây trời vào mùa thu 25. Người dân làm muối ăn dựa vào hiện tượng vật lí nào? Hình 3.25. Người dân làm việc trên cánh đồng muối
100 STT Vấn đề 26. Vì sao vào mùa đông hơi thở trong miệng thổi ra thường thấy có màu trắng (giống màu của khói)? Hình 3.26. Con người thở ra khói vào mùa đông 27. Vì sao quạt điện và quạt tay có thể làm ta cảm thấy mát hơn? Hình 3.27. Quạt điện và quạt tay 28. Vì sao dùng nồi áp suất có thể nấu chín thức ăn nhanh hơn? Hình 3.28. Nồi áp suất 29. Vì sao khi cháo sôi có thể dễ trào ra ngoài hơn so với khi nấu nước sôi? Hình 3.29. Nước sôi và cháo sôi
101 STT Vấn đề 30. Vì sao nước rơi vào nồi dầu đang sôi có thể phát ra tiếng nổ? Hình 3.30. Nước bắn vào chảo dầu đang sôi 31. Vì sao vào mùa đông, tay ta sờ vào sắt lạnh hơn sờ vào gỗ. Hình 3.31. Sờ tay vào sắt lạnh hơn sờ tay vào gỗ 32. Vì sao bình thủy có thể giữ nhiệt trong một thời gian? Hình 3.32. Cấu tạo bình thuỷ 33. Vì sao trên tàu hỏa người ta thường lắp cửa kính hai lớp? Hình 3.33. Cửa kính 2 lớp trên tàu hoả
102 STT Vấn đề 34. Vì sao áo lông giữ ấm tốt hơn những loại áo có chất liệu khác vào mùa đông? Hình 3.34. Áo lông giữ ấm tốt vào mùa đông 3.3. DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC 3.3.1. Các thí nghiệm ở trường trung học phổ thông Trong danh mục thiết bị DH tối thiểu cấp Trung học phổ thông - môn Vật lí, phần Nhiệt học là phần có ít thiết bị nhất [13]. Ở một số trường THPT, với sự đầu tư tốt nhất thì danh mục TN phần Nhiệt học ở trường THPT [80] cũng chỉ bao gồm một số TN sau: TT Tiết PPCT Tên bài Tên TN Dụng cụ thí nghiệm 1 48 Bài 29. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt TN khảo sát Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Bộ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt (được lắp sẵn) 2 49 Bài 30. Quá trình đẳng tích. Định luật Sac-lơ TN khảo sát Định luật Sac-lơ Bộ thí nghiệm quá trình đẳng tích (được lắp sẵn) 3 59 Bài 35. Biến dạng của vật rắn Quan sát biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo: Biến dạng nén, kéo… Một số lò xo, đất nặn, bảng kim loại, giá 3 chân, thước đo. 4 60 Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn Quan sát sự nở khác nhau của vật rắn Băng kép, quả cầu và vòng tròn kim loại 5 61-62 Bài 37. Các hiện tượng TN với màng xà - Cốc nước, ống
103 bề mặt của chất lỏng phòng TN về hiện tượng dính ướt và không dính ướt. thủy tinh, khung dây đồng, xà phòng. - Bộ thí nghiệm khảo sát hệ số căng bề mặt của chất lỏng. Tấm thủy tinh, cốc đựng nước, 3 ống mao dẫn có tiết diện khác nhau, kính lúp. 6 68-69 Bài 40. Thực hành Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng TN thực hành: Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng Bộ thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng. Dụng cụ TN phần Nhiệt học không chỉ hạn chế về số lượng bài TN, mà số lượng dụng cụ TN trong mỗi bài vẫn còn khá ít. Có bài chỉ được trang cấp 3 bộ TN, nhưng vì lí do hư hỏng trong quá trình sử dụng, nên chỉ còn duy nhất 1 bộ TN có thể sử dụng được. Đây là một khó khăn rất lớn trong DH phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay. Ví dụ: Bộ TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt có cấu tạo khá đơn giản, dễ dàng vận chuyển trong QTDH. Tuy nhiên, vít điều chỉnh thay đổi thể tích khí trong xi-lanh lại dễ bị hư khi vặn. Các thông số trên dụng cụ đo lại quá nhỏ, khó khăn cho HS quan sát khi GV làm TN biểu diễn. Hình 3.35. TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt
104 3.3.2. Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học Nhiệt học là một trong những nội dung kiến thức Vật lí có thể tiến hành khá nhiều TN tự tạo. Tuy nhiên phạm vi nghiên cứu của đề tài xác định đối tượng chính trong việc thiết kế, tiến hành những TN này là HS. Do đó, một số TN tự tạo được trình bày dưới đây là những TN đơn giản, ít phải gia công, dễ thành công và cho kết quả nhanh. 3.3.2.1. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 1 Hình 3.36. Ấn đẩy pit-tông trong xi lanh Chuẩn bị: 01 xilanh có chứa pit-tông Tiến hành TN: Ấn đẩy pit-tông trong xilanh trong hai trường hợp: để hở một đầu xilanh và dùng ngón tay bịt kín đầu xilanh. 3.3.2.2. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 2 Chuẩn bị: • 01 ống xilanh loại lớn cỡ 60 cm3 ; • 01 quả bong bóng đã được thổi có đường kính nhỏ. Hình 3.37. TN với quả bong bóng trong ống xilanh
105 Tiến hành TN: Đặt quả bong bóng nhỏ vào trong ống xilanh. Hút không khí vào ống, dùng đầu ngón tay bịt kín miệng xilanh. Khi ấn pit-tông xuống thì thấy quả bong bóng xẹp lại. Khi kéo pit-tông lên thì thấy quả bong bóng phình to ra. 3.3.2.3. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 3 Chuẩn bị: • 01 lọ nhựa trong suốt có nắp đậy kín; • 01 phễu; • 02 ống hút • 01 ca đựng nước và ít nước. Hình 3.38. TN về dòng nước chảy lạ kì Tiến hành TN: Lắp ráp dụng cụ như hình vẽ. Cho nước vào đầy 1/3 của lọ nhựa. Đổ nước vào phiễu theo hai trường hợp: rót nước liên tục thì có nước chảy ra từ ống còn lại và rót nước từ từ thì không có nước chảy ra từ ống còn lại. 3.3.2.4. Thí nghiệm quá trình đẳng tích 1 Chuẩn bị: • 01 chai thuỷ tinh (hoặc nhựa) trong suốt có miệng nhỏ; • 01 quả trứng luộc sẵn đã bóc vỏ; • 01 bật lửa; • 01 chai cồn y tế; • Bông gòn và que gắp.
106 Hình 3.39. Dụng cụ TN quả trứng lọt vào chai Tiến hành TN: Ban đầu quả trứng không thể lọt vào trong miệng chai. Nhưng khi dùng bật lửa đốt bông gòn đặt vào trong chai, sau đó đặt quả trứng lên miệng chai thì quả trứng từ từ chui tọt vào trong. 3.3.2.5. Thí nghiệm quá trình đẳng tích 2 Chuẩn bị: • 02 chai nước suối; • 01 quả trứng luộc chín đã bóc vỏ; • Bật lửa và ít giấy. Tiến hành TN: Cho quả trứng vào trong chai thứ nhất theo cách tiến hành thí nghiệm quá trình đẳng tích (mục 3.3.2.4). Để lấy quả trứng ra khỏi chai thứ nhất, làm TN hoàn toàn tương tự, nhưng đặt úp cổ chai thứ nhất có quả trứng lên cổ chai thứ hai. Khi ngọn lửa trong chai thứ hai tắt đi, quả trứng sẽ bịt hút dần sang chai thứ hai. Ngay lúc quả trứng vừa lọt phần qua chai thứ hai thì nhanh chóng tách hai chai ra, ta lấy được quả trứng ra khỏi chai. Hình 3.40. Lấy quả trứng ra khỏi chai
107 3.3.2.6. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng Chuẩn bị: • 01 quả bóng bàn bị bóp méo (nhưng không bị thủng); • 02 bát đựng; • 01 thìa inox; • Nước mát; • Nước sôi. Tiến hành TN: Dùng tay bóp méo quả bóng bàn. Sau đó, đưa quả bóng bàn vào bát đựng nước mát, hình dạng quả bóng bàn vẫn không có gì thay đổi. Tiếp tục đưa quả bóng bàn vào bát đựng nước sôi. Dùng thìa đảo nhẹ và vớt quả bóng bàn lên, lúc này quả bóng bàn đã phồng lên, và trở lại hình dạng nguyên vẹn như ban đầu. Hình 3.41. Thí nghiệm với quả bóng bàn 3.3.2.7. Thí nghiệm phương trình trạng thái khí lí tưởng 2 Chuẩn bị: • 01 chai nhựa đựng nước suối; • 01 bóng bay cỡ vừa; • 02 bát đựng nước; • Nước nóng; • Nước mát.
108 Hình 3.42. Dụng cụ thí nghiệm thổi phồng quả bóng bằng nước nóng Tiến hành TN: Gắn quả bóng chưa được thổi căng vào miệng chai nước suối. Nhúng chai nước suối vào bát đựng nước nóng và quan sát quả bóng bị phồng lên. Sau đó nhúng vào bát nước lạnh thì quả bóng lại xẹp lại như ban đầu. Hình 3.43. Các bước của TN thổi phồng quả bóng bằng nước nóng 3.3.2.8. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng 3 Chuẩn bị: • 01 dĩa sâu có nước lấp xấp; • 01 đồng xu: • 01 ngọn nến nhỏ; • 01 li thuỷ tinh. Hình 3.44. TN lấy đồng xu ra khỏi nước
109 Tiến hành TN: Thả đồng xu vào trong dĩa có nước. Đặt cây nến nhỏ đã được thắp sáng vào trong dĩa. Sau đó úp chiếc li lên ngọn nến, nến sẽ tắt đi và nước trong li dâng cao lên từ từ. Lúc này có thể lấy đồng xu ra khỏi dĩa mà tay không bị dính nước. 3.3.2.9. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng 4 Chuẩn bị: • 01 dĩa nhựa chứa ít nước; • 01 ngọn nến; • 01 chai nhựa cứng cổ rộng. Tiến hành TN: Đặt ngọn nến đã được đốt cháy vào giữa dĩa nhựa có chứa ít nước. Sau đó úp chai nhựa lên trên ngọn nến. Khi nến tắt thì chiếc dĩa dính chặt vào miệng chai, có thể nhấc cao lên mà không cần chạm tay vào dĩa. Hình 3.45. Nhấc cao chiếc dĩa mà không cần chạm tay vào dĩa 3.3.2.10. Thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất rắn Chuẩn bị: • 01 quả cầu sắt nhỏ gắn vào que cầm bằng gỗ; • 01 vòng kim loại có đường kính trong vừa đủ để thả quả cầu sắt đi qua ở nhiệt độ thường; • 01 ngọn nến; • 01 bật lửa; • 01 li nước lạnh. Tiến hành TN: Ban đầu, quả cầu sắt có thể lọt qua vòng kim loại một cách dễ dàng. Sau đó, dùng bật lửa thắp sáng ngọn nến và hơ nóng quả cầu sắt trong vòng 3 phút. Lúc
110 này, quả cầu sắt không thể lọt qua vòng kim loại được nữa. Thả quả cầu sắt vào li nước lạnh một thời gian ngắn và thử lại, thì quả cầu sắt lại có thể lọt qua vòng kim loại như ban đầu. Hình 3.46. Sự nở vì nhiệt của chất rắn 3.3.2.11. Thí nghiệm hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng 1 Chuẩn bị: • 01 khung dây đồng uốn thành vòng tròn có tay cầm; • 01 cuộn chỉ; • 01 chậu (khay) nhựa; • Dung dịch xà phòng. Tiến hành TN: Buộc dây chỉ thành vòng, có các đoạn dây chỉ nối với khung dây đồng. Nhúng khung dây vào trong chậu nhựa chứa dung dịch xà phòng. Nhấc nhẹ khung dây ra ngoài để có một màng xà phòng phủ kín cả khung dây. Chọc thủng màng xà phòng ở vòng dây chỉ phía trong khung dây thì vòng dây chỉ sẽ căng ra thành hình tròn. Hình 3.47. Nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng
111 3.3.2.12. Thí nghiệm hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng 2 Chuẩn bị: • 01 chén nước lạnh; • ít tiêu đã được xay mịn; • một ít xà phòng rửa chén. Tiến hành TN: Rắc tiêu dàn đều lên trên bề mặt của chén nước lạnh. Ban đầu, cho ngón tay chạm vào mặt nước thì tiêu vẫn dàn đều, không có gì thay đổi. Sau đó, nhúng 1 đầu ngón tay vào xà phòng, rồi đặt ngón tay vào chén nước thì thấy tiêu lập tức chuyển động, tập trung về phía thành chén. Hình 3.48. Tiêu chuyển động về phía thành chén 3.3.2.13. Thí nghiệm hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt Chuẩn bị: • 01 xilanh chứa nước, loại nhỏ 10 ml; • 01 lá môn; • 01 dĩa nhỏ. Tiến hành TN: Lần lượt nhỏ 1 - 2 giọt nước vào dĩa nhỏ và lá môn để thấy được sự khác nhau về hình dạng của các giọt nước. Khi lắc mạnh, giọt nước ở dĩa nhỏ sẽ bị loang ra, ướt thành vệt trên dĩa. Nhưng giọt nước trên lá môn vẫn giữ nguyên dạng hình cầu và lăn trên lá môn mà không để lại vệt nước nào.
112 Hình 3.49. Hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt 3.3.2.14. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 1 Chuẩn bị: • 02 ống hút bằng nhựa có đường kính trong khác nhau; • 01 li đựng nước màu. Tiến hành TN: Đặt hai ống hút vào trong li nước màu theo hướng thẳng đứng, sao cho 2 ống đều chạm vào đáy li. Dùng tay bịt kín đầu còn lại của hai ống hút và nhấc hai ống hút ra khỏi li, sẽ thấy độ cao của cột nước màu bên trong hai ống là khác nhau. Hình 3.50. Thí nghiệm mao dẫn đối với hai ống hút có kích thước khác nhau 3.3.2.15. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 2 Chuẩn bị: • Vài tờ khăn giấy khô, quấn thành sợi dài; • 01 li chứa nước màu; • 01 li không chứa nước.
113 Tiến hành TN: Đoạn khăn giấy đã được quấn thành sợi dài ban đầu có màu trắng. Đặt một đầu đoạn khăn giấy vào li chứa nước màu, đầu kia đặt vào li không chứa nước. Sau một thời gian ngắn, đoạn giấy bị thấm nước màu tràn dần sang phần li không chứa nước, và bắt đầu xuất hiện các giọt nước màu ở li không chứa nước. Hình 3.51. Nhuộm màu khăn giấy 3.3.2.16. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 3 Chuẩn bị: • Vài tờ khăn giấy khô, quấn thành sợi dài; • 01 li chứa nước màu; • 01 li không chứa nước; • 01 li chứa đầy nước trong suốt, cao hơn li chứa nước màu. Tiến hành TN: Nhuộm màu đoạn khăn giấy như thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 2 (mục 3.3.2.15). Sau đó, giữ nguyên đoạn khăn giấy ở phần li chứa nước màu, nhưng chuyển đoạn khăn giấy đã bị nhuộm màu từ li không chứa nước sang li chứa nước trong suốt. Sau một thời gian, màu nhuộm của đoạn khăn giấy ở phần li chứa nước trong suốt không còn nữa, bị đẩy lùi về phần li chứa nước màu. Hình 3.52. Làm sạch màu nhuộm của đoạn khăn giấy
114 3.3.3. Khai thác thí nghiệm trên máy vi tính phần Nhiệt học Những TN trên MVT phần Nhiệt học có thể được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau. Nguồn khai thác chứa đựng một khối lượng lớn thông tin về các TN vật lí là các website chuyên về DH vật lí như: https://phet.colorado.edu; http://thuvienvatly.com; http://tulieu.violet.vn... Ngoài ra, những tư liệu DH này còn được khai thác từ kho tài nguyên khổng lồ http://youtube.com với các từ khoá tìm kiếm phù hợp. Hình 3.53. Một số nguồn khai thác TN trên MVT Đối với mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, thì PhET là một địa chỉ khai thác hợp lí. Website này thuộc Dự án Mô phỏng tương tác do nhà Vật lý đoạt giải Nobel, Carl Wieman, sáng lập năm 2002 tại Đại học Colorado Boulder với mục đích tạo ra các mô phỏng tương tác miễn phí thuộc lĩnh vực toán và khoa học. Mô phỏng PhET được sáng tạo dựa trên các công trình nghiên cứu về khoa học giáo dục nhằm thu hút HS vào một môi trường trực quan, có thể học tập thông qua các hoạt động tìm tòi và khám phá. Hình 3.54. Website http://phet.colorado.edu Trong quá trình khai thác phim TN, có nhiều đoạn phim của nước ngoài, tạo nên một rào cản về ngôn ngữ cho GV và HS khi tiếp nhận. Khó khăn này có thể
115 được khắc phục thông qua việc bổ sung phụ đề tiếng Việt cho các đoạn phim TN. Hiện nay, có khá nhiều phần mềm chuyên dụng để làm phụ đề. Trong đó, phần mềm Movie Maker là một phần mềm làm video, phụ đề,... tương đối đơn giản so với các phần mềm thông dụng khác. Thông qua tìm hiểu phần mềm Movie Maker, chúng tôi đã tiến hành bổ sung phụ đề cho 20 đoạn phim TN phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT. Sau khi khai thác tài nguyên, cơ sở dữ liệu số hoá được tiến hành xây dựng dựa trên việc phân loại các tư liệu đã khai thác được theo nội dung từng bài học. Bao gồm 12 bài học cụ thể trong phần Nhiệt học Vật lí 10 THP. Hình 3.55. Cơ sở dữ liệu số hoá các TN trên MVT Hơn 400 TN trên MVT, đối với mỗi bài học sẽ được phân chia tương ứng với các loại hình như: TN ảo, TN mô phỏng, phim TN (bao gồm các loại đoạn phim khác nhau) 3.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ 3.4.1. Danh sách các tiến trình dạy học đã thiết kế Các tiến trình dạy học được thiết kế trên cơ sở bảo đảm các nguyên tắc và vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí đã xây dựng ở chương 2 (trang 58). Nội dung các giáo án thuộc chương trình Vật lí 10 cơ bản, bao gồm 3 chương của phần Nhiệt học (chương V - Chất khí, chương VI - Cơ sở của nhiệt động lực học, và chương VII - Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể).
116 Trong số 10 giáo án đã được thiết kế, có 01 giáo án được trình bày trong chính văn của luận án, và 9 giáo án được trình bày ở phụ lục 2 của luận án, cụ thể: Chính văn luận án: Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt Phụ lục luận án: Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1) Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2) Tiết 54: Nội năng và sự biến thiên nội năng Tiết 58: Chất rắn kết tinh. chất rắn vô định hình Tiết 59: Sự nở vì nhiệt của vật rắn Tiết 60: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng (tiết 1) Tiết 64: Sự chuyển thể của các chất (tiết 1) 3.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt" Tiết 48 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được các khái niệm trạng thái của chất khí và các thông số trạng thái của chất khí. - Hiểu được khái niệm quá trình biến đổi trạng thái của chất khí, khái niệm đẳng quá trình. Từ đó xây dựng được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt. - Phát biểu được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và viết được biểu thức của định luật. - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ p – V và các hệ tọa độ khác. 2. Kĩ năng - Vận dụng phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng TN vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.
117 - Rèn luyện kĩ năng sử dụng đồ thị trong vật lí, cụ thể là đồ thị biểu diễn sự thay đổi trạng thái của chất khí khi nhiệt độ không đổi trong các hệ tọa độ (p,V), (p,T), (V,T). - Vận dụng được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự. 3. Thái độ - Có thái độ hứng thú đối với bài học. - Hăng say phát biểu bài, trả lời câu hỏi mà GV nêu ra. - Có thái độ hứng thú với việc vận dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và vận dụng các kiến thức đó vào trong đời sống. II. CHUẨN BỊ Giáo viên: - TN về định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt; - Bảng kết quả TN trong SGK; - Các video, hình ảnh, đồ thị có liên quan; - TN tự tạo về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí không đổi trong quá trình đẳng nhiệt. Học sinh : - Ôn tập kiến thức của bài trước “Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí.” - Đọc trước bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt”. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Ổn định lớp và kiểm tra bài cũ (3 phút) Hoạt động 1 (5 phút): Tiến hành TN đặt vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giới thiệu dụng cụ TN gồm: + 1 ống xilanh. + 1 quả bong bóng đã được thổi sẵn - Tiến hành TN: - Quan sát TN và lắng nghe.
118 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Bước 1: Đặt quả bóng vào trong ống xilanh. + Bước 2: Ấn pit-tông xuống. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng. + Bước 3: Bịt chặt một đầu của ống xilanh, từ từ ấn pit-tông xuống. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 4: Thả tay đã bịt một đầu của ống xilanh ra. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 5: Bịt chặt một đầu của ống xilanh, từ từ kéo pit-tông lên. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 6: Thả tay đã bịt một đầu của ống xilanh ra. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. *Vì sao quả bóng lại có thể căng phồng lên và xẹp xuống một cách bất thường như vậy? Câu trả lời sẽ được sẽ được tìm thấy sau khi - HS nhận xét: Không có hiện tượng gì. - HS nhận xét: Kích thước của quả bong bóng nhỏ lại. - HS nhận xét: Quả bong bóng trở lại kích thước như ban đầu. - HS nhận xét: Kích thước của quả bong bóng to lên. - HS nhận xét: Quả bong bóng trở lại kích thước ban đầu.
119 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh học Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. Hoạt động 2 (6 phút): Tìm hiểu trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giới thiệu về các thông số trạng thái chất khí. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T. - Lưu ý cho HS các đơn vị đo của mỗi thông số và cách quy đổi: T (K) = t (o C) + 273 - Những đại lượng này được gọi là các thông số trạng thái của chất khí. Giữa chúng có các mối liên hệ xác định với nhau. - Dẫn dắt để đưa đến khái niệm quá trình biến đổi trạng thái. - Yêu cầu HS nhắc lại thế nào là quá trình biến đổi trạng thái. - Đưa ra khái niệm đẳng quá trình. - Cho ví dụ: Một lượng khí ở trạng thái 1(p1, V1, T1) trạng thái 2 (p1, V2, T2) Quá trình biến đổi trạng thái mà áp suất không đổi được gọi là quá trình đẳng áp. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Từ các thông số trạng thái của một lượng khí thì có bao - Lắng nghe và ghi bài. - HS trả lời - HS lắng nghe và ghi bài - HS trả lời: có 3 đẳng quá trình là:
120 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh nhiêu đẳng quá trình? - Nhận xét câu trả lời của HS và dẫn dắt vào phần II. đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp. Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu quá trình đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Dựa vào khái niệm đẳng quá trình, yêu cầu HS cho biết thế nào là quá trình đẳng nhiệt? - Nhận xét câu trả lời và nhắc lại khái niệm quá trình đẳng nhiệt - HS trả lời: Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. - HS ghi bài. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ôt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt vấn đề về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích trong điều kiện nhiệt độ giữ nguyên không đổi đối với một lượng khí xác định. - Để trả lời được câu hỏi trên, tiến hành TN - Giới thiệu dụng cụ TN gồm: + Áp kế để đo áp suất. + Pit-tông - HS lắng nghe. - HS lắng nghe và quan sát.
121 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Xilanh có in thước chia khoảng cách. + Van khóa mở. - Tiến hành TN nén pít tông ở các mức thể tích 60, 50, 40, 30ml. Lưu ý cho HS cách xác định thể tích và đọc số chỉ của áp kế. - Yêu cầu HS đọc các mức áp suất trên áp kế tương ứng. - Vẽ bảng kết quả TN. - Yêu cầu HS nhận xét số liệu có trong bảng. - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích câu trả lời nào đúng, câu trả lời nào sai. Thể tích tăng dần, áp suất giảm dần là đúng. Thông qua bảng số liệu chưa thể kết luận được áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch. Vậy để biết được áp suất và thể tích có tỉ lệ nghịch với nhau không thì ta sẽ tính tích số (p.V). - Yêu cầu HS tính. - GV ghi số liệu vào bảng và yêu cầu HS nhận xét tích (p.V). - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích thêm. Bỏ qua sai số trong phép đo, thì nhận thấy tích (p.V) là không đổi. Như vậy ta có thể kết luận thể tích và áp suất tỉ lệ nghịch với - HS quan sát và đứng lên đọc các mức áp suất tương ứng. - HS nhận xét: thể tích tăng dần, áp suất giảm dần. - HS khác có thể trả lời: áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau. - HS tính và đọc đáp án. - HS nhận xét: tích (p.V) trong các trường hợp gần như giống nhau.
122 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh nhau. - Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và đưa ra biểu thức của định luật. - Yêu cầu HS phát biểu lại định luật. - Mở rộng cách viết thứ 2 của định luật: p1V1 = p2V2 - Giới thiệu sơ lược 2 nhà vật lí đã tìm ra định luật là Bôi-lơ và Ma-ri-ốt. - HS nghiên cứu SGK, phát biểu lại định luật và ghi bài. Hoạt động 5 (5 phút): Tìm hiểu về đường đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Từ kết quả TN thu được, vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ (p,V). - Đường đẳng nhiệt là một đường hypebol. - Ngoài hệ tọa độ (p,V) ta còn có các hệ tọa độ (p,T) và (T,V). Hướng dẫn để HS lên bảng vẽ. Lưu ý: Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau. - HS vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ (p,V) vào vở. - HS lên bảng vẽ theo sự hướng dẫn của GV. - HS lắng nghe và dựa vào cách hướng dẫn của GV để trả lời câu
123 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Dựa vào hình 29.3 SGK, làm cách nào để có thể nhận biết đường đẳng nhiệt nào có nhiệt độ lớn hơn? Hướng dẫn HS cách làm: + Vẽ đường đẳng tích cắt 2 đường đẳng nhiệt tại 2 điểm có áp suất tương ứng là p1 và p2. Vậy thì dựa theo thuyết động học phân tử chất khí của bài trước, theo các em p và T có quan hệ như thế nào? - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích rõ hơn: khi áp suất càng tăng thì các phân tử khí chuyển động hỗn loại càng nhanh va chạm vào thành bình. Chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao. Nên T2> T1 hỏi: khi áp suất càng cao thì các phân tử khí chuyển động càng nhanh nên nhiệt độ của chất khí càng cao. Nên T2> T1 - Lắng nghe và ghi nhớ Hoạt động 6 (11 phút): Vận dụng, kiểm tra Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Cho HS xem clip đặt vấn đề đầu bài học và yêu cầu HS giải thích rõ hiện tượng. - Phát cho HS các ống xilanh và yêu cầu tiến hành TN tự tạo ấn đẩy pít tông trong - HS quan sát và trả lời.
124 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh xilanh. Giải thích tại sao khi dùng ngón tay bụt kín một đầu xilanh thì sẽ khó khăn khi đẩy pít tông? - Trên cơ sở câu trả lời của HS, tiếp tục cho HS xem TN tự tạo: - Yêu cầu HS dự đoán kết quả TN ở vòi màu xanh khi GV đổ nước vào phễu. - Tiến hành TN: + GV tiến hành cho ra kết quả TN không có hiện tượng gì xảy ra ở vòi màu xanh và yêu cầu HS giải thích hiện tượng. - HS tiến hành TN và giải thích. - HS có thể dự đoán hai trường hợp: + Không có hiện tượng gì xảy ra. + Nước chảy ra từ bên vòi màu xanh. - HS suy nghĩ và trả lời.
125 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Sau đó GV tiến hành TN có nước chảy ra ở vòi màu xanh, và yêu cầu HS giải thích hiện tượng. - Nhận xét câu trả lời của HS và lưu ý cho HS vì sao lại xảy ra hai kết quả TN. - Nhắc nhở nhiệm vụ về nhà: học thuộc lí thuyết của bài học, làm các bài tập trong SGK và đọc trước bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ. - Cho HS làm bài kiểm tra 5 phút tại chỗ. - HS suy nghĩ và trả lời. 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Nhiệt học là một trong hai nội dung cơ bản của chương trình Vật lí lớp 10 THPT, có nhiều vấn đề liên quan đến thực tế. Mục 3.2 đã hệ thống 34 vấn đề thường gặp nhất trong dạy học Nhiệt học. Tuy nhiên, kiến thức phần này khá trừu tượng, khiến HS khó hình dung. Đây cũng là phần được trang bị dụng cụ TN với số lượng ít nhất trong danh mục thiết bị tối thiểu môn Vật lí mà Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. Cụ thể, chỉ có 5 bài học có TN biểu diễn, và 1 bài thực hành TN. Do đó, dạy học phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay còn tương đối khó khăn. Sử dụng phối hợp các loại hình TN là giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí. Ngoài các TN ở trường phổ thông, hệ thống TN tự tạo và TN
126 trên MVT được xây dựng để hình thành danh mục các loại hình TN, làm cơ sở cho việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Hướng đến đối tượng chính sử dụng TN tự tạo là HS, do đó, 16 TN tự tạo phần Nhiệt học được đề xuất là những TN đơn giản, ít phải gia công, dễ thành công, và cho kết quả nhanh. Những TN trên MVT phần Nhiệt học có thể được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau. Hơn 400 TN trên MVT sau khi được khai thác được tiến hành phân loại theo bài học, mỗi bài lại được phân cấp nhỏ hơn theo từng loại: TN ảo, TN mô phỏng, phim TN... Sử dụng phần mềm Movie Maker làm phụ đề tiếng Việt cho 20 đoạn phim TN của nước ngoài. Toàn bộ cơ sở dữ liệu số hoá được lưu trữ trong DVD đính kèm của luận án. Dựa trên nguyên tắc và quy trình sử dụng phối hợp đã được đề xuất ở chương 2, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 10 tiến trình DH một số kiến thức phần Nhiệt học, bao gồm 01 giáo án được trình bày trong chính văn của luận án và 9 giáo án được trình bày trong phụ lục 2 của luận án.
127 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Mục đích của TNSP là kiểm tra giả thuyết khoa học và sự phù hợp với mục tiêu nghiên cứu của đề tài, cụ thể là đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH một số kiến thức chương "Chất khí" phần Nhiệt học lớp 10 THPT. Kết quả thực nghiệm sẽ trả lời các câu hỏi: 1. Sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí có thể khắc phục tình trạng dạy chay, học chay trong bối cảnh TN ở trường phổ thông không đáp ứng đủ nhu cầu DH hay không? 2. Chất lượng học tập của HS trong QTDH có sử dụng phối hợp các loại hình TN có được cải thiện và nâng cao so với DH không sử dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN hay không? 3. Bài giảng được thiết kế theo hướng sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí có phù hợp với thực tế giảng dạy ở trường phổ thông? Trả lời được những câu hỏi trên sẽ đưa ra được những đóng góp của đề tài, khắc phục những hạn chế còn mắc phải, từ đó góp phần nâng cao chất lượng DH vật lí và quá trình đổi mới PPDH ở trường phổ thông. 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Quá trình TNSP nhằm thực hiện những nhiệm vụ sau: - Điều tra thực trạng của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở một số trường THPT trên địa bàn các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng trị. - Tổ chức DH một số bài thuộc chương “Chất khí” cho các lớp đối chứng (ĐC) và thực nghiệm (TNg). + Với các lớp TNg: sử dụng tiến trình DH có sử dụng phối hợp các loại hình TN. + Với các lớp ĐC: tiến trình DH không sử dụng TN (hoặc sử dụng đơn lẻ một
128 loại hình TN). - Kiểm tra, thu thập, xử lí số liệu, đối chiếu kết quả thu được của lớp ĐC và lớp TNg nhằm kiểm tra, đánh giá tính đúng đắn của đề tài. 4.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm - Một số bài thuộc chương "Chất khí" Vật lí lớp 10 THPT. - HS lớp 10 ở một số trường THPT trên địa bàn các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Trị. Trong đó, chọn lớp những lớp gần tương đương nhau làm thực nghiệm và đối chứng. 4.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm một số bài dạy thuộc chương trình "Chất khí" Vật lí 10 THPT, cụ thể: Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1) Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2) Ở các lớp TNg, GV dạy theo giáo án có sử dụng phối hợp các loại hình TN, nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của HS. Còn các lớp ĐC, GV dạy bình thường, không sử dụng phối hợp các loại hình TN. 4.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.3.1. Phương pháp điều tra - Điều tra GV về thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; sự cần thiết của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau. - Điều tra HS về thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; thái độ của HS đối với các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. 4.3.2. Phương pháp quan sát giờ học thực nghiệm Tất cả các tiết học ở lớp TNg và ĐC đều được phân tích dựa trên các nội dung
129 sau: - Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động học tập của HS trong tiết học; - Thao tác sử dụng TN của GV và HS; - Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả của các bài kiểm tra đợt TNSP); - Kết thúc tiết học TNSP, trao đổi với GV và HS để rút kinh nghiệm cho các tiết dạy tiếp theo. 4.3.3. Phương pháp thống kê toán học - Để nắm bắt được tình hình học tập và mức độ tiếp thu bài của HS mà không có yếu tố khách quan tác động như có thời gian ôn luyện bài, học hỏi bạn, ...HS các nhóm TNg và ĐC sẽ làm các bài kiểm tra có nội dung giống nhau. Quá trình TNSP sử dụng hai loại bài kiểm tra, bao gồm: 03 bài kiểm tra 5 phút đối với các tiết học 48, 49, 51, và 01 bài kiểm tra 45 phút sau khi kết thúc chương "Chất khí". - Sử dụng phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng thông qua xử lí, phân tích kết quả các bài kiểm tra (3 bài kiểm tra 5 phút và 1 bài kiểm tra 45 phút), so sánh kết quả giữa nhóm ĐC và nhóm TNg, từ đó rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài. Các tham số đặc trưng - Giá trị trung bình cộng: k i i i=1 f X X = n ∑ (với Xi là điểm số; fi là số HS đạt điểm Xi; n là số HS dự kiểm tra). - Phương sai: ( ) k 2 i 2 i=1 f X -X S = n-1 i∑ - Độ lệch chuẩn: k 2 i i i=1 f (X -X) S = n-1 ∑
130 Độ lệch chuẩn S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị X, S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. - Hệ số biến thiên: %100 X S V = cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu. - Sai số tiêu chuẩn: n S m = 4.4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 1 4.4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1 Thực nghiệm sư phạm vòng 1 được tiến hành với mục đích: - Xác định những thuận lợi và khó khăn của GV cũng như HS khi sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí theo quy trình đã được đề xuất; - Điều chỉnh lại các bước của quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH nếu phát hiện những điểm chưa phù hợp; - Hoàn thiện các tiến trình DH để đưa vào TNSP vòng 2. 4.4.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 1 Quá trình TNSP vòng 1 được tiến hành ở trường THPT An Lương Đông tỉnh Thừa Thiên Huế, và trường THPT Lê Thế Hiếu tỉnh Quảng Trị. Thời gian tiến hành TNSP là học kì 2, năm học 2014 - 2015. GV hợp tác với quá trình TNSP là các GV vật lí có thâm niên công tác, hiện đang giảng dạy chương trình Vật lí 10 ở các trường phổ thông. Để chuẩn bị cho quá trình TNSP, nhóm tác giả đã trao đổi với các GV hợp tác TNSP với các nội dung cụ thể: - Trao đổi và thống nhất mục đích, yêu cầu, nội dung, phương pháp tiến hành TNSP vòng 1; - Trao đổi ý tưởng và thống nhất kế hoạch dạy học cho các tiết TNSP; - Đề xuất danh mục các loại hình TN sử dụng phối hợp trong các tiến trình DH thực nghiệm với GV hợp tác TNSP. Việc chọn lớp TNg và lớp ĐC dựa trên trên các cơ sở: - HS các lớp TNg và ĐC có kết quả học tập học kì 1 môn Vật lí tương đương nhau;
131 - GV dạy các lớp TNg đồng thời dạy các lớp ĐC. Bảng 4.1. Phân bố TNSP vòng 1 ở các trường phổ thông Trường Thực nghiệm Đối chứng Lớp Sĩ số Lớp Sĩ số THPT An Lương Đông 10A3 41 10A7 40 10A5 38 10A6 39 THPT Lê Thế Hiếu 10B2 28 10B6 29 10B5 26 10B7 25 Tổng cộng 133 133 Các tiết dạy TNSP bao gồm: 1. Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí; 2. Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt; 3. Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ; 4. Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1); 5. Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2). 4.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 Kết quả TNSP vòng 1 được rút ra từ quá trình quan sát định tính. Một số kết luận thu được như sau: Ưu điểm: - Các tiết dạy của lớp TNg có sử dụng phối hợp các loại hình TN đã thu hút được sự chú ý của HS nhiều hơn so với các tiết dạy thông thường ở các lớp đối chứng; - HS các lớp TNg nhiệt tình tham gia trả lời các câu hỏi do GV đưa ra, thái độ học tập vui vẻ; - GV dạy các lớp TNg và ĐC đánh giá chất lượng giải quyết các nhiệm vụ học tập của HS các lớp TNg cao hơn so với các lớp ĐC; - Chất lượng các câu trả lời của HS trong quá trình TNSP của các lớp TNg cũng được GV hợp tác TNSP đánh giá cao hơn so với các lớp ĐC;
132 - GV hợp tác TNSP đánh giá tích cực về quy trình DH vật lí có sử dụng phối hợp các loại hình TN. Khó khăn: - Một số TN do trường phổ thông quản lí vẫn còn dụng cụ, tuy nhiên lại không đảm bảo có thể sử dụng trong quá trình giảng dạy; - Thời gian chuẩn bị bài dạy khá công phu và mất nhiều thời gian; Một số bài học kinh nghiệm rút ra từ thực nghiệm sư phạm vòng 1: - Cần điều tiết lại mức độ sử dụng các TN ảo, TN mô phỏng, phim TN tránh hiện tượng HS mất tập trung vào bài học; - Phân bố lại thời gian sử dụng phối hợp các loại hình TN, mỗi loại hình chỉ nên lựa chọn những TN đặc trưng, tiêu biểu, mang lại hiệu quả cao nhất; - Nên tăng cường tính chủ động của HS đối với các TN tự tạo, có thể chuyển hẳn đối tượng sử dụng TN tự tạo là HS; - Dựa trên các kết quả phân tích thực nghiệm sư phạm vòng 1, quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN đã được điều chỉnh lại cho phù hợp hơn. Cụ thể, quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí khi tiến hành TNSP vòng 1 gồm 6 bước: 1. Xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; 2. Lập ma trận các loại TN tương ứng với từng giai đoạn của QTDH theo mức độ ưu tiên từ cao đến thấp; 3. Xác định nhiệm vụ cụ thể của từng hoạt động nhận thức; 4. Lựa chọn TN phù hợp từ bảng ma trận; 5. Thiết kế tiến trình DH; 6. Tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế.
133 Hình 4.1. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN khi tiến hành TNSP vòng 1 Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN để chuẩn bị tiến hành TNSP vòng 2 được chỉnh sửa, bao gồm 8 bước:
134 Hình 4.2. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN chỉnh sửa sau TNSP vòng 1 - Dựa trên quy trình đã chỉnh sửa, các tiến trình DH thuộc nội dung TNSP cũng được điều chỉnh lại, chuẩn bị cho TNSP vòng 2. 4.5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 2 4.5.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2 Quá trình TNSP vòng 2 được thực hiện với các tiến trình DH đã được chỉnh sửa theo quy trình mới, và được tiến hành trên diện rộng hơn so với TNSP vòng 1. Mục đích của TNSP vòng 2 là: Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các
135 loại hình TN trong DH một số kiến thức phần Nhiệt học, cụ thể là có cao hơn so với DH thông thường hay không? 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 2 Quá trình TNSP vòng 2 được tiến hành ở trường THPT Chế Lan Viên, trường THPT Lê Thế Hiếu tỉnh Quảng Trị, trường THPT Thuận Hoá tỉnh Thừa Thiên Huế. Thời gian tiến hành TNSP là học kì 2, năm học 2015 - 2016. Trên cơ sở rút kinh nghiệm từ kết quả TNSP vòng 1, công tác chuẩn bị cho quá trình TNSP vòng 2 giữa nhóm tác giả và các GV hợp tác TNSP được tiến hành theo các bước sau: - Trao đổi và thống nhất mục đích, yêu cầu, nội dung, phương pháp tiến hành TNSP vòng 2; - Trao đổi ý tưởng và thống nhất kế hoạch DH cho các tiết TNSP vòng 2; - Đề xuất danh mục các loại hình TN sử dụng phối hợp trong các tiến trình DH thực nghiệm với GV hợp tác TNSP vòng 2. Việc chọn lớp TNg và lớp ĐC dựa trên trên các cơ sở: - HS các lớp TNg và ĐC có kết quả học tập học kì 1 môn Vật lí tương đương nhau; - GV dạy các lớp TNg đồng thời dạy các lớp ĐC. Bảng 4.2. Phân bố TNSP vòng 2 ở các trường phổ thông Tỉnh Trường Thực nghiệm Đối chứng Lớp Sĩ số Lớp Sĩ số Quảng Trị THPT Chế Lan Viên 10B1 39 10B2 40 10B6 41 10B7 39 10B3 40 10B8 41 10B4 43 10B5 42 THPT Lê Thế Hiếu 10B2 25 10B1 25 10B5 28 10B3 29 Thừa Thiên Huế THPT Thuận Hoá 10/3 38 10/1 41 Tổng cộng: 254 257
136 Tương tự TNSP vòng 1, các tiết dạy TNSP vòng 2 bao gồm: 1. Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí; 2. Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt; 3. Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ; 4. Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1); 5. Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2). 4.5.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 4.5.3.1. Phân tích diễn biến của quá trình TNSP Qua quan sát giờ học ở các lớp TNg được tiến hành theo tiến trình đã được xây dựng, thu được một số nhận xét sau: * Đối với các lớp ĐC: - GV chủ yếu sử dụng PPDH truyền thống, HS chủ yếu tập trung lắng nghe và ghi chép. Phương pháp dạy tuy có đổi mới nhưng chưa thấy có chuyển biến rõ rệt; - HS tham gia trả lời các câu hỏi do GV đặt ra nhưng chưa thể hiện rõ sự hứng thú và tự giác học tập. Kiến thức nhiều và trừu tượng nên đa số GV không truyền tải hết nội dung bài học trong quỹ thời gian một tiết học; - Sự chủ động với nội dung học tập của HS thể hiện chưa rõ nét. Thời gian dành cho bài tập vận dụng và ứng dụng thực tế quá ít; - Bài giảng còn khô khan, thiếu hình ảnh, thí nghiệm minh họa, hiện tượng thực tế. * Đối với các lớp TNg: Qua quan sát hoạt động của HS trong các buổi thực nghiệm và qua phỏng vấn HS sau các buổi thực nghiệm, đã cho thấy HS có những biểu hiện về tính tích cực và thái độ hứng thú trong hoạt động học tập của HS: - Trong giờ nghỉ giải lao chúng tôi để ý thấy các em tranh luận, trao đổi với nhau rất sôi nổi để tìm các phương án thí nghiệm, các thao tác trên đối tượng thí nghiệm, chủ động đến gặp và trao đổi với GV khi các em gặp khó khăn; - Các em tỏ ra thích thú tham gia vào quá trình làm TN của GV, hào hứng với các thí nghiệm trên MVT và khi được tự tay làm TN; - Qua phân tích định tính kết quả thực nghiệm, có thể nói tiến trình DH sử dụng phối hợp các loại hình TN được thiết kế đã thực sự giúp HS nâng cao hứng
137 thú và hoạt động tích cực hơn trong học tập góp phần giúp HS rèn luyện kĩ năng tự học và phát triển tư duy; - Tiến trình DH diễn ra khá sinh động, GV kích thích được hứng thú học tập của HS ngay khi bắt đầu tiết học. Không khí học tập sôi nổi, HS tích cực tham gia giải quyết những câu hỏi mang tính ứng dụng vào thực tiễn, gần gũi với cuộc sống hàng ngày; - Việc sử dụng phối hợp các loại hình TN đã làm giảm bớt sự quá tải và căng thẳng trong một tiết học. Giờ học diễn ra với tốc độ vừa phải, phù hợp với HS. GV dành nhiều thời gian hơn cho hoạt động thảo luận của HS để giải thích, mở rộng và nâng cao kiến thức đã học. Nhờ đó, HS được vận dụng nhiều hơn và khắc sâu kiến thức tốt hơn. HS học được cách hợp tác với nhau và giúp đỡ nhau cùng tiến bộ; - Quá trình tham gia vào chuẩn bị và tham gia xây dựng bài học đã hỗ trợ cho HS không những kiến thức mà còn rèn luyện được các kĩ năng tự học cơ bản cho mình. Điều này biểu hiện thông qua sự vận dụng kiến thức để giải các bài tập ở khâu củng cố, vận dụng của nhiều HS khá nhanh và chính xác. 4.5.3.2. Kết quả kiểm tra đánh giá Đánh giá kết quả TNSP được tiến hành thông qua hai loại bài kiểm tra, bao gồm: 03 bài kiểm tra 5 phút (đối với các tiết học 48, 49, 51), và 01 bài kiểm tra 45 phút sau khi kết thúc chương "Chất khí". Các bài kiểm tra được trình bày trong phụ lục 3 của luận án. Kết quả thống kê thu được sau khi cho các nhóm tiến hành làm bài kiểm tra, dựa trên tính toán và phân tích các bảng số liệu. ☆ Địa bàn tỉnh Quảng Trị Phân tích kết quả các bài kiểm tra ở các trường phổ thông tiến hành TNSP trên địa bàn tỉnh Quảng Trị, điểm số các bài kiểm tra được thống kê trong bảng sau: Bảng 4.3. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra Nhóm Số Số Số bài KT đạt điểm xi
138 HS bài KT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 6 14 40 66 108 116 140 158 158 58 ĐC 216 864 0 16 40 86 100 114 118 136 126 102 26 Dựa vào bảng thống kê điểm số của các bài kiểm tra, hình 4.2 cho thấy đồ thị phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC. Hình 4.3. Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm Kết quả phân bố trên đồ thị, đường TNg nằm bên phải đường ĐC, chứng tỏ kết qủa nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC. Bảng 4.4. Bảng phân phối tần suất Nhóm Số HS Số bài KT Phần trăm số bài KT đạt điểm xi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 0,69 1,62 4,63 7,64 12,50 13,43 16,20 18,29 18,29 6,71 ĐC 216 864 0 1,85 4,63 9,95 11,57 13,19 13,66 15,74 14,58 11,81 3,01 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
139 Hình 4.4. Biểu đồ phân phối tần suất Dựa vào bảng phân phối tần suất (bảng 4.4), biểu đồ phân phối tần suất (hình 4.3) cũng đã cho thấy nhóm điểm cao (7, 8, 9, 10) của nhóm TNg cao hơn so với nhóm ĐC. Bảng 4.5. Bảng phân phối tần suất tích lũy Nhóm Số HS Số bài KT Số bài KT đạt điểm xi trở xuống 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 3 10 30 63 117 175 245 324 403 432 ĐC 216 864 0 8 28 71 121 178 237 305 368 419 432 Dựa vào bảng phân phối tần suất tích luỹ để thiết lập đồ thị phân phối tần suất tích luỹ. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
140 Hình 4.5. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy Đồ thị phân phối tần suất tích luỹ (hình 4.4) cho thấy kết quả đường TNg nằm về bên phải so với đường ĐC. Bảng 4.6. Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm Nhóm Số HS Số bài KT Phần trăm số bài KT đạt điểm xi trở xuống 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 0,69 2,31 6,94 14,58 27,08 40,51 56,71 75,00 93,29 100 ĐC 216 864 0 1,85 6,48 16,44 28,01 41,20 54,86 70,60 85,19 96,99 100 Đồ thị phân phối tần suất tích luỹ theo phần trăm được thiết lập dựa vào bảng phân phối tần suất tích luỹ theo phần trăm. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
141 Hình 4.6. Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê Nhóm Tổng số HS X S2 S V% M mXX ±= TNg 216 6,83 4,21 2,05 30,06 0,01 6,83 ± 0,01 ĐC 216 5,98 4,99 2,23 37,35 0,02 5,98 ± 0,02 Từ các bảng số liệu và đồ thị của việc phân tích kết quả bài kiểm tra, quá trình TNSP thu được kết quả đánh giá định lượng như sau: - Điểm trung bình cộng X của lớp TNg cao hơn điểm trung bình cộng của lớp ĐC; - Hệ số biến thiên giá trị điểm số (V) của lớp TNg nhỏ hơn lớp ĐC, có nghĩa là độ phân tán về điểm số quanh điểm trung bình của lớp TNg là nhỏ. - Đường tần suất của lớp TNg đều nằm bên phải đường tần suất của lớp ĐC, còn đường tần suất lũy tích (hội tụ lùi) của lớp TNg nằm bên dưới đường tần suất lũy tích của lớp ĐC. Những điều này chứng tỏ chất lượng nắm kiến thức và vận dụng kiến thức ở lớp TNg đều tốt hơn lớp ĐC. Để kết luận kết quả học tập của nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC là do ngẫu nhiên hay do việc áp dụng PPDH đã được đề cập mang lại, quá trình phân tích số liệu được tiếp tục bằng phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê. 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
142 Sử dụng công thức (1), (2) với các số liệu: TNg = 6,83 ; ĐC = 5,98 ; nTNg = 108 ; nĐC = 108 ; STNg = 2,05 ; SĐC = 2,23 ⇒ thu được kết quả: SP = 2,14 ; t = 2,91. Tra bảng phân phối Student [104] với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f với: f = nTNg + nĐC – 2 = 430 , ta có tα = 2,081 Qua tính toán kết quả TNg, nhận thấy điều kiện t ≥ tα được thỏa mãn nghĩa là giả thuyết Ho bị bác bỏ, tức là sự khác nhau giữa TNg và ĐC là có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α = 0,05. ☆ Địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế Đối tượng TNSP trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế với số lượng tương đối thấp. Tuy nhiên, GV dạy TNSP đã có 1 thời gian dài giảng dạy cả 2 lớp TNg và ĐC, do đó, có thể đánh giá một cách khách quan về sự cải thiện chất lượng học tập của từng nhóm nhỏ HS, hoặc từng HS. So sánh với lớp ĐC, biểu hiện của HS trong quá trình học tập của HS lớp TNg có phần tích cực hơn. Điều này thể hiện ở việc HS có thái độ vui vẻ trong học tập, thường xuyên tham gia phát biểu xây dựng bài, hào hứng khi tiếp nhận nhiệm vụ do GV yêu cầu. Trong đó, HS tỏ ra hứng thú nhất khi được tự mình tiến hành các TN tự tạo. Hình 4.7. HS tích cực khi nghe GV giới thiệu dụng cụ TN X X X X
143 Hình 4.8. HS nhiệt tình tham gia làm TN dưới sự hướng dẫn của GV Hình 4.9. HS làm việc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ học tập Hình 4.10. HS hứng thú khi được tự mình làm TN Song song với việc phân tích các kết quả định tính, kết quả định lượng của quá trình TNSP cũng được thể hiện cụ thể như sau: Bảng 4.8. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra Lớp Sĩ số Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg: 10/3 38 0 0 1 1 7 10 8 6 3 2 ĐC: 10/1 41 0 0 2 6 11 9 7 3 2 1
144 Bảng 4.9. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích luỹ Lớp Tham số Điểm số xi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg: 10/3 if 0 0 0 1 1 7 10 8 6 3 2 ( )A ixω 0 0 0 2,6 2,6 18,4 26,3 21,1 15,8 7,9 5,3 ( )A ixω ≤ 0 0 0 2,6 5,2 23,6 49,9 71,0 86,8 94,7 100 ĐC: 10/1 if 0 0 0 2 6 11 9 7 3 2 1 ( )A ixω 0 0 0 4,8 14,6 26,9 22,1 17,1 7,3 4,8 2,4 ( )A ixω ≤ 0 0 0 4,8 19,4 46,4 68,5 85,6 92,9 97,7 100 Từ bảng các số liệu trên đây, đồ thị đường phân phối tần suất và tần suất lũy tích cho lớp TNg và lớp ĐC thu được như sau: Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất của nhóm lớp TNg và lớp ĐC sau khi TNSP 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
145 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất tích luỹ (hội tụ lùi) Mặt khác, căn cứ bảng các tham số đặc trưng để phân tích số liệu bằng phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê để đánh giá kết quả TNSP. Bảng 4.10. Các tham số đặc trưng Lớp Các tham số đặc trưng X S2 S V(%) TNg 6,66 2,5555 1,5986 24,00 ĐC 5,85 2,6280 1,6211 27,71 Sử dụng công thức (1), (2) với các số liệu: TNg = 6,66 ; ĐC = 5,85 ; nTNg = 38 ; nĐC = 41 ; STNg = 1,5986 ; SĐC = 1.6211 ⇒ thu được kết quả: SP = 1,61 ; t = 2,23. Tra bảng phân phối Student với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f với: f = nTNg + nĐC – 2 = 77 , ta có tα = 2,099 Qua tính toán kết quả TNSP, nhận thấy điều kiện t ≥ tα được thỏa mãn nghĩa là giả thuyết Ho bị bác bỏ, tức là sự khác nhau giữa TNg và ĐC là có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α = 0,05. 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng X X X X
146 Từ những kết quả trên cho thấy: điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm TNg cao hơn so với điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm ĐC. Điều đó có nghĩa là tiến trình tổ chức DH theo hướng sử dụng phối hợp các loại hình TN mang lại hiệu quả cao hơn tiến trình tổ chức DH thông thường. 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 Trong quá trình TNSP, trên cơ sở thu thập số liệu, xử lí số liệu bằng phương pháp thống kê toán học; từ việc điều tra, thăm dò ý kiến GV dạy vật lí, chúng tôi đã có cơ sở khẳng định tính đúng đắn về giả thuyết khoa học của đề tài. Cụ thể: - Khi sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH chương "Chất khí" cho thấy quy trình DH đã đề xuất phù hợp với thực tế đổi mới PPDH hiện nay ở các trường THPT. Dạy học theo hướng này đã giúp HS phát huy được vai trò trung tâm của hoạt động và chủ động chiếm lĩnh tri thức, làm cho giờ học trở nên sôi động và hấp dẫn HS hơn. Quy trình DH này đã đảm bảo được các yêu cầu về mặt sư phạm và mục tiêu DH vật lí hiện nay. - Đối với hoạt động dạy của GV, sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH đã giúp GV đa dạng hoá các hình thức củng cố và kiểm tra kiến thức của HS, tăng thời gian trao đổi và tương tác lẫn nhau giữa GV và HS, giữa HS với HS. - Đối với hoạt động học của HS, nhờ việc thực hiện các nhiệm vụ được giao liên quan đến TN nên HS rất tập trung và hứng thú trong việc tham gia xây dựng bài, phát triển năng lực tư duy sáng tạo. - Từ kết quả thống kê toán học cho thấy điểm số các bài kiểm tra của hai nhóm TN và ĐC là khác nhau, kết quả học tập của HS nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. Như vậy, việc tổ chức HĐNT cho HS theo tiến trình đã đưa ra thực sự mang lại hiệu quả như mục tiêu đặt ra ban đầu, góp phần nâng cao hiệu quả DH vật lí ở trường phổ thông.
147 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. Kết luận Đối chiếu với mục tiêu, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài, có thể rút ra một số kết luận cơ bản sau: 1. Đề tài đã làm rõ được các vấn đề sau: - Vai trò của việc sử dụng đa giác quan trong DH là rất quan trọng. Để nâng cao chất lượng học tập, người học cần phải được tạo điều kiện huy động đồng thời nhiều giác quan một cách tích cực, cụ thể là: vừa được nghe, vừa được nhìn, và vừa được làm. - TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong DH vật lí. Có thể tóm tắt một số vai trò của TN vật lí như sau: TN góp phàn hình thành thế giới quan khoa học cho HS; TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS; TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS; TN làm đơn giản hoá các hiện tượng vật lí; TN góp phần tích cực hoá tư duy người học; TN vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho HS (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì); TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH. - Hoàn thiện các khái niệm về TN (TN được trang cấp), TN tự tạo, TN trên MVT. Phân tích, đánh giá ưu điểm và hạn chế của từng loại hình TN trong QTDH vật lí ở trường phổ thông. Đồng thời phân loại phim TN thành: đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông; đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học; đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí; và đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí. 2. Đề tài đã xác định rõ: - Việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí là hoàn toàn phù hợp trong giai đoạn hiện nay. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp được thể hiện
148 thông qua sự phù hợp với các quan điểm lí luận DH và khả năng khắc phục khó khăn mà từng loại hình TN đang mắc phải. - Xác định vai trò của từng loại hình TN khi tổ chức sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH. Có thể xem TN là thành tố quan trọng; TN tự tạo giúp phát triển kĩ năng thực hành, kích thích hứng thú học tập HS; TN trên MVT giúp HS phát triển tư duy trừu tượng, hiểu rõ bản chất vật lí hơn. Tuy nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông, không phải bài học nào cũng có TN. Do đó, việc sử dụng phối hợp không nhất thiết bất kì bài học nào cũng phải có đầy đủ sự xuất hiện của cả 3 loại hình này. Đối với trường hợp TN bài học không có TN hoặc có nhưng không sử dụng được, thì vai trò của TN tự tạo và TN trên MVT sẽ được tăng cường. Mặt khác, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN không phải chỉ khép kín trong từng bài học, mà có thể mở rộng ra nhiều bài trong một chương, hoặc liên chương. Do đó, đối với những bài không có TN vẫn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau, theo các giai đoạn chung của tiến trình DH: đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của QTDH; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố và vận dụng kiến thức. 3. Đề tài đã đề xuất được: - Các biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình TN trong DH vật lí, bao gồm: Tăng cường sử dụng TN mở đầu để tạo tình huống có vấn đề; Giải quyết vấn đề một cách hợp lí bằng cách đưa ra nhiều TN khảo sát, TN minh hoạ đúng lúc; Kết hợp TN biểu diễn của GV và TN trực diện của HS để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho HS; Chú trọng đến việc rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập TN; Định hướng cho HS thảo luận về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành TN nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo trong nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Sử dụng MVT và các thiết bị hiện đại hỗ trợ TN trong DH vật lí. - Đề xuất nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí bao gồm các nguyên tắc chung và các nguyên tắc cụ thể. - Đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH vật lí gồm 8 bước, bao gồm: xác định mục tiêu bài học; xác định vai trò của TN đối với mục tiêu bài học; kiểm tra tình hình sử dụng của TN liên quan đến nội dung bài học; xây
149 dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; lựa chọn PPDH chủ đạo; xác định vị trí của từng loại hình TN phù hợp với các giai đoạn của PPDH đã chọn; thiết kế tiến trình DH; tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. - Xác định vị trí của từng loại hình TN khi sử dụng phối hợp theo các giai đoạn của phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề trên cơ sở phân tích sự phù hợp của phương pháp này. 4. Xây dựng hệ thống tư liệu phục vụ cho việc sử dụng phối hợp các loại hình TN được tiến hành thông qua xác định tình trạng sử dụng của TN và khai thác một số TN tự tạo có liên quan. Đồng thời khai thác từ nhiều nguồn khác nhau với gần 400 TN trên MVT, được phân loại theo 12 bài học và theo từng loại hình cụ thể trong phần Nhiệt học. Ngoài ra, một số đoạn phim TN bằng tiếng nước ngoài đã được làm phụ đề bằng phần mềm Movie Maker. 5. Thiết kế 10 tiến trình DH cụ thể trên cơ sở phân tích điều tra thực trạng, tìm hiểu chương trình Vật lí 10 THPT - phần Nhiệt học, và kết hợp với việc vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN. 6. Tiến hành TNSP để kiểm nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. Kết quả TNg cho thấy giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu ra là hoàn toàn đúng đắn. Cụ thể là trong các giờ học có sử dụng phối hợp các loại hình TN thì HS học tập hứng thú và sôi nổi hơn, chất lượng học tập cũng được nâng cao hơn. Như vậy, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí cho cả chương trình vật lí phổ thông là hoàn toàn có thể thực hiện được. B. Một số kiến nghị Qua quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt là quá trình TNSP, chúng tôi có một số đề xuất sau: - Tiếp tục bổ sung thiết bị TN cho các bộ môn, đặc biệt là môn vật lí. - Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa Bộ Giáo dục và Đào tạo, Sở Giáo dục và Đào tạo cũng như Ban giám hiệu nhà trường trong hoàn chỉnh hệ thống TN , tránh hiện tượng có TN nhưng không thể sử dụng vì không bảo đảm chất lượng. - Đổi mới DH luôn phải gắn liền với đổi mới kiểm tra đánh giá. Do đó, để GV và HS nhận thức đúng đắn về vai trò của TN, cũng như tăng cường sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH thì quá trình kiểm tra đánh giá cần liên quan
150 đến vấn đề này. Tức là, cũng nên sử dụng phối hợp các loại hình TN trong kiểm tra đánh giá đối với DH vật lí ở trường phổ thông.
151 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Trần Thị Ngọc Ánh, Lê Công Triêm, Trần Huy Hoàng (2013), "Sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng vào dạy học Vật lý", Kỷ yếu hội nghị khoa học sau đại học lần thứ nhất, tr.513 - 517. 2. Trần Thị Ngọc Ánh (2015), “Thiết kế tiến trình dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Boyle-Mariotte” theo hướng sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính”, Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số đặc biệt 12/2015, tr53-56. 3. Trần Thị Ngọc Ánh (2016), “Combination of hands-on experiments and computer- aided experiments in teaching high school physics (grade 10)”, Hue University Journal of Social Science and Humanities, Vol.123, No. 09, tr.5-11. 4. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm ( 2016), Nâng cao hiệu quả tổ chức hoạt động ngoại khoá vật lí thông qua sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo và máy vi tính, Tạp chí Giáo dục và Xã hội, Số 65 (126), tr.36-40. 5. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm ( 2016), "Sử dụng đa dạng hoá các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Giáo dục và Xã hội, Số 66 (127), tr.31-33, 49. 6. Trần Thị Ngọc Ánh – Lê Công Triêm (2016), "Bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn thông qua sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học Đại học Sư Phạm Hà Nội, Số 8B/2016, tr.196-202. 7. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm (2016), "Sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy tính để nâng cao hiệu quả dạy học định luật Vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 134, tr.4-6, 48. 8. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm (2016), "Tăng cường hứng thú học tập của học sinh thông qua sử dụng bài tập thí nghiệm theo hướng đa dạng hoá các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học và Giáo dục Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Huế, Số 02 (42)/2017 (đã nhận đăng). 9. Trần Thị Ngọc Ánh (Chủ nhiệm đề tài ) - Lê Công Triêm - Nguyễn Hữu Khánh Linh, Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính vào dạy học vật lí ở trường phổ thông, Đề tài khoa học cấp cơ sở Đại học Huế năm 2017.
152 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] 1. Nguyễn Hoàng Anh (2015), 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 lí lớp 12 nâng cao, Luận án tiến sĩ , Đại học Huế. anh [2] 2. Trần Thị Ngọc Ánh (2010), Sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học phần Cơ – Nhiệt lớp 10 THPT, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Sư Phạm Huế. ánh 10 [3] 3. Mai Ngọc Anh (2012), "Tự làm thí nghiệm giao thoa sóng nước từ những nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 82, tr. 14-16. Anh 12 [4] 4. Trần Thị Ngọc Ánh (2015), "Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt - Định luật Boyle Mariotte" theo hướng sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số đặc biệt 12/2015, tr. 53 - 57. ánh 15 [5] 5. Ban chấp hành Trung ương Đảng (2011), Báo cáo chính trị của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa X , Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng. Ban 11 [6] 6. Ban chấp hành Trung ương Đảng (1996), Nghị quyết về định hướng chiến lược phát triển khoa học và công nghệ trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhiệm vụ đến năm 2000, Số: 02-NQ/HNTW. Ban 96 [7] 7. Nguyễn Văn Biên (2013), "Thí nghiệm đơn giản đo chiết suất chất lỏng", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 100, tr. 16-18, 34. biên 13 [8] 8. Nguyễn Văn Biên, Nguyễn Văn Hòa Long (2016), "Tổ chức dạy học tìm tòi khám phá chủ đề "Động học chất điểm" - Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm TRACKER", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 131, tr. 96-100. Biên 16
153 [9] 9. Tô Văn Bình (2002), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, Đại học Sư phạm Thái Nguyên. bình 02 [10] 10. Tô Văn Bình (2010), Phương tiện dạy học và thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông, Đại học Sư Phạm Thái Nguyên. bình 10 [11] 11. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006), Một số văn kiện của Đảng cộng sản Việt Nam về công tác khoa giáo, NXB Chính trị quốc gia. Bộ 06 [12] 12. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2008), Chỉ thị Về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục giai đoạn 2008 - 2012, Số: 55/2008/CT-BGDĐT. Bộ 08 [13] 13. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010), Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp trung học phổ thông - Môn Vật lí, (Kèm theo Thông tư số 01/2010/TT-BGDĐT ngày 18/01/2010 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo), Hà Nội Bộ 10 [14] 14. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2009), Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam 2009 - 2020, Dự thảo lần thứ 14. Bộ 209 [15] 15. Dương Huy Cẩn (2012), "Công tác thiết bị dạy học ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 86, tr. 46-47. Cẩn12 [16] 16. Nguyễn Phúc Chỉnh, Nguyễn Thị Hằng (2010), "Dạy kiến thức "Quá trình sinh học" ở cấp độ phân tử (sinh học 12) theo quan điểm của thuyết kiến tạo", Tạp chí Giáo dục, Số 236, tr. 71-75. Chỉnh 10 [17] 17. Nguyễn Thị Hồng Chuyên (2014), "Sử dụng mô phỏng trong dạy học – biện pháp đáp ứng phong cách học tập của học sinh", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 59-60. Chuyên 14 [18] 18. Nguyễn Văn Cường (2011), Phối hợp thí nghiệm và các phương tiện dạy học khi dạy một số kiến thức chương “Từ trường” (vật lí 11- cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Cường 11 [19] 19. Dương Văn Cường, Nguyễn Thị Tuyết (2016), "Rèn luyện kĩ năng sử dụng phương tiện dạy học trong đào tạo và bồi dưỡng giáo viên kĩ thuật và dạy nghề", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số Cường16
154 129, tr. 14-17. [20] 20. Trần Quốc Đắc (2001), "Một số quan điểm trong trang bị và sử dụng CSVC và TBDH ở trường phổ thông", Tạp chí Thông tin Khoa học giáo dục, Số 86, tr. 24-27. Đắc 01 [21] 21. Trần Khánh Đức (2013), Lí luận và phương pháp dạy học hiện đại, NXB Hà Nội. Đức 13 [22] 22. Nguyễn Lâm Đức (2014), "Sử dụng thiết bị dạy học tự làm vật lí theo phương pháp dạy học tích cực", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 20-23. Đức 14 [23] 23. Nguyễn Lâm Đức (2015), "Phát triển năng lực học sinh trong dạy học Vật lí thông qua sử dụng hiệu quả thiết bị dạy học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 56-58. Đức 15 [24] 24. Bùi Thị Kim Dung (2011), Nghiên cứu xây dựng một số thí nghiệm đơn giản kết hợp ứng dụng công nghệ thông tin để dạy học phần nhiệt học ở trƣờng thcs miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Dung 11 [25] 25. Mông Thanh Dũng (2014), Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học các kiến thức về “sóng cơ” (vật lí 12) theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh thuộc trung tâm giáo dục thường xuyên miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Dũng 14 [26] 26. Huỳnh Trọng Dương (2007), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Dương 07 [27] 27. Lê Văn Giáo (2004), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, Trường Đại học Sư phạm, Huế. giáo 04 [28] 28. Phạm Ngọc Hải (2013), "Tăng cường tập huấn sử dụng thiết bị dạy học và quản lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo Hải 13
155 dục, Số 97, tr. 5-7. [29] 29. Dương Diệp Thanh Hiền (2016), "Chế tạo thiết bị thu năng lượng mặt trời đơn giản và vận dụng trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr.12-14. Hiền 16 [30] 30. Nguyễn Văn Hiền (2015), "Xu hướng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số 116, tr. 37-41. Hiền15 [31] 31. Trịnh Phi Hiệp (2011), Nghiên cứu chế tạo và sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm đơn giản kết hợp ứng dụng công nghệ thông tin để dạy học các kiến thức phần "Điện tích - Điện trường" vật lí 11 trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Hiệp 11 [32] 32. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Đại học Vinh. hoàng 06 [33] 33. Trần Huy Hoàng (2012), Ứng dụng tin học trong dạy học vật lí, NXB Giáo dục Việt Nam. hoàng 12 [34] 34. Phạm Thị Thu Hồng, Phạm Thị Phú (2014), "Sử dụng thí nghiệm trực diện trong dạy học Vật lí ở trường THPT", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 107, tr. 38-40, 47. Hồng 14 [35] 35. Nguyễn Ngọc Hưng (2016), "Một số định hướng đổi mới dạy học vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 8B/2016 VN, tr. 3 - 10. Hưng 16 [36] 36. Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Thị Trang Nhung (2016), Xây dựng các thí nghiệm đơn giản của học sinh về cơ học chất lưu có sử dụng quả bóng bay (Vật lí 10), Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 130, tr. 23-26. Hưng 16 [37] 37. Nguyễn Ngọc Hưng, Tạ Trung Tuyến (2016), "Các thí nghiệm về nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của một số máy điện với dụng cụ tự chế tạo (Vật lí lớp 11)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr.18-20, 39. Hưng Tuyến 16
156 [38] 38. Trần Thùy Hương (2014), "Thiết kế chế tạo kính hiển vi trong tổ chức dạy học theo dự án bài kính hiển vi Vật lí lớp 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 29-31. Hương 14 [39] 39. Cao Thị Sông Hương (2015), "Sử dụng các thí nghiệm vui, đơn giản trong dạy học Vật lí Trung học cơ sở", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 117, tr. 31-33. Hương 15 [40] 40. Lê Thanh Huy (2014), "Sử dụng phần mềm Crocoddile Physics thiết kế thí nghiệm dạy học vật lí phần cơ học Vật lí 10 trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 106, tr. 49-52. Huy14 [41] 41. Trần Thị Huyền (2016), "Xây dựng thiết bị thí nghiệm đo hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr. 11-13. Huyền 16 [42] 42. Nguyễn Văn Khải (chủ biên) - Nguyễn Duy Chiến - Phạm Thị Mai (2007), Lí luận dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Giáo dục. Khải 07 [43] 43. Cao Tiến Khoa (2014), Xây dựng, hoàn thiện và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức chương "Sóng cơ" - vật lí 12 theo hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Khoa 14 [44] 44. Quách Tất Kiên (2014), "Chu kì ứng dụng công nghệ trong giáo dục và ảnh hưởng của công nghệ thông tin đến lớp học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 42-45. Kiên14 [45] 45. Chu Thị Hồng Lâm (2010), Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (vật lí 10 - cơ bản) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Lâm 10 [46] 46. Nguyễn Thị Loan (2014), "Quản lí cơ sở vật chất và thiết bị dạy học nhằm nâng cao chất lượng đào tạo", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 2-3,26. Loan 14
157 [47] 47. Lê Quang Long (dịch) (2011), Đa trí tuệ trong lớp học, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam. Long 11 [48] 48. Lê Phước Lượng, Đỗ Thị Mỹ Phương (2012), "Sử dụng phương tiện dạy học hiện đại nhằm nâng cao hoạt động học tập theo nhóm trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 85, tr. 39-43. Lượng12 [49] 49. Hoàng Đức Mạnh, Trần Huy Hoàng (2010), “Vai trò của videoclip trong hoạt động dạy học”, Tạp chí giáo dục, (230), tr. 28-29. Mạnh [50] 50. Nguyễn Thị Hồng Mến (2013), "Quản lí và sử dụng cơ sở vật chất- thiết bị giáo dục trong các trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 2-3,16. Mến 13 [51] 51. Nguyễn Viết Thanh Minh (2016), Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm một số kiến thức phần điện học, điện từ học vật lí lớp 9 trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. minh [52] 52. Nguyễn Viết Thanh Minh (2014), "Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh lớp 9 bằng thí nghiệm tự tạo Vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 104, tr. 26-30. Minh 14 [53] 53. Nguyễn Viết Thanh Minh (2015), "Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 123, tr. 6-8, 24. Minh 15 [54] 54. Phí Đức Nam (2011), "Biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học ở trường phổ thông hiện nay", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 74, tr. 42-44, 47. Nam 11 [55] 55. Thiều Văn Nam (2016), "Đánh giá hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học của các trường trung học phổ thông tỉnh Kiên Giang", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 129, tr. 18-20. Nam16 [56] 56. Chu Mạnh Nguyên (2016), "Thiết bị dạy học tự làm giải pháp có hiệu quả của sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội", Tạp chí Thiết bị Nguyên 16
158 Giáo dục, Số 130, tr.147-151. [57] 57. Nguyễn Thị Nhị (2011), Tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực cho học sinh trong dạy học một số kiến thức cơ học, điện học vật lí lớp 10, 11 nâng cao với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Vinh. nhị 11 [58] 58. Nguyễn Thị Nhị, Đặng Thị Hồng Vân (2014), "Thí nghiệm tự làm về vật lí hỗ trợ dạy học các kiến thức về áp suất (Vật lí 8)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 37-40. Nhị 14 [59] 59. Hoàng Phê (2008), Từ điển tiếng Việt, Nhà xuất bản Đà Nẵng. phê [60] 60. Mai Thị Phượng (2015), "Nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong môn vật lí", Kỷ yếu hội thảo "Đổi mới phương pháp dạy học và cách thức kiểm tra - đánh giá", Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Tĩnh. Phượng 05 [61] 61. Phạm Xuân Quế (2007), Giáo trình ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo, Đại học Sư phạm, Hà Nội. Quế 07 [62] 62. Phạm Xuân Quế, Nguyễn Thị Thu Hà (2013), "Thí nghiệm vật lí thật, thí nghiệm tương tác trên màn hình và các biện pháp sử dụng phối hợp các loại thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 106, tr.61-65. Quế 13 [63] 63. Quốc hội (2005), Luật Giáo dục năm 2005, NXB Chính trị Quốc gia. Quốc 05 [64] 64. Dương Xuân Quý (2013), "Khai thác hiệu quả thiết bị thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 6- 8. Quý 13 [65] 65. Bùi Ngọc Quỳnh (Dịch) (1978), Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm kiến thức vật lí, NXB Giáo dục Thành phố Hồ Chí Minh. quỳnh [66] 66. Hà Văn Quỳnh (2015), "Phát triển thiết bị dạy học tự làm góp phần thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 124, tr. 1-3. Quỳnh 15
159 [67] 67. Phạm Văn Sơn, Dương Thị Huyền (2014), "Khả năng dạy học bằng máy tính điện tử", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 101, tr. 41- 43. Sơn 14 [68] 68. Lê Thị Tâm (2014), "Nâng cao năng lực khai thác và sử dụng thiết bị dạy học hiện đại cho giáo viên", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 112, tr. 43-46. Tâm 14 [69] 69. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên) - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm. thâm 02 [70] 70. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2007), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông, NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội. thâm 07 [71] 71. Trần Văn Thạnh (2009), Nghiên cứu sử dụng phối hợp thí nghiệm vật lí với các phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí 9 trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Thạnh 09 [72] 72. Lê Trung Thành (2016), "Trang bị và sử dụng thiết bị dạy học công nghệ theo định hướng phát triển năng lực ở THCS", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 125, tr.4-7. Thành16 [73] 73. Nguyễn Mạnh Thảo, Nguyễn Thị Dung (2011), "Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm tích hợp nghiên cứu chuyển động thẳng, sử dụng đồng hồ đếm thời gian nguyên lí tương tác từ", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 69, tr. 42-43. Thảo 11 [74] 74. Ngô Thị Phương Thảo (2013), "Biện pháp chỉ đạo đổi mới đầu tư và sử dụng thiết bị giáo dục ở trường THCS", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 4-5, 12. Thảo 13 [75] 75. Đào Thị Thu Thảo, Nguyễn Mạnh Thảo (2015), "Chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm cảm ứng điện từ có sử dụng một số bộ phận của bếp từ trong dạy học Vật lí 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 123, tr. 12-13. Thảo 15 [76] 76. Trần Thị Thanh Thư (2016), "Bồi dưỡng năng lực dạy học hợp Thư 16
160 tác cho sinh viên thông qua sử dụng thí nghiệm vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 130, tr. 20-23. [77] 77. Nguyễn Anh Thuấn, Hà Mạnh Khương (2015), "Xây dựng thiết bị thí nghiệm để sử dụng trong dạy học về lực từ, Vật lí lớp 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số Đặc biệt 2015, tr.24-27. Thuấn 15 [78] 78. Phạm Tấn Ngọc Thuỵ (2011), Khai thác và sử dụng phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí 11 trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Thuỵ 11 [79] 79. Đặng Thị Thu Thủy (2015), "Sử dụng thiết bị dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 114, tr. 59-61. Thuỷ 15 [80] 80. Tổ Vật lí (2016), Sổ quản lí thiết bị thí nghiệm, Trường THPT Nguyễn Huệ - Thành phố Huế. tổ [81] 81. Phạm Hữu Tòng (1999), Hình thành vận dụng các phương pháp nhận thức khoa học trong dạy học Vật lí (Sách bồi dưỡng thường xuyên chu kỳ 1997-2000 cho giáo viên THPT), Bộ Giáo dục và Đào tạo, NXB Giáo dục. tòng [82] 82. Lê Công Triêm (2008), Bài giảng sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lí ở trường THPT, Giáo trình đào tạo Thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm Huế. triêm [83] 83. Hà Minh Trọng, Nguyễn Anh Thuấn (2015), "Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm dạy học định luật Becnuli (Vật lí lớp 10)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 122, tr. 23-25. Trọng 15 [84] 84. Nguyễn Văn Tuấn (2009), Bài giảng Lí luận dạy học, Trường Đại học Sư Phạm kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Tuấn [85] 85. Cao Ngọc Viễn (Dịch) (1985), Tích cực hóa tư duy của học sinh trong giờ học vật lí, NXB Giáo dục, Thành Phố Hồ Chí Minh. viễn Tiếng nước ngoài [86] 86. Bruner, J.S. (1974), "Learning Through Experience and Learning Bruner
161 Through Media In: Olson, Media and Symbols", The 73rd Yearbook of the NSSE, I, Chikago, pp. 120-150. 74 [87] 87. Shirley Pasion Caday (2004), Effectiveness of computer-simulated experiments (cse) in teaching high school physics, National ICTs in Basic Education Congress Cebu City, Philippines. Caday 04 [88] 88. Chris Chiaverina và Michael Vollmer (2005), Learning physics from experiment, Girep proceeding 2005 Chiave rina [89] 89. Diculen, Baraoidan Ligaya, (1999), “Design, Development and Summative Evaluation of Computer-Assisted Instruction (CAI) Modules on Selected Topics in High School Physics”, Unpublished Doctoral Dissertgation, De La Salle University, Manila, Philippines. Dicule n99 [90] 90. Feyman (1982), Simulating Physics with Computer, International Journal of Theoretical Physics – Vol 21. Feyma n 82 [91] 91. Carlos Fiolhais, Jorge A. Trindade (1998), Use of Computers in Physics Education, Proceeding of the "Euroconference '98 - New Technologies for Higher Education", Aveiro, Setembro. Fiolhai s98 [92] 92. Allan Franklin, Slobodan Perovic (2015), Experiment in Physics, Stanford University Frankli n15 [93] 93. Haury, D. L. , Rillero, (1994), Perspectives of Hands-On Science Teaching, Columbus : ERIC-CSMEE. Haury 94 [94] 94. Yong Huang (2011), The application of multimedia animation in physics experiment teaching, Multimedia Technology (ICMT), 2011 International Conference on Huang 11 [95] 95. Z. Jeskova (2003), Computer-aided experiment in physics teaching, The IEEE Region 8 (volume: 2) Jeskov a03 [96] 96. Athanassios Jimoyiannis, Vassilis Komis (2001), "Computer simulations in physics teaching and learning: a case study on students' understanding of trajectory motion", Computer & Education, Volume 36, Issue 2, pp. 183 - 204. Jimoyi annis0 1 [97] 97. Royer, J. M., Cisero, Ch. A. , Carlo, M. S. (1993), "Techniques and Royer
162 procedures for Assessing Cognitive Skills", Review of Educational Research, (2), pp. 201-243. 93 [98] 98. Maja Stojanović, Elvira Đurđić (2012), "Overcoming the problem of decreasing the number of Physics students", 1st South - Eastern European Meeting on Physics Education 2012, Ljubljana. Stojan ovic12 [99] 99. Sugimoto (2004), Lively Physics and Exciting Experiments, Nayoga Japan. Sugim oto 04 [100] 100. Josef Trna (2005), "Motivation and Hands-on Experiments", In Proceedings of the International Conference Handson Science in a Changing Education, HSci2005, Rethymno : University of Crete, pp. 169-174. Trna 05 [101] 101. Josef Trna (2008), "Hands-on Activity as a Source of Learning Tasks in Science Education", In HSci2008. Formal and Informal Science Education. Braga : University of Braga, pp. 78-82. Trna 08 [102] 102. Josef Trna, Petr Novak (2010), Motivational Effectiveness of Experiments in Physics Education, Masaryk University -Czech Republic. Trna 10 [103] 103. Joe Wolfe (2002), Interesting and inexpensive experiments for high school physics, HSC Physics, Australia. Wolfe 02 Website [104] 104. https://vietlod.com/bang-tra-phan-phoi-student-thong-ke-t. (xem: 15/12/2016) [105] 105. ftp://nhantritiengiang.com/Nghiep%20Vu%20Su%20Pham/PHUONG %20PHAP%20DAY/Phuong%20tien%20day%20hoc.pdf (xem: 1/8/2015) [106] 106. http://thuviengiaoan.vn/giao-an/de-tai-nhung-bien-phap-nang-cao -hieu-qua-su-dung-thiet-bi-day-hoc-va-dung-cu-thi-nghiem-trong- day-hoc-vat-li-thpt-32707/
163 (xem: 21/7/2015) [107] 107. http://thpt-duytan-kontum.edu.vn/index.php?option=com_content &view=article&id=1909:2015-09-23-11-28-23&catid=324:tdkn-day- hoc&Itemid=603 (xem: 3/6/2016) [108] 108. http://constructivism512.pbworks.com/w/page/16397300/Constructivism %20Concept%20Map (xem: 13/2/2017)

More Related Content

PDF
Luận văn: Vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy phần Quang học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
PDF
Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học vật lí 10 gắn kết cuộc số...
jackjohn45
 
PDF
Luận văn: Cải tiến bộ thí nghiệm thực hành trong môn Vật lí, HOT
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh qua bài tập tình...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
CHỦ ĐỀ STEM VẬT LÝ 11. CHẾ TẠO MÔ HÌNH QUẠT GIÓ VỚI ĐỘNG CƠ ĐƠN GIẢN - ĐÈN NG...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Đề tài: Hệ thống cảnh báo, phòng chống hỏa hoạn và rò rỉ khí gas
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
PPTX
Diabetes Mellitus
MD Abdul Haleem
 
PPTX
Hypertension
Ratheeshkrishnakripa
 
Luận văn: Vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy phần Quang học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học vật lí 10 gắn kết cuộc số...
jackjohn45
 
Luận văn: Cải tiến bộ thí nghiệm thực hành trong môn Vật lí, HOT
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh qua bài tập tình...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
CHỦ ĐỀ STEM VẬT LÝ 11. CHẾ TẠO MÔ HÌNH QUẠT GIÓ VỚI ĐỘNG CƠ ĐƠN GIẢN - ĐÈN NG...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
Đề tài: Hệ thống cảnh báo, phòng chống hỏa hoạn và rò rỉ khí gas
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
Diabetes Mellitus
MD Abdul Haleem
 
Hypertension
Ratheeshkrishnakripa
 

What's hot (20)

PDF
Luận văn: Sử dụng thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học Vật lý 10
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
PDF
Luận văn: Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học chư...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương “Mắt. ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh qua việc xây dựn...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy họ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lớp 4 và 5
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh qua dạy học nhóm
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 GẮN KẾT CUỘC SỐ...
HanaTiti
 
PDF
Luận văn: Vận dụng quy trình mô hình hoá vào dạy học số tự nhiên ở tiểu học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học nhóm chất khí
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Luận văn: Tổ chức dạy học tích hợp liên môn chủ đề “Mắt” trong lĩnh vực khoa ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy sinh học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Tổ chức dạy học theo góc chương Chất Khí Vật lý 10 THPT theo hướng ...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Luận văn: Dạy học theo trạm chương Chất khí, vật lý 10, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương Mắt
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Luận văn: Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOC
Đề tài: Sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học phát hiện và giải quyết...
Viết thuê trọn gói ZALO 0934573149
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS thông q...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Xây dựng, hoàn thiện và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức...
https://www.facebook.com/garmentspace
 
PDF
Luận văn: Tổ chức dạy học khám phá phần Quang Hình Học Vật Lý 11
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Sử dụng thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học Vật lý 10
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Luận văn: Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học chư...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương “Mắt. ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh qua việc xây dựn...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy họ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lớp 4 và 5
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh qua dạy học nhóm
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 GẮN KẾT CUỘC SỐ...
HanaTiti
 
Luận văn: Vận dụng quy trình mô hình hoá vào dạy học số tự nhiên ở tiểu học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học nhóm chất khí
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Luận văn: Tổ chức dạy học tích hợp liên môn chủ đề “Mắt” trong lĩnh vực khoa ...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy sinh học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Tổ chức dạy học theo góc chương Chất Khí Vật lý 10 THPT theo hướng ...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Luận văn: Dạy học theo trạm chương Chất khí, vật lý 10, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
Luận văn: Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương Mắt
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Luận văn: Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR, 9đ
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Đề tài: Sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học phát hiện và giải quyết...
Viết thuê trọn gói ZALO 0934573149
 
Luận văn: Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS thông q...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Xây dựng, hoàn thiện và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức...
https://www.facebook.com/garmentspace
 
Luận văn: Tổ chức dạy học khám phá phần Quang Hình Học Vật Lý 11
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Ad

Similar to Luận án: Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học (20)

PDF
Phát triển năng lực thích ứng nghề cho sinh viên cao đẳng sư phạm 2
https://www.facebook.com/garmentspace
 
PDF
Phát triển năng lực thích ứng nghề cho sinh viên cao đẳng sư phạm
https://www.facebook.com/garmentspace
 
PDF
Vấn đề đình công trong các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Sử dụng bài tập thực tiễn để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Luận văn: Sử dụng bài tập thực tiễn để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Thiết kế và sử dụng lược đồ tư duy cho các bài rèn luyện tập phần hóa học hữu...
nataliej4
 
PDF
Luận văn: Tình huống gắn với thực tiễn trong dạy hóa học, HAY
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Hoạt Động Công Tác Xã Hội Đối Với Nạn Nhân Bị Bạo Lực Học Đường Tại Các Trườn...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Phương pháp mô hình trong dạy học chương Động lực học chất điểm
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
PDF
Luận văn: Năng lực tài chính các đơn vị tham gia đấu thầu dự án
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
PDF
Sử dụng bài tập tình huống để rèn luyện cho học sinh kĩ năng tư duy
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Luận văn: Sử dụng bài tập tình huống để rèn luyện cho học sinh kĩ năng tư duy...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
Dạy chỉnh trị đọc hiểu cho học sinh tiểu học chậm phát triển ranh giới dưới g...
https://www.facebook.com/garmentspace
 
PDF
Luận văn: Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh thông qua việc sử dụng thí...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
PDF
Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh thông qua việc sử dụng thí nghiệm
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
PDF
luan van thac si kinh te (11).pdf
Nguyễn Công Huy
 
PDF
Luận văn: Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học hóa hữu cơ lớp 11
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
DOCX
Luận Văn Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Ý Định Nghỉ Việc Của Nhân Viên Văn Phòng
Viết Thuê Luận Văn Luanvanpanda.com
 
PDF
Luận văn: Hoàn thiện công tác đánh giá thực hiện công việc tại Viện Khoa học ...
Viết thuê trọn gói ZALO 0934573149
 
PDF
Luận văn: Quản lý đội ngũ tổ trưởng chuyên môn ở các trường tiểu học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Phát triển năng lực thích ứng nghề cho sinh viên cao đẳng sư phạm 2
https://www.facebook.com/garmentspace
 
Phát triển năng lực thích ứng nghề cho sinh viên cao đẳng sư phạm
https://www.facebook.com/garmentspace
 
Vấn đề đình công trong các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Sử dụng bài tập thực tiễn để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Luận văn: Sử dụng bài tập thực tiễn để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Thiết kế và sử dụng lược đồ tư duy cho các bài rèn luyện tập phần hóa học hữu...
nataliej4
 
Luận văn: Tình huống gắn với thực tiễn trong dạy hóa học, HAY
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
Hoạt Động Công Tác Xã Hội Đối Với Nạn Nhân Bị Bạo Lực Học Đường Tại Các Trườn...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Phương pháp mô hình trong dạy học chương Động lực học chất điểm
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
Luận văn: Năng lực tài chính các đơn vị tham gia đấu thầu dự án
Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864
 
Sử dụng bài tập tình huống để rèn luyện cho học sinh kĩ năng tư duy
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Luận văn: Sử dụng bài tập tình huống để rèn luyện cho học sinh kĩ năng tư duy...
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Dạy chỉnh trị đọc hiểu cho học sinh tiểu học chậm phát triển ranh giới dưới g...
https://www.facebook.com/garmentspace
 
Luận văn: Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh thông qua việc sử dụng thí...
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0936 885 877
 
Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh thông qua việc sử dụng thí nghiệm
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
luan van thac si kinh te (11).pdf
Nguyễn Công Huy
 
Luận văn: Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học hóa hữu cơ lớp 11
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620
 
Luận Văn Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Ý Định Nghỉ Việc Của Nhân Viên Văn Phòng
Viết Thuê Luận Văn Luanvanpanda.com
 
Luận văn: Hoàn thiện công tác đánh giá thực hiện công việc tại Viện Khoa học ...
Viết thuê trọn gói ZALO 0934573149
 
Luận văn: Quản lý đội ngũ tổ trưởng chuyên môn ở các trường tiểu học
Dịch vụ viết thuê Luận Văn - ZALO 0932091562
 
Ad

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864 (20)

DOCX
200 de tai khoa luạn tot nghiep nganh tam ly hoc
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành khách sạn,10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ngân hàng, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ngữ văn, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ô tô, 10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ quản lý giáo dục mầm non, mới nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ quản trị rủi ro, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ tài chính ngân hàng, từ sinh viên giỏi
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ tiêm chủng mở rộng, 10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
danh sach 200 de tai luan van thac si ve rac nhua
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kinh Nghiệm Chọn 200 Đề Tài Tiểu Luận Chuyên Viên Chính Trị Hay Nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 Đề Tài Bài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Kế Toán, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Ngành Thủy Sản, từ các trường đại học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 đề tài luận văn ngành thương mại điện tử
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành điện tử viễn thông, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Giáo Dục Tiểu Học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành luật, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành quản trị văn phòng, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Sư Phạm Tin Học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
DOCX
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Xuất Nhập Khẩu
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
200 de tai khoa luạn tot nghiep nganh tam ly hoc
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành khách sạn,10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ngân hàng, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ngữ văn, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ ô tô, 10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ quản lý giáo dục mầm non, mới nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ quản trị rủi ro, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ tài chính ngân hàng, từ sinh viên giỏi
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Danh sách 200 đề tài luận văn thạc sĩ tiêm chủng mở rộng, 10 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
danh sach 200 de tai luan van thac si ve rac nhua
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kinh Nghiệm Chọn 200 Đề Tài Tiểu Luận Chuyên Viên Chính Trị Hay Nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 Đề Tài Bài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Kế Toán, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Ngành Thủy Sản, từ các trường đại học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 đề tài luận văn ngành thương mại điện tử
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành điện tử viễn thông, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Giáo Dục Tiểu Học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành luật, hay nhất
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 đề tài luận văn tốt nghiệp ngành quản trị văn phòng, 9 điểm
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Sư Phạm Tin Học
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 
Kho 200 Đề Tài Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Xuất Nhập Khẩu
Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864
 

Recently uploaded (20)

PDF
BÀI GIẢNG TÓM TẮT XÁC SUẤT THỐNG KÊ (KHÔNG CHUYÊN TOÁN, 2 TÍN CHỈ) - KHOA SƯ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 12 BÓNG CHUYỀN - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THE...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
SÁNG KIẾN “MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH THAM GIA CUỘC THI KHOA HỌC K...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD LỚP 10 BÁM SÁT NỘI DUNG SGK - PH...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PPTX
Bai 11.1 Tuan hoan mau.cấu tạo và vai trò pptx
HoaNguyn39379
 
PDF
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 11 CẦU LÔNG - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THEO C...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PPTX
Chương3,Buổi7,8,9,10(Buổi10 kiểmtraL2).pptx
an6650103
 
DOCX
2021_CTDT_CNTT_150TC HCMUTE ngành Công Nghệ Thông Tin
thienlove161203
 
PDF
SÁNG KIẾN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ SINH THÁI HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THPT TRONG ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PPT
danh-sach-lien-ket_Cấu trúc dữ liệu và giải thuậ.ppt
pokemongosacc7
 
PDF
Sách không hôi fyjj ịuk gtyi yu> ướt jiii iiij
thi65526
 
PPTX
CNDVBC - Chủ nghĩa duy vật biện chứng...
toilatramanhh
 
PDF
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 10 BÓNG CHUYỀN - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THE...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PPTX
VNR202 LỊCH SỬ ĐẢNG, MÔN HỌC CẦN THIẾT C
an6650103
 
PDF
TUYỂN CHỌN ĐỀ ÔN THI OLYMPIC 30 THÁNG 4 HÓA HỌC LỚP 10-11 CÁC NĂM 2006-2021 B...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
BÀI GIẢNG CƠ SỞ SINH HỌC NGƯỜI - KHOA SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC ĐỒNG ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
CĐHA GAN 1, Benh GAN KHU TRU, 04.2025.pdf
hg4ever
 
PDF
DANH SACH TRUNG TUYEN_TUNG NGANH 2025.pdf
thanhluan21
 
DOCX
LUẬN VĂN GROUP ĐỀ BÀI ĐÁNH GIÁ GIAO TIẾP SƯ PHẠM
lamluanvan.net Viết thuê luận văn
 
PPTX
Slide chương 3 môn thẩm định tài chính dự án
bttngductung
 
BÀI GIẢNG TÓM TẮT XÁC SUẤT THỐNG KÊ (KHÔNG CHUYÊN TOÁN, 2 TÍN CHỈ) - KHOA SƯ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 12 BÓNG CHUYỀN - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THE...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
SÁNG KIẾN “MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH THAM GIA CUỘC THI KHOA HỌC K...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
BÀI TẬP BỔ TRỢ TIẾNG ANH I-LEARN SMART WORLD LỚP 10 BÁM SÁT NỘI DUNG SGK - PH...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
Bai 11.1 Tuan hoan mau.cấu tạo và vai trò pptx
HoaNguyn39379
 
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 11 CẦU LÔNG - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THEO C...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
Chương3,Buổi7,8,9,10(Buổi10 kiểmtraL2).pptx
an6650103
 
2021_CTDT_CNTT_150TC HCMUTE ngành Công Nghệ Thông Tin
thienlove161203
 
SÁNG KIẾN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ SINH THÁI HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THPT TRONG ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
danh-sach-lien-ket_Cấu trúc dữ liệu và giải thuậ.ppt
pokemongosacc7
 
Sách không hôi fyjj ịuk gtyi yu> ướt jiii iiij
thi65526
 
CNDVBC - Chủ nghĩa duy vật biện chứng...
toilatramanhh
 
GIÁO ÁN KẾ HOẠCH BÀI DẠY THỂ DỤC 10 BÓNG CHUYỀN - KẾT NỐI TRI THỨC CẢ NĂM THE...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
VNR202 LỊCH SỬ ĐẢNG, MÔN HỌC CẦN THIẾT C
an6650103
 
TUYỂN CHỌN ĐỀ ÔN THI OLYMPIC 30 THÁNG 4 HÓA HỌC LỚP 10-11 CÁC NĂM 2006-2021 B...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
BÀI GIẢNG CƠ SỞ SINH HỌC NGƯỜI - KHOA SƯ PHẠM KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC ĐỒNG ...
Nguyen Thanh Tu Collection
 
CĐHA GAN 1, Benh GAN KHU TRU, 04.2025.pdf
hg4ever
 
DANH SACH TRUNG TUYEN_TUNG NGANH 2025.pdf
thanhluan21
 
LUẬN VĂN GROUP ĐỀ BÀI ĐÁNH GIÁ GIAO TIẾP SƯ PHẠM
lamluanvan.net Viết thuê luận văn
 
Slide chương 3 môn thẩm định tài chính dự án
bttngductung
 

Luận án: Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học

  • 1. 1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC HUẾ - 2017
  • 2. 2 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số : 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ CÔNG TRIÊM HUẾ - 2017
  • 3. i MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................i MỞ ĐẦU...................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài......................................................................4 3. Giả thuyết khoa học.......................................................................................4 4. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................4 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .....................................................................5 6. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................5 7. Đóng góp của luận án ....................................................................................6 8. Cấu trúc đề tài................................................................................................6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................7 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC ...............................................7 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC.............................................12 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN .............................................................................................................................22 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.....................................................24 2.1. CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC...................................................................................24 2.1.1. Thuyết xử lí thông tin ............................................................................24 2.1.2. Thuyết kiến tạo ......................................................................................29 2.1.3. Thuyết đa trí tuệ.....................................................................................32 2.1.4. Thuyết về quy luật trí não......................................................................34 2.2. THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG...................................................................37 2.2.1. Thí nghiệm vật lí....................................................................................37 2.2.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí...............................38 2.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí ...........................................38 2.3. MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.......................................................................................................42
  • 4. ii 2.3.1. Thí nghiệm được trang cấp....................................................................42 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo...................................................................................44 2.3.3. Thí nghiệm trên máy vi tính ..................................................................46 2.4. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG................................................51 2.4.1. Chọn mẫu điều tra..................................................................................51 2.4.2. Nội dung điều tra ...................................................................................51 2.4.3. Kết quả điều tra......................................................................................52 2.4.4. Kết luận..................................................................................................60 2.5. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ.......................................................................................................60 2.5.1. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí....................................................................................................60 2.5.2. Vai trò của từng loại hình thí nghiệm khi tổ chức sử dụng phối hợp trong dạy học vật lí ..........................................................................................63 2.5.3. Nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông .......................................................................................64 2.5.4. Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí...........................................................................................................64 2.5.5. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí .........................................................................................................................67 2.5.6. Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề............................................................71 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................79 CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG............................................................82 3.1. ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC ................................................................82 3.1.1. Khái quát phần Nhiệt học ......................................................................82 3.1.2. Nội dung và cấu trúc phần Nhiệt học ....................................................83 3.1.3. Một số khó khăn khi dạy học phần Nhiệt học .......................................91
  • 5. iii 3.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC.........................................................................91 3.3. DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC.....102 3.3.1. Các thí nghiệm ở trường trung học phổ thông.....................................102 3.3.2. Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học ............................................104 3.3.3. Khai thác thí nghiệm trên máy vi tính phần Nhiệt học........................114 3.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ.........................................115 3.4.1. Danh sách các tiến trình dạy học đã thiết kế........................................115 3.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt" ........................................................................................................116 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...........................................................................125 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM........................................................127 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.....................127 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm...........................................................127 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm..........................................................127 4.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM...................128 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .........................................................128 4.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm...........................................................128 4.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM......................................................128 4.3.1. Phương pháp điều tra...........................................................................128 4.3.2. Phương pháp quan sát giờ học thực nghiệm........................................128 4.3.3. Phương pháp thống kê toán học...........................................................129 4.4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 1......................................................130 4.4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1........................................130 4.4.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 1 ........................................130 4.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 .................................................131 4.5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 2......................................................134 4.5.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2...............................................134 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 2 ........................................135 4.5.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 .................................................136
  • 6. iv 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ...........................................................................146 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................147 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ..........................................151 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................152
  • 7. v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh MVT Máy vi tính PPDH Phương pháp dạy học PTDH QTDH Phương tiện dạy học Quá trình dạy học THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm
  • 8. vi DANH MỤC BẢNG, HÌNH ẢNH Hình 1.1. Tỉ lệ các phương pháp giải quyết nhiệm vụ học tập vật lí [102] ...............8 Hình 1.2. Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98].................................................9 Hình 2.1. Sự lưu giữ thông tin, kinh nghiệm qua các kênh thu nhận thông tin.......28 Hình 2.2. Tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học...........................................29 Hình 2.3. Sơ đồ lí thuyết kiến tạo [108] ..................................................................30 Hình 2.4. Cấu trúc quy trình dạy học theo thuyết kiến tạo......................................32 Hình 2.5. Đa trí thông minh của con người .............................................................33 Hình 2.6. 12 quy luật của trí não..............................................................................35 Hình 2.7. Cấu trúc các thành tố của quá trình dạy học............................................37 Hình 2.8. Phòng thí nghiệm vật lí ở trường THPT..................................................43 Hình 2.9. Thí nghiệm mô phỏng về sự nở vì nhiệt của vật rắn ...............................47 Hình 2.10. Mô phỏng TN quá trình giãn nở đẳng nhiệt ..........................................47 Hình 2.11. Thí nghiệm ảo Sự nở vì nhiệt của vật rắn..............................................48 Hình 2.12. Phim TN mối quan hệ giữa thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt .........................................................................................................................49 Hình 2.13. Thí nghiệm với quả bóng bàn bị móp....................................................49 Hình 2.14. Nguyên tắc hoạt động của rơ-le nhiệt....................................................49 Hình 2.15. Phân biệt cấu tạo phân tử ba thể rắn, lỏng, khí......................................50 Hình 2.16. Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí..............................52 Hình 2.17. Tần suất sử dụng TN trong DH của GV ................................................53 Hình 2.18. Giai đoạn DH được sử dụng TN thường xuyên nhất.............................53 Hình 2.19. Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí .....................................53 Hình 2.20. Tần suất sử dụng TN tự tạo của GV ......................................................54 Hình 2.21. Hiệu quả của việc sử dụng TN tự tạo trong DH ....................................54 Hình 2.22. Tần suất sử dụng phối hợp các loại hình TN của GV............................55 Hình 2.16.Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí ........68 Hình 2.17. Sử dụng phối hợp TN theo các giai đoạn của dạy học phát hiện...........75 Hình 3.1. Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được ...................................................91
  • 9. vii Hình 3.2. Viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép lại như ban đầu .............................92 Hình 3.3. Cái phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh ......................................92 Hình 3.4. Lốp xe đạp càng bơm căng càng khó bơm ..............................................92 Hình 3.5. Lốp xe bơm căng thường dễ nổ trong những ngày nắng gắt ...................93 Hình 3.6. Quả trứng lọt vào bên trong chai .............................................................93 Hình 3.7. Đường ray xe lửa .....................................................................................93 Hình 3.8. Cốc bị vỡ khi rót nước sôi vào ...................................................................94 Hình 3.9. Thước đo độ dài.......................................................................................94 Hình 3.10. Tôn lợp mái nhà có hình lượn sóng .......................................................94 Hình 3.11. Gối đỡ của cầu sắt..................................................................................95 Hình 3.12. Ngâm trứng gà đã luộc chín vào nước lạnh để dễ bóc vỏ......................95 Hình 3.13. Liềm có cán bằng gỗ..............................................................................95 Hình 3.14. Không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh .....................................96 Hình 3.15. Nước mưa không thấm qua vải căng trên ô dù..........................................96 Hình 3.16. Hoà tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần.........................................96 Hình 3.17. Giọt nước đọng lại trên lá sen................................................................97 Hình 3.18. Con vịt dưới nước mà không bị ướt.......................................................97 Hình 3.19. Chiếc kim nổi trên mặt nước .................................................................97 Hình 3.20. Đèn dầu..................................................................................................98 Hình 3.21. Mô tả nước truyền đi trong cây và chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận của cây .............................................................................................................98 Hình 3.22. Sơn tường...............................................................................................99 Hình 3.23. Khó khăn khi đóng, mở cửa gỗ vào mùa mưa.......................................99 Hình 3.24. Mây trời vào mùa thu.............................................................................99 Hình 3.25. Người dân làm việc trên cánh đồng muối..............................................99 Hình 3.26. Con người thở ra khói vào mùa đông ..................................................100 Hình 3.27. Quạt điện và quạt tay ...........................................................................100 Hình 3.28. Nồi áp suất ...........................................................................................100 Hình 3.29. Nước sôi và cháo sôi............................................................................100 Hình 3.30. Nước bắn vào chảo dầu đang sôi .........................................................101 Hình 3.31. Sờ tay vào sắt lạnh hơn sờ tay vào gỗ..................................................101
  • 10. viii Hình 3.32. Cấu tạo bình thuỷ.................................................................................101 Hình 3.33. Cửa kính 2 lớp trên tàu hoả..................................................................101 Hình 3.34. Áo lông giữ ấm tốt vào mùa đông ..........................................................102 Hình 3.35. TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt...............................................103 Hình 3.36. Ấn đẩy pit-tông trong xi lanh...............................................................104 Hình 3.37. TN với quả bong bóng trong ống xilanh..............................................104 Hình 3.38. TN về dòng nước chảy lạ kì.................................................................105 Hình 3.39. Dụng cụ TN quả trứng lọt vào chai .....................................................106 Hình 3.40. Lấy quả trứng ra khỏi chai...................................................................106 Hình 3.41. Thí nghiệm với quả bóng bàn..............................................................107 Hình 3.42. Dụng cụ thí nghiệm thổi phồng quả bóng bằng nước nóng.................108 Hình 3.43. Các bước của TN thổi phồng quả bóng bằng nước nóng ....................108 Hình 3.44. TN lấy đồng xu ra khỏi nước...............................................................108 Hình 3.45. Nhấc cao chiếc dĩa mà không cần chạm tay vào dĩa ...........................109 Hình 3.46. Sự nở vì nhiệt của chất rắn ..................................................................110 Hình 3.47. Nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng .........................................110 Hình 3.48. Tiêu chuyển động về phía thành chén .................................................111 Hình 3.49. Hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt................................112 Hình 3.50. Thí nghiệm mao dẫn đối với hai ống hút có kích thước khác nhau.....112 Hình 3.51. Nhuộm màu khăn giấy.........................................................................113 Hình 3.52. Làm sạch màu nhuộm của đoạn khăn giấy..........................................113 Hình 3.53. Một số nguồn khai thác TN trên MVT ................................................114 Hình 3.54. Website http://phet.colorado.edu .........................................................114 Hình 3.55. Cơ sở dữ liệu số hoá các TN trên MVT...............................................115 Hình 4.1. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN khi tiến hành TNSP vòng 1 .......................................................................................................................133 Hình 4.2. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN chỉnh sửa sau TNSP vòng 1 .......................................................................................................................134 Hình 4.3. Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm........................................................138 Hình 4.4. Biểu đồ phân phối tần suất.....................................................................139
  • 11. ix Hình 4.5. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy..........................................................140 Hình 4.6. Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm...............................141 Hình 4.7. HS tích cực khi nghe GV giới thiệu dụng cụ TN ..................................142 Hình 4.8. HS nhiệt tình tham gia làm TN dưới sự hướng dẫn của GV .................143 Hình 4.9. HS làm việc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ học tập..................143 Hình 4.10. HS hứng thú khi được tự mình làm TN...............................................143 Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất của nhóm lớp TNg và lớp ĐC sau khi TNSP .................................................................................................144 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất tích luỹ (hội tụ lùi)...........145 Bảng 4.1. Phân bố TNSP vòng 1 ở các trường phổ thông.....................................131 Bảng 4.2. Phân bố TNSP vòng 2 ở các trường phổ thông.....................................135 Bảng 4.3. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra .....................................137 Bảng 4.4. Bảng phân phối tần suất ........................................................................138 Bảng 4.5. Bảng phân phối tần suất tích lũy ...........................................................139 Bảng 4.6. Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm ..................................140 Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê....................................................................141 Bảng 4.8. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra .....................................143 Bảng 4.9. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích luỹ..............................144 Bảng 4.10. Các tham số đặc trưng.........................................................................145
  • 12. 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, xu hướng toàn cầu hóa không chỉ diễn ra ở khu vực kinh tế và thương mại, mà còn diễn ra ở cả lĩnh vực giáo dục - ngành mang lại nhiều hiệu quả kinh tế - xã hội lớn lao. Trước sức ép của xu hướng toàn cầu hóa, tất cả các nước trên thế giới đều quan tâm đến cải cách giáo dục để nâng cao chất lượng, đào tạo ra lớp người lao động mới có tri thức cao. Những thay đổi căn bản trong quan niệm giáo dục, trong nội dung học tập, hình thức tổ chức và phương pháp giảng dạy, đặc biệt là cải cách về phương tiện giảng dạy ngày càng đa dạng, góp phần thúc đẩy nền giáo dục thế giới có những chuyển biến mạnh mẽ, kể cả những nền giáo dục tiên tiến nhất thế giới. Đối với nền giáo dục của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới như Úc, Pháp, Đức, Nhật…, các môn khoa học không chỉ đơn thuần mang tính chất hàn lâm, mà luôn luôn được gắn liền với thực tiễn, vận dụng vào thực tiễn, trong đó vật lí học không phải là một ngoại lệ. Nhiều lớp học được tổ chức với mục đích đưa vật lí đến gần hơn với người học như “Physics is fun”, “Physics exits everywhere”, “Everybody can enjoy Physics” [99]. Những lớp học này tập trung vào việc phát triển kĩ năng thực hành tổng hợp cho người học, trên cơ sở những kiến thức cơ bản về vật lí, người học sẽ tự mình tiến hành xây dựng các thí nghiệm (TN) đơn giản, góp phần khắc sâu kiến thức và phát triển tư duy người học lên mức cao hơn [99]. Đứng trước tình hình và đặc điểm nêu trên, đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo nước ta phải có những thay đổi rõ rệt. Nhà nước Việt Nam cũng định hướng đổi mới giáo dục - đào tạo qua điều 28 của Luật Giáo dục 2005: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc trưng của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn…” [63]. Nghị quyết Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII đã khẳng định: “Thực sự coi giáo dục - đào tạo là quốc sách hàng đầu” [6], nhưng
  • 13. 2 trước những khó khăn của nền kinh tế, Chiến lược Phát triển Giáo dục Việt Nam giai đoạn 2009 - 2020 cũng đã chỉ đạo: “Giáo dục phải đảm bảo chất lượng tốt nhất trong điều kiện chi phí còn hạn hẹp” [14]. Đại hội đại biểu BCHTW Đảng khóa X cũng đã nêu rõ: “…đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020” [5]. Do đó, trong bất kì hoàn cảnh nào, giáo dục cũng phải có sự chuyển mình tích cực. Môn vật lí ở trường phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Dạy học (DH) vật lí không chỉ đơn thuần là cung cấp cho HS những kiến thức về vật lí, mà quan trọng hơn cả là phải giúp HS vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra. Những quá trình, hiện tượng trong cuộc sống diễn ra phần đông liên quan đến các kiến thức vật lí thường diễn ra quá nhanh, hoặc đi sâu về thế giới vi mô, do đó những hiện tượng, quá trình này đều khó quan sát, cần phải có sự hỗ trợ của TN trong QTDH. Chính vì vậy trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của HS. Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH gặp khá nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân gây nên. Nguyên nhân đầu tiên có thể kể đến là do thiết bị TN được cung cấp không đảm bảo hiệu quả và chưa thể đáp ứng nhu cầu dạy – học một cách có chất lượng. Mặt khác, một số giáo viên (GV) vì nhiều lí do vẫn còn ngại áp dụng các phương pháp DH theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập của HS, đặc biệt là ngại sử dụng TN trong các giờ học. Để có thể khắc phục một phần những khó khăn đang gặp phải, rất nhiều GV đã tâm huyết nâng cao chất lượng DH bằng cách sử dụng các TN tự tạo vào DH vật lí. Trong nhiều đề tài nghiên cứu, TN đơn giản, TN tự tạo cũng được tập trung khai thác như: “Nghiên cứu tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn giản, rẻ tiền nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS” của tác giả Lê Văn Giáo, “Xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DH cơ học lớp 6 theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện, …Hiện nay, rất nhiều Sở Giáo dục Đào tạo ở các
  • 14. 3 tỉnh quan tâm đến việc tự tạo TN sử dụng trong QTDH môn Vật lí thông qua việc tổ chức các hội thi thường niên về thiết kế đồ dùng học tập. Việc làm này đã khuyến khích các giáo viên tích cực nỗ lực nâng cao hiệu quả dạy học. Mặc dù TN tự tạo có thể đem lại hứng thú, bất ngờ cho HS, nhưng hầu hết chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu định tính, khó có thể chính xác và trực quan về mặt định lượng. Bên cạnh đó, công nghệ thông tin (CNTT) những năm gần đây thực sự mang lại hiệu quả cho hầu hết mọi lĩnh vực, giáo dục – đào tạo cũng không nằm ngoài số đó. Tầm quan trọng của CNTT trong giáo dục cũng đã được cụ thể hóa trong Chỉ thị 55/2008/CT-BGD&ĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo, và ứng dụng CNTT trong ngành Giáo dục giai đoạn 2008 – 2012 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo: “ CNTT là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lí giáo dục, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển CNTT của đất nước” [12], và triển khai cụ thể trong Chỉ thị 40 – CT/TW ngày 15/6/2004 của Ban Bí thư: “Tích cực áp dụng một cách sáng tạo các phương pháp tiên tiến, hiện đại, ứng dụng CNTT vào hoạt động dạy và học” [11]. Việc sử dụng máy vi tính (MVT) mô phỏng các TN vật lí ở các nước phát triển cũng đã bắt đầu từ những năm cuối thế kỉ 20 [90]. Đối với Việt Nam, MVT với những tính năng nó mang lại là một công cụ hữu hiệu góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống. DH cũng không nằm ngoài tầm ảnh hưởng của công cụ đa năng này. Đối với DH vật lí, vai trò của nó thể hiện rõ rệt ở những TN có sự hỗ trợ của MVT, khiến DH ngày càng phong phú với nhiều TN đa dạng, hấp dẫn. Chính vì thế mà đã có nhiều nhà nghiên cứu tập trung khai thác vai trò của MVT vào DH vật lí trong những công trình nghiên cứu của mình, như: “Nâng cao hiệu quả DH vật lí ở trường THPT nhờ việc sử dụng MVT và các phương tiện DH hiện đại” của tác giả Mai Văn Trinh, “Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DH một số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT” của tác giả Trần Huy Hoàng…, và nhiều luận văn thạc sĩ khác cũng tập trung vào hướng nghiên cứu này. Việc sử dụng MVT hỗ trợ QTDH đang rất phổ biến và rộng rãi ở các trường phổ thông hiện nay, bằng chứng là rất nhiều cuộc thi GV dạy giỏi có sử dụng MVT hiệu quả được tổ chức hàng năm và
  • 15. 4 phát động thành một phong trào thi đua trong công tác giảng dạy. Mặc dù xu hướng nghiên cứu TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT vào DH vật lí đã được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và ứng dụng vào thực tiễn DH từ lâu, tuy nhiên thực tế cho thấy hai xu hướng này chỉ mới dừng lại ở phạm vi nghiên cứu và ứng dụng độc lập, chưa có công trình nào nghiên cứu về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN này trong DH vật lí ở trường phổ thông. Sử dụng phối hợp các loại hình TN, bao gồm TN được trang cấp ở trường phổ thông (gọi tắt là TN), TN tự tạo và TN trên MVT (tập trung vào 4 loại: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo và phim TN) sẽ góp phần khắc phục những khó khăn mà mỗi loại hình TN đang tồn tại, đồng thời tăng cường hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Xét thấy chất lượng học tập của HS sẽ được nâng cao khi sử dụng phối hợp các loại hình TN một cách hợp lí vào các giờ học, do đó chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của luận án là “Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đề xuất được các nguyên tắc, quy trình dạy học sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT, góp phần nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí cho HS. 3. Giả thuyết khoa học Nếu dạy học vật lí ở trường phổ thông được tiến hành theo quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập cho học sinh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Đề xuất nguyên tắc, biện pháp và quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN để thiết kế một số tiến trình DH phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT;
  • 16. 5 - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm. 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT; - Các loại hình TN thường được sử dụng trong DH vật lí ở trường phổ thông, bao gồm: TN được trang cấp (gọi tắt là TN), TN tự tạo và TN trên MVT (tập trung vào: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo và phim TN). 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các sách, báo, tạp chí chuyên ngành về DH và đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng DH ở trường PT; Nghiên cứu các tài liệu tâm lí học, cơ sở lí luận DH, ý kiến của các nhà khoa học giáo dục trên các tạp chí của ngành, các luận văn và luận án liên quan đến việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học Nhiệt học, Vật lí 10 THPT phổ thông theo tinh thần đổi mới PPDH. - Phương pháp điều tra: Lấy ý kiến với GV các trường THPT về việc sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí; những khó khăn khi DH không có, hoặc hạn chế các TN và MVT. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng ở trường THPT để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. - Phương pháp thống kê toán học: Dựa vào số liệu thu thập được, sử dụng phương pháp thống kê toán học thông dụng để phân tích, xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Từ đó kiểm định giả thuyết khoa học và đánh giá hiệu quả của đề tài nghiên cứu.
  • 17. 6 7. Đóng góp của luận án Về mặt lí luận: - Góp phần xây dựng cơ sở lí luận của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Xác định nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí ở trường phổ thông; - Xây dựng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Về mặt thực tiễn: - Đánh giá thực trạng sử dụng TN nói chung và sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông hiện nay; - Thiết kế được 10 tiến trình DH theo quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT. 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của đề tài gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ( 17 trang) Chương 2. Cơ sở của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ( 57 trang) Chương 3. Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học ( 45 trang) Chương 4. Thực nghiệm sư phạm ( 20 trang)
  • 18. 7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC Trong nhiều năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu giáo dục trên thế giới đặc biệt quan tâm đến việc nâng cao chất lượng DH vật lí thông qua việc sử dụng hiệu quả các PTDH [92], [97], [102]. Trong nghiên cứu của Bruner [86] đã cho thấy tháp hiệu quả của việc sử dụng các loại PTDH khác nhau. Theo tháp này, khi trình bày một vấn đề nên sử dụng vật thật là tốt nhất. Còn trình bày bằng lời hoặc ký hiệu thì mức độ thu nhận được ở HS là ít nhất. Sử dụng các phương tiện ở nhóm ký hiệu khi HS đã có biểu tượng về các đối tượng đó. Hay nói cách khác, TN là PTDH có thể thay thế gần đúng nhất đối tượng thực thông qua hoạt động trực tiếp. Các nghiên cứu này đã cho thấy TN vật lí đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo ra và duy trì động cơ học tập của HS. Đó là lí do tại sao sự đổi mới trong DH vật lí luôn chú trọng vào việc nghiên cứu các TN. Nghiên cứu này xác nhận ý nghĩa tạo sự hứng thú của các TN vật lí trong khoa học giáo dục. Tầm quan trọng của TN trong DH vật lí được nghiên cứu với sự tập trung cao độ vào những vai trò giáo dục khác nhau của các TN. Tuy nhiên, dựa trên việc phân tích một số kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng những TN được các giáo viên vật lí sử dụng không phải luôn phù hợp, đầy đủ để phát triển kiến thức vật lí và kĩ năng của HS [102]. Những TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH [101]. Nhưng kết quả phân tích trên 62 video ghi lại các tiết dạy vật lí trong năm học 2004 - 2005 đã cho thấy rằng: giải quyết nhiệm vụ học tập bằng TN vật lí lại chiếm tỉ lệ thấp nhất (chỉ 14%) [102]. Đây là một kết quả nghiên cứu đáng báo động.
  • 19. 8 Hình 1.1. Tỉ lệ các phương pháp giải quyết nhiệm vụ học tập vật lí [102] Để tìm ra giải pháp khắc phục những hạn chế của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, Josef Trna và Petr Novak đã tiến hành điều tra về kĩ thuật giảng dạy tạo động lực nhận thức để kiểm nghiệm giả thuyết nghiên cứu. Thông qua bảng câu hỏi điều tra học sinh không chuyên năm 2009 ở Cộng hòa Séc. Kết quả phân tích cho thấy kĩ thuật tạo động lực học tập thông qua các TN đơn giản và các hiện tượng nghịch lí có tần số cao nhất trong các câu trả lời của HS. Như vậy đã kiểm chứng được giả thuyết về tạo động lực nhận thức thực sự có hiệu quả cao qua các TN vật lí học, đặc biệt là các TN đơn giản [101], [102]. Xu hướng tự tạo các TN đơn giản trong DH vật lí được các nhà nghiên cứu lí luận trên thế giới đánh giá cao vì khả năng kích thích hứng thú học tập của học sinh mà chi phí lại không quá tốn kém [103], [93], [100], [101]. Ở một công trình nghiên cứu khác, Maja Stojanović và Elvira Đurđić đã chỉ ra rằng việc thường xuyên tổ chức các buổi học để HS trực tiếp thao tác với các TN tự tạo đơn giản không chỉ hiệu quả đối với HS mà còn tác động tích cực đến sự quan tâm của phụ huynh. Điều này góp phần tăng cường vị trí quan trọng của môn học Vật lí trong nhận thức của gia đình và xã hội [98].
  • 20. 9 Hình 1.2. Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98] Cũng đánh giá cao hiệu quả của loại hình TN này, Josef Trna và Petr Novak đã khẳng định việc sử dụng các TN tự tạo đơn giản trong DH góp phần phát triển các kĩ năng thực hành và phát triển sáng tạo cho HS. Cách tiếp cận này đặc biệt có lợi cho quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí [102]. Các công bố này được tiến hành nghiên cứu trên cơ sở điều tra và thực nghiệm thông qua sự hỗ trợ của các dự án quốc tế như SYSTEM, EUSTD-web và MOSEM. Do đó, các kết quả này là hoàn toàn đáng tin và thuyết phục. Tuy nhiên, hạn chế của nhóm tác giả là chưa đưa ra quy trình sử dụng TN tự tạo một cách cụ thể trong các giai đoạn của QTDH. Trong thế kỷ 21, thế giới đang chuyển dần theo định hướng công nghệ, thời đại công nghiệp đã nhường chỗ cho thời đại thông tin. Một kỷ nguyên mà Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng như hơi thở, không khí của con người, vì chính những chuyển biến lớn cho xã hội, kinh doanh, giáo dục, và cuộc sống của nhân loại. Ngành giáo dục không thể thiếu được sự tham gia của một xã hội vi tính hóa giàu thông tin. Để bắt kịp với sự thay đổi nhanh chóng của CNTT trên toàn cầu, thì yêu cầu đặt ra đối với mỗi quốc gia là cần phải liên tục nâng cấp các nguồn lực, thông qua việc hiện đại hóa các yếu tố khác nhau của hệ thống Giáo dục. Hiện đại hóa có thể được tiến hành thông qua việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ giảng dạy hiện đại.
  • 21. 10 Rất nhiều quốc gia trên thế giới đã tiến hành cuộc cải cách giáo dục theo con đường này. Trong khu vực Đông Nam Á, Philippines là nước có nhiều chính sách đặc biệt đến chiến lược này. Sở Khoa học và Công nghệ, các Sở Giáo dục, Ủy ban về Giáo dục Đại học, Cơ quan Giáo dục và Phát triển Kĩ năng kĩ thuật đã nhất trí thông qua đề xuất mới về việc ứng dụng các thành tựu của Công nghệ hiện đại trong trong các trường học của chính phủ. Điều này được ghi rõ trong tài liệu mang tên "Kế hoạch Giáo dục Công nghệ tổng thể". Cựu bộ trưởng Ricardo T. Gloria đã đưa ra mô hình "Trường học của tương lai" để đáp ứng các nhu cầu của thời hiện đại với mục đích nâng cao chất lượng Giáo dục, đặc biệt là Khoa học và Công nghệ để sản phẩm đầu ra phải thông thạo kĩ thuật cơ bản, tính toán và kĩ năng tư duy phê phán. Điều này để giúp người học không chỉ có thể cạnh tranh trong nước mà cả trên thị trường lao động quốc tế. Những trường học này sẽ được trang bị cơ sở vật chất, trang thiết bị, cũng như phương thức, hệ thống học tập mới, như: phòng thí nghiệm khoa học, phòng thí nghiệm ngôn ngữ và các phòng thí nghiệm máy tính. Về cơ bản cũng nhằm mục đích cải thiện chất lượng Giáo dục và Đào tạo, để đem lại sự cạnh tranh toàn cầu cho người học sau khi tốt nghiệp. Thông qua các chức năng chính công nghệ đa phương tiện truyền thông, xác định lại vai trò của giáo viên từ người cung cấp kiến thức trở thành cố vấn trong việc học tập và lớn hơn nữa là tạo các cơ hội học tập cá nhân cho HS [87]. Trong thời gian cầm quyền của Tổng thống Joseph Estrada, Bộ Giáo dục, Văn hóa và Thể thao đã phát động một chương trình Giáo dục toàn diện để phổ biến CNTT trong công giáo dục. Dự án đầy tham vọng này viết tắt là DECS (Chương trình Hỗ trợ Tài nguyên Giáo dục). Nó tìm cách cung cấp cho HS từ các trường công lập, tư thục và những vùng khó khăn có thể tiếp cận một cách công bằng hơn với Công nghệ Giáo dục hiệu quả để cải thiện quá trình học tập [87]. Do đó, các yêu cầu để cải thiện khoa học giáo dục đã tăng cường sản xuất và nghiên cứu ứng dụng MVT vào DH theo hướng hiện đại hóa giáo dục. Những nghiên cứu này không chỉ liên quan đến đổi mới giảng dạy mà còn có liên quan trong việc tạo ra các giáo viên hiện đại trong quan điểm suy nghĩ và hành vi của họ. Do đó, để tạo ra một giáo viên hiện đại trong khoa học là thách thức của thế kỷ 21. Đó là người vừa có thể tích hợp công nghệ thông tin vào giảng
  • 22. 11 dạy, vừa có thể nắm bắt những mong muốn của người học, giúp HS thích nghi và phát triển hơn với cách giảng dạy hiện đại đó, tạo điều kiện để khoa học giáo dục đạt hiệu quả. Đối với những giáo viên dạy các môn Khoa học và Công nghệ, thông qua sự hỗ trợ của máy vi tính phải làm cho môn học trở nên thú vị và đầy thử thách. Đây chính là nguyên nhân thúc đẩy các đề tài nghiên cứu để xác định hiệu quả của máy vi tính trong việc giảng dạy kiến thức vật lí, quy trình khoa học và thái độ khoa học cho HS [87]. Bàn về hiệu quả của việc sử dụng MVT vào DH vật lí, rất nhiều công trình nghiên cứu đã tập trung phân tích vai trò của các mô phỏng TN vật lí, hoặc các đoạn phim TN trên MVT [90], [87], [89], [96], [91], [95], [94]. Những nghiên cứu này đã cho thấy rằng MVT là một công cụ hiệu quả để thu hút sự quan tâm của HS đối với các bài học vật lí. Tuy nhiên, DH vật lí bằng các TN thực vẫn là một phương pháp hiệu quả trong việc truyền đạt các kiến thức và hình thành kĩ năng xử lí khoa học cơ bản cho HS. Mặc dù sử dụng MVT mang lại nhiều thuận lợi trong DH vật lí, nhưng không có ý nghĩa khẳng định rằng MVT hiệu quả hơn so với PTDH truyền thống. Điều quan trọng là dù DH với bất kì phương pháp nào cũng phải khai thác tiềm năng học tập của HS đối với việc học vật lí [87]. Không thiên lệch về bất kì một giải pháp riêng lẽ nào, Chris Chiaverina và Michael Vollmer [88] đã lập các bảng phân phân loại đối tượng sử dụng tương ứng với các loại hình TN khác nhau trong QTDH vật lí. Đồng thời so sánh chi phí thực hiện của từng phương tiện DH khác nhau. Bài viết tập trung khai thác hiệu quả to lớn của TN trong QTDH. Đặc biệt, nhóm tác giả đã xác định chi tiết tầm nhìn chiến lược của DH vật lí đến năm 2050 thông qua bảng định hướng sử dụng các loại TN trong DH vật lí. Cụ thể: đề cao vai trò của MVT trong việc hỗ trợ TN, và khẳng định TN tự tạo luôn có chỗ đứng riêng trong DH vật lí. Qua đó, nhận thấy rằng vai trò của TN tự tạo và TN trên MVT luôn được đánh giá cao trong QTDH vật lí. Đồng thời, sử dụng các PTDH này được xác định là biện pháp tăng cường cho những TN vật lí sẵn có mà GV thực hiện nhưng chưa phát huy được nhiều tác dụng như mong muốn.
  • 23. 12 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Trong nhiều năm trở lại đây, Giáo dục Việt Nam đã và đang đổi mới không ngừng trên nhiều phương diện. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, chương trình, PPDH thì nhân tố PTDH cũng rất được quan tâm. Vấn đề này được thể hiện qua nhiều công trình nghiên cứu, đánh giá về hiệu quả sử dụng PTDH ở trường phổ thông của một số tác giả như: Dương Văn Cường - Nguyễn Thị Tuyết [19], Nguyễn Lâm Đức [23], Thiều Văn Nam [55], Lê Thị Tâm [68]. Đồng thời, tầm quan trọng của việc tăng cường đầu tư trang bị, quản lí các PTDH, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cũng được nhấn mạnh trong nhiều nghiên cứu như: Đặng Thị Thu Thuỷ [79], Trần Quốc Đắc [20], Phạm Ngọc Hải [28], và của nhiều tác giả khác [72],[46],[50],[74],[15],[54]. Trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là PTDH cơ bản, góp phần quan trọng trong việc hình thành nhận thức cho người học. Điều này đã được các tác giả Phạm Thị Phú [34], Huỳnh Trọng Dương[26], Cao Tiến Khoa [43], Dương Xuân Quý [64], Trần Thị Thanh Thư [76] khẳng định trong các nghiên cứu trong những năm gần đây. Theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tổng danh mục thiết bị DH tối thiểu cấp THPT là 648 mục dành cho 18 môn học. Vật lí là môn học có 161 loại thiết bị, chỉ đứng sau môn Hóa học với 162 loại [13]. Đối với các GV vật lí THPT, việc sử dụng các bộ TN trong dạy và học vật lí là hoạt động thường xuyên. Song để khai thác tốt các tiện ích, công năng của các bộ TN này trong DH thì không nhiều người làm được, và không thường xuyên làm được. Một số nguyên nhân được xác định bao gồm: - Thiết bị đang thiếu nhiều, những thiết bị đã có thì hỏng rất nhiều, có thiết bị thì hỏng một phần hoặc hỏng toàn phần; - TN chưa được đưa vào trong kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS, điều đó đã ảnh hưởng đến thái độ của cả người dạy và người học đối với việc sử dụng TN trong dạy và học vật lí. Vì thi cử có tác dụng điều chỉnh việc dạy và học: thi thế nào thì dạy và học thế đó;
  • 24. 13 - Một phần khác không kém phần quan trọng chính là ở đội ngũ GV chưa mạnh dạn tìm tòi, nghiên cứu sử dụng, để các TN vật lí, các PTDH hiện đại thực sự mang lại hiệu quả; - Ngoài ra, cũng cần phải thừa nhận rằng, khả năng sử dụng các thiết bị DH hiện đại cũng như thao tác TN của một bộ phận GV hiện nay nói chung còn một số hạn chế nhất định; - Các bộ TN chỉ thường được dùng trong các giờ thực hành của HS. Đa số TN chỉ dùng được một cách định tính, thậm chí nhiều dụng cụ không còn sử dụng được. Trong nhiều trường hợp, GV chỉ giới thiệu sơ sài cho HS về dụng cụ và hướng dẫn HS cách TN; - Trong các giờ dạy bài mới, một số GV cũng có ý thức sử dụng TN nhưng việc dùng TN thường chỉ với ý nghĩa minh họa cho kiến thức (làm tăng tính trực quan) mà ít dùng để khảo sát việc xây dựng từng đơn vị kiến thức của bài học; - Việc dùng TN trong DH thường theo ý chủ quan của mỗi GV. HS không biết là GV đang dùng TN để làm gì, GV sẽ dẫn dắt HS đi đến đâu. Tức là HS không được tham gia vào việc giải quyết các vấn đề của bài học để từ đó rèn luyện tư duy logic và óc sáng tạo, HS chỉ là người quan sát và nghe; - Việc dùng thí nghiệm không được kết hợp với sử dụng các phương pháp, hình thức DH tích cực như ‘‘Phương pháp dạy học nêu vấn đề’’; ‘‘Hình thức tổ chức hoạt động nhóm’’,… Không riêng môn Vật lí, mà nhiều môn học khác cũng đối mặt với nhiều khó khăn trong việc khai thác, sử dụng các PTDH hiện có. Với nhiều chức năng và tính ưu việt vốn có, CNTT được xem là giải pháp hiệu quả cho giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Luận điểm này được khẳng định trong nghiên cứu của các tác giả như: Nguyễn Thị Hồng Chuyên [17], Nguyễn Văn Hiền [30], Quách Tất Kiên [44], Lê Phước Lượng[48], Phạm Tấn Ngọc Thuỵ [78], Phạm Văn Sơn [67],... Xu hướng ứng dụng CNTT trong dạy – học có thể đưa chia làm 3 hướng cơ bản: 1/ CNTT là phương tiện của người giáo viên; 2/ CNTT là phương tiện của cả GV và HS; 3/ CNTT dường như chỉ là phương tiện học tập của HS, là môi trường học tập ảo. Theo tác giả Phạm Xuân Quế, có hai quan điểm khi ứng dụng CNTT trong
  • 25. 14 dạy học: Quan điểm 1: Chỉ sử dụng CNTT khi các phương tiện dạy học truyền thống không giúp HS nhận thức một cách khoa học (đầy đủ và chính xác) kiến thức vật lí cần nghiên cứu. Khi ứng dụng CNTT, với các chức năng ưu việt của nó, có thể giúp HS thu thập thông tin, dữ liệu về hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu một cách trực quan và đầy đủ hơn so với PTDH truyền thống. Nhờ đó, HS nhận thức về hiện tượng, quá trình Vật lí một cách khoa học hơn. Ví dụ: khi dạy về khái niệm đường sức trong điện trường của điện tích thông qua hình ảnh và TN mô phỏng bằng CNTT tính trực quan sẽ được nâng cao hơn nên HS có được biểu tượng sinh động hơn... Quan điểm 2: Chỉ nên ứng dụng CNTT khi các phương tiện dạy học truyền thống không hỗ trợ tốt việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực và tự lực. Dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng không chỉ đơn giản là cung cấp tri thức mà còn phải hướng dẫn học sinh hành động. Trong xã hội hiện đại với sự bùng nổ của CNTT, khoa học và công nghệ phát triển như vũ bão thì việc dạy học không thể chỉ giới hạn ở dạy kiến thức mà phải chuyển sang dạy phương pháp học. Trong nhiều trường hợp, phương tiện dạy học truyền thống, không thể cung cấp đầy đủ các thông tin về đối tượng nghiên cứu. Khi đó CNTT sẽ giúp HS phân tích, tổng hợp kết quả quan sát được nhằm: - Phát hiện ra vấn đề mới cần nghiên cứu hay mâu thuẫn cần giải quyết hoặc là trên cơ sở đó, HS phân tích, tổng hợp đưa ra giả thuyết khoa học; - Giải quyết vấn đề đang đặt ra một cách khoa học. Như vậy, trong các trường hợp, do hạn chế của phương tiện dạy học truyền thống mà HS phải học thụ động, phải công nhận nhiều kiến thức, không giúp HS tập nghiên cứu vật lí như nhà nghiên cứu vật lí, thì GV cần sự hỗ trợ của công nghệ thông tin [61]. Trong DH vật lí, đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến hiệu quả của việc ứng dụng CNTT vào DH [57], [33], [32], [82], [8], [40]... Điều này chứng tỏ vai trò quan trọng của CNTT nói chung và MVT nói riêng trong DH vật lí. Để khắc phục những khó khăn trong việc sử dụng TN vật lí ở trường phổ thông, ngoài giải pháp ứng dụng CNTT, khai thác TN tự tạo cũng là một giải pháp
  • 26. 15 hiệu quả. Tính hiệu quả của TN tự tạo trong DH vật lí đã được phân tích cụ thể trong một số luận án tiến sĩ: Nguyễn Hoàng Anh [1], Nguyễn Viết Thanh Minh [51],... và nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả khác như: Chu Mạnh Nguyên [56], Nguyễn Ngọc Hưng [36], [37], Dương Diệp Thanh Hiền [29], Trần Thị Huyền [41], Hà Văn Quỳnh [66], Nguyễn Anh Thuấn [77], [83], Nguyễn Viết Thanh Minh [52], [53], Nguyễn Mạnh Thảo [73], [75], Cao Thị Sông Hương [39], Nguyễn Lâm Đức [22], Nguyễn Thị Nhị [58], Trần Thuỳ Hương [38], Nguyễn Văn Biên [7], Mai Ngọc Anh [3],... Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng đơn lẻ độc lập từng giải pháp thì hiệu quả DH chưa thể đạt được như mong muốn. Do đó, một số nhà nghiên cứu đã hướng đến việc sử dụng phối hợp các PTDH khác nhau vào DH vật lí ở trường phổ thông. Dựa trên hai quan điểm về sử dụng CNTT trong DH vật lí [61], tác giả Nguyễn Thị Nhị đã đề xuất thêm hai quan điểm mới để có thể phát huy được tính tích cực và tự lực của HS [57]. Trong đó có một quan điểm nhấn mạnh sử dụng phối hợp CNTT với các phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện dạy học đơn giản tự tạo. Tác giả Trần Văn Thạnh đã chỉ rõ vai trò của trọng của TN và các phương tiện nghe nhìn trong DH vật lí. Đồng thời đề xuất các biện pháp sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn, cụ thể như: phối hợp TN với tranh ảnh; phối hợp TN với các video clips; phối hợp TN với camera, webcam; phối hợp TN với TN ảo, TN mô phỏng trên MVT. Tuỳ thuộc vào nội dung của từng bài học, vào các thiết bị cần được sử dụng, vào điều kiện cơ sở vật chất và PPDH để lựa chọn sự phối hợp có hiệu quả. Nguyên tắc để sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong DH vật lí 9 THCS bao gồm [71]: - Không lạm dụng PTNN mà phải dùng PTNN để hỗ trợ cho TN, tránh việc tổ chức thực hiện TN trên lớp một cách qua loa, đại khái; - Hình ảnh, âm thanh mà PTNN đem lại phải rõ nét hơn hình ảnh và âm thanh của TN thực hiện trên lớp, PTNN hỗ trợ cho TN, làm cho TN trở nên sinh động hơn; - Xây dựng các PTNN phối hợp với TN đảm bảo đơn giản hoá các thông tin phức tạp làm cho HS dễ nhớ, dễ hiểu.
  • 27. 16 Quy trình chung để thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN với các phương tiên nghe nhìn bao gồm 7 bước: Xác định mục tiêu bài học; Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học và quá trình hình thành kiến thức trong tiết dạy; Lựa chọn PPDH; Lựa chọn phương án phối hợp TN với các PTNN; Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài giảng; Xác định tiến trình DH cụ thể; Soạn giáo án lên lớp. Quy trình này đã được làm rõ qua hai sơ đồ trình bày quy trình chuẩn bị bài DH có sử dụng TN phối hợp với các PTNN trong điều kiện sử dụng máy vi tính và projector hoặc tivi màn hình lớn; và trong điều kiện sử dụng camera hoặc overhead. Tiến hành điều tra thực trạng DH vật lí ở các trường THCS và rút ra kết luận: Để sử dụng TN có hiệu quả cao trong DH, GV cần phải sử dụng phối hợp với các phương tiện nghe nhìn khác như tranh, ảnh, mô hình,…, trong đó MVT đóng vai trò rất quan trọng. Tuy nhiên, những quy trình mà tác giả đề xuất lại được áp dụng trên đối tượng là HS lớp 9 cấp trung học cơ sở. Trong một nghiên cứu khác, tác giả Chu Thị Hồng Lâm [45] đã làm nổi bật lên vấn đề về sự cần thiết của việc phối hợp sử dụng TN và các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học để phát triển năng lực tư duy vật lí cho HS miền núi. Cụ thể, đưa ra 5 biện pháp phát triển tư duy vật lí cho HS THPT miền núi, bao gồm: - Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS; - Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS; - Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tượng HS; - Tập dượt để HS giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lí; - Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho HS. Đồng thời đề xuất thực hiện đồng bộ 4 biện pháp phối hợp sử dụng TN và các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học: * Biện pháp 1: Nghiên cứu kĩ các nội dung kiến thức cần truyền tải trong giờ học, phân tích các hiện tượng Vật lí xảy ra để thấy rõ cơ chế của hiện tượng. Qua đó GV phải định hướng được cần các PTDH nào trong bài, cách sử dụng các phương tiện đó như thế nào trong từng phần xây dựng kiến thức của bài.
  • 28. 17 * Biện pháp 2: Nắm ưu, nhược điểm của từng bộ dụng cụ TN trước khi dạy bài học đó và xem nó mang lại hiệu quả thế nào. Nếu TN thực mà mang lại hiệu quả cao ta sẽ tiến hành làm TN thực trong bài giảng. Lựa chọn các TN dễ có, dễ sử dụng, làm TN thành công và có tính trực quan, đủ thời lượng giảng dạy cho phần kiến thức đó đạt hiệu quả giáo dục cao. * Biện pháp 3: Đối với bài dạy không thể chứng minh được bằng TN thực; hoặc các TN diễn ra quá nhanh, gây khó khăn cho HS khi quan sát; các TN không thể tiến hành tại lớp học; các TN có độ chính xác không cao; khi cần giới thiệu các ứng dụng của kiến thức trong đời sống và kỹ thuật;... thì GV phải cần đến sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT như: dùng phần mềm DH, các TN ảo, các băng học tập, thiết kế các hình ảnh động minh hoạ để khắc phục các hạn chế không làm được của TN thực. Vai trò của các phương tiện CNTT lúc này là trực quan hoá các TN khó quan sát, khó thành công, hỗ trợ đặc biệt cho các TN không có sẵn hoặc các TN mất nhiều thời gian. * Biện pháp 4: Lập sơ đồ xây dựng tiến trình dạy học của bài để có PPDH thích hợp cho bài. Khi sử dụng kết hợp thí nghiệm và các phương tiện CNTT thì GV phải tổ chức phương pháp học tập thật sự linh hoạt để có đủ thời gian cho một tiết dạy khi ta vận dụng thực hiện cả TN và phương tiện CNTT trong một bài giảng. Mỗi đối tượng HS cần có sự điều chỉnh PPDH khác nhau và mức độ đòi hỏi tư duy khác nhau. Do vậy khi thiết kế phương án dạy học, cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi, hình ảnh mô phỏng, minh hoạ theo cấp độ yêu cầu đối với tư duy. GV nên chuẩn bị chu đáo TN trước giờ học, tiến hành đo thử để nắm được tính chính xác của dụng cụ đo. Các phương tiện CNTT cần chuẩn bị trước, chạy thử và hướng dẫn HS cách sử dụng nếu có các phần mềm DH. Đồng quan điểm như trên, Mông Thanh Dũng [25] cũng xác định việc sử dụng phối hợp thí nghiệm và phương tiện CNTT là điều cần thiết trong DH vật lí hiện nay. Một số trường hợp cần thiết sử dụng phối hợp được tác giả chỉ ra bao gồm: - Khi TN không quan sát rõ về mặt hình ảnh phải kết hợp TN với mô hình động của TN và mô phỏng trên MVT; - Khi TN diễn ra quá nhanh không thể quan sát rõ thì phải dùng đồng thời
  • 29. 18 với mô hình mô phỏng trên MVT để quan sát rõ cơ chế của hiện tượng; - Khi giới thiệu các hiện tượng và ứng dụng của kiến thức Vật lí trong thực tế, kĩ thuật; - Khi xử lí các kết quả thí nghiệm mất quá nhiều thời gian thì phải dùng MVT sử dụng để tính toán; - Khi muốn mô phỏng một quá trình TN cho diễn ra chậm và phóng to, thu nhỏ TN; - Khi muốn chứng minh hiện tượng mà không thể quan sát được bằng mắt thường. Hạn chế của các đề tài nghiên cứu này là chỉ dừng lại ở việc sử dụng phối hợp dạy định luật cơ học, và đối tượng học sinh miền núi - một đối tượng học sinh tương đối nhỏ lẻ, có đặc trưng riêng. Xác định mục tiêu nghiên cứu là cần phải có các phương án phối hợp các TN với các PTDH đáp ứng các yêu cầu, nhiệm vụ giảng dạy vật lí, dễ vận dụng cho giảng dạy vật lí trong trường phổ thông, Nguyễn Văn Cường [18] đã xác định các nguyên tắc phối hợp bao gồm: Nguyên tắc 1: Đảm bảo tính chính xác của kiến thức Các TN và phương tiện hỗ trợ trong giảng dạy phải được chọn lựa một cách hợp lí sao kết quả thu được vừa đủ cho GV xây dựng kiến thức bài học bằng các suy luận logic hợp lí với trình độ nhận thức của HS. Nguyên tắc 2: Đảm bảo tính hệ thống của kiến thức Việc xây dựng các kiến thức cho HS cần được tổng kết lại sau mỗi phần học để HS không chỉ nhìn nhận và tiếp thu được những kiến thức đơn lẻ mà còn có thể nhìn nhận những kiến thức ấy trong một thể thống nhất có liên quan và rang buộc với các kiến thức khác. Nguyên tắc 3: Đảm bảo tính khái quát của kiến thức Việc xây dựng kiến thức cho HS không chỉ dừng lại ở một sự kiện, một mối quan hệ đơn lẻ mà cần được GV khái quát hoá thành các kiến thức tổng quát tạo cho HS khả năng khảo sát các quá trình, các đối tượng và hiện tượng Vật lí cùng loại hoặc tương tự, nó biểu hiện năng lực tư duy khái quát của HS. Nguyên tắc 4: Đảm bảo tính bền vững của kiến thức
  • 30. 19 Với mỗi kiến thức được xây dựng, GV cần có kế hoạch cụ thể giúp HS không chỉ biết về kiến thức đó mà còn có khả năng thông hiểu, vận dụng... kiến thức đó. Cũng chỉ khi các kiến thức được học được vận dụng thì nó mới có khả năng được người học sử dụng trong cuộc sống sau này. Nguyên tắc 5: Đảm bảo tính áp dụng được của kiến thức và khả năng vận dụng chúng Việc xây dựng các kiến thức cần gắn liền với các hiện tượng, sự vật có trong thực tế. Từ những kiến thức xây dựng trên cơ sở thực tế, HS mới dễ dàng trong việc vận dụng những gì được học trong cuộc sống của mình. Dựa trên hệ thống nguyên tắc và tùy thuộc điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường mà GV có thể chọn lựa các hình thức phối hợp khác nhau, với các phương án cụ thể: Phương án 1: Phối hợp TN biểu diễn với máy chiếu vật thể chiếu trực tiếp hình ảnh TN lên màn hình lớn. Phương án này giúp HS cả lớp có thể cùng quan sát được rõ ràng, chi tiết các thao tác TN và hiện tượng TN. Thu thập được đầy đủ các thông tin thực về hiện tượng xảy ra trong TN thực giúp HS có thể tự tin, tích cực tham gia xây dựng bài giảng, tin tưởng vào kiến thức được xây dựng. Phương án 2: Phối hợp TN biểu diễn thực với TN mô phỏng trình chiếu trên màn ảnh lớn, TN mô phỏng giúp HS có thể quan sát hiện tượng xảy ra TN rõ ràng hơn nhờ việc khuếch đại tín hiệu, loại bỏ các yếu tố, các chi tiết không mong muốn ảnh hưởng đến hiện tượng TN. Mô phỏng và TN ảo giúp GV đưa đến HS các hiện tượng phức tạp, các TN nguy hiểm không thể làm trực tiếp được hoặc các TN cồng kềnh cần nhiều thiết bị không thể mang lên lớp được. Phương án 3: Phối hợp TN do GV trực tiếp làm trên lớp với các TN do GV chuẩn bị sẵn và quay phim ghi lại hình ảnh. Các TN làm sẵn và ghi lại bởi các đoạn video giúp tiết kiệm thời gian mang dụng cụ TN và thao tác TN trên lớp, đảm bảo cho các TN phức tạp luôn thành công. Phương án 4: Phối hợp TN trong bài học với các hiện tượng trong thực tế do các PTDH đem lại trong tranh ảnh, hình vẽ, đoạn phim giúp HS có mối liên hệ giữa hiện tượng được biết trong bài học với các hiện tượng trong cuộc sống có liên quan. Việc này giúp HS khắc sâu kiến thức và nâng cao khả năng vận dụng sáng
  • 31. 20 tạo các kiến thức vào cuộc sống. Nắm bắt hai giải pháp hiệu quả khắc phục những khó khăn khi sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, một số đề tài nghiên cứu tập trung vào sử dụng phối hợp TN tự tạo và CNTT trong DH vật lí. Căn cứ vào mức độ hỗ trợ của MVT đối với TN, tác giả Trần Thị Ngọc Ánh [2] đã chia TN có sự hỗ trợ của MVT làm hai loại: MVT hỗ trợ TN (TN mô phỏng, TN ảo, phim TN) và TN thực có sự hỗ trợ của MVT. Dựa trên ba xu hướng được quan tâm trong việc nghiên cứu khai thác và sử dụng TN, bao gồm: xu hướng hiện đại hóa, xu hướng nghiên cứu các thiết bị tự tạo, và xu hướng khai thác đa phương tiện; tác giả đã đề xuất các phương án phối hợp TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT như sau: - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN mô phỏng; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN ảo; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với phim TN; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN thực có sự hỗ trợ của MVT. Quá trình sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS được vận dụng vào các giai đoạn DH cụ thể: đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của quá trình nhận thức; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; và củng cố, vận dụng kiến thức. Quy trình thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT gồm 5 bước, dựa trên các nguyên tắc: - Các TN sử dụng trong quá trình phối hợp TN tự tạo và TN có sự hỗ trợ của MVT phải đảm bảo tính khoa học, phù hợp với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng trong tự nhiên; - Hệ thống các TN phối hợp phải phù hợp với nội dung chương trình, sách giáo khoa, đảm bảo thực hiện đúng các mục tiêu QTDH đã đề ra; - Khi lựa chọn TN để xây dựng một vấn đề DH cần xuất phát từ những quan điểm dựa trên cơ sở hiểu biết về một số quy luật tâm lí, cần phải có một mức độ thích hợp nhất định giữa các kiến thức đã nhận thức được và hiện tượng mới đang được quan sát. Những hiện tượng được quan sát hoàn toàn mới mẻ và HS không
  • 32. 21 hiểu sẽ không thể dẫn tới việc xây dựng tình huống có vấn đề và không kích thích được những hoạt động tư duy tích cực; - Sử dụng phối hợp TN tự tạo với TN có sự hỗ trợ của MVT vào DH phải phối hợp nhuần nhuyễn với các PPDH tích cực, phân bổ thời gian hợp lí cho từng giai đoạn nhận thức trong tiến trình DH; - Việc trình bày TN chứng minh phải kết hợp nhuần nhuyễn với PP thuyết minh để hình thành mối liên kết hữu cơ. Vì thế việc biểu diễn TN không phải trước lúc nói hoặc sau lúc nói mà đồng thời với lúc nói tới nó; - Không được quá lạm dụng các TN trên máy tính, đồng thời phải có phương án khai thác tối đa hiệu quả của các thiết bị TN vốn có tại trường phổ thông (trong hệ thống thiết bị TN được trang bị hàng năm), tùy điều kiện cụ thể để có phương án thích hợp; - Các yếu tố, chi tiết trong TN tự tạo, TN có sự hỗ trợ của MVT cần rõ ràng, dễ quan sát, mang tính thẩm mĩ, giáo dục cao, không đi ngược lại với thuần phong mĩ tục của dân tộc. Đồng quan điểm trên, một số tác giả đã phát triển sử dụng phối hợp TN tự tạo và MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông [24], [31]. Tuy nhiên, những đề tài này vẫn chưa đề cập đến vai trò của TN được trang cấp ở trường phổ thông trong quá trình sử dụng phối hợp. Tập trung vào các loại hình TN vật lí, tác giả Phạm Xuân Quế [62] cho rằng sử dụng phối hợp các loại TN trong DH Vật lí sẽ góp phần phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Mỗi loại TN đều có những ưu, nhược điểm nhất định với những chức năng, mục đích lí luận DH khác nhau. Chính vì vậy, trong QTDH, để phát huy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, GV phải biết kết hợp, sử dụng phối hợp các loại TN, qua đó phát huy những ưu điểm, khắc phục nhược điểm của từng loại TN. Nhưng khi sử dụng phối hợp các loại TN trong dạy học vật lí phải đảm bảo những nguyên tắc sau: - Chỉ sử dụng những TN ảo khi TN thật không giúp HS nhận thức một cách đầy đủ, chính xác kiến thức vật lí cần nghiên cứu hoặc không hỗ trợ tốt việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực, tự lực và sáng tạo; - Có thể sử dụng TN và sử dụng phối hợp các loại TN ở các khâu khác nhau
  • 33. 22 của quá trình dạy học, các giai đoạn của quá trình nhận thức... nhưng phải đặc biệt lưu ý chức năng lí luận dạy học của từng loại TN để sử dụng TN cho phù hợp với từng giai đoạn đó; - Gắn việc sử dụng phối hợp các loại TN với hệ thống các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS trong quá trình TN (thiết kế phương án TN, lập kế hoạch TN, thu thập số liệu và xử lí số liệu), qua đó kích thích sự tranh luận tích cực, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập. Tính cấp thiết của vấn đề mà đề tài nghiên cứu đang hướng đến thể hiện rõ khi phạm vi đề cập không chỉ dừng lại ở các luận án, luận văn, bài báo trên tạp chí khoa học mà còn được đề xuất thông qua các sáng kiến kinh nghiệm của GV phổ thông [106], các bài luận trên diễn đàn giáo dục của các trường [107]. Tuy nhiên các luận điểm trong các bài viết này chỉ mang tính chất nhỏ lẻ, rời rạc. 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN Dựa trên những nghiên cứu trong và ngoài nước như đã phân tích ở trên, có thể nhận thấy rằng: - Sử dụng hiệu quả PTDH góp phần quyết định sự thành công của QTDH. Đặc biệt, đối với môn vật lí, TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Tuy nhiên, sử dụng đơn lẻ bất kì loại PTDH nào cũng khó có thể phát huy tối đa hiệu quả DH. Do đó, thuật ngữ "phối hợp" được lặp đi lặp lại trong những công trình của các tác giả khác nhau chứng tỏ vấn đề nghiên cứu của đề tài là hoàn toàn phù hợp với xu thế DH hiện nay. - Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến sử dụng phối hợp các loại PTDH khác nhau nhằm tăng cường hiệu quả của TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, nhưng lại phân chia thành hai xu hướng rõ rệt: phối hợp TN với CNTT, phối hợp TN tự tạo với CNTT. Điều này cho thấy vai trò của một PTDH sẽ được tăng cường phát huy khi được bổ trợ thêm bởi một PTDH khác. Tuy nhiên, vẫn chưa có đề tài nghiên cứu nào tập trung nghiên cứu sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Dù trước đó, quan điểm này đã được đề cập ở một số đề tài. Tuy chưa có công trình nghiên cứu nào tập trung nghiên cứu phối hợp ba thành tố như đề tài đã xác định, nhưng việc xác định nhiều hơn một PTDH nhằm phát huy hiệu quả DH vật lí ở trường phổ thông cũng được xem là cứ liệu quan trọng.
  • 34. 23 - Bản thân TN tự tạo và TN trên MVT, ngoài nhiệm vụ khắc phục những khó khăn của TN ở trường phổ thông, thì bản thân mỗi thành tố, đều có những vai trò độc lập quan trọng nhất định trong DH vật lí. Do đó, có thể nói, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN là thực sự cần thiết, không phải chỉ là giải pháp tạm thời để giải quyết những khó khăn trước mắt về thiếu thốn cơ sở vật chất. - Thiết nghĩ, nếu sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH vật lí dựa trên một PPDH tích cực thì sẽ hiệu quả hơn. Do đó, chúng tôi lựa chọn phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề làm cơ sở để vận dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Căn cứ vào những phân tích trên, chúng tôi xác định một số nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau: - Nghiên cứu, xây dựng bổ sung cơ sở lí luận của việc sử dụng PTDH nói chung và TN trong DH vật lí nói riêng; - Nghiên cứu, phân tích vai trò, ưu điểm và hạn chế của từng loại hình TN trong QTDH vật lí ở trường phổ thông; - Nghiên cứu các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, trên cơ sở đó đề xuất vị trí sử dụng phối hợp của từng loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Đồng thời tiến hành TNSP để kiểm nghiệm giả thuyết khoa học đã đặt ra ban đầu.
  • 35. 24 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.1. CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC Các học thuyết tâm lí khác nhau đã có những ảnh hưởng lớn đến hoạt động sư phạm nói chung và đến PPDH nói riêng. Xu hướng chung của các trường phái tâm lí học đều là nghiên cứu và đưa ra quan điểm của mình về hoạt động nhận thức, là cơ sở để các nhà lí luận DH xây dựng những quan điểm về hoạt động và PPDH tương ứng. 2.1.1. Thuyết xử lí thông tin 2.1.1.1. Cơ chế hoạt động của hệ thần kinh trung ương Trong lịch sử tiến hoá của con người, sự nảy sinh và phát triển về tâm lí, trí tuệ, ý thức... gắn liền với sự nảy sinh và phát triển của hệ thần kinh mà đỉnh cao cuối cùng là não bộ. Không có não bộ với các đặc tính về cấu trúc và chức năng đặc biệt thì sẽ không có ý thức, tâm lí, trí tuệ... con người. Não là cơ sở vật chất, là cơ sử tự nhiên và là khởi nguồn của tâm lí, trí tuệ. Để phát triển tâm lí, trí tuệ, con người không chỉ cần có bộ não khoẻ mạnh mà phải thông qua hoạt động, giao tiếp, trong đó hoạt động học tập là hoạt động chủ đạo mang tính đặc trưng của xã hội loài người [21]. Tổ chức hoạt động DH nói chung và hoạt động học tập nói riêng cần phải tuân thủ theo những đặc điểm và quy luật của hoạt động sinh lí thần kinh cấp cao. Trong quá trình này, người dạy sử dụng ngôn ngữ bằng lời và cử chỉ hành động của cơ thể, kết hợp với các học liệu, trực quan để tác động đến hệ thống các giác quan của người học. Các giác quan của con người, với tư cách là cơ quan tiếp nhận đầu tiên những kích thích từ bên ngoài và biến những kích thích này thành những xung động dần truyền vào bộ não (trung ương thần kinh) để xử lí [21]. Hệ thần kinh là một hệ cơ quan phân hóa cao nhất trong cơ thể người ở dưới dạng ống và mạng lưới đi khắp cơ thể, được cấu tạo bởi một loại mô chuyên biệt là mô thần kinh, gồm các tế bào thần kinh - nơ-ron và các tế bào thần kinh đệm (thần kinh giao cảm). Cũng chính các nơ-ron đã tạo ra hai thành phần cơ bản của não, tủy
  • 36. 25 sống và hạch thần kinh là chất xám và chất trắng. Về mặt cấu tạo, hệ thần kinh được chia ra làm 2 bộ phận là bộ phận trung ương (não, tủy sống) và bộ phận ngoại biên (các dây thần kinh, hạch thần kinh), trong đó bộ phận trung ương giữ vai trò chủ đạo. Hoạt động thần kinh cấp cao ở người hình thành nên nhiều phản xạ có điều kiện rất phức tạp mà không sinh vật nào có được. Dưới góc độ hoạt động sinh lí thần kinh, có thể nói bản chất của quá trình tổ chức DH, của hoạt động học tập là quá trình hình thành những phản xạ có điều kiện [21]. I.P.Pavlov (1849 – 1936) nhà tâm, sinh lí học Nga, đã phát minh ra học thuyết về hoạt động thần kinh cấp cao. Nhờ có học thuyết Pavlov, loài người mới có hiểu biết thực sự chính xác và khoa học về những hiện tượng tâm lí và trí tuệ. I.P.Pavlov chia hoạt động thần kinh trung ương làm hai loại: hoạt động thần kinh cấp thấp và hoạt động thần kinh cấp cao [21]. - Hoạt động thần kinh cấp thấp: Là hoạt động của não trung gian, não giữa, tiểu não, hành tủy, tủy sống. Nhiệm vụ của hoạt động thần kinh cấp thấp chủ yếu là điều hòa sự tương quan và phối hợp hoạt động của các phần cơ thể với nhau, bảo đảm đời sống sinh vật bình thường của cơ thể. Hoạt động thần kinh cấp thấp là hoạt động bẩm sinh do thế hệ trước truyền lại, nó khó thay đổi hoặc ít thay đổi. Cơ sở của hoạt động thần kinh cấp thấp là phản xạ không điều kiện. - Hoạt động thần kinh cấp cao: Là hoạt động của não để thành lập phản xạ có điều kiện, hưng phấn hoặc ức chế (dập tắt phản xạ). Qúa trình thành lập phản xạ có điều kiện có liên hệ chủ yếu với hoạt động của vỏ não, hai hoạt động hưng phấn và ức chế đảm bảo quan hệ phức tạp, chính xác và tinh vi của cơ thể đối với thế giới bên ngoài. Hoạt động thần kinh cấp cao là cơ sở sinh lí của hiện tượng tâm lí, trí tuệ phức tạp như ý thức, tư duy, tâm vận, ngôn ngữ…. Đây là hoạt động tự tạo của cơ thể trong quá trình sống và hoạt động. Hoạt động thần kinh cấp cao ở người là quá trình tích lũy vốn kính nghiệm của cá nhân, là kết quả phản ánh của nhiều thế hệ mang dấu ấn của toàn bộ lịch sử phát triển xã hội loài người. Là kết quả của giáo dục, tự giáo dục của mỗi cá nhân. Hoạt động thần kinh cấp cao và hoạt động thần kinh cấp thấp có mối liên hệ tác động qua lại lẫn nhau và cả hai quá trình này đều dựa vào hai quá trình thần kinh cơ bản đó là
  • 37. 26 hưng phấn và ức chế. Toàn bộ hoạt động của não diễn ra trên cơ sở hai quá trình thần kinh cơ bản là hưng phấn và ức chế [21]. - Quá trình hưng phấn: Là hiện tượng hoạt hóa tổ chức sống khi có kích thích tác động, đây là quá trình thần kinh giúp hệ thần kinh thực hiện hoặc tăng độ mạnh của một hay nhiều phản xạ. Ví dụ: HS đang chú ý lắng nghe giáo viên nói thì trên màn hình trình chiếu đối tượng trực quan nào đó có các dấu hiệu đặc biệt, hấp dẫn (về màu sắc, hình khối, kích thức, âm thanh...) thì sẽ gây kích thích người học. Kích thích này mạnh hơn lời nói của giáo viên, khiến hoạt động của toàn bộ cơ thể ta phản ứng trước kích thích mạnh đó thì trên vỏ não đã hình thành điểm hưng phấn và điểm hưng phấn này mạnh hơn các điểm hưng phấn khác. Đó là điểm hưng phấn ưu thế. - Quá trình ức chế: Là quá trình hoạt động thần kinh nhằm làm mất hoặc yếu hưng tính của tế bào thần kinh. Nói cách khác đây là quá trình trần kinh, giúp thần kinh kìm hãm hoặc làm mất đi một phản xạ hay một số phản xạ. Hưng phấn và ức chế là hai mặt thống nhất của hoạt động thần kinh. Không có một hoạt động thần kinh nào lại chỉ có thể dựa vào hưng phấn hay ức chế, mà luôn phải dựa vào cả hai quá trình này. Ở chỗ này trên vỏ não bị ức chế thì chỗ khác lại hưng phấn. Toàn bộ hoạt động của hệ thần kinh đều do hai quá trình hưng phần và ức chế hoạt động nối tiếp, thay thế nhau. Hai quá trình này là kết quả tác động của môi trường bên ngoài và bên trong cơ thể tới não; ý thức của người học và người dạy đóng vai trò tích cực trong việc điều khiển hai quá trình này. Với người dạy, cần giúp người học hiểu được lợi ích của những thông tin, tri thức, kĩ năng mà học tiếp thu được từ đó người học biến những tri thức cần học trở thành nhu cầu hoạt động cần chiếm lĩnh. Do đó, trong DH, người dạy cần sử dụng kết hợp nhiều phương pháp và kĩ thuật khác nhau trong một đơn vị tri thức hay một quá trình hình thành kĩ năng, để duy trì hai quá trình hưng phần và ức chế phù hợp ở người học. 2.1.1.2. Các quan điểm về lí thuyết xử lí thông tin Lí thuyết xử lí thông tin bao gồm nhiều quan điểm khác nhau, trong đó có thể chia thành hai nhóm chính: quan điểm xử lí thông tin thực sự (literal view) và quan điểm xử lí thông tin mang tính chất kiến tạo (constructivist view) [21].
  • 38. 27 Quan điểm xử lí thông tin thực sự là quan điểm cổ điển trong tâm lí học xử lí thông tin. Quan điểm này cho rằng hình ảnh tâm lí (mental representations), những biểu tượng trí tuệ đơn thuần chỉ là những đơn vị thông tin, có thể biểu diễn bằng những kí hiệu và xác định bằng toán học. Những đơn vị thông tin này tồn tại một cách khách quan không phụ thuộc vào vị trí chúng ta giữ gìn chúng. Như vậy, quá trình nhận thức đơn giản chỉ là quá trình tính toán trí óc, thực hiện những thuật toán. Theo quan điểm này, thực chất hoạt động học và hoạt động dạy là quá trình đưa thông tin từ bên ngoài vào và “đặt” nó đâu đó trong đầu người học. Quan điểm lí thuyết xử lí thông tin mang tính chất kiến tạo là quan điểm mới và tiến bộ hơn so với quan điểm cổ điển nêu ở trên. Theo quan điểm này, biểu tượng trí tuệ là tri thức chứ không phải là thông tin. Trong khi thông tin có tính chất nguyên tử, cụ thể, khách quan, được sắp xếp một cách tùy tiện thì kiến thức mang tính hệ thống, khái quát, gián tiếp và có liên kết lôgic. Quá trình xử lí thông tin là một quá trình tích cực, trong đó những kinh nghiệm mới sẽ được hệ thống hóa lại và hòa nhập vào những kiến thức đã có. Quá trình này không phải là một chuỗi những thuật toán được sắp xếp theo thứ tự nhất định mà là những quá trình được lựa chọn, sắp xếp có hệ thống, có nhiệm vụ tìm ra ý nghĩa của những kinh nghiệm mới thu nhận được. Dù là quan điểm nào đi nữa thì hoạt động học vẫn được xem là quá trình xử lí thông tin. Người học đóng vai trò là người tiếp nhận thông tin được đưa đến và xử lí nó. Hoạt động dạy được định nghĩa là hoạt động của GV nhằm cung cấp thông tin, truyền thụ tri thức các môn học cho HS. Dựa trên quan niệm đó, lí thuyết xử lí thông tin đã đặc biệt quan tâm đến các phương pháp tác động của GV, và cho rằng kết quả học tập của HS là hệ quả trực tiếp từ sự tác động của GV. Lí thuyết xử lí thông tin cũng đã nhấn mạnh vai trò của quá trình nhận thức trong hoạt động học, đồng thời hoạt động học đã được xem là một quá trình tích cực, đặc trưng cho từng môn học và khác biệt đối với từng cá nhân. 2.1.1.3. Vai trò của các kênh thông tin Học tập là một sự quan sát có cân nhắc từ những kinh nghiệm của bản thân người học để hình thành lên những kiến thức mới. Sự quan sát phải thông qua
  • 39. 28 nhiều cơ quan cảm giác. Sự lưu giữ lại được những kinh nghiệm (kiến thức và kĩ năng) qua các thu nhận khác nhau được thể hiện như sau: Hình 2.1. Sự lưu giữ thông tin, kinh nghiệm qua các kênh thu nhận thông tin Các câu tục ngữ sau cũng thể hiện sự so sánh các kênh thu nhận thông tin: “Trăm nghe không bằng một thấy, trăm hay không bằng tay quen“ (tục ngữ Việt Nam), “Điều tôi nghe tôi quên, điều tôi nhìn tôi nhớ, điều tôi làm tôi hiểu” (tục ngữ Trung Quốc) Một buổi DH có hiệu quả tốt nhất khi có sự minh họa đầy đủ. Vai trò và hiệu quả của PTDH được thể hiện thông qua tháp sử dụng hiệu quả PTDH:
  • 40. 29 Hình 2.2. Tháp hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học Hình 2.2 được gọi là tháp hiệu quả sử dụng các loại PTDH. Trục đứng của tháp mô tả việc học bằng hành động kinh nghiệm đi từ hoạt động trực tiếp đến gián tiếp rồi hình thành biểu tượng đến khái quát trừu tượng, tức là đi từ cụ thể đến trừu tượng. Trục ngang mô tả sự lĩnh hội được của HS sau khi học bằng các PTDH tương ứng. Theo tháp này, khi trình bày một vấn đề nên sử dụng vật thật là tốt nhất. Còn trình bày bằng lời hoặc ký hiệu thì mức độ thu nhận được ở HS là ít nhất. 2.1.2. Thuyết kiến tạo Lí thuyết kiến tạo đang là một trong những lí thuyết về DH vượt trội được sử dụng trong giáo dục. Lí thuyết này khuyến khích người học tự xây dựng kiến thức cho mình dựa trên những thực nghiệm cá nhân và áp dụng trực tiếp vào môi trường học tập của các em. Mỗi cá nhân HS là trung tâm của tiến trình DH, còn GV đóng vai trò tổ chức điều khiển và là người đại diện cho tri thức khoa học chính thống, đóng vai trò trọng tài để thể chế hóa tri thức mới của bài học.
  • 41. 30 Thuyết kiến tạo của J. Bruner là lí thuyết về sự nhận thức được bắt nguồn từ tư tưởng của J.Piaget. Tư tưởng cốt lõi của thuyết kiến tạo là: tri thức được xuất hiện thông qua việc chủ thể nhận thức tự cấu trúc vào hệ thống bên trong của mình, tri thức mang tính chủ quan. Với việc nhấn mạnh vai trò chủ thể nhận thức trong việc giải thích và kiến tạo tri thức, thuyết kiến tạo thuộc lí thuyết chủ thể. Cần tổ chức sự tương tác giữa người học và đối tượng học tập, để giúp người học xây dựng thông tin mới vào cấu trúc tư duy của chính mình, đã được chủ thể điều chỉnh. Học không chỉ là khám phá mà còn là sự giải thích, cấu trúc mới tri thức [16]. Lí thuyết kiến tạo được tóm tắt dưới nhiều dạng sơ đồ khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp. Hình 2.3. Sơ đồ lí thuyết kiến tạo [108] Theo J. Bruner, không có kiến thức khách quan tuyệt đối. Kiến thức là một quá trình và là sản phẩm được kiến tạo theo từng cá nhân (tương tác giữa đối tượng học tập và người học); Về mặt nội dung, DH phải định hướng theo những lĩnh vực và vấn đề phức hợp, gần với cuộc sống và nghề nghiệp, được khảo sát một cách tổng thể; Việc học tập chỉ có thể được thực hiện trong một quá trình tích cực, vì chỉ
  • 42. 31 từ những kinh nghiệm và kiến thức mới của bản thân thì mới có thể thay đổi và cá nhân hóa những kiến thức và khả năng đã có; Học tập trong nhóm có ý nghĩa quan trọng góp phần cho người học tự điều chỉnh học tập của bản thân mình; Học qua sai lầm là điều rất có ý nghĩa; Các lĩnh vực học tập cần định hướng vào hứng thú người học, vì có thể học hỏi dễ nhất từ những kinh nghiệm mà người ta thấy hứng thú hoặc có tính thách thức [16]. Dạy học theo quan điểm của thuyết kiến tạo nghĩa là GV hướng dẫn để HS tự khám phá ra tri thức, thực hiện những nhiệm vụ học tập, từ đó kiến tạo tri thức cho bản thân. Vì vậy, các kiểu DH như: dạy học khám phá, dạy học hợp tác, dạy học giải quyết vấn đề… đều được coi là các PPDH vận dụng quan điểm của lí thuyết kiến tạo. Trong DH, HS được khuyến khích sử dụng các phương pháp riêng của họ để kiến tạo tri thức chứ không phải chấp nhận lối tư duy của người khác. Như vậy, tri thức được kiến tạo một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức chứ không phải được tiếp nhận một cách thụ động từ môi trường bên ngoài. Trong môi trường học tập kiến tạo, HS được học nhiều hơn khi thực sự được cuốn hút vào việc học, thay vì chỉ lắng nghe thụ động, nghĩa là thuyết kiến tạo coi trọng vai trò chủ động và tích cực của HS trong quá trình học tập để tạo nên tri thức cho bản thân, đặc biệt tư duy của HS dần trở nên trừu tượng và phát triển hơn, HS được thúc giục để hoạt động trong tiến trình học tập. Vai trò trung tâm của QTDH được chuyển từ GV sang HS. GV đóng vai trò là người cố vấn, dàn xếp, nhắc nhở và giúp HS phát triển, đánh giá những hiểu biết và việc học của mình. Cả GV và HS không chỉ xem kiến thức là một thứ để nhớ mà còn xem kiến thức là một cấu trúc động. Quy trình DH theo thuyết kiến tạo có cấu trúc như sau [16]:
  • 43. 32 Hình 2.4. Cấu trúc quy trình dạy học theo thuyết kiến tạo Theo quy trình này, việc dạy một kiến thức mới không phải bắt đầu từ việc GV thông báo kiến thức đó mà phải bắt đầu từ việc khám phá của HS về kiến thức cần lĩnh hội. HS có cơ hội bộc lộ những quan điểm của mình, lắng nghe quan điểm của bạn, được tranh luận, thống nhất ý kiến. Qua lắng nghe, theo dõi những quan điểm của HS, GV sẽ phát hiện ra nhiều yếu tố bất ngờ hoặc khác thường, GV tôn trọng những ý kiến của HS, khuyến khích HS lựa chọn con đường đi đúng để tiếp cận được tri thức. Kết quả của hoạt động đó, HS có được một hệ thống kiến thức phù hợp với yêu cầu, đồng thời các em tìm ra được con đường chiếm lĩnh tri thức. DH theo mô hình trên đã chứa đựng sự thay đổi quan điểm là DH phải luôn chú ý tới những tri thức và kĩ năng đã có của HS, đó là một trong những tiền đề để tổ chức DH những kiến thức mới. 2.1.3. Thuyết đa trí tuệ Sau một thời gian nghiên cứu trên nhiều mặt về trí tuệ, Howard Gardner đã đưa ra một lí thuyết tâm lí học mới, đó là lí thuyết về nhiều dạng trí thông minh mà ông gọi tắt là MI “Theory of Multipe intelligences”. Lí thuyết này được công bố chính thức năm 1983, khi ông xuất bản cuốn sách “Frames of Mind: The Theory of Multiple Intelligences”. Cốt lõi của lí thuyết tâm lí này là sự thừa nhận nhiều thành phần của trí thông minh của con người. Ông đưa ra tám dạng trí thông minh khác nhau đó là: ngôn ngữ, lôgic - toán học, âm nhạc, không gian, cơ thể - vận động, giao tiếp, nội tâm, và tự nhiên học [47]. Tuy nhiên ứng với mỗi cá nhân sẽ có những loại trí tuệ vượt trội hơn các loại trí tuệ còn lại. Kiến tạo tri thứcKhám phá Câu hỏi của HS Khảo sát cụ thể Phản ánh
  • 44. 33 Giá trị lớn nhất mà học thuyết của Howard Garder mang lại là cái nhìn mới về tiềm năng đa dạng của con người và sự cần thiết phải khai thác, phát huy các tiềm năng đó trong DH. Hình 2.5. Đa trí thông minh của con người Thuyết đa trí tuệ cho rằng, mỗi cá nhân hầu như đều đạt đến một mức độ nào đó ở từng “phạm trù thông minh” khác nhau. Đặc biệt mức độ này không phải là “hằng số” trong suốt cuộc đời của mỗi người mà có thể sẽ thay đổi tùy vào sự trau dồi của mỗi cá nhân. Lí thuyết đa trí tuệ “cung cấp” tám con đường tiềm năng khác nhau để học tập dựa trên 8 trí thông minh khác nhau của con người. Tuy nhiên, H.Gardner cho rằng phần lớn các cá nhân chỉ mạnh 3 trong số 8 loại trí thông minh. Và điều này không chỉ do năng lực của từng cá nhân quyết định, mà còn do hứng thú học tập
  • 45. 34 quyết định. Do đó, trong DH ngoài việc tập trung phát triển các thế mạnh của người học, cần đồng thời phát triển những điểm yếu. Ví dụ [21]: - Một cá nhân yếu về mặt toán học - lôgic nhưng lại giỏi về âm nhạc, nhiều khả năng có thể phát triển toán học - lôgic thông quan âm nhạc. Điều này sẽ hiệu quả hơn so với khi làm việc trực tiếp với các con số trong toán học - lôgic. - Một cá nhân yếu về mặt không gian nhưng lại giỏi về các con số, nhiều khả năng có thể phát triển khả năng về không gian nếu vấn đề này được giải thích và phát triển bằng cách sử dụng các con số và lôgic. Thông qua lí thuyết này, H. Gardner đã chuyển tải một thông điệp khác quan trọng là: tất cả chúng ta đều có sự thông minh theo những cách riêng. Các nhà khoa học sáng giá nhất có thể có sự thông minh vượt bậc trong một số các lĩnh vực (có thể là lĩnh vực lôgic - toán học, và một đến hai các lĩnh vực khác) nhưng cũng có thể các giáo sư này sẽ có khả năng kém hơn trong các loại hình thông mình khác, và thậm chí còn có thể là không có khả năng trong một số loại hình. Những sinh viên phải vật lộn với ngôn ngữ và các con số có thể dễ dàng trở thành những vận động viên, nhạc công hay các nghệ sĩ tài ba. Rất nhiều cá nhân thành đạt trong kinh doanh từng bị đánh giá là những người kém cỏi trong trường học. Tất nhiên, những cá nhân này đã bị đánh giá bằng những định nghĩa tương đối hạn hẹp về điều gì làm nên các thành tích học tập và những thành công trong trường học [21]. Lí thuyết này đã đóng góp một cách nhìn đúng đắn không chỉ dành cho giới nghiên cứu tâm lí, mà cả những nhà giáo dục học về sự phát triển trí thông minh đa dạng ở con người. Vì vậy, trong giáo dục cần phát huy tinh thần tôn trọng khả năng và tiềm năng riêng của học sinh. Theo đó, DH muốn phát triển toàn diện người học cần tạo điều kiện phát triển đa trí thông minh cho người học ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Thay vì chỉ tập trung vào phát triển logic - toán học và ngôn ngữ như DH truyền thống lâu nay vẫn làm. 2.1.4. Thuyết về quy luật trí não Luật trí não (Brain Rules) của John Medina cho thấy những quy luật sống động về luật trí não. Trong đó có một số quy luật gắn kết chặt chẽ với quá trình học tập.
  • 46. 35 Hình 2.6. 12 quy luật của trí não Judy De Loache - một nhà nghiên cứu người Mĩ thuộc trường Đại học Virginia đã có đóng góp quan trọng trong nghiên cứu về khả năng suy luận bằng biểu tượng của con người. Não người có thể quan sát một vật thể tượng trưng theo đúng bản chất của nó, song cùng lúc đó lại có thể hình dung ra những cái khác. De Loache gọi đây là Thuyết tượng trưng kép, điều này thể hiện chi tiết ở quy luật 2. Nội dung quy luật 4 cho rằng sự tập trung của não người thường không quá 10 phút. Vì thế, trong học tập người học cứ sau 10 phút lại lơ đãng, nhưng GV có thể kéo họ trở lại bằng cách kích thích hứng thú thông qua các phương tiện trực quan. Mặt khác, não người có nhiều kiểu hệ thống trí nhớ. Mỗi kiểu tuân theo bốn giai đoạn xử lí: mã hoá, lưu giữ, nhớ lại và quên (quy luật 5). Thông tin đi vào não người ngay lập tức được chia thành nhiều mảnh và được gửi tới nhiều vùng khác nhau của vỏ não để lưu giữ. Phần lớn các sự kiện dự đoán điều gì đó đã biết hay chưa cũng sẽ được ghi nhớ xảy ra ở những thời điểm bắt đầu của việc học hỏi. Con
  • 47. 36 người càng mã hoá kĩ lưỡng một kí ức trong những khoảnh khắc đầu tiên, kí ức đó sẽ càng mạnh mẽ hơn. Nhắc lại để nhớ chính là nội dung cốt lõi của quy luật 6. Cách thức khiến kí ức dài hạn trở nên bền vững hơn là dần dần hợp nhất thông tin mới và nhắc lại nó trong những khoảng thời gian nhất định. Đây chính là vai trò quan trọng của củng cố trong DH. Mặt khác, các quy luật trí não cũng đã chứng minh rằng: Nếu sự căng thẳng quá nghiêm trọng hay kéo dài quá lâu sẽ gây hại đến việc học tập (quy luật 8). Do đó, cần thường xuyên thay đổi cách tác động đến người học trong QTDH. Quy luật 9 là một quy luật quan trọng, thể hiện sự cần thiết của việc kết hợp các giác quan. Quy trình kết hợp các giác quan được chia thành 3 bước - Bước 1: Cảm nhận - Đây là lúc chuyển đổi thông tin bên ngoài thành một ngôn ngữ thân thiện với não - Bước 2: Truyền thông tin - Khi thông tin được chuyển hoá thành công, sẽ được tiếp tục gửi đến các khu vực thích hợp của não để tiếp tục xử lí. Mỗi tín hiệu tương ứng với từng giác quan sẽ có những khu vực chuyên biệt và độc lập để xử lí. - Bước 3: Nhận thức - Các giác quan khác nhau bắt đầu hợp nhất thông tin của chúng. Những tín hiệu hợp nhất này được gửi đến các khu vực cao cấp hơn của não, và con người sẽ bắt đầu nhận thức được những gì các giác quan gửi đến. Dựa trên việc phân tích cơ sở tâm lí học, có thể nhận thấy vai trò của việc sử dụng đa giác quan trong DH là rất quan trọng. So với môi trường đơn giác quan, khả năng học tập của con người sẽ được tối ưu hoá hơn trong môi trường đa giác quan. Điều này cho thấy mối liên hệ hữu cơ không thể tách rời giữa giao tiếp đa phương tiện và học tập. Tuy nhiên, nếu chỉ dừng lại ở việc khai thác thính giác và thị giác của người học thì hiệu quả DH chưa thể đạt được như mong đợi. Do đó, để nâng cao chất lượng học tập, người học cần phải được tạo điều kiện huy động đồng thời nhiều giác quan một cách tích cực, cụ thể là: vừa được nghe, vừa được nhìn, và vừa được làm.
  • 48. 37 2.2. THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Dạy học là hoạt động đặc trưng nhất, chủ yếu nhất của nhà trường, diễn ra theo một quá trình nhất định từ t0 đến tn gọi là quá trình dạy học (QTDH). Đó là một quá trình xã hội bao gồm và gắn liền với hoạt động dạy và hoạt động học trong đó HS tự giác, tích cực, chủ động, tự tổ chức, tự điều kiển và điều chỉnh hoạt động nhận thức của mình dưới sự điều khiển chỉ đạo, tổ chức, hướng dẫn của GV nhằm thực hiện mục tiêu, nhiệm vụ DH [84]. Nếu chỉ xét cấu trúc của chúng ở dạng giản đơn nhất, thì một QTDH bao gồm các yếu tố: mục đích (mục tiêu DH), nội dung DH, các hoạt động DH, PPDH, PTDH và kết quả học tập. Các yếu tố trên có sự quan hệ hữu cơ với nhau, chế ước và chịu sự chế ước lẫn nhau, trong đó mục tiêu DH quy định các yếu tố khác. Hình 2.7. Cấu trúc các thành tố của quá trình dạy học Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung phân tích về thành tố PTDH đối với QTDH nói chung, và DH vật lí nói riêng. Vật lí học ở trường phổ thông chủ yếu là Vật lí thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Chính vì vậy trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của HS. Hay có thể nói, TN là PTDH đặc trưng của môn vật lí ở trường phổ thông. 2.2.1. Thí nghiệm vật lí Khái niệm TN vật lí được hiểu theo các quan điểm sau: Trong vật lí học, TN vừa là nguồn kiến thức và là một phương pháp nghiên
  • 49. 38 cứu. TN Vật lí trong trường phổ thông (còn gọi là TN giáo khoa hay TN học tập) là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lí, vì vậy chúng mang những yếu tố cơ bản của TN khoa học vật lí. TN vật lí học tập được hiểu là sự tái tạo nhờ các dụng cụ đặc biệt, các hiện tượng vật lí trên lớp học, trong những điều kiện thuận tiện nhất để nghiên cứu chúng.Vì vậy, TN vật lí đồng thời là nguồn kiến thức, PPDH và là một dạng trực quan [9]. Các TN vật lí cho phép hình thành ở HS những biểu tượng cụ thể, phản ánh đúng đắn trong ý thức của HS các hiện tượng, quá trình và các định luật liên kết chúng. Theo Nguyễn Đức Thâm và cộng sự, TN vật lí được hiểu 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 đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận tri thức mới [69]. Mặt khác, TN là một phương pháp dạy học vật lí. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy học của người GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình giảng dạy và học tập nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lí và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo thực hành [81]. 2.2.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí Chức năng của TN trong DH vật lí được làm rõ theo hai quan điểm: quan điểm của lí luận nhận thức và quan điểm của lí luận DH [69]. Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN có các chức năng sau: - TN là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của tri thức); - TN là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được; - TN là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu nhận vào thực tiễn; - TN là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí. Theo quan điểm của lí luận dạy học, các chức năng của TN bao gồm: - TN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của QTDH; - TN là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của HS; - TN là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong DH vật lí. 2.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, do đó, TN đóng vai trò hết sức quan
  • 50. 39 trọng trong DH vật lí. Nhiều công trình nghiên cứu lí luận DH đã đề cập đến vấn đề này [2], [9], [42], [69], có thể tóm tắt vai trò của TN vật lí như sau: 2.2.3.1. Thí nghiệm góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con người về thế giới (toàn bộ sự vật và hiện tượng thuộc tự nhiên và xã hội), về vị trí con người trong thế giới đó và về những quy tắc xử sự do con người đề ra trong thực tiễn xã hội. Thế giới quan có cấu trúc phức tạp, gồm nhiều yếu tố trong đó có hạt nhân là tri thức. Thế giới quan chứa đựng những nguyên tắc, quan điểm, niềm tin, khái niệm, biểu tượng về toàn bộ thế giới, bao gồm: - Về những sự vật, hiện tượng; - Về quy luật chung của thế giới; - Về chỉ dẫn phương hướng hoạt động của người, một nhóm người trong xã hội nói chung đối với thực tại (nhằm phát triển sao cho tốt hơn). Thế giới quan chính là biểu hiện của cách nhìn bao quát đối với thế giới bao gồm cả thế giới bên ngoài, cả con người và cả mối quan hệ của người – thế giới. Nó quy định thái độ của con người đối với thế giới và là kim chỉ nam cho hành động của con người. Thế giới quan của mỗi cá nhân dựa trên cơ sở kiến thức khoa học của nhân loại ở một giai đoạn lịch sử nhất định. Kiến thức khoa học đó bao gồm các quan điểm triết học, xã hội học, chính trị, đạo đức, kinh tế học và khoa học nói chung. Thế giới quan của mỗi người đều chịu ảnh hưởng bởi: 1. Những kiến thức tiếp nhận được 2. Những kinh nghiệm cuộc sống đã trải nghiệm. TN - trong vai trò là một bộ phận quan trọng trong DH vật lí, sẽ từng bước cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho người học, qua đó củng cố niềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi người, tạo nên tư duy đúng đắn và tích cực. Thông qua TN, lí thuyết được tái hiện một cách sinh động và đầy thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh được sự giáo điều trong DH vật lí. 2.2.3.2. Thí nghiệm giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh HS khi bắt đầu học vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có một số hiểu
  • 51. 40 biết nhất định về hiện tượng vật lí, những hiểu biết ban đầu ấy gọi là quan niệm HS. Tuy nhiên, những hiểu biết đó không thể xem là cơ sở để nghiên cứu vật lí, vì cùng một hiện tượng, mỗi HS sẽ có một cách hiểu khác nhau, không ai giống ai. Mặt khác, đa số quan niệm HS đều sai lệch so với bản chất của hiện tượng và quá trình vật lí. Ngay cả khi những hiểu biết không sai lệch với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng thì những quan niệm đó cũng không hoàn toàn chính xác và đầy đủ. Bên cạnh đó, chương trình vật lí phổ thông còn chứa đựng những nội dung kiến thức hoàn toàn mới mẻ đối với HS. Do đó, trong DH vật lí, một mặt người thầy giáo phải tận dụng, khai thác những kinh nghiệm sẵn có từ cuộc sống của HS, mặt khác cần có biện pháp khắc phục kịp thời những quan niệm sai lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng. Quan niệm HS có tính bền vững, vì thế không thể chỉ bằng vài câu giải thích minh họa mà có thể khắc phục được. Đã có nhiều công trình nghiên cứu, chứng minh được rằng một trong những biện pháp khắc phục quan niệm HS có hiệu quả nhất là sử dụng TN. Vì HS chỉ có thể tự giác từ bỏ những ý nghĩ sai lầm khi tự nhận ra những quan niệm của mình là vô lí, mâu thuẫn với thực tế. Thông qua TN, quan niệm HS sẽ dần dần được bộc lộ, qua đó, GV có kế hoạch điều chỉnh, khắc phục các quan niệm này cho người học. 2.2.3.3. Thí nghiệm là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Ngoài những TN do GV biễu diễn, minh họa, có những TN thực hành tại lớp hoặc tại nhà do HS tự mình tiến hành. Qua đó, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, từ đó có khả năng và điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn. DH vật lí hiện nay lấy người học làm trung tâm, do đó, việc để HS tham gia vào các TN sẽ tạo điều kiện giúp HS thu nhận kiến thức một cách vững vàng hơn, tăng cường rèn luyện sự khéo léo chân tay. Khi tự tay tiến hành các TN, HS sẽ nâng cao được khả năng thực hành, thao tác một cách thuần thục, ngoài ra, việc thu thập, xử lí và đánh giá số liệu sẽ góp phần hoàn thiện kĩ năng thực hành tổng hợp cho HS.
  • 52. 41 2.2.3.4. Thí nghiệm làm đơn giản hóa các hiện tượng vật lí Các sự vật, hiện tượng, quá trình vật lí xung quanh ta diễn ra trong tự nhiên vô cùng phức tạp và đa dạng, có mối đan xen lẫn nhau. Do đó, không thể nghiên cứu riêng lẻ một hiện tượng mà không có sự ảnh hưởng của các hiện tượng khác lên chúng, hay nói cách khác là không thể tách riêng từng hiện tượng để quan sát, nghiên cứu. Sử dụng TN có thể làm đơn giản hóa các hiện tượng, kiểm soát được các quá trình, làm nổi bật các khía cạnh, phơi bày rõ ràng bản chất của hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu. Đối với các hiện tượng cần nghiên cứu mà con người không thể tri giác trực tiếp bằng giác quan thì việc sử dụng TN làm mô hình để trực quan hóa là không thể thiếu được. Các hiện tượng, quá trình diễn ra trong TN làm đơn giản hóa các hiện tượng, quá trình thực, tuy nhiên vẫn đảm bảo cung cấp đầy đủ và chính xác tri thức, điều này tạo cho người học tiếp nhận kiến thức một cách dễ dàng hơn. 2.2.3.5. Thí nghiệm góp phần tích cực hóa tư duy người học DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ những kiến thức phổ thông cơ bản, mà phải xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện trong cách suy nghĩ, thao tác tư duy để tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn. Thông qua TN, mọi giác quan của HS bị tác động mạnh và thường xuyên trong quá trình học tập. Quan sát sự vật, hiện tượng trong TN không giống như quan sát trong tự nhiên, vì TN đã làm bộc lộ những mối quan hệ bản chất nhất, làm rõ các yếu tố cần quan sát nhất. Vì thế, dưới sự định hướng của GV, việc quan sát của HS là quan sát có chủ định. Bên cạnh đó, sau khi quan sát TN, việc thu thập, phân tích, xử lí kết quả số liệu của HS được rèn luyện từng ngày, qua đó, nâng cao khả năng tư duy của người học. 2.2.3.6. Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì) TN là một phần rất quan trọng trong DH vật lí. Vì thế, DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ cho HS những kiến thức cơ bản, mà phải làm thế nào để HS thành thạo các thao tác thực hành, có điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn.
  • 53. 42 Với những TN do HS tự làm, các em được rèn luyện cách lấy số liệu, đo đạc chính xác, và xử lí số liệu một cách trung thực. Thông thường, mỗi phép đo trong TN vật lí đều được thao tác nhiều lần, do đó, tạo cho HS đức tính kiên trì, và cẩn thận, để sai số trong các lần đo là chấp nhận được. 2.2.3.7. Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học Trong hầu hết các giai đoạn của QTDH, TN với vai trò là bộ phận của các PP nhận thức, có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH, bao gồm: đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, vận dụng, củng cố, kiểm tra kiến thức của HS. Qua đó, từng bước nâng cao hiệu quả DH vật lí. 2.3. MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Có nhiều cách phân loại TN trong DH vật lí, tuỳ vào từng tiêu chí khác nhau, sẽ có các kết quả phân loại khác nhau. Ví dụ: căn cứ vào đối tượng sử dụng, TN vật lí ở trường phổ thông có thể chia thành hai loại: TN biểu diễn (TN do GV tiến hành là chính, tuy có thể có sự hỗ trợ của HS) và TN thực tập (TN do HS tự tiến hành dưới sự hướng dẫn của GV) [69]. Do đó, căn cứ vào môi trường trình diễn TN, TN vật lí có thể phân loại thành TN thực và TN trên MVT. Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài tập trung vào các loại hình TN thường được sử dụng nhất trong DH vật lí ở trường phổ thông, bao gồm: - Đối với TN thực, tập trung vào hai loại hình chính: TN được trang cấp ở trường phổ thông (gọi tắt là TN) và TN tự tạo; - Đối với TN trên MVT, mặc dù MVT hỗ trợ TN dưới nhiều hình thức khác nhau, nhưng căn cứ vào tình hình thực tế ở các trường phổ thông, luận án tập trung khai thác các loại hình: mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, phim TN và gọi chung là TN trên MVT trong nghiên cứu này. 2.3.1. Thí nghiệm được trang cấp 2.3.1.1. Khái niệm Dựa vào các khái niệm TN vật lí đã trình bày ở trên, TN được trang cấp được định nghĩa là những TN vật lí được trang bị đồng loạt, đồng bộ giữa các trường phổ thông, theo phân phối, quy định phần lớn thuộc danh mục thiết bị DH tối thiểu
  • 54. 43 của Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. Đây là những TN vật lí được trang bị sẵn cho GV và HS sử dụng, thường được cất giữ tại các phòng TN vật lí ở trường phổ thông. Những TN này được sử dụng trong các giờ học vật lí tại lớp học hoặc các giờ thực hành tại phòng học bộ môn. Hình 2.8. Phòng thí nghiệm vật lí ở trường THPT Để thuận tiện trong quá trình trình bày vấn đề nghiên cứu, thuật ngữ TN được trang cấp được viết là TN và được hiểu theo đúng định nghĩa đã xây dựng ở trên. 2.3.1.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm được trang cấp trong dạy học vật lí Ưu điểm: - Đây là những TN được cung cấp đồng bộ, thống nhất với nội dung, chương trình sách giáo khoa vật lí THPT. Mỗi trường phổ thông đều có chính sách quản lí và bảo quản các dụng cụ chặt chẽ, số lượng dụng cụ của mỗi bộ TN được cung cấp tương đối đầy đủ. Tính chính xác của những bộ TN này tương đối cao, do đó tạo điều kiện thuận lợi và cơ sở khoa học cho GV trong các giờ học vật lí. - Những TN này đã được kiểm định chặt chẽ trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt, do đó phần lớn có tính thẩm mĩ và được thiết kế phù hợp. Hạn chế: - Vì nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan mà một số dụng cụ TN có chất lượng không cao, dễ hỏng hóc trong quá trình sử dụng. Một số khác lại thiếu chính xác, sai số nhiều trong các phép đo, do đó chưa mang lại hiệu quả như mong muốn của GV trong QTDH. - Một số TN thường cồng kềnh, không thuận tiện trong việc di chuyển từ phòng
  • 55. 44 TN đến các phòng học, gây trở ngại cho GV khi dạy các bài có TN tại lớp học. - Để sử dụng hiệu quả các TN này đòi hỏi GV cần có kĩ năng thực hành nhất định. Đặc biệt, một số TN phức tạp có thể mất rất nhiều thời gian để chuẩn bị và thao tác thuần thục trên dụng cụ, do đó khiến một số GV ngần ngại khi sử dụng TN trong QTDH. 2.3.2. Thí nghiệm tự tạo 2.3.2.1. Khái niệm TN tự tạo là một trong những PTDH hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng DH vật lí ở trường phổ thông. Trên cơ sở tập hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước, khái niệm TN tự tạo đã được phân tích kĩ trong luận án tiến sĩ của các tác giả Nguyễn Hoàng Anh (tr 36-38) [1], Nguyễn Viết Thanh Minh (tr 46-49) [51]… Do đó, chúng tôi không đi sâu phân tích cơ sở nội hàm của TN tự tạo mà chỉ thống nhất định nghĩa như sau: TN tự tạo là những TN định tính, hoặc định lượng, do GV hoặc HS tự thiết kế, chế tạo một cách đơn giản hoặc phức tạp, sử dụng trong QTDH ngay tại lớp học, hoặc ngoài không gian lớp học, bằng những dụng cụ đơn giản, phổ biến trong cuộc sống. 2.3.2.2. Ưu điểm, hạn chế của thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí Trong DH vật lí ở trường phổ thông, TN tự tạo có những ưu điểm và hạn chế nhất định [1], [51]. Ưu điểm: Ngoài các ưu điểm về mặt tư duy của TN vật lí, TN tự tạo còn có những ưu điểm mang tính đặc trưng riêng: - Về vật liệu, linh kiện được sử dụng để chế tạo TN: là những vật liệu, linh kiện dễ kiếm, dễ mua sắm với giá thành thấp, thường phổ biến trong đời sống hàng ngày. - Về gia công, lắp ráp TN: việc gia công đơn giản, không đòi hỏi nhiều KN khó nên GV và HS đều có thể tự tạo được. - Về khả năng sử dụng TN: thuận tiện trong sử dụng vào DH, TN thường ngắn gọn, dễ thành công, ít ảnh hưởng đến tiến trình DH chung nên GV dễ chủ động và thuận lợi trong việc vận dụng TN vào DH. Vì thế, TN tự tạo còn được sử dụng trong nhiều giai đoạn của QTDH như: TN mở đầu, TN nghiên cứu kiến thức mới,
  • 56. 45 TN củng cố, vận dụng hoặc TN luyện tập, thực hành ở lớp và ở nhà... Hiện nay, TN tự tạo được xem là một trong những phương tiện hỗ trợ hiệu quả cho các PPDH tích cực trong DH vật lí như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp dạy học theo nhóm, phương pháp dạy học dự án, phương pháp bàn tay nặn bột... bởi vì trong các PPDH tích cực đó, HS không những được đề xuất các phương án TN mà còn trực tiếp lắp ráp, tiến hành TN để chủ động tìm ra kiến thức vật lí cần nghiên cứu. Hạn chế: TNTT thường được chế tạo bằng tay, với các dụng cụ thô sơ, đơn giản nên độ bền và tính thẩm mỹ không cao như các TN được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp. 2.3.2.3. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm tự tạo Ngoài những yêu cầu chung của TN trong DH, khi chế tạo TN tự tạo cần đặc biệt chú ý đến các yêu cầu sau [27]: - Phải đảm bảo tính khoa học Kết quả TN phải đúng với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng, bảo đảm tính đúng đắn, khoa học, không được xa rời thực tế. Do đó, TN tự tạo cần thể hiện đúng trọng tâm của hiện tượng cần nghiên cứu, tránh rườm rà, khó quan sát, gây nhiễu cho HS trong việc rút ra kết luận về hiện tượng vật lí. Dù TN tự tạo có đơn giản, cho kết quả nhanh chóng, thì những kết quả đó cũng phải rõ ràng, chính xác, và thuyết phục. - Phải đảm bảo tính sư phạm Dụng cụ TN phải tuân theo những nguyên tắc sư phạm, không được đi ngược lại mục tiêu giáo dục, không sử dụng các dụng cụ nguy hiểm, gây tổn hại đến HS như: súng, đạn, thuốc nổ,... - Phải đảm bảo tính thẩm mĩ TN sẽ tác động đến các giác quan của người học, trong đó trước hết là tác động đến thị giác. Mặt khác, quan sát TN sẽ giúp HS bước đầu rút ra những kết luận riêng về sự vật, hiện tượng liên quan. Do đó, các dụng cụ TN tự tạo phải được gia công cẩn thận. Bên cạnh đó, cần phải chú ý đến các chi tiết được làm nổi bật
  • 57. 46 trong dụng cụ TN, tránh hiện tượng quá nhiều chi tiết phụ, khiến HS hoang mang, không xác định được đối tượng chính cần quan sát. - Phải đảm bảo tính khả thi TN tự tạo không nên quá phức tạp, yêu cầu quá cao đối với người sử dụng. Các TN càng dễ thao tác, cho kết quả càng nhanh, dễ quan sát và rõ ràng thì tính khả thi càng cao, từ đó mới có thể được ứng dụng rộng rãi trong QTDH. 2.3.3. Thí nghiệm trên máy vi tính 2.3.3.1. Khái niệm Trong DH, MVT với tư cách là PTDH hiện đại, được sử dụng vào các môn học nói chung và vật lí nói riêng nhằm nâng cao hiệu quả QTDH. MVT được sử dụng vào những giai đoạn khác nhau của QTDH với các chức năng cơ bản: chức năng thông tin, chức năng điều khiển hoạt động học tập, chức năng luyện tập và thực hành, chức năng minh họa, chức năng trực quan hóa, chức năng hỗ trợ thiết kế, chức năng mô hình hoá và mô phỏng, chức năng hoạt hình, chức năng liên lạc, chức năng kiểm tra đánh giá [33]. MVT hỗ trợ DH nói chung và DH vật lí nói riêng thông qua hai đối tượng chính là internet và các phần mềm DH. Trong giới hạn nghiên cứu của đề tài này, chỉ tập trung khai thác MVT với vai trò là công cụ hỗ trợ TN vật lí, cụ thể: các TN mô phỏng, mô phỏng TN, TN ảo, phim TN, và gọi chung lại là TN trên MVT. * TN mô phỏng, mô phỏng TN “Mô phỏng” là quá trình thiết kế mô hình của một hệ thống thực và thực hiện thao tác với mô hình đó nhằm mục đích tìm hiểu về hoạt động của hệ thống. “Mô phỏng” cũng có thể hiểu là một đối tượng hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên MVT mang đầy đủ các thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao tác trên các đối tượng đó thì làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng. Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu[32]. Từ những quan điểm đó, TN mô phỏng được hiểu là các TN được xây dựng từ những dụng cụ và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực. Khi tiến hành TN trên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy
  • 58. 47 luật như các TN thực. Do vậy, khi tiến hành TN loại này, HS có thể khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng [32], [82]. Hình 2.9. Thí nghiệm mô phỏng về sự nở vì nhiệt của vật rắn Khác với TN mô phỏng, mô phỏng TN là loại TN trên MVT mà người sử dụng chỉ có thể trình diễn, không có tương tác trên TN. Hình 2.10. Mô phỏng TN quá trình giãn nở đẳng nhiệt * TN ảo “Ảo” nghĩa là giống như thật, nhưng không có thật [59]. Ngoài ra, thuật ngữ “ảo” có thể được hiểu là toàn bộ môi trường, sự vật, hiện tượng… được tạo ra trên MVT như là môi trường làm việc thật nhưng lại không phải là môi trường, sự vật và hiện tượng thật [32]. TN ảo là TN được xây dựng từ các dụng cụ TN, các đối tượng được tạo ra trong môi trường ảo của MVT. Khi tiến hành TN trên các đối tượng ảo sẽ cho kết
  • 59. 48 quả như trên TN thực. Hay có thể nói, TN ảo là TN vật lí tồn tại thực trong môi trường ảo do MVT tạo ra [2]. Trong TN ảo, các đối tượng, các thiết bị, các công cụ,… được sử dụng rất giống với các đối tượng, các thiết bị, các công cụ,… trong thực tế. Hình 2.11. Thí nghiệm ảo Sự nở vì nhiệt của vật rắn * Phim thí nghiệm Theo Brophy, video clip là một đoạn phim ngắn, một loại hình đa phương tiện kết hợp nghe nhìn, được trích từ một bộ phim, một bài hát, hay một đoạn phim ghi lại một quá trình, một sự kiện [49]. Phim TN có thể hiểu là một video clip ghi lại các hiện tượng vật lí diễn ra trong thực tế, nó được ghi hình lại và được trình diễn trong tiết học. Thông thường, đây là những hiện tượng không thể tiến hành trong phạm vi trường học, nhưng nó có thể quan sát trong thực tế cuộc sống. Căn cứ vào nội dung của các đoạn phim TN, có thể phân loại như sau: - Đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông
  • 60. 49 Hình 2.12. Phim TN mối quan hệ giữa thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt - Đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học Hình 2.13. Thí nghiệm với quả bóng bàn bị móp - Đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí Hình 2.14. Nguyên tắc hoạt động của rơ-le nhiệt - Đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí
  • 61. 50 Hình 2.15. Phân biệt cấu tạo phân tử ba thể rắn, lỏng, khí 2.3.3.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm trên máy vi tính Ưu điểm: - GV có thể chủ động tuỳ chỉnh tốc độ TN nhanh hay chậm, tạm dừng hoặc tua đi tua lại nhiều lần để phân tích, làm rõ nội dung kiến thức có liên quan; - Có thể truyền thụ cho HS khối lượng kiến thức lớn, chính xác và diễn cảm trong thời gian tương đối ngắn; - HS có thể dễ dàng quan sát ở mọi góc lớp khác nhau khi sử dụng màn hình lớn để trình chiếu các TN trên MVT; - Tăng cường tính trực quan của quá trình dạy học; - Đây là PTDH hỗ trợ tích cực cho việc kiểm tra, đánh giá của GV đối với HS và tự kiểm tra, đánh giá của HS. Hạn chế: - Việc khai thác và sử dụng TN trên MVT vào DH vật lí ít nhiều đòi hỏi trình độ CNTT ở mức độ nhất định của GV. Đặc biệt, khi GV tự mình thiết kế, chỉnh sửa các TN trên MVT theo đúng ý đồ DH riêng của bản thânthì yêu cầu về trình độ CNTT và đầu tư về thời gian tương đối cao; - TN trên MVT rất thu hút HS, do đó làm HS dễ bị phân tán tư tưởng nếu không có sự định hướng hợp lí vào đối tượng chính cần quan sát; - Trong một số trường hợp, sử dụng TN trên MVT đòi hỏi HS phải tham gia tích cực, tốc độ nhanh, nên những HS ở mức trung bình, yếu có thể không theo kịp.
  • 62. 51 2.4. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông được tiến hành thông qua gặp gỡ, trao đổi với các GV vật lí THPT theo các vấn đề được đề xuất trong phiếu điều tra. 2.4.1. Chọn mẫu điều tra Quá trình điều tra thực trạng đã tiến hành khảo sát, thăm dò ý kiến của 25 GV vật lí THPT thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế và 24 GV vật lí THPT thuộc tỉnh Quảng Trị. Song song với việc khảo sát, lấy ý kiến GV vật lí THPT, tìm hiểu thông tin người học được tiến hành trên 324 HS ở một số trường THPT thuộc địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Trị. 2.4.2. Nội dung điều tra Nội dung điều tra được thể hiện thông qua hệ thống câu hỏi trong các phiếu điều tra GV và HS, với mục đích đánh giá các vấn đề liên quan trong thực tế giảng dạy ở trường phổ thông. t Điều tra GV Hệ thống câu hỏi của phiếu điều tra GV xoay quanh các vấn đề: - Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí; - Tình hình sử dụng TN trong DH vật lí; - Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí; - Tình hình sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Tình hình sử dụng TN trên MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông; - Tình hình về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau; - Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. t Điều tra HS Quá trình điều tra, lấy ý kiến HS được tiến hành thông qua bảng hỏi gồm 15 câu, với các mức độ đồng ý được phân bố từ cao xuống thấp (5: rất đồng ý; 4: đồng ý; 3: phân vân - không đồng ý, không phản đối; 2: không đồng ý; 1: rất không đồng ý). Các câu hỏi tập trung làm rõ các vấn đề: - Thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông;
  • 63. 52 - Đánh giá về tác dụng của TN trong các giờ học vật lí ở trường phổ thông; - Đánh giá về tầm quan trọng của TN trong việc học vật lí; - Hứng thú của HS đối với TN vật lí; - Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu; - Tần suất GV sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí; - Hứng thú của HS đối với việc tự mình làm TN trong các giờ học vật lí; - Tần suất GV cho phép HS trực tiếp làm TN tại lớp. 2.4.3. Kết quả điều tra 2.4.3.1. Kết quả điều tra GV Kết quả điều tra đã cho thấy tình hình thực tế của việc sử dụng Các loại hình TN trong DH vật lí hiện nay như sau: ✡ Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí Khi được hỏi về tính cần thiết của việc sử dụng TN vào DH vật lí, các GV đã có sự lựa chọn và được thể hiện thông qua biểu đồ bên dưới. Qua đó, có thể thấy được hầu hết GV đều nhận thấy được vai trò quan trọng của TN trong DH vật lí. Hình 2.16. Tính cần thiết của việc sử dụng TN trong DH vật lí ✡ Tình hình sử dụng TN trong DH vật lí Điều tra về tần suất sử dụng TN trong DH vật lí, và giai đoạn nào của QTDH được sử dụng TN thường xuyên nhất, kết quả thu được như sau: 25% 63% 12% 0% Rất cần thiết Cần thiết
  • 64. 53 Hình 2.17. Tần suất sử dụng TN trong DH của GV Hình 2.18. Giai đoạn DH được sử dụng TN thường xuyên nhất Như vậy, TN chưa được sử dụng một cách thường xuyên ở trường phổ thông, và quá trình sử dụng TN thường được tập trung vào giai đoạn mở đầu bài học, các giai đoạn DH khác vẫn ít sử dụng TN. ✡ Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí Kết quả điều tra cho thấy, phần đông GV đều đánh giá cao hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí, không có GV nào đánh giá trung bình và dưới trung bình. Điều này chứng tỏ TN vật lí thực sự mang lại hiệu quả cao trong QTDH, góp phần phát triển toàn diện HS. Hình 2.19. Hiệu quả của việc sử dụng TN trong DH vật lí Rất tốt 55% Tốt 37% Khá 8% Trung bình 0% Dưới trung bình 0%
  • 65. 54 ✡ Tình hình sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí ở trường phổ thông Hình 2.20. Tần suất sử dụng TN tự tạo của GV Hình 2.21. Hiệu quả của việc sử dụng TN tự tạo trong DH Rất nhiều GV chưa bao giờ sử dụng TN tự tạo trong DH vật lí, tuy nhiên, phần đông số GV được hỏi đều rất đồng tình về việc TN tự tạo sẽ giúp ích trong DH. ✡ Tình hình sử dụng TN trên MVT trong DH vật lí ở trường phổ thông Khi được hỏi về hiệu quả tối ưu của MVT đem lại trong QTDH, có 10 GV cho rằng DH có sự hỗ trợ của MVT sẽ luôn luôn đem lại hiệu quả tối ưu, 7 GV cho rằng chỉ thỉnh thoảng, và 32 GV cho rằng tùy vào mục đích và cách thức sử dụng trong QTDH mà hiệu quả do MVT mang lại là khác nhau. Có 45 GV sử dụng MVT làm công cụ thiết kế bài giảng điện tử, 7 GV dùng để thiết kế TN trên máy tính, và 37 GV dùng để trình diễn các TN, đoạn phim sưu tầm từ nhiều nguồn khác nhau. Điều này cho thấy hầu hết GV đều đánh giá cao vai trò của MVT và thường xuyên sử dụng MVT trong QTDH dưới nhiều hình thức khác nhau. Và hầu hết GV đều có quan niệm đúng đắn về mối tương quan giữa TN trên MVT và TN thực (không có GV nào cho rằng TN trên MV hoàn toàn có thể thay thế được TN thực).
  • 66. 55 ✡ Tình hình về việc sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau Hình 2.22. Tần suất sử dụng phối hợp các loại hình TN của GV Kết quả điều tra cho thấy, phần đông GV được hỏi đều chưa bao giờ, hoặc chỉ mới một vài lần sử dụng phối hợp TN đơn giản tự chế tạo và TN trên máy tính, tuy nhiên, số đông GV lại cho rằng việc sử dụng phối hợp sẽ tốt hơn so với khi sử dụng riêng rẽ từng loại TN. ✡ Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông Khi điều tra về những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng TN trong DH vật lí ở trường phổ thông, chúng tôi đã thu được những ý kiến sau: Thuận lợi: Các GV cho rằng TN vật lí kích thích được hứng thú của HS đối với môn học, do đó, HS tỏ ra rất hào hứng khi tiết học có sử dụng TN. Bên cạnh đó, được sự ủng hộ của nhà trường trong việc đổi mới PPDH, phòng bộ môn được trang bị tương đối đầy đủ thiết bị, dụng cụ trong thời gian gần đây, nên việc sử dụng TN trong DH cũng thuận tiện hơn. Hầu hết đều cho rằng sử dụng TN giúp GV nâng cao năng lực chuyên môn, nên GV có động lực trong việc tăng cường sử dụng TN vào DH.
  • 67. 56 Khó khăn: GV ngại sử dụng TN trong DH vì sợ làm mất thời gian, không kịp hoàn thành nội dung bài học. Bên cạnh đó là do tính hiệu quả, độ bền, độ chính xác của các dụng cụ TN ở trường phổ thông hiện nay không đạt yêu cầu, nên GV không mặn mà với việc sử dụng TN. Mặt khác, đối với các tiết dạy trên lớp, GV muốn sử dụng TN thì phải di chuyển thiết bị từ phòng bộ môn đến phòng học, trong khi dụng cụ TN thường tương đối cồng kềnh, rườm rà, do đó gây khó khăn cho việc sử dụng TN vào DH. 2.4.3.2. Kết quả điều tra HS Sau khi tiến hành điều tra và phân tích số liệu dựa trên các câu trả lời của HS, với các mức độ đồng ý trong bảng hỏi được phân bố từ cao xuống thấp (5: rất đồng ý; 4: đồng ý; 3: phân vân - không đồng ý, không phản đối; 2: không đồng ý; 1: rất không đồng ý), kết quả thu được như sau: ✡ Thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông Đánh giá thái độ của HS đối với môn học Vật lí ở trường phổ thông thông qua 3 câu hỏi, với tỉ lệ các câu trả lời như sau: Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 1.Vật lí là một môn học khó đối với em 201 80 1 28 14 4,3 6. Em có thể dễ dàng hiểu được mọi thứ trong giờ học vật lí 0 15 40 86 183 1,7 10. Em không tìm thấy lí do gì để phải học Vật lí ngoại trừ đó là môn bắt buộc trong chương trình mà em phải học 95 147 57 20 5 3,9 Kết luận: Phần đông HS cấp THPT đều cảm thấy Vật lí thực sự là một môn học khó, và chưa có nhiều hứng thú đối với môn học.
  • 68. 57 ✡ Đánh giá về tác dụng của TN trong các giờ học Vật lí ở trường phổ thông Tác dụng của TN được đánh giá thông qua các câu hỏi 2, 4, 12 với kết quả trả lời thu được như sau: Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 2. Em tập trung vào bài học hơn khi giáo viên tiến hành các thí nghiệm vật lí 87 142 58 21 16 3,8 4. Em học Vật lí tốt hơn khi có thí nghiệm 101 89 68 33 33 3,6 12. Thí nghiệm giúp em dễ dàng hiểu rõ các kiến thức vật lí hơn 79 123 48 44 30 3,5 Kết luận: Đối với HS, TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành các nội dung kiến thức vật lí. ✡ Đánh giá về tầm quan trọng của TN trong việc học Vật lí Khi được hỏi về tầm quan trọng của TN đối với việc học Vật lí, điểm trung bình các câu trả lời của HS là 3,3. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 14. Em tin rằng: thí nghiệm là một phần quan trọng của việc học Vật lí 50 109 87 38 40 3,3 Kết luận: Niềm tin của HS đối với vai trò của TN trong DH vật lí là tương đối cao. Khẳng định lần nữa về ảnh hưởng tích cực của TN đối với quá trình học tập vật lí của HS ở trường phổ thông.
  • 69. 58 ✡ Hứng thú của HS đối với TN vật lí Các câu hỏi điều tra hứng thú của HS đối với TN vật lí đều có điểm trung bình tương đối cao. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 7. Em mong chờ được học các tiết học có thí nghiệm vật lí 89 143 70 5 17 3,9 9. Em muốn có nhiều thí nghiệm hơn khi học vật lí 78 150 73 7 16 3,8 Kết luận: TN ảnh hưởng đến hứng thú học tập vật lí của HS. Một tiết dạy vật lí có sử dụng TN khiến HS yêu thích hơn bình thường. ✡ Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu Hứng thú của HS đối với việc quan sát các TN được trình chiếu được điều tra thông qua câu hỏi số 11. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 11. Em thích học các giờ học vật lí có sử dụng trình chiếu các đoạn phim thí nghiệm, các hiện tượng thực tế 174 98 50 2 0 4,4 Kết luận: Ngoài TN thực, HS cũng đặc biệt hứng thú với việc quan sát các TN do GV trình chiếu. ✡ Tần suất GV sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí Tần suất sử dụng các loại hình TN trong giờ học vật lí của GV được tiến hành điều tra thông qua 3 câu hỏi. Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ Điểm
  • 70. 59 đồng ý trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 3. Giáo viên thường xuyên tiến hành thí nghiệm trong các giờ học vật lí 0 0 34 157 133 1,7 8. Giáo viên thường xuyên trình chiếu các thí nghiệm, đoạn phim liên quan đến bài học giúp em dễ hiểu hơn khi học vật lí 2 5 40 201 76 1,9 15. Giáo viên thường xuyên kết hợp trình chiếu và làm thí nghiệm vật lí 0 0 55 144 125 1,8 Kết luận: Trong các giờ học vật lí, HS ít được xem GV tiến hành các TN thực và cũng không được xem nhiều các TN do GV trình chiếu. Việc kết hợp 2 phương pháp này cũng không được GV sử dụng một cách thường xuyên. ✡ Hứng thú của HS đối với việc tự mình làm TN trong các giờ học vật lí Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ đồng ý Điểm trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 13. Em thích được tự mình làm các thí nghiệm trong giờ học vật lí 177 119 24 3 1 4,4 Kết luận: HS đặc biệt hứng thú với việc được tự mình thao tác trên các TN vật lí trong các giờ học trên lớp. ✡ Tần suất GV cho phép HS trực tiếp làm TN tại lớp Câu hỏi Số câu trả lời tương ứng với mức độ Điểm
  • 71. 60 đồng ý trung bình(5) (4) (3) (2) (1) 5. Giáo viên vật lí thường xuyên tạo điều kiện cho em trực tiếp làm thí nghiệm ngay tại lớp học 0 2 35 135 152 1,7 Kết luận: Tuy nhiên, GV lại không thường xuyên tạo điều kiện cho HS trực tiếp tiến hành các TN trong giờ học vật lí 2.4.4. Kết luận Mặc dù đánh giá Vật lí là một môn học khó, nhưng HS nhận thức được rằng TN là một PTDH hiệu quả trong việc hình thành và phát triển nhận thức vật lí. HS có hứng thú với các giờ học có TN, có trình chiếu TN và đặc biệt yêu thích việc trực tiếp tham gia các TN vật lí trong các tiết học vật lí. Tuy nhiên, GV vẫn chưa thường xuyên sử dụng TN trong các giờ học vật lí, và chưa tạo nhiều điều kiện cho HS trực tiếp làm TN ngay trên lớp học. 2.5. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 2.5.1. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí Trong giai đoạn DH hiện nay, sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí phổ thông có thể được xem là giải pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng học tập môn Vật lí của HS. Điều này được thể hiện ở một số luận điểm sau: ♦ Để khắc phục những khó khăn của mỗi loại hình TN Như đã phân tích ở trên, TN có vai trò đặc biệt quan trọng trong DH vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên, nếu chỉ đơn thuần sử dụng duy nhất TN được trang cấp thì không thể mang lại hiệu quả cao trong DH. Hạn chế này không phải do chủ quan những tồn tại của TN được trang cấp, mà do nhiều lí do khách quan khác nhau, có thể liệt kê như [57]: - TN cần sử dụng trong tiến trình DH không nằm trong danh mục TN ở trường phổ thông;
  • 72. 61 - Một số TN khi thực hiện sẽ gây nguy hiểm cho người học (phóng xạ, hoá chất độc hại...); - TN mô tả các hiện tượng, quá trình rất hiếm, ở rất xa hoặc không thể quan sát trực tiếp trong điều kiện bình thường (hoạt động của hệ hô hấp, tuần hoàn trong cơ thể người, bản chất sự điều tiết của mắt...); - Các hiện tượng, quá trình xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm. Đối mặt với những khó khăn này, sử dụng TN trên MVT được xem là một giải pháp tốt. Tuy nhiên, đây không phải là một giải pháp toàn diện có thể tuyệt đối hoá khắc phục mọi khó khăn, vì TN trên MVT còn có những hạn chế nhất định [57], như: - Chủ yếu phát triển kĩ năng thao tác trí tuệ, khó hình thành thao tác chân tay cho người học; - Nếu không được thiết kế tốt, TN trên MVT sẽ có sự sai khác lớn về giao diện so với TN ; - Không thể thay thế hoàn toàn các TN thực; - Sự cảm nhận về trực giác không tồn tại ở TN trên MVT.
 Mặt khác, rèn luyện kĩ năng thực hành và tư duy sáng tạo cho người học là một nhiệm vụ quan trọng cần thực hiện trong giáo dục. Do đó, DH vật lí nếu chỉ sử dụng TN và TN trên MVT thôi là chưa đủ. Sử dụng TN tự tạo là một phương pháp DH tích cực, nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS. Đặc biệt, khi HS trực tiếp gia công, lắp ráp, tiến hành TN sẽ tạo được động cơ, hứng thú học tập, tự giác, chủ động tham gia xây dựng kiến thức mới. Bên cạnh đó, việc đơn giản hoá các hiện tượng vật lí bằng TN tự tạo không chỉ dừng lại ở phạm vi lớp học mà HS còn có thể thoả sức sáng tạo trong các hoạt động tự học ở nhà, góp phần to lớn trong việc bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn cho HS. Chính vì thế, để TN có thể hoàn thành trọn vẹn các chức năng và nhiệm vụ trong DH thì phải sử dụng phối hợp các loại hình TN, cụ thể là sử dụng phối hợp TN, TN tự tạo và TN trên MVT. Mỗi loại hình TN đều có những ưu điểm, hạn chế nhất định. Sử dụng phối hợp với nhau sẽ góp phần khắc phục các hạn chế, đồng thời phát huy tối đa hiệu quả của từng loại hình TN trong DH.
  • 73. 62 ♦ Thể hiện sự phù hợp với các quan điểm lí luận dạy học Phương tiện dạy học không chỉ là phương tiện của việc dạy, mà còn là phương tiện của việc học; không chỉ là phương tiện trực quan, mà trước hết là phương tiện hoạt động của HS ở tất cả các giai đoạn của QTDH (định hướng mục đích nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng, củng cố kiến thức kĩ năng và kiểm tra đánh giá); không chỉ là phương tiện để hình thành kiến thức kĩ năng mới, mà còn là phương tiện tạo động cơ, kích thích hứng thú học tập và phát triển năng lực, nhất là năng lực thực nghiệm của HS [35]. Để sử dụng PTDH hiệu quả trong DH vật lí, tác giả Nguyễn Ngọc Hưng cũng đã nhấn mạnh cần phải chú trọng sử dụng phối hợp thiết bị thí nghiệm có sẵn và dụng cụ thí nghiệm tự chế tạo, phương tiện dạy học truyền thống và phương tiện dạy học hiện đại, trong đó có phương tiện dạy học số [35]. Mặt khác, sau khi phân tích về việc sử dụng PTDH trong DH vật lí dưới góc độ quan điểm của tâm lí học học tập, Nguyễn Đức Thâm và các công sự cũng đã đưa ra kết luận về sự cần thiết phải sử dụng phối hợp các PTDH trong DH vật lí, nhất là ở các lớp dưới, tạo điều kiện cho hoạt động nhận thức của HS diễn ra trên nhiều bình diện khác nhau nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS [69]. TN tự tạo và TN trên MVT, bản thân mỗi loại hình đều có những vai trò nhất định đối với DH vật lí ở trường phổ thông. Do đó, việc sử dụng phối hợp TN tự tạo và TN trên MVT không chỉ đơn thuần là giải quyết những khó khăn, hạn chế của TN , mà là sự kết hợp cần thiết, phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Trong những năm gần đây, DH tích hợp được quan tâm vì sự phù hợp của việc kết hợp các nội dung học tập. Hình thức học tập b-learning đang được đánh giá cao vì phép cộng thích hợp của hai hình thức học tập giáp mặt và e-learning. Do đó, sử dụng phối hợp các loại hình TN chính là sự kết hợp các PTDH đặc trưng của môn Vật lí ở trường phổ thông, là xu thế tất yếu và hoàn toàn hợp lí.
  • 74. 63 2.5.2. Vai trò của từng loại hình thí nghiệm khi tổ chức sử dụng phối hợp trong dạy học vật lí Sau khi xem xét việc sử dụng PTDH từ quan điểm của tâm lí học học tập, Nguyễn Đức Thâm và các cộng sự đã chỉ rõ rằng: việc sử dụng PTDH tạo điều kiện cho quá trình nhận thức của HS trên tất cả các bình diện khác nhau, đặc biệt là trên bình diện trực quan trực tiếp và bình diện trực quan gián tiếp [69]. Có thể cụ thể hoá vấn đề này trong bảng sau: Bảng 2.1. Vị trí của từng loại hình thí nghiệm TN TN tự tạo TN trên MVT GV tiến hành HS tiến hành GV tiến hành HS tiến hành Bình diện hành động đối tượng – thực tiễn X X Bình diện trực quan trực tiếp X X X Bình diện trực quan gián tiếp X Bình diện nhận thức khái niệm – ngôn ngữ X Xác định vị trí của từng loại hình TN trong QTDH vật lí, có thể xem TN là thành tố quan trọng; TN tự tạo giúp phát triển kĩ năng thực hành, kích thích hứng thú học tập HS; TN trên MVT giúp HS phát triển tư duy trừu tượng, hiểu rõ bản chất vật lí hơn. Tuy nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông, không phải bài học nào cũng có TN. Do đó, việc sử dụng phối hợp không nhất thiết bất kì bài học nào cũng phải có đầy đủ sự xuất hiện của cả 3 loại hình này. Đối với trường hợp TN bài học không có TN, hoặc có nhưng không sử dụng được, thì vai trò của TN tự tạo và TN trên
  • 75. 64 MVT sẽ được tăng cường. 2.5.3. Nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Sử dụng phối hợp các loại hình TN nhằm tăng hiệu quả của QTDH. Do đó, trước hết cần bảo đảm các nguyên tắc DH chung [42], ngoài ra cần đảm bảo một số nguyên tắc đặc trưng của mỗi loại hình TN [4]. Trên cơ sở đó, nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí bao gồm: - Các TN sử dụng trong quá trình phối hợp phải đảm bảo tính khoa học, phù hợp với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng trong tự nhiên; - Hệ thống các TN sử dụng trong quá trình phối hợp phải phù hợp với nội dung chương trình, sách giáo khoa, đảm bảo thực hiện đúng các mục tiêu QTDH đã đề ra; - Các TN được lựa chọn sử dụng phối hợp trong DH phải phù hợp với trình độ nhận thức và tâm lí của HS; - Ưu tiên khai thác triệt để TN, tăng cường TNTT và lựa chọn hợp lí các TN trên MVT; - Sử dụng phối hợp với các PPDH tích cực, phân bổ thời gian hợp lí cho từng giai đoạn nhận thức trong tiến trình DH; - Không được quá lạm dụng các TN ảo, TN mô phỏng. Không sử dụng TN ảo, TN mô phỏng để đặt vấn đề trong DH; - Tạo điều kiện phát huy vai trò chủ động của HS đối với mỗi loại hình TN, đặc biệt là TN và TN tự tạo; - Các yếu tố, chi tiết của từng loại hình TN cần rõ ràng, dễ quan sát, mang tính thẩm mĩ, giáo dục cao, không đi ngược lại với thuần phong mĩ tục của dân tộc. 2.5.4. Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí 2.5.4.1. Tăng cường sử dụng thí nghiệm mở đầu bằng thí nghiệm tự tạo để tạo tình huống có vấn đề Tạo tình huống có vấn đề để mở đầu bài DH vật lí là rất cần thiết. Có nhiều cách khác nhau để tạo tình huống có vấn đề nhưng biện pháp mang lại hiệu quả cao
  • 76. 65 và trực quan nhất là tăng cường sử dụng TN mở đầu bằng các TN tự tạo. Trong một số trường hợp không thể tiến hành TN tự tạo, có thể cho HS xem các đoạn phim TN chứa đựng các tình huống có vấn đề. Những TN này không cần phải quá phức tạp, tuy nhiên HS sẽ khó có thể giải thích với những kiến thức đã được học. Sự khó khăn này nằm trong vùng phát triển gần, do đó sẽ kích thích hứng thú học tập, khát khao chiếm lĩnh tri thức với mục đích làm sáng tỏ hiện tượng của HS. 2.5.4.2. Giải quyết vấn đề một cách hợp lí bằng cách đưa ra thí nghiệm khảo sát, kết hợp minh họa đúng lúc với thí nghiệm trên máy vi tính Thông qua TN, HS có thể tiếp thu được một số thông tin nhất định từ những vấn đề đang học. Việc đưa ra TN khảo sát, TN minh hoạ đúng lúc sẽ giúp cho HS thu thập thông tin một cách dễ dàng, tạo điều kiện để đưa ra những đánh giá sơ bộ về tính chất của các sự vật, hiện tượng. Sử dụng TN để khảo sát luôn tăng cường tính thuyết phục và hình thành thế giới quan cho HS. Ngoài ra, việc sử dụng TN trên MVT để minh hoạ sẽ giúp HS hiểu rõ bản chất các hiện tượng vật lí một cách dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, việc đưa TN đúng lúc còn có tác dụng kiểm tra trực tiếp hoặc thông qua một hệ quả về những dự đoán của HS trước đó. Điều này đặc biệt khuyến khích HS mạnh dạn đưa ra những suy nghĩ, nhận định riêng của mình, đồng thời giúp HS tự giác điều chỉnh tri thức một cách đúng đắn. 2.5.4.3. Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm trực diện của học sinh để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh Bản thân HS không thể tự lắp ráp, tiến hành các TN một cách có hiệu quả. Vì nếu làm TN không thành công sẽ khiến các em chán nản và mất tự tin vào bản thân. Do đó, GV cần phải kiên trì, có kế hoạch cụ thể, vận dụng phối hợp TN của GV và TN của HS để rèn luyện khả năng tư duy cũng như kĩ năng thực hành tổng hợp, tạo điều kiện cho các em làm quen, biết cách sử dụng các dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật thông dụng trong cuộc sống hàng ngày. Đối với một số TN biểu diễn, GV có thể giới thiệu sơ qua về dụng cụ và HS được thao tác trực tiếp dưới sự hướng dẫn của GV. Tuy nhiên, sẽ rất khó để tất cả các HS đều được thao tác với loại TN này. Do đó, TN tự tạo là giải pháp để tăng cường hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho HS.
  • 77. 66 2.5.4.4. Chú trọng đến việc rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập thí nghiệm Bài tập TN là phương tiện để nâng cao nhận thức cảm tính và lí tính cho HS. Thông qua việc giải bài tập TN, các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hoá... được rèn luyện và phát triển. Tuy nhiên, việc sử dụng bài tập TN trong DH vật lí hiện nay chưa được GV quan tâm đúng mức. Bài tập TN là loại bài tập yêu cầu cao tính tích cực, tự lực của HS qua các thao tác tay chân và trí tuệ. Qua đó thói quen đặt câu hỏi, tinh thần độc lập suy nghĩ, tư duy khoa học, tư duy sáng tạo của HS được rèn luyện và có cơ hội phát triển. Vì thế, GV vần quan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng bài tập TN và rèn luyện cho HS các kĩ năng giải bài tập TN trong QTDH vật lí thông qua các TN hoặc TN tự tạo. Các bài tập TN này không chỉ tiến hành ngay tại các giờ học chính khoá, ngay trong không gian lớp học, mà còn có thể tiến hành ở nhà, tăng cường hoạt động tự học, tự nghiên cứu cho HS. 2.5.4.5. Định hướng cho học sinh thảo luận về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo trong nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Việc trao đổi, thảo luận, tranh luận sẽ giúp HS mạnh dạn trong diễn đạt, bộc lộ quan điểm của bản thân, đồng thời học hỏi thêm kinh nghiệm của các bạn khác trong lớp. Điều này còn góp phần phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển năng lực giao tiếp, khắc phục yếu điểm rụt rè trong học tập. Do đó sẽ giúp HS tự tin, chủ động trong học tập và hiệu quả trong việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Song song với định hướng cho HS thảo luận các phương án TN, hình thức làm việc nhóm đối với các TN tự tạo đặc biệt hữu ích đối với HS trong trường hợp này. 2.5.4.6. Tăng cường sử dụng thí nghiệm trên máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm trong dạy học vật lí Trong những năm gần đây, MVT đã nhanh chóng xâm nhập vào nhà trường và trở thành phương tiện DH có tác dụng cao. Một mặt, MVT góp phần mở rộng các nguồn tri thức cho HS, giúp HS lĩnh hội tri thức nhanh chóng. Mặt khác, MVT còn góp phần vào việc đổi mới PPDH của GV ở trường phổ thông. Đối với TN, MVT hỗ trợ với nhiều hình thức như: mô phỏng TN, TN mô
  • 78. 67 phỏng, TN ảo, phim TN..., ngoài ra còn hỗ trợ TN thực có các dụng cụ và phần mềm chuyên biệt. Sử dụng MVT hỗ trợ TN sẽ góp phần tạo điều kiện để đổi mới PPDH theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức, từng bước pháp triển năng lực HS. Đặc biệt đối với những quá trình, hiện tượng vật lí diễn ra quá nhanh, quá chậm, thì việc sử dụng TN trên MVT sẽ giúp HS hiểu rõ kiến thức, thấy rõ những biến đổi nội tại bên trong của các quá trình. 2.5.5. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí được đề xuất dựa trên cơ sở quy trình chung thiết kế bài dạy học, đồng thời bảo đảm các nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN. Quy trình này gồm 8 bước: Xác định mục tiêu DH; Xác đinh vai trò của TN đối với mục tiêu DH; Kiểm tra tình hình sử dụng của TN liên quan đến nội dung bài học; Xây dựng danh mục TN cần sử dụng phối hợp liên quan đến nội dung bài học; Lựa chọn phương pháp dạy học chủ đạo; Xác định vị trí từng loại hình TN phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn; Thiết kế tiến trình DH; Tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. Các bước này được sơ đồ hoá trong hình dưới đây (Hình 2.16).
  • 79. 68 Xác định mục tiêu dạy học Xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu dạy học Xác định vị trí từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn Kiểm tra tình hình sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học Xây dựng danh mục thí nghiệm cần sử dụng phối hợp liên quan đến nội dung bài học Lựa chọn phương pháp dạy học chủ đạo Thiết kế tiến trình dạy học Tổ chức dạy học theo tiến trình đã thiết kế Hình 2.23.Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong dạy học vật lí
  • 80. 69 - Bước 1: Xác định mục tiêu bài học Dựa vào chương trình để xác định những mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực, đó là những gì người học cần đạt được sau khi hoàn thành bài học. Việc xác định mục tiêu bài học là rất cần thiết và có tầm quan trọng đặc biệt, vì qua đó mới xác định được phương hướng, tiêu chí để quyết định về nội dung, PP, phương tiện DH, có được ý tưởng rõ ràng về những nội dung cần kiểm tra, đánh giá sau mỗi bài học. Thực hiện bước này có thể phòng tránh trường hợp sử dụng phối hợp các loại hình TN đi quá xa so với mục tiêu bài học. - Bước 2: Xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu dạy học Căn cứ vào mục tiêu và nội dung bài học, để đánh giá vai trò của TN đối với việc hoàn thành các yêu cầu của bài học. Tuỳ theo mục tiêu cụ thể của từng bài học khác nhau để xác định mức độ ưu tiêu của từng loại hình TN theo các mức độ khác nhau. Mặt khác, với cùng một loại hình TN, tương ứng với các mục tiêu DH khác nhau sẽ có cách tổ chức khác nhau trong QTDH. - Bước 3: Kiểm tra tình hình sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học Sử dụng phối hợp các loại hình TN luôn phải đề cao việc khai thác những trang thiết bị có sẵn của trường phổ thông. Do đó, trước hết cần đánh giá hiệu quả của TN liên quan đến nội dung bài học. Tuỳ theo tình hình thực tế của TN (có hay không, sử dụng được hay không, số liệu chính xác hay không) để xác định phương án sử dụng phù hợp trong QTDH. - Bước 4: Xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học Sau khi kiểm tra tình hình sử dụng của TN, GV cần nghiên cứu kĩ các nội dung kiến thức liên quan đến bài học, phân tích các hiện tượng vật lí xảy ra để thấy rõ cơ chế của hiện tượng. Qua đó GV định hướng, lập danh sách các TN cụ thể cần dùng trong bài, cũng như cách sử dụng của mỗi loại hình TN trong từng đơn vị kiến thức. Đây là giai đoạn chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học. Đối với TN tự tạo thì cần phải có sự gia công, làm thử trước, để đảm bảo TN xảy ra thành công. Trong nghiên cứu này, đặc biệt tập trung nhấn mạnh vai trò chủ
  • 81. 70 đạo của HS đối với các TN tự tạo. Tức là đối tượng chính sử dụng các TN tự tạo trong QTDH không phải là GV, mà chính là HS. Đối với các hình thức TN trên MVT, GV có thể khai thác, sưu tầm từ nhiều nguồn khác nhau, như: internet, đĩa CD, VCD, DVD,...Những TN này nên được tập trung lại và tổ chức lưu trữ trên MVT, tạo sự tiện lợi trong QTDH. - Bước 5: Lựa chọn phương pháp DH chủ đạo Khi áp dụng một PPDH cụ thể, ngoài việc phát triển tư duy, logic cho HS, GV đồng thời đã góp phần giáo dục HS các phẩm chất quan trọng. Tuy nhiên, không một PPDH nào được xem là vạn năng và thích hợp cho việc giải quyết mọi nhiệm vụ DH. Vì vậy tuỳ thuộc vào mục tiêu của bài học, đặc điểm lứa tuổi của HS và các yếu tố khác để lựa chọn PPDH thích hợp là một trong các biện pháp nâng cao hiệu quả của QTDH. Thực tế dạy học vật lí cũng cho thấy, không có một PPDH nào được áp dụng tách biệt hoàn toàn với các phương pháp khác. Do đó, lựa PPDH chủ đạo không có nghĩa là sử dụng duy nhất PPDH này trong toàn bộ tiến trình DH. Hiện nay, có nhiều PPDH tích cực phù hợp với đặc thù của DH vật lí và có thể phát huy hiệu quả của TN trong DH. Tuy nhiên, phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được lựa chọn để sử dụng phối hợp các loại hình TN với nhau trong phạm vi nghiên cứu của luận án. - Bước 6: Xác định vị trí từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của phương pháp dạy học đã chọn Sau khi lựa chọn PPDH chủ đạo, sẽ tiến hành phân bố các loại hình TN vào từng giai đoạn của PPDH cụ thể. Sự phân bố này được dựa trên ưu, nhược điểm của từng loại hình TN, cũng như sự phù hợp với mục tiêu DH. Có hai kiểu phân bố phối hợp có thể kể đến, bao gồm: phối hợp các loại hình TN giữa các giai đoạn DH khác nhau, và phối hợp nhiều loại hình TN trong cùng một giai đoạn DH. - Bước 7: Thiết kế tiến trình dạy học Lên kế hoạch DH chi tiết đồng nghĩa với việc soạn thảo một kịch bản hoàn chỉnh cho tiết dạy. Sản phẩm của việc làm này là giáo án chi tiết về QTDH sẽ diễn ra. Kế hoạch DH càng chi tiết bao nhiêu thì hiệu quả giờ học sẽ chất lượng bấy nhiêu. Kế hoạch DH cần thể hiện rõ ý đồ mà mục đích của các phương án sử dụng phối hợp
  • 82. 71 Các loại hình TN. Tùy thuộc vào đối tượng HS, và điều kiện cụ thể để có sự điều chỉnh phù hợp. - Bước 8: Tổ chức dạy học theo tiến trình đã thiết kế Đây là giai đoạn GV hiện thực hoá ý tưởng DH đã xây dựng trên những đối tượng HS cụ thể. Qua đây, GV sẽ đánh giá được sự phù hợp của các phương án DH và có sự điều chỉnh hợp lí. Sau khi tổ chức DH chủ đề, GV cũng cần đánh giá các mặt như: - Tính phù hợp thực tế DH với thời lượng dự kiến; - Mức độ đạt được mục tiêu học tập qua đánh giá các hoạt động học tập; - Sự hứng thú của HS thông qua quan sát; - Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất. Việc đánh giá tổng thể sẽ giúp GV điều chỉnh kế hoạch DH cho phù hợp hơn. Mặt khác, đánh giá HS cho phép GV có thể biết được mục tiêu DH đề ra có đạt được hay không. Mục tiêu DH có thể được thực hiện thông qua các hoạt động DH và thông qua các công cụ đánh giá. 2.5.6. Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Có nhiều phương pháp DH tích cực phù hợp với đặc thù DH vật lí ở trường phổ thông như: phương pháp mô hình, phương pháp thực nghiệm, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề... Tuy nhiên, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề được đánh giá có hiệu quả cao trong việc phát huy tính chủ động của người học, đồng thời, năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực cốt lõi cần hình thành và phát triển cho người học trong giai đoạn hiện nay. Do đó, phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề được lựa chọn để vận dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN vào một số tiến trình DH cụ thể. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được xem như hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ pháp DH có tính đến logic của các thao tác tư duy và các quy luật của hoạt động nhận thức của HS. Sự khác nhau cơ bản giữa DH phát hiện và giải quyết vấn đề với DH truyền thống là ở mục đích và nguyên tắc tổ chức QTDH. Mục đích của DH phát hiện và giải quyết vấn đề là làm cho HS nắm vững không chỉ các cơ sở khoa học mà chính cả quá trình thu nhận các kiến thức và các sự kiện
  • 83. 72 khoa học, sự phát triển của năng lực nhận thức và sáng tạo của HS. Nguyên tắc cơ bản tổ chức DH phát hiện và giải quyết vấn đề là nguyên tắc hoạt động tìm kiếm của HS, tức là nguyên tắc HS tự tìm kiếm các sự kiện khoa học, các hiện tượng, định luật, các phương pháp nghiên cứu khoa học, các phương pháp ứng dụng kiến thức vào thực tế [42]. 2.5.6.1. Các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Quá trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có thể chia làm ba giai đoạn: Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức; giải quyết vấn đề; kiểm tra, vận dụng kết quả. ♦ Giai đoạn đặt vấn đề xây dựng bài toán nhận thức Đây là giai đoạn đặt HS vào tình huống có vấn đề, mục đích chính của giai đoạn này là: + Làm xuất hiện trước HS mâu thuẫn nhận thức, giúp HS xác định rõ nhiệm vụ nhận thức và tiếp nhận nó, tức là tạo ra nhu cầu nhận thức ở HS; + Kích thích ở HS hứng thú nhận thức sao cho các em phấn khởi, sẵn sàng giải quyết vấn đề một cách liên tục; + Đặt HS trước những khó khăn vừa sức, những khó khăn này khiến các em phải căng óc ra suy nghĩ giải quyết nhưng không được khó quá để làm mất hứng thú của HS. Khó khăn có thể giải quyết được sẽ củng cố niềm tin của HS. Khâu đầu tiên của giai đoạn này là tổ chức điều kiện làm nảy sinh tìm huống có vấn đề. Có nhiều cách tổ chức tình huống có vấn đề, các biện pháp xây dựng tình huống có vấn đề có thể như sau: - Kể chuyện mở đầu về ý nghĩa khoa học kĩ thuật và đời sống của hiện tượng sẽ được nghiên cứu; - Dùng TN vật lí; - Sử dụng các bài toán vật lí; - Sử dụng các bài toán thường dẫn tới các kết quả có tính chất nghịch lí hoặc không phù hợp với thực tế, trên cơ sở đó tạo ra vấn đề cần giải quyết; - Sử dụng các mẩu chuyện lịch sử hoặc các sự kiện, kết luận của các nhà khoa học các tư liệu trong lịch sử khoa học kĩ thuật, xã hội, thậm chí cả văn học.
  • 84. 73 ♦ Giai đoạn giải quyết vấn đề Mục đích của giai đoạn này là: - Đưa HS vào con đường tự lực, hình thành tri thức; - Làm cho HS quen dần với phương pháp khoa học trong nghiên cứu giải quyết vấn đề; - Để đạt mục đích ấy giai đoạn này bao gồm hai yếu tố cơ bản: xây dựng giả thuyết và kiểm tra giả thuyết. HS có thể rèn luyện được năng lực nhận thức một cách tự lực và sáng tạo khi họ biết cách nghiên cứu giải quyết vấn đề, mà việc nghiên cứu giải quyết vấn đề trong khoa học thì nhất thiết diễn ra theo con đường đề xuất và phát triển giả thuyết. Giả thuyết là một vấn đề giả sử có, đề ra để giải thích một hiện tượng nào đó và đòi hỏi phải được xác minh bằng TN hoặc bằng những luận chứng khoa học. Giả thuyết là một hình thức độc đáo của tư duy, nó bao gồm một số khái niệm, phán đoán, suy lí giả định, đồng thời nó chính là quá trình đề xuất, chứng minh, phát triển những điều đã giả định. Vì vậy giả thuyết có một vai trò quan trọng trong công việc rèn luyện tư duy khoa học. Giả thuyết được đề xuất và chứng minh bằng hai con đường: diễn dịch ngoại suy và diễn dịch tương tự. Việc lôi cuốn HS vào con đường xây dựng giả thuyết đòi hỏi phải rèn luyện cho HS có kĩ năng quan sát một cách có mục đích các sự vật và hiện tượng trong khuôn khổ tình huống có vấn đề, rồi sau đó vận dụng các tri thức đã có để xây dựng giả thuyết dựa trên cơ sở quan sát đó. Ở đây có sự kết hợp nhận thức của cảm tính với nhận thức lí tính. Trước một tình huống có vấn đề HS đề ra được nhiều giả thuyết khác nhau và GV hướng dẫn HS tiến hành luận chứng cho giả thuyết. Nghĩa là chọn lọc một cách có căn cứ một trong các giả thuyết đã đề ra làm con đường đáng tin nhất để giải quyết vấn đề. Cách chọn lọc tốt nhất là suy từ các giả thuyết ra các hệ quả khác nhau rồi kiểm tra các hệ quả đó bằng kinh nghiệm sẵn có hay bằng TN, kết quả là sẽ loại trừ được những giả thuyết sai lầm.
  • 85. 74 Khi đã lựa chọn được một giả thuyết tương đối có triển vọng, thì phải kiểm chứng các giả thuyết đó. Đối với Vật lí học việc kiểm chứng các giả thuyết thường được thực hiện nhờ TN. Chú ý lựa chọn TN kiểm chứng sao cho hiện tượng TN được đơn giản, thiết bị TN đơn giản, tiến hành TN ngắn gọn hợp lí, kết luận rút ra từ TN xuất hiện một cách logic và nằm trong phạm vi kiến thức mà HS có thể hiểu được. ♦ Giai đoạn kiểm tra, vận dụng kết quả Các công việc cụ thể của giai đoạn này là: a) Thảo luận kết quả và đánh giá; b) Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu; c) Phát biểu kết luận; d) Đề xuất vấn đề mới. Trong giai đoạn này chú ý cho HS vận dụng sáng tạo các tri thức đã thu nhận được, tức là vận dụng để giải quyết những tình huống mới, khai thác với những tình huống mới gặp phải khi thu nhận kiến thức [42]. 2.5.6.2. Vị trí của từng loại hình thí nghiệm khi sử dụng phối hợp theo các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Không phải nội dung kiến thức nào cũng giống nhau, nên trong mỗi giai đoạn DH, việc sử dụng phối hợp sẽ được linh động lựa chọn một cách phù hợp. Dựa trên việc phân tích các chức năng của PTDH vật lí dưới góc độ quan điểm của lí luận DH đã cho thấy rằng: Trong việc đặt kế hoạch sử dụng PTDH ở từng tiết học, GV phải lựa chọn và xác định PTDH nào cần sử dụng, sử dụng ở khâu nào của QTDH và sử dụng như thế nào để khai thác hết các tiềm năng về giáo dục của PTDH [69]. Do đó, sử dụng PTDH không chỉ để hình thành các kiến thức mới như hiện nay mà còn ở các khâu khác của QTDH, với nhiều mục đích khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm của các giai đoạn DH phát hiện và giải quyết vấn đề, có thể nhận thấy rằng, vị trí của từng loại hình TN có thể được phân bố như sau:
  • 86. 75 Hình 2.24. Sử dụng phối hợp TN theo các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đề xuất giả thuyết Lên kế hoạch giải quyết vấn đề Thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề ĐẶT VẤN ĐỀ, XÂY DỰNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC Tạo tình huống có vấn đề Phát hiện và nhận dạng vấn đề phát sinh Phát biểu vấn đề cần giải quyết KIỂM TRA VẬN DỤNG KẾT QUẢ Thảo luận, đánh giá kết quả Khẳng định giả thuyết Thực hiện kế hoạch giải Bác bỏ giả thuyết Đề xuất vấn đề mới TN tự tạo + phim TN MVT + TN TN tự tạo + MVT
  • 87. 76 ♦ Đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của quá trình nhận thức (Giai đoạn đặt vấn đề xây dựng bài toán nhận thức) Khi nghiên cứu vấn đề tính quy luật của quá trình nhận thức các kiến thức mới và nguồn gốc của sự tư duy sáng tạo trong tâm lí học hiện đại, M. I. Makhmutev đã chứng minh rằng, một trong những tính quy luật quan trọng nhất của quá trình nhận thức các kiến thức mới là việc nêu vấn đề. Không có bước xuất phát điểm đó thì quá trình tư duy sáng tạo chưa bắt đầu [85]. Để tích cực hóa tư duy của HS trong quá trình xây dựng vấn đề DH, thông thường có 3 biện pháp cụ thể là: - Kể một câu chuyện về ý nghĩa của hiện tượng đang nghiên cứu trong khoa học, kĩ thuật, đời sống - Sử dụng TN vật lí - Giải bài tập vào lúc mở đầu bài học [85]. Trong đó, TN tự tạo là biện pháp có thể tác động đến tư duy HS một cách trực quan nhất, nhanh chóng hình thành mâu thuẫn nhận thức để tạo tình huống có vấn đề. 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. Kết quả của TN sẽ 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 các em. Do đó, ở giai đoạn này của QTDH, sử dụng các TN tự tạo sẽ mang lại hiệu quả cao. Ưu điểm của việc sử dụng TN tự tạo ở giai đoạn này là có tác động đồng bộ đến các giác quan của HS, tạo nên sự bất ngờ, hứng thú, tạo tiền đề phát triển tư duy một cách tích cực. Sử dụng các TN tự tạo đơn giản, có tính chất nghịch lí để tạo tình huống có vấn đề sẽ thực hiện được chức năng tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú nhận thức của HS, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu. Đối với những hiện tượng diễn ra trong thời gian ngắn ngắn, dễ quan sát, cho kết quả ngay, và đặc biệt là có thể tiến hành trong lớp học thì việc sử dụng TN
  • 88. 77 tự tạo là một phương án khả thi. Còn những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên mà không thể tái tạo lại dưới hình thức TN tự tạo trong lớp học, thì phim TN sẽ là một lựa chọn tối ưu. Phim TN được sử dụng để minh họa hiện tượng, tạo tình huống có vấn đề nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS. Trong giai đoạn này, phim TN giúp cho HS có cái nhìn sơ bộ về vấn đề, từ đó định hướng cho những hoạt động tư duy trong các giai đoạn tiếp theo. Ưu điểm của việc sử dụng phim TN trong giai đoạn này là tiết kiệm được thời gian, hiện tượng vật lí xuất hiện rõ ràng. ♦ Thực hiện giải quyết vấn đề DH hiện nay có thể sử dụng nhiều phương pháp để xây dựng cho HS những năng lực sáng tạo. Dù lựa chọn sử dụng phương pháp nào đi chăng nữa thì mục tiêu cuối cùng vẫn là lôi cuốn HS vào quá trình tìm tòi, nghiên cứu những vấn đề mới đối với bản thân. Chính sự nghiên cứu tự lực đó gắn liền hữu cơ với sự tích cực hóa tư duy [85]. Lí luận và thực tiễn đã chứng minh rằng, TN có vai trò quan trọng, không gì thay thế được trong giai đoạn hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Trong chương trình vật lí ở trường phổ thông, một số kiến thức được rút ra bằng phép suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác. Vì vậy, những kiến thức rút ra này là đúng đắn. Tuy nhiên, để thể hiện tính chất thực nghiệm của khoa học Vật lí và làm tăng sự tin tưởng của HS vào tính chân thực của kiến thức thu được, GV cũng cần tiến hành các TN để kiểm nghiệm lại. Sử dụng TN trong giai đoạn này sẽ góp phần hình thành kiến thức một cách có hệ thống cho HS. Quan điểm "Cần sử dụng các thiết bị TN thực hành ngay trong khâu nghiên cứu tài liệu mới để tăng cường hoạt động tự lực và rèn luyện kĩ năng TN của HS" [69] cho thấy sự phù hợp của việc sử dụng TN trong giai đoạn này.
  • 89. 78 Tuy nhiên, thực tế không phải TN nào cũng có dụng cụ, hoặc có dụng cụ nhưng chỉ sử dụng được một cách định tính. Bất kể là có dụng cụ hay không có dụng cụ, hoặc dụng cụ không còn tốt, thì GV vẫn nên hướng dẫn HS xây dựng các phương án TN (TN tư duy). Sau đó, nếu không có dụng cụ thì GV có thể cho HS xem TN trên MVT, cụ thể là các phim TN. Đối với những bộ TN không thể đo được định lượng thì GV vẫn giới thiệu TN, cách tiến hành, cách xử lí số liệu và sau đó cung cấp số liệu một cách gián tiếp thông qua TN trên MVT (phim TN, TN ảo, TN mô phỏng) để HS rèn luyện kĩ năng xử lí số liệu, cách tính sai số, cách viết kết quả TN. Ngoài ra, do trình độ toán học của HS còn hạn chế, do các thiết bị TN ở trường phổ thông không cho phép tiến hành những TN phức tạp, với các phép đo định lượng chính xác cao hoặc vì thời gian eo hẹp của mỗi tiết học nên một số kiến thức không thể xây dựng bằng con đường lí thuyết và cũng không thể xây dựng bằng con đường thực nghiệm. Trong những trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái quát do các nhà khoa học đã tìm ra, buộc HS phải thừa nhận. Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành TN để minh họa kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản. Do đó, có thể kết hợp sử dụng TN ảo, TN mô phỏng sẽ đem lại hiệu quả cao, trực quan hóa nội dung kiến thức cho học sinh, giúp học sinh dễ ghi nhớ, dễ hiểu, dễ vận dụng [70]. Như vậy, trong giai đoạn này có thể khai thác tối đa sự hỗ trợ của các TN trên MVT phối hợp với TN ở trường phổ thông. Điều này, thể hiện vai trò đa năng của các TN trên MVT khi sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. ♦ Kiểm tra, vận dụng kết quả TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong giai đoạn kiểm tra, vận dụng kết quả. Đây là giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức, kĩ năng của HS được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ TN thực hành sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí phổ thông. Quá trình này của HS diễn ra không những trong các giờ nội khóa mà cả trong các giờ học ngoại khóa, kể cả ở nhà.
  • 90. 79 Để đánh giá khả năng vận dụng kiến thức của HS, có thể sử dụng công cụ là các TN trên MVT, cụ thể là các đoạn phim TN quay lại các hiện tượng thực tế, có liên qua đến bài học. Việc sử dụng các bài tập TN ở giai đoạn này không phải là sự lặp lại hoàn toàn các TN đã làm nhằm nhắc lại những kiến thức cũ, mà phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của HS, giúp HS thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống sản xuất của các kiến thức này. Các TN được sử dụng có thể được tiến hành với các TN tự tạo từ các vật liệu dễ kiếm. Những TN tự tạo này có thể do GV chế tạo và tiến hành, hoặc là những TN tự tạo đơn giản do HS tự làm lấy. Trong các loại hình TN được sử dụng, TN thực hành của HS có vai trò nổi bật trong việc củng cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng của người học. Việc tiến hành các TN thực hành của HS trong giai đoạn này phải được giao trực tiếp cho HS thông qua những nhiệm vụ cụ thể. Nội dung của những nhiệm vụ này phải phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS, chứ không đơn thuần chỉ là sự đòi hỏi hoạt động tay chân đơn giản. TN cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình hệ thống hóa kiến thức mà HS đã học. Việc tiến hành các TN song song sẽ tạo thuận lợi để HS so sánh, nhận ra được những điểm giống nhau, khác nhau của các hiện tượng, quá trình vật lí [70]. Nguyễn Đức Thâm và các cộng sự cũng đã thể hiện quan điểm sử dụng đa dạng các PTDH trong quá trình củng cố kiến thức, kĩ năng của HS, bao gồm: các dụng cụ TN đơn giản, các thiết bị TN thực hành, các mô hình, các chương trình phần mềm máy vi tính, các chương trình ôn tập trên vô tuyến truyền hình chưa được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới [69]. Đây cũng được xem là giai đoạn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN một cách đa dạng và hiệu quả trong DH vật lí ở trường phổ thông. 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của đề tài được xây dựng dựa trên nền tảng phân tích các quan điểm lí luận về việc sử dụng TN trong DH vật lí và điều tra thực trạng DH vật lí ở trường phổ thông. Một số kết luận chính bao gồm:
  • 91. 80 - Đối với DH vật lí, TN luôn đóng vai trò quan trọng bậc nhất. Tuy nhiên, việc sử dụng TN trong DH hiện nay chưa đạt được hiệu quả cao như mong muốn. Do đó, cần sử dụng phối hợp với các phương tiện DH khác. - MVT và TN tự tạo là những giải pháp hữu hiệu đã được công nhận để khắc phục phần nào những khó khăn trong DH vật lí. Trong đó MVT là một công cụ đa năng, nhưng trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, MVT chỉ được đề cập với vai trò hỗ trợ TN, cụ thể chỉ xét đến TN trên MVT, và chỉ tập trung vào mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, phim TN. Đối với phim TN, có thể được phân thành 4 loại, bao gồm: đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông; đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học; đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí; và đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí. - Căn cứ vào ưu, nhược điểm của mỗi loại hình TN và căn cứ vào một số biện pháp giúp HS nhận thức có hiệu quả để xác định: sử dụng phối hợp các loại hình TN là giải pháp phù hợp trong đổi mới PPDH vật lí giai đoạn hiện nay. - Tuy nhiên, việc sử dụng phối hợp không phải chỉ khép kín trong từng bài học, mà có thể mở rộng ra nhiều bài trong một chương, hoặc liên chương. Do đó, đối với những bài không có TN vẫn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau. - Xác định hệ thống nguyên tắc, biện pháp và đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Quy trình này gồm 8 bước, bao gồm: xác định mục tiêu bài học; xác định vai trò của thí nghiệm đối với mục tiêu bài học; kiểm tra hiệu quả sử dụng của thí nghiệm liên quan đến nội dung bài học; xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; lựa chọn PPDH chủ đạo; xác định vị trí của từng loại hình thí nghiệm phù hợp với các giai đoạn của PPDH đã chọn; thiết kế tiến trình DH; tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. - Trong số các PPDH tích cực, phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề để có thể khai thác hiệu quả vai trò của TN trong DH vật lí nên được lựa chọn là PPDH chủ đạo để vận dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí. Trên cơ sở phân tích đặc điểm các giai đoạn DH cũng như sự phù hợp của từng loại hình TN để phân bố sử dụng phối hợp theo các giai đoạn cụ thể. Việc sử
  • 92. 81 dụng phối hợp các loại hình TN không chỉ gói gọn trong từng giai đoạn DH, mà còn liên tục trong tất cả các giai đoạn của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.
  • 93. 82 CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1. ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC Nhiệt học là một trong hai nội dung cơ bản của chương trình Vật lí lớp 10 THPT. Trên cơ sở đánh giá đặc điểm phần Nhiệt học, để rút ra những thuận lợi và khó khăn trong QTDH ở trường phổ thông. Tạo tiền đề xác định phương án sử dụng hiệu quả các loại hình TN trong DH một số kiến thức vật lí phần Nhiệt học. 3.1.1. Khái quát phần Nhiệt học Nhiệt học là một trong những bộ phận của vật lí học có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác của các phân tử. Trong chương trình và SGK hiện hành, toàn bộ nội dung kiến thức phần Nhiệt học THPT tập trung ở lớp 10 và được phân bố thành ba chương: “Chất khí”, “Cơ sở của nhiệt động lực học”, “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể”. Chương "Chất khí" là phần mở đầu của Nhiệt học, được phân phối dạy trong 7 tiết, trong đó 4 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra. Nội dung đề cập đến cấu trúc phân tử cũng như tính chất nhiệt của chất ở trạng thái khí; mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và tính chất nhiệt. Nội dung trọng tâm được xác định là thuyết động học phân tử của chất khí, các định luật về chất khí và phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Có rất nhiều các hiện tượng trong tự nhiên, trong cuộc sống liên quan đến kiến thức của chương như: Sự thay đổi áp suất theo độ cao và độ sâu, liên quan đến sự nở ra và co lại của chất khí theo nhiệt độ, liên quan đến các hiện tượng của tầng khí quyển... và là cơ sở cho phần nội năng – các nguyên lí nhiệt động lực học. Việc giải thích được các hiện tượng này không những đòi hỏi HS phải nắm vững kiến thức của chương mà còn phải biết vận dụng những kiến thức đó vào từng vấn đề cụ thể.
  • 94. 83 Chương "Cơ sở của nhiệt động lực học" trình bày một số khái niệm của nhiệt động lực học như: nội năng, công, nhiệt lượng và sự biến đổi qua lại của chúng trong một số quá trình như đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích…Trên cơ sở khái quát những sự kiện thực nghiệm quan sát được hai định luật cơ bản của nhiệt động lực học là nguyên lí I và nguyên lí II nhiệt động lực học. Chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” trình bày về cấu trúc vi mô của chất rắn và chất lỏng; khảo sát các đặc tính của chất rắn và chất lỏng. Thêm vào đó, ở cuối chương có đề cập đến sự chuyển thể và độ ẩm của không khí. Ở chương này khá trừu tượng đối với HS, GV cần tạo điều kiện tốt nhất cho HS khi nghiên cứu kiến thức của chương này. Đối với những bài có thể dùng TN nghiên cứu các hiện tượng vật lí thì GV nên tạo điều kiện để HS làm TN. Qua các TN được làm trên lớp sẽ kích thích tính chủ động, làm tăng hứng thú và hiệu quả của HS trong giờ học vật lí và từ đó tính tự học của các em được phát huy. 3.1.2. Nội dung và cấu trúc phần Nhiệt học 1. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí v Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí - Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng; - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao; - Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. Mỗi phân tử va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể, nhưng vô số phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể. Lực này gây áp suất của chất khí lên thành bình. v Khí lí tưởng - Khái niệm: Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng; - Đặc điểm của khí lí tưởng: + Kích thước các phân tử không đáng kể, có thể bỏ qua; + Khi chưa va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử rất yếu có thể bỏ qua;
  • 95. 84 + Các phân tử chuyển động hỗn loạn, chỉ tương tác khi va chạm với nhau và va chạm với thành bình. 2. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt v Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ không đổi. v Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. p.V = const. v Đường đẳng nhiệt: 3. Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ v Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. ! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 v Đường đẳng tích: 4. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng v Phương trình trạng thái của khí lí tưởng là: !.! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Trong đó, p là áp suất, V là thể tích, T là nhiệt độ trong nhiệt giai Ken-vin của một khối khí xác định. Giá trị của hằng số phụ thuộc vào lượng khí mà ta xét. v Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái trong đó áp suất không đổi. v Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. (Định luật Gay Luy- xác)
  • 96. 85 ! ! = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 v Đường đẳng áp: v “Độ không tuyệt đối”: nếu giảm nhiệt độ tới 0 K thì p = 0 và V = 0. Hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0 K, áp suất và thể tích sẽ có giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bẳng nhiệt độ 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối. Độ không tuyệt đối được xác định trong khoảng -273°C. 5. Nội năng và sự biến thiên nội năng v Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. v Cách làm thay đổi nội năng: - Thực hiện công - Truyền nhiệt v Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt (∆𝑈 = 𝑄) 6. Các nguyên lí của Nhiệt động lực học v Nguyên lí I Nhiệt động lực học - Phát biểu nguyên lí: độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 - Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công: Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng A > 0: Vật nhận công
  • 97. 86 A < 0: Vật thực hiện công - Dùng nguyên lí I Nhiệt động lực học để tìm hiểu về sự truyền và chuyển hóa năng lượng, trong các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. v Nguyên lí II Nhiệt động lực học: - Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn. - Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. - Nguyên lí II Nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật. Ví dụ: giải thích nguyên tắc, cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt,... 7. Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình v Chất rắn kết tinh - Chất rắn kết tinh có cấu trúc tạo bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thể, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó. - Đặc tính của chất rắn kết tinh: + Cấu tạo từ cùng một loại hạt, nhưng cấu trúc tinh thể không giống nhau thì tính chất vật lí của chúng cũng rất khác nhau. + Có nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở áp suất cho trước. + Chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc đa tinh thể. Chất rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng. v Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, do đó không có dạng hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy xác định và có tính đẳng hướng. 8. Biến dạng cơ của vật rắn v Biến dạng cơ là biến dạng của một vật mà sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực. v Biến dạng đàn hồi là biến dạng của vật rắn lấy lại được kích thước và hình dạng ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng.
  • 98. 87 v Biến dạng dẻo là biến dạng mà sau khi ngoại lực thôi tác dụng, vật không lấy lại được hình dạng ban đầu. v Giới hạn đàn hồi là giới hạn trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi của nó. 𝜎 = 𝐹 𝑆 = 𝐸 ∆𝑙 𝑙! v Đại lượng 𝜎 = ! ! là ứng suất tác dụng vào vật rắn. Đại lượng 𝐸 = ! ! gọi là suất đàn hồi (hay suất Y- âng) đặc trưng cho tính đàn hồi của chất rắn. Đơn vị đo của 𝜎 và E là paxcan ( Pa). 1 Pa = 1 N/m2 v Định luật Húc : Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó. 𝜀 = ∆! !! ! 𝛼𝜎 v Độ lớn của lực đàn hồi: 𝐹đ" = 𝐸 ! !! ∆𝑙 = 𝑘 ∆𝑙 Với 𝑘 = 𝐸 ! !! là độ cứng (hay hệ số đàn hồi). v Một số ứng dụng trong đời sống kĩ thuật: trong thực tế, các loại biến dạng được ứng dụng rất nhiều. Ví dụ như biến dạng đàn hồi là cơ sở để chế tạo các rơ – le tự động; biến dạng dẻo không phá vỡ tính liên tục vĩ mô của vật, vì vậy người ta có thể tạo hình cho các sản phẩm. 9. Sự nở vì nhiệt của vật rắn v Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng. + Độ nở dài ∆𝑙 của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆𝑡 và độ dài ban đầu l0 của vật đó. Công thức nở dài là: ∆𝑙 = 𝑙 − 𝑙! = 𝛼𝑙!∆𝑡 v Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. + Độ nở khối của vật rắn tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆𝑡 và thể tích ban đầu V0 của vật đó. Công thức nở khối là: ∆𝑉 = 𝑉 − 𝑉! = 𝛽𝑉!∆𝑡, với 𝛽 = 3𝛼.
  • 99. 88 v Ý nghĩa của sự nở dài và sự nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật : + Vật rắn khi nở ra hay co lại đều tạo nên một lực khá lớn tác dụng lên các vật khác tiếp xúc với nó. Do đó, người ta phải chú ý đến sự nở vì nhiệt trong kĩ thuật. + Trong kĩ thuật chế tạo và lắp ráp máy móc hoặc xây dựng công trình, người ta phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi. + Người ta lợi dụng sự nở vì nhiệt của các vật rắn để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơ – le đóng-ngắt tự động mạch điện; hoặc chế tạo các ampe kế nhiệt, hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, dùng đo cả dòng một chiều và xoay chiều,… 10. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng v Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng + Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó: 𝑓 = 𝜎𝑙 Trong đó, hệ số tỉ lệ 𝜎 gọi là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị Niutơn trên mét (N/m). Giá trị của 𝜎 phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng ( 𝜎 giảm khi nhiệt độ tăng). + Do tác dụng của lực căng bề mặt nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên mui bạt ô tô tải; nước trong ống nhỏ giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước có kích thước đủ lớn để trọng lượng của nó thắng được lực căng bề mặt của nước tại miệng ống; Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải,… v Hiện tượng dính ướt. Hiện tượng không dính ướt + Nếu thành bình bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng mặt khum lõm.
  • 100. 89 + Nếu thành bình không bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và mặt chất lỏng có dạng mặt khum lồi. + Hiện tượng dính ướt và không dính ướt được ứng dụng trong tuyển khoáng. v Hiện tượng mao dẫn + Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng mực chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống. Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn. + Nhờ hiện tượng mao dẫn, nước có thể dâng lên từ đất qua hệ thống các ống mao dẫn trong bộ rễ và trong thân cây để nuôi cây tươi tốt; dầu hỏa có thể ngấm theo các sợi nhỏ trong bấc đèn lên đến ngọn bấc để cháy; dầu nhờn có thể thấm qua các lớp phớt hay mút xốp để bôi trơn liên tục các vòng đỡ trục quay của các động cơ điện,… 11. Sự chuyển thể của các chất v Sự nóng chảy + Sự nóng chảy là quá trình chuyển thể rắn sang thể lỏng của các chất. + Công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn là: 𝑄 = 𝜆. 𝑚 Với m là khối lượng của vật, 𝜆 là nhiệt nóng chảy riêng của chất làm vật đo bằng đơn vị J/kg. + Một số ứng dụng trong thực tế và đời sống: kiến thức về sự nóng chảy và đông đặc liên quan đến việc điều chế kim loại, nấu chảy thủy tinh trong nhà máy. v Sự bay hơi + Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở bề mặt chất lỏng. + Sự ngưng tụ là quá trình chuyển ngược lại từ thể khí (hơi) sang thể lỏng. + Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi khô. Hơi khô tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri- ốt. + Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa. Áp suất hơi bão
  • 101. 90 hòa không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, nó chỉ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng. v Sự sôi + Sự sôi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng. + Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi. Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao. + Nhiệt hóa hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi là nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong quá trình sôi. + Công thức tính nhiệt hóa hơi là : 𝑄 = 𝐿. 𝑚 Trong đó, L là nhiệt hóa hơi riêng của chất, là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng ở một nhiệt độ xác định để nó hóa hơi hoàn toàn. Nhiệt hóa hơi có đơn vị là J/kg. 12. Độ ẩm của không khí v Độ ẩm tuyệt đối a của không khí là đại lượng đo bằng khối lượng hơi nước (tính ra gam) chứa trong m3 không khí. v Độ ẩm cực đại A là độ ẩm tuyệt đối của không khí chứa hơi nước bão hòa, giá trị của nó tăng theo nhiệt độ. Đơn vị đo của các đại lượng này đều là g/m3 . v Độ ẩm tỉ đối f của không khí là đại lượng đo bằng tỉ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối a và độ ẩm cực đại A của không khí ở cùng nhiệt độ: 𝑓 = 𝑎 𝐴 . 100% Hoặc tính gần đúng bằng tỉ số phần trăm giữa áp suất riêng phần p của hơi nước và áp suất pph của hơi nước bão hòa trong không khí ở cùng một nhiệt độ: 𝑓 = 𝑝 𝑝!! . 100% v Những ảnh hưởng của độ ẩm là:
  • 102. 91 + Độ ẩm ảnh hướng đến độ bền của vật liệu. + Độ ẩm ảnh hưởng đến bảo quản thực phẩm và nông sản, hàng hóa. + Độ ẩm ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. 3.1.3. Một số khó khăn khi dạy học phần Nhiệt học Dạy học phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay còn tương đối khó khăn, có thể liệt kê cụ thể như sau: 1. Nội dung các chương thuộc phần Nhiệt học khá tách biệt so với phần Cơ học mà HS đã được học trước đó. Do đó, HS khó nhận biết được quá trình biến đổi trạng thái. Nguyên nhân này là do tính trừu tượng của các kiến thức và hiện tượng vật lí, khiến HS khó hình dung. 2. Nhiều GV chỉ tập trung vào việc truyền thụ nội dung mà chưa quan tâm đến việc tổ chức các hoạt động nhận thức gây hứng thú học tập, phát triển tư duy cho HS, đặc biệt là đối với những kiến thức trừu tượng. 3. Trong trường hợp GV tiến hành TN thì những TN này cũng chỉ là những TN biểu diễn của GV. Do đó HS không được rèn luyện các kĩ năng thực hành TN, xử lí số liệu... 4. Mặt khác, phần Nhiệt học là phần được trang bị ít nhất các dụng cụ TN trong danh mục thiết bị tối thiểu môn Vật lí mà Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. 3.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC STT Vấn đề 1. Vì sao hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã mài nhẵn thì có thể hút chặt nhau khi đặt tiếp xúc? Hình 3.1. Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì hút nhau.
  • 103. 92 STT Vấn đề 2. Vì sao viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép chặt lại như ban đầu? Hình 3.2. Viên thuốc bị bẻ đôi không thể ghép lại như ban đầu 3. Để rót liên tục chất lỏng, vì sao người ta thường dùng phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh dọc ở mặt ngoài? Hình 3.3. Cái phễu có phần cuống ở dưới gấp thành rãnh 4. Vì sao khi bơm lốp xe đạp, càng bơm căng thì bơm càng khó khăn hơn? Hình 3.4. Lốp xe đạp càng bơm căng càng khó bơm
  • 104. 93 STT Vấn đề 5. Vì sao những ngày nắng to, khi lốp xe được bơm căng thường rất dễ nổ? Hình 3.5. Lốp xe bơm căng thường dễ nổ trong những ngày nắng gắt 6. Một quả trứng ban đầu đặt trên cổ chai thì không lọt vào trong chai. Sau đó, đốt cháy một mảnh giấy rồi thả vào chai. Lập tức đặt quả trứng lên cổ chai, vì sao lúc này quả trứng lại chui lọt vào trong chai? Hình 3.6. Quả trứng lọt vào bên trong chai 7. Vì sao ở đường ray xe lửa, giữa các thanh ray thường có khoảng hở? Hình 3.7. Đường ray xe lửa 8. Vì sao đột ngột
  • 105. 94 STT Vấn đề rót nước sôi vào cốc thường sẽ khiến cốc dễ vỡ? Hình 3.8. Cốc bị vỡ khi rót nước sôi vào 9. Vì sao thước đo độ dài thường làm bằng vật liệu có hệ số giãn nở nhỏ? Hình 3.9. Thước đo độ dài 10. Vì sao tôn lợp mái nhà thường có hình dạng gợn sóng mà không phải là hình dạng phẳng? Hình 3.10. Tôn lợp mái nhà có hình lượn sóng
  • 106. 95 STT Vấn đề 11. Vì sao người ta phải đặt hai đầu cầu sắt các gối đỡ xê dịch được trên các con lăn? Hình 3.11. Gối đỡ của cầu sắt 12. Vì sao trứng gà sau khi luộc chín, nếu đem ngâm vào nước lạnh thì vỏ trứng bóc ra dễ dàng hơn? Hình 3.12. Ngâm trứng gà đã luộc chín vào nước lạnh để dễ bóc vỏ 13. Ở đuôi cán dao, liềm bằng gỗ, thường có một cái khâu bằng sắt để giữ chặt lưỡi dao, liềm. Vì sao khi lắp khâu người thợ rèn phải nung nóng khâu rồi mới tra vào cán? Hình 3.13. Liềm có cán bằng gỗ
  • 107. 96 STT Vấn đề 14. Vì sao ác bác sĩ nha khoa thường khuyên không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh? Hình 3.14. Không nên ăn thức ăn quá nóng hoặc quá lạnh 15. Vì sao nước mưa không lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù? Hình 3.15. Nước mưa không thấm qua vải căng trên ô dù 16. Vì sao phải hòa tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần? Hình 3.16. Hoà tan xà phòng vào nước khi giặt áo quần
  • 108. 97 STT Vấn đề 17. Vì sao giọt nước đọng trên lá sen (và một số loại lá khác) lại có hình cầu chứ không phủ khắp ngọn lá? Hình 3.17. Giọt nước đọng lại trên lá sen 18. Câu nói “Nước đổ đầu vịt” để chỉ những người không biết nghe lời dạy bảo của người lớn. Câu này có liên quan đến kiến thức Vật lí nào? Hình 3.18. Con vịt dưới nước mà không bị ướt 19. Vì sao chiếc kim dính mỡ lại có thể nổi trên mặt nước? Hình 3.19. Chiếc kim nổi trên mặt nước
  • 109. 98 STT Vấn đề 20. Vì sao tim đèn dầu có thể cháy sáng liên tục? Hình 3.20. Đèn dầu 21. Vì sao khi tưới nước hay bón phân cho cây, người ta chỉ cung cấp ở phần rễ nhưng toàn bộ cây đều tươi tốt? Hình 3.21. Mô tả nước truyền đi trong cây và chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận của cây
  • 110. 99 STT Vấn đề 22. Vì sao khi sơn tường, thường phải đợi tường khô? Hình 3.22. Sơn tường 23. Vì sao những ngày mùa mưa, cửa gỗ khó thường đóng hơn những ngày mùa khô? Hình 3.23. Khó khăn khi đóng, mở cửa gỗ vào mùa mưa 24. Vì sao vào mùa thu, mây trời thường thấp hơn so với mùa hè? Hình 3.24. Mây trời vào mùa thu 25. Người dân làm muối ăn dựa vào hiện tượng vật lí nào? Hình 3.25. Người dân làm việc trên cánh đồng muối
  • 111. 100 STT Vấn đề 26. Vì sao vào mùa đông hơi thở trong miệng thổi ra thường thấy có màu trắng (giống màu của khói)? Hình 3.26. Con người thở ra khói vào mùa đông 27. Vì sao quạt điện và quạt tay có thể làm ta cảm thấy mát hơn? Hình 3.27. Quạt điện và quạt tay 28. Vì sao dùng nồi áp suất có thể nấu chín thức ăn nhanh hơn? Hình 3.28. Nồi áp suất 29. Vì sao khi cháo sôi có thể dễ trào ra ngoài hơn so với khi nấu nước sôi? Hình 3.29. Nước sôi và cháo sôi
  • 112. 101 STT Vấn đề 30. Vì sao nước rơi vào nồi dầu đang sôi có thể phát ra tiếng nổ? Hình 3.30. Nước bắn vào chảo dầu đang sôi 31. Vì sao vào mùa đông, tay ta sờ vào sắt lạnh hơn sờ vào gỗ. Hình 3.31. Sờ tay vào sắt lạnh hơn sờ tay vào gỗ 32. Vì sao bình thủy có thể giữ nhiệt trong một thời gian? Hình 3.32. Cấu tạo bình thuỷ 33. Vì sao trên tàu hỏa người ta thường lắp cửa kính hai lớp? Hình 3.33. Cửa kính 2 lớp trên tàu hoả
  • 113. 102 STT Vấn đề 34. Vì sao áo lông giữ ấm tốt hơn những loại áo có chất liệu khác vào mùa đông? Hình 3.34. Áo lông giữ ấm tốt vào mùa đông 3.3. DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC 3.3.1. Các thí nghiệm ở trường trung học phổ thông Trong danh mục thiết bị DH tối thiểu cấp Trung học phổ thông - môn Vật lí, phần Nhiệt học là phần có ít thiết bị nhất [13]. Ở một số trường THPT, với sự đầu tư tốt nhất thì danh mục TN phần Nhiệt học ở trường THPT [80] cũng chỉ bao gồm một số TN sau: TT Tiết PPCT Tên bài Tên TN Dụng cụ thí nghiệm 1 48 Bài 29. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt TN khảo sát Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Bộ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt (được lắp sẵn) 2 49 Bài 30. Quá trình đẳng tích. Định luật Sac-lơ TN khảo sát Định luật Sac-lơ Bộ thí nghiệm quá trình đẳng tích (được lắp sẵn) 3 59 Bài 35. Biến dạng của vật rắn Quan sát biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo: Biến dạng nén, kéo… Một số lò xo, đất nặn, bảng kim loại, giá 3 chân, thước đo. 4 60 Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn Quan sát sự nở khác nhau của vật rắn Băng kép, quả cầu và vòng tròn kim loại 5 61-62 Bài 37. Các hiện tượng TN với màng xà - Cốc nước, ống
  • 114. 103 bề mặt của chất lỏng phòng TN về hiện tượng dính ướt và không dính ướt. thủy tinh, khung dây đồng, xà phòng. - Bộ thí nghiệm khảo sát hệ số căng bề mặt của chất lỏng. Tấm thủy tinh, cốc đựng nước, 3 ống mao dẫn có tiết diện khác nhau, kính lúp. 6 68-69 Bài 40. Thực hành Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng TN thực hành: Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng Bộ thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng. Dụng cụ TN phần Nhiệt học không chỉ hạn chế về số lượng bài TN, mà số lượng dụng cụ TN trong mỗi bài vẫn còn khá ít. Có bài chỉ được trang cấp 3 bộ TN, nhưng vì lí do hư hỏng trong quá trình sử dụng, nên chỉ còn duy nhất 1 bộ TN có thể sử dụng được. Đây là một khó khăn rất lớn trong DH phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay. Ví dụ: Bộ TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt có cấu tạo khá đơn giản, dễ dàng vận chuyển trong QTDH. Tuy nhiên, vít điều chỉnh thay đổi thể tích khí trong xi-lanh lại dễ bị hư khi vặn. Các thông số trên dụng cụ đo lại quá nhỏ, khó khăn cho HS quan sát khi GV làm TN biểu diễn. Hình 3.35. TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt
  • 115. 104 3.3.2. Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học Nhiệt học là một trong những nội dung kiến thức Vật lí có thể tiến hành khá nhiều TN tự tạo. Tuy nhiên phạm vi nghiên cứu của đề tài xác định đối tượng chính trong việc thiết kế, tiến hành những TN này là HS. Do đó, một số TN tự tạo được trình bày dưới đây là những TN đơn giản, ít phải gia công, dễ thành công và cho kết quả nhanh. 3.3.2.1. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 1 Hình 3.36. Ấn đẩy pit-tông trong xi lanh Chuẩn bị: 01 xilanh có chứa pit-tông Tiến hành TN: Ấn đẩy pit-tông trong xilanh trong hai trường hợp: để hở một đầu xilanh và dùng ngón tay bịt kín đầu xilanh. 3.3.2.2. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 2 Chuẩn bị: • 01 ống xilanh loại lớn cỡ 60 cm3 ; • 01 quả bong bóng đã được thổi có đường kính nhỏ. Hình 3.37. TN với quả bong bóng trong ống xilanh
  • 116. 105 Tiến hành TN: Đặt quả bong bóng nhỏ vào trong ống xilanh. Hút không khí vào ống, dùng đầu ngón tay bịt kín miệng xilanh. Khi ấn pit-tông xuống thì thấy quả bong bóng xẹp lại. Khi kéo pit-tông lên thì thấy quả bong bóng phình to ra. 3.3.2.3. Thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt 3 Chuẩn bị: • 01 lọ nhựa trong suốt có nắp đậy kín; • 01 phễu; • 02 ống hút • 01 ca đựng nước và ít nước. Hình 3.38. TN về dòng nước chảy lạ kì Tiến hành TN: Lắp ráp dụng cụ như hình vẽ. Cho nước vào đầy 1/3 của lọ nhựa. Đổ nước vào phiễu theo hai trường hợp: rót nước liên tục thì có nước chảy ra từ ống còn lại và rót nước từ từ thì không có nước chảy ra từ ống còn lại. 3.3.2.4. Thí nghiệm quá trình đẳng tích 1 Chuẩn bị: • 01 chai thuỷ tinh (hoặc nhựa) trong suốt có miệng nhỏ; • 01 quả trứng luộc sẵn đã bóc vỏ; • 01 bật lửa; • 01 chai cồn y tế; • Bông gòn và que gắp.
  • 117. 106 Hình 3.39. Dụng cụ TN quả trứng lọt vào chai Tiến hành TN: Ban đầu quả trứng không thể lọt vào trong miệng chai. Nhưng khi dùng bật lửa đốt bông gòn đặt vào trong chai, sau đó đặt quả trứng lên miệng chai thì quả trứng từ từ chui tọt vào trong. 3.3.2.5. Thí nghiệm quá trình đẳng tích 2 Chuẩn bị: • 02 chai nước suối; • 01 quả trứng luộc chín đã bóc vỏ; • Bật lửa và ít giấy. Tiến hành TN: Cho quả trứng vào trong chai thứ nhất theo cách tiến hành thí nghiệm quá trình đẳng tích (mục 3.3.2.4). Để lấy quả trứng ra khỏi chai thứ nhất, làm TN hoàn toàn tương tự, nhưng đặt úp cổ chai thứ nhất có quả trứng lên cổ chai thứ hai. Khi ngọn lửa trong chai thứ hai tắt đi, quả trứng sẽ bịt hút dần sang chai thứ hai. Ngay lúc quả trứng vừa lọt phần qua chai thứ hai thì nhanh chóng tách hai chai ra, ta lấy được quả trứng ra khỏi chai. Hình 3.40. Lấy quả trứng ra khỏi chai
  • 118. 107 3.3.2.6. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng Chuẩn bị: • 01 quả bóng bàn bị bóp méo (nhưng không bị thủng); • 02 bát đựng; • 01 thìa inox; • Nước mát; • Nước sôi. Tiến hành TN: Dùng tay bóp méo quả bóng bàn. Sau đó, đưa quả bóng bàn vào bát đựng nước mát, hình dạng quả bóng bàn vẫn không có gì thay đổi. Tiếp tục đưa quả bóng bàn vào bát đựng nước sôi. Dùng thìa đảo nhẹ và vớt quả bóng bàn lên, lúc này quả bóng bàn đã phồng lên, và trở lại hình dạng nguyên vẹn như ban đầu. Hình 3.41. Thí nghiệm với quả bóng bàn 3.3.2.7. Thí nghiệm phương trình trạng thái khí lí tưởng 2 Chuẩn bị: • 01 chai nhựa đựng nước suối; • 01 bóng bay cỡ vừa; • 02 bát đựng nước; • Nước nóng; • Nước mát.
  • 119. 108 Hình 3.42. Dụng cụ thí nghiệm thổi phồng quả bóng bằng nước nóng Tiến hành TN: Gắn quả bóng chưa được thổi căng vào miệng chai nước suối. Nhúng chai nước suối vào bát đựng nước nóng và quan sát quả bóng bị phồng lên. Sau đó nhúng vào bát nước lạnh thì quả bóng lại xẹp lại như ban đầu. Hình 3.43. Các bước của TN thổi phồng quả bóng bằng nước nóng 3.3.2.8. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng 3 Chuẩn bị: • 01 dĩa sâu có nước lấp xấp; • 01 đồng xu: • 01 ngọn nến nhỏ; • 01 li thuỷ tinh. Hình 3.44. TN lấy đồng xu ra khỏi nước
  • 120. 109 Tiến hành TN: Thả đồng xu vào trong dĩa có nước. Đặt cây nến nhỏ đã được thắp sáng vào trong dĩa. Sau đó úp chiếc li lên ngọn nến, nến sẽ tắt đi và nước trong li dâng cao lên từ từ. Lúc này có thể lấy đồng xu ra khỏi dĩa mà tay không bị dính nước. 3.3.2.9. Thí nghiệm phương trình trạng thái của khí lí tưởng 4 Chuẩn bị: • 01 dĩa nhựa chứa ít nước; • 01 ngọn nến; • 01 chai nhựa cứng cổ rộng. Tiến hành TN: Đặt ngọn nến đã được đốt cháy vào giữa dĩa nhựa có chứa ít nước. Sau đó úp chai nhựa lên trên ngọn nến. Khi nến tắt thì chiếc dĩa dính chặt vào miệng chai, có thể nhấc cao lên mà không cần chạm tay vào dĩa. Hình 3.45. Nhấc cao chiếc dĩa mà không cần chạm tay vào dĩa 3.3.2.10. Thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất rắn Chuẩn bị: • 01 quả cầu sắt nhỏ gắn vào que cầm bằng gỗ; • 01 vòng kim loại có đường kính trong vừa đủ để thả quả cầu sắt đi qua ở nhiệt độ thường; • 01 ngọn nến; • 01 bật lửa; • 01 li nước lạnh. Tiến hành TN: Ban đầu, quả cầu sắt có thể lọt qua vòng kim loại một cách dễ dàng. Sau đó, dùng bật lửa thắp sáng ngọn nến và hơ nóng quả cầu sắt trong vòng 3 phút. Lúc
  • 121. 110 này, quả cầu sắt không thể lọt qua vòng kim loại được nữa. Thả quả cầu sắt vào li nước lạnh một thời gian ngắn và thử lại, thì quả cầu sắt lại có thể lọt qua vòng kim loại như ban đầu. Hình 3.46. Sự nở vì nhiệt của chất rắn 3.3.2.11. Thí nghiệm hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng 1 Chuẩn bị: • 01 khung dây đồng uốn thành vòng tròn có tay cầm; • 01 cuộn chỉ; • 01 chậu (khay) nhựa; • Dung dịch xà phòng. Tiến hành TN: Buộc dây chỉ thành vòng, có các đoạn dây chỉ nối với khung dây đồng. Nhúng khung dây vào trong chậu nhựa chứa dung dịch xà phòng. Nhấc nhẹ khung dây ra ngoài để có một màng xà phòng phủ kín cả khung dây. Chọc thủng màng xà phòng ở vòng dây chỉ phía trong khung dây thì vòng dây chỉ sẽ căng ra thành hình tròn. Hình 3.47. Nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng
  • 122. 111 3.3.2.12. Thí nghiệm hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng 2 Chuẩn bị: • 01 chén nước lạnh; • ít tiêu đã được xay mịn; • một ít xà phòng rửa chén. Tiến hành TN: Rắc tiêu dàn đều lên trên bề mặt của chén nước lạnh. Ban đầu, cho ngón tay chạm vào mặt nước thì tiêu vẫn dàn đều, không có gì thay đổi. Sau đó, nhúng 1 đầu ngón tay vào xà phòng, rồi đặt ngón tay vào chén nước thì thấy tiêu lập tức chuyển động, tập trung về phía thành chén. Hình 3.48. Tiêu chuyển động về phía thành chén 3.3.2.13. Thí nghiệm hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt Chuẩn bị: • 01 xilanh chứa nước, loại nhỏ 10 ml; • 01 lá môn; • 01 dĩa nhỏ. Tiến hành TN: Lần lượt nhỏ 1 - 2 giọt nước vào dĩa nhỏ và lá môn để thấy được sự khác nhau về hình dạng của các giọt nước. Khi lắc mạnh, giọt nước ở dĩa nhỏ sẽ bị loang ra, ướt thành vệt trên dĩa. Nhưng giọt nước trên lá môn vẫn giữ nguyên dạng hình cầu và lăn trên lá môn mà không để lại vệt nước nào.
  • 123. 112 Hình 3.49. Hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt 3.3.2.14. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 1 Chuẩn bị: • 02 ống hút bằng nhựa có đường kính trong khác nhau; • 01 li đựng nước màu. Tiến hành TN: Đặt hai ống hút vào trong li nước màu theo hướng thẳng đứng, sao cho 2 ống đều chạm vào đáy li. Dùng tay bịt kín đầu còn lại của hai ống hút và nhấc hai ống hút ra khỏi li, sẽ thấy độ cao của cột nước màu bên trong hai ống là khác nhau. Hình 3.50. Thí nghiệm mao dẫn đối với hai ống hút có kích thước khác nhau 3.3.2.15. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 2 Chuẩn bị: • Vài tờ khăn giấy khô, quấn thành sợi dài; • 01 li chứa nước màu; • 01 li không chứa nước.
  • 124. 113 Tiến hành TN: Đoạn khăn giấy đã được quấn thành sợi dài ban đầu có màu trắng. Đặt một đầu đoạn khăn giấy vào li chứa nước màu, đầu kia đặt vào li không chứa nước. Sau một thời gian ngắn, đoạn giấy bị thấm nước màu tràn dần sang phần li không chứa nước, và bắt đầu xuất hiện các giọt nước màu ở li không chứa nước. Hình 3.51. Nhuộm màu khăn giấy 3.3.2.16. Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 3 Chuẩn bị: • Vài tờ khăn giấy khô, quấn thành sợi dài; • 01 li chứa nước màu; • 01 li không chứa nước; • 01 li chứa đầy nước trong suốt, cao hơn li chứa nước màu. Tiến hành TN: Nhuộm màu đoạn khăn giấy như thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 2 (mục 3.3.2.15). Sau đó, giữ nguyên đoạn khăn giấy ở phần li chứa nước màu, nhưng chuyển đoạn khăn giấy đã bị nhuộm màu từ li không chứa nước sang li chứa nước trong suốt. Sau một thời gian, màu nhuộm của đoạn khăn giấy ở phần li chứa nước trong suốt không còn nữa, bị đẩy lùi về phần li chứa nước màu. Hình 3.52. Làm sạch màu nhuộm của đoạn khăn giấy
  • 125. 114 3.3.3. Khai thác thí nghiệm trên máy vi tính phần Nhiệt học Những TN trên MVT phần Nhiệt học có thể được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau. Nguồn khai thác chứa đựng một khối lượng lớn thông tin về các TN vật lí là các website chuyên về DH vật lí như: https://phet.colorado.edu; http://thuvienvatly.com; http://tulieu.violet.vn... Ngoài ra, những tư liệu DH này còn được khai thác từ kho tài nguyên khổng lồ http://youtube.com với các từ khoá tìm kiếm phù hợp. Hình 3.53. Một số nguồn khai thác TN trên MVT Đối với mô phỏng TN, TN mô phỏng, TN ảo, thì PhET là một địa chỉ khai thác hợp lí. Website này thuộc Dự án Mô phỏng tương tác do nhà Vật lý đoạt giải Nobel, Carl Wieman, sáng lập năm 2002 tại Đại học Colorado Boulder với mục đích tạo ra các mô phỏng tương tác miễn phí thuộc lĩnh vực toán và khoa học. Mô phỏng PhET được sáng tạo dựa trên các công trình nghiên cứu về khoa học giáo dục nhằm thu hút HS vào một môi trường trực quan, có thể học tập thông qua các hoạt động tìm tòi và khám phá. Hình 3.54. Website http://phet.colorado.edu Trong quá trình khai thác phim TN, có nhiều đoạn phim của nước ngoài, tạo nên một rào cản về ngôn ngữ cho GV và HS khi tiếp nhận. Khó khăn này có thể
  • 126. 115 được khắc phục thông qua việc bổ sung phụ đề tiếng Việt cho các đoạn phim TN. Hiện nay, có khá nhiều phần mềm chuyên dụng để làm phụ đề. Trong đó, phần mềm Movie Maker là một phần mềm làm video, phụ đề,... tương đối đơn giản so với các phần mềm thông dụng khác. Thông qua tìm hiểu phần mềm Movie Maker, chúng tôi đã tiến hành bổ sung phụ đề cho 20 đoạn phim TN phần Nhiệt học, Vật lí 10 THPT. Sau khi khai thác tài nguyên, cơ sở dữ liệu số hoá được tiến hành xây dựng dựa trên việc phân loại các tư liệu đã khai thác được theo nội dung từng bài học. Bao gồm 12 bài học cụ thể trong phần Nhiệt học Vật lí 10 THP. Hình 3.55. Cơ sở dữ liệu số hoá các TN trên MVT Hơn 400 TN trên MVT, đối với mỗi bài học sẽ được phân chia tương ứng với các loại hình như: TN ảo, TN mô phỏng, phim TN (bao gồm các loại đoạn phim khác nhau) 3.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ 3.4.1. Danh sách các tiến trình dạy học đã thiết kế Các tiến trình dạy học được thiết kế trên cơ sở bảo đảm các nguyên tắc và vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí đã xây dựng ở chương 2 (trang 58). Nội dung các giáo án thuộc chương trình Vật lí 10 cơ bản, bao gồm 3 chương của phần Nhiệt học (chương V - Chất khí, chương VI - Cơ sở của nhiệt động lực học, và chương VII - Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể).
  • 127. 116 Trong số 10 giáo án đã được thiết kế, có 01 giáo án được trình bày trong chính văn của luận án, và 9 giáo án được trình bày ở phụ lục 2 của luận án, cụ thể: Chính văn luận án: Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt Phụ lục luận án: Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1) Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2) Tiết 54: Nội năng và sự biến thiên nội năng Tiết 58: Chất rắn kết tinh. chất rắn vô định hình Tiết 59: Sự nở vì nhiệt của vật rắn Tiết 60: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng (tiết 1) Tiết 64: Sự chuyển thể của các chất (tiết 1) 3.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt" Tiết 48 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được các khái niệm trạng thái của chất khí và các thông số trạng thái của chất khí. - Hiểu được khái niệm quá trình biến đổi trạng thái của chất khí, khái niệm đẳng quá trình. Từ đó xây dựng được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt. - Phát biểu được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và viết được biểu thức của định luật. - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ p – V và các hệ tọa độ khác. 2. Kĩ năng - Vận dụng phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng TN vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.
  • 128. 117 - Rèn luyện kĩ năng sử dụng đồ thị trong vật lí, cụ thể là đồ thị biểu diễn sự thay đổi trạng thái của chất khí khi nhiệt độ không đổi trong các hệ tọa độ (p,V), (p,T), (V,T). - Vận dụng được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự. 3. Thái độ - Có thái độ hứng thú đối với bài học. - Hăng say phát biểu bài, trả lời câu hỏi mà GV nêu ra. - Có thái độ hứng thú với việc vận dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và vận dụng các kiến thức đó vào trong đời sống. II. CHUẨN BỊ Giáo viên: - TN về định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt; - Bảng kết quả TN trong SGK; - Các video, hình ảnh, đồ thị có liên quan; - TN tự tạo về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí không đổi trong quá trình đẳng nhiệt. Học sinh : - Ôn tập kiến thức của bài trước “Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí.” - Đọc trước bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt”. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Ổn định lớp và kiểm tra bài cũ (3 phút) Hoạt động 1 (5 phút): Tiến hành TN đặt vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giới thiệu dụng cụ TN gồm: + 1 ống xilanh. + 1 quả bong bóng đã được thổi sẵn - Tiến hành TN: - Quan sát TN và lắng nghe.
  • 129. 118 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Bước 1: Đặt quả bóng vào trong ống xilanh. + Bước 2: Ấn pit-tông xuống. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng. + Bước 3: Bịt chặt một đầu của ống xilanh, từ từ ấn pit-tông xuống. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 4: Thả tay đã bịt một đầu của ống xilanh ra. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 5: Bịt chặt một đầu của ống xilanh, từ từ kéo pit-tông lên. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. + Bước 6: Thả tay đã bịt một đầu của ống xilanh ra. - Yêu cầu HS nhận xét hiện tượng quan sát được. *Vì sao quả bóng lại có thể căng phồng lên và xẹp xuống một cách bất thường như vậy? Câu trả lời sẽ được sẽ được tìm thấy sau khi - HS nhận xét: Không có hiện tượng gì. - HS nhận xét: Kích thước của quả bong bóng nhỏ lại. - HS nhận xét: Quả bong bóng trở lại kích thước như ban đầu. - HS nhận xét: Kích thước của quả bong bóng to lên. - HS nhận xét: Quả bong bóng trở lại kích thước ban đầu.
  • 130. 119 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh học Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. Hoạt động 2 (6 phút): Tìm hiểu trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giới thiệu về các thông số trạng thái chất khí. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T. - Lưu ý cho HS các đơn vị đo của mỗi thông số và cách quy đổi: T (K) = t (o C) + 273 - Những đại lượng này được gọi là các thông số trạng thái của chất khí. Giữa chúng có các mối liên hệ xác định với nhau. - Dẫn dắt để đưa đến khái niệm quá trình biến đổi trạng thái. - Yêu cầu HS nhắc lại thế nào là quá trình biến đổi trạng thái. - Đưa ra khái niệm đẳng quá trình. - Cho ví dụ: Một lượng khí ở trạng thái 1(p1, V1, T1) trạng thái 2 (p1, V2, T2) Quá trình biến đổi trạng thái mà áp suất không đổi được gọi là quá trình đẳng áp. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Từ các thông số trạng thái của một lượng khí thì có bao - Lắng nghe và ghi bài. - HS trả lời - HS lắng nghe và ghi bài - HS trả lời: có 3 đẳng quá trình là:
  • 131. 120 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh nhiêu đẳng quá trình? - Nhận xét câu trả lời của HS và dẫn dắt vào phần II. đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp. Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu quá trình đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Dựa vào khái niệm đẳng quá trình, yêu cầu HS cho biết thế nào là quá trình đẳng nhiệt? - Nhận xét câu trả lời và nhắc lại khái niệm quá trình đẳng nhiệt - HS trả lời: Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. - HS ghi bài. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ôt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt vấn đề về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích trong điều kiện nhiệt độ giữ nguyên không đổi đối với một lượng khí xác định. - Để trả lời được câu hỏi trên, tiến hành TN - Giới thiệu dụng cụ TN gồm: + Áp kế để đo áp suất. + Pit-tông - HS lắng nghe. - HS lắng nghe và quan sát.
  • 132. 121 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Xilanh có in thước chia khoảng cách. + Van khóa mở. - Tiến hành TN nén pít tông ở các mức thể tích 60, 50, 40, 30ml. Lưu ý cho HS cách xác định thể tích và đọc số chỉ của áp kế. - Yêu cầu HS đọc các mức áp suất trên áp kế tương ứng. - Vẽ bảng kết quả TN. - Yêu cầu HS nhận xét số liệu có trong bảng. - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích câu trả lời nào đúng, câu trả lời nào sai. Thể tích tăng dần, áp suất giảm dần là đúng. Thông qua bảng số liệu chưa thể kết luận được áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch. Vậy để biết được áp suất và thể tích có tỉ lệ nghịch với nhau không thì ta sẽ tính tích số (p.V). - Yêu cầu HS tính. - GV ghi số liệu vào bảng và yêu cầu HS nhận xét tích (p.V). - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích thêm. Bỏ qua sai số trong phép đo, thì nhận thấy tích (p.V) là không đổi. Như vậy ta có thể kết luận thể tích và áp suất tỉ lệ nghịch với - HS quan sát và đứng lên đọc các mức áp suất tương ứng. - HS nhận xét: thể tích tăng dần, áp suất giảm dần. - HS khác có thể trả lời: áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau. - HS tính và đọc đáp án. - HS nhận xét: tích (p.V) trong các trường hợp gần như giống nhau.
  • 133. 122 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh nhau. - Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và đưa ra biểu thức của định luật. - Yêu cầu HS phát biểu lại định luật. - Mở rộng cách viết thứ 2 của định luật: p1V1 = p2V2 - Giới thiệu sơ lược 2 nhà vật lí đã tìm ra định luật là Bôi-lơ và Ma-ri-ốt. - HS nghiên cứu SGK, phát biểu lại định luật và ghi bài. Hoạt động 5 (5 phút): Tìm hiểu về đường đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Từ kết quả TN thu được, vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ (p,V). - Đường đẳng nhiệt là một đường hypebol. - Ngoài hệ tọa độ (p,V) ta còn có các hệ tọa độ (p,T) và (T,V). Hướng dẫn để HS lên bảng vẽ. Lưu ý: Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau. - HS vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ (p,V) vào vở. - HS lên bảng vẽ theo sự hướng dẫn của GV. - HS lắng nghe và dựa vào cách hướng dẫn của GV để trả lời câu
  • 134. 123 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Dựa vào hình 29.3 SGK, làm cách nào để có thể nhận biết đường đẳng nhiệt nào có nhiệt độ lớn hơn? Hướng dẫn HS cách làm: + Vẽ đường đẳng tích cắt 2 đường đẳng nhiệt tại 2 điểm có áp suất tương ứng là p1 và p2. Vậy thì dựa theo thuyết động học phân tử chất khí của bài trước, theo các em p và T có quan hệ như thế nào? - Nhận xét câu trả lời của HS và giải thích rõ hơn: khi áp suất càng tăng thì các phân tử khí chuyển động hỗn loại càng nhanh va chạm vào thành bình. Chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao. Nên T2> T1 hỏi: khi áp suất càng cao thì các phân tử khí chuyển động càng nhanh nên nhiệt độ của chất khí càng cao. Nên T2> T1 - Lắng nghe và ghi nhớ Hoạt động 6 (11 phút): Vận dụng, kiểm tra Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Cho HS xem clip đặt vấn đề đầu bài học và yêu cầu HS giải thích rõ hiện tượng. - Phát cho HS các ống xilanh và yêu cầu tiến hành TN tự tạo ấn đẩy pít tông trong - HS quan sát và trả lời.
  • 135. 124 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh xilanh. Giải thích tại sao khi dùng ngón tay bụt kín một đầu xilanh thì sẽ khó khăn khi đẩy pít tông? - Trên cơ sở câu trả lời của HS, tiếp tục cho HS xem TN tự tạo: - Yêu cầu HS dự đoán kết quả TN ở vòi màu xanh khi GV đổ nước vào phễu. - Tiến hành TN: + GV tiến hành cho ra kết quả TN không có hiện tượng gì xảy ra ở vòi màu xanh và yêu cầu HS giải thích hiện tượng. - HS tiến hành TN và giải thích. - HS có thể dự đoán hai trường hợp: + Không có hiện tượng gì xảy ra. + Nước chảy ra từ bên vòi màu xanh. - HS suy nghĩ và trả lời.
  • 136. 125 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh + Sau đó GV tiến hành TN có nước chảy ra ở vòi màu xanh, và yêu cầu HS giải thích hiện tượng. - Nhận xét câu trả lời của HS và lưu ý cho HS vì sao lại xảy ra hai kết quả TN. - Nhắc nhở nhiệm vụ về nhà: học thuộc lí thuyết của bài học, làm các bài tập trong SGK và đọc trước bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ. - Cho HS làm bài kiểm tra 5 phút tại chỗ. - HS suy nghĩ và trả lời. 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Nhiệt học là một trong hai nội dung cơ bản của chương trình Vật lí lớp 10 THPT, có nhiều vấn đề liên quan đến thực tế. Mục 3.2 đã hệ thống 34 vấn đề thường gặp nhất trong dạy học Nhiệt học. Tuy nhiên, kiến thức phần này khá trừu tượng, khiến HS khó hình dung. Đây cũng là phần được trang bị dụng cụ TN với số lượng ít nhất trong danh mục thiết bị tối thiểu môn Vật lí mà Bộ Giáo dục và đào tạo ban hành. Cụ thể, chỉ có 5 bài học có TN biểu diễn, và 1 bài thực hành TN. Do đó, dạy học phần Nhiệt học ở trường phổ thông hiện nay còn tương đối khó khăn. Sử dụng phối hợp các loại hình TN là giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng TN trong DH vật lí. Ngoài các TN ở trường phổ thông, hệ thống TN tự tạo và TN
  • 137. 126 trên MVT được xây dựng để hình thành danh mục các loại hình TN, làm cơ sở cho việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. Hướng đến đối tượng chính sử dụng TN tự tạo là HS, do đó, 16 TN tự tạo phần Nhiệt học được đề xuất là những TN đơn giản, ít phải gia công, dễ thành công, và cho kết quả nhanh. Những TN trên MVT phần Nhiệt học có thể được khai thác từ nhiều nguồn khác nhau. Hơn 400 TN trên MVT sau khi được khai thác được tiến hành phân loại theo bài học, mỗi bài lại được phân cấp nhỏ hơn theo từng loại: TN ảo, TN mô phỏng, phim TN... Sử dụng phần mềm Movie Maker làm phụ đề tiếng Việt cho 20 đoạn phim TN của nước ngoài. Toàn bộ cơ sở dữ liệu số hoá được lưu trữ trong DVD đính kèm của luận án. Dựa trên nguyên tắc và quy trình sử dụng phối hợp đã được đề xuất ở chương 2, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 10 tiến trình DH một số kiến thức phần Nhiệt học, bao gồm 01 giáo án được trình bày trong chính văn của luận án và 9 giáo án được trình bày trong phụ lục 2 của luận án.
  • 138. 127 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Mục đích của TNSP là kiểm tra giả thuyết khoa học và sự phù hợp với mục tiêu nghiên cứu của đề tài, cụ thể là đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH một số kiến thức chương "Chất khí" phần Nhiệt học lớp 10 THPT. Kết quả thực nghiệm sẽ trả lời các câu hỏi: 1. Sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí có thể khắc phục tình trạng dạy chay, học chay trong bối cảnh TN ở trường phổ thông không đáp ứng đủ nhu cầu DH hay không? 2. Chất lượng học tập của HS trong QTDH có sử dụng phối hợp các loại hình TN có được cải thiện và nâng cao so với DH không sử dụng sử dụng phối hợp các loại hình TN hay không? 3. Bài giảng được thiết kế theo hướng sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí có phù hợp với thực tế giảng dạy ở trường phổ thông? Trả lời được những câu hỏi trên sẽ đưa ra được những đóng góp của đề tài, khắc phục những hạn chế còn mắc phải, từ đó góp phần nâng cao chất lượng DH vật lí và quá trình đổi mới PPDH ở trường phổ thông. 4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Quá trình TNSP nhằm thực hiện những nhiệm vụ sau: - Điều tra thực trạng của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí ở một số trường THPT trên địa bàn các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng trị. - Tổ chức DH một số bài thuộc chương “Chất khí” cho các lớp đối chứng (ĐC) và thực nghiệm (TNg). + Với các lớp TNg: sử dụng tiến trình DH có sử dụng phối hợp các loại hình TN. + Với các lớp ĐC: tiến trình DH không sử dụng TN (hoặc sử dụng đơn lẻ một
  • 139. 128 loại hình TN). - Kiểm tra, thu thập, xử lí số liệu, đối chiếu kết quả thu được của lớp ĐC và lớp TNg nhằm kiểm tra, đánh giá tính đúng đắn của đề tài. 4.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm - Một số bài thuộc chương "Chất khí" Vật lí lớp 10 THPT. - HS lớp 10 ở một số trường THPT trên địa bàn các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Trị. Trong đó, chọn lớp những lớp gần tương đương nhau làm thực nghiệm và đối chứng. 4.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm một số bài dạy thuộc chương trình "Chất khí" Vật lí 10 THPT, cụ thể: Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1) Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2) Ở các lớp TNg, GV dạy theo giáo án có sử dụng phối hợp các loại hình TN, nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của HS. Còn các lớp ĐC, GV dạy bình thường, không sử dụng phối hợp các loại hình TN. 4.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.3.1. Phương pháp điều tra - Điều tra GV về thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; sự cần thiết của việc sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau. - Điều tra HS về thực trạng sử dụng các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông; thái độ của HS đối với các loại hình TN trong DH vật lí ở trường phổ thông. 4.3.2. Phương pháp quan sát giờ học thực nghiệm Tất cả các tiết học ở lớp TNg và ĐC đều được phân tích dựa trên các nội dung
  • 140. 129 sau: - Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động học tập của HS trong tiết học; - Thao tác sử dụng TN của GV và HS; - Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả của các bài kiểm tra đợt TNSP); - Kết thúc tiết học TNSP, trao đổi với GV và HS để rút kinh nghiệm cho các tiết dạy tiếp theo. 4.3.3. Phương pháp thống kê toán học - Để nắm bắt được tình hình học tập và mức độ tiếp thu bài của HS mà không có yếu tố khách quan tác động như có thời gian ôn luyện bài, học hỏi bạn, ...HS các nhóm TNg và ĐC sẽ làm các bài kiểm tra có nội dung giống nhau. Quá trình TNSP sử dụng hai loại bài kiểm tra, bao gồm: 03 bài kiểm tra 5 phút đối với các tiết học 48, 49, 51, và 01 bài kiểm tra 45 phút sau khi kết thúc chương "Chất khí". - Sử dụng phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng thông qua xử lí, phân tích kết quả các bài kiểm tra (3 bài kiểm tra 5 phút và 1 bài kiểm tra 45 phút), so sánh kết quả giữa nhóm ĐC và nhóm TNg, từ đó rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài. Các tham số đặc trưng - Giá trị trung bình cộng: k i i i=1 f X X = n ∑ (với Xi là điểm số; fi là số HS đạt điểm Xi; n là số HS dự kiểm tra). - Phương sai: ( ) k 2 i 2 i=1 f X -X S = n-1 i∑ - Độ lệch chuẩn: k 2 i i i=1 f (X -X) S = n-1 ∑
  • 141. 130 Độ lệch chuẩn S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị X, S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. - Hệ số biến thiên: %100 X S V = cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu. - Sai số tiêu chuẩn: n S m = 4.4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 1 4.4.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1 Thực nghiệm sư phạm vòng 1 được tiến hành với mục đích: - Xác định những thuận lợi và khó khăn của GV cũng như HS khi sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí theo quy trình đã được đề xuất; - Điều chỉnh lại các bước của quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH nếu phát hiện những điểm chưa phù hợp; - Hoàn thiện các tiến trình DH để đưa vào TNSP vòng 2. 4.4.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 1 Quá trình TNSP vòng 1 được tiến hành ở trường THPT An Lương Đông tỉnh Thừa Thiên Huế, và trường THPT Lê Thế Hiếu tỉnh Quảng Trị. Thời gian tiến hành TNSP là học kì 2, năm học 2014 - 2015. GV hợp tác với quá trình TNSP là các GV vật lí có thâm niên công tác, hiện đang giảng dạy chương trình Vật lí 10 ở các trường phổ thông. Để chuẩn bị cho quá trình TNSP, nhóm tác giả đã trao đổi với các GV hợp tác TNSP với các nội dung cụ thể: - Trao đổi và thống nhất mục đích, yêu cầu, nội dung, phương pháp tiến hành TNSP vòng 1; - Trao đổi ý tưởng và thống nhất kế hoạch dạy học cho các tiết TNSP; - Đề xuất danh mục các loại hình TN sử dụng phối hợp trong các tiến trình DH thực nghiệm với GV hợp tác TNSP. Việc chọn lớp TNg và lớp ĐC dựa trên trên các cơ sở: - HS các lớp TNg và ĐC có kết quả học tập học kì 1 môn Vật lí tương đương nhau;
  • 142. 131 - GV dạy các lớp TNg đồng thời dạy các lớp ĐC. Bảng 4.1. Phân bố TNSP vòng 1 ở các trường phổ thông Trường Thực nghiệm Đối chứng Lớp Sĩ số Lớp Sĩ số THPT An Lương Đông 10A3 41 10A7 40 10A5 38 10A6 39 THPT Lê Thế Hiếu 10B2 28 10B6 29 10B5 26 10B7 25 Tổng cộng 133 133 Các tiết dạy TNSP bao gồm: 1. Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí; 2. Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt; 3. Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ; 4. Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1); 5. Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2). 4.4.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 Kết quả TNSP vòng 1 được rút ra từ quá trình quan sát định tính. Một số kết luận thu được như sau: Ưu điểm: - Các tiết dạy của lớp TNg có sử dụng phối hợp các loại hình TN đã thu hút được sự chú ý của HS nhiều hơn so với các tiết dạy thông thường ở các lớp đối chứng; - HS các lớp TNg nhiệt tình tham gia trả lời các câu hỏi do GV đưa ra, thái độ học tập vui vẻ; - GV dạy các lớp TNg và ĐC đánh giá chất lượng giải quyết các nhiệm vụ học tập của HS các lớp TNg cao hơn so với các lớp ĐC; - Chất lượng các câu trả lời của HS trong quá trình TNSP của các lớp TNg cũng được GV hợp tác TNSP đánh giá cao hơn so với các lớp ĐC;
  • 143. 132 - GV hợp tác TNSP đánh giá tích cực về quy trình DH vật lí có sử dụng phối hợp các loại hình TN. Khó khăn: - Một số TN do trường phổ thông quản lí vẫn còn dụng cụ, tuy nhiên lại không đảm bảo có thể sử dụng trong quá trình giảng dạy; - Thời gian chuẩn bị bài dạy khá công phu và mất nhiều thời gian; Một số bài học kinh nghiệm rút ra từ thực nghiệm sư phạm vòng 1: - Cần điều tiết lại mức độ sử dụng các TN ảo, TN mô phỏng, phim TN tránh hiện tượng HS mất tập trung vào bài học; - Phân bố lại thời gian sử dụng phối hợp các loại hình TN, mỗi loại hình chỉ nên lựa chọn những TN đặc trưng, tiêu biểu, mang lại hiệu quả cao nhất; - Nên tăng cường tính chủ động của HS đối với các TN tự tạo, có thể chuyển hẳn đối tượng sử dụng TN tự tạo là HS; - Dựa trên các kết quả phân tích thực nghiệm sư phạm vòng 1, quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN đã được điều chỉnh lại cho phù hợp hơn. Cụ thể, quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí khi tiến hành TNSP vòng 1 gồm 6 bước: 1. Xây dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; 2. Lập ma trận các loại TN tương ứng với từng giai đoạn của QTDH theo mức độ ưu tiên từ cao đến thấp; 3. Xác định nhiệm vụ cụ thể của từng hoạt động nhận thức; 4. Lựa chọn TN phù hợp từ bảng ma trận; 5. Thiết kế tiến trình DH; 6. Tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế.
  • 144. 133 Hình 4.1. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN khi tiến hành TNSP vòng 1 Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN để chuẩn bị tiến hành TNSP vòng 2 được chỉnh sửa, bao gồm 8 bước:
  • 145. 134 Hình 4.2. Quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN chỉnh sửa sau TNSP vòng 1 - Dựa trên quy trình đã chỉnh sửa, các tiến trình DH thuộc nội dung TNSP cũng được điều chỉnh lại, chuẩn bị cho TNSP vòng 2. 4.5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 2 4.5.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 2 Quá trình TNSP vòng 2 được thực hiện với các tiến trình DH đã được chỉnh sửa theo quy trình mới, và được tiến hành trên diện rộng hơn so với TNSP vòng 1. Mục đích của TNSP vòng 2 là: Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phối hợp các
  • 146. 135 loại hình TN trong DH một số kiến thức phần Nhiệt học, cụ thể là có cao hơn so với DH thông thường hay không? 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 2 Quá trình TNSP vòng 2 được tiến hành ở trường THPT Chế Lan Viên, trường THPT Lê Thế Hiếu tỉnh Quảng Trị, trường THPT Thuận Hoá tỉnh Thừa Thiên Huế. Thời gian tiến hành TNSP là học kì 2, năm học 2015 - 2016. Trên cơ sở rút kinh nghiệm từ kết quả TNSP vòng 1, công tác chuẩn bị cho quá trình TNSP vòng 2 giữa nhóm tác giả và các GV hợp tác TNSP được tiến hành theo các bước sau: - Trao đổi và thống nhất mục đích, yêu cầu, nội dung, phương pháp tiến hành TNSP vòng 2; - Trao đổi ý tưởng và thống nhất kế hoạch DH cho các tiết TNSP vòng 2; - Đề xuất danh mục các loại hình TN sử dụng phối hợp trong các tiến trình DH thực nghiệm với GV hợp tác TNSP vòng 2. Việc chọn lớp TNg và lớp ĐC dựa trên trên các cơ sở: - HS các lớp TNg và ĐC có kết quả học tập học kì 1 môn Vật lí tương đương nhau; - GV dạy các lớp TNg đồng thời dạy các lớp ĐC. Bảng 4.2. Phân bố TNSP vòng 2 ở các trường phổ thông Tỉnh Trường Thực nghiệm Đối chứng Lớp Sĩ số Lớp Sĩ số Quảng Trị THPT Chế Lan Viên 10B1 39 10B2 40 10B6 41 10B7 39 10B3 40 10B8 41 10B4 43 10B5 42 THPT Lê Thế Hiếu 10B2 25 10B1 25 10B5 28 10B3 29 Thừa Thiên Huế THPT Thuận Hoá 10/3 38 10/1 41 Tổng cộng: 254 257
  • 147. 136 Tương tự TNSP vòng 1, các tiết dạy TNSP vòng 2 bao gồm: 1. Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí; 2. Tiết 48: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt; 3. Tiết 49: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ; 4. Tiết 50: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 1); 5. Tiết 51: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2). 4.5.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 4.5.3.1. Phân tích diễn biến của quá trình TNSP Qua quan sát giờ học ở các lớp TNg được tiến hành theo tiến trình đã được xây dựng, thu được một số nhận xét sau: * Đối với các lớp ĐC: - GV chủ yếu sử dụng PPDH truyền thống, HS chủ yếu tập trung lắng nghe và ghi chép. Phương pháp dạy tuy có đổi mới nhưng chưa thấy có chuyển biến rõ rệt; - HS tham gia trả lời các câu hỏi do GV đặt ra nhưng chưa thể hiện rõ sự hứng thú và tự giác học tập. Kiến thức nhiều và trừu tượng nên đa số GV không truyền tải hết nội dung bài học trong quỹ thời gian một tiết học; - Sự chủ động với nội dung học tập của HS thể hiện chưa rõ nét. Thời gian dành cho bài tập vận dụng và ứng dụng thực tế quá ít; - Bài giảng còn khô khan, thiếu hình ảnh, thí nghiệm minh họa, hiện tượng thực tế. * Đối với các lớp TNg: Qua quan sát hoạt động của HS trong các buổi thực nghiệm và qua phỏng vấn HS sau các buổi thực nghiệm, đã cho thấy HS có những biểu hiện về tính tích cực và thái độ hứng thú trong hoạt động học tập của HS: - Trong giờ nghỉ giải lao chúng tôi để ý thấy các em tranh luận, trao đổi với nhau rất sôi nổi để tìm các phương án thí nghiệm, các thao tác trên đối tượng thí nghiệm, chủ động đến gặp và trao đổi với GV khi các em gặp khó khăn; - Các em tỏ ra thích thú tham gia vào quá trình làm TN của GV, hào hứng với các thí nghiệm trên MVT và khi được tự tay làm TN; - Qua phân tích định tính kết quả thực nghiệm, có thể nói tiến trình DH sử dụng phối hợp các loại hình TN được thiết kế đã thực sự giúp HS nâng cao hứng
  • 148. 137 thú và hoạt động tích cực hơn trong học tập góp phần giúp HS rèn luyện kĩ năng tự học và phát triển tư duy; - Tiến trình DH diễn ra khá sinh động, GV kích thích được hứng thú học tập của HS ngay khi bắt đầu tiết học. Không khí học tập sôi nổi, HS tích cực tham gia giải quyết những câu hỏi mang tính ứng dụng vào thực tiễn, gần gũi với cuộc sống hàng ngày; - Việc sử dụng phối hợp các loại hình TN đã làm giảm bớt sự quá tải và căng thẳng trong một tiết học. Giờ học diễn ra với tốc độ vừa phải, phù hợp với HS. GV dành nhiều thời gian hơn cho hoạt động thảo luận của HS để giải thích, mở rộng và nâng cao kiến thức đã học. Nhờ đó, HS được vận dụng nhiều hơn và khắc sâu kiến thức tốt hơn. HS học được cách hợp tác với nhau và giúp đỡ nhau cùng tiến bộ; - Quá trình tham gia vào chuẩn bị và tham gia xây dựng bài học đã hỗ trợ cho HS không những kiến thức mà còn rèn luyện được các kĩ năng tự học cơ bản cho mình. Điều này biểu hiện thông qua sự vận dụng kiến thức để giải các bài tập ở khâu củng cố, vận dụng của nhiều HS khá nhanh và chính xác. 4.5.3.2. Kết quả kiểm tra đánh giá Đánh giá kết quả TNSP được tiến hành thông qua hai loại bài kiểm tra, bao gồm: 03 bài kiểm tra 5 phút (đối với các tiết học 48, 49, 51), và 01 bài kiểm tra 45 phút sau khi kết thúc chương "Chất khí". Các bài kiểm tra được trình bày trong phụ lục 3 của luận án. Kết quả thống kê thu được sau khi cho các nhóm tiến hành làm bài kiểm tra, dựa trên tính toán và phân tích các bảng số liệu. ☆ Địa bàn tỉnh Quảng Trị Phân tích kết quả các bài kiểm tra ở các trường phổ thông tiến hành TNSP trên địa bàn tỉnh Quảng Trị, điểm số các bài kiểm tra được thống kê trong bảng sau: Bảng 4.3. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra Nhóm Số Số Số bài KT đạt điểm xi
  • 149. 138 HS bài KT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 6 14 40 66 108 116 140 158 158 58 ĐC 216 864 0 16 40 86 100 114 118 136 126 102 26 Dựa vào bảng thống kê điểm số của các bài kiểm tra, hình 4.2 cho thấy đồ thị phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC. Hình 4.3. Đồ thị phân bố điểm của hai nhóm Kết quả phân bố trên đồ thị, đường TNg nằm bên phải đường ĐC, chứng tỏ kết qủa nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC. Bảng 4.4. Bảng phân phối tần suất Nhóm Số HS Số bài KT Phần trăm số bài KT đạt điểm xi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 0,69 1,62 4,63 7,64 12,50 13,43 16,20 18,29 18,29 6,71 ĐC 216 864 0 1,85 4,63 9,95 11,57 13,19 13,66 15,74 14,58 11,81 3,01 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
  • 150. 139 Hình 4.4. Biểu đồ phân phối tần suất Dựa vào bảng phân phối tần suất (bảng 4.4), biểu đồ phân phối tần suất (hình 4.3) cũng đã cho thấy nhóm điểm cao (7, 8, 9, 10) của nhóm TNg cao hơn so với nhóm ĐC. Bảng 4.5. Bảng phân phối tần suất tích lũy Nhóm Số HS Số bài KT Số bài KT đạt điểm xi trở xuống 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 3 10 30 63 117 175 245 324 403 432 ĐC 216 864 0 8 28 71 121 178 237 305 368 419 432 Dựa vào bảng phân phối tần suất tích luỹ để thiết lập đồ thị phân phối tần suất tích luỹ. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
  • 151. 140 Hình 4.5. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy Đồ thị phân phối tần suất tích luỹ (hình 4.4) cho thấy kết quả đường TNg nằm về bên phải so với đường ĐC. Bảng 4.6. Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm Nhóm Số HS Số bài KT Phần trăm số bài KT đạt điểm xi trở xuống 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 216 864 0 0,69 2,31 6,94 14,58 27,08 40,51 56,71 75,00 93,29 100 ĐC 216 864 0 1,85 6,48 16,44 28,01 41,20 54,86 70,60 85,19 96,99 100 Đồ thị phân phối tần suất tích luỹ theo phần trăm được thiết lập dựa vào bảng phân phối tần suất tích luỹ theo phần trăm. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
  • 152. 141 Hình 4.6. Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê Nhóm Tổng số HS X S2 S V% M mXX ±= TNg 216 6,83 4,21 2,05 30,06 0,01 6,83 ± 0,01 ĐC 216 5,98 4,99 2,23 37,35 0,02 5,98 ± 0,02 Từ các bảng số liệu và đồ thị của việc phân tích kết quả bài kiểm tra, quá trình TNSP thu được kết quả đánh giá định lượng như sau: - Điểm trung bình cộng X của lớp TNg cao hơn điểm trung bình cộng của lớp ĐC; - Hệ số biến thiên giá trị điểm số (V) của lớp TNg nhỏ hơn lớp ĐC, có nghĩa là độ phân tán về điểm số quanh điểm trung bình của lớp TNg là nhỏ. - Đường tần suất của lớp TNg đều nằm bên phải đường tần suất của lớp ĐC, còn đường tần suất lũy tích (hội tụ lùi) của lớp TNg nằm bên dưới đường tần suất lũy tích của lớp ĐC. Những điều này chứng tỏ chất lượng nắm kiến thức và vận dụng kiến thức ở lớp TNg đều tốt hơn lớp ĐC. Để kết luận kết quả học tập của nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC là do ngẫu nhiên hay do việc áp dụng PPDH đã được đề cập mang lại, quá trình phân tích số liệu được tiếp tục bằng phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê. 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
  • 153. 142 Sử dụng công thức (1), (2) với các số liệu: TNg = 6,83 ; ĐC = 5,98 ; nTNg = 108 ; nĐC = 108 ; STNg = 2,05 ; SĐC = 2,23 ⇒ thu được kết quả: SP = 2,14 ; t = 2,91. Tra bảng phân phối Student [104] với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f với: f = nTNg + nĐC – 2 = 430 , ta có tα = 2,081 Qua tính toán kết quả TNg, nhận thấy điều kiện t ≥ tα được thỏa mãn nghĩa là giả thuyết Ho bị bác bỏ, tức là sự khác nhau giữa TNg và ĐC là có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α = 0,05. ☆ Địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế Đối tượng TNSP trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế với số lượng tương đối thấp. Tuy nhiên, GV dạy TNSP đã có 1 thời gian dài giảng dạy cả 2 lớp TNg và ĐC, do đó, có thể đánh giá một cách khách quan về sự cải thiện chất lượng học tập của từng nhóm nhỏ HS, hoặc từng HS. So sánh với lớp ĐC, biểu hiện của HS trong quá trình học tập của HS lớp TNg có phần tích cực hơn. Điều này thể hiện ở việc HS có thái độ vui vẻ trong học tập, thường xuyên tham gia phát biểu xây dựng bài, hào hứng khi tiếp nhận nhiệm vụ do GV yêu cầu. Trong đó, HS tỏ ra hứng thú nhất khi được tự mình tiến hành các TN tự tạo. Hình 4.7. HS tích cực khi nghe GV giới thiệu dụng cụ TN X X X X
  • 154. 143 Hình 4.8. HS nhiệt tình tham gia làm TN dưới sự hướng dẫn của GV Hình 4.9. HS làm việc theo nhóm để thực hiện các nhiệm vụ học tập Hình 4.10. HS hứng thú khi được tự mình làm TN Song song với việc phân tích các kết quả định tính, kết quả định lượng của quá trình TNSP cũng được thể hiện cụ thể như sau: Bảng 4.8. Bảng thống kê các điểm số xi của bài kiểm tra Lớp Sĩ số Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg: 10/3 38 0 0 1 1 7 10 8 6 3 2 ĐC: 10/1 41 0 0 2 6 11 9 7 3 2 1
  • 155. 144 Bảng 4.9. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích luỹ Lớp Tham số Điểm số xi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg: 10/3 if 0 0 0 1 1 7 10 8 6 3 2 ( )A ixω 0 0 0 2,6 2,6 18,4 26,3 21,1 15,8 7,9 5,3 ( )A ixω ≤ 0 0 0 2,6 5,2 23,6 49,9 71,0 86,8 94,7 100 ĐC: 10/1 if 0 0 0 2 6 11 9 7 3 2 1 ( )A ixω 0 0 0 4,8 14,6 26,9 22,1 17,1 7,3 4,8 2,4 ( )A ixω ≤ 0 0 0 4,8 19,4 46,4 68,5 85,6 92,9 97,7 100 Từ bảng các số liệu trên đây, đồ thị đường phân phối tần suất và tần suất lũy tích cho lớp TNg và lớp ĐC thu được như sau: Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất của nhóm lớp TNg và lớp ĐC sau khi TNSP 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng
  • 156. 145 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn đường phân phối tần suất tích luỹ (hội tụ lùi) Mặt khác, căn cứ bảng các tham số đặc trưng để phân tích số liệu bằng phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê để đánh giá kết quả TNSP. Bảng 4.10. Các tham số đặc trưng Lớp Các tham số đặc trưng X S2 S V(%) TNg 6,66 2,5555 1,5986 24,00 ĐC 5,85 2,6280 1,6211 27,71 Sử dụng công thức (1), (2) với các số liệu: TNg = 6,66 ; ĐC = 5,85 ; nTNg = 38 ; nĐC = 41 ; STNg = 1,5986 ; SĐC = 1.6211 ⇒ thu được kết quả: SP = 1,61 ; t = 2,23. Tra bảng phân phối Student với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f với: f = nTNg + nĐC – 2 = 77 , ta có tα = 2,099 Qua tính toán kết quả TNSP, nhận thấy điều kiện t ≥ tα được thỏa mãn nghĩa là giả thuyết Ho bị bác bỏ, tức là sự khác nhau giữa TNg và ĐC là có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α = 0,05. 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng X X X X
  • 157. 146 Từ những kết quả trên cho thấy: điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm TNg cao hơn so với điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm ĐC. Điều đó có nghĩa là tiến trình tổ chức DH theo hướng sử dụng phối hợp các loại hình TN mang lại hiệu quả cao hơn tiến trình tổ chức DH thông thường. 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 Trong quá trình TNSP, trên cơ sở thu thập số liệu, xử lí số liệu bằng phương pháp thống kê toán học; từ việc điều tra, thăm dò ý kiến GV dạy vật lí, chúng tôi đã có cơ sở khẳng định tính đúng đắn về giả thuyết khoa học của đề tài. Cụ thể: - Khi sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH chương "Chất khí" cho thấy quy trình DH đã đề xuất phù hợp với thực tế đổi mới PPDH hiện nay ở các trường THPT. Dạy học theo hướng này đã giúp HS phát huy được vai trò trung tâm của hoạt động và chủ động chiếm lĩnh tri thức, làm cho giờ học trở nên sôi động và hấp dẫn HS hơn. Quy trình DH này đã đảm bảo được các yêu cầu về mặt sư phạm và mục tiêu DH vật lí hiện nay. - Đối với hoạt động dạy của GV, sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH đã giúp GV đa dạng hoá các hình thức củng cố và kiểm tra kiến thức của HS, tăng thời gian trao đổi và tương tác lẫn nhau giữa GV và HS, giữa HS với HS. - Đối với hoạt động học của HS, nhờ việc thực hiện các nhiệm vụ được giao liên quan đến TN nên HS rất tập trung và hứng thú trong việc tham gia xây dựng bài, phát triển năng lực tư duy sáng tạo. - Từ kết quả thống kê toán học cho thấy điểm số các bài kiểm tra của hai nhóm TN và ĐC là khác nhau, kết quả học tập của HS nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. Như vậy, việc tổ chức HĐNT cho HS theo tiến trình đã đưa ra thực sự mang lại hiệu quả như mục tiêu đặt ra ban đầu, góp phần nâng cao hiệu quả DH vật lí ở trường phổ thông.
  • 158. 147 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. Kết luận Đối chiếu với mục tiêu, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài, có thể rút ra một số kết luận cơ bản sau: 1. Đề tài đã làm rõ được các vấn đề sau: - Vai trò của việc sử dụng đa giác quan trong DH là rất quan trọng. Để nâng cao chất lượng học tập, người học cần phải được tạo điều kiện huy động đồng thời nhiều giác quan một cách tích cực, cụ thể là: vừa được nghe, vừa được nhìn, và vừa được làm. - TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong DH vật lí. Có thể tóm tắt một số vai trò của TN vật lí như sau: TN góp phàn hình thành thế giới quan khoa học cho HS; TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS; TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS; TN làm đơn giản hoá các hiện tượng vật lí; TN góp phần tích cực hoá tư duy người học; TN vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho HS (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì); TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của QTDH. - Hoàn thiện các khái niệm về TN (TN được trang cấp), TN tự tạo, TN trên MVT. Phân tích, đánh giá ưu điểm và hạn chế của từng loại hình TN trong QTDH vật lí ở trường phổ thông. Đồng thời phân loại phim TN thành: đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN được trang cấp ở trường phổ thông; đoạn phim quay lại quá trình tiến hành TN vật lí bằng TN tự tạo ở ngoài phạm vi không gian lớp học; đoạn phim quay lại một hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức vật lí; và đoạn phim xâu chuỗi nhiều mô phỏng hoạt hình để làm sáng tỏ một kiến thức vật lí. 2. Đề tài đã xác định rõ: - Việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí là hoàn toàn phù hợp trong giai đoạn hiện nay. Tính tất yếu của việc sử dụng phối hợp được thể hiện
  • 159. 148 thông qua sự phù hợp với các quan điểm lí luận DH và khả năng khắc phục khó khăn mà từng loại hình TN đang mắc phải. - Xác định vai trò của từng loại hình TN khi tổ chức sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH. Có thể xem TN là thành tố quan trọng; TN tự tạo giúp phát triển kĩ năng thực hành, kích thích hứng thú học tập HS; TN trên MVT giúp HS phát triển tư duy trừu tượng, hiểu rõ bản chất vật lí hơn. Tuy nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông, không phải bài học nào cũng có TN. Do đó, việc sử dụng phối hợp không nhất thiết bất kì bài học nào cũng phải có đầy đủ sự xuất hiện của cả 3 loại hình này. Đối với trường hợp TN bài học không có TN hoặc có nhưng không sử dụng được, thì vai trò của TN tự tạo và TN trên MVT sẽ được tăng cường. Mặt khác, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN không phải chỉ khép kín trong từng bài học, mà có thể mở rộng ra nhiều bài trong một chương, hoặc liên chương. Do đó, đối với những bài không có TN vẫn có thể sử dụng phối hợp các loại hình TN này với nhau, theo các giai đoạn chung của tiến trình DH: đưa ra tình huống có vấn đề vào giai đoạn đầu của QTDH; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố và vận dụng kiến thức. 3. Đề tài đã đề xuất được: - Các biện pháp sử dụng phối hợp hiệu quả các loại hình TN trong DH vật lí, bao gồm: Tăng cường sử dụng TN mở đầu để tạo tình huống có vấn đề; Giải quyết vấn đề một cách hợp lí bằng cách đưa ra nhiều TN khảo sát, TN minh hoạ đúng lúc; Kết hợp TN biểu diễn của GV và TN trực diện của HS để kích thích hứng thú và rèn luyện kĩ năng thực hành cho HS; Chú trọng đến việc rèn luyện cho HS kĩ năng giải bài tập TN; Định hướng cho HS thảo luận về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành TN nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo trong nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Sử dụng MVT và các thiết bị hiện đại hỗ trợ TN trong DH vật lí. - Đề xuất nguyên tắc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí bao gồm các nguyên tắc chung và các nguyên tắc cụ thể. - Đề xuất quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN vào DH vật lí gồm 8 bước, bao gồm: xác định mục tiêu bài học; xác định vai trò của TN đối với mục tiêu bài học; kiểm tra tình hình sử dụng của TN liên quan đến nội dung bài học; xây
  • 160. 149 dựng danh mục TN liên quan đến nội dung bài học; lựa chọn PPDH chủ đạo; xác định vị trí của từng loại hình TN phù hợp với các giai đoạn của PPDH đã chọn; thiết kế tiến trình DH; tổ chức DH theo tiến trình đã thiết kế. - Xác định vị trí của từng loại hình TN khi sử dụng phối hợp theo các giai đoạn của phương pháp DH phát hiện và giải quyết vấn đề trên cơ sở phân tích sự phù hợp của phương pháp này. 4. Xây dựng hệ thống tư liệu phục vụ cho việc sử dụng phối hợp các loại hình TN được tiến hành thông qua xác định tình trạng sử dụng của TN và khai thác một số TN tự tạo có liên quan. Đồng thời khai thác từ nhiều nguồn khác nhau với gần 400 TN trên MVT, được phân loại theo 12 bài học và theo từng loại hình cụ thể trong phần Nhiệt học. Ngoài ra, một số đoạn phim TN bằng tiếng nước ngoài đã được làm phụ đề bằng phần mềm Movie Maker. 5. Thiết kế 10 tiến trình DH cụ thể trên cơ sở phân tích điều tra thực trạng, tìm hiểu chương trình Vật lí 10 THPT - phần Nhiệt học, và kết hợp với việc vận dụng quy trình sử dụng phối hợp các loại hình TN. 6. Tiến hành TNSP để kiểm nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. Kết quả TNg cho thấy giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu ra là hoàn toàn đúng đắn. Cụ thể là trong các giờ học có sử dụng phối hợp các loại hình TN thì HS học tập hứng thú và sôi nổi hơn, chất lượng học tập cũng được nâng cao hơn. Như vậy, việc sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH vật lí cho cả chương trình vật lí phổ thông là hoàn toàn có thể thực hiện được. B. Một số kiến nghị Qua quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt là quá trình TNSP, chúng tôi có một số đề xuất sau: - Tiếp tục bổ sung thiết bị TN cho các bộ môn, đặc biệt là môn vật lí. - Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa Bộ Giáo dục và Đào tạo, Sở Giáo dục và Đào tạo cũng như Ban giám hiệu nhà trường trong hoàn chỉnh hệ thống TN , tránh hiện tượng có TN nhưng không thể sử dụng vì không bảo đảm chất lượng. - Đổi mới DH luôn phải gắn liền với đổi mới kiểm tra đánh giá. Do đó, để GV và HS nhận thức đúng đắn về vai trò của TN, cũng như tăng cường sử dụng phối hợp các loại hình TN trong DH thì quá trình kiểm tra đánh giá cần liên quan
  • 161. 150 đến vấn đề này. Tức là, cũng nên sử dụng phối hợp các loại hình TN trong kiểm tra đánh giá đối với DH vật lí ở trường phổ thông.
  • 162. 151 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Trần Thị Ngọc Ánh, Lê Công Triêm, Trần Huy Hoàng (2013), "Sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng vào dạy học Vật lý", Kỷ yếu hội nghị khoa học sau đại học lần thứ nhất, tr.513 - 517. 2. Trần Thị Ngọc Ánh (2015), “Thiết kế tiến trình dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Boyle-Mariotte” theo hướng sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính”, Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số đặc biệt 12/2015, tr53-56. 3. Trần Thị Ngọc Ánh (2016), “Combination of hands-on experiments and computer- aided experiments in teaching high school physics (grade 10)”, Hue University Journal of Social Science and Humanities, Vol.123, No. 09, tr.5-11. 4. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm ( 2016), Nâng cao hiệu quả tổ chức hoạt động ngoại khoá vật lí thông qua sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo và máy vi tính, Tạp chí Giáo dục và Xã hội, Số 65 (126), tr.36-40. 5. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm ( 2016), "Sử dụng đa dạng hoá các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Giáo dục và Xã hội, Số 66 (127), tr.31-33, 49. 6. Trần Thị Ngọc Ánh – Lê Công Triêm (2016), "Bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn thông qua sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học Đại học Sư Phạm Hà Nội, Số 8B/2016, tr.196-202. 7. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm (2016), "Sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy tính để nâng cao hiệu quả dạy học định luật Vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 134, tr.4-6, 48. 8. Trần Thị Ngọc Ánh - Lê Công Triêm (2016), "Tăng cường hứng thú học tập của học sinh thông qua sử dụng bài tập thí nghiệm theo hướng đa dạng hoá các loại hình thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học và Giáo dục Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Huế, Số 02 (42)/2017 (đã nhận đăng). 9. Trần Thị Ngọc Ánh (Chủ nhiệm đề tài ) - Lê Công Triêm - Nguyễn Hữu Khánh Linh, Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính vào dạy học vật lí ở trường phổ thông, Đề tài khoa học cấp cơ sở Đại học Huế năm 2017.
  • 163. 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] 1. Nguyễn Hoàng Anh (2015), 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 lí lớp 12 nâng cao, Luận án tiến sĩ , Đại học Huế. anh [2] 2. Trần Thị Ngọc Ánh (2010), Sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học phần Cơ – Nhiệt lớp 10 THPT, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Sư Phạm Huế. ánh 10 [3] 3. Mai Ngọc Anh (2012), "Tự làm thí nghiệm giao thoa sóng nước từ những nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 82, tr. 14-16. Anh 12 [4] 4. Trần Thị Ngọc Ánh (2015), "Thiết kế tiến trình dạy học bài "Quá trình đẳng nhiệt - Định luật Boyle Mariotte" theo hướng sử dụng phối hợp thí nghiệm giáo khoa, thí nghiệm tự tạo và máy vi tính", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số đặc biệt 12/2015, tr. 53 - 57. ánh 15 [5] 5. Ban chấp hành Trung ương Đảng (2011), Báo cáo chính trị của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa X , Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng. Ban 11 [6] 6. Ban chấp hành Trung ương Đảng (1996), Nghị quyết về định hướng chiến lược phát triển khoa học và công nghệ trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhiệm vụ đến năm 2000, Số: 02-NQ/HNTW. Ban 96 [7] 7. Nguyễn Văn Biên (2013), "Thí nghiệm đơn giản đo chiết suất chất lỏng", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 100, tr. 16-18, 34. biên 13 [8] 8. Nguyễn Văn Biên, Nguyễn Văn Hòa Long (2016), "Tổ chức dạy học tìm tòi khám phá chủ đề "Động học chất điểm" - Vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm TRACKER", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 131, tr. 96-100. Biên 16
  • 164. 153 [9] 9. Tô Văn Bình (2002), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, Đại học Sư phạm Thái Nguyên. bình 02 [10] 10. Tô Văn Bình (2010), Phương tiện dạy học và thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông, Đại học Sư Phạm Thái Nguyên. bình 10 [11] 11. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006), Một số văn kiện của Đảng cộng sản Việt Nam về công tác khoa giáo, NXB Chính trị quốc gia. Bộ 06 [12] 12. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2008), Chỉ thị Về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành giáo dục giai đoạn 2008 - 2012, Số: 55/2008/CT-BGDĐT. Bộ 08 [13] 13. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010), Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp trung học phổ thông - Môn Vật lí, (Kèm theo Thông tư số 01/2010/TT-BGDĐT ngày 18/01/2010 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo), Hà Nội Bộ 10 [14] 14. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2009), Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam 2009 - 2020, Dự thảo lần thứ 14. Bộ 209 [15] 15. Dương Huy Cẩn (2012), "Công tác thiết bị dạy học ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 86, tr. 46-47. Cẩn12 [16] 16. Nguyễn Phúc Chỉnh, Nguyễn Thị Hằng (2010), "Dạy kiến thức "Quá trình sinh học" ở cấp độ phân tử (sinh học 12) theo quan điểm của thuyết kiến tạo", Tạp chí Giáo dục, Số 236, tr. 71-75. Chỉnh 10 [17] 17. Nguyễn Thị Hồng Chuyên (2014), "Sử dụng mô phỏng trong dạy học – biện pháp đáp ứng phong cách học tập của học sinh", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 59-60. Chuyên 14 [18] 18. Nguyễn Văn Cường (2011), Phối hợp thí nghiệm và các phương tiện dạy học khi dạy một số kiến thức chương “Từ trường” (vật lí 11- cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Cường 11 [19] 19. Dương Văn Cường, Nguyễn Thị Tuyết (2016), "Rèn luyện kĩ năng sử dụng phương tiện dạy học trong đào tạo và bồi dưỡng giáo viên kĩ thuật và dạy nghề", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số Cường16
  • 165. 154 129, tr. 14-17. [20] 20. Trần Quốc Đắc (2001), "Một số quan điểm trong trang bị và sử dụng CSVC và TBDH ở trường phổ thông", Tạp chí Thông tin Khoa học giáo dục, Số 86, tr. 24-27. Đắc 01 [21] 21. Trần Khánh Đức (2013), Lí luận và phương pháp dạy học hiện đại, NXB Hà Nội. Đức 13 [22] 22. Nguyễn Lâm Đức (2014), "Sử dụng thiết bị dạy học tự làm vật lí theo phương pháp dạy học tích cực", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 20-23. Đức 14 [23] 23. Nguyễn Lâm Đức (2015), "Phát triển năng lực học sinh trong dạy học Vật lí thông qua sử dụng hiệu quả thiết bị dạy học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 56-58. Đức 15 [24] 24. Bùi Thị Kim Dung (2011), Nghiên cứu xây dựng một số thí nghiệm đơn giản kết hợp ứng dụng công nghệ thông tin để dạy học phần nhiệt học ở trƣờng thcs miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Dung 11 [25] 25. Mông Thanh Dũng (2014), Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học các kiến thức về “sóng cơ” (vật lí 12) theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh thuộc trung tâm giáo dục thường xuyên miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Dũng 14 [26] 26. Huỳnh Trọng Dương (2007), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Dương 07 [27] 27. Lê Văn Giáo (2004), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, Trường Đại học Sư phạm, Huế. giáo 04 [28] 28. Phạm Ngọc Hải (2013), "Tăng cường tập huấn sử dụng thiết bị dạy học và quản lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo Hải 13
  • 166. 155 dục, Số 97, tr. 5-7. [29] 29. Dương Diệp Thanh Hiền (2016), "Chế tạo thiết bị thu năng lượng mặt trời đơn giản và vận dụng trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr.12-14. Hiền 16 [30] 30. Nguyễn Văn Hiền (2015), "Xu hướng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số 116, tr. 37-41. Hiền15 [31] 31. Trịnh Phi Hiệp (2011), Nghiên cứu chế tạo và sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm đơn giản kết hợp ứng dụng công nghệ thông tin để dạy học các kiến thức phần "Điện tích - Điện trường" vật lí 11 trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Hiệp 11 [32] 32. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Đại học Vinh. hoàng 06 [33] 33. Trần Huy Hoàng (2012), Ứng dụng tin học trong dạy học vật lí, NXB Giáo dục Việt Nam. hoàng 12 [34] 34. Phạm Thị Thu Hồng, Phạm Thị Phú (2014), "Sử dụng thí nghiệm trực diện trong dạy học Vật lí ở trường THPT", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 107, tr. 38-40, 47. Hồng 14 [35] 35. Nguyễn Ngọc Hưng (2016), "Một số định hướng đổi mới dạy học vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 8B/2016 VN, tr. 3 - 10. Hưng 16 [36] 36. Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Thị Trang Nhung (2016), Xây dựng các thí nghiệm đơn giản của học sinh về cơ học chất lưu có sử dụng quả bóng bay (Vật lí 10), Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 130, tr. 23-26. Hưng 16 [37] 37. Nguyễn Ngọc Hưng, Tạ Trung Tuyến (2016), "Các thí nghiệm về nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của một số máy điện với dụng cụ tự chế tạo (Vật lí lớp 11)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr.18-20, 39. Hưng Tuyến 16
  • 167. 156 [38] 38. Trần Thùy Hương (2014), "Thiết kế chế tạo kính hiển vi trong tổ chức dạy học theo dự án bài kính hiển vi Vật lí lớp 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 29-31. Hương 14 [39] 39. Cao Thị Sông Hương (2015), "Sử dụng các thí nghiệm vui, đơn giản trong dạy học Vật lí Trung học cơ sở", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 117, tr. 31-33. Hương 15 [40] 40. Lê Thanh Huy (2014), "Sử dụng phần mềm Crocoddile Physics thiết kế thí nghiệm dạy học vật lí phần cơ học Vật lí 10 trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 106, tr. 49-52. Huy14 [41] 41. Trần Thị Huyền (2016), "Xây dựng thiết bị thí nghiệm đo hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 128, tr. 11-13. Huyền 16 [42] 42. Nguyễn Văn Khải (chủ biên) - Nguyễn Duy Chiến - Phạm Thị Mai (2007), Lí luận dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Giáo dục. Khải 07 [43] 43. Cao Tiến Khoa (2014), Xây dựng, hoàn thiện và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức chương "Sóng cơ" - vật lí 12 theo hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Khoa 14 [44] 44. Quách Tất Kiên (2014), "Chu kì ứng dụng công nghệ trong giáo dục và ảnh hưởng của công nghệ thông tin đến lớp học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 115, tr. 42-45. Kiên14 [45] 45. Chu Thị Hồng Lâm (2010), Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (vật lí 10 - cơ bản) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi, Luận văn thạc sĩ, Đại học Thái Nguyên. Lâm 10 [46] 46. Nguyễn Thị Loan (2014), "Quản lí cơ sở vật chất và thiết bị dạy học nhằm nâng cao chất lượng đào tạo", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 2-3,26. Loan 14
  • 168. 157 [47] 47. Lê Quang Long (dịch) (2011), Đa trí tuệ trong lớp học, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam. Long 11 [48] 48. Lê Phước Lượng, Đỗ Thị Mỹ Phương (2012), "Sử dụng phương tiện dạy học hiện đại nhằm nâng cao hoạt động học tập theo nhóm trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 85, tr. 39-43. Lượng12 [49] 49. Hoàng Đức Mạnh, Trần Huy Hoàng (2010), “Vai trò của videoclip trong hoạt động dạy học”, Tạp chí giáo dục, (230), tr. 28-29. Mạnh [50] 50. Nguyễn Thị Hồng Mến (2013), "Quản lí và sử dụng cơ sở vật chất- thiết bị giáo dục trong các trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 2-3,16. Mến 13 [51] 51. Nguyễn Viết Thanh Minh (2016), Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm một số kiến thức phần điện học, điện từ học vật lí lớp 9 trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. minh [52] 52. Nguyễn Viết Thanh Minh (2014), "Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh lớp 9 bằng thí nghiệm tự tạo Vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 104, tr. 26-30. Minh 14 [53] 53. Nguyễn Viết Thanh Minh (2015), "Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 123, tr. 6-8, 24. Minh 15 [54] 54. Phí Đức Nam (2011), "Biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học ở trường phổ thông hiện nay", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 74, tr. 42-44, 47. Nam 11 [55] 55. Thiều Văn Nam (2016), "Đánh giá hiệu quả sử dụng phương tiện dạy học của các trường trung học phổ thông tỉnh Kiên Giang", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 129, tr. 18-20. Nam16 [56] 56. Chu Mạnh Nguyên (2016), "Thiết bị dạy học tự làm giải pháp có hiệu quả của sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội", Tạp chí Thiết bị Nguyên 16
  • 169. 158 Giáo dục, Số 130, tr.147-151. [57] 57. Nguyễn Thị Nhị (2011), Tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực cho học sinh trong dạy học một số kiến thức cơ học, điện học vật lí lớp 10, 11 nâng cao với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Vinh. nhị 11 [58] 58. Nguyễn Thị Nhị, Đặng Thị Hồng Vân (2014), "Thí nghiệm tự làm về vật lí hỗ trợ dạy học các kiến thức về áp suất (Vật lí 8)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 111, tr. 37-40. Nhị 14 [59] 59. Hoàng Phê (2008), Từ điển tiếng Việt, Nhà xuất bản Đà Nẵng. phê [60] 60. Mai Thị Phượng (2015), "Nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong môn vật lí", Kỷ yếu hội thảo "Đổi mới phương pháp dạy học và cách thức kiểm tra - đánh giá", Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Tĩnh. Phượng 05 [61] 61. Phạm Xuân Quế (2007), Giáo trình ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo, Đại học Sư phạm, Hà Nội. Quế 07 [62] 62. Phạm Xuân Quế, Nguyễn Thị Thu Hà (2013), "Thí nghiệm vật lí thật, thí nghiệm tương tác trên màn hình và các biện pháp sử dụng phối hợp các loại thí nghiệm trong dạy học vật lí", Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 106, tr.61-65. Quế 13 [63] 63. Quốc hội (2005), Luật Giáo dục năm 2005, NXB Chính trị Quốc gia. Quốc 05 [64] 64. Dương Xuân Quý (2013), "Khai thác hiệu quả thiết bị thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 6- 8. Quý 13 [65] 65. Bùi Ngọc Quỳnh (Dịch) (1978), Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm kiến thức vật lí, NXB Giáo dục Thành phố Hồ Chí Minh. quỳnh [66] 66. Hà Văn Quỳnh (2015), "Phát triển thiết bị dạy học tự làm góp phần thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 124, tr. 1-3. Quỳnh 15
  • 170. 159 [67] 67. Phạm Văn Sơn, Dương Thị Huyền (2014), "Khả năng dạy học bằng máy tính điện tử", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 101, tr. 41- 43. Sơn 14 [68] 68. Lê Thị Tâm (2014), "Nâng cao năng lực khai thác và sử dụng thiết bị dạy học hiện đại cho giáo viên", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 112, tr. 43-46. Tâm 14 [69] 69. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên) - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm. thâm 02 [70] 70. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2007), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông, NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội. thâm 07 [71] 71. Trần Văn Thạnh (2009), Nghiên cứu sử dụng phối hợp thí nghiệm vật lí với các phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí 9 trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Thạnh 09 [72] 72. Lê Trung Thành (2016), "Trang bị và sử dụng thiết bị dạy học công nghệ theo định hướng phát triển năng lực ở THCS", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 125, tr.4-7. Thành16 [73] 73. Nguyễn Mạnh Thảo, Nguyễn Thị Dung (2011), "Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm tích hợp nghiên cứu chuyển động thẳng, sử dụng đồng hồ đếm thời gian nguyên lí tương tác từ", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 69, tr. 42-43. Thảo 11 [74] 74. Ngô Thị Phương Thảo (2013), "Biện pháp chỉ đạo đổi mới đầu tư và sử dụng thiết bị giáo dục ở trường THCS", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 96, tr. 4-5, 12. Thảo 13 [75] 75. Đào Thị Thu Thảo, Nguyễn Mạnh Thảo (2015), "Chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm cảm ứng điện từ có sử dụng một số bộ phận của bếp từ trong dạy học Vật lí 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 123, tr. 12-13. Thảo 15 [76] 76. Trần Thị Thanh Thư (2016), "Bồi dưỡng năng lực dạy học hợp Thư 16
  • 171. 160 tác cho sinh viên thông qua sử dụng thí nghiệm vật lí", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 130, tr. 20-23. [77] 77. Nguyễn Anh Thuấn, Hà Mạnh Khương (2015), "Xây dựng thiết bị thí nghiệm để sử dụng trong dạy học về lực từ, Vật lí lớp 11", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số Đặc biệt 2015, tr.24-27. Thuấn 15 [78] 78. Phạm Tấn Ngọc Thuỵ (2011), Khai thác và sử dụng phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí 11 trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ, Đại học Huế. Thuỵ 11 [79] 79. Đặng Thị Thu Thủy (2015), "Sử dụng thiết bị dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 114, tr. 59-61. Thuỷ 15 [80] 80. Tổ Vật lí (2016), Sổ quản lí thiết bị thí nghiệm, Trường THPT Nguyễn Huệ - Thành phố Huế. tổ [81] 81. Phạm Hữu Tòng (1999), Hình thành vận dụng các phương pháp nhận thức khoa học trong dạy học Vật lí (Sách bồi dưỡng thường xuyên chu kỳ 1997-2000 cho giáo viên THPT), Bộ Giáo dục và Đào tạo, NXB Giáo dục. tòng [82] 82. Lê Công Triêm (2008), Bài giảng sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lí ở trường THPT, Giáo trình đào tạo Thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm Huế. triêm [83] 83. Hà Minh Trọng, Nguyễn Anh Thuấn (2015), "Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm dạy học định luật Becnuli (Vật lí lớp 10)", Tạp chí Thiết bị Giáo dục, Số 122, tr. 23-25. Trọng 15 [84] 84. Nguyễn Văn Tuấn (2009), Bài giảng Lí luận dạy học, Trường Đại học Sư Phạm kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Tuấn [85] 85. Cao Ngọc Viễn (Dịch) (1985), Tích cực hóa tư duy của học sinh trong giờ học vật lí, NXB Giáo dục, Thành Phố Hồ Chí Minh. viễn Tiếng nước ngoài [86] 86. Bruner, J.S. (1974), "Learning Through Experience and Learning Bruner
  • 172. 161 Through Media In: Olson, Media and Symbols", The 73rd Yearbook of the NSSE, I, Chikago, pp. 120-150. 74 [87] 87. Shirley Pasion Caday (2004), Effectiveness of computer-simulated experiments (cse) in teaching high school physics, National ICTs in Basic Education Congress Cebu City, Philippines. Caday 04 [88] 88. Chris Chiaverina và Michael Vollmer (2005), Learning physics from experiment, Girep proceeding 2005 Chiave rina [89] 89. Diculen, Baraoidan Ligaya, (1999), “Design, Development and Summative Evaluation of Computer-Assisted Instruction (CAI) Modules on Selected Topics in High School Physics”, Unpublished Doctoral Dissertgation, De La Salle University, Manila, Philippines. Dicule n99 [90] 90. Feyman (1982), Simulating Physics with Computer, International Journal of Theoretical Physics – Vol 21. Feyma n 82 [91] 91. Carlos Fiolhais, Jorge A. Trindade (1998), Use of Computers in Physics Education, Proceeding of the "Euroconference '98 - New Technologies for Higher Education", Aveiro, Setembro. Fiolhai s98 [92] 92. Allan Franklin, Slobodan Perovic (2015), Experiment in Physics, Stanford University Frankli n15 [93] 93. Haury, D. L. , Rillero, (1994), Perspectives of Hands-On Science Teaching, Columbus : ERIC-CSMEE. Haury 94 [94] 94. Yong Huang (2011), The application of multimedia animation in physics experiment teaching, Multimedia Technology (ICMT), 2011 International Conference on Huang 11 [95] 95. Z. Jeskova (2003), Computer-aided experiment in physics teaching, The IEEE Region 8 (volume: 2) Jeskov a03 [96] 96. Athanassios Jimoyiannis, Vassilis Komis (2001), "Computer simulations in physics teaching and learning: a case study on students' understanding of trajectory motion", Computer & Education, Volume 36, Issue 2, pp. 183 - 204. Jimoyi annis0 1 [97] 97. Royer, J. M., Cisero, Ch. A. , Carlo, M. S. (1993), "Techniques and Royer
  • 173. 162 procedures for Assessing Cognitive Skills", Review of Educational Research, (2), pp. 201-243. 93 [98] 98. Maja Stojanović, Elvira Đurđić (2012), "Overcoming the problem of decreasing the number of Physics students", 1st South - Eastern European Meeting on Physics Education 2012, Ljubljana. Stojan ovic12 [99] 99. Sugimoto (2004), Lively Physics and Exciting Experiments, Nayoga Japan. Sugim oto 04 [100] 100. Josef Trna (2005), "Motivation and Hands-on Experiments", In Proceedings of the International Conference Handson Science in a Changing Education, HSci2005, Rethymno : University of Crete, pp. 169-174. Trna 05 [101] 101. Josef Trna (2008), "Hands-on Activity as a Source of Learning Tasks in Science Education", In HSci2008. Formal and Informal Science Education. Braga : University of Braga, pp. 78-82. Trna 08 [102] 102. Josef Trna, Petr Novak (2010), Motivational Effectiveness of Experiments in Physics Education, Masaryk University -Czech Republic. Trna 10 [103] 103. Joe Wolfe (2002), Interesting and inexpensive experiments for high school physics, HSC Physics, Australia. Wolfe 02 Website [104] 104. https://vietlod.com/bang-tra-phan-phoi-student-thong-ke-t. (xem: 15/12/2016) [105] 105. ftp://nhantritiengiang.com/Nghiep%20Vu%20Su%20Pham/PHUONG %20PHAP%20DAY/Phuong%20tien%20day%20hoc.pdf (xem: 1/8/2015) [106] 106. http://thuviengiaoan.vn/giao-an/de-tai-nhung-bien-phap-nang-cao -hieu-qua-su-dung-thiet-bi-day-hoc-va-dung-cu-thi-nghiem-trong- day-hoc-vat-li-thpt-32707/
  • 174. 163 (xem: 21/7/2015) [107] 107. http://thpt-duytan-kontum.edu.vn/index.php?option=com_content &view=article&id=1909:2015-09-23-11-28-23&catid=324:tdkn-day- hoc&Itemid=603 (xem: 3/6/2016) [108] 108. http://constructivism512.pbworks.com/w/page/16397300/Constructivism %20Concept%20Map (xem: 13/2/2017)