Tổ chức dạy học một số kiến thức về các định luật bảo toàn (vật lý THPT) nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm vật lý cho học sinh trường năng khiếu (CHDCND Lào)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––– CHANTHAVONG SIMIXAY TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÍ THPT NHẰM PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG VẬ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––

CHANTHAVONG SIMIXAY

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” (VẬT LÍ THPT)

NHẰM PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP

THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG NĂNG KHIẾU (CHDCND LÀO)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2015

Phần I

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––

CHANTHAVONG SIMIXAY

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” (VẬT LÍ THPT)

NHẰM PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP

THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG NĂNG KHIẾU (CHDCND LÀO)

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn vật lý

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Khải

THÁI NGUYÊN - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cảm đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng, đã được công bố theo đúng quy định Kết quả nghiên cứu của luận văn chưa được công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

ChănThạVông SIMIXAY

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa vật lý và bộ môn phương pháp giảng dạy vật lý trường Đại học sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả hoàn thành luận văn này Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các Thầy, Cô thuộc tổ bộ môn Phương pháp, khoa Vật li cảc trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thải Nguyên, Đại học Sư Phạm Hà Nội đã đóng góp ý kiến và thảo luận kết quả của

luận văn, cùng trường trung học phổ thông Năng Khiếu Lào

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Văn Khải, người thầy đã tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu và toàn thể các thầy cô thuộc trường trung học phổ thông Năng Khiếu Lào đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian và hỗ trợ kinh phí cho tác giả trong thời gian học tập, nghiên cứu và

hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tác giả không thể quên sự giúp đỡ tận tình của các Thày, cô, bạn bè, anh chị em đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã theo dõi, động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả hoàn thành luận vàn

này Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến mọi người

Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Phương phảp, Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên

Tác giả luận văn

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các từ viết tắt trong luận văn iv

Danh mục các bảng v

Danh mục hình, biểu đồ và đồ thị vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Đóng góp của đề tài 4

7 Cấu trúc của luận văn 4

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG NĂNG KHIẾU (CHDCND LÀO) 5

1.1 Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 5

1.1.1 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 5

1.1.2 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí 6

1.1.2.1 Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm trong sự phát triển của Vật lí học 6

1.1.2.2 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 8

1.1.2.3 Phương pháp thực nghiệm trong thực hiện mục tiêu dạy học ở trường trung học phổ thong 9

1.2 Các giai doạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 10

1.3 Thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 14

1.3.1 Khái niệm thí nghiệm vật lí 14

1.3.3 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí 14

1.3.3.1 Thí nghiệm biểu diễn 14

1.3.3.2 Thí nghiệm thực tập: gồm có hai loại: 15

1.3.3.3 Thí nghiệm và quan sát ở nhà 16

1.3.3.4 Bài tập thí nghiệm 16

1.3.3.5 Các yêu cầu đối với thí nghiệm vật lí 16

1.4 Tổ chức dạy học nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT năng khiếu (CHDCND Lào) 17

1.4.1 Đặc điểm dạy học vật lí ở trường THPT Năng Khiếu 17

1.4.2 Các nhiệm vụ cơ bản của dạy học vật lí ở trường THPT Năng khiếu (CHDCND Lào) 18

1.4.3 Phát tìiển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh 18

1.4.4 Hình thành thế giới quan duy vật biện chứng 19

1.4.5 Góp phần giảo dục kỹ thuật tổng hợp 19

1.4.6 Một số biện pháp tổ chức dạy học nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT Năng khiếu (CHDCND Lào) 19

1.4.6.1 Định hướng chung là: 19

1.4.6.2 Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong tiến trình xây dựng kiến thức mới 20

1.4.6.3 Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong thí nghiệm thực hành 22

1.4.6.4 Tổ chức luyện tập qua việc giải các bài tập thí nghiệm 23

1.5 Khảo sát thực trạng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí cho học sinh trường THPT năng khiếu CHDCND Lào 23

Chương 2: THIẾT KẾ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ” NHẰM PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG THPT NĂNG KHIẾU (CHDCND LÀO) 28

2.1 Phân tích mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học về “các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí trung học phổ thông Lào 28

2.1.1 Nội dung kiến thức chưong “Các định luật bảo toàn” 28

2.1.1.1 Bài: Động lượng Định luật bảo toàn động lượng 28

2.1.1.2 Bài : Công và công suất: 29

2.1.1.3 Bài: Động năng Định lý động năng 29

2.1.1.4 Bài: Thế năng Thế năng trọng trường 30

2.1.1.5 Bài: Thế năng đàn hồi 31

2.1.1.6 Bài: Định luật bảo toàn cơ năng 31

2.1.1.7 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi 32

2.1.2 Những kĩ năng cơ hán của chương “Các định luật bảo toàn” 32

2.2 Thiết kế bài học xây dựng một số kiến thức mới 33

2.2.1 Bài Soạn 1: 33

2.2.2 Bài soan 2: 45

2.2.3 Tổ chức cho học sinh làm thí nghiệm thực hành “kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng” 62

2.2.4 Các phiếu đánh giá kĩ năng thực nghiệm khi học sinh giải bài tập thực nghiệm 66

2.3 Tổ chức giải bài tập thí nghiệm 68

2.3.1 Đề bài: 68

2.3.2 Hướng dẫn: 68

2.3.2.1.Yêu cầu: 68

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 71

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 71

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 71

3.3 Đối tượng và thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm 71

3.3.1 Đối tượng TNSP 71

3.3.2 Phương pháp TNSP 72

3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 73

3.4.1 Tiến hành dạy học trong thời gian TNSP 73

3.4.2 Kết quả quan sát diễn biến giờ học 73

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 75

3.5.1 Yêu cầu chung của việc xử lý kết quả TNSP 75

3.5.2 Phân tích và xử lý các kết quả định tính của TNSP 77

3.5.3 Phân tích và xử lý các kết quả định lượng của TNSP 79

3.5.3.1 Bài kiểm tra số 1: sau khi học bài: “Định luật bảo toàn động lượng” 79

3.5.3.2.Bài kiểm tra số 2 83

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAO KHẢO 91 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

1 CHDCND Lào : Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Đặc điểm chất lượng học tập bộ môn của các lớp TN Và ĐC 72

Bảng 3.2: Bảng tần số kết quả bài kiểm tra số 1 79

Bảng 3.3: Bảng tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 79

Bảng 3.4: Phân phối tần suất kết quả kiểm tra số 1 80

Bảng 3.5: Bảng tần suất lũy tích kết quả bài kiểm tra số 1 81

Bảng 3.6: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 1 82

Bảng 3.7: Tần số kết quả bài kiểm tra số 2 84

Bảng 3.8: Tần suất kết quả bài kiểm tra số 2 84

Bảng 3.9: Phân phối tần suất kết quả kiểm tra số 2 85

Bảng 3.10: Bảng tần suất lũy tích kết quả bài kiểm tra số 2 86

Bảng 3.11: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 2 87

DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ

Hình:

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học vật lí 13

Hình 2.1 54

Hình 2.2 54

Hình 2.3 63

Biểu đồ: Biểu đồ 3.1: Tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 80

Biểu đồ 3.2: Tần suất kết quả bài kiểm tra số 2 84

Đồ thị: Đồ thị 3.1: Phân phối tần suất điểm bài kiểm tra số 1 81

Đồ thị 3.2: Tần suất lũy tích kết quả bài kiểm tra số 1 82

Đồ thị 3.3: Phân phối tần suất điểm bài kiểm tra số 2 85

Đồ thị 3.4: Tần suất lũy tích kết quả bài kiểm tra số 2 86

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đất nước Lào đang trong thời kỳ đổi mới, đẩy mạnh phát triển, đòi hỏi

xã hội phải tạo ra nguồn nhân lực có trình độ cao Điều đó đồng nghĩa với ngành Giáo dục và Đào tạo cần phải có sự đổi mới về mọi mặt, nhằm đào tạo người lao động có đủ kiến thức, năng lực sáng tạo, trí tuệ và phẩm chất đạo đức tốt, đáp ứng được yêu cầu nhân lực của đất nước và phù hợp với bốn trụ cột giáo dục của UNESCO trong thế kỷ XXI (Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để khẳng định mình)

Với mong muốn trên, Nhà nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân (CHDCND) Lào đã đề ra chiến lược phát triển nguồn nhân lực từ 2006- 2015

có 4 hướng: Một là tăng cường nội dung dạy học trong chương trình giáo dục phổ thông ở CHDCND Lào, giáo dục phổ thông kéo dài 12 năm; hai là khuyến khích và mở rộng cơ hội cho mọi người được học tập, cải thiện chất lượng và liên kết giáo dục; ba là tổ chức nghiên cứu khoa học giáo dục và có kế hoạch phát triển khoa học giáo dục; bốn là chú ý mở rộng các trường kỹ thuật và đạo tạo dạy nghề

Trong giai đoạn hiện nay, khi khoa học công nghệ có những bước tiến nhảy vọt, việc đào tạo những con người không chỉ nắm vững kiến thức mà còn

có năng lực sáng tạo, có ý nghĩa quan trọng đối với tiềm lực khoa học kĩ thuật của đất nước

Với mục tiêu và định hướng về đổi mới phương pháp dạy học như vậy thì một trong những điều quan trọng trong việc trang bị tri thức trong nhà trường phổ thông là phải phát triển kỹ năng thực nghiệm cho học sinh, đặc biệt

là với học sinh học trong các trường năng khiếu

Ở trường Năng Khiểu của đất nước Lào, tổ chức dạy học một số kiến thức về các định luật bảo toàn cho học sinh theo hướng phát triển kỹ năng thí nghiệm vật lí có một vị trí quan trọng trong chương trình học và dạy vật lí Nội

dung bồi dưỡng về kiến thức này rất cần thiết để giảng dạy cho học sinh Lào, vì vậy các kỹ năng thí nghiệm vật lí thường xuyên có mặt trong các kỳ thi trung học THCS, THPT và trong các kỳ thi học sinh giỏi Nội dung kiến thức về các định luật bảo toàn, kỹ năng thí nghiệm vật lí còn là tiền đề, bước chuẩn bị giúp học sinh học tập tốt nội dung chương trình vật lý THPT

Trong quá trình giảng dạy ở trường Năng khiếu Viêng Chăn tôi nhận thấy chương trình dạy học một số kiến thức về các định luật bảo toàn theo hướng phát triển kỹ năng thí nghiệm vật lí còn nhiều hạn chế, các tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí còn ít, nội dung chưa phong phú, các tài liệu chủ yếu là tiếng nước ngoài nên rất khó khăn trong việc nghiên cứu để giảng dạy và học tập

Nhằm góp phần khắc phục khó khăn nói trên và để nâng cao hiệu quả dạy học, đáp ứng nhu cẩu đổi mới trong giáo dục, chúng tôi chọn đề tài nghiên

cứu là: “Tổ chức dạy học một số kiến thức về “các định luật bảo toàn” (vật lí

THPT) nhằm phát triển kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm vật lí cho học sinh trường năng khiếu (CHDCND Lào)”

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu vận dụng lí luận về phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí vào tổ chức dạy học một số kiến thức về “Các định luật bảo toàn” nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT năng khiếu (CHDCND LÀO)

3 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức dạy học các kiến thức về “Các định luật bảo toàn” phù hợp với lí luận dạy học hiện đại về phương pháp thực nghiệm vật lí thì có thể nâng cao hiệu quả phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT năng khiếu (CHDCND LÀO)

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

+ Nghiên cứu lý luận về phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí trường phổ thông

+ Nghiên cứu thực trạng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí tại trường Năng Khiếu của nước CHDCND Lào

+ Nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” nhằm phát triển kỹ năng thực nghiệm vật lí cho học sinh trường Năng Khiếu của nước CHDCND Lào

+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học và tính khả thi của các tiến trình dạy học đã thiết kế

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1.Nghiên cứu lí thuyết

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học và lí luận DH bộ môn Vật lý hiện đại, các tài liệu về thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong DH môn Vật lí

+ Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Thể thao về vấn đề đổi mới phương pháp DH hiện nay ở trường Năng Khiếu

+ Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ DH của bộ môn vật lí ở trường Năng Khiếu của CHDCND Lào

5.2.Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Điều tra khảo sát thực tế nghiên cứu các thiết bị thực hiện có ở một số trường THPT Năng Khiếu Dự giờ, tham khảo giáo án dạy học, trao đổi với GV

về vấn đề tổ chức dạy học các kiến thức về “Các định luật bảo toàn” theo hướng phát triển kỹ năng thí nghiệm vật lí

+ Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT Năng khiếu ở nước CHDCND Lào các tiến trình dạy học đã soạn thảo có đối chứng để kiểm tra tính khả thi, cụ thể làm nổi bật vai trò của việc sử dụng TN trong DH kiến thức vật lí ở trường Năng khiếu nước CHDCND Lào

5.3.Phương pháp thống kê toán học

+ Sử dụng phương pháp thống kê để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

+ Các kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho GV dạy bộ môn Vật lí ở các trường THCS,THPT trong cả nước CHDCND Lào

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được trình bày gồm các phần: Phần mở đầu, 3 chương, phần phụ lục và tài liệu tham khảo

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG NĂNG KHIẾU

(CHDCND LÀO)

1.1 Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí

+ Khái niệm thực nghiệm

Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam (NXB Từ điển bách khoa, Hà Nội, 2005): “Thực nghiệm (là) phương thức nghiên cứu các đối tượng vật chất, bao gồm việc: tạo ra những điều kiện cần thiết; dùng các phương tiện kĩ thuật để tác động vào đối tượng hoặc tái tạo lại đối tượng; loại trừ những yếu tố ngẫu nhiên; quan sát và đo đạc các thông số bằng những phương tiện kĩ thuật tương ứng Thực nghiệm có thể mô hình hóa đối tượng Thực nghiệm là một mặt của hoạt động thực tiễn, là cội nguồn của nhận thức và là tiêu chuẩn đánh giá tính chân thực của các giả thuyết và lí thuyết” [7] , [ 17 ]

Theo Ruzavin (“Các phương pháp nghiên cứu khoa học”, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 1983, trang 30 – 31): [22]

“Nhận thức thực nghiệm được thực hiện trong quá trình thí nghiệm, hiểu theo nghĩa rộng nhất, có nghĩa là sự tương tác giữa chủ thể và khách thể, trong

đó chủ thể không chỉ phản ánh khách thể một cách thụ động mà còn chủ động làm thay đổi, cải tạo nó”;

“Trong khoa học, các hình thức nghiên cứu thực nghiệm chủ yếu là quan sát và thực nghiệm” Do vậy, Ruzavi G.I cho rằng, các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm quan sát, thí nghiệm và các phép đo Cụ thể là:

+ “Quan sát là một phương pháp thực nghiêm ban đầu vì nó bao hàm cả

trong thí nghiệm lẫn trong các phép đo, trong khi đó bản thân các quan sát có thể được tiến hành ngoài thí nghiệm và không đòi hỏi các phép đo”; “Quan sát khoa học là sự tri giác có mục đích rõ ràng và có tổ chức các sự vật và hiện

+ “ Thí nghiệm là một phương pháp đặc biệt của nghiên cứu thực nghiệm

có đặc điểm là nó đảm bảo khả năng tác động thực tế một cách chủ động lên các hiện tượng và quá trình nghiên cứu” (trang 46, sách đã dẫn);

+ “ Đo là quá trình tìm mối quan hệ giữa một đại lượng nhất định với một

đại lượng khác cùng loại, được lấy làm đơn vị đo Kết quả đo biểu thị bằng một

số nào đó và nhờ đó, có thể xử lý bằng toán học các kết quả này Nhưng trong những trường hợp cá biệt, người ta gọi mọi phương pháp gán cho các đối tượng được nghiên cứu và cho các tính chất của chúng một con số theo các qui tắc nào đó là một phép đo (chẳng hạn, trong nghiên cứu xẫ hội học, tâm lí học thực nghiệm và những khoa học nhân văn khác), (trang 73, sách đã dẫn)

Trong luận văn chúng tôi sẽ vận dụng các luận điểm nêu trên trong xây dựng các biện pháp phát triển kĩ năng thực nghiệm vật lí cho học sinh năng khiếu vật lí ở các trường chuyên của CHDCND Lào

1.1.2 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí

1.1.2.1 Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm trong sự phát triển của Vật lí học

Thời cổ đại, khoa học chưa phân ngành và chưa tách khỏi triết học, mục đích của nó là tìm hiểu và giải thích thiên nhiên một cách toàn bộ mà chưa đi vào từng lĩnh vực cụ thể Trong xã hội chiếm hữu nô lệ, lao động chân tay bị coi khinh vì đó là lao động của tầng lớp nô lệ, coi trọng hoạt động tinh tế của trí

óc Do đó nhiều nhà hiền triết cho rằng có thể dùng sự suy lý, sự tranh luận để tìm ra chân lý mà không coi trọng thí nghiệm Trong cuốn “Vật li học”, Aristote (384-322 TCN), một đại biểu tiêu biểu cho nền khoa học cổ đại, cũng không đùng thí nghiệm mà đi đến kết luận bằng cách lập luận

Sang thời trung đại, tư tưởng của Aristote trở thành những giáo điều bất khả xâm phạm Giáo hội Gia tô có một địa vị tối cao trong đời sống xã hội và coi "Khoa học là đẩy tớ cúa giáo lí” Tuy vậy, trong thời này cũng có những người muốn tìm những con đường mới hơn để đi đến nhận thức khoa học như Roger Bacon (1214 - 1294) cho răng khoa học không chi có nhiệm vụ bình giải

lời lẽ của những kẻ có uy tín, khoa học phải được xây đựng trên cơ sở lập luận chặt chẽ và thí nghiệm chính xác Và vì vậy, ông bị giáo hội lên án và bị cầm tù hơn 20 năm tới khi 74 tuổi

Đên thế ký XVII, (ìalile (1564-1642) đã xây dựng những cơ sờ của một nền vật lí học mới - vật lí học thực nghiệm- chân chính, thay thế cho vật lí học của Aristote bằng hàng loạt các nghiên cứu về thiên văn học, cơ học, âm học, quang học

Galile cho rằng muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phái “hỏi thiên nhiên” chứ không phải hỏi Aristote hoặc kinh thánh Trước một hiện tượng tự nhiên cần tìm hiểu, Galile bắt đầu bằng quan sát để xác định rõ vấn để cần nghiên cứu, đưa ra một cách giải thích

lý thuyết có tính chất dự đoán Từ lý thuyết đó, ông rút ra những kết luận có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm Sau đó, ông bố trí thí nghiệm thích hợp, tạo điều kiện thí nghiệm và phương tiện thí nghiệm tốt nhất để có thể đạt kết quả chính xác tin cậy được Cuối cùng, ông đối chiếu kết quả thu được bằng thực nghiệm với lý thuyết ban đầu

Phương pháp của Galile có tính hệ thống, tính khoa học, có chức năng nhận thức luận, tổng quát hóa về mặt lý thuyết những sự kiện thực nghiệm và phát hiện ra bản chất của sự vật hiện tượng Về sau, các nhà khoa học khác đã

kế thừa phương pháp đó và xây dựng cho hoàn chỉnh hơn Những thành tựu ban đầu cúa vật lí học thực nghiệm đã khiến cho thế kí XVII trở thành thế kỉ của cuộc cách mạng khoa học thắng lợi với các đại diện tiêu biểu: Torricelli (1608 - 1662), Pascal (1623 - 1662), Otto Guericke (1602 - 1685), Boyle (1627

1.1.2.2 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí

Galile được coi là ông tổ của vật lí thực nghiệm, người sáng lập ra phương pháp thực nghiệm và các nhà khoa học sau này đã kế thừa và hoàn chỉnh hơn Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galile như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giả thuyết (dự đoán) Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện thực nghiệm đã làm Nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, các nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể đùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến giả thuyết thành định luật vật lí chính xác [19, tr.108] Cũng đã có rất nhiều các bài viết khác nhau về phương pháp thực nghiệm Theo tác giả Phạm Hữu Tòng: “Nếu nhà khoa học dựa trên việc thiết kể (nghĩ ra) phương án thí nghiệm khả thi và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoán khoa học nào đó) thi phương pháp nhận thức trong trường hợp này được gọi là phương pháp thực nghiệm” [16, tr 125], [ 17 ] Còn theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyền Ngọc Hưng thì phán biệt phương pháp thực nghiệm theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp “Theo nghía rộng, phương pháp thực nghiệm có thể bao gồm từ những ý tưởng ban đầu của các nhà khoa học cho đến kết luận cuối cùng Theo nghĩa hẹp, phương pháp thực nghiệm có thể hiểu như sau: từ lý thuyết đã biết suy ra hệ quả và dùng thí nghiệm để kiếm tra hệ quả Các nhà thực nghiệm không nhất thiết tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiếm tra được Nhiệm vụ của nhà vật lí thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có

suy ra hệ quà có thể kiểm tra được và tìm cách bố trí thí nghiệm khéo léo, tinh

vi để quan sát được hiện tượng do lý thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác” [7, tr.111], Phương pháp thực nghiệm có thể hiểu theo nghĩa rộng hoặc nghĩa hẹp tùy theo quan điểm của mỗi người xem xét, gắn với lịch sử vật

lí học, cũng như tùy theo mục đích cụ thể của người vận đụng nó trong dạy học

ở các bậc học khác nhau Nhưng mặc dù phát biểu theo cách nào thì các yếu tố

cơ bản của PPTN trong nghiên cứu khoa học cũng bao gồm:

+ Vấn đề cần giải đáp hoặc giã thuyết cần kiếm tra

+ Xử lý một giả thuyết đề có thể đưa nó vào kiểm tra bằng thực nghiệm + Xây dựng (thiết kế) phương án thí nghiệm cho phép thu lượm thông tin cần thiết cho sự xác lập giả thuyết hoặc kiểm tra già thuyết

+ Tiến hành thí nghiệm và ghi nhận kết quả (quan sát, đo )

+ Phân tích kết quả và kết luận

1.1.2.3 Phương pháp thực nghiệm trong thực hiện mục tiêu dạy học ở trường trung học phổ thong

+ Phương pháp thực nghiệm giúp học sinh hình thành và hoàn thiện những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo PPTN dạy cho học sinh tìm tòi sáng tạo theo con đường và kinh nghiệm hoạt động sáng tạo mà các nhà khoa học đã trải qua, nó làm cho học sinh quen dần với cách suy nghĩ, làm việc theo kiểu Vật lí Trong quá trình giải quyết những vấn đề đó, học sinh sẽ bộc

lộ những nét đặc trưng của hoạt động sáng tạo và đồng thời hình thành, hoàn thiện

ở bàn thân những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo

+ Phương pháp cho phép gắn lý thuyết với thực tiễn Thực tiễn được nói trong PPTN là các hiện tượng, các quá trình Vật lí được mô tả, được tái hiện qua các thí nghiệm do giáo viên hay chính học sinh tự làm Việc học sinh trực tiếp đề xuất phương án và tiến hành thí nghiệm kiếm tra, trực tiếp quan sát các hiện tượng, làm việc với các thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo, giải quyết những khó khăn trong thực nghiệm tạo điều kiện cho các em nâng cao được

năng lực thực hành, gần gũi hơn với đời sống và kỹ thuật, khái quát hóa các kết quả thực nghiệm, rút ra những kết luận có tính chất lý thuyết (như tính chất của

sự vật, hiện tượng, quy luật diễn biến, quan hệ ) Hoạt động nhận thức theo phương pháp thực nghiệm làm cho học sinh thấy được sự gắn bó mật thiết giữa

lý thuyết và thực tiễn

+ PPTN là phương pháp tìm tòi, giải quyết vấn đề, có thể áp đụng để giải quyết những vấn đề từ nhỏ đến lớn, rất sát với thực tiễn, ở mọi trình độ, không đòi hỏi vốn kiến thức quá nhiều Đối với yêu cầu dạy học xuất phát từ vốn kinh nghiệm của bản thân, PPTN lại càng phù hợp hơn PPTN sẽ giúp các em giải quyết vấn đề trong học tập, trên cơ sở đó nắm vững kiến thức, kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm, nắm vững phương pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn

+ Việc áp dụng PPTN cho phép và rèn luyện cho học sinh nhiều năng lực

Nó tích cực hóa đến mức tối đa hoạt động nhận thức của học sinh, cho phép hình thành kiến thức sâu sắc và bền vững, tăng cường hứng thú đối với môn học Nó thôi thúc trong học sinh một nhu cầu về hoạt động sáng tạo, bồi dưỡng cho các em cá tính sáng tạo

Tuy nhiên, do thời gian của tiết học chỉ có 45 phút, thành phần học sinh của lớp học không cùng trinh độ, có nguy cơ một bộ phận học sinh đứng ngoài những hoạt động, vì các em không đủ khả năng giải quyết các yêu cầu Ngoài

ra, PPTN không phải lúc nào cũng áp dụng được cho tất cả các kiểu bài học Vật lí Do đó trong dạy học, cần có sự lựa chọn và phối hợp chặt chẽ phương pháp thực nghiệm với các phương pháp khác một cách hợp lí.[ 12 ], [ 17 ],[ 25]

1.2 Các giai doạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí

Bồi dưỡng cho học sinh PPTN có nghĩa là tồ chức cho học sinh hoạt động nhận thức theo các giai đoạn của PPTN của quá trình nhận thức khoa học, nhằm bồi dưỡng năng lực tìm tòi, sáng tạo, hoạt động giải quyết vấn đề

Vì vậy tốt nhất là giáo viên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm:

Các nhà lí luận dạy học vật lí đều thống nhất cho rằng, để giúp học sinh tự lực chiếm lĩnh kiến thức vật lí thì tốt nhất là giáo viên phỏng theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoan, cụ thể như sau:

 Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề

Giáo viên tổ chức các tình huống học tập có vấn đề như: mô tả một hoàn cánh thực tiễn, biểu diễn một vài thí nghiệm trong đó có các mối quan hệ đáng chú ý, các biểu hiện bản chất hay những quy luật phổ biến mà học sinh chưa ý thức được và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó Tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được Từ đó, kích thích hứng thú học tập của học sinh [19] ,[ 17 ], [7 ]

 Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán

Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây đựng một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào sự quan sát, vào kinh nghiệm của bân thân, vào những kiến thức đã có (ta gọi là xây đựng giả thuyết) Những dự đoán này có thể còn thô

sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn Người giáo viên phải hướng dẫn các

em biết dự đoán có căn cứ, giúp học sinh lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chọn lựa và xây dựng dự đoán hợp lí hơn cà [19], [ 20 ]

 Giai đoạn 3: Từ dự đoán suy luận rút ra hệ quả logic có thể kiểm tra dược

Giả thuyết được nêu dưới dạng một phán đoán: đó là một nhận định có thể mang tính bản chất khái quát Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải được kiểm tra Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát thường không thể mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó Hệ quả logic được suy luận từ giả thuyết trong PPTN phải thỏa mãn 2 điều:

+ Tuân theo quy tắc logic hoặc toán học

+ Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý

Các phép suy luận logic và toán học phải dần đến kết luận có dạng:

+ Biểu thức toán học biếu diên sự phụ thuộc cùa các đại lượng vật lý mà những đại lượng này phải đo được trực tiếp (ví dụ: nhiệt độ, thể tích )

+ Một khẳng định tồn tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đối của một đại lượng vật lý nào đó

Việc suy ra hệ quả logic có thể gồm một sổ trong các thao tác sau: phân tích, so sánh đối chiếu, suy luận suy diễn, cụ thể hóa

 Giai đoạn 4: Đề xuất và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quá dự đoán

Đảy là hành động đặc thù của PPTN Trong giai đoạn này bao gồm các thao tác sau:

a/ Để xuất phương án thí nghiệm

Ở thao tác này, người giáo viên phải lảm sao cho học sinh có thể tự do đề xuất các ý tướng của mình, từ đó giáo viên có thể hướng dần, luyện tập để các

ý tưởng đó ngày càng có căn cứ hơn và hiện thực hơn thì mới phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh

b/ Tiến hành thí nghiệm

Cần tổ chức cho học sinh tự lực tiến hành các thao tác thí nghiệm, thu thập

và xử lý thông tin, rút ra kết quả Ở thao tác này, các kỹ năng thực hành như: tính toán, lấy sai số, đánh giá độ chính xác của phép đo, vẽ đồ thị được rèn luyện [2], [ 18 ]

 Giai đoạn 5: Rút ra kết luận (Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu)

Nội dung của giai đoạn này bao gồm:

+ Tổ chức cho học sinh hoặc nhóm học sinh báo cáo kết quả nghiên cứu của mình (kết quả thí nghiệm, những nhận xét, đánh giá, tính xác thực của dự đoán được kiềm tra) trước lớp

+ Tổ chức cho học sinh (các nhóm học sinh) trao đổi, tranh luận, đánh giá kết quả nghiên cứu của bạn, thí nghiệm có kiểm tra được đúng điều dự đoán không, cần bổ sung điều chính thế nào

+ Giúp học sinh chuẩn xác hóa các kết luận, rút ra kiến thức Nêu kết quả thí nghiệm khẳng định hệ quà logic tức là khẳng định tính chân thực của dự đoán (giả thuyết) Nếu kết quả thí nghiệm phủ định hệ quả logic thì phải kiểm tra lại thí nghiệm (bố tri đã hợp lý chưa, tiến hành đo đạc có gì sai ) hoặc quá trình suy ra hệ quả logic có phạm sai lầm gì (về quy tắc logic hoặc toán học) hoặc là phải xem lại chính bản thân dự đoán (giả thuyết) để điều chỉnh, thậm chí phải thay đổi băng dự đoán khác cho đến khi có sự phù hợp của kết quả thí nghiệm với hệ quả mới thì lúc đó dự đoán (giả thuyết) nêu ra mới thành chân lý khoa học (định luật, thuyết, định lý ) [2]

+ Theo những trình bày ở trên thì các giai đoạn của Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông phản ánh chu trình sáng tạo khoa học vật lí như nêu trong sơ đồ hình 1

Theo đó cần làm cho học sinh hiểu được ý nghĩa của những sự kiện xuất phát bằng quan sát và kinh nghiệm bản thân, vai trò sáng tạo của lý thuyết thông qua việc tự xây dựng mô hình giả thuyết và rút ra hệ quả logic, đồng thời thấy rõ tầm quan trọng của sự kiểm tra bằng thực nghiệm và đó có thể lại là sự kiện khởi đầu cho chu trình nhận thức mới

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học vật lí

Mô hình – Giả thuyết

Các sự kiện khỏi đầu

-Xuất phát Kiểm tra - thực nghiệm

Mô hình – Giả thuyết

Kiểm tra - thực nghiệm Các sự kiện khỏi đầu -

Xuất phát

1.3 Thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

1.3.1 Khái niệm thí nghiệm vật lí

“Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua việc 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 được tri thức mới”[2],[18]

1.3.2 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí

+ Các chức năng theo quan điểm nhận thức:

1.- Thí nghiệm là phương tiện thu nhận thông tin;

2.- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được;

3.- Thí nghiệm là phương tiện vận dụng tri thức vào thực tiễn;

4.- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí

+ Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học:

1.- Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học;

2.- Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh;

3.- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học vật lí [ 7 ]

1.3.3 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí

1.3.3.1 Thí nghiệm biểu diễn

Loại TN này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thông TN vật lí trung học phô thông, là loại TN do GV tiến hành, HS quan sát Từ các TN này GV tái tạo lại các hiện tượng vật lí qua đó giúp việc khảo sát mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí khi tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó

Đây là loại TN được GV rất hay dùng trong bài giảng Với việc làm sống lại trước mắt HS những hiện tượng cần nghiên cứu, loại thí nghiệm này nếu

được tiến hành hợp lý sẽ giúp HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn và tiếp thu một cách có căn cứ khoa học, không bị áp đặt

Tuỳ theo mục đích dạy học, TN biểu diễn gồm những loại sau:

+ TN mở đầu: Loại TN này tiến hành ngay từ đầu giờ nghiên cứu lý

thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, kích thích tính tò mò, gây hứng thú học tập cho HS, lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức

+ TN nghiên cứu hiện tƣợng, quá trình vật lí: Là loại TN được dùng đê

hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tượng

+ TN củng cố: Được thực hiện ở cuối tiết học có thể đào sâu kiến thức

cho HS, giúp HS nhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho

HS Đồng thời thông qua đó GV kiểm tra được mức độ tiếp thu bài giảng của

HS TN củng cố không chỉ được sử dụng trong các tiết học nghiên cứu mà cả trong những giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức

1.3.3.2 Thí nghiệm thực tập: gồm có hai loại:

TN thực tập về vật lí là loại TN do chính HS thực hiện ở mức độ độc lập tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn chỉ đạo của GV TN thực tập về Vật lí gồm các loại sau:

+ TN trực diện:

Là loại TN mà dưới sự hướng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, mỗi HS tiến hành những quan điểm ngắn, những TN mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết TN trực diện có thể tiến hành theo hình thức đồng loạt hay theo hình thức cá thể; có thể làm TN mở đầu, TN nghiên cứu hiện tượng, TN củng cố hay TN minh họa

+ TN thực hành vật lí:

Là loại TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN mà sự tự lực của HS cao hơn so với ở TN trực diện HS dựa vào tài liệu đã in sẵn mà tiến hành TN, thu thập kết quả và viết báo cáo TN

TN thực hành được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần của chương trình TN thực hành thường có nội dung phong phú có thể định tính hay định lượng song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc vật lí hoặc

đo cảc đại lượng Vật lí

1.3.3.4 Bài tập thí nghiệm

“Là bài tập mà trong khi giải phải tiến hành thí nghiệm, hoặc để kiểm chứng cho lời giải lý thuyết hoặc để tìm các số liệu, dự kiện dùng cho việc giải bài tập”[18]

Vai trò của loại bài tập này:

+ Giáo dục HS về cả 3 mặt: giáo dục, giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp + Loại bài tập này thường gây cho HS hứng thú và rèn luyện tính sáng tạo cho HS

1.3.3.5 Các yêu cầu đối với thí nghiệm vật lí

Để TN phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong DH Vật lí thì việc sử dụng TN phải tuân theo một số yêu cầu chung về mặt kỹ thuật và về mặt phương pháp DH như:

+ Xác định rõ logic của tiến trình DH, trong đó việc sử dụng TN phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình DH, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức

+ Xác định rõ các dụng cụ TN càn sử dụng, sơ đồ bố trí TN, tiến trình

TN Không xem nhẹ các dụng cụ đơn giản

+ TN phải trình bày quá trình, hiện tượng vật lí cần nghiên cứu xảy ra một cách ổn định (TN phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau ) và chính xác

+ Trong TN phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (HS) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của HS

+ Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành TN phải tuân theo các quy tắc

an toàn

1.4 Tổ chức dạy học nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT năng khiếu (CHDCND Lào)

1.4.1 Đặc điểm dạy học vật lí ở trường THPT Năng Khiếu

Các mục tiêu và nhiệm vụ của trường trung học phổ thông Năng khiếu

được thực hiện chủ yếu thông qua việc dạy học các môn học Môn Vật lí cũng như các môn khoa học khác ở nhà trường trường trung học phổ thông Năng khiếu không chỉ trang bị hệ thống kiến thức cơ bản, hiện đại mà còn góp phần giáo dục và phát triền toàn diện người học sinh

Dạy học được hiểu là quá trình hoạt động có mục đích của giáo viên và học sinh trong sự tương tác thống nhất, biện chứng của giáo viên, học sinh và

tư liệu hoạt động dạy học Dạy học Vật lí là quá trình giáo viên tồ chức, kiểm tra, định hướng hành động của học sinh sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức Vật lí và kĩ năng của mình, đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của họ từng bước phát triển

Vật lí là một ngành khoa học nghiên cứu các quy luật, các tính chất chung nhất của cấu trúc, sự tương tác và chuyển động của vật chất Vật lí không chỉ liệt kê, mô tả hiện tượng mà còn đi sâu nghiên cứu bản chất, khảo sát mặt định lượng và tìm ra các quy luật chung của chúng Sự phát triển của Vật lí có liên quan mật thiết với các tư tưởng triết học, là cơ sở của nhiều ngành khoa học, kĩ

thuật và công nghệ tiên tiến Các kiến thức Vật lí được xem như những mô hình được con người xây dựng nên để biểu đạt hiện thực Do vậy, quá trình dạy học Vật lí được thực hiện chủ yếu theo tiến trình mô hình hoá trong những tình huống có vấn đề với các hình thức làm việc chủ động, tích cực của học sinh

1.4.2 Các nhiệm vụ cơ bản của dạy học vật lí ở trường THPT Năng khiếu (CHDCND Lào)

Căn cứ vào mục tiêu chung của hệ thống giáo dục quốc dân, của nhà trường phổ thông, căn cứ vào vị trí và đặc điểm của bộ môn Vật lí, việc dạy học Vật lí ờ trường phồ thông có các nhiệm vụ cơ bản như sau:

+ Trang bị cho học sinh các kiến thức vật lí (lớp 10) trung học phổ thông

Năng khiếu, có hệ thông:

f) Một số kiến thức về lịch sử Vật lí, các tư tưởng và phương pháp nghiên

cứu Vật lí, các ứng dụng quan trọng của Vật lí trong kĩ thuật và công nghệ

Hệ thống kiến thức trung học phổ thông Năng khiếu về cơ học, Vật lí phân tử

và nhiệt học, Điện học, Quang học, Vật lí nguyên tử và hạt nhân được trình bày theo quan điểm hiện đại, gắn liền với cuộc sống và góp phần chuẩn bị tiềm lực cho học sinh tham gia lao động sản xuất đồng thời tiếp tục học tập nâng cao trình độ

1.4.3 Phát tìiển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh

Bồi dưỡng phưưng pháp thực nghiệm, lòng ham thích nghiên cứu khoa học và

ý thức tích cực chủ động trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng, vận dụng tri thức Vật lí phát triển kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh học ở lớp

10, Rèn luyện cho họ có khả năng thực hành tự lập, năng động và sáng tạo trong

học tập, lao động sàn xuất, thích ứng với sự phát triển của thời đại [6]

1.4.4 Hình thành thế giới quan duy vật biện chứng

Làm cho học sinh hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn luôn ở trạng thái vận động và vận động theo quy luật Củng cố lòng tin ở khoa học, ở khả năng nhận biết ngày càng chính xác và đầy đủ các quy luật tự nhiên của con người Góp phần giáo dục lòng yêu nước, yêu chủ nghĩa xã hội, tinh thần hợp tác quốc tế và thái độ với lao động, với môi trường cho học sinh Bồi dưỡng cho họ phẩm chất, nhân cách người lao động có từ thức, có đạo đức cách mạng, có bản lĩnh vươn lên chiếm lĩnh đỉnh cao từ tuệ nhân loại

1.4.5 Góp phần giảo dục kỹ thuật tổng hợp

Làm cho học sinh nắm được những nguyên lí cơ bản về các quá trình sản xuất của những ngành chủ yếu, nắm được cẩu tạo và hoạt động cũng như kĩ năng sử dụng các dụng cụ do lường, các máy móc đơn giàn Rèn luyện và phát triển kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh với phương pháp thực nghiệm khoa học, biết tổ chức công tác thực hành, biết xử lí các số liệu thực nghiệm, có kĩ năng sử dụng các bảng hằng số, các đồ thị, các phép tính toán đơn giản Chuẩn bị cơ sở tâm lí và năng lực hoạt động thực tiễn cho học sinh; Giúp họ trong định hướng nghề nghiệp, hiểu biết về cái đẹp và chủ động tham gia các quá trình sản xuất, hoạt động xã hội Đảm bảo cho việc dạy học Vật lí gắn với đời sống, với khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại

Các nhiệm vụ trên có mối liên quan chặt chẽ với nhau được tiến hành đồng thời trong quá trình dạy học Vật lí Trên cơ sở hệ thống kiến thức Vật lí, đặc điểm đối tượng học sinh và nhiệm vụ của mỗi nhà trường, giáo viên cần thực hiện đúng con đường nhận thức khoa học và tổ chức tốt hoạt động học tập của học sinh [7] , [ 11 ]

1.4.6 Một số biện pháp tổ chức dạy học nhằm phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT Năng khiếu (CHDCND Lào)

1.4.6.1 Định hướng chung là:

Việc phát triển ở học sinh năng khiếu vật lí các kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm phải là một quá trình gắn với các hoạt động học tập của học sinh Cụ thể, quá trình học tập này bao gồm:

+ Hoạt động học tập xây dựng kiến thức mới;

+ Hoạt động thực hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm;

+ Hoạt tập luyện tập nâng cao như thực hành giải các bài tập thực nghiệm

Vì vậy, một số biện pháp có hiệu quả để phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trường THPT Năng khiếu (CHDCND Lào) theo chúng tôi sẽ vận dụng là:

1.- Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong tiến trình xây dựng kiến thức mới;

2.- Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong thí nghiệm thực hành;

3.- Tổ chức luyện tập qua việc giải các bài tập thí nghiệm [10]

1.4.6.2 Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong tiến trình xây dựng kiến thức mới

Giáo viên cần hướng dẫn cụ thể cho học sinh hoạt động theo 5 giai đoạn của phương pháp thực nghiệm dưới đây Mỗi giai đoạn gồm nhiều mức độ mà

giáo viên có thể ứng dụng cụ thể trong các bài dạy cụ thể

a/ Giai đoạn 1 Làm xuất hiện vấn đề, có 3 mức độ sau:

Mức độ 1: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi, giáo viên giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để học sinh tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu Mức độ 2: Giáo viên tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện tượng mới lạ gây cho học sinh sự ngạc nhiên tò mò Từ đó học sinh sẽ nêu

ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp

Mức độ 3: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu học sinh phát hiện xem trong vấn đề hay hiện tượng đã biết có chỗ nào chưa được hoàn chỉnh đầy đủ cần nghiên cứu tiếp

b/ Giai đoạn 2 Xây dựng dự đoán, có 3 mức độ:

Mức độ 1: Dự đoán định tính Trong những hiện tượng thực tế phức tạp,

dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng Có thể

có rất nhiều dự đoán mà ta phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ

Mức độ 2: Dự đoán định lượng Những quan sát đơn giản khó có thể dẫn tới một dự đoán về mối quan hệ hàm số định lượng giữa các đại lượng vật lí biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng

Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát tỉ mỉ, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm có điều kiện thực hiện trên lớp Ở đây giáo viên dùng phương pháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thiết mà các nhà bác học đã đưa ra

c/ Giai đoạn 3 Suy luận và rút ra hệ quả, có 3 mức độ:

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận logic hay suy luận toán học Thông thường ở trường phổ thông các suy luận này không quá khó vì biểu hiện trong thực tế của các kiến thức trong vật lí rất phức tạp cho nên hệ quả suy

ra phải đơn giản có thể quan sát, đo lường trong thực tế

Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp

Mức độ 2: Hệ quả không quan sát được trực tiếp bằng các dụng cụ đo lường mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo các đại lượng khác

Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng Có nhiều trường hợp hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể loại trừ được nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số rất ít yếu tố Như vậy hệ quả suy ra

từ giả thiết chỉ gần đúng

d/ Giai đoạn 4 Đề xuất và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra, có 3 mức độ:

Mức độ 1: việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra điều kiện

đúng như điều kiện đã nêu trong việc suy ra hệ quả

Mức độ 2: học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí thí nghiệm cho sát với các điều kiện lý tưởng có khó khăn Giáo viên giúp đỡ bằng cách giới thiệu phương án làm để học sinh thực hiện

Mức độ 3: Có nhiều trường hợp thí nghiệm kiểm tra là thí nghiệm kinh điển rất phức tạp và tinh tế không thể thực hiện ở nhà trường phổ thông Trong trường

hợp này giáo viên mô tả cách thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để học sinh gia công số liệu, rút ra kết luận hoặc giáo viên thông báo kết luận

e) Giai đoạn 5 Ứng dụng kiến thức mới

Những ứng dụng định luật thường có 3 dạng: Giải thích hiện tượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo thiết bị đáp ứng yêu cầu của đời sống sản xuất

Mức độ 1: Ứng dụng trong đó học sinh chỉ cần vận dụng định luật vật lí để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính toán trong điều kiện lý tưởng: Vật chất chỉ bị chi phối bởi vài định luật đang nghiên cứu Đó có thể là những bài tập do giáo viên nghĩ ra chứ không có ý nghĩa trong đời sống sản xuất hàng ngày

Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá để có thể áp dụng một vài định luật vật lí

Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó không chỉ áp dụng các định luật vật lí mà còn cần phải có giải pháp đặc biệt để làm cho các hiện tượng vật lí có hiệu quả cao, sao cho thiết bị sử dụng thuận tiện trong đời sống và sản xuất [ 12 ], [ 16 ]

1.4.6.3 Phát triển kỹ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong thí nghiệm thực hành

Nhằm phát triển các kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm vật lí ở học sinh rất cần thiết phải cho học sinh tiến hành các bài thí nghiệm thực hành, khi đó học sinh được phát triển các kĩ năng sau:

+ Biết quan sát các hiện tượng và các quá trình Vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm; Biết điều tra sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lí

+ Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí, có kĩ năng lắp ráp và tiến hành một số thí nghiệm Vật lí đơn giản

+ Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất Vật lí của

các hiện tượng hoặc các quá trình Vật lí, cũng như đề suất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra

+ Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình vật lí, giải các bài tập Vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và trong sản xuất ờ mức độ phổ thông

+ Sử dụng được các thuật ngữ Vật lí, các biểu, bảng,đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập

và xử lí thông tin

+ Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp của Vật lí học cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

+ Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong cẩn thận, chính xác và

có tinh thần họp tác trong học tập nói chung và trong học môn vật lí nói riêng + Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập, cũng như để bảo vệ và giừ gìn môi trường sống tự nhiên [ 12 ]

1.4.6.4 Tổ chức luyện tập qua việc giải các bài tập thí nghiệm

Các bài tập thí nghiệm hiện nay đã được sử dụng rộng rài trong các kì thi học sinh giỏi môn vật lí, đặc biệt các kì thi Olimpic vật lí Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh các trường Năng khiếu nói chung, học sinh các trường Năng khiếu của CHDCND Lào nói riêng kĩ năng thực nghiệm thông qua giải các bài toán thực nghiệm là rất cần thiết

1.5 Khảo sát thực trạng vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí cho học sinh trường THPT năng khiếu CHDCND Lào

+ Bộ thí nghiệm đệm không khí

+ Bộ thí nghiệm quang hình thực hành

+ Bộ thí nghiệm thực hành về dọng điện không đổi

+ Bộ thí nghiệm Ks chuyển động thẳng đều và biến đổi đều của viên bi trên máng ngang và máng nghiêng

- Nghiêm lại dịnh luật bảo toàn động luợng, định luật bảo toàn cơ năng + Bộ thí nghiệm Khảo sát lực dàn hồi

- Khảo sát cân bằng của vật rắn có trục quay, qui tắc

momen lực

+ Bộ thí nghiệm thực hành về dao động cơ học

+ Bộ thí nghiệm thực hành xác định bước sóng của ánh sang

Cũng như việc phân loại phương pháp giảng dậy, việc phân loại thí nghiệm vật lý cũng rất phức tạp và có nhiều quan điểm, cách thức khác nhau Sau đây là một kiểu phân loại:

Nếu căn cứ vào tính chất, vai trò hoạt động của thầy và trò trong khi tiến hành thí nghiệm người ta chia thành thí nghiệm giáo viên và thí nghiệm học

sinh Sự phân chia này chỉ là tương đối vì trong thí nghiệm của giáo viên học sinh đã tham gia tích cực vào từng bước của thí nghiệm, và trong nhiều thí nghiệm giáo viên chỉ đóng vai trò tổ chức hướng dẫn để học sinh thực hiện cụ thể các công việc của thí nghiệm Ngược lại trong thí nghiệm của học sinh, giáo viên vẫn đóng vai trò tổ chức, hướng dẫn

Tiếp theo, căn cứ vào mục đích lý luận dạy học, hay nói cách khác căn

cứ vào mục đích của thí nghiệm được sử dụng trong giờ học người ta có thể phân thí nghiệm như sau:

 Thí nghiệm mở đầu

 Thí nghiệm nghiên cứu bài học mới

 Thí nghiệm củng cố

 Thí nghiệm kiểm tra

Đối với thí nghiệm của học sinh ngoài các thí nghiệm nêu ở trên còn có thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do học sinh tiến hành ở phòng thí nghiệm sau khi học xong một phần hay một chương), thí nghiệm ở nhà

Đối với thí nghiệm nghiên cứu bài học mới, tuỳ theo mục đích chính của thí nghiệm người ta chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ

 Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát được thực hiện để hình thành khái niệm mới, rút ra kết luận hoặc định luật

 Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ được thực hiện để minh hoạ hoặc kiểm chứng lại các kết luận đã đưa ra nhờ việc áp dụng các kiến thức đã biết

Ưu điểm và hạn chế

a./ Ưu điểm

Bộ môn Vật Lý là bộ môn khoa học thực nghiệm Tư tưởng chủ đạo của các sách giáo khoa Vật Lý trung học phổ thông là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn thông qua các thí nghiệm và thực hành Điều đó không chỉ tích cực hoá việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết

bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học trong thời đại công nghệ

+ Giáo viên tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nhưng việc kết hợp với các thí nghiệm, hiện tượng thực tế còn chưa nhiều nên không lôi cuồn học sinh vào tham gia xây dựng kiến thức mới không phát huy được tính tích cực, tử chủ, tìm tòi, sáng tạo của học sinh Giáo viên chưa khai thác triệt đề kiến thức cũ của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới

+ Thiết bị thí nghiệm ở trường THPT mặc dù có nhưng vẫn chưa đủ Trong quá trình dạy học, giáo viên chưa khai thác hết tiềm năng thí nghiệm, chưa kết hợp sử dụng có hiệu quả các thiết bị, đồ dùng dạy, hình vẽ, mô hình, thiết bị thí nghiệm

+ Khả năng thiết kế chế tạo và sử dụng thí nghiệm khi dạy học của giáo viên còn hạn chế, không thể chế tạo dụng cụ thí nghiệm từ các vật liệu dễ kiếm, giá rẻ,

+ Học sinh không nắm chắc kiến thức liên quan, đặc biệt là toán học, hoá học và vật lý Cần nắm vững các lí thuyết trong chương nhưng đồng thời các kĩ năng về toán học rất cần thiết [ 2] ,[ 18 ]

Kết luận chương 1

Để tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc vận dụng PPTN dạy học vật lí ở các trường THPT, được trình bày ở trên, để giải quyết nhiệm vụ của luận văn chúng tôi đặc biệt quan tâm đến những vấn đề về phát trển kỹ năng của HS trong dạy học vật lí

Phát triển kỹ năng vận dụng PPTN chính là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, phụ thuộc vào cái đã có Các đặc trưng cơ bản của tư duy sáng tạo là phải

có sự tự lực chuyển các tri thức và kĩ năng sang một tình huống mới, nhìn thấy vấn đề mới trong những điều kiện quen biết đúng quy cách, nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết, nhìn thấy cấu trúc của đối tượng nghiên cứu, nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán, biết phối hợp các phương thức giải quyết vấn đề đã biến thành một phương thức mới

Xác định việc định hướng HS có hiệu quả, đảm bảo phát triển được trí tuệ của học sinh thì cần định hướng hành động của HS theo kiểu định hướng khái quát hoá, chương trình hoá

Để phát triển kỹ năng của HS cần phải vận dụng hợp lí các bước của PPTN, chú ý tổ chức các tình huống học tập và định hướng hoạt động của HS

Tất cả những điều trên sẽ được chúng tôi vận dụng để xây dựng tiến trình

dạy học một số kiến thức thuộc chương: “Các định luật bảo toàn” Sgk Vật lý

10 ở chương 2 của luận văn

Chương 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ” NHẰM PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG THÍ NGHIỆM

VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRƯỜNG THPT NĂNG KHIẾU

(CHDCND LÀO)

2.1 Phân tích mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học về “các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí trung học phổ thông Lào

2.1.1 Nội dung kiến thức chưong “Các định luật bảo toàn”

2.1.1.1 Bài: Động lượng Định luật bảo toàn động lượng

b/ Các định luật bảo toàn:

Trong hộ kín, có một số đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hộ có giá trị không đổi theo thời gian gọi là các đại lượng bảo toàn

Những định luật bảo toàn cơ bản: định luật bào toàn khối lượng, bảo toàn động lượng, báo toàn năng lượng,

Các định luật bảo toàn cho ta một phương pháp mới để giải các bài toán vận dụng các định luật bảo toàn,

c/ Định luật bảo toàn động lưọng:

Động lượng của một vật chuyền động là đại lượng đo bằng tích khối lượng và vận tốc cùa vật

2.1.1.2 Bài : Công và công suất:

a/ Công:

Công A do lực F không đổi thực hiện là một đại lượng bằng tích của độ lớn

F của lực đối với độ dời s của điểm đặt của lực (có cùng phương với lực)

Trường hợp: F không cùng phương với độ dời s, họp với hướng của độ dời

một góc , công A thực hiện bởi một lực không đổi là đại lượng đo bằng tích của độ lớn của lực và hình chiếu cùa độ dời điểm đặt trên phương của lực

 < 90, cos > 0, A > 0 gọi là công phát

động

 90 < <180, cos < 0, A < 0 gọi là công cản

 = 90, A = 0, không có công thực hiện

 Đơn vị công là J

1J là công thực hiện bởi lực có độ lớn bằng IN khi điểm đặt có độ dời l m

theo phương của lực

b/ Công suất:

Công suất là đại lượng đo bằng thương số giữa công A vả thời gian t cần để

thực hiện công ấy

 + Đơm vị công suất là oát, kí hiệu là

 1 công suất của máy sinh công trong 1 giây

 Biểu thức khác của công suất là

 Đơn vị của động năng là J

 Đặc điểm: Động năng là một đại lượng vô hướng và luôn luôn dương

 Động năng có tính tương đối

 Công thức động năng cùng đúng trong trường hợp chuyển động tịnh tiến

b/ Định lý động năng:

Khi vật chuyển động dưới tác dụng của lực F từ vị trí có động năng

Đến vị trí có động năng độ biến thiên động năng bẳng công của ngoại lực tác dụng

2.1.1.4 Bài: Thế năng Thế năng trọng trường

a/ Khái niệm thế năng:

Là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với đất hoặc phụ thuộc vào độ biến dạng của vật so với lực chưa biến dạng

Khi một vật o độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của tTái đất) thì

thế năng trọng trường cúa vật được định nghĩa bằng công thức

g

 Đơn vị thế năng trọng trường là J

 Khi một vật chuyền động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì

công của trọng lực bằng độ giảm thế năng của vật