Xây dựng một số thí nghiệm và sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần nhiệt học ở trường THCS miền núi (LV02195)

Bên cạnh việc xây dựng các phương án thí nghiệm bằng các thí nghiệm có sẵn thì việc nghiên cứu chế tạo một số thí nghiệm tự tạo đơn giản từ những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền là một nhiệm v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

“NHIỆT HỌC” Ở TRƯỜNG THCS MIỀN NÚI

Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN ĐỨC VƯỢNG

HÀ NỘI, 2016

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo phản biện đã đọc

và cho những nhận xét quý báu đối với bản luận văn này

Nhân đây, tác giả cũng gửi lời cảm ơn các thầy giáo, cô giáo 4 trường THCS huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai đã tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm đề tài

Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trần Đức Vượng đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đề tài này

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, những người thân đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt quá trình học tập nghiên cứu

Hà Nội, 2016

Tác giả

Lý Chiến Dìn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của

cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS: Trần Đức Vượng

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Lý Chiến Dìn

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CT-BGD&ĐT Chỉ thị - Bộ giáo dục và đào tạo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng 65

Bảng 3.2: Tổng hợp mức độ sôi nổi của lớp thực nghiệm và đối chứng 67

Bảng 3.3: Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 68

Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất của hai nhóm 69

Bảng 3.5: Bảng phân phối tần xuất luỹ tích của hai nhóm 70

Bảng 3.6: Bảng phân loại theo học lực của hai nhóm 72

Bảng 3.7: Bảng tổng hợp các tham số của hai nhóm 74

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm ĐC và TNg 69 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ phân phối tần suất luỹ tích của hai nhóm 71 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân loại theo học lực của hai nhóm 72

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Đồ thị phân phối tần suất 70

Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần xuất luỹ tích 71

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 4

III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 4

IV ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5

V GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 5

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1 Nghiên cứu lý thuyết 5

2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 5

3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 5

4 Phương pháp thống kê toán học 6

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KẾT HỢP THÍ NGHIỆM TỰ TẠO VỚI THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 7

1.1 Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí 7

1.1.1 Thí nghiệm Vật lí 7

1.1.2 Vai trò của TN trong DH vật lí 7

1.1.2.1 TN góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho HS 7

1.1.2.2 TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS 8

1.1.2.3 TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS 8

1.1.2.4 TN làm đơn giản hóa các hiện tượng vật lí 9

1.1.2.5 TN góp phần tích cực hóa tư duy người học 9

1.1.2.6 TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS 10

1.1.2.7 TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình DH 10

1.1.3 Phân loại TN trong DH Vật lí 10

1.1.3.1 TN biểu diễn của giáo viên 10

1.1.3.2.TN thực tập về vật lí của HS 12

1.1.4 Các yêu cầu đối với TN vật lí 13

1.2 Thí nghiệm tự tạo 13

1.2.1 Khái niệm 13

1.2.2 Ưu điểm của TN tự tạo 13

1.2.3 Những yêu cầu đối với TN tự tạo[ 8] 14

1.3 Thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý 15

1.3.1 Vai trò của thí nghiệm ảo trong DH vật lí 15

1.3.2 Các ứng dụng và ưu điểm của thí nghiệm ảo trong DH vật lí 17

1.3.2.1 Ứng dụng kỹ thuật không gian ảo để thiết kế TN và mô hình ảo 17

1.3.2.2 Ứng dụng thí nghiệm ảo xây dựng bài giảng điện tử 18

1.4 Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập vật lí ở trường phổ thông 18

1.4.1 Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập vật lí 19

1.4.2 Một số đặc điểm của HS miền núi liên quan đến tính tích cực hoạt động nhận thức 20

1.4.3 Các phương pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS trong DH vật lí 21

1.4.3.1 Khái niệm về phương pháp dạy học tích cực 21

1.4.3.2 Những dấu hiệu đặc trưng của các phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức cho HS 22

1.4.3.3 Các phương pháp dạy học tích cực 25

1.5 Thực trạng của việc sử dụng phối hợp thí nghiệm tư tạo với các thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường THCS miền núi 26

1.5.1 Mục đích, phương pháp điều tra 26

1.5.2 Kết quả điều tra 27

1.5.2.1 Cơ sở vật chất 27

1.5.2.2 Tình hình học tập của HS 28

1.5.2.3 Tình hình dạy của GV vật lý 29

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 30

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO VÀO DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC CHO HỌC SINH MIỀN NÚI 31

2.1 Khái quát nội dung phần "Nhiệt học" THCS 31

2.1.1 Tư tưởng chỉ đạo việc lựa chọn và cấu trúc nội dung chương trình và cơ sở định hướng việc đổi mới PPDH vật lí ở cấp THCS 31

2.1.2 Cấu trúc nội dung phần "Nhiệt học" THCS 33

2.2 Xây dựng một số TN tự tạo phần "Nhiệt học", vật lý lớp 8 34

2.2.1 Quy trình xây dựng TN tự tạo 34

2.2.2 Các TN tự tạo phần "Nhiệt học" 35

2.2.2.1 Thí nghiệm "Sự đối lưu trong không khí" 35

2.2.2.2 Thí nghiệm sự đối lưu của chất khí 36

2.2.2.3 Thí nghiệm sự đối lưu trong chất lỏng 37

2.2.2.4 Thí nghiệm về sự dẫn nhiệt 39

2.2.2.5 Thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất khí 40

2.2.3 Một số thí nghiệm ảo được sử dụng kết hợp với sử dụng thí nghiệm tự tạo để dạy học các kiến thức phần “nhiệt học” 41

2.2.3.1 Thí nghiệm về sự dẫn nhiệt 41

2.2.3.2 Bức xạ nhiệt 42

2.3.2 Quy trình thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH phần "Nhiệt học" 44

2.3.2.1 Xác định mục tiêu bài học 44

2.3.2.2 Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm bài học 45

2.3.2.3 Lựa chọn phương án phối hợp TN cho từng giai đoạn DH cụ thể 45

2.3.2.4 Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học 46

2.3.2.5 Lên kế hoạch DH chi tết 46

2.3.3 Soạn thảo, thiết kế tiến trình DH cụ thể 46

2.3.3.1 Thiết kế, soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể 46

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 63

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64

3.1 Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 64

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 64

3.1.2 Nhiệm vụ của TNSP 64

3.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 64

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 64

3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 65

3.3 Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 66

3.3.1 Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học 66 3.3.2 Phân tích kết quả định lượng dựa trên kết quả bài kiểm tra 66

3.3.3 Khống chế các tác động ngoài ảnh hưởng đến kết quả của TNSP 66

3.4 Kết quả thực nghiệm 67

3.4.1 Đánh giá kết quả dịnh tính 67

3.4.2 Đánh giá Kết quả định lượng 68

3.4.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 74

3.5 Đánh chung kết quả thực nghiệm sư phạm 76

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 77

KẾT LUẬN CHUNG 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Bước vào thế kỷ 21 - thế kỷ mà tri thức và kỹ năng của con người được

coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội Trong xã hội tương lai - xã hội

dựa vào tri thức, nền giáo dục phải đào tạo ra những con người thông minh,

có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và tính nhân văn

Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu và nền kinh tế tri thức đang đưa xã

hội loài người tới một kỷ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo

dục mới và phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã

hội thay đổi Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục

tiêu lớn được ngành giáo dục và đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là

mục tiêu chính được nghị quyết TW2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể:

"Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối

truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng

bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá

trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học

sinh " [2]

Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương tiện dạy học

đóng một vai trò hết sức quan trọng Sử dụng phương tiện dạy học không chỉ

giúp học sinh nâng cao hiệu quả học tập mà còn hướng vào việc hình thành

cho học sinh kỹ năng sử dụng các phương tiện học tập và hoạt động thực tiễn Thực trạng giáo dục nước ta cho thấy việc giảng dạy kiến thức nói chung và

kiến thức vật lý nói riêng được tiến hành trong điều kiện mà học sinh ít có

điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành thí nghiệm vật lý đặc biệt đối

với học sinh ở miền núi Để giải quyết được vấn đề này đòi hỏi cần thiết phải

đổi mới phương pháp dạy học với sự góp phần quan trọng của thí nghiệm vật

lý

Đối với môn Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm vật lí, các định luật vật lí, các thuyết vật lí, các ứng dụng kĩ thuật của vật lí đều phải gắn với thí nghiệm vì vậy việc tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học là vấn đề then chốt của việc đổi mới PPDH Bên cạnh việc xây dựng các phương án thí nghiệm bằng các thí nghiệm có sẵn thì việc nghiên cứu chế tạo một số thí nghiệm tự tạo đơn giản từ những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền là một nhiệm vụ có tác dụng trên nhiều mặt, đặc biệt phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh

Trong những năm gần đây, CNTT đang phát triển như vũ bão và có nhiều ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống 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 và có ý nghĩa quyết định sự phát triển CNTT của đất nước" [4] DH vật lí với ứng dụng của CNTT để chế tạo các thí nghiệm

ảo góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình DH, đồng thời nó cũng khắc phục được những giờ dạy mà thiết bị thông thường không thể thực hiện được Các quá trình, các hiện tượng vật lí và sự biến đổi của các đại lượng vật lí thường rất khó quan sát hoặc không thể quan sát được một cách đầy đủ vì quá trình diễn ra rất nhanh hoặc diễn ra trong một kích thước rất nhỏ Điều đó gây khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra quy luật của chúng Thí nghiệm ảo đã, đang và sẽ có vai trò to lớn trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy và học môn vật lí trong nhà trường

Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức phần "Nhiệt học" là những nội dung trừu tượng vì nó đi sâu về thế giới vi mô song lại có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống thực tế và kỹ thuật, có thể phát huy cao tính sáng tạo và năng lực hoạt động thực tiễn của học sinh

- "Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH một

số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT" của TS Trần Huy Hoàng [ 9].

- "Sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học phần cơ - nhiệt lớp 10 THPT" của Thạc sĩ giáo dục học Trần

Thị Ngọc Ánh, trường Đại học sư phạm - Đại học Huế[ 1 ]

- "Nghiên cứu TN 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 PGS.TS Lê Văn Giáo[ 8]

- "Phương pháp sử dụng thí nghiệm trong giờ học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh THCS miền núi" của Thạc sĩ Hà Sỹ

Thuyết - Đại học sư phạm-Đại học Thái Nguyên[ 24]

Nghiên cứu ứng dụng CNTT trong DH nói chung và máy vi tính hỗ trợ

TN vật lí nói riêng những năm gần đây phát triển rất mạnh Các tác giả như Phạm Xuân Quế, Lê Công Triêm, Nguyễn Quang Lạc, Mai Văn Trinh, Nguyễn Xuân Thành, Trần Huy Hoàng đã có nhiều đề tài, công trình nghiên cứu và công bố nhiều bài báo khoa học về vấn đề này Những công trình trên đã làm sáng tỏ phần lớn cơ sở lí luận của CNTT trong DH vật lí Như vậy, mặc dù có nhiều đề tài nghiên cứu về TN tự tạo và thí nghiệm ảo

trong DH vật lí, tuy nhiên các đề tài này mới chỉ dừng lại ở phạm vi nghiên cứu độc lập, chưa có công trình nào nghiên cứu về kết hợp xây dựng thí nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH phần "Nhiệt học" ở trường THCS miền núi

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu của mình, tác giả sẽ kế thừa những kết quả của những công trình nghiên cứu trước đây, đồng thời sẽ nghiên cứu việc kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo để dạy học phần "Nhiệt học" nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho HS ở trường THCS miền núi

Trên cơ sở những lý do đã trình bày ở trên và để nâng cao hiệu quả trong quá trình DH đồng thời góp phần phát huy tính tích cực nhận thức cho HS

THCS miền núi, tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng một số thí nghiệm và sử

dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học”

ở trường THCS miền núi”

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xây dựng một số thí nghiệm và sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS ở trường THCS miền núi

III NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của TN, vai trò của TN, kết hợp

TN tự tạo và thí nghiệm ảo trong DH Vật lý

- Khảo sát thực trạng và đề xuất giải pháp việc xây dựng một số TN tự tạo đơn giản trong dạy học kiến thức phần “Nhiệt học” ở trường THCS miền núi

- Tiến trình xây dựng một số TN tự tạo đơn giản phần "Nhiệt học"

- Soạn thảo tiến trình DH cụ thể có sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo vào DH phần "Nhiệt học"

- Tổ chức thực nghiệm, tổng kết và rút ra một số kết luận cần thiết

IV ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng một số thí nghiệm tự tạo sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo trong dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học”, vật

lý lớp 8, ở trường THCS miền núi

V GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu thiết kế, chế tạo được một số thí nghiệm tự tao và xây dựng được tiến trình DH có sử dụng bộ TN này kết hợp thí nghiệm ảo theo quan điểm lý luận DH hiện đại một cách hợp lý thì sẽ góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức HS THCS miền núi

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học và lí luận DH bộ môn Vật lý, các tài liệu về tích cực hóa hoạt động nhận thức, TN và thí nghiệm ảo trong DH môn vật lý

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp

DH hiện nay ở trường phổ thông

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ DH của bộ môn vật lí ở trường phổ thông hiện nay

2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra giáo dục: phỏng vấn gián tiếp bằng phiếu hỏi và tọa đàm trực tiếp với các đối tượng là giáo viên, học sinh về thực trạng dạy học vật lí ở trường THCS miền núi

- Quan sát sư phạm: Dự giờ của giáo viên vật lí

3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở các trường THCS miền núi có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể làm nổi bật vai trò của

việc sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH kiến thức phần

"Nhiệt học" ở trường THCS miền núi

4 Phương pháp thống kê toán học

- Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và kiểm định để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm tra giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm ĐC và TNg

Đóng góp của đề tài

- Góp phần làm rõ hơn cơ sở lý luận của TN, vai trò của TN tự tạo đơn giản và sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý tại các trường THCS miền núi

- Đề xuất được một số phương án xây dựng một số TN tự tạo, sử dụng trong dạy học kiến thức phần Nhiệt học ở trường THCS

- Có thể làm tài liệu tham khảo cho GV dạy bộ môn Vật lý ở các trường THCS

Cấu trúc luận văn

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

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KẾT HỢP THÍ NGHIỆM TỰ TẠO VỚI THÍ NGHIỆM ẢO

1.1.2 Vai trò của TN trong DH vật lí

Vật lí là một môn khoa học chủ yếu là thực nghiệm, do đó, TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong DH vật lí TN vật lí có các vai trò như sau:

1.1.2.1 TN góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho HS

Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con người về thế giới, 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 con 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 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 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

1.1.2.2 TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS

HS khi bắt đầu học vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có một số hiểu 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 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, GV cần phải có biện pháp khắc phục những quan niệm sai lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng

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

1.1.2.3 TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS

Ngoài những TN do GV biểu diễn, minh họa, có những TN do HS tự mình tiến hành Qua đó, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo thực hành, từ đó có khả năng và điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn 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 kháo 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 số liệu sẽ góp phần hoàn thiện

kĩ năng thực hành tổng hợp cho HS

1.1.2.4 TN 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 chúng ta 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 cận kiến thức một cách dễ dàng hơn

1.1.2.5 TN 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 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 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 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

1.1.2.6 TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS

TN luôn đòi hỏi học sinh tính tỷ mỷ, thận trọng, trung thực, kiên trì, sự chính xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đoàn kết giúp đỡ nhau trong công việc và đó là những phẩm chất của con người lao động khoa học và sáng tạo

HS được trực tiếp tiến hành TN trong dạy học vật lý thực sự đặt họ vào vai trò của người nghiên cứu, HS phải tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu, nêu ra giả thuyết khoa học, rút ra các hệ quả, đề xuất được phương án và tự tiến hành được TN Khi được tự tiến hành TN, HS được rèn luyện kỹ năng thu thập 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

1.1.2.7 TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình DH

Trong hầu hết các giai đoạn của quá trình dạy học, TN có vai trò là bộ phận của các phương pháp nhận thức, có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học bao gồm: đề xuất vấn đề, vận dụng, củng cố, kiểm tra kiến thức của HS qua đó từng bước nâng cao hiệu quả DH vật lí

1.1.3 Phân loại TN trong DH Vật lí

1.1.3.1 TN biểu diễn của giáo viên

Loại TN này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống TN Vật lí phổ 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 tượng, quá trình Vật lí: Là loại TN được dùng

để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tượng Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể phân thành hai loại:

TN nghiên cứu khảo sát và TN nghiên cứu minh hoạ

TN nghiên cứu khảo sát được tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra

từ thực nghiệm tức là theo con đường quy nạp TN loại này khi tiến hành thường khó thực hiện do các TN thường phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu không đầy đủ, chính xác, số TN tiến hành chỉ có giới hạn nên kết luận đưa ra không có tính thuyết phục cao

TN minh hoạ là TN được tiến hành theo con đường diễn dịch, tức là sau khi GV đã hướng dẫn HS đưa ra kết luận, định luật, quy tắc bằng những phép suy luận lôgic chặt chẽ, thì dùng thí nghiệm kiểm chứng lại những kết luận, định luật hay quy tắc ấy Hình thức TN này hay được sử dụng hơn do nó chỉ mang tính chất kiểm nghiệm lại các kết luận đã có nên HS sẵn có định hướng về cái phải làm và phù hợp với trình độ nhận thức của HS hơn

- 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

1.1.3.2.TN thực tập về vật lí của HS

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 thí nghiệm 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 các đại lượng Vật lí

- TN quan sát vật lí ở nhà:

Đây là hình thức TN tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do HS độc lập tiến hành không có sự kiểm soát của GV, là một dạng hoạt động tự lực của HS, có tính độc lập và sáng tạo cao

Tóm lại, trong hệ thống TN trên đây ta thấy dù thực hiện dưới hình thức nào, phương pháp nào thì TN Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá trình dạy và học Vật lí

1.1.4 Các yêu cầu đối với TN 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 cần 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,

1.2.2 Ưu điểm của TN tự tạo

- TN tự tạo thường chứa đựng yếu tố bất ngờ, do đó thường mang lại sự

lí thú và hấp dẫn cho HS, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

- Dụng cụ TN gần gũi trong cuộc sống hàng ngày, dễ kiếm, rẻ tiền nên

có thể triển khai rộng rãi cho GV tham gia chế tạo TN một cách dễ dàng

- Phần lớn các TN tự tạo được gia công một cách đơn giản, không đòi hỏi những yêu cầu kĩ năng thực hành phức tạp

- Việc bố trí và thao tác tiến hành TN tương đối dễ dàng, không mất nhiều công sức, tốn quá nhiều thời gian

- Tiến hành TN tự tạo không yêu cầu cao về mặt cơ sở vật chất, do đó tạo điều kiện cho GV tiến hành TN mọi lúc, mọi nơi, góp phần đa dạng hóa các hình thức dạy học

- TN tự tạo làm đơn giản hóa hiện tượng, giúp HS nhanh chóng nắm bắt các hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu, gắn liền lí thuyết với thực tiễn

- HS có thể dễ dàng học hỏi và tự chế tạo những TN cho riêng mình, qua đó luyện được kĩ năng thực hành, tính cẩn thận, kiên trì và vượt khó, qua

đó củng cố niềm say mê khoa học đối với bộ môn vật lí

1.2.3 Những yêu cầu đối với TN tự tạo[ 8]

Ngoài những yêu cầu chung đối với việc sử dụng TN trong DH, khi chế tạo và sử dụng TN tự tạo cần đặc biệt chú ý đến các yêu cầu sau:

- 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 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 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 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 quá trình DH

1.3 Thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý

1.3.1 Vai trò của thí nghiệm ảo trong DH vật lí

CNTT là một trong những động lực quan trọng nhất của sự phát triển, cùng với một số ngành công nghệ khác đang làm biến đổi sâu sắc đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của thế giới hiện đại Vai trò của CNTT đối với Giáo dục và Đào tạo được thể hiện rõ trong Chỉ thị 22/2005/CT-BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học

2005-2006: "Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học; tăng cường ứng dụng CNTT trong các hoạt động của nhà trường, nhất là ứng dụng trong giảng dạy, học tập " và khẳng định một lần nữa trong Chỉ thị 55/2008/CT-

BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn

ngành trong năm học 2008-2009 đã nêu: "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 nhằm 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".[4] Việc ứng dụng công

nghệ vào dạy học trong đó có phần mềm thiết kế thí nghiệm ảo đóng vai trò quan trọng trong dạy học vật lí Thí nghiệm ảo bổ sung những TN không thể tiến hành được trên những đối tượng thực, đồng thời khắc phục được những khó khăn về trang thiết bị cho các TN thực, giảm thiểu được tình trạng dạy chay, học chay thường gặp do thiếu phương tiện điều kiện TN thực Thí nghiệm ảo giúp người học làm quen với thiết bị nắm được kiến thức, làm tiền

đề khai thác TN thực và tiết kiệm được thời gian Có thể làm TN ở mọi lúc mọi nơi

Thí nghiệm ảo có khả năng thiết lập được hầu hết các thí nghiệm trong chương trình Vật lý phổ thông, cung cấp một số chủ đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra được các chủ đề mới theo từng nội dung thí nghiệm Khi xây dựng thí nghiệm ảo chúng ta có thể đưa vào các hình ảnh được ghi lại sẵn

từ ngoài chương trình, có thể sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm trong một hoạt cảnh giống như không gian của một phòng thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm ảo chúng ta có thể sử dụng chuột một cách dễ dàng

để lựa chọn, di chuyển hay thay đổi các dụng cụ thí nghiệm Mặt khác cũng

có thể di chuyển, copy một dụng cụ hoặc toàn bộ thí nghiệm đã xây dựng ra môi trường Word hoặc Powerpont để đưa hình ảnh, kết quả thí nghiệm vào bài giảng điện tử hay giáo án điện tử

Một số hiện tượng trong tự nhiên xẩy ra rất nhanh, việc xây dựng thí nghiệm thật để mô tả các hiện tương trên rất khó thành công, gặp nhiều khó khăn, lại mất nhiều thời gian để làm thí nghiệm Sử dụng thí nghiệm ảo để mô

tả các thí nghiệm nói trên lại rất dễ dàng và cho kết quả chính xác, các hình ảnh trực quan xinh động gây được hứng thú cho người học

Tóm lại thí nghiệm ảo đóng vai trò quan trọng trong xây dựng các thí nghiệm để dạy học, giúp cho người dạy, người học tiếp kiệm được thời gian, giảm chi phí cho việc xây dựng thí nghiệm thật

1.3.2 Các ứng dụng và ưu điểm của thí nghiệm ảo trong DH vật lí

1.3.2.1 Ứng dụng kỹ thuật không gian ảo để thiết kế TN và mô hình

ảo

- Thiết kế các TN ảo

Thiết kế và xây dựng các TN mô phỏng là một vấn đề quan trọng đối với tát cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật Trong DH, kỹ thuật không gian ảo được ứng dụng để xây dựng các TN mô phỏng TN mô phỏng các quá trình vật lí có đặc điểm:

+ TN xảy ra theo thời gian mô phỏng khác với thời gian thực

+ TN thực hiện trong điều kiện lí tưởng, các yếu tố phức tạp và không quan trọng sẽ được bỏ qua

+ Thời gian TN ngắn, chi phí ít

+ Số liệu xác định phong phú hơn TN thực

+ Có thể thực hiện các TN rất đắt tiền, nguy hiểm mà không gây ô nhiễm môi trường,

* Các TN thực hành vật lí ảo có ưu điểm:

+ HS có thể quan sát, nhận biết và được sử dụng tất cả các thiết bị như trong TN thực

+ Các quá trình vật lí xảy ra như trong TN thực

+ HS phải thực hiện đầy đủ các thao tác như TN thật.+ Có thể quan sát được rất nhiều hiện tượng mà trong thực tế rất khó hoặc không thể quan sát được

* TN chứng minh ảo có ưu điểm:

+ TN dễ thành công, chuẩn bị nhanh

+ Dễ quan sát, hình ảnh đẹp, các số liệu được xử lí ngay, cho kết quả chính xác, rõ ràng, thuyết phục

+ Liên kết được với các bài giảng điện tử

- Xây dựng các mô hình ảo

Không phải mọi quá trình vật lí xảy ra trong tự nhiên đều dễ dàng quan sát, có hiện tượng, quá trình vật lí không thể quan sát bình thường, có quá trình xảy ra nhanh, có quá trình xảy ra chậm, có đối tượng quan sát rất nhỏ Vì vậy, trong DH vật lí cần phải phóng đại, làm nhanh, làm chậm lại các quá trình đó Khi đó thí nghiệm ảo góp phần quan trọng vào việc thực hiện xây dựng các mô hình ảo đó

1.3.2.2 Ứng dụng thí nghiệm ảo xây dựng bài giảng điện tử

Bài giảng điện tử là các bài giảng được soạn và giảng trên máy tính kết hợp với máy chiếu Nó có nhiều ưu điểm:

+ Tạo cho giờ giảng hiệu quả hơn: dễ hiểu, hấp dẫn, kiến thức toàn diện hơn

+ Phát huy được các ưu điểm của phương pháp truyền thống

+ Có thể tự động hóa công việc DH hoặc một khâu nào đó trong quá trình DH, làm cho GV có nhiều thời gian quan tâm đến HS

+ Bài giảng được lồng ghép với TN ảo, các đoạn phim minh họa các hiện tượng vật lí xảy ra trong thực tế làm tăng thêm sự hấp dẫn của bài giảng

+ Trong cùng một thời gian, kiến thức được truyền đạt nhiều hơn

1.4 Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập vật lí ở trường phổ thông

1.4.1 Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập vật lí

- Tính tích cực trong học tập của HS là sự tự nguyện, sự khao khát, mong muốn tham gia vào quá trình phát hiện, tìm hiểu và giải quyết vấn đề gặp phải trong quá trình học tập

- Có thể nhận biết được sự tích cực của HS trong quá trình học tập dựa vào các dấu hiệu như:

+ HS khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề được nêu ra

+ HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa được trình bày rõ

+ HS chủ động vận dụng linh hoạt các kiến thức, kỹ năng đã học để nhận ra vấn đề mới

+ HS mong muốn được đóng góp những thông tin mới lấy từ các nguồn khác nhau cho bạn bè, thầy cô

Ngoài ra GV còn có thể nhận thấy ở những biểu hiện về mặt cảm xúc của học sinh như: thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học G I Sukina còn phân biệt những dấu hiệu nhận biết của tính tích cực của HS theo các tiêu chí sau:

+ Tập trung chú ý vào vấn đề đang học

+ Kiên trì làm xong bài tập

+ Không nản trước những tình huống khó khăn

+ Thái độ phản ứng khi trống báo hết giờ

Thông qua những biểu hiện về tính tích cực của HS trong quá trình nhận thức mà giáo viên có thể nhận ra những hạn chế của mình trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS Từ đó tìm cách khắc phục những hạn chế mắc phải

- Tính tích cực học tập của HS có thể chia làm ba cấp độ sau:

+ Bắt chước: HS tích cực bắt chước hoạt động của GV, của bạn bè Ở

đây HS cũng phải có sự tập trung, sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp

+ Tìm tòi: HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, mò mẫm

những cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lý nhất

+ Sáng tạo: HS cố tìm ra cách giải mới, độc đáo, tìm ra hướng phát

triển của bài toán hoặc cố gắng lắp đặt các thí nghiệm mới để chứng minh nội dung của bài học Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn, nhưng đó chính là mầm mống để phát triển sáng tạo sau này [10], [14], [19]

1.4.2 Một số đặc điểm của HS miền núi liên quan đến tính tích cực hoạt động nhận thức

Sự giác ngộ học tập của HS miền núi nói chung còn yếu, chưa xác định mục đích, động cơ học tập đúng đắn Các em chưa thấy hết tầm quan trọng của kiến thức văn hóa đối với cuộc sống tương lai của mình

Năng lực học tập của HS miền núi còn nhiều hạn chế Quá trình nhận thức của HS còn mang nhiều tính chủ quan Nhận thức cảm tính phát triển khá tốt Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn nhiều tính toàn diện, cảm tính mơ hồ không thấy được cái bản chất bên trong của các sự vật, hiện tượng Quá trình tri giác thường gắn với hành động trực tiếp, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hưng phấn xúc cảm ở HS Nhận thức lí tính của các em còn kém phát triển Chịu khó học tập nhưng không sâu sắc, chỉ nhận thức hiện tượng bên ngoài, không nhận thức cái bên trong của hiện tượng, cũng không nâng được đến sự khách quan khoa học hợp với logic Các em chỉ biết được cái bày ra trước mắt và cái đã xuất hiện trước mắt các em, nhưng các em chưa độc lập suy nghĩ tò mò về gốc rễ của cái đó

Vì thế các em chỉ tiếp thu một cách thụ động, thiếu tích tích cực bên trong, nhận xuông ý kiến mà không chịu tìm tòi cơ sở khoa học của nó

Điểm nổi bật trong khả năng tư duy của HS miền núi là thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại động não Tư duy của HS miền núi còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn HS miền núi thường thỏa mãn với cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tư duy và óc phê phán còn hạn chế Thao tác tư duy thể hiện ở khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát của HS còn phát triển chậm, thiếu toàn diện

Một đặc điểm của HS miền núi nữa là hiền lành, ít nói, trong học tập thể hiện được tính chắc chắn, cẩn thận, ít bộp chộp, ít ồn ào sôi nổi Em nào học khá thì kiến thức rất sâu, còn đa phần thì rụt rè, không hiểu không dám hỏi thầy cô và bạn bè Tư tưởng tự ti khá phổ biến cho mình là là kém thông minh, kém trí nhớ nên không hiểu bài dẫn đến học kém Giờ lên lớp các em chú ý vào bài giảng song thực chất lại thiếu tập trung Sự chú ý nhiều khi chỉ

là hình thức, tuân theo kỷ luật, thực chất HS không tập trung tư tưởng Khả năng tham gia vào bài giảng của HS miền núi còn thấp, chủ yếu là nghe một cách thụ động, ít có đề xuất đóng góp vào xây dựng nội dung bài học Trong hoạt động ngoài giờ lên lớp, khả năng bố trí thời gian, lựa chọn phương pháp học tập của HS miền núi còn yếu HS chưa biết cách tự làm việc với tài liệu học tập, khái quát, tổng hợp kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo

1.4.3 Các phương pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của

HS trong DH vật lí

1.4.3.1 Khái niệm về phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp DH tích cực là các phương pháp DH theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của người học hay phương pháp dạy học tích cực là hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động, đòi hỏi người dạy phải phát huy được tính tích cực nhận thức của người học [10]

1.4.3.2 Những dấu hiệu đặc trưng của các phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức cho HS

- Dạy học tăng cường phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng

tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của HS

Cơ sở của phương pháp này là: Nhân cách của trẻ được hình thành và phát triển thông qua các hoạt động chủ động, thông qua các hoạt động có ý thức Trong phương pháp tổ chức, người học - đối tượng của hoạt động

“dạy”, đồng thời là chủ thể của hoạt động “học” - được cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo Thông qua đó tự khám phá những điều mình chưa biết, chưa rõ chứ không phải thụ động tiếp thu những gì mà

GV đã sắp đặt Được đặt vào tình huống của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình, từ đó vừa nắm được kiến thức, kỹ năng mới vừa nắm được phương pháp “làm ra” kiến thức, kỹ năng đó, và được bộc lộ, phát huy tiềm năng sáng tạo của mình

Theo cách dạy này, GV không chỉ đơn giản truyền đạt tri thức mà còn hướng dẫn hành động Nội dung và phương pháp dạy học phải giúp cho từng

HS biết hành động và tích cực tham gia các chương trình hành động cộng đồng [14], [19]

- Dạy và học chú trọng phương pháp và phát huy năng lực tự học của

HS

Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho HS không chỉ là biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là một mục tiêu dạy học

Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh với sự bùng nổ thông tin và

sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật thì không thể nhồi nhét ngày

càng nhiều kiến thức vào trong đầu óc HS để “theo kịp thời đại” mà phải quan tâm tới dạy phương pháp học, phương pháp nghiên cứu

Trong phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học Nếu rèn luyện cho người học có được phương pháp, kỹ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con người, kết quả học tập theo đó sẽ nâng lên gấp bội Vì vậy, ngày nay người ta nhấn mạnh hoạt động học trong quá trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học thụ động sang học chủ động, đặt vấn đề tự học ngay trong trường phổ thông chứ không chỉ ở đại học [19]

- Dạy học phân hóa kết hợp với học tập hợp tác

Trong một lớp học mà trình độ kiến thức, tư duy của HS không đồng đều thì khi áp dụng phương pháp dạy học tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hóa về cường độ, mức độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập của HS, nhất là khi bài học được thiết kế thành một chuỗi hoạt động độc lập Áp dụng phương pháp dạy học tích cực ở trình độ càng cao thì sự phân hóa càng lớn

Tuy nhiên, trong học tập không phải mọi tri thức, kỹ năng, thái độ đều hình thành bằng các hoạt động cá nhân Lớp học là môi trường giao tiếp giữa thầy-trò và trò-trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể mà ý kiến mỗi cá nhân được bộc lộ, qua đó người học tự nâng mình lên một trình độ mới Bài học sẽ huy động được vốn hiểu biết và kinh nghiệm sống của cả thầy và trò

Trong nhà trường, phương pháp hoạt động hợp tác được tổ chức ở cấp nhóm, tổ, lớp hoặc trường Được sử dụng phổ biến trong DH là hoạt động hợp tác theo nhóm nhỏ 4 đến 6 người Học tập hợp tác làm tăng hiệu quả học tập, nhất là lúc phải giải quyết vấn đề gay cấn, lúc xuất hiện nhu cầu thực sự giữa các cá nhân để hoàn thành nhiệm vụ chung Trong hoạt động theo nhóm nhỏ

sẽ không thể có hiện tượng ỷ lại, tính cách năng lực của mỗi thành viên được bộc lộ, uốn nắn, phát triển ý thức tổ chức, tình bạn, tinh thần hợp tác Mô hình hợp tác trong xã hội được đưa vào trong học đường sẽ làm cho HS quen dần với sự phân công hợp tác trong xã hội

Trong nền kinh tế thị trường đã xuất hiện nhu cầu hợp tác liên quốc gia, năng lực hợp tác phải trở thành một mục tiêu giáo dục mà nhà trường có nhiệm vụ truyền cho HS

Về mặt hình thức trên lớp học, HS chủ động tìm tòi kiến thức, GV chỉ

là người thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các hoạt động học tập Công việc có vẻ nhàn nhã hơn, nhưng trước đó khi soạn giáo án, GV phải đầu tư công sức, thời gian hơn nhiều so với phương pháp dạy học truyền thống Không những vậy, trong quá trình đi tìm kiến thức mới GV đóng vai trò là người gợi mở, xúc tác, động viên, cố vấn, dẫn dắt và là trọng tài cho các cuộc tranh luận; điều này đòi hỏi GV phải có một trình độ chuyên môn sâu rộng, trình độ sư phạm cao [19]

- Kết hợp đánh giá của thầy với đánh giá của trò và tự đánh giá

Hoạt động đánh giá rất đa dạng: Đánh giá chính thức và không chính thức; đánh giá bằng định tính và định lượng; đánh giá bằng kết quả và bằng biểu lộ thái độ, tình cảm; đánh giá thông qua sản phẩm [10]

- Tăng cường khả năng, kỹ năng vận dụng vào thực tế

GV phải là người biết đánh giá khả năng đáp ứng của cơ sở vật chất hiện có, khả năng của HS, từ đó tối ưu hóa các điều kiện đã có Biết sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại và sử dụng một cách hợp lý khi có điều kiện [10]

- Đem lại niềm vui hứng thú học tập cho HS

Tăng tính tích cực chủ động sáng tạo; tăng khả năng tự học; tăng tính

tự tin; tăng khả năng hợp tác trong học tập và làm việc; tăng cơ hội được đánh giá và tự đánh giá của HS [10]

1.4.3.3 Các phương pháp dạy học tích cực

Áp dụng các phương pháp tích cực không có nghĩa là gạt bỏ các phương pháp DH truyền thống mà cần kế thừa và phát triển những mặt tích cực của hệ thống các phương pháp DH đã quen thuộc, đồng thời học hỏi, vận dụng một số phương pháp DH mới, phù hợp với hoàn cảnh, điều kiện dạy học

ở từng khu vực, từng trường

* Một số phương pháp DH tích cực cần được phát triển:

- Dạy và học vấn đáp

Vấn đáp (đàm thoại) là phương pháp trong đó GV đặt ra những câu hỏi

để HS trả lời, hoặc có thể tranh luận với nhau và với cả GV, qua đó HS lĩnh hội được bài học, điều này giúp HS có thể bộc lộ hết suy nghĩ của mình và tiếp thu bài học một cách chủ động

- Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề

Một trong những yêu cầu cấp thiết trong xã hội hiện nay đó là việc phát hiện sớm và giải quyết nhanh và hợp lí những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn

là một năng lực đảm bảo sự thành đạt trong cuộc sống Vì vậy, tập dượt cho

HS biết phát hiện, đặt ra và giải quyết những vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộc sống không chỉ có ý nghĩa giới hạn ở tầm phương pháp DH mà phải đặt ra như một mục tiêu giáo dục Trong DH phát hiện và giải quyết vấn

đề, HS vừa nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó, phát triển tư duy tích cực sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với cuộc sống hiện tại và tương lai, phát hiện kịp thời và giải quyết các vấn đề nảy sinh một cách hợp lý Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề không chỉ giới hạn ở phạm trù phương pháp DH, nó đòi hỏi cải tạo nội dung,

đổi mới cách tổ chức quá trình DH trong mối quan hệ thống nhất với phương

pháp DH

- Dạy và học hợp tác trong nhóm nhỏ

Phương pháp DH hợp tác trong nhóm nhỏ là một phương pháp mới đối với đa số GV Phương pháp này giúp các thành viên trong nhóm chia sẻ kinh nghiệm của bản thân, các băn khoăn, cùng nhau xây dựng kiến thức mới bằng cách nói ra những điều mình suy nghĩ Mỗi người có thể nhận rõ trình độ hiểu biết của mình về vấn đề đang đề cập, thấy được nhu cầu của mình trước vấn

đề đó ở mức độ như thế nào Bài học trở thành quá trình học hỏi lẫn nhau chứ không chỉ là sự tiếp nhận thụ động từ GV Thành công của buổi học phụ thuộc vào sự nhiệt tình tham gia của mọi thành viên, nó như một phương pháp trung gian giữa sự làm việc độc lập của từng HS với sự làm việc chung của cả lớp Trong hoạt động đó, tư duy tích cực của HS phải được phát huy

và một trong những ưu điểm của phương pháp này là rèn luyện năng lực hợp tác giữa các thành viên trong tổ chức lao động [10], [14], [19]

1.5 Thực trạng của việc sử dụng phối hợp thí nghiệm tư tạo với các thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường THCS miền núi

1.5.1 Mục đích, phương pháp điều tra

vật lí ở trường THCS miền núi

+ Điều tra phương pháp học của HS, mức độ làm TN tự tạo của HS và hứng thú của HS khi sử dụng TN tự tạo với việc kết hợp thí nghiệm ảo trong

học tập vật lí ở trường THCS miền núi

- Phương pháp điều tra:

+ Dùng phiếu phỏng vấn đối với GV và HS

+ Trao đổi trực tiếp với GV giảng dạy vật lý, với tổ trưởng chuyên môn, xem giáo án, dự giờ

+ Tham quan phòng TN vật lý, phòng học bộ môn

+ Điều tra 4 trường THCS: THCS Xã Vĩnh Yên, Trường THCS Dân tộc nội trú; Trường THCS Xã Nghĩa Đô, Trường THCS Xã Xuân Hòa, huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai

1.5.2 Kết quả điều tra

- Các trường đều không có phòng TN vật lý riêng mà chỉ là phòng chung cho tất cả các bộ môn vì vậy trước khi lên lớp GV phải chuẩn bị dụng

cụ TN và mang lên lớp học rất cồng kềnh và gặp nhiều khó khăn

- Chỉ có một số trường điểm được trang bị phòng học chung trong đó

có lắp đặt sẵn các thiết bị: máy vi tính, mạng Internet, loa, máy chiếu, đầu video Các trường còn lại chủ yếu tự khắc phục việc DH có sử dụng thí

nghiệm ảo bằng cách GV tự lắp đặt máy tính, máy chiếu và các thiết bị cần thiết tại phòng học thường rất bất tiện cho GV khi giảng dạy

Nhìn chung tình hình sử dụng TN tự làm và thí nghiệm ảo trong DH vật lí ở các trường THCS miền núi khá nan giải là vấn đề khó khăn mà các

- Tìm hiểu về phương pháp học chúng tôi thấy:

+ Cách thức học vật lý chủ yếu theo vở ghi, không biết khai thác tài liệu, lười suy nghĩ tìm tòi phương pháp học cho hợp lý, HS thường quen học thụ động, mải ghi chép, ít suy nghĩ

+ Vốn tiếng Việt kém nên khả năng trình bày diễn đạt khi trả lời câu hỏi còn yếu dẫn đến việc vận dụng kiến thức còn hạn chế, khó nhớ nổi các khái niệm, các định luật vật lý

+ Việc tự học, tự nghiên cứu tài liệu học tập, khả năng tự khai thác các phần mềm dạy học chưa thực sự hiệu quả

+ Tìm hiểu về khó khăn của HS khi tiến hành TN vật lý cho thấy: đa số

HS không nắm được mục đích TN, không biết bố trí TN

- Qua trao đổi cùng HS và kết quả điều tra cho thấy: 100% HS rất mong muốn GV sử dụng TN trong giờ học Vật lý, hướng dẫn các em tự làm

TN đơn giản, tạo điều kiện cho các em tham gia tiến hành TN và trực tiếp làm

TN Vì có TN sẽ giúp các em dễ tưởng tượng hơn, giúp các em liên hệ rõ hơn giữa lý thuyết với thực tiễn

1.5.2.3 Tình hình dạy của GV vật lý

- GV bước đầu đã tiếp cận với việc đổi mới phương pháp DH, tuy nhiên vẫn còn sử dụng phương pháp thuyết trình rất nhiều, chưa đầu tư khai thác các sâu các phần mềm dạy học cũng như tự làm TN, chuẩn bị TN cho bài dạy Phần lớn GV chủ yếu dạy đơn thuần theo SGK, chưa định hướng phát triển tư duy cho HS, GV thường ngại sử dụng TN trong DH Do đó chưa tạo hứng thú, cơ hội cho HS tham gia tích cực, tự lực để giải quyết vấn đề cơ bản của bài học

- Việc sử dụng phương tiện DH hiện đại chưa thực sự hiệu quả hoặc chưa được thường xuyên đặc biệt là các phần mềm DH vật lý hỗ trợ cho DH

- GV còn ngại làm TN, sợ mất thời gian, số giờ học có sử dụng TN còn rất ít, thỉnh thoảng tiến hành TN và chỉ sử dụng khi có người dự giờ là chủ yếu, các TN đó thường là TN minh họa do GV tiến hành, thao tác kỹ năng làm TN còn rất lúng túng GV rất ít hướng dẫn HS tự làm TN, tự thiết kế phương án TN Các TN thực hành đa số GV có cho HS làm nhưng còn sơ sài, đại khái Do vậy giờ học Vật lý còn khô khan, không hấp dẫn

- Lý do GV ít sử dụng TN:

+ Không có hoặc dụng cụ TN không đầy đủ ( do hỏng hay mất )

+ Kỹ năng sử dụng một số dụng cụ TN còn lúng túng, chưa thành thạo + Nhiều thiết bị TN cồng kềnh, lắp ráp mất thời gian, phòng học ở xa nơi để thiết bị TN nên không có thời gian chuyển đồ TN Đặc biệt chủ yếu sợ không thành công, cháy giáo án, mất uy tín trước HS

Tuy nhiên hầu hết GV đều nhận định: Nếu sử dụng tốt TN trong giờ học vật lý, đặc biệt có kết hợp các thí nghiệm ảo sẽ tạo được sự say mê, hứng thú, kích thích cho HS tích cực, tự lực hoạt động chiếm lĩnh kiến thức