tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN

tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN tiểu luận THIẾT kế CHẾ tạo một số DỤNG cụ THÍ NHIỆM đơn GIẢN

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

KHOA VẬT LÝ

TIỂU LUẬN KHOA HỌC

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NHIỆM ĐƠN GIẢN

ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THCS

Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Văn Biên

Người thực hiện : Trần Tấn Lũy

Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm, đặc điểm này đòi hỏi giáoviên vật lý phải tăng cường sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quantrong quá trình dạy học Đó là một yếu tố có tính đột phá đối với chiến lượcđổi mới phương pháp dạy học vật lý hiện nay Bởi việc sử dụng thí nghiệm vàphương tiện trực quan dạy học vật lý sẽ góp phần tích cực vào đổi mớiphương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của ngườihọc Vì như chúng ta đều biết , thí nghiệm và phương tiện trực quan giữ vaitrò quan trọng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông , bởi nó không chỉ lànguồn cung cấp thông tin, mà còn là yếu tố kích thích hứng thú, khuyến khíchtính tích cực, tự giác và sáng tạo của học sinh trong học tập bộ môn.

Việc nghiên cứu nhằm khai thác và sử dụng một cách có hiệu quảcác thiết bị thí nghiệm trong dạy học vật lý là một yêu cầu có tính cấpthiết.Thực tiễn dạy học cho thấy vật lý học là một khoa học thực nghiệm, phầnlớn giáo viên dạy vật lý nhưng hiểu biết về thí nghiệm và phương tiện dạy họcchưa thật tinh thông, dạy vật lý nhưng kĩ năng thực hành chưa thật nhuầnnhuyễn vì thế giáo viên chưa thể trang bị được cho người học kĩ năng thínghiệm hợp lí, khoa học Do vậy, giáo viên cần có cái nhìn đầy đủ hơn về thínghiệm Đồng thời có khả năng sử dụng chúng một cách có hiệu quả trong quátrình dạy học từ đó giúp cho người học có được kĩ năng thí nghiệm ngày mộttốt hơn Đó cũng là một trong những mục tiêu của việc đổi mới phương phápdạy học hiện nay trong nhà trường phổ thông đã được quán triệt trong Nghị

quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX : Đổi mới phương pháp dạy phải

theo hướng phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, trong dạy học cần coi trọng thực hành, tránh kiểu dạy học nhồi nhét, học vẹt dạy chay.

Trong các loại thí nghiệm vật lí mỗi loại có một vai trò riêng màtùy theo mục đích mà chúng ta có thể sử dụng sao cho nó có thể phát huy tácdụng cao nhất Thí nghiệm vật lí ở nhà là một thí nghiệm rất quan trọng trongviệc phát huy tính chủ động tích cực sáng tạo của người học Với những dụng

cụ đơn giản, dễ kiếm, dụng cụ tự tạo ít tốn kém chi phí rất phù hợp với tìnhhình khó khăn về đồ dùng dạy học hiện tại Mặt khác học sinh có thể tự mìnhtạo ra được những thí nghiệm thành công , thí nghiệm vui, lạ…… giúp các em

có thể giải thích những vấn đề, hiện tượng thực tế xung quanh mình, tạo chohọc sinh tác phong như những nhà nghiên cứu vì thế các em sẽ rất thích thú

Do đó, thí nghiệm vật lí ở nhà với những dụng cụ tự tạo, đơn giản là mộttrong những nguyên nhân chủ yếu tạo nên sự hứng thú học tập cho học sinh

Từ những lí do trên, tôi quyết định tìm hiểu biện pháp “ Giúp

học sinh hứng thú học môn vật lí thông qua việc học sinh tự tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền ở nhà”.

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật,

sự bùng nổ của công nghệ thông tin liên lạc, xu thế hội nhập, những thành tựumới về tâm lý học, sinh lý học…trong những năm gần đây đòi hỏi nền giáodục nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàn diện để có thể đào tạođược những con người có nhân cách, có khả năng tư duy sáng tạo và năng lựcthực hành như mục tiêu của nghị quyết Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hànhTrung ương Đảng Cộng sản khóa VIII đã chỉ rõ, đồng thời nhằm đáp ứngđược sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước

Để thực hiện được mục tiêu đó có rất nhiều việc phải làm như thay đổi

hệ thống giáo dục, thiết kế chương trình, cung cấp các phương tiện dạy học…nhưng trước hết phải thay đổi phương pháp dạy và học trong nhà trường, phảilàm sao để học sinh chủ động tiếp cận và tiếp thu kiến thức mới

Đối với bộ môn Vật Lý, xu hướng trên thể hiện nhiều mặt trong đó cóviệc tăng cường các hoạt động thực nghiệm của học sinh không chỉ trong cácgiờ học chính khoá mà còn ở các giờ học tự chọn, không chỉ lên lớp mà còn ởnhà Học sinh không những được làm quen với những thiết bị hiện đại có sẵntrong phòng thí nghiệm mà còn phải được giao nhiệm vụ thiết kế, chế tạo cácdụng cụ thí nghiệm đơn giản và tiến hành thí nghiệm với chúng Thông quaviệc tiến hành các thí nghiệm đơn giản, học sinh có thể tự tìm ra các kiến thứcmới hoặc ôn tập và củng cố các kiến thức đã học Những thí nghiệm này cũng

có thể tiến hành mọi lúc, mọi nơi mà không mấy khó khăn Điều quan trọnghơn nữa, việc chế tạo dụng cụ và tiến hành các thí nghiệm đơn giản có khảnăng kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy, năng lực sáng tạo củahọc sinh rất lớn

Các thí nghiệm mà học sinh được tiến hành trong các giờ học chínhkhoá còn rất khiêm tốn Ngoài ra, học sinh cũng ít khi được giao nhiệm vụ chếtạo dụng cụ và tiến hành các thí nghiệm ở nhà hay thí nghiệm ngoại khoá dướihình thức tổ, nhóm

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

1.Mục tiêu

chung, thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền , thí nghiệm tự tạo của học sinh nói riêng.Giáo viên xác lập các biện pháp giúp học sinh hứng thú học môn vật lí thôngqua việc học sinh tự tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền ở nhà nhằm pháthuy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh

2.Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, các nhiệm vụ cụ thể sau đây :

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng các thí nghiệm đơngiản trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông, đặc biệt là các yêu cầu cơ bản

về mặt khoa học – kĩ thuật, về mặt sư phạm đối với thí nghiệm đơn giản vàkhả năng sử dụng chúng trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

- Tìm hiểu nội dung các kiến thức trong chương “Tĩnh học vật rắn” SGK lớp

10 THPT để xác định các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học

- Xây dựng các phương án có thể tiến hành, đồng thời thử tiến hành thửnghiệm nhiều lần để tìm ra những lưu ý cần thiết cho mỗi thí nghiệm và xâydựng được tiến trình thí nghiệm hợp lí ứng với từng thí nghiệm

- Chỉ ra được một cách khái quát khả năng sử dụng của từng thí nghiệm trongdạy học các kiến thức vật lý cụ thể thuộc chương “ Tĩnh học vật rắn” SGK lớp10

3 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành các nhiệm vụ nghiên cứu đã đề ra trên đây, chúng tôi đã sửdụng các phương pháp nghiên cứu sau đây :

- Nghiên cứu một số tài liệu lí luận bàn về việc sử dụng các thí nghiệm đơngiản (TNĐG) trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông để rút ra những yêucầu cơ bản đối với thí nghiệm đơn giản Những yêu cầu này là cơ sở địnhhướng cho quá trình xây dựng và thực hiện các phương án thí nghiệm về cáckiến thức trong chương “Tĩnh học vật rắn”

- Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên Vật lý 8,Vật lý 10 để xác định nội dung kiến thức trong phần Các định luật bảo toàn

mà học sinh cần nắm được Qua quá trình nghiên cứu lí thuyết đã giúp chúngtôi thiết kế được những phương án thí nghiệm đơn giản về các kiến thức trongchương “ Tĩnh học vật rắn”

- Nghiên cứu, tham khảo một số tài liệu trong nước và nước ngoài về các thínghiệm đơn giản về các kiến thức trong chương “Tĩnh học vật rắn”

- Xây dựng, thử nghiệm nhiều lần các phương án thí nghiệm đơn giản đã thiết

kế để đi tới được những hướng dẫn chi tiết cho từng thí nghiệm Với mỗiphương án thí nghiệm có thể tiến hành với một vài loại vật liệu để từ đó tìm ravật liệu tối ưu nhất trong từng trường hợp

CHƯƠNG 1:

VAI TRò TáC DụNG CủA VIệC Sử DụN

G CáC THí NGHIệM

ĐƠN GIảN TRONG DạY HọC VậT Lý ở TRƯờNG PHổ THÔNG

1.1 Đại cương về thí nghiệm đơn giản.

TNĐG có các đặc điểm sau đây:

- Việc chế tạo TNĐG đòi hỏi ít chi tiết, ít bộ phận Các vật liệu chế tạo TNĐGđơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm

- Dễ chế tạo TNĐG từ việc gia công các vật liệu đơn giản bằng các dụng cụthông thường như kìm, búa, kéo, cưa, giũa Nhờ vậy học sinh có thể tự tiếnhành thực hiện việc chế tạo TNĐG tại nhà, trong giờ ngoại khóa mà khôngcần đến các dụng cụ thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm hoặc nhữngmáy móc phức tạp

- Dễ bảo quản, vận chuyển và an toàn trong chế tạo cũng như trong quá trình

sử dụng TNĐG

- Những TNĐG phải hấp dẫn, có thể tiến hành nhiều lần và trong quá trìnhtiến hành thí nghiệm, học sinh cần phải vận dụng kiến thức vật lí đã biết để để

giải thích kết quả thí nghiệm

- Hiện tượng vật lý diễn ra phải rõ ràng, dễ quan sát.

- Việc đo đạc và xử lí số liệu trong các TNĐG đơn giản, dễ làm (thường ở

dạng tính toán số đơn giản mà không cần phải đến các phép tính, các hàm toánphức tạp)

Những đặc điểm cơ bản nêu trên của các TNĐG cũng chính là những yêu cầuđòi hỏi đối với thiết kế và chế tạo chúng

1.2 Tác dụng của thí nghiệm đơn giản trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.

Trong những năm gần đây, trên thế giới có hai xu hướng quan trọng trong sựđổi mới quá trình dạy học những môn khoa học tự nhiên nói chung, cũng nhưmôn vật lí nói riêng đó là xu hướng dạy học định hướng tình huống đích thực

và dạy học định hướng vào sự phát triển năng lực của học sinh Trong môn vật

lí hai xu hướng này thể hiện trên nhiều mặt, trong đó có tăng cường nhữnghoạt động thực nghiệm của học sinh, không chỉ trong giờ học chính khóa màcòn ở các giờ học tự chọn, không những trong lớp học mà còn ở ngoài lớp, ởnhà Các xu hướng này còn thể hiện ở việc xây dựng những nội dung học tập,

tổ chức các hình thức dạy học để tạo điều kiện cho học sinh phát triển nhữngnăng lực của bản thân Muốn thế những nội dung, đối tượng học tập phải gắnliền với thế giới, kinh nghiệm sống của học sinh đồng thời tạo được hứng thúđối với học sinh Việc sử dụng những TNĐG theo nhiều hình thức, nhiều giaiđoạn khác nhau trong quá trình dạy học vật lí là một trong những cách cụ thểhóa những xu hướng dạy học này

- Việc giao cho học sinh nhiệm vụ thiết kế, chế tạo và sử dụng các TNĐG cótác dụng trên nhiều mặt, góp phần tăng sự hứng thú đối với môn học, nâng caochất lượng kiến thức, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ-thực tiễn độc lập vàsáng tạo của học sinh

- Do được tự tay chế tạo và sử dụng các TNĐG, học sinh nắm vững kiến thứcsâu sắc, chính xác và bền vững hơn Trong nhiều trường hợp, việc giải thíchnguyên tắc hoạt động của TNĐG đòi hỏi học sinh phải huy động các kiến thức

đã học ở nhiều phần khác nhau của vật lí Thông qua đó, các kiến thức mà họcsinh đã lĩnh hội được củng cố, đào sâu, mở rộng và hệ thống hóa

Ví dụ:

- Trong giờ ngoại khóa, sau khi học xong bài “Quy tắc hợp lực song song.Điều kiện cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song ”, giáoviên cho học sinh tiến hành thí nghiệm xác định trọng tâm hệ vật gồm hai vậtnặng Qua việc xác định trọng tâm của hệ vật này giúp học sinh nhớ lâu hơn

về điều kiện cân bằng của vật dưới tác dụng của hai lực và quy tắc hợp lựcsong song cùng chiều

- Việc sử dụng các TNĐG trong dạy học vật lí ở trường phổ thông còn là cầnthiết, bởi vì với các thiết bị có sẵn trong phòng thí nghiệm không gắn liền vớikinh nghiệm sống của học sinh, tạo ra một khoảng cách lớn giữa những kiếnthức học ở trường với những kinh nghiệm, sự vật, hiện tượng xảy ra quanh đờisống hàng ngày

- Nhiệm vụ thiết kế, chế tạo các TNĐG và tiến hành những cuộc thi các sảnphẩm đã chế tạo làm tăng hứng thú học tập, tạo niềm vui của sự thành côngtrong học tập, phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của họcsinh Những nhiệm vụ này đặc biệt phù hợp với các hình thức tổ chức dạy học

mở như: dạy học dự án, dạy học theo trạm hay dạy học theo tình huống

- Giáo viên cũng có thể cá thể hóa quá trình học tập của học sinh bằng cáchgiao cho các loại đối tượng học sinh khác nhau nhiệm vụ chế tạo TNĐG và sửdụng chúng với mức độ khó dễ, nông sâu khác nhau và với mức độ hướng dẫnkhác nhau.

Ví dụ:

- Trong buổi ngoại khóa, sau khi học xong kiến thức về các dạng cân bằng,giáo viên có thể giao cho mỗi nhóm học sinh (hay mỗi cá nhân) mỗi nhiệm vụkhác nhau:

+ Nhóm 1: Xác định các dạng cân bằng đối với một viên bi Giáo viên yêu cầuhọc sinh tạo một máng tròn theo hình vẽ:

Sau đó yêu cầu xác định các trạng thái

Cân bằng của viên bi trên máng tròn tạo được + Nhóm 2: Xác định các trạng thái cân

bằng của một bao diêm Học sinh sẽ sử dụng một bao diêm và một thanhthẳng

+ Nhóm 3: Nhóm học sinh khá hơn được giao nhiệm vụ tiến hành các thínghiệm về các trạng thái cân bằng độc đáo: Thí nghiệm cân bằng của dĩa vàthìa khi đốt que diêm, thí nghiệm chiếc chai làm xiếc

Chính vì những lí do trình bày ở trên, bên cạnh sự cần thiết phải tiến hành cácthí nghiệm với thiết bị hiện đại, việc nghiên cứu, xây dựng các phương ánTNĐG để sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông luôn là một hướngnghiên cứu phổ biến của các nhà lí luận dạy học bộ môn, ngay cả ở trong nước

và các nước công nhiệp phát triển

1.3 Khả năng sử dụng các thí nghiệm đơn giản trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.

Dựa vào lý luận dạy học bộ môn và đặc điểm của TNĐG, các TNĐG màchúng tôi đã chế tạo có thể được sử dụng trong dạy học vật lí dưới nhiều hìnhthức đa dạng và phong phú

1.3 1 Các TNĐG có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình dạy

học

- Những TNĐG đã chế tạo có thể được sử dụng để đặt vấn đề (tạo tình huống

có vấn đề), hình thành kiến thức mới (kiểm tra các giả thuyết đã nêu, kiểmnghiệm kiến thức đã được rút ra bằng suy luận lí thuyết từ các kiến thức đãbiết), củng cố và vận dụng các kiến thức đã học (trong đó có việc đề cập cácứng dụng của kiến thức vật lí trong sản xuất và đời sống) và cũng có thể dùng

để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh

Các ví dụ:

- Khi dạy về kiến thức cân bằng vật rắn có chân đế giáo viên sử dụng thínghiệm 6: Trọng tâm cốc giấy làm thí nghiệm biểu diễn Sau khi giáo viên tiếnhành thí nghiệm yêu cầu học sinh chỉ ra chân đế của vật ở đâu và khi nàochiếc cốc lấy lại trạng thái cân bằng ban đầu và khi nào thì cốc đổ để từ đókhắc sâu kiến thức về điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế

- Để hiểu hiện tượng xảy ra trong các TNĐG, đôi khi học sinh phải vận dụngkhông chỉ một nội dung kiến thức mà còn yêu cầu học sinh vận dụng đồngthời nhiều kiến thức ở nhiều phần khác nhau, điều này tạo điều kiện giúp họcsinh đào sâu, củng cố và mở rộng kiến thức

1.3.2 Các TNĐG đã chế tạo có thể được sử dụng trong dạy học vật lí dưới

nhiều hình thức khác nhau

- Những TNĐG đã chế tạo sẽ phát huy tốt nhất các tác dụng của chúng nếu dohọc sinh tự chế tạo và tiến hành sử dụng, nhưng cũng có thể được sử dụng vớitính cách là thí nghiệm biểu diễn của giáo viên Chúng đặc biệt thích hợp khi

sử dụng để tạo tình huống, thí nghiệm ban đầu để kích thích hứng thú của họcsinh

- Hình thức dạy học dự án rất phù hợp với những đề tài thiết kế chế tạo cácTNĐG Trong quá trình tổ chức dự án, những nhóm học sinh được giao nhiệm

vụ thiết kế các TNĐG Sản phẩm của dự án sẽ được triển lãm, thi đua vớinhau tại buổi tổng kết dự án Ví dụ: Khi dạy học dự án về nội dung kiến thức

“các dạng cân bằng” học sinh có thể chế tạo các TNĐG khác nhau về trạngthái cân bằng của các vật Trong buổi tổng kết dự án sẽ tổ chức thi để chọn raTNĐG nào thú vị nhất, có trạng thái cân bằng độc đáo nhất Qua những dự ánnhư vậy, học sinh không chỉ vận dụng kiến thức vật lí về các trạng thái cânbằng mà học sinh còn có cơ hội rèn luyện khả năng đánh giá ưu, nhược điểmcủa các giải pháp kĩ thuật khác nhau khi giải quyết cùng một vấn đề

- Cùng một mục đích về mặt nội dung kiến thức vật lí, giáo viên có thể tiếnhành thí nghiệm trên lớp với dụng cụ có sẵn trong phòng thí nghiệm, còn họcsinh được giao nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm này nhưng với TNĐG do mìnhchế tạo hoặc sưu tập Ví dụ khi tiến hành thí nghiệm minh họa về mômen lựcgiáo viên có thể tiến hành thí nghiệm với bộ thí nghiệm trong phòng thínghiệm và yêu cầu học sinh về nhà tự chế tạo các TNĐG từ thí nghiệm 13 đếnthí nghiệm 19

- Giáo viên cũng có thể làm thí nghiệm trên lớp với những TNĐG do mìnhchế tạo (hoặc TNĐG giáo viên sưu tầm được), yêu cầu học sinh về nhà chế tạolại hoặc chế tạo TNĐG theo phương án khác (nếu có) Ví dụ: Giáo viên có thể