Xây dựng và sử dụng một số thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng vật lý lớp 10 trung học phổ thông

Thực tế cho thấy, trong dạy học vật lý, đối với các bài giảng có sử dụng thí nghiệm, thì học sinh lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, học sinh quan sát và đưa ra nh ng dự đoán, nh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHAN TRUNG NGHĨA

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ MẶT NGOÀI CHẤT

LỎNG VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHAN TRUNG NGHĨA

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ MẶT NGOÀI CHẤT

LỎNG VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học

(bộ môn Vật lí)

Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Xuân Quý

HÀ NỘI – 2015

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành:

Trường Đại học Giáo dục-Đại học Quốc Gia Hà Nội, Các Khoa và các phòng chức năng đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn

Thầy giáo hướng dẫn: TS Dương Xuân Quý đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Hà Nội, tháng 10 năm 2015

Tác giả Phan Trung Nghĩa

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Danh mục ch viết t t ii

Mục lục iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 5

1.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý 5

1.1.1 Cơ sở lý luận của dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý 5

1.1.2 Các pha của dạy học giải quyết vấn đề 10

1.1.3 Hình thức hoạt động nhóm trong các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 13

1.2 Phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập 17

1.2.1 Tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập 17

1.2.2 Các biểu hiện của tính tích cực hoạt động 17

1.2.3 Các cấp độ của tính tích cực học tập 18

1.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh 19

1.4 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý 24

1.4.1 Đặc điểm của thí nghiệm Vật lý 24

1.4.2 Vai trò của thí nghiệm Vật Lý 25

1.4.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lý 26

1.4.4 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý 27

1.5 Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ MẶT NGOÀI CHẤT LỎNG VẬT LÝ 10 THPT 30

2.1 Xây dựng các thiết bị thí nghiệm 30

2.1.1 Thí nghiệm sự co về dạng cầu của khối chất lỏng ở trạng thái không

trọng lượng 31

2.1.2 Các thí nghiệm định tính về hiện tượng căng mặt ngoài 33

2.1.3 Các thí nghiệm định lượng xác định lực căng mặt ngoài 38

2.1.4 Các thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn 47

2.2 Đánh giá thực trạng việc dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng Vật lý 10 THPT 50

2.2.1 Các khó khăn sai lầm của học sinh 51

2.2.2 Thực trạng dạy – học phần kiến thức mặt ngoài chất lỏng 52

2.2.3 Nguyên nhân của nh ng khó khăn sai lầm 53

2.3 Soạn thảo tiến trình dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng có sử dụng các thiết bị thí nghiệm đã xây dựng 53

2.3.1 Ý tưởng sư phạm thiết kế tiến trình dạy học theo hướng giải quyết vấn đề 54

2.3.2 Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể 56

2.4 Kết luận chương 2 74

CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 76

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 76

3.2 Đối tượng thục nghiệm sư phạm 76

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 76

3.4 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 77

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 77

3.5.1 Bước đầu đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế 77

3.5.3 Ưu điểm, nhược điểm các phương án thí nghiệm 79

3.6 Kết luận chương 3 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

nh ng phương pháp giáo dục hiện đại, bồi dưỡng học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề” Do vậy, việc đổi mới phương pháp dạy

và học trong nhà trường phổ thông trong đó yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học đối với môn Vật lí là điều tất yếu

Vật lí học là một môn khoa học thực nghiệm, học sinh vừa được trang bị kiến thức, vừa được trang bị phương pháp làm việc và năng lực hoạt động thực nghiệm Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học góp phần quan trong vào việc hoàn thiện nh ng phẩm chất và năng lực của học sinh, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học Nhờ thí nghiệm học sinh có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của các hiện tượng, định luật, quá trình được nghiên cứu và

do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh sẽ linh hoạt

và hiệu quả hơn Thực tế cho thấy, trong dạy học vật lý, đối với các bài giảng

có sử dụng thí nghiệm, thì học sinh lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, học sinh quan sát và đưa ra nh ng dự đoán, nh ng ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của học sinh sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn

Đối với dạy và học nội dung về chất lỏng trong chương trình Vật lý 10, đây là một nội dung mang tính thực tiễn cao, g n liền với các hiện tượng

thường gặp trong đời sống Mặc dù các thí nghiệm phục vụ dạy học nội dung này khá đơn giản và có thể dễ dàng chế tạo từ các nguyên liệu thường gặp, tuy nhiên bộ thí nghiệm này còn chưa được trang bị đầy đủ đến các trường, gây nhiều khó khăn cho giáo viên và học sinh trong việc dạy học

Xuất phát từ thực tế trên và điều kiện nghiên cứu bản thân, tác giả chọn

đề tài: “Xây dựng và sử dụng một số thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng Vật lý lớp 10 THPT” làm luận văn thạc sĩ

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng một số thiết bị thí nghiệm và sử dụng trong dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng ở Vật lý lớp 10 trường trung học phổ thông, nhằm phát triển tính tích cực, sáng tạo và phát triển năng lực hoạt động thực nghiệm của học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Thứ nhất: Cơ sở lý luận của đề tài Trong phần này, đề tài sẽ hệ thống

hóa cơ sở lý luận và thực tiễn về việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý cùng với các phương pháp dạy học hiện đại như dạy học giải quyết vấn đề, nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo cũng như rèn luyện kỹ năng hoạt động thực nghiệm cho học sinh

Thứ hai: Đánh giá thực trạng và phân tích các yếu tố khó khăn trong

việc dạy học nội dung Chất lỏng Vật lý 10 Qua đó xây dựng một số thiết bị thí nghiệm, và soạn thảo tiến trình sử dụng bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức phần chất lỏng

Thứ ba: Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của

tiến trình dạy học đã thiết kế, phân tích ưu – nhược điểm của các thiết bị thí nghiệm, và đề xuất ý kiến phát triển

4 Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu là việc sử dụng thí nghiệm vào dạy và học môn

Vật lý ở trường THPT

Đối tượng nghiên cứu là xây dựng và sử dụng một số thiết bị thí

nghiệm để dùng trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT

5 Vấn đề nghiên cứu

Đề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau:

- Xây dựng một số thiết bị thí nghiệm cho các kiến thức về mặt ngoài chất

lỏng Vật lý 10 THPT

- Soạn thảo tiến trình sử dụng các thiết bị thí nghiệm đã chế tạo vào dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng, nhằm nâng cao tính tích cực, chủ

động, rèn luyện năng lực hoạt động thực nghiệm cho học sinh

6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được các thiết bị thí nghiệm và soạn thảo được tiến trình

sử dụng trong dạy học phần chất lỏng Vật lý 10 THPT đáp ứng được các yêu cầu đổi mới dạy học, thì sẽ đạt kết quả cao trong việc phát triển tính tích cực, chủ động, sáng tạo cũng như rèn luyện năng lực hoạt động thực nghiệm của học sinh

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Luận văn này chỉ xây dựng và sử dụng một số thiết bị thí nghiệm dễ chế tạo từ các vật liệu đơn giản để dùng trong dạy học các kiến thức về hiện tượng căng mặt ngoài, hiện tượng mao dẫn của nội dung chất lỏng ở Vật lý lớp 10 trường trung học phổ thông

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học của đề tài :

Đưa ra các phương án xây dựng các thiết bị thí nghiệm để sử dụng trong dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài :

Có thể áp dụng rộng rãi cho giáo viên và học sinh sử dụng trong việc dạy học môn Vật lý ở các trường THPT, đáp ứng được yêu cầu đổi mới và nâng cao chất lượng dạy học theo hướng tích cực hóa

9 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Sưu tầm, đọc tài liệu, nghiên

cứu các văn bản về lý luận dạy học hiện đại, đặc biệt là phương pháp sử dụng thí nghiệm, phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý

bằng phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm, tham vấn chuyên gia

phân tích thống kê

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn dự kiến được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận về sử dụng thí nghiệm kết hợp các phương pháp dạy

học hiện đại trong dạy học môn Vật lý THPT

Chương 2: Xây dựng và soạn thảo tiến trình sử dụng một số thiết bị thí

nghiệm trong dạy học các kiến thức về mặt ngoài chất lỏng vật lý 10 THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC

VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý

1.1.1 Cơ sở lý luận của dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý

1.1.1.1 Chu trình sáng tạo khoa học

Cơ sở lý thuyết của việc phát triển khả năng sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học là sự hiểu biết nh ng quy luật của sự sáng tạo khoa học tự nhiên Chúng ta đã biết rằng nhiều nhà khoa học như A Einstein, M Planck,

M Born, V.G Razumôpxki đều có nh ng lời phát biểu giống nhau về quá trình sáng tạo khoa học Trên cơ sở nh ng lời phát biểu đó, có thể trình bày quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình gồm bốn giai đoạn chính (Hình 1): Từ sự khái quát hoá nh ng sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (đề xuất giả thuyết); từ mô hình suy ra các hệ quả logic; từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm; nếu các sự kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lý khoa học, một định luật, một thuyết vật lý và kết thúc một chu trình Nh ng hệ quả như thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lý Cho đến khi xuất hiện nh ng sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lý thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lý thuyết cũ, cần phải chỉnh lý lại hoặc phải thay đổi mô hình giả thuyết, và như thế lại b t đầu một chu trình mới, xây dựng nh ng giả thuyết mới, thiết kế nh ng thiết bị mới để kiểm tra và như vậy mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú thêm

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học 1.1.1.2 Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề

Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau:"đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả"

- Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu

cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng

hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi

- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát

cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được

để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy

ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

- Khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết

luận lô gíc về cái cần tìm và / hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các d liệu cần thiết và xen xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết

quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích / tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm Xem xét sự cách biệt gi a kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các d liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp gi a lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung,

sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp gi a lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm

1.1.1.3 Sơ đồ tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề

Theo tác giả Phạm H u Tòng, có thể khái quát tiến trình khoa học giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn một kiến thức cụ thể bởi sơ đồ hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm,

ứng dụng kiến thức

1.1.1.4 Sự khác biệt giữa nghiên cứu khoa học và dạy học

Trong quá trình dạy học, muốn thành công trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh phỏng theo hoạt động của các nhà khoa học, chúng ta cần phải xem xét kỹ sự khác biệt gi a quá trình hoạt động của học sinh trong học tập và quá trình sáng tạo của các nhà khoa học Đó là sự khác biệt rất lớn

gi a học sinh và các nhà khoa học về đặc điểm tâm sinh lý cũng như điều kiện làm việc

- Về nội dung kiến thức: Nhà khoa học phải tìm ra cái mới, giải pháp mới

mà trước đó loài người chưa hề biết đến, còn học sinh thì tìm lại cho bản thân kiến thức đã biết của nhân loại Trong học tập, học sinh tự "khám phá lại" các kiến thức để tập làm cái công việc khám phá đó trong hoạt động thực tiễn sau này

- Về thời gian: Nhà khoa học có thời gian dài để khám phá một kiến thức,

còn học sinh thì chỉ có thời gian rất ng n trên lớp

- Về phương tiện: Nhà khoa học có các thiết bị thắ nghiệm, máy móc hiện

đại, còn học sinh, trong điều kiện của trường phổ thông chỉ có nh ng thiết

bị đơn giản

Chắnh vì sự khác biệt rất lớn đó cho nên trong dạy học, giáo viên phải từng bước tập dượt cho học sinh vượt qua nh ng khó khăn trong hoạt động giải quyết vấn đề Để đạt được mục tiêu đó, người giáo viên cần phải vận dụng được lý thuyết về "vùng phát triển gần" của Vư-gôt-xki để tạo ra nh ng điều kiện thuận lợi để học sinh tình nguyện tham gia vào hoạt động nhận thức

và thực hiện thành công nhiệm vụ được giao

Về mặt tâm lý, cần phải tạo được mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ,

hứng thú tìm cái mới bằng cách xây dựng các tình huống có vấn đề, đồng thời tạo ra một môi trường sư phạm thuận lợi để học sinh tin tưởng vào khả năng

của mình trong việc giải quyết nhiệm vụ được giao và tình nguyện tham gia vào hoạt động nhận thức

Về nội dung và biện pháp hỗ trợ hoạt động nhận thức, giáo viên cần phải

tạo mọi điều kiện để học sinh có thể giải quyết thành công nh ng nhiệm vụ được giao Điều này là hết sức quan trọng bởi vì sự thành công của họ trong việc giải quyết vấn đề học tập có tác dụng rất lớn cho họ tự tin, hứng thú, mạnh dạn suy nghĩ để giải quyết các vấn đề tiếp theo Muốn vậy, trước hết cần phải lựa chọn một lôgíc bài học thích hợp, phân chia bài học thành nh ng nhiệm vụ nhận thức cụ thể phù hợp với năng lực của học sinh sao cho họ có thể tự lực giải quyết được với cố g ng vừa phải Bên cạnh đó, cần phải từng bước rèn luyện cho học sinh thực hiện một số kỹ năng cơ bản bao gồm các thao tác chân tay và các thao tác tư duy, giúp cho học sinh có khả năng quan sát, sử dụng các phương tiện học tập Cuối cùng là phải cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý phổ biến như phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình

1.1.2 Các pha của dạy học giải quyết vấn đề

Để phát huy đầy đủ vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động cá nhân

và thảo luận tập thể nhằm giải quyết vấn đề cũng như vai trò của giáo viên trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng các hoạt động đó thì với mỗi nhiệm

vụ nhận thức cần phải được thực hiện theo các pha như sau:

- Pha thứ nhất: "Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề" Trong pha này, giáo viên giao cho học sinh một nhiệm vụ có

tiềm ẩn vấn đề Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban đầu của học sinh được thử thách và học sinh ý thức được khó khăn Lúc này vấn đề đối với học sinh xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của giáo viên vấn đề đó được chính thức diễn đạt

- Pha thứ hai: "Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề" Sau khi đã phát biểu vấn đề, học sinh độc lập hoạt động,

xoay trở để vượt qua khó khăn Trong quá trình đó, khi cần phải có sự định hướng của giáo viên Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, học sinh diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải quyết vấn

đề của mình và kết quả thu được, qua đó có thể chỉnh lý, hoàn thiện tiếp Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, hành động của học sinh được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần Qua quá trình dạy học, cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, các tình huống thứ cấp sẽ giảm dần Sự định hướng của giáo viên chuyển dần từ định hướng khái quát chương trình hoá (theo các bước tuỳ theo trình độ của học sinh) tiệm cận dần đến định hướng tìm tòi sáng tạo, nghĩa là giáo viên chỉ đưa ra cho học sinh

nh ng gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng

nh ng kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ

mà họ đảm nhận Nghĩa là dần dần bồi dưỡng cho học sinh khả năng tự xác định hành động thích hợp trong nh ng tình huống không phải là quen thuộc đối với họ Để có thể thực hiện tốt vai trò định hướng của mình trong quá trình dạy học, giáo viên cần phải n m v ng quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, lô gíc hình thành các kiến thức vật lý,

nh ng hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lý, nh ng phương pháp nhận thức vật lý phổ biến để hoạch định nh ng hành động, thao tác cần thiết của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định

- Pha thứ ba: "Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới" Trong

pha này, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tranh luận, bảo vệ cái xây dựng được Giáo viên chính xác hoá, bổ sung, thể chế hóa tri thức mới Học sinh chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng

Hình 1.3 Sơ đồ các pha của tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây

dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Tổ chức dạy học theo tiến trình trên, giáo viên đã tạo điều kiện thuận lợi để học sinh phát huy sự tự chủ hành động xây dựng kiến thức đồng thời cũng phát huy được vai trò tương tác của tập thể học sinh đối với quá trình nhận thức của mỗi cá nhân học sinh Tham gia vào quá trình giải quyết vấn đề như vậy, hoạt động của học sinh đã được định hướng phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học Như vậy kiến thức của học sinh được xây dựng một cách hệ thống và v ng ch c, năng lực sáng tạo của học sinh từng bước được phát triển

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm

Trình bày, thông báo, Thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

1.1.3 Hình thức hoạt động nhóm trong các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề

Ngày nay, làm việc và học tập theo nhóm là một xu thế phổ biến và tất yếu Dạy học nhóm tại lớp có một lịch sử lâu đời và hình thức dạy học này đang được áp dụng rộng rãi, hiệu quả trên thế giới Việc cộng tác gi a các thành viên trong nhóm và gi a các nhóm với nhau là tự giác, tự nguyện dưới

sự tổ chức, điều khiển và hướng dẫn của GV

1.1.3.1 Khái niệm hoạt động nhóm

Trong dạy học, HĐ nhóm là hình thức tổ chức cho HS học tập, thảo luận theo từng nhóm, cùng nhau giải quyết một nhiệm vụ học tập cụ thể nào đó giúp HS tự chiếm lĩnh kiến thức, hiểu thấu đáo vấn đề và phát triển nh ng kĩ năng trí tuệ cần thiết

Cơ sở của việc tổ chức HĐ nhóm gồm triết học, tâm lí học, xã hội học,

sư phạm học Tổ chức HĐ nhóm cần tuân thủ 5 nguyên t c: Phụ thuộc tích

cực; trách nhiệm cá nhân; tương tác tích cực trực tiếp; kĩ năng xã hội; đánh giá rút kinh nghiệm

1.1.3.2 Bản chất của quá trình dạy học nhóm

Trong phương pháp dạy học, khi tổ chức HĐ nhóm, ta lấy HS làm trung tâm tiếp cận từ việc dạy cho tới việc học vì hiệu quả thực tế của người học

Sự tác động gi a 3 thành tố: GV, HS và tri thức được diễn ra trong môi trường HĐ nhóm, trong đó:

- HS là chủ thể tích cực của HĐ học, tự mình tìm ra tri thức bằng chính HĐ của bản thân và sự hợp tác với bạn, với GV

- Nhóm là môi trường xã hội cơ sở, là nơi diễn ra quá trình hình thành giao lưu gi a các HS với nhau và gi a HS với GV làm cho các tri thức cá nhân được xã hội hoá

- GV là người hướng dẫn, tổ chức, điều khiển HĐ của các nhóm HS, giúp

HS tự tìm ra tri thức

- Tri thức được HS tự tìm ra trong HĐ hợp tác với bạn, với GV

Như vậy, bản chất của quá trình dạy học nhóm là quá trình thực hiện

nh ng biện pháp có cơ sở khoa học để tổ chức, điều khiển mối tương tác gi a các thành tố: GV, nhóm HS và tri thức làm cho chúng vận động và phát triển

- Trong pha thứ 2: Học sinh hành động độc lập, tích cực, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề

Sau khi đã phát biểu vấn đề, HS độc lập HĐ, xoay trở để vượt qua khó khăn Một xu hướng chung trong việc giải quyết các vấn đề khó khăn là tập trung tư duy của tập thể, là HĐ nhóm Lúc này các nhóm trung bình được thành lập một cách có chủ định theo sự chỉ đạo của GV GV cần thể hiện rõ

vai trò định hướng của mình mà trước tiên thể hiện ở việc chia nhóm HS Không nên chia các nhóm HS quá nhỏ vì số lượng phương tiện dạy học (TN,

mô hình,…) cần cung cấp cho các nhóm quá nhiều Cũng không nên chia các nhóm HS quá lớn vì như vậy các em sẽ khó HĐ, bàn bạc, thảo luận chung với nhau Tùy thuộc vào điều kiện phương tiện dạy học hoặc bàn ghế, không gian lớp học, số lượng HS,….mà có thể chia lớp thành 4, 5 hoặc 6 nhóm

Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, có thể do chủ định hoặc ngẫu nhiên mà mỗi nhóm sẽ có một nhóm trưởng để điều hành quá trình HĐ của nhóm Trong quá trình này, HS diễn đạt, trao đổi với các bạn trong nhóm về cách thức cụ thể để giải quyết vấn đề: Hoặc là sự suy luận từ các kiến thức đã biết, hoặc là các thao thác để nghiên cứu TN Qua trao đổi, tranh luận, các giải pháp cụ thể được thống nhất và được thực hiện với sự đóng góp công sức, trí tuệ chung của cả nhóm Quá trình này diễn ra dưới sự hướng dẫn của GV, hành động của HS được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học Qua quá trình dạy học nhóm trong mỗi kì học, năm học, cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS thì tính chủ động, tích cực, sáng tạo của mỗi cá nhân trong HĐ nhóm và tính tích cực của mỗi nhóm ngày càng được tăng cường và nâng cao Sự định hướng của GV đối với HĐ nhóm từ chỗ hướng dẫn trình tự HĐ, nội dung thảo luận, cách thức trình bày đến chỗ chỉ đưa ra nh ng gợi ý để nhóm có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng

nh ng kiến thức và cách thức HĐ thích hợp để giải quyết các nhiệm vụ mà nhóm đảm nhận

- Trong pha thứ 3: Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới

Dưới sự hướng dẫn của GV, các nhóm HS tranh luận, bảo vệ kết quả HĐ của nhóm mình Trong tình huống này, không chỉ có nhóm trưởng hay người đại diện cho nhóm tranh luận mà mỗi thành viên trong nhóm cũng có quyền

và cơ hội phát biểu ý kiến trước lớp Như vậy, quá trình tranh luận, bảo vệ tri thức đã dần dần gộp các nhóm trung bình thành nhóm lớn hơn, đó chính là cả lớp học Khi nhiệm vụ thống nhất, thể chế kiến thức được đặt ra, chính tính xã

hội của lớp đã xóa nhòa ranh giới gi a các nhóm Trong tình huống này, GV chính là người điều hành nhóm, chính xác hoá, bổ sung, thể chế hóa tri thức mới HS chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng

1.1.3.4 Những ưu điểm và nhược điểm của hình thức dạy học nhóm

 Ƣu điểm:

- Việc học tập theo nhóm giúp HS có thể cùng nhau đạt được các kết quả

mà các em khó có thể làm được một mình, bằng cách mỗi người đóng góp một phần hiểu biết của mình, để rồi tất cả hợp lại thành một “bức tranh tổng thể”

- Việc học nhóm nếu được tổ chức tốt thì sẽ hình thành và phát triển nhân cách, năng lực của HS trong HĐ Học qua làm, qua kh c phục sai lầm, học qua giao tiếp, trình bày ý kiến với người khác, với thực tiễn

- GV có cơ hội tận dụng ý kiến và kinh nghiệm của người học

- Việc sử dụng dạy học nhóm sẽ cải thiện quan hệ của HS với nhau, tạo cho lớp học không khí tin cậy, khuyến khích hơn Hầu hết mọi người ai cũng thích HĐ giao tiếp xã hội, việc chia nhóm sẽ xây dựng được thái

- Khi thảo luận nhóm, lớp học thường sẽ ồn và một số HS sẽ có tư thế ngồi không thuận lợi để nhìn lên bảng

- Giao nhiệm vụ, thảo luận nhóm không khoa học sẽ mất nhiều thời gian

và việc tổ chức HĐ theo nhóm sẽ trở nên “hình thức”

- GV có thể m c vào 2 thái cực: Hoặc rất ít khi tổ chức hoạt động nhóm, dẫn đến không phát huy được tính ưu việt của hình thức dạy học này

hoặc dạy học kiến thức nào cũng tổ chức hoạt động nhóm, mặc dù, thực

tế, HS cũng cần có nh ng lúc suy nghĩ độc lập và tập trung tư duy ở mức độ cao

1.2 Phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập

1.2.1 Tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập

Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố g ng cao về nhiều mặt trong học tập (L.V Rebrova, 1975) Học tập là một trường hợp riêng của nhận thức: “Một sự nhận thức đã được làm cho dễ dàng đi và được thực hiện dưới sự chỉ đạo của giáo viên” (P.N Erdonive, 1974) Vì vậy, nói tới tích cực học tập thực chất là nói tới tích cực nhận thức, mà tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của học sinh, đặc trưng ở khát vọng học tập, cố g ng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình n m v ng kiến thức Khác với quá trình nhận thức trong nghiên cứu khoa học, quá trình nhận thức học tập không nhằm phát hiện nh ng điều loài người chưa biết về bản chất, quy luật của các hiện tượng khách quan mà nhằm lĩnh hội nh ng tri thức loài người đã tích lũy được Tuy nhiên, trong học tập học sinh cũng phải

“khám phá” ra nh ng điều mới đối với bản thân mình, dù đó chỉ là nh ng khám phá lại nh ng điều loài người đã biết

Con người chỉ thực sự n m v ng cái mà chính mình đã giành được bằng hoạt động của bản thân Học sinh sẽ thông hiểu và ghi nhớ nh ng gì đã trải qua hoạt động nhận thức tích cực của mình, trong đó các em đã phải có nh ng

cố g ng trí tuệ, đó là chưa nói đến tới một trình độ nhất định, thì sự học tập sẽ mang tính nghiên cứu khoa học và người học cũng có thể tìm ra kiến thức mới cho nhân loại

1.2.2 Các biểu hiện của tính tích cực hoạt động

Có nhiều trường hợp tính tích cực học tập biểu hiện ở nh ng hoạt động

cơ b p nhưng quan trọng là sự biểu hiện ở nh ng hoạt động trí tuệ, hai hình

thức biểu hiện này thường đi liền với nhau Theo G.I Sukina có thể nêu

nh ng dấu hiệu của tính tích cực hoạt động trí tuệ như sau:

- Học sinh khát khao tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên,

bổ sung câu trả lời cho bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn

Ngoài nh ng biểu hiện nói trên mà giáo viên dễ nhận thấy còn có nh ng biểu hiện về mặt cảm xúc, khó nhận thấy hơn, 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 hoặc khi tìm ra lời giải cho một bài tập Nh ng dấu hiệu này biểu hiện khác nhau ở từng cá thể học sinh, bộc lộ rõ ở các lớp học sinh bé, kín đáo ở học sinh lớp trên G.I Sukina còn phân biệt nh ng biểu hiện của tính tích cực học tập về mặt ý chí:

- Tập trung chú ý vào vấn đề đang học

- Kiên trì làm xong bài tập

- Không nản trước nh ng tình huống khó khăn

- Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học: tiếc rẻ cố làm cho xong hoặc vội vã gấp vở chờ lệnh ra chơi

1.2.3 Các cấp độ của tính tích cực học tập

Có thể phân biệt tính tích cực ở ba cấp độ khác nhau, từ thấp lên cao:

- Bắt chước: Học sinh tích cực b t chước hoạt động của giáo viên, của bạn

bè Trong hoạt động b t chước cũng phải có sự g ng sức của thần kinh và

cơ b p

- Tìm tòi: Học sinh tìm cách độc lập giải quyết nhiệm vụ hay bài tập nêu

ra, mò mẫm nh ng cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lí nhất

- Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới độc đáo hoặc xây dựng nh ng

bài tập mới, hoặc cố g ng l p đặt nh ng thí nghiệm mới để chứng minh bài học

Tất nhiên mức độ sáng tạo của học sinh là có hạn nhưng đó chính là mầm mống để phát triển trí sáng tạo về sau

1.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh

1.2.4.1 Phương pháp dạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của

học sinh

Trong phương pháp dạy học này, học sinh là chủ thể của hoạt động học, được cuốn hút vào các hoạt động học do giáo viên tổ chức, hướng dẫn qua đó học sinh tự lực khám phá nh ng điều chưa biết Từ đó học sinh n m được kiến thức kỹ năng mới, n m được phương pháp tìm ra kiến thức kỹ năng đó, bộc lộ phát huy tiềm năng sáng tạo Theo phương pháp này, giáo viên ngoài việc truyền đạt tri thức còn phải hướng dẫn hoạt động học tập của học sinh

1.2.4.2 Phương pháp nêu và giải quyết vấn đề

Trong phương pháp này, cái được gọi là vấn đề dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay được đặt ra đối với người chưa biết câu trả lời mà phải tìm tòi sáng tạo để tìm ra câu trả lời Cấu trúc một bài học (hoặc một phần bài học) theo phương pháp này là:

- Tạo tình huống có vấn đề, phát hiện vấn đề nảy sinh

- Phát hiện vấn đề cần giải quyết

- Kết luận và đề xuất vấn đề mới

1.2.4.3 Phương pháp vấn đáp (Đàm thoại)

Trong phương pháp này, giáo viên đặt ra câu hỏi cho học sinh trả lời, hoặc học sinh tranh luận với nhau, với giáo viên qua đó lĩnh hội nội dung bài học Căn cứ vào tính chất hoạt động nhận thức, có các loại vấn đáp sau:

- Vấn đáp tái hiện: giáo viên đặt câu hỏi chỉ yêu cầu học sinh nhớ lại kiến

thức và trả lời, không cần suy luận

- Vấn đáp giải thích – minh họa: giáo viên lần lượt nêu ra nh ng câu hỏi

kèm theo nh ng ví dụ minh họa để học sinh dễ hiểu dễ nhớ Phương pháp này sẽ có hiệu quả cao hơn khi có sự hỗ trợ các phương tiện nghe – nhìn

- Vấn đáp tìm tòi: giáo viên dùng hệ thống câu hỏi được s p xếp một cách

hợp lí, hướng dẫn học sinh từng bước phát hiện bản chất của vấn đề Giáo viên tổ chức trao đổi ý kiến, tranh luận gi a giáo viên với cả lớp, gi a trò với trò, nhằm giải quyết một vấn đề xác định Trong loại hình này giáo viên là người kích thích sự tìm tòi, học sinh tự lực phát hiện kiến thức mới

1.2.4.4 Phương pháp thảo luận

Phương pháp này đòi hỏi người học phải tích cực động não, phát biểu ý kiến tham qua quá trình thảo luận Để thực hiện thành công phương pháp này, người dạy cần làm tốt nh ng việc sau:

- Phân chia lớp học thành từng nhóm, tạo điều kiện cho nhóm làm việc thuận lợi cùng nhau

- Mỗi nhóm cử nhóm trưởng, thư kí điều hành và ghi chép quá trình thực hiện nhóm, tạo điều kiện cho mỗi thành viên phát biểu ý kiến và suy nghĩ của mình một cách tự do và bình đẳng

- Giáo viên cần chuẩn bị một cách chủ động tích cực chương trình làm việc

và thảo luận các nhóm sinh động và có hiệu quả, tạo bầu không khí chân thành, cởi mở trong thảo luận Giáo viên chỉ can thiệp khi thấy cần thiết

- Hết thời gian thảo luận các nhóm cử đại diện trình bày kết quả của nhóm

1.3 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí

Khái niệm “năng lực” đã được rất nhiều lĩnh vực khoa học quan tâm nghiên cứu Theo tâm lí học, năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp hội tụ nhiều yếu tố: tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, tính sẵn sàng hành động… Theo lí luận dạy học, năng lực là hệ thống các khả năng thực hiện có hiệu quả, có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trong nh ng tình huống khác nhau trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm và sự sẵn sàng hành động

Trong nhiều dạng năng lực mà con người cần phát triển, dạng thức quan trọng nhất cần chú ý trong dạy học hiện nay chính là vấn đề năng lực sáng tạo Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra nh ng giá trị mới về vật chất

và tinh thần, tìm ra nh ng kiến thức mới, giải pháp mới, công cụ mới và vận dụng thành công nh ng hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

1.3.1 Các biểu hiện của năng lực sáng tạo ở HS trong học tập vật lí

Việc ghi nhận, đo đạc năng lực sáng tạo của cá nhân là một việc làm rất khó khăn Thường là để đánh giá về năng lực sáng tạo, người ta căn cứ vào sản phẩm của quá trình hoạt động Tuy nhiên, nếu tạo điều kiện cho HS tích cực tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập, ta có thể còn đánh giá được năng lực sáng tạo của HS thông qua nh ng dấu hiệu được bộc lộ ngay trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ Có thể kể ra các biểu hiện sau đây của năng lực sáng tạo trong học tập vật lí:

- Thực hiện sự mở rộng phạm vi áp dụng kiến thức, kĩ năng: vận dụng phương pháp, cách thức giải quyết vấn đề cho một lớp sự vật, hiện tượng

đã biết vào nhiều sự vật, hiện tượng, tình huống mới; vận dụng kiến thức

đã học vào thực tế, trong nh ng tình huống phức tạp Sự mở rộng càng xa thì chứng tỏ mức độ sáng tạo càng cao

- Đề ra ý tưởng, cách thức mới để thực hiện nhiệm vụ, giải quyết vấn đề: nhìn thấy giải pháp, cách thức thực hiện mới, chức năng mới… trong

nh ng tình huống rất quen thuộc; nhìn thấy nhanh cấu trúc của đối tượng

đang nghiên cứu; nhanh chóng tìm ra các mối liên hệ cơ bản, quyết định trong nhiều sự vật, hiện tượng; sáng tạo ra phương thức giải quyết vấn đề độc đáo; đề xuất được giả thuyết là các dự đoán có căn cứ, có lí lẽ và đề xuất giải pháp thực hiện có cơ sở; đề xuất được các phương án TN có tính khả thi để kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm nghiệm các kết quả suy luận lí thuyết…

- Thay đổi hoặc bổ sung cấu trúc cho đối tượng hoặc cách vận hành một hệ thống: tìm ra nhiều lời giải cho một bài toán, nhiều hướng giải quyết cho vấn đề quen gặp; phối hợp các phương thức giải quyết vấn đề đã biết thành một phương thức mới; tìm ra từ tổ hợp các thủ thuật hoặc phương thức thực hiện để có một phương thức thực hiện mới; tìm ra khả năng mới của một TBTN nhờ việc thêm hoặc thay thế một số chi tiết

Các biểu hiện trên đây của năng lực sáng tạo được chúng tôi sử dụng làm tiêu chí để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung và của các TBTN đã xây dựng nói riêng đối với việc phát triển năng lực sáng tạo của HS

1.3.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật lí

Năng lực sáng tạo g n liền với vốn hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo của bản thân chủ thể Khi càng thành thạo trong lập luận, càng có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong tư duy để đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án hợp lí, nhiều giải pháp giải quyết và tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể tách rời việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo với việc học tập kiến thức của lĩnh vực nghiên cứu Có thể đề ra nh ng biện pháp

cơ bản sau đây trong dạy học vật lí để phát triển năng lực sáng tạo của HS:

- Tổ chức môi trường hoạt động học tập của HS gần với môi trường hoạt động trong khoa học: Tạo ra một môi trường hoạt động khoa học sôi nổi

mà ở đó không có sự chỉ trích, phê phán… Các ý tưởng do mỗi thành viên

đề ra đều được thảo luận, góp ý kiến chân thành của các thành viên khác, động viên, tạo điều kiện để họ thực hiện việc giải quyết vấn đề, tìm lời

giải cho bài toán thông qua việc đề xuất các ý tưởng mới; tạo cho HS sự

tự tin, lòng say mê để vượt qua tính ỳ tâm lí

- Tổ chức tiến trình dạy học phù hợp với tiến trình xây dựng kiến thức trong khoa học: Trước hết, cho HS luyện tập phỏng đoán, xây dựng giả thuyết dựa trên các lập luận có căn cứ Động viên HS đưa ra các ý tưởng,

dự đoán dựa trên nền kiến thức v ng ch c; tập dượt khái quát hóa các sự kiện thực nghiệm để xây dựng các giả thuyết dựa vào sự liên tưởng đến

nh ng kinh nghiệm sẵn có, dựa trên sự tương tự, dựa trên phép ngoại suy, dựa trên các biểu hiện của các mối quan hệ nhân quả; dựa trên các quan

hệ định lượng thường gặp (tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, quan hệ lượng giác) Tiếp đó, tạo điều kiện cho HS luyện tập việc đề xuất phương án TN kiểm tra tính đúng đ n của giả thuyết và tính đúng đ n của các kiến thức đã được rút ra bằng suy luận lí thuyết Tạo điều kiện cho HS rút ra các hệ quả

từ giả thuyết đề ra, hoặc từ kiến thức đã được rút ra bằng con đường suy luận lí thuyết; tập dượt việc đề xuất các ý tưởng cho việc kiểm tra các hệ quả Trong dạy học vật lí thì đó chính là giai đoạn đề xuất các phương án

HS thì việc tổ chức hoạt động dạy học cần chú ý:

- Trong khuôn khổ một nhiệm vụ nhất định, HS cần được tự do xác định quá trình thực hiện và dự kiến sản phẩm; được lên kế hoạch thực hiện nhiệm vụ và đánh giá kết quả hoạt động

- Cần tạo điều kiện cho HS đào sâu suy nghĩ bằng cách đặt các câu hỏi mở, thay vì các câu hỏi yêu cầu nhớ lại, tái hiện

Trong quá trình học tập, nh ng điều này có thể thực hiện nếu HS được tăng cường các hình thức hoạt động nhờ tổ chức dạy học theo hình thức

nhóm Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi cố g ng thực hiện theo hình thức tổ chức này để góp phần phát triển năng lực sáng tạo của HS

1.4 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý

1.4.1 Đặc điểm của thí nghiệm Vật lý

Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới

Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lý:

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

- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc gi a hai đại lượng,, trong khi các đại lượng khác được

gi không đổi

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như

dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu ( nghĩa là loại bỏ tối đa một

số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm)

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

- Có thể lặp lại được thí nghiệm Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước

1.4.2 Vai trò của thí nghiệm Vật Lý

- Thí nghiệm được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học từ khâu đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của học sinh

- Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh Thông qua tiến hành thí nghiệm, học sinh hiểu được bản chất của các hiện tượng, định luật, quá trình vật lý khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn Thí nghiệm tạo môi trường và cơ hội để học sinh quan sát và đưa ra nh ng dự đoán, nh ng ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em

nh ng điều bí ẩn và cao hơn là hình thành nên nh ng ý tưởng cho nh ng thí nghiệm mới Đó cũng chính là nh ng tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của họ được tích cực hơn

- Thí nghiệm vật lý là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh, phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em

- Thí nghiệm vật lí góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật lí, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng, giúp cho học sinh tư duy trên nh ng đối tượng cụ thể, nh ng hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước m t họ Các hiện tượng trong tự nhiên xẩy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ đan xen với nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt nh ng tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác Thí nghiệm vật lý góp phần làm nổi bật nh ng khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình, giúp học sinh

dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài

1.4.3 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lý

- Trong hoạt động dạy học, thí nghiệm là phương tiện của hoạt động nhận thức của học sinh, giúp học sinh tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết Thí nghiệm được sử dụng như một công cụ phân tích hiện thực khách quan, giúp học sinh thu nhận tri thức về đối tượng, trả lời được các câu hỏi về hiện tượng xảy ra của đối tượng… ví dụ thí nghiệm về sự khuếch tán của các chất lỏng qua màng bán thấm, đã giúp học sinh hiểu rõ bản chất hiện tượng thẩm thấu, thấy rõ sự phụ thuộc của hiện tượng này vào sự chênh lệch nồng độ chất hòa tan, từ đó tự hình thành khái niệm vật

lý mới (Áp suất thẩm thấu)…

- TN là phương tiện kiểm tra tính đúng đ n của nh ng tri thức, là “hòn đá thử vàng”, nói cách khác, TNVL có chức năng kiểm tra tính đúng đ n của tri thức TNVL góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đ n trong suy luận và kiến thức mà họ thu nhận được

- Thí nghiệm được sử dụng với tư cách là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn Trong dạy học vật lý, thí nghiệm không

nh ng có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, không nh ng chĩ ở góc độ cung cấp kiến thức, rèn luyện kỹ năng, thao tác, tác động đến giác quan , mà còn giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách v ng ch c

- Các kiến thức vật lý được giảng dạy trên lớp cần phải được kh c sâu trong tiềm thức của học sinh, vì vậy, Họ phải thường xuyên củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, vấn đề này sẽ được thực hiện tốt nếu chúng ta biết vận dụng thí nghiệm để giải quyết, từ đó xoá bỏ dần lối học vẹt, lí thuyết không g n với thực tế

- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Thí nghiệm làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đ n của các giả thuyết, giúp thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình, qua đó để có thể kiểm tra tính đúng đ n của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của nó…

1.4.4 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý

Trong dạy học vật lí làm thí nghiệm là một hoạt động khá đặc trưng của

bộ môn; Đối với các giờ lí thuyết thì thí nghiệm bao gồm hai loại là thí nghiệm biểu diễn của thầy và thí nghiệm đồng loại của trò Chúng ta phân tích đặc điểm và kĩ thuật tiến hành các loại thí nghiệm trên

1.4.4.1 Thí nghiệm biểu diễn của thầy

Ở loại thí nghiệm này giáo viên sẽ tiến hành thí nghiệm biểu diễn để khảo sát hoặc minh họa một hiện tượng, quá trình, định luật vật lí nào đó Để tiến hành một cách hiệu quả chúng ta lưu ý nh ng điểm sau:

 Trước khi làm thí nghiệm:

- Giới thiệu mục đích thí nghiệm: đây là điều đầu tiên giáo viên cần làm

trước khi tiến hành thí nghiệm; Học sinh phải biết thí nghiệm này để làm

gì từ đó tập trung vào nh ng chỗ cốt lõi, chủ yếu trong kết quả thí nghiệm

- Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm: nêu nh ng bộ phận và tác dụng của từng

bộ phận trong thí nghiệm; Không cần quá đi sâu vào chi tiết kĩ thuật chỉ cần giới thiệu tên gọi, sơ lược cơ chế hoạt động và tác dụng của bộ phận

- Hướng dẫn học sinh tập trung quan sát vào kết quả cốt lõi của thí nghiệm, tránh tập trung vào nh ng kết quả không chủ yếu (xa mục đích)

 Khi làm thí nghiệm:

- Kết hợp vừa thuyết trình, phân tích vừa tiến hành thí nghiệm

- Kết hợp vừa làm thí nghiệm vừa đặt câu hỏi cho học sinh ví dụ như đang làm thí nghiệm thì dừng lại, yêu cầu học sinh dự đoán điều s p xảy ra, yêu cầu học sinh suy nghĩ để lí giải kết quả thí nghiệm…

- Hướng dẫn học sinh phân tích, xử lí số liệu thu được từ thí nghiệm

- Chốt lại kết luận sau khi làm xong thí nghiệm và xử lí xong d liệu

 Về mặt kĩ thuật cần lưu ý:Thí nghiệm phải bố trí cho cả lớp đều quan sát

được Nếu dụng cụ quá nhỏ không thể quan sát cả lớp có thể gọi từng bàn lên quan sát lần lượt

1.4.4.2 Thí nghiệm thực tập của trò

Hoạt động này thường tiến hành khi nội dung của thí nghiệm là đơn giản

và có đủ dụng cụ cho các nhóm trong lớp tiến hành đồng loạt Khi tổ chức cho học sinh làm thí nghiệm đồng loạt tại lớp cần lưu tâm nh ng điểm sau:

 Trước khi làm thí nghiệm: giáo viên cần chia nhóm, giới thiệu mục đích

thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm, hướng dẫn học sinh quan sát kết quả cốt lõi của thí nghiệm, nêu khoảng thời gian cho thí nghiệm

 Trong khi làm thí nghiệm: theo dõi hoạt động của các nhóm, hướng dẫn

nh ng nhóm chưa làm được thí nghiệm, đặt câu hỏi cho các nhóm trong quá trình làm thí nghiệm

 Kết thúc thí nghiệm: hướng dẫn học sinh xử lí số liệu, rút ra kết luận,

giáo viên chốt lại

1.5 Kết luận chương 1

- Luận văn trình bày về quan điểm dạy học phát triển các hoạt động của người học thông qua việc tổ chức các hoạt động học tập của HS theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề với 5 giai đoạn cơ bản: làm nảy sinh vấn

đề, phát biểu vấn đề, lựa chọn giải pháp, giải quyết vấn đề bằng thực nghiệm hoặc lí thuyết, kết luận và vận dụng

- Luận văn trình bày về việc phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS Đặc biệt là đề ra các biện pháp cụ thể nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo

- Luận văn đề cập đến vai trò, tác dụng của thí nghiệm vật lí trong dạy học theo định hướng của dạy học giải quyết vấn đề theo hình thức hoạt động nhóm nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ

MẶT NGOÀI CHẤT LỎNG VẬT LÝ 10 THPT 2.1 Xây dựng các thiết bị thí nghiệm

Từ việc xác định mức độ nội dung và logic trình bày của các phần kiến thức

về mặt ngoài chất lỏng, ta có thể thấy khi dạy các phần kiến thức về mặt ngoài chất lỏng có thể tiến hành nh ng thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm sự co về dạng cầu của khối chất lỏng ở trạng thái không trọng lượng

- Các thí nghiệm định tính về hiện tượng căng mặt ngoài

 Kim khâu, dao cạo, kẹp ghim nổi trên mặt nước

 Sự co của màng xà phòng trong khung dây đồng có sợi chỉ

 Hiện tượng chuyển động của màng xà phòng trong phễu

- Các thí nghiệm định lượng xác định lực căng mặt ngoài

 Xác định lực căng mặt ngoài bằng cách đo lực tác dụng lên thanh trượt của màng xà phòng

 Xác định lực căng mặt ngoài bằng cách nâng khung dây đồng ra khỏi mặt chất lỏng

- Các thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn

 Sự dâng lên của nước trong các ống thủy tinh có đường kính khác nhau khi nhúng vào nước

 Thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn ở khe dạng nêm

Việc lựa chọn các thí nghiệm của chúng tôi dựa vào các tiêu chuẩn sau:

- Việc chuẩn bị vật liệu, thiết kế thí nghiệm phải dễ thực hiện

- Có tác dụng đối với việc chiếm lĩnh kiến thức của học sinh

- Thời gian thực hiện phải ng n

Với mỗi phương án đã được lựa chọn, chúng tôi sẽ trình bày trong luận án theo cấu trúc sau:

- Các lưu ý về mặt kỹ thuật thí nghiệm

Sau đây chúng tôi xin trình bày cụ thể các thí nghiệm nêu trên:

- Lưu ý: Dung dịch xà phòng sau khi hòa tan với glycerin phải được

đổ ra chai để gạn bỏ toàn bộ bọt xà phòng trên bề mặt dung dịch đi

2.1.1 Thí nghiệm sự co về dạng cầu của khối chất lỏng ở trạng thái không trọng lượng

a) Mục đích thí nghiệm

Minh họa hiện tượng một khối chất lỏng ở trạng thái không trọng lượng

và nằm trong cùng một môi trường sẽ co về dạng hình cầu

b) Cơ sở lí thuyết

Do mặt ngoài của khối chất lỏng luôn bị căng ra và có xu hướng co về để diện tích mặt ngoài đạt giá trị nhỏ nhất (ứng với giá trị thế năng đạt cực tiểu) Trong trường hợp khối lỏng, với cùng một thể tích, mặt cầu có diện tích nhỏ nhất

c) Dụng cụ:

Một ít dầu luyn, khoảng 250ml cồn 90O

(hay rượu 60O-70O); một ít nước lã; bình thủy tinh cạnh phẳng; ống nhỏ giọt

Hình 2.1: Dụng cụ thí nghiệm sự co về dạng cầu của khối chất lỏng ở trạng

thái không trọng lượng

Hình 2.2: sự co về dạng cầu của khối chất lỏng ở trạng thái

không trọng lượng

e) Lưu ý:

- Nên dùng dầu cặn bỏ ở các hiệu sửa xe máy để có mầu đen dễ quan sát Trước khi dùng, cần phải lọc dầu bằng vải bông rồi mới cho vào ống nhỏ giọt để loại các tạp chất

- Đổ nước từ từ

- Bơm nhẹ cho giọt tự tách ra và chìm xuống

2.1.2 Các thí nghiệm định tính về hiện tượng căng mặt ngoài

2.1.2.1 Kim khâu, dao cạo, kẹp ghim nổi trên mặt nước

c) Dụng cụ:

Cốc thủy tinh cạnh thấp, đáy phẳng đựng nước; lưỡi dao cạo; kẹp ghim; kim khâu được bôi dầu; kẹp tre (kẹp y tế)

d) Tiến hành thí nghiệm:

- Cho nước đầy cốc, đợi cho nước yên lặng

- Dùng kẹp đặt dao cạo, kẹp ghim, kim khâu lên mặt nước một cách nhẹ nhàng, cẩn thận

- Nếu dùng dao cạo có thể đặt thêm gia trọng cỡ 25mg lên trên

- Kim khâu được bôi dầu cẩn thận

- Có thể dùng nam châm làm kim và dao cạo “bơi” trên mặt nước

- Để đặt thành công nhanh ta có thể đặt kim khâu lên tờ giấy pơ-luya mỏng hoặc giấy ăn rồi đặt lên mặt nước, từ từ ấn cho tờ giấy chìm xuống, kim sẽ nổi