XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO

Tuy nhiên, các TBTN ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng thí ngh

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ

LỚP 12 NÂNG CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

HUẾ - NĂM 2015

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ

LỚP 12 NÂNG CAO

Chuyên ngành : Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lí

Mã số : 62 14 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ VĂN GIÁO

HUẾ - NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác

Lời cảm ơn

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến

PGS.TS Lê Văn Giáo đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tác

giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, Ban Đào

tạo Sau Đại học, Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm,

Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và tổ

bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học sư

phạm - Đại học Huế cùng qúi thầy, cô giáo ở các trường

THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT

Đốc Binh Kiều, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2 đã tạo

mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực

nghiệm sư phạm và hoàn thành luận án

Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành

đến PGS.TS.Lê Công Triêm và PGS.TS.Trần Huy Hoàng

đã dành nhiều thời gian góp ý cho tác giả trong thời gian

nghiên cứu và hoàn chỉnh luận án

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và

đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt

thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 3

3 Giả thuyết khoa học 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

5 Đối tượng nghiên cứu 4

6 Phạm vi nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Những đóng góp mới của luận án 5

9 Cấu trúc của luận án 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường phổ thông 7

1.2 Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí 11

1.2.1 Những nghiên cứu ngoài nước 11

1.2.2 Những nghiên cứu trong nước 13

1.3 Những vấn đề đặt ra cần giải quyết 22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1 Hoạt động nhận thức 24

2.1.1 Khái niệm 24

2.1.2 Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 24

2.1.2.1 Quá trình nhận thức của học sinh 24

2.1.2.2 Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí 26

2.1.2.3 Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí 27

2.1.3 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề 28

2.1.3.1 Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí 28

2.1.3.2 Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí 29

2.2 Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 31

2.2.1 Tính tích cực 31

2.2.2 Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 32

2.2.3 Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức 34

2.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức 35

2.3 Thí nghiệm tự tạo 36

2.3.1 Khái niệm 36

2.3.2 Phân loại thí nghiệm tự tạo 37

2.3.2.1 Thí nghiệm tự tạo đơn giản 38

2.3.2.2 Thí nghiệm tự tạo phức tạp 38

2.3.2.3 Thí nghiệm tự tạo hiện đại 38

2.3.3 Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo 39

2.3.4 Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 39

2.3.4.1 Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh 40

2.3.4.2 Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh 41

2.3.4.3 Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh 42

2.3.4.4 Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng kỹ xảo của học sinh 44

2.4 Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí 45

2.4.1 Tự tạo thí nghiệm 45

2.4.1.1 Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm 45

2.4.1.2 Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí 46

2.4.2 Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí 52

2.4.2.1 Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo 52

2.4.2.2 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của

thí nghiệm tự tạo 53

2.5 Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao 58

2.5.1 Mục đích điều tra 59

2.5.2 Phương pháp điều tra 59

2.5.3 Kết quả điều tra 60

Kết luận chương 2 64

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC” 3.1 Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao 66

3.2 Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao 70

3.2.1 Thí nghiệm sóng dừng 70

3.2.2 Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa 80

3.2.3 Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng 84

3.2.4 Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay 89

3.2.5 Thí nghiệm giao thoa sóng nước 91

3.2.6 Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn 95

3.2.7 Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay 100

3.2.8 Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng 105

3.2.9 Thí nghiệm sự phản xạ sóng 107

3.3 Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo 110

3.3.1 Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng Sóng dừng” 110

3.3.1.1 Tiến trình xây dựng kiến thức 110

3.3.1.2 Tiến trình dạy học kiến thức 112

3.3.2 Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” 116

3.3.2.1 Tiến trình xây dựng kiến thức 116

3.3.2.2 Tiến trình dạy học kiến thức 117

3.3.3 Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng Định luật bảo toàn momen

động lượng” 122

3.3.3.1 Tiến trình xây dựng kiến thức 122

3.3.3.2 Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục) 123

Kết luận chương 3 123

CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1 Khái quát về thực nghiệm sư phạm 125

4.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm 131

Kết luận chương 4 146

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO 151

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1 Đơn xác nhận ………P1 PHỤ LỤC 2 Phiếu điều tra ………P5 PHỤ LỤC 3 Kết quả điều tra……… P10 PHỤ LỤC 4 Tiến trình tổ chức dạy học P14 PHỤ LỤC 5 Bảng thuyết minh của học sinh về thiết kế, chế tạo thí nghiệm P39 PHỤ LỤC 6 Đề kiểm tra P44 PHỤ LỤC 7 Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm P54

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng thống kê các trường, GV và HS tham gia điều tra 59

Bảng 2.2 Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông 60

Bảng 2.3 Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV 61

Bảng 2.4 Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH 61

Bảng 2.5 Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH 62

Bảng 2.6 Các mức độ sử dụng TNTT để kiểm chứng kiến thức trong DHVL 62

Bảng 3.1 Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây 72

Bảng 3.2 Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây 73

Bảng 3.3 Sóng dừng phụ thuộc vào tần số 73

Bảng 3.4 Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) 76

Bảng 3.5 Sóng dừng phụ thuộc tần số (bộ rung mô-tơ điện) 76

Bảng 3.6 Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện) 77

Bảng 3.7 Giá trị biên độ và chu kì của con lắc lò xo được xác định từ TN 83

Bảng 3.8 Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây 98

Bảng 3.9 Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m 99

Bảng 3.10 Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch .100

Bảng 4.1 Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1 126

Bảng 4.2 Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và đối chứng vòng 1 127

Bảng 4.3 Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2 127

Bảng 4.4 Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và đối chứng vòng 2 128

Bảng 4.5 Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút 134

Bảng 4.6 Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1 134

Bảng 4.7 Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 1 140

Bảng 4.8 Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 2 140

Bảng 4.9 Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 45 phút 140

Bảng 4.10 Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra 141

Bảng 4.11 Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra 141 Bảng 4.12 Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra 141 Bảng 4.13 Bảng tổng hợp các tham số thống kê 144

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây 26

Hình 2.2 TN bảo toàn momen động lượng 37

Hình 2.3 TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt 38

Hình 2.4 TN về chuyển động bằng phản lực 38

Hình 2.5 Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời 38

Hình 2.6a.b Kết quả TN momen quán tính 40

Hình 2.7a.b TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) 41

Hình 2.8a.b TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo) 42

Hình 2.9a.b TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo) 45

Hình 2.10 Phương án tự tạo TN sóng dừng 50

Hình 2.11a.b TN sóng dừng 51

Hình 2.12 Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây 51

Hình 2.13 Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây 52

Hình 2.14 Sóng dừng phụ thuộc vào tần số 52

Hình 2.15a.b TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục) 54

Hình 2.16a.b TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo 56

Hình 2.17 HS tiến hành TN với ghế xoay 57

Hình 3.1 Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm 70

Hình 3.2 Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) 74

Hình 3.3a.b TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) 75

Hình 3.4 Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) 76

Hình 3.5 Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện) 77

Hình 3.6 Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây 79

Hình 3.7 Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau 79

Hình 3.8a.b TN ghi đồ thị dao động điều hòa 81

Hình 3.9a.b TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo 82

Hình 3.10 Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo 82

Hình 3.11 TN ghế xoay 87

Hình 3.12 HS tiến hành TN với ghế xoay 87

Hình 3.13a.b Tiến hành TN với người gỗ 88

Hình 3.14 Con quay dân gian 89

Hình 3.15 TN con quay 90

Hình 3.16ab Tiến hành TN với con quay 90

Hình 3.17a.b Chuyển động của con quay 90

Hình 3.18 TN giao thoa sóng nước 91

Hình 3.19 TN giao thoa sóng nước 92

Hình 3.20a.b Hiện tượng giao thoa sóng nước 93

Hình 3.21 Hiện tượng nhiễu xạ của sóng 93

Hình 3.22 Đường truyền của hai sóng từ hai nguồn dao động S1 và S2 đến M 94

Hình 3.23 Đồng hồ đo thời gian hiện số 96

Hình 3.24a.b Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị 97

Hình 3.25a.b Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại 97

Hình 3.26 TN khảo sát chu 98

kì dao động của con lắc đơn 98

Hình 3.27 Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi 98

Hình 3.28 Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay đổi 99

Hình 3.29a.b TN momen quán tính 101

Hình 3.30 Sự phân bố các thanh gỗ bên trong hộp 101

Hình 3.31a.b TN momen quán tính (hai hộp tròn) 102

Hình 3.32 Hợp lực tác dụng lên hộp tròn 102

Hình 3.33 Đĩa tròn và vành tròn 103

Hình 3.34a.b TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn) 104

Hình 3.35 TN hiện tượng cộng hưởng 106

Hình 3.36a.b Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn 106

Hình 3.37a.b TN sự phản xạ sóng 107

Hình 3.38a.b TNTT sự phản xạ sóng 108

Hình 3.39 Sự phản xạ sóng 109

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1 Các giai đoạn của DH GQVĐ 30

Sơ đồ 2.2 Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng 33

Sơ đồ 2.3 Quy trình tự tạo thí nghiệm 49

Sơ đồ 2.4 Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL 58

Sơ đồ 3.1 Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao 66

Sơ đồ 3.2 Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn” 68

Sơ đồ 3.3 Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ” 68

Sơ đồ 3.4 Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ” 69

Sơ đồ 3.5 Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT 69

Sơ đồ 3.6 Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng Sóng dừng” .112

Sơ đồ 3.7 Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” 117

Sơ đồ 3.8 Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng Định luật bảo toàn momen động lượng” 123

Biểu đồ 4.1 Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra 141

Đồ thị 4.1 Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra 141

Biểu đồ 4.2 Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra 142

Đồ thị 4.2 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra 142

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức của con người được xem là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội Để đáp ứng được sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu tố quyết định, điều đó đã đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ là phải đào tạo ra những con người mới có đủ phẩm chất và năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với trình độ phát triển của xã hội Muốn vậy, đòi hỏi ngành giáo dục phải có sự đổi mới một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS)

Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy được TTC, tự giác, chủ động và sáng tạo của HS Điều đó đã được cụ thể hóa tại

điều 28 của Luật Giáo Dục (2005): “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát

huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [62] Vấn đề đổi mới PPDH,

tiếp tục được quán triệt trong Chiến lược phát triển Giáo dục giai đoạn từ năm

2001 - 2010, tại mục 5.2 đã ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo

dục Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp thu tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp; phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính

tự chủ của HS, sinh viên trong quá trình học tập…”[6]

Thực trạng DHVL ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc dạy học vật lí vẫn còn mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn HS chỉ ngồi nghe, tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng đến việc khai thác các phương tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH Do đó, để nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp

ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước tại Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa - hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường

định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh

mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích

tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực…” Nghị quyết số 29-NQ/TW đã nhấn mạnh trong quá trình giáo dục phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của quá trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức [17]

Việc nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ trẻ trở thành những người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước phải gắn liền với việc đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH Ở trường phổ thông, HS không những phải nắm vững nội dung kiến thức môn học mà còn phải có khả năng vận dụng những kiến thức đó vào trong thực tiễn đời sống và sản xuất, phải có những kĩ năng cần thiết của người lao động mới Đối với DH môn vật lí ở trường

phổ thông, mục tiêu đó được cụ thể trong bốn nhiệm vụ: giáo dưỡng, giáo dục, phát

triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp Trong đó phát triển năng lực cho HS, đặc biệt

là năng lực nhận thức là nhiệm vụ rất quan trọng Phát triển năng lực nhận thức cho

HS bao gồm: rèn luyện những thao tác hành động, phương pháp nhận thức cơ bản,

công cụ để HS chiếm lĩnh kiến thức, vận dụng sáng tạo kiến thức GQVĐ trong học tập và hoạt động thực tiễn

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra

từ những quan sát và TN Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng Bởi vậy, trong dạy học vật lí (DHVL)

ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS Mặt khác, sự cần thiết của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật

nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư

duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động” [45]

Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH đang gặp nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan khác nhau Trong đó, một trong những nguyên nhân cơ bản là do thiết bị thí nghiệm (TBTN) được trang bị chưa đáp ứng được đòi hỏi của việc DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS, điều đó phần nào đã ảnh hưởng đến chất lượng của việc DHVL ở trường phổ thông hiện nay Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí phức tạp cần được trực quan hóa qua TN nhưng với những TN trong danh mục tối thiểu thì không thể đáp ứng đủ Do đó hướng nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo (TNTT) trong DHVL là một hướng đang được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới

Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính trừu tượng, vì vậy cần phải được trực quan hóa trong QTDH Tuy nhiên, các TBTN

ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao

hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông

Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo và vận dụng quy trình đó vào thiết

kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh

3 Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực nhận thức của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật

lí ở trường phổ thông

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL

- Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN

- Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL

- Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN và thực trạng của việc tự tạo

TN và sử dụng TNTT trong DHVL ở trường phổ thông

- Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao

- Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao

- Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ trợ của TNTT

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS

5 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT

6 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ

học” vật lí lớp 12 nâng cao

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, Luật Giáo dục, các tạp chí khoa học, luận án, luận văn cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp giáo dục hiện nay ở các cấp học, bậc học

mà cụ thể ở cấp THPT

- Nghiên cứu cơ sở lí luận tâm lí học, giáo dục học, lí luận DH và lí luận DH

bộ môn theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS

- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”

- Nghiên cứu những tài liệu về sử dụng TN trong việc tổ chức HĐNT cho HS theo hướng phát huy TTC nhận thức

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra GV ở các trường THPT để nắm bắt được thực trạng về TBTN và việc tự tạo TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

- Điều tra HS ở các trường THPT để tìm hiểu việc tổ chức hoạt động DH bộ môn vật lí được GV giảng dạy vật lí thực hiện như thế nào?

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành TNSP ở các trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của

đề tài, cụ thể là xem xét việc tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT có góp phần tích cực hóa HĐNT của HS trong DH hay không?

7.4 Phương pháp thống kê toán học

- Dựa vào các số liệu thu được, thống kê, phân tích và xử lí kết quả

- Kiểm định giả thiết thống kê

8 Những đóng góp mới của luận án

8.1 Về mặt lí luận

- Đã góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận của việc sử dụng TNTT tổ

chức HĐNT cho HS trong DHVL, cụ thể là làm rõ hơn nội hàm của khái niệm

TNTT và đã tiến hành phân loại TNTT, bao gồm: TNTT đơn giản; TNTT phức tạp

và TNTT hiện đại

- Đề xuất được quy trình tự tạo TN, làm căn cứ cho việc tự tạo TN Quy trình

này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung

bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng

cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN

- Đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL

Trong quy trình này đã chỉ ra việc sử dụng TNTT ở các giai đoạn khác nhau của

QTDH, đó là: sử dụng TNTT trong đề xuất vấn đề, sử dụng TNTT trong giải quyết vấn

đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức Điều đó đã giúp cho việc khai

thác và sử dụng TNTT trong DHVL phát huy được TTC nhận thức của HS

8.2 Về mặt thực tiễn

- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao bao

gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động

lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng; TN hiện tượng cộng hưởng và TN

sự phản xạ sóng

- Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề

xuất và các TN đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao Các tiến trình DH này và các TNTT đã được tiến hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước đầu đã khẳng định được tính khả thi và hiệu quả trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC nhận thức của HS trong QTDH và góp phần nâng cao kết quả học tập của HS

9 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của luận án gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo

hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

Chương 3 Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng

cao phần “Cơ học”

Chương 4 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hoạt động DH là một hoạt động đặc thù của con người, được tiến hành trong nhà trường và khác với các hoạt động khác, trong đó đối tượng của hoạt động DH là

HS vừa là khách thể và đồng thời vừa là chủ thể của QTDH Do đó hiệu quả của

DH phụ thuộc rất nhiều vào TTC, chủ động và sáng tạo của HS trong quá trình học tập Trong QTDH, HS càng tích cực, chủ động và sáng tạo thì việc DH sẽ càng thuận lợi và càng có hiệu quả hơn Vì vậy, trong nghiên cứu DH nói chung và DHVL nói riêng người ta rất quan tâm đến việc tích cực hóa HĐNT của HS Đối với bộ môn vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra bằng con đường thực nghiệm, ngay cả những kiến thức được rút ra bằng con đường

lí thuyết thì nó chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm xác nhận Vì vậy,

TN là một trong những phương tiện không thể thiếu được trong DHVL Chính vì vậy, trong DHVL đã có nhiều nghiên cứu về việc tích cực hóa HĐNT của HS nói chung và sử dụng TN trong việc tích cực hóa HĐNT của HS nói riêng

1.1 Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường phổ thông

Ngay từ thời cổ đại các nhà sư phạm tiền bối như Khổng Tử, Aristot… đã đề cập đến việc phát huy TTC, chủ động của HS trong học tập

J.A Komenxki (1592 - 1670) nhà sư phạm Tiệp Khắc lỗi lạc cho rằng: giáo

dục có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, khả năng phán đoán đúng đắn, phát triển nhân cách người học [39] Ông cũng đưa ra những biện pháp DH bắt HS phải tìm tòi, suy nghĩ để tự nắm được bản chất của sự vật, hiện tượng

Lốc-cơ (1632 - 1704) đưa ra quan điểm: “giáo dục phải đề cập đến mối quan

hệ giữa lí thuyết và thực tiễn trong quá trình nhận thức” Ông rất coi trọng “việc học tập có gắn với tiến hành các TN”

John Dewey (1859 - 1952) đã khẳng định điều quan trọng là: “Cần phải chú

trọng hơn nữa đến việc mở rộng tri thức và phát triển những kĩ năng GQVĐ và tư duy phê phán, thay vì tập trung vào việc học thuộc lòng” [65] Cũng chính J

Dewey là người đề xướng “PPDH lấy người học làm trung tâm” mà phương pháp

này về thực chất là việc sáng tạo ra những tình huống xác thực cho những hoạt động

mà HS quan tâm [28], [39]… Những nguyên lí giáo dục do J Dewey khởi xướng

cho rằng: tiến trình giáo dục phải được bắt đầu và xây dựng trên những lợi ích của

trẻ em, nó phải cung cấp cơ hội cho sự tương tác về tư duy và hành động , thầy giáo phải là người hướng dẫn và cộng tác với HS, thay vì là người đốc công…, mục tiêu của giáo dục là sự trưởng thành của trẻ em trên mọi phương diện Tuy nhiên, những

quan điểm mới của J Dewey luôn rất khó thực hiện trong khung cảnh nhà trường vào những năm đó và HS thường bỏ qua những môn mà họ cho là khó như toán và các môn khoa học tự nhiên [65]

Đến khoảng giữa thế kỷ XX, nhịp độ phát triển khoa học, kĩ thuật và công nghệ ngày càng nhanh Để bắt kịp và thích ứng với sự tiến bộ của xã hội, nhiều phương pháp và quan điểm DH mới được đề xuất, điển hình như I Lecne, Okon,

M.A Danilop, M.N.Xcatkin, đã đề xuất phương pháp “DH nêu vấn đề” DH nêu

vấn đề là một tư tưởng DH chủ trương làm cho HS nắm vững kiến thức trên cơ sở

tổ chức, hướng dẫn họ tìm tòi nghiên cứu chứ không phải bị động chờ thầy giáo truyền thụ cho Trong DH nêu vấn đề, HS được đặt trước một loạt các tình huống có vấn đề, những điều kiện đảm bảo để GQVĐ và những chỉ dẫn cần thiết nhằm đưa

HS vào con đường tự lực giải quyết vấn đề Theo quan điểm giáo dục: “DH nêu vấn

đề là PPDH trong đó HS tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và các bài toán có vấn đề đã được xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình” [44] Đồng thời, DH nêu vấn đề còn nhấn mạnh rằng: “DH nêu vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống

có vấn đề, nêu các vấn đề và những điều kiện cần thiết để GQVĐ và cuối cùng là lĩnh hội quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến thức tiếp thu được” [54] Mặc dù

phương DH này đã có những bước tiến quan trọng, góp phần phát huy TTC của HS trong học tập, nhưng cũng mới chỉ tập trung vào giai đoạn xây dựng bài toán có vấn

đề, các kĩ thuật nêu vấn đề để tạo ra các xúc cảm tích cực ở HS mà chưa đi sâu vào quá trình tổ chức, hướng dẫn cho HS tích cực, tự lực giải quyết vấn đề, nhất là các vấn đề cụ thể

Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, dựa trên những thành tựu của tâm lí

học hiện đại, trong đó phải kể đến là lý thuyết “Vùng phát triển gần” do Vygotsky

đề xướng Ông cho rằng: vấn đề DH và sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã hội, chủ yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ trong bối cảnh tương tác với người khác

và các nghiên cứu này đã được các nhà giáo dục vận dụng vào DH GQVĐ (hay còn gọi DH phát hiện và giải quyết vấn đề) Theo PPDH này, hoạt động DH được tổ chức sao cho HS được đặt trong tình huống có vấn đề, qua đó làm xuất hiện nhu cầu nhận thức và kích thích hứng thú hoạt động học tập của HS Từ những năm 1960, dựa trên các thành tựu lí thuyết tâm lí học phát triển của J Piaget, J Bruner đã khởi

xướng một chiến lược DH mới ở Mĩ: “…người học phải là người tích cực, tự lực

tìm tòi khám phá đối tượng học tập để hình thành cho mình kiến thức từ các tình huống học tập cụ thể HS phải có thái độ khám phá các định luật, quy luật giống như các nhà khoa học”[50], [55] Quan điểm giáo dục này hiện đã và đang được

các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu triển khai

Ở nước ta, vấn đề phát huy TTC học tập của HS đã được đặt ra trong ngành giáo dục từ rất sớm Trong thời kì phát triển và hội nhập hiện nay yêu cầu về TTC, sáng tạo ở người học là rất cần thiết, điều đó đã đặt ra cho ngành Giáo dục là phải:

“Biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo” Trong cuộc cải cách giáo dục

lần thứ hai (1955 - 1956) thì việc phát huy TTC đã là một trong các mục tiêu cải cách, nhằm đào tạo những người lao động sáng tạo, có đủ năng lực làm chủ đất nước Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà giáo dục học, lí luận DH về TTC nhận thức như: Hà Thế Ngữ, Nguyễn Ngọc Quang, Đặng Vũ Hoạt, Thái Duy Tuyên… Theo tác giả Thái Duy Tuyên, TTC là

khái niệm biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng, biểu thị

cường độ vận động của chủ thể khi thực hiện một nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề

nào đấy Sự nỗ lực ấy diễn ra trên nhiều mặt: sinh lí, tâm lí và xã hội Vì vậy, TTC

là một thuộc tính của nhân cách có quan hệ và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố

như: hứng thú, nhu cầu và động cơ Dựa trên sự phát triển, TTC nhận thức có thể chia làm ba mức độ: TTC tái hiện, TTC sử dụng và TTC sáng tạo Trong HĐNT của

HS, nếu như TTC là một phẩm chất của nhân cách, liên quan đến sự nỗ lực hoạt

động của HS thì tích cực hóa HĐNT của HS trong hoạt động học tập lại là việc làm của GV, tức là làm cho HS từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri

thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập Vì vậy, muốn tích

cực hóa HĐNT của HS trước hết GV phải dựa vào những biểu hiện của TTC nhận

thức: những dấu hiệu bên ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú; những dấu hiệu

bên trong như sự căng thẳng trí tuệ, sự nỗ lực hoạt động…; kết quả học tập, cũng

như đặc điểm của TTC nhận thức của HS thể hiện qua mặt tự phát và mặt tự giác Trong các nghiên cứu về DHVL thì việc phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của

HS trong quá trình học tập đã được đề cập cụ thể trong các công trình nghiên cứu

của các tác giả: Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, Phạm

Hữu Tòng [69], [70], [71], [75] Trong đó ngoài phần lí luận chung, các tác giả đã

chỉ ra các biện pháp cụ thể nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong QTDH vật lí Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, DHVL phải là một qúa trình tổ chức, hướng dẫn cho HS thực hiện các hành động nhận thức vật lí, để họ tái tạo được kiến thức, kinh nghiệm xã hội và biến chúng thành vốn liếng của mình, đồng thời làm biến đổi bản thân HS, hình thành và phát triển những phẩm chất năng lực của họ Muốn thực hiện tốt hoạt động DH, GV cần phải hành động để tạo ra những điều kiện thuận lợi

để giúp HS có thể thực hiện tốt hành động học tập như xây dựng tình huống có vấn

đề nhằm tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú đi tìm cái mới, kích thích

HS hăng hái, tự giác hoạt động, tạo ra không khí lớp học sôi động [71]

Tác giả Phạm Hữu Tòng, trong các công trình nghiên cứu của mình đã chỉ ra rằng khi DH một kiến thức mới thì cần tổ chức những tình huống nhằm làm xuất hiện những vấn đề cần giải quyết, để HS tiếp nhận vấn đề, có nhu cầu GQVĐ và các em cảm thấy có khả năng tự GQVĐ đó với sự giúp đỡ của GV và sự cố gắng của bản thân Qua đó sẽ giúp cho HS tích cực, tự giác và chủ động tham gia vào việc đề xuất vấn đề và GQVĐ trong tiến trình DH Để phát huy vai trò của HS trong việc tự chủ hành động xây dựng kiến thức mới thì vai trò của GV trong tổ chức tình huống, giao nhiệm vụ học tập và định hướng hoạt động GQVĐ của HS là vô cùng quan trọng Trong đề xuất vấn đề thì GV phải đưa cho HS một nhiệm vụ nhận thức

có tiềm ẩn khó khăn, tức là phải tạo ra một mâu thuẫn để HS tiếp nhận mâu thuẫn

đó, từ đó HS sẽ sẳn sàng và tự nguyện tham gia vào việc tìm kiếm xây dựng kiến thức mới Trong giải quyết vấn đề, GV cần phải tổ chức, hướng dẫn HS tự lực tìm tòi kiến thức, giúp đỡ làm giảm nhẹ khó khăn cho HS trong GQVĐ Còn ở giai đoạn tranh luận, thể chế hóa và vận dụng tri thức, dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận để bảo vệ ý kiến của mình Sau đó GV chính xác hóa, bổ sung và thể chế hóa tri thức mới Tất cả các hoạt động đó đều phát huy TTC tự lực nhận thức của

là một trong những hướng nghiên cứu quan trọng trong lí luận DH đang được nhiều nhà nghiên cứu hướng tới

1.2.1 Những nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới, hiện nay người ta đang quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử

dụng TN và phương tiện trực quan trong DHVL, đó là: Xu hướng hiện đại hóa; Xu

hướng đa phương tiện và nghiên cứu, khai thác và sử dụng TNTT

Xu hướng hiện đại hóa là xu hướng tăng cường tính hiện đại của các TBTN và

mức độ chính xác của các dụng cụ TN Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người ngày càng tạo ra nhiều dụng cụ và TBTN hoàn chỉnh với độ chính xác này càng cao Sử dụng TN theo hướng hiện đại là tiến hành các TN với sự hỗ trợ của máy vi tính (MVT) Đây là hình thức mà hầu hết các nước phát triển trên thế giới đang áp dụng rộng rãi TN với sự hỗ trợ của MVT thường được dùng với chức năng mô phỏng và minh họa các quá trình vật lí diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm,

do đó gây khó khăn cho việc quan sát trực tiếp và chỉ có thể khắc phục bằng việc

mô phỏng lại quá trình bằng MVT

Xu hướng thứ hai là xu hướng khai thác đa phương tiện nhằm tác động đến người học bằng nhiều kênh thông tin, chẳng hạn: kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng…

Xu hướng thứ ba là khai thác, chế tạo và sử dụng TNTT trong DH Do những

ưu điểm nổi trội của TNTT và hiệu quả của nó trong DH, nên việc nghiên cứu thiết

kế, chế tạo TN và sử dụng TNTT là một hướng rất được quan tâm hiện nay kể cả trong nước và trên thế giới Ba xu hướng này tồn tại độc lập với nhau, có tác dụng

bổ sung cho nhau tạo nên sự trực quan hóa cao trong DHVL

Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT đã được nhiều nhà nghiên cứu lí luận DH bộ môn quan tâm từ rất sớm bởi tính kinh tế và hiệu quả của nó trong DH Loại TN này bắt đầu được quan tâm bởi các nhà giáo dục ở Canada,

trong đó do tổ chức “Les petis desbrouillads” đi tiên phong, sau đó phát triển đến nhiều nước khác như: Đức, Pháp, Mĩ, Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu của việc

nghiên cứu là nhằm tạo ra và sử dụng các TN theo hướng tăng cường tính trực quan trong QTDH và rèn luyện kỹ năng thực hành TN cho HS thông qua những TN do

HS tự làm từ những vật liệu dễ tìm trong cuộc sống Tại Hội nghị quốc tế được tổ

chức ở trường Đại học Tổng Hợp Cairô, Ai Cập bàn về chuyên đề “Thí nghiệm đơn

giản, rẻ tiền và sự minh họa trong dạy học vật lí”, đã có rất nhiều báo cáo đề cập

đến vai trò và tiềm năng của loại TN này trong DHVL ở trường phổ thông Ở khu vực Châu Á và Châu Đại Dương, vấn đề tự làm đồ dùng DH được tiến hành với sự

bảo trợ của UNESCO trong “Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” [89] dưới tiêu đề “Phát triển các thiết bị dạy học rẻ tiền” Ngoài ra, các nghiên cứu về TNTT cũng được các tác giả như: Michael Vollmer, Klaus Peter Möllmann,

University of Applied Sciences, Brandenburg, Germany [90], Hans-Jörg Jodl and Bodo Eckert, Universität Kaiserslautern, Germany [85] quan tâm nghiên cứu bởi

những ưu điểm và vai trò của nó trong DHVL

Ở Đức, đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu về TNTT như: Hans-Joachim Wilke; D.K Nachtigall; G Tronicke… Các tác giả này đã đầu tư nghiên cứu về loại

TN này và đã công bố các kết quả nghiên cứu trong nhiều công trình khác nhau,

chẳng hạn như “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig

(2007); “Experimente 1& 2, Blechendose Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) của

Hans-Joachim Wilke và G Tronicke Hay “Qualitative experimente mit einfachen

Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) của các tác giả D K Nachtigall, J

Dieckhufer, G Peters

Trong các công trình nghiên cứu này các tác giả đã tự tạo và hướng dẫn cách

sử dụng nhiều TN trong các phần khác nhau như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu

hết các TN trong đó là TNTT đơn giản làm từ những vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon nước ngọt, vỏ chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả như: J Duit, W Muler , Kamel Wassef; M El-Khishin; N.K Gobran cũng đã quan tâm nghiên cứu

về vấn đề này [89]

Xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở những TNTT đơn giản mà người ta đang ngày càng quan tâm đến các TNTT phức tạp Tác giả Simon Fridrich Klaus, trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã tự tạo được một số TN để DH cho người khiếm thị và các TN này được chế tạo khá công phu và phức tạp

1.2.2 Những nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiên

cứu của các nhà giáo dục học, lí luận DH nghiên cứu về TNTT như: Nguyễn

Thượng Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn Giáo, Hà Văn Hùng - Lê Cao Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… [9], [11], [47], [23],

[34], [35], [13] Các tác giả đã nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT vào

những mục đích khác nhau: sử dụng TNTT như là một phương tiện để tích cực

hóa HĐNT của HS; sử dụng TNTT vào việc phát hiện và khắc phục những quan điểm sai lệch của HS; sử dụng TNTT như là một phương tiện hỗ trợ trong tổ chức DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án… Ngoài ra, còn có nhiều tác giả khác

cũng quan tâm nghiên cứu TNTT trong DHVL ở trường phổ thông như: Nguyễn

Thị Hồng Việt - Nguyễn Viết Thanh Minh, Trần Đình Châu, Nguyễn Mạnh Thảo

- Lưu Thị Tâm… [82], [8], [67]

Bên cạnh đó, vấn đề nghiên cứu tự tạo và sử dụng TN tự tạo trong DH những kiến thức cụ thể trong chương trình vật lí THPT còn được thể hiện trong các luận

văn thạc sĩ của các tác giả: Mai Khắc Dũng, Trương Công Phi, Nguyễn Thị Hồng

Lê, Trần Thị Thanh Thư, Trần Ngọc Oanh, Trần Thị Ngọc Ánh… [14], [58], [46],

[74], [53], [3] và công trình luận án tiến sĩ của các tác giả: Ngô Quang Sơn, Lê Văn

Giáo, Đồng Thị Diện, Lê Cao Phan [66], [21], [13], [56] Ngoài ra, các nghiên cứu

về xây dựng và sử dụng TN trong DHVL theo hướng phát huy TTC, tự lực và sáng

tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả: Trần Huy Hoàng, Trần

Văn Thạnh, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý, Nguyễn Ngọc Lê Nam [27],

[68], [10], [63], [49] Các công trình nghiên cứu đó đã tạo ra nhiều TN và sử dụng vào DH một cách có hiệu quả, đã góp phần tích cực vào việc đổi mới PPDH ở trường phổ thông

Trong những năm qua, việc đổi mới PPDH nói chung và đổi mới phương pháp DHVL nói riêng được triển khai khá sâu rộng ở các trường phổ thông Một trong

những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông là rèn luyện kĩ năng vận dụng

kiến thức vào thực tiễn cho HS Điều đó đã được thể chế hóa tại điều 28 của Luật

giáo dục và được khẳng định trong Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn

2001 - 2010 của Bộ Giáo dục và Đào tạo Mục đích của việc đổi mới PPDH là

nhằm nâng cao chất lượng DHVL ở trường phổ thông, cụ thể là làm cho HS tiếp thu

bài tốt hơn, nắm kiến thức vững chắc hơn, vận dụng các kiến thức vào thực tế có hiệu quả hơn; các kĩ năng thực hành và trí tuệ được hình thành và phát triển cao hơn Một trong những biện pháp để đổi mới PPDH hiện nay ở trường phổ thông là

tăng cường khai thác và sử dụng các phương tiện trực quan trong DH, trong đó có việc tự tạo và sử dụng TNTT Theo định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo thì tích cực hóa hoạt động học tập nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo của HS là hạt nhân của đổi mới PPDH và tư tưởng đó đã được cụ thể hóa trong các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nhau

Trong công trình luận án “Nghiên cứu quan niệm của HS về một số khái niệm

vật lí trong phần Quang học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường trung học cơ sở” của Lê Văn Giáo [21], tác giả đã nghiên cứu một cách có hệ thống

cơ sở lí luận về quan niệm của HS trong DH nói chung và quan niệm của HS về một số khái niệm trong phần Quang học, Điện học nói riêng Trong nghiên cứu này, tác giả đã xem TNTT là một trong những phương tiện tốt trong việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của HS trong DHVL ở trường phổ thông Tác giả đã nghiên cứu tự tạo được 12 TN trong phần Quang học, Điện học và đã vận dụng các

TN đó vào tiến trình DH khắc phục quan niệm sai lệch của HS, trong các tiến trình

DH đó GV sử dụng các TNTT đã xây dựng để đặt vấn đề, làm bộc lộ quan niệm của

HS, tiếp đó GV tiến hành TN để làm cho HS thấy sự vô lí của các quan niệm sai lệch của mình, trên cơ sở đó để hình thành quan niệm vật lí Kết quả nghiên cứu đã khẳng định việc sử dụng các TNTT vào tiến trình khắc phục quan niệm sai lệch của

HS trong DHVL là có tính khả thi và đã góp phần một cách có hiệu quả trong việc phát hiện và khắc phục những quan niệm sai lệch của HS nhằm nâng cao hiệu quả DHVL ở trường phổ thông

Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng DH phần

Dao động và Sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục thường xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn [66] đã đưa ra 3 biện pháp nâng cao chất lượng

DHVL ở các trung tâm giáo dục thường xuyên, đó là: Biên soạn tài liệu tự học có

hướng dẫn và tài liệu tra cứu phần Dao động và sóng lớp 12; Tăng cường sử dụng các TN đơn giản tự làm và rèn luyện kĩ năng tự học cho học viên lớn tuổi Trong đó

tác giả đã đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo và sử dụng TNTT trong DH, vì theo tác giả TN là phương tiện trực quan rất quan trọng trong DHVL Trong nghiên cứu của mình, tác giả đã thiết kế, chế tạo được 8 TN đơn giản trong phần Dao động

và Sóng và đã vận dụng vào soạn thảo 6 bài tự học có hướng dẫn và một tài liệu tra cứu thuật ngữ vật lí thuộc phần Dao động và Sóng lớp 12

Với đề tài khoa học cấp bộ “Nghiên cứu tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn

giản, rẻ tiền nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS” [25] của tác giả Lê Văn Giáo - Nguyễn Thị An Vinh,

đã tập trung nghiên cứu cơ sở lí luận về vấn đề đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS; trong đó đã xây dựng được 30 bài TN với 53 phương án khác

nhau của các phần: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang thuộc chương trình vật lí phổ thông

Tác giả đã sử dụng các TNTT đó vào thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong các phần: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang trong chương trình vật lí phổ thông theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL Kết quả thu được của đề tài cho phép khẳng định, việc khai thác và sử dụng các TNTT đơn giản trong DHVL ở các trường phổ thông là khả thi và có tính thực tiễn, GV và HS hoàn toàn có khả năng

tự tạo các TN nhằm phục vụ cho việc dạy và học vật lí Việc sử dụng TNTT đơn giản trong DHVL đã góp phần tăng cường tính trực quan, kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS, qua đó góp phần nâng cao hiệu quả DHVL ở trường phổ thông

Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác

giả Đồng Thị Diện và Lê Cao Phan Trong công trình nghiên cứu “Xây dựng và sử

dụng TN đơn giản trong DH Cơ học lớp 6 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện [13], tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của

việc DHVL theo định hướng phát huy TTC nhận thức, sáng tạo của HS; vai trò của

TN vật lí trong DH, đặc biệt là sự cần thiết của việc xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DHVL và vị trí của TN đơn giản trong tiến trình DH GQVĐ Công trình nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo mới, cải tiến và hoàn thiện được 15 dụng cụ TN đơn giản thuộc phần Cơ học vật lí 6 Tác giả đã vận dụng cơ sở lí luận về sơ đồ lôgic của tiến trình khoa học GQVĐ khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng một tri thức cụ thể và các TNTT đơn giản đã xây dựng vào thiết kế 6 tiến trình DH phần Cơ học vật lí 6 Trong tiến trình DH cụ thể, GV luôn định hướng giúp đỡ HS trong việc tiếp nhận nhiệm vụ học tập và giải quyết nhiệm vụ Sau mỗi tiết học, GV giao nhiệm vụ học tập

về nhà cho HS tìm kiếm nguyên vật liệu và tự đề xuất phương án TN liên quan đến nội

dung kiến thức đã học Kết quả thu được của đề tài cho phép khẳng định, việc xây

dựng và sử dụng TN đơn giản trong quá trình DHVL là có tính khả thi, góp phần vào việc gây hứng thú, kích thích TTC, tự lực và sáng tạo của HS, qua đó nâng cao chất lượng DH ở trường THCS

Tác giả Lê Cao Phan với công trình luận án “Xây dựng và sử dụng các TN vật lí

tự làm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS trung học cơ sở” [56] đã nghiên

cứu cơ sở lí luận về vai trò của TN vật lí nói chung và TN tự làm nói riêng trong việc tích cực hóa hoạt động học tập vật lí của HS ở trường THCS Trong luận án, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và đề xuất 26 TN tự làm với các nguyên vật liệu rẻ tiền và dễ tìm trong cuộc sống hằng ngày; Đề xuất được 5 phương án tổ chức hoạt động học tập với

các TN vật lí tự làm, đó là: Cá nhân tiến hành TN tại chỗ, trong giờ học; Tổ chức TN

theo từng cặp; Tổ chức TN theo nhóm; Ghép nhóm và kết hợp tổ chức TN ở nhà và ở lớp; Thiết kế được 9 giáo án DH minh họa các phương án TN đã đề xuất Với các TN

tự làm đã xây dựng, tác giả tiến hành thiết kế các giáo án DH theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS và trong từng tiến trình DH cụ thể, GV liên tiếp tổ chức các tình huống học tập bắt buộc HS phải suy nghĩ trả lời, hoặc định hướng và giúp đỡ HS trong giải quyết nhiệm vụ học tập Với kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng định việc tự làm TN và sử dụng TN vào tổ chức hoạt động DH đã góp phần vào việc tích cực hóa hoạt động học tập của HS trong học tập vật lí, qua đó góp phần quan trọng vào việc đổi mới PPDH ở trường THCS

Ngoài ra việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL còn được quan tâm nghiên cứu bởi tác giả Huỳnh

Trọng Dương Trong công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo

hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH vật lí ở trường trung học cơ sở” [15],

tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DH nói chung và DHVL nói riêng; tác giả đã phân tích và chỉ rõ vai trò của TN vật lí trong việc phát huy TTC trong HĐNT vật lí của HS Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được 5 biện pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí của HS THCS; Đề xuất được 6 biện pháp sử dụng TN trong DHVL theo hướng tích

cực hóa HĐNT của HS, cụ thể là: Tăng cường sử dụng thí nghiệm mở đầu để tạo ra

tình huống có vấn đề; Đưa thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, nghiên cứu minh họa ra đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể; Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của GV với thí nghiệm HS để kích thích hứng thú và rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho HS; Chú trọng đến việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài tập thí nghiệm; Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo, tiến hành thí nghiệm và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Sử dụng MVT để tiến hành các thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mô phỏng Ngoài ra tác giả cũng đã xây dựng được 10 TN vật lí THCS và với

các TN đã xây dựng, tác giả tiến hành thiết kế tiến trình DH một số kiến thức vật lí lớp 7, lớp 8 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS thông qua các biện pháp sử dụng TN đã đề xuất Trong quá trình DHVL, TTC nhận thức và sáng tạo của HS được đánh giá thông qua trạng thái biểu hiện trên nét mặt

của HS như: hăng hái, vui vẻ phấn khởi, không khí giờ học sôi động, số lần giơ tay

phát biểu xây dựng bài học… Với kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng định

việc xây dựng và sử dụng TN trong DHVL đã thực sự góp phần vào việc tích cực hóa HĐNT của HS và nâng cao chất lượng DH ở trường THCS

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN trong DHVL ngày càng được hiện đại hóa, đó là tiến hành TN với sự hỗ trợ của MVT, các phương tiện nghe, nhìn Các công trình nghiên cứu đó được thể hiện một cách đầy đủ và chi tiết trong các công trình nghiên cứu luận án tiến sĩ của

các tác giả: Trần Huy Hoàng, Trần Văn Thạnh, Nguyễn Ngọc Lê Nam… Trong công trình luận án “Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH

một số kiến thức Cơ học và Nhiệt học Trung học phổ thông” của Trần Huy Hoàng

[27], tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tổ chức HĐNT cho HS thông qua việc tạo tình huống học tập và tổ chức hoạt động GQVĐ có sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DHVL phần Cơ, Nhiệt THPT Trong công trình luận án, tác giả

đã xây dựng được khái niệm TN mô phỏng, TN ảo; Đề xuất được quy trình xây dựng TN với sự hỗ trợ của MVT, quy trình này được thực hiện qua 5 bước, đó là:

Xác định mục tiêu của TN; Chọn các thiết bị để phục vụ cho TN và xây dựng phương án TN; Kết nối thiết bị với bộ giao tiếp loại 750 của pasco; Thực hiện TN; Lưu giữ và xử lý số liệu Thiết kế được 7 TN với sự hỗ trợ của MVT thông qua bộ

cảm biến và phần mềm datastudio, 4 TN mô phỏng nhằm hỗ trợ cho QTDH và thiết

kế được 5 giáo án DH Kết quả nghiên cứu của đề tài cho phép khẳng định việc tổ chức HĐNT cho HS có sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT là hợp lí và hiệu quả, qua đó góp phần đổi mới PPDH ở trường phổ thông theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS trong DHVL

Bên cạnh đó, vấn đề sử dụng TN nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL với sự hỗ trợ của MVT còn nhận được quan tâm nghiên cứu của tác giả

Nguyễn Ngọc Lê Nam Trong công trình nghiên cứu Tích cực hóa HĐNT của HS

trong DHVL nhờ sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT thể hiện qua chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 THPT chương trình nâng cao [48], tác giả đã

nghiên cứu cơ sở lí luận của việc DH GQVĐ vào tổ chức hoạt động DH theo

hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL nhờ sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT Tác giả đã nghiên cứu xây dựng 5 TN mô phỏng và 5 TN ghép nối MVT -

GQY trong chương “Dòng điện trong các môi trường”, đó là: Dòng điện trong kim

loại (khi nhiệt độ thay đổi và khi nhiệt độ không thay đổi); Dòng điện trong chất điện phân; Dòng điện trong chân không; Dòng điện trong chất khí và dòng điện trong chất bán dẫn Công trình nghiên cứu cũng đã đề xuất được quy trình sử

dụng các TN này trong DH chương “Dòng điện trong các môi trường”, cụ thể:

Mục đích TN; bố trí TN; tiến hành và kết quả TN; đánh giá kết quả TN và phương

án sử dụng TN Dựa trên 5 TN mô phỏng và 5 TN ghép nối MVT - GQY đã xây

dựng, tác giả đã thiết kế tiến trình DH cho 5 bài học trong chương “Dòng điện trong các môi trường” theo hướng phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS trong DHVL Trong hoạt động DH một số bài học cụ thể trong chương “Dòng điện trong các môi trường” với sự hỗ trợ của MVT, tác giả sử dụng các TN đã xây dựng và vận dụng sơ đồ các pha của tiến tình DH GQVĐ phỏng theo tiến trình xây dựng và bảo vệ tri thức trong nghiên cứu khoa học để thiết kế các hoạt động DH theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS Kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng định việc sử dụng các TN ghép nối MVT - GQY và các TN mô phỏng vào DH chương “Dòng điện trong các môi trường” theo hướng DH GQVĐ đã đem lại hiệu quả trong việc phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS trong giờ học vật lí, qua đó góp phần nâng cao chất lượng DH chương “Dòng điện trong các môi trường”

Ngoài việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DHVL nhằm phát huy TTC, sáng tạo của HS thì việc phối hợp TN vật lí với các phương tiện nghe nhìn cũng là một hướng nghiên cứu trong việc tăng cường tính hiện đại của các TBTN

Tác giả Trần Văn Thạnh, trong công trình luận án “Nghiên cứu sử dụng phối hợp

TN vật lí với các phương tiện nghe nhìn trong DHVL lớp 9 THCS” [68], đã đề xuất

được quy trình chuẩn bị bài DH có sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong điều kiện sử dụng MVT và Projector; quy trình sử dụng phối hợp TN trực diện của HS với các phương tiện nghe nhìn trong DH Vận dụng quy trình thiết

kế bài DH và quy trình sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong

DH, tác giả đã thiết kế một số bài DH trong chương trình vật lí 9 THCS, cụ thể:

hiện tượng cảm ứng điện từ, thấu kính hội tụ… Với kết quả thu được của đề tài, cho

phép khẳng định việc sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong

DH đã thực sự góp phần tăng cường tính trực quan, phát huy được TTC nhận thức của HS trong quá trình DHVL

Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác

giả: Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý… Trong công trình luận án nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng TBTN trong DH chương Sóng cơ

học ở lớp 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” [73] của Nguyễn Anh Thuấn, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và sử

dụng TBTN trong DHVL theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của

HS Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được quy trình xây dựng TBTN và quy trình sử dụng TBTN trong DHVL Các giai đoạn của quy trình xây dựng TBTN trong DH có thể được tiến hành như sau: Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng mà HS cần có được trong quá trình học tập; Xác định các TN cần tiến hành trong DH; Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các TBTN, việc tiến hành các TN với những TBTN đã xây dựng có những ưu điểm, nhược điểm gì? có đáp ứng được các yêu cầu đối với việc DH phát triển TTC, sáng tạo của HS; Cần nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các TBTN có sẵn (nhưng chưa đáp ứng tốt yêu cầu DH) và nghiên cứu thiết kế, chế tạo các TBTN mới nhưng phải đảm bảo được các yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm; Sản xuất thử TBTN Phân tích, đánh giá TBTN để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết bị có thể đạt được tối

đa các yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm; Đưa TBTN

đã sản xuất vào dạy TNSP để tiếp tục xác định những khó khăn, hạn chế trong quá trình sử dụng nhằm bổ sung, hoàn thiện TBTN; Sản xuất thiết bị mẫu, soạn tài liêu hướng dẫn, trình Bộ Giáo dục và Đào tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt và trang bị cho các trường phổ thông. Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đã đề

xuất, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN, đó là: kênh sóng nước, mô hình sóng,

TBTN về hiện tượng sóng trên các vật đàn hồi, khay sóng nước và nguồn âm

dùng mạch IC trong DH chương “Sóng cơ học” Với 5 TBTN đã xây dựng và

quy trình sử dụng TBTN trong DHVL đã đề xuất, tác giả đã tiến hành soạn thảo

4 giáo án DH theo sơ đồ tiến trình GQVĐ khi xây dựng một kiến thức cụ thể theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS Trong quá trình tổ chức

DH, sự phát triển TTC, sáng tạo của HS được xem xét qua từng bài học cụ thể

trong quá trình TNSP như: HS phát biểu dự đoán và đề xuất phương án TN kiểm

tra dự đoán; HS dùng các từ ngữ chính xác hơn trong việc giải thích, đề xuất các phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức HS tích cực tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức, đưa HS vào tình huống có vấn đề, hỗ trợ HS đề xuất dự đoán có căn cứ, tạo điều kiện để HS đề xuất được phương án TN, cách tiến hành TN kiểm tra dự đoán hoặc kiểm tra hệ quả rút ra từ dự đoán Kết quả

thu được của đề tài, cho phép rút ra được những kết luận về hiệu quả của tiến trình DH và hiệu quả của TBTN đối với việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC, phát triển năng lực sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS

Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong DH

chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11 trung học phổ thông nâng cao theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS của Đặng Minh Chưởng [10], tác giả đã

nghiên cứu tổ chức quá trình DHVL theo hướng phát huy TTC và phát triển năng lực sáng tạo của HS với việc xây dựng và sử dụng các TBTN Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN thực tập của chương “Cảm ứng điện

từ” vật lí 11 nâng cao, đó là: TN về hiện tượng cảm ứng điện từ; TN về suất điện

động cảm ứng trong khung dây dẫn và trong thanh kim loại chuyển động trong từ trường; TN về dòng điện Fu-cô; TN về hiện tượng tự cảm; TN về một số ứng dụng

kĩ thuật cảm ứng điện từ Với 5 TBTN đã xây dựng, tác giả đã soạn thảo 6 tiến trình

DH kiến thức thuộc chương “Cảm ứng điện từ”, các tiến trình DH đó được thiết kế dựa trên cơ sở lí luận của DH GQVĐ trong DH kiến thức ứng dụng kĩ thuật của vật

lí Trong tiến trình xây dựng kiến thức và DH kiến thức, tác giả sử dụng các TBTN

đã xây dựng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề;

thực hiện giải pháp đã đề xuất; kết luận; bằng suy luận logic suy ra hệ quả và các

hệ quả này có thể kiểm tra được bằng TN; Thiết kế phương án TN và tiến hành TN kiểm tra hệ quả Kết quả thu được của đề tài, cho thấy việc tổ chức qúa trình DHVL

có sử dụng các TBTN thực tập đã xây dựng theo hướng phát huy HĐNT tích cực, sáng tạo của HS có tính khả thi và bước đầu đã đem lại hiệu quả, HS tham gia vào các bước của tiến trình DH một cách tích cực

Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập theo hướng

phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của HS trong DH chương “Dao Động Cơ” ở lớp 12 trường THPT của Dương Xuân Quý [63], tác giả đã nghiên cứu tổ

chức DH GQVĐ theo hình thức hoạt động nhóm theo hướng phát triển TTC nhận thức và phát triển năng lực sáng tạo của HS trong DHVL Trong đó tác giả đã xây

dựng được 6 TBTN thực tập trong chương “Dao động cơ”, bao gồm: TN con lắc lò

xo nằm ngang; TN con lắc lò xo thẳng đứng; TN con lắc đơn; TN con lắc vật lí; TN tổng hợp dao động điều hòa và TN dao động cưỡng bức Trong đó tác giả sử dụng

các TBTN đã xây dựng và vận dụng tiến trình DH GQVĐ bằng con đường suy luận

lí thuyết để tổ chức DH theo hình thức hoạt động nhóm, đã soạn thảo được 4 bài học tương ứng với 6 nội dung kiến thức trong chương “Dao động cơ” theo hướng phát triển TTC và năng lực sáng tạo của HS Trong các tiến trình DH kiến thức có

sử dụng TBTN thực tập, tác giả đều thực hiện theo sơ đồ đã đề xuất, đó là: làm nảy

sinh vấn đề nghiên cứu (dựa vào kiến thức cũ, bài tập, TN…); giải quyết vần đề (bằng suy luận lí thuyết; kiểm nghiệm kết quả suy luận lí thuyết bằng TN); rút ra kết luận (đối chiếu kết quả TN với kết quả suy luận lí thuyết) Kết quả thu được của đề

tài, cho phép khẳng định việc tổ chức qúa trình DHVL theo hình thức hoạt động nhóm có sử dụng các TBTN thực tập đã đem lại hiệu quả trong việc phát huy TTC nhận thức, năng lực sáng tạo của HS

1.3 Những vấn đề đặt ra cần giải quyết

Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển và mở rộng Ngày nay, TNTT không chỉ là những TNTT đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại

Do đó để có thể hiểu đầy đủ hơn về loại TN này trong DHVL nhằm khai thác và sử

dụng có hiệu quả trong QTDH thì trong nghiên cứu về TNTT cần phải làm rõ hơn

về mặt nội hàm của khái niệm này và phân loại

Để việc tự tạo TN đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi và phát huy tốt vai trò của nó trong QTDH, nhất là trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL thì việc tự tạo TN và sử dụng vào tổ chức DH cần phải tuân theo một

quy trình nhất định, do đó cần phải nghiên cứu đề xuất được quy trình tự tạo TN và

quy trình sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS trong QTDH Trên cơ sở quy

trình đã đề xuất, vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL Phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao là phần có nội dung kiến thức tương đối khó, có tính trừu tượng so với khả năng nhận thức của HS, vì vậy cần phải được trực hóa bằng

TN Bên cạnh đó, các TBTN phần này ở trường phổ thông còn hạn chế Do đó, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT trong DH phần này là rất cần thiết và có

tính khả thi Chính vì lí do, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài Xây dựng và sử

dụng TNTT theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL lớp 12 nâng cao phần “Cơ học” Với hướng nghiên cứu này thì vấn đề đặt ra cho đề tài của luận

án là phải giải quyết được những vấn đề sau đây:

- Cần phải làm rõ nội hàm của khái niệm TNTT và phân loại TNTT

- Đề xuất quy trình tự tạo TN và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

- Đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

2.1 Hoạt động nhận thức

2.1.1 Khái niệm

Theo tâm lí học: “Hoạt động là mối quan hệ tác động qua lại giữa con người

và thế giới để tạo ra sản phẩm về phía thế giới và cả về phía con người” [16]

Theo triết học: “Nhận thức là quá trình phản ánh biện chứng hiện thực khách

quan vào trong bộ óc của con người, có tính tích cực, năng động, sáng tạo, trên cơ

sở thực tiễn” [45]

Theo từ điển Bách khoa Việt Nam: “Nhận thức là quá trình biện chứng của sự

phản ánh thế giới khách quan trong ý thức con người, nhờ đó con người tư duy và không ngừng tiến đến gần khách thể” [93]

Như vậy, HĐNT là quá trình cá nhân thâm nhập, khám phá, tái tạo lại, cấu trúc lại thế giới xung quanh, qua đó hình thành và phát triển hiểu biết của con người về thế giới và phương pháp vận động của nó nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức của con người [69], [50], [12]

2.1.2 Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

2.1.2.1 Quá trình nhận thức của học sinh

Quá trình nhận thức của con người thường trải qua ba giai đoạn liên tiếp, đó là:

Nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính và nhận thức thực tiễn Ba giai đoạn này có mối

quan hệ với nhau rất mật thiết Trong đó, nhận thức cảm tính là giai đoạn đầu tiên của

quá trình nhận thức, trong giai đoạn này giúp con người hình thành cảm giác, tri giác

và biểu tượng về các sự vật, hiện tượng, làm cơ sở cho quá trình nhận thức tiếp theo là nhận thức lý tính Trong giai đoạn nhận thức cảm tính việc hình thành cảm giác, tri giác và biểu tượng có vai trò rất quan trọng của các phương tiện trực quan

Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu các sự vật, hiện tượng và

sự vận động của nó trong tự nhiên, vì vậy nhận thức cảm tính càng có vai trò quan

trọng đối với quá trình nhận thức của HS Để hình thành cảm giác, tri giác và biểu tượng về sự vật, hiện tượng thì phương tiện trực quan nói chung và TN vật lí nói riêng là rất cần thiết Do đó, trong DHVL để hình thành cho HS có những nhận thức ban đầu về đối tượng, sự vật nghiên cứu thì cách tốt nhất là phải thông TN, để phản ánh tương đối toàn vẹn về sự vật hiện tượng đang tác động vào các giác quan để từ

đó hình thành nên biểu tượng và lưu lại trong bộ não của HS về sự vật khi sự vật đó không còn trực tiếp tác động vào các giác quan

Chẳng hạn: Khi nghiên cứu về hiện tượng sóng dừng, HS không thể hình dung

về sóng dừng và hình ảnh của sóng dừng qua sự mô tả của GV, mà chỉ qua TN sóng dừng trên sợi dây mới đưa đến cho HS có tri giác và biểu tượng về sóng dừng, trên cơ

sở đó HS tiếp tục đi sâu tìm hiểu bản chất, quy luật của hiện tượng sóng dừng

Bên cạnh đó, cần hiểu rằng nhận thức cảm tính luôn gắn liền với thực tiễn thông qua các giác quan và phản ánh trực tiếp đối tượng bằng các giác quan của chủ

thể nhận thức Nhận thức cảm tính mới chỉ dựa vào những dấu hiệu bên ngoài của đối

tượng, nên nó thường có những sai lầm không đúng với bản chất của sự vật, hiện tượng Do đó ở giai đoạn này, HS chưa đi sâu vào bản chất bên trong của sự vật, hiện tượng nghiên cứu Vì vậy, cần phải tiến tới một quá trình nhận thức cao hơn đó

là nhận thức lý tính Nhận thức lý tính còn gọi là tư duy, là giai đoạn phản ánh

những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật hiện tượng, những mối quan hệ có

tính quy luật và nhận thức lý tính được thể hiện ở các hình thức như: khái niệm,

phán đoán và suy luận Vì vậy, trong DHVL để HS hiểu rõ bản chất của sự vật hiện

tượng để đi đến một khái niệm, phán đoán, suy luận nào đó trong quá trình nhận

thức thì bắt buộc HS phải luôn thực hiện các thao tác tư duy như: phân tích, tổng

hợp, so sánh… và các hành động nhận thức như: xác định bản chất của sự vật hiện tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ Trong quá trình nhận thức lý tính thì

TN được xem là phương tiện hiệu quả, vì thông qua TN, HS có thể rút ra được những thuộc tính, bản chất của sự vật hiện tượng, phát hiện mối liên hệ và quan hệ của các thành tố trong các sự vật, hiện tượng cũng như những quy luật chi phối chúng

Chẳng hạn: Thông qua TN về sóng dừng trên sợi dây, trên cơ sở những tri

giác và biểu tượng về hình ảnh sóng dừng GV tiếp tục dẫn dắt HS tìm hiều về điều

kiện xuất hiện của sóng dừng, mối liên hệ giữa số bụng sóng, nút sóng với chiều dài (Hình 2.1), sức căng của sợi dây và tần số dao động

Giai đoạn cuối cùng của quá trình nhận thức, đó là nhận thức thực tiễn Nhận

thức thực tiễn có vai trò kiểm nghiệm tri thức đã thu nhận được Như vậy, thực tiễn

chẳng những là điểm xuất phát của nhận thức, là yếu tố đóng vai trò quyết định đối với sự hình thành và phát triển của nhận thức mà còn là nơi nhận thức luôn hướng tới để kiểm nghiệm tính đúng đắn của nó Vì thế mà thực tiễn vừa là cơ sở, động lực, mục đích của nhận thức và là tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý Vật lí là một môn học có quan hệ rất chặt chẽ với tự nhiên, kỹ thuật và cuộc sống, vì vậy nhận thức thực tiễn là một phần rất quan trọng trong nhận thức vật lí Nhận thức thực tiễn giúp cho HS thấy được ứng dụng của các kiến thức vật lí vào khoa học và đời sống Trong quá trình nhận thức thực tiễn việc vận dụng tri thức luôn gặp phải những khó khăn nhất định, do tính trừu tượng của các tri thức khoa học, vì vậy trong trường hợp đó TN là phương tiện cần thiết, không thể thiếu được để vận dụng tri thức vào thực tiễn

Chẳng hạn: Sau khi nghiên cứu về hiện tượng sóng dừng, GV cần làm cho HS

thấy được những ứng dụng của nó trong việc chế tạo các nhạc cụ như: Sáo, Đàn

2.1.2.2 Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí

Để HĐNT của HS trong DHVL có hiệu quả, đòi hỏi HS phải có những hành động nhận thức cụ thể Vì vậy trong DH nói chung và DHVL nói riêng,

GV cần tổ chức cho HS thực hiện những hành động nhận thức cần thiết, phù hợp với từng HĐNT cụ thể

Trong quá trình học tập, các hiện tượng vật lí rất phong phú, đa dạng và phức tạp Vì vậy trong quá trình DHVL, để HS có thể tự lực hoạt động và chiếm lĩnh kiến thức, GV cần rèn luyện cho HS các hành động nhận thức vật lí cụ thể, như:

Hình 2.1 Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây