Khai thác lắp rắp và sử dụng bộ thí nghiệp cân lực từ của hãng phywe hỗ trợ dạy học thí nghiệm lực từ vật lý 11 thpt (chương trình nâng cao)

Trong dạy học vật lí DHVL chức năng góp phần phát triển năng lực nhận thức của học sinh, của PTDH vật lí được thể hiện rõ nhất trong việc tổ chức cho học sinh tiến hành các thí nghiệm vớ

Tr-ờng đại học vinh

Khoa vật lý

==== ====

khai thác lắp ráp và sử dụng bộ thí nghiệm

“cân lực từ” của hãng Phywe hỗ trợ dạy học khái

(ch-ơng trình nâng cao)

Khoá luận tốt nghiệp đại học

Chuyên ngành: Lý luận và ph-ơng pháp dạy học vật lý

Giáo viên h-ớng dẫn: TS Nguyễn Thị Nhị

Sinh viên thực hiện: Đặng Thị Hồng Vân

Lớp: 49A - Vật lý Mã số sinh viên: 0851020096

Nghệ An, thỏng 4/2012

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU……… 1

1 Lý do chọn đề tài.……… 1

2 Mục đích của đề tài.……… 2

3 Giả thuyết khoa học.……… 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.……… 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu.……… 3

6 Phương pháp nghiên cứu.……… 3

7 Cấu trúc luận văn.……… 3

NỘI DUNG Chương I : Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm vật lý ở trường THPT 5

1.1 Phương tiện dạy học Vật lý ở trường THPT.……… 5

1.1.1 Khái niệm và phân loại phương tiện dạy học.……… 5

1.1.2 Chức năng của phương tiện dạy học.……… 6

1.1.3 Một số định hướng chung khi sử dụng phương tiện dạy học.……… 12

1.2 Thí nghiệm vật lý.……… 13

1.2.1 Khái niệm.……… 13

1.2.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý.……… 13

1.2.3 Chức năng của thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận nhận thức … 14

1.2.4 Chức năng của thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận dạy học.…… 17

1.2.4.1 Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học.……… 17

1.2.4.2 Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.……… 20

1.2.4.3 Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan hoá trong dạy học vật lý.……… 23

1.2.5 Các loại thí nghiệm vật lý.……….24

1.2.6 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp sử dụng thí nghiệm vật lý

trong dạy học vật lý.………29

1.2.6.1 Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm……….29

1.2.6.2 Những yêu cầu chung đối với thí nghiệm biểu diễn ……… 30

1.2.6.3 Những yêu cầu chung đối với thí nghiệm trực diện……… 33

1.2.6.4 Những yêu cầu chung đối với thí nghiệm thực hành……… 36

1.3 Kết luận chương I.………38

Chương II : Khai thác lắp ráp và sử dụng thí nghiệm cân Côtton vào dạy học khái niệm “lực từ” Vật lý 11 THPT (chương trình nâng cao)……… 40

2.1 Nghiên cứu nội dung, cấu trúc logic chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT (nâng cao) ……….…….40

2.1.1 Mục tiêu của chương.……….40

2.1.1.1 Mục tiêu về kiến thức.……….40

2.1.1.2 Mục tiêu về kỹ năng.……… 41

2.1.1.3 Về thái độ tình cảm.……….42

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT (nâng cao) ……….42

2.1.3 Các thí nghiệm sử dụng vào dạy học khái niệm “Lực từ”.………43

2.2 Lắp ráp thực hiện thí nghiêm với cân Côtton do hãng Phywe sản xuất.……….44

2.2.1 Giới thiệu về bộ thí nghiệm cân Côtton do hãng Phywe sản xuất.……….44

2.2.2 Tiến hành lắp ráp các thí nghiệm từ bộ thí nghiệm trên.………47

2.2.3 Ưu và nhược điểm của bộ thí nghiệm này so với bộ thí nghiệm khảo sát lực từ khác……….……… 56

2.2.3.1 Ưu điểm.……… 56

2.2.3.2 Nhược điểm.………57

2.3 Thiết kế các phương án dạy học với thí nghiệm đã xây dựng được từ bộ thí nghiệm cân lực từ của hãng Phywe sản xuất … ……….57

2.3.1 Bài học xây dựng kiến thức mới………57

2.3.2 Bài học thực hành thí nghiệm.………71

Kết luận chung……… 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO.………74 PHỤ LỤC

Phiếu học tập số 1 ……… ………p1 Phiếu học tập số 2 ……… ………p2

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong những năm đầu tiên của thế kỷ XXI này chúng ta được chứng kiến những chuyển mình mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước, sự phát triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật Giáo dục ngày càng được Đảng và nhà nước quan tâm mọi mặt, cụ thể trong văn kiện Đại hội đại biểu Đảng toàn quốc lần thứ X đã khẳng định: “ Phấn đấu xây dựng nền giáo dục hiện đại, của dân, do dân và vì dân, đảm bảo công bằng về cơ hội học tập cho mọi người, tạo điều kiện để toàn xã hội học tập và học tập suốt đời đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước” Cùng với sự đi lên của kinh tế đất nước, trang thiết

bị dạy học ngày càng được đầu tư nhiều và phong phú để đáp ứng nhu cầu dạy học

Ngành giáo dục của đất nước cũng có những thay đổi để cho phù hợp sự phát triển của khoa học cũng như đáp ứng yêu cầu của xã hội, phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước Kể từ năm 2006 thì sách giáo khoa phổ thông cũ đã dần được thay thế bằng sách giáo khoa mới vừa mang tính

cập nhập hiện đại vừa thay thế các ứng dụng lỗi thời bằng các ứng dụng mới nhất

Trong các môn học nói chung và Vật lí học nói riêng các thí nghiệm đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình dạy học, góp phần tăng tính trực quan trong dạy học, tăng sự chú ý và hứng thú học tập cho học sinh, đưa học sinh trở thành chủ thể trong qua trình hoạt động nhận thức dưới sự hướng dẫn của giáo viên Trực quan là một nguyên tắc quan trọng trong dạy học vật lí Nguyên tắc này đảm bảo phát triển tính tư duy, sáng tạo cho học sinh Để quán triệt nguyên tắc trực quan trong dạy học Vật lí, đã có rất nhiều loại phương tiện dạy học được

sử dụng:

+ Thí nghiệm, vật thật, mô hình, hình vẽ

+ Phim học tập, dao động kí điện tử

+ Máy vi tính và các phần mềm mô phỏng minh hoạ …

Tuy nhiên trong thực tế dạy học vật lí ở nước ta, việc sử dụng thí nghiệm còn gặp nhiều khó khăn do:

- Thiết bị thí nghiệm còn thiếu

- Thiết bị trong nước sản xuất không đảm bảo độ chính xác cần thiết

- Thí nghiệm khảo sát định lượng chiếm khá nhiều thời gian dẫn đến không hoàn thành kế hoạch dạy học bài học

- Phòng học bộ môn chưa có, triển khai thí nghiệm còn rất nhiều khó khăn nên hầu như vẫn đang dạy chay

Trong vật lí 11 THPT (chương trình nâng cao), “Từ trường” là chương có nội dung rất quan trọng đối với học sinh phổ thông Nội dung của chương này trình bày một số kiến thức như: khái niệm từ trường, đặc điểm đường sức từ, khái niệm cảm ứng từ, lực từ, lực lorenxơ… và một số qui tắc như: qui tắc nắm bàn tay phải, qui tắc bàn tay trái, qui tắc vào Nam ra Bắc, qui tắc chiều kim đồng hồ Nắm được nội dung chương này sẽ giúp học sinh có một cái nhìn tổng quát về điện từ học, để từ đó hiểu được vai trò ứng dụng của nó trong đời sống Nhưng hầu hết tất cả các kiến thức của chương đều chủ yếu là định tính, mang tính chất trừu tượng, nên khi dạy học chương này giáo viên phổ thông gặp rất

nhiều khó khăn Muốn dạy tốt phần này giáo viên phải hết sức linh hoạt trong quá trình lên lớp, đặc biệt là sử dụng các phương pháp dạy học; học sinh thực sự tiếp thu kiến thức tốt khi giáo viên áp dụng nhuần nhuyễn các phương tiện dạy học, qua đó tăng cường tính trực quan nhờ các thí nghiệm Trong đó, có “Lực từ” là phần kiến thức có rất nhiều ứng dụng trong khoa học – kĩ thuật và trong thực tiễn cuộc sống Vì vậy đòi hỏi giáo viên khi giảng dạy phần này phải nghiên cứu sâu về phương pháp để giúp học sinh có được năng lực thực hành, niềm say mê nghiên cứu khoa học và kĩ năng ứng dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được vào cuộc sống

Vì những lí do trên tôi đã chọn đề tài “Khai thác lắp ráp và sử dụng bộ

thí nghiệm “cân lực từ” của hãng Phywe hỗ trợ dạy học khái niệm “Lực từ” vật lý 11 THPT (chương trình nâng cao)”

2 Mục đích nghiên cứu

Lắp ráp và sử dụng bộ thí nghiệm cân lực từ của hãng Phywe hỗ trợ dạy học khái niệm “Lực từ” vật lí 11 THPT (chương trình nâng cao)

3 Giả thuyết khoa học

Có thể khai thác lắp ráp và sử dụng một số thí nghiệm từ bộ thí nghiệm cân lực từ của hãng Phywe hỗ trợ dạy học khái niệm lực từ nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lí ở trường phổ thông

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Tìm hiểu cơ sở lý luận về thí nghiệm vật lí trong dạy học

5.2 Phân tích nội dung, cấu truc lôgic chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT (chương trình nâng cao)

5.3 Nghiên cứu lắp ráp bộ thí nghiệm cân lực từ của hãng Phywe ở phòng thí nghiệm bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lí

5.4 Nghiên cứu hướng sử dụng thí nghiệm vật lí đã lắp ráp vào dạy học khái niệm “Lực từ”

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tra, đọc sách và các tài liệu liên quan Phương pháp thí nghiệm : tiến hành thí nghiệm

Phương pháp điều tra tình hình giảng dạy để thu thập số liệu Từ đó phát hiện vấn đề cần giải quyết, tìm nguyên nhân và giải pháp khắc phục

7 Cấu trúc luận văn

NỘI DUNG

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ

Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

1.1 Phương tiện dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

1.1.1 Khái niệm và phân loại phương tiện dạy học

Có rất nhiều cách định nghĩa phương tiện dạy học, chẳng hạn theo tác giả Nguyễn Đức Thâm [4] thì “Phương tiện dạy học (PTDH)là phương tiện vật chất

do giáo viên hoặc giáo viên sử dụng dưới sự chỉ đạo và hướng dẫn của giáo viên trong quá trình dạy học, tạo điều kiên cần thiết để đạt được mục đích dạy học” Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang [2] thì “Phương tiện dạy học bao gồm mọi thiết bị kĩ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong dạy và học để làm dễ

Phân loại phương tiện dạy học vật lí: có nhiều cách phân loại PTDH Vật lí, theo [4]

- Các phương tiện dạy học truyền thống

Các phương tiện dạy học truyền thống là các phương tiện được sử dụng lâu đời và ngày nay vẫn được sử dụng một cách quen thuộc trong dạy học

+ Các vật thật trong đời sống và trong kĩ thuật

+ Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên và học sinh

+ Các mô hình vật chất

+ Bảng viết

+ Các tài liệu in: sách giáo khoa, sách bài tập, sách hướng dẫn thí nghiệm

và các tài liệu tham khảo khác

- Các phương tiện dạy học hiện đại

Trong những năm gần đây các phương tiện dạy học nghe-nhìn ngày càng được thâm nhập và được sử dụng trong dạy học vật lí như:

+ Phim học tập: phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên vô tuyến truyền hình, phim video

+ Các phần mềm máy tính mô phỏng, minh họa các hiện tượng, quá trình vật lí, luyện tập cho học sinh giải bài tập và giải quyết vấn đề học tập trên máy

vi tính hoặc để tiến hành các thí nghiệm với các thiết bị thí nghiệm hiện đại, trong đó máy vi tính là máy đo, xử lí các kết quả thí nghiệm

+ Dao động kí điện tử

+ Máy vi tính

Các phương tiện dạy học (PTDH) nghe – nhìn là các PTDH được sử dụng trong dạy học với sự hỗ trợ của các máy móc, kĩ thuật (đèn chiếu, máy chiếu phim, máy sáng và máy phát bằng hình, máy chiếu LCD đa năng, máy vi tính) Lượng thông tin chứa đựng trong các loại phương tiện này được khai thác thông qua bộ phân tích quang học và (hoặc) âm thanh Chúng tác động đến học sinh qua hình ảnh (ảnh đứng yên hoặc chuyển động, sơ đồ, kí hiệu, chữ viết…) và qua âm thanh (tiếng nói, nhạc điệu, tiếng động…)

Sự liệt kê trên cho thấy: các phương tiện dạy học vật lí là đa dạng và phong phú Trong các loại phương tiện dạy học đó, các thiết bị thí nghiệm dùng cho thí nghiệm của giáo viên và thí nghiệm của học sinh đứng ở vị trí hàng đầu thể hiện đặc thù của vật lí là một khoa học thực nghiệm Vai trò của chúng không hề giảm sút, mặc dù các PTDH nghe – nhìn càng được sử dụng rộng rãi

1.1.2 Các chức năng của PTDH

Theo [4], ta xét chức năng dạy học theo hai quan điểm sau:

1 Các chức năng của PTDH theo quan điểm của lí luận dạy học

Nếu xét theo quan điểm của lí luận dạy học, PTDH có thể được sử dụng theo nhiều mục đích khác nhau:

- Tạo động cơ học tập và kích thích hứng thú nhận thức

- Hình thành kĩ năng và kiến thức mới

- Củng cố kiến thức, kĩ năng cho học sinh

- Kiểm tra đánh giá kiến thức

- Phát triển năng lực nhận thức; gây hiệu quả xúc cảm, điều khiển và hợp lí hoá các quá trình nhận thức của học sinh, phân hoá học sinh

Việc sử dụng PTDH có thể cùng một lúc đạt được nhiều mục đích nêu trên

a Sử dụng PTDH để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú nhận thức của HS, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu

Có thể sử dụng các thí nghiệm đơn giản, có tính chất nghịch lý để tạo tình huống có vấn đề: tính tò mò tự nhiên của học sinh được khêu gợi khi sử dụng PTDH để chỉ ra các hiện tượng, quá trình vật lí mới mẻ mà học sinh không thấy trong cuộc sống hằng ngày

b Sử dụng PTDH để hình thành kiến thức, kĩ năng mới

Các PTDH: thiết bị thí nghiệm, mô hình, tranh ảnh, sách giáo khoa, phim học tập, các mềm máy vi tính… được sử dụng để cung cấp các cứ liệu thực nghiệm nhằm khái quát hoá hoặc kiểm chứng các kiến thức về các khái niệm, định luật vật lí, mô phỏmg các hiện tượng, quá trình vật lí trong đời sống và kĩ thuật

Cần sử dụng các thiết bị thí nghiệm thực hành ngay trong khâu nghiên cứu tài liệu mới để tăng cường hoạt động tự học và rèn luyện kĩ năng thí nghiệm của học sinh

c PTDH có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, hệ thống hoá) kiến thức, kĩ năng của học sinh

Cần sử dụng các PTDH: các dụng cụ thí nghiệm đơn giản, các thiết bị thí nghiệm thực hành, các mô hình, các chương trình phần mềm, máy vi tính, các chương trình ôn tập trên truyền hình chưa được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới

Các vật thật trong đời sống, kĩ thuật có thể được sử dụng như là xuất phát điểm của quá trình nghiên cứu các khái niệm, định luật vật lí nhưng cũng có thể được dùng như là sự vận dụng các kiến thức đã học ở khâu cũng cố

d PTDH sử dụng để kiểm tra kiến thức kĩ năng mà học sinh đã thu được Hiện nay, tiềm năng này của PTDH vẫn chưa được khai thác sử dụng đầy

đủ trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Việc kiểm tra kiến thức của học sinh mới chỉ thông qua các bài tập định tính và định lượng

e Trong dạy học vật lí (DHVL) chức năng góp phần phát triển năng lực nhận thức của học sinh, của PTDH vật lí được thể hiện rõ nhất trong việc tổ chức cho học sinh tiến hành các thí nghiệm với các thiết bị thí nghiệm thực hành

Trong quá trình thí nghiệm học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: lập phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm lập bảng giá trị đo, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả thí nghiệm (bằng số, bằng đồ thị), tính toán sai số Thông qua đó, PTDH góp phần hình thành các phẩm chất của nhân cách học sinh Có thể sử dụng hình vẽ, mô hình… hỗ trợ học sinh trong quá trình thí nghiệm

f Ngoài hiệu quả về mặt lí trí, việc sử dụng PTDH (thiết bị thí nghiệm, mô hình, phim video, phần mềm máy tính…) đem lại hiệu quả về mặt xúc cảm, do những đặc điểm bề ngoài (hình dạng, màu sắc…) bố trí đẹp về mặt thẩm mỹ, cách thức gây tác động tới học sinh (tiếng động, màu sắc…) do các hiện tượng,

quá trình vật lí diễn ra trái với dự đoán của học sinh hoặc học sinh không nhìn thấy hằng ngày

Hiệu quả xúc cảm của PTDH vật lí sẽ được tăng lên nhiều qua việc sử dụng khéo léo PTDH về mặt phương pháp và qua lời nói của giáo viên

g PTDH được thiết kế, chế tạo và cần được giáo viên sử dụng sao cho có tác dụng điều khiển quá trình nhận thức của học sinh

Để khai thác tiềm năng này của PTDH, cần sử dụng những phương pháp sau:

- Sử dụng đồng thời nhiều PTDH để điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh trên nhiều mức độ trừu tượng khác nhau

- Sử dụng các thí nghiệm song song để học sinh (nhất là học sinh yếu) có thể quan sát so sánh theo một mục đích nhất định; nhờ đó giúp định hướng quá trình ghi chép các kết quả quan sát của học sinh

h Nhiều PTDH (mô hình tháo lắp được, máy vi tính được sử dụng như là thiết bị thu nhận và xử lí kết quả thí nghiệm…) là những phương tiện quý báu giúp cho việc hợp lí hoá quá trình lĩnh hội kiến thức của học sinh

i PTDH cũng góp phần vào việc thực hiện một trong những nhiệm vụ của dạy học vật lí là phát triển tối ưu nhân cách từng học sinh

Một trong những nhiệm vụ của trường phổ thông là phát triển tối ưu nhân cách học sinh Trong dạy học có hai khả năng cá biệt học sinh: biến đổi mức độ yêu cầu đặt ra cho từng học sinh (thể hiện ở nội dung nhiệm vụ học tập) trong quá trình hoạt động trí tuệ - thực tiễn của họ và biến đổi mối quan hệ giữa hoạt động chỉ đạo của giáo viên và hoạt động tự lực của học sinh Việc sử dụng PTDH trong học vật lí có thể thực hiện hai khả năng cá biệt hoá học sinh nêu trên

- Giáo viên cần phải khai thác các khả năng phân hoá học sinh trong quá trình sử dụng PTDH thông qua việc lựa chọn các PTDH, việc đặt ra các nhiệm

vụ khác nhau cho các loại đối tượng học sinh khi tiến hành thí nghiệm, khi làm việc với sách giáo khoa, việc giúp đỡ học sinh yếu nhiều hơn trong quá trình học

- Ngoài ra, bản thân PTDH cũng có thể gây ra hiệu quả phân hoá học sinh

Từ việc phân tích các chức năng của PTDH trong dạy học vật lí dưới quan điểm của lí luận dạy học có thể rút ra các kết luận sau:

+ Cần sử dụng PTDH không chỉ để tiến hành các kiến thức mới như hiện nay mà còn ở các khâu khác của quá trình dạy học, với nhiều mục đích khác nhau

+ Việc sử dụng PTDH góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học Tuy nhiên, hiệu quả của mỗi PTDH phụ thuộc vào phương pháp sử dụng nó trong giờ học Phương thức dạy học phải là “ chỗ dựa bên ngoài cho các hoạt động bên trong” phải được sử dụng như là phương tiện tạo sự tranh luận trí tuệ - thực tiễn của học sinh với đối tượng học tập Học sinh phải được tham gia vào các giai đoạn của quá trình sử dụng PTDH với mức độ tự lực cao nhất có thể + Trong việc đặt kế hoạch sử dụng PTDH ở từng tiết học giáo viên phải lựa chọn và xác định PTDH nào cần sử dụng, sử dụng ở khâu nào của quá trình dạy học và sử dụng như thế nào để khai thác hết tiềm năng về mặt giáo dục của PTDH

2 Các chức năng của PTDH theo quan điểm của tâm lí hoc

Theo quan điểm của tâm lí học, hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình học tập có thể diễn ra trên các bình diện khác nhau

+ Bình diện hành động đối tượng thực tiễn

+ Bình diện trực quan trực tiếp

+ Bình diện trực quan gián tiếp

+ Bình diện nhận thức khái niệm - ngôn ngữ

Trong đó, vai trò của ngôn ngữ tăng dần và vai trò của trực quan giảm dần Học sinh chỉ có thể nắm vững sâu sắc, chính xác, bền vững và vận dụng được các kiến thức, nếu như trong quá trình học tập hoạt động nhận thức của học sinh diễn ra trên nhiều bình diện khác nhau

Nếu xem xét việc sử dụng PTDH tạo điều kiện cho quá trình nhận thức của học sinh trên tất cả các bình diện trực quan trực tiếp và bình diện trực quan gián tiếp

a PTDH tạo điều kiện cho quá trình hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện trực quan trực tiếp, nghĩa là dựa trên tri giác trực tiếp các sự kiện cảm tính - cụ thể Việc sử dụng các vật thật trong đời sống kĩ thuật, các bức ảnh chụp, phim học tập quay cảnh thật, các thí nghiệm biễu diễn của giáo viên gây hiệu quả đối với hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện này

b PTDH cũng tạo điều kiện cho quá trình hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện cao hơn - bình diện trực quan gián tiếp, nghĩa là dựa trên các biểu tượng về các sự kiện cảm tính - cụ thể mà học sinh đã tri giác trực tiếp trước đó hoặc là dựa trên sự trừu tượng hoá các sự kiện này Các thí nghiệm mô hình, các phim hoạt hoá, các phần mềm máy vi tính mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí, các mô hình vật chất, các hình vẽ, sơ đồ trong sách giáo khoa, trên giấy là các sự kiện cảm tính – cụ thể, tạo điều kiện cho hoạt động nhận thức của học sinh trên bình diện trực quan gián tiếp

c PTDH (đặc biệt là các thí nghiệm dùng cho thí nghiệm của học sinh) tạo điều kiện cho học sinh trong quá trình làm việc trực tiếp với chúng tiến hành các hoạt động trí tuệ - thực tiễn trên bình diện hành động đối tượng thực tiễn

d PTDH (sách giáo khoa, sách bài tập, các phần mềm máy vi tính dùng cho việc ôn tập…) cũng tạo điều kiện cho học sinh hoạt động nhận thức trên bình diện nhận thức khái niệm – ngôn ngữ, nghĩa là hoạt động nhận thức được tiến hành trên cơ sở các khái niệm, các kết luận khái quát

Trong quá trình học tập, hoạt động nhận thức của học sinh trên các bình diện khác nhau diễn ra không theo một trình tự cứng nhắc, và thường thâm nhập vào nhau

Ví dụ: Trong quá trình hoạt động nhận thức trên bình diện khái niệm – ngôn ngữ, học sinh không chỉ tiến hành các thao tác tư duy với các khái niệm, phương trình mà còn thường liên tưởng tới những mối liên hệ với các sự kiện cảm tính – cụ thể đã tri giác trực tiếp trước đó Điều đó cũng có nghĩa: các PTDH cũng có thể gây hiệu quả trên nhiều bình diện khác nhau của hoạt động nhận thức

Thực tiễn dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay cho thấy: hoạt động nhận thức của học sinh thường chỉ trên bình diện khái niệm ngôn ngữ hoặc diễn

ra quá nhanh tới bình diện nhận thức này Các bình diện nhận thức thấp hơn của hoạt động nhận thức chưa được đưa vào hoặc đưa vào quá trình nhận thức của học sinh quá ít Tiềm năng của PTDH trong việc tích cực hoá các hoạt động nhận thức của học sinh chưa được khai thác đầy đủ Đó cũng là một trong những nguyên nhân làm cho kiến thức của học sinh hời hợt và ít khả năng vận dụng

Sự phân tích trên đây việc sử dụng PTDH trong dạy học vật lí dưới góc độ quan điểm của tâm lí học dẫn tới kết luận là: cần phải sử dụng phối hợp các PTDH trong dạy học vật lí nhất là ở các lớp dưới tạo điều kiện cho hoạt động nhận thức của học sinh diễn ra trên nhiều bình diện khác nhau nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh

1.1.3 Một số định hướng chung phương pháp sử dụng PTDH

Trên cơ sở phân tích chức năng của phương tiện dạy học dưới góc độ quan điểm của lí luận dạy học và của tâm lí học có thể rút ra một số định hướng chung sau đây về phương pháp cho việc sử dụng PTDH trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông (THPT)

1 Sử dụng phối hợp các PTDH trên các bình diện khác nhau của hoạt động nhận thức ở các khâu trong quá trình dạy học

2 Gắn với việc sử dụng PTDH với các hoạt động trí tuệ thực tiễn của học sinh tạo ra các kích thích đa dạng về mặt cơ học, âm học, quang học … với mối tương quan phù hợp trong quá trình thu nhận và chế biến thông tin của học sinh, kích thích sự tranh luận tích cực của học sinh với đối tượng nhận thức

Đặc biệt trong việc tổ chức cho học sinh tiến hành các thí nghiệm ở khâu nghiên cứu tài liệu mới hoặc trong thực hành, các hoạt động chân tay (vẽ sơ đồ thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo đạc, viết kết quả thí nghiệm…) cần gắn liền với các hoạt động trí óc (đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm, so sánh, khái quát hoá, tính toán, mô tả, giải thích kết quả thí nghiệm …)

3 Việc sử dụng PTDH trong quá trình hình thành và vận dụng kiến thức phải góp phần làm sáng tỏ tính biện chứng giữa cái chung và cái riêng, cái giống nhau và cái khác nhau của các hiện tượng quá trình vật lí

a Lựa chọn các PTDH sao cho việc sử dụng chúng tạo điều kiện cho việc thâu tóm được cái chung và những cái riêng, làm nổi bật được cái mới, cái đặc biệt

b Sử dụng đồng thời các PTDH (các thí nghiệm song song, bảng tổng kết, các bài tập trong sách giáo khoa, trên máy vi tính…) nhằm tạo điều kiện cho học sinh dễ dàng phát hiện những đặc điểm giống nhau của các hiện tượng, quá trình vật lí

Việc sử dụng đồng thời các PTDH không những làm sáng tỏ được sự tương

tự trong lôgíc hình thành các kiến thức vật lí

4 Việc sử dụng PTDH phải góp phần làm tăng tính chính xác và tính hệ thống của các kiến thức mà học sinh lĩnh hội

1.2 Thí nghiệm vật lí

1.2.1 Khái niệm

Thí nghiệm vật lí 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

1.2.2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lí

- Các điều kiện của thí nghiệm phải được chọn lựa 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 được 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 giữa hai đại lượng trong khi các đại lượng khác được giữ

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

dự định nhờ dự định 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 nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của 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 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 thí nghiệm, hiện tượng quá trình vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước đó

1.2.3 Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận nhận thức

Theo quan điểm của lí luận nhận thức trong dạy học vật lí thí nghiệm có chức năng sau:

- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của tri thức)

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

- Thí nghiệm phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn

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

1 Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức mới

Vai trò của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu Thí nghiệm được sử dụng như là “ câu hỏi đối với tự nhiên” và chỉ có thông qua thí nghiệm mới trả lời được câu hỏi này Việc tìm cách đặt câu hỏi đối với tự nhiên (thiết kế phương án thí nghiệm), việc tiến hành thí nghiệm và vệc xử lí các kết quả quan sát đo đạc sau đó chính là quá trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đặt ra Như vậy,

thí nghiệm được sử dụng như là kẻ phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan

Trong dạy học vật lí, nhất là ở các lớp dưới và ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tượng, quá trình vật lí nào đó, khi học sinh còn chưa có hoặc

có hiểu biết ít ỏi về hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng để cung cấp cho học sinh những dữ liệu cảm tính (các biểu tượng, các số liệu đo đạc) về hiện tượng, quá trình vật lí này

Các dữ liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết, là cơ sở cho những khái quát hoá về tính chất hay mối liên hệ phổ biến, có tính quy luật của các đại lượng vật lí trong hiện tượng, quá trình vật lí được nghiên cứu

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

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà học sinh đã thu được trước đó Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ định tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác Nhờ vậy, thường ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng trường hợp giới hạn

Trong dạy học vật lí ở trường phổ thông có một số kiến thức được rút ra bằng suy luận logíc chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Trong trường hợp này cần tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của chúng

3 Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn

Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết

bị cần chế tạo hoặc do lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn Khi đó, thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc

Lịch sử phát triển của vật lí cũng cho thấy các thí nghiệm cơ bản không chỉ dẫn đến hình thành những thuyết vật lí mới mà còn làm xuất hiện nhiều ngành kĩ thuật mới Ví dụ như thí nghiệm Stôlêtôp về hiệu ứng quang điện không chỉ là xuất phát điểm của việc xây dựng quang lượng tử mà còn tạo cơ sở cho sự ra đời của ngành kĩ thuật quang điện

Chương trình vật lí ở trường phổ thông đề cập tới một loạt các ứng dụng của vật lí trong đời sống và sản xuất Việc tiến hành thí nghiệm tạo cơ sở để học sinh hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn Thí nghiệm không những cho học sinh thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của các kiến thức vật lí mà còn là bằng chứng sự đúng đắn của các kiến thức này Ví dụ: các thí nghiệm về sự co giãn vì nhiệt của băng kép giúp học sinh hiểu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của rơle điều nhiệt trong bàn là, bếp điện, thiết

bị báo cháy tự động… Các thí nghiệm về sự xuất hiện những lực rất lớn trong quá trình co giãn vì nhiệt của thanh nhôm nhưng bị chốt gang ngăn cản tạo cơ sở

để đề cập tới các ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất rắn như: phương pháp tán rivê để ghép chặt hai tấm kim loại vào nhau, tác dụng của các con lăn ở một đầu cầu thép, của các khe hở giữa các đường ray xe lửa, của các đoạn uốn vòng ở những ống kim loại dẫn hơi, nước nóng

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

Việc bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức được dùng phổ biến trong nghiên cứu vật lí (phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình) là một trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bản của vật lí ở trường phổ thông Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở cả hai phương pháp nhận thức vật lí này

a Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm bao gồm 4 giai đoạn:

- Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời

- Đề xuất giả thuyết

- Từ giả thuyết dùng suy luận logíc để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm

- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì hệ quả là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới

Như vậy, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm Ở giai đoạn đầu đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu thường được thu nhận trong các thí nghiệm Đặc biệt ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm, việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để nghiên cứu một hiện tượng, một mối quan hệ đã được loại bỏ các yếu tố không quan tâm nên thường không có trong tự nhiên

b Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp mô hình

Phương pháp mô hình gồm các giai đoạn sau:

- Thu thập các thông tin về đối tượng gốc

- Xây dựng mô hình

- Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết

- Kiểm tra hệ quả ở trên đối tượng gốc

Ở giai đoạn đầu của phương pháp mô hình, các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ thí nghiệm Thông qua thí nghiệm, nhờ việc chủ động loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tượng, bố trí các dụng cụ quan sát, thu thập và xử lí số liệu, ta mới có thể tìm ra được các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc, để đưa ra được mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm Ở giai đoạn 3 cho mô hình vận động (thao tác trên mô hình), đối với mô hình vật chất, người ta phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó Ở giai đoạn 4, thông qua thí nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trực tiếp trên vật gốc,

ta kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của mô hình

1.2.4 Các chứng năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận dạy học

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

Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng

của học sinh

a Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, có thể sử dụng thí nghiệm

để đề xuất vấn đề nghiên cứu Đặc biệt có hiệu quả là việc sử dụng các thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề Do kết quả của thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của học sinh nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của học sinh

Các thí nghiệm được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị và tiến hành

b Thí nghiệm có vai trò quan trọng, không gì thay thế được trong giai đoạn hình thành kiến thức mới Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logíc rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới

Trong chương trình vật lí ở trường phổ thông một số kiến thức được rút ra bằng phép suy luận logíc chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác Vì vậy những kiến thức rút ra này là đúng đắn Tuy nhiên để thể hịên tính chất thực nghiệm của khoa học vật lí và làm tăng sự tin tưởng của học sinh vào tính chân thực của kiến thức thu được giáo viên cũng tiến hành các thí nghiệm kiểm nghiệm lại chúng

Ngoài ra, do trình độ toán học của học sinh còn hạn chế do các thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông không cho phép tiến hành những thí nghiệm phức tạp với các phép đo định lượng chính xác cao hoặc vì thời gian eo hẹp của tiết học nên một số kiến thức không thể xây dựng bằng con đường lý thuyết và cũng không thể xây dựng bằng con đường thực nghiệm Trong trường hợp này giáo viên cần phải đưa ra kết luận khái quát do các nhà khoa học đã tìm ra, buộc học

sinh phải thừa nhận Để giảm tính áp đặt giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm

để minh hoạ kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể đơn giản

c Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng

cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng hệ thống hoá và vân dụng) kiến thức kĩ năng của học sinh Việc củng cố kiến thức kĩ năng của học sinh được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học giành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương, mỗi phần của vật lý trung học phổ thông Qúa trình củng cố kiến thức kĩ năng của học sinh diễn ra không chỉ trong các giờ nội khoá mà cả trong giờ học ngoại khoá ở lớp

và ở nhà

Việc sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn củng cố không phải là sự lặp lại nguyên si các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại các kiến thức cũ mà phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã có ở học sinh, giúp học sinh thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và trong sản xuất của các kiến thức này Các thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn củng cố có thể được tiến hành với các thiết bị thí nghiệm sẵn có ở trường phổ thông, với các đồ chơi có bán trên thị trường, hoặc với các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vật liệu dễ kiếm, với các dụng cụ thí nghiệm đơn giản do học sinh

tự chế tạo từ những vật liệu này Trong các thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn củng cố, thí nghiệm thực hành của học sinh có vai trò nổi bật trong việc cũng cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng của học sinh Cần chú ý rằng việc tiến hành các thí nghiệm trong giai đoạn củng cố phải được giao cho học sinh dưới dạng những nhiệm vụ có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh chứ không đơn thuần là sự đòi hỏi họat động tay chân đơn giản

Thí nghiệm có thể sử dụng để hỗ trợ quá trình hệ thống hoá kiến thức mà học sinh đã học Việc tiến hành các thí nghiệm song song sẽ tạo thuận lợi để học sinh so sánh nhận ra được những đặc điểm giống nhau, khác nhau của các hiện tượng quá trình vật lí Ví dụ: sử dụng các thí nghiệm song song trong việc hệ

thống hoá các tính chất (phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa) của sóng cơ học (sóng nước, sóng âm) sóng điện từ và sóng ánh sáng

d Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh trong quá trình thí nghiệm, (thiết kế phương án thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp các dụng cụ bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử

lí kết quả thí nghiệm) học sinh sẽ chứng tỏ không những kiến thức về sự kiện

mà cả kiến thức về phương pháp, không những kiến thức mà cả kĩ năng của mình

Để kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kĩ năng của học sinh giáo viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác nhau: từ việc sử dụng thí nghiệm quen thuộc đến việc sử dụng thí nghiệm hoàn toàn mới, từ việc sử dụng thí nghiệm có bố trí đơn giản đến việc sử dụng thí nghiệm có bố trí phức tạp, từ thí nghiệm chỉ liên quan tới một mối liên hệ đến thí nghiệm liên quan tới nhiều khái niệm định luật vật lí, thí nghiệm có thể là thí nghiệm định tính cũng có thể là thí nghiệm định lượng, học sinh được giao nhiệm vụ chỉ tiến hành một thí nghiệm nhưng cũng có thể được giao nhiệm vụ giải quyết một nhiệm vụ nhận thức mà trong đó thí nghiệm chỉ là một bộ phân

để giải quyết nhiệm vụ này Mức độ tự lực của học sinh trong quá trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau từ việc tiến hành thí nghiệm theo bản hướng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai đoạn của thí nghiệm

1.2.4.2 Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh

Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện của học sinh

a Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện

kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của học sinh

Chất lượng kiến thức của học sinh được xem xét theo các dấu hiệu: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và tính vận dụng được

Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng quá trình vật lí, soạn thảo khái niệm định luật vật lí, xây dựng các thuyết vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học nên nó

là phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh theo các dấu hiệu nêu trên

Thí nghiệm vật lí góp phần vào việc phát hiện và khắc phục các sai lầm của học sinh như thí nghiệm về ảnh của một vật thật (ngọn lửa nến) qua một thấu kính hội tụ được che đi một nửa để gạt bỏ dự đoán sai lầm của học sinh cho rằng chỉ có ảnh của một nửa ngon nến, khẳng định dự đoán đúng: có ảnh của toàn bộ vật, chỉ có độ sáng của ảnh là bị giảm đi; thí nghiệm về sự phân kì của các tia sáng đi qua một thấu kính lồi ghép từ hai mặt đồng hồ và được nhúng ngập vào một cốc nước nhằm khắc phục sai lầm của học sinh cho rằng thấu kính lồi luôn luôn là thấu kính hội tụ

Do thí nghiệm vật lí là một bộ phận của phương pháp nhận thức vật lí nên trong mối quan hệ với quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này Các kiến thức về phương pháp

mà mọi học sinh lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng vượt ra khỏi giới hạn môn vật lí Trong các thí nghiệm do mình tự tiến hành học sinh được rèn luyện các kĩ năng kĩ xảo thí nghiệm như: sử dụng các nguồn điện, dụng cụ đo (thước, các loại đồng hồ, cân, lực kế, nhiệt kế, ampe kế, vônkế, đồng hồ đo điện vạn năng…) bảng ghi các giá trị đo, đọc, lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ thí nghiệm,

sơ đồ các mạch điện tương đối đơn giản…và được giáo dục các thói quen làm việc khoa học của người làm thí nghiệm như: tuân thủ các giai đoạn của quá trình thí nghiệm (đặt kế hoạch thí nghiệm lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả thí nghiệm), tìm hiểu kĩ cách thức sử dụng, các dụng cụ thí nghiệm trước khi sử dụng, lắp ráp các bộ phận thành các nhóm,

bố trí thí nghiệm sáng sủa và kiểm tra sự hoạt động của hệ thống các dụng cụ đã

bố trí trước khi tiến hành thí nghiệm, tuân thủ các quy tắc an toàn và chú ý đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải thoả mãn trong khi tiến hành thí nghiệm,

xảo của học sinh, cần tăng dần mức độ đặt ra đối với học sinh trong các thí nghiệm mà học sinh phải tiến hành: từ thí nghiệm đơn giản để tập sử dụng các dụng cụ đo đến các thí nghiệm phức tạp không chỉ đo một đại lượng mà đo đồng thời nhiều đại lượng, từ thí nghiệm giải quyết một nhiệm vụ đơn lẻ đến thí nghiệm giải quyết một nhiệm vụ phức tạp, từ thí nghiệm có bản hướng dẫn chi tiết đến thí nghiệm học sinh phải hoàn toàn tự lực

b Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

Trong quá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: thiết kế phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành thí nghiệm; thu nhận và

xử lí kết quả thí nghiệm (bằng số, bằng đồ thị) tính toán sai số, xác định nguyên nhân của sai số (nguyên nhân khách quan, nguyên nhân chủ quan) tìm biện pháp giảm sai số Chính vì vậy thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh Trong quá trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực thực nghiệm phải được gắn kết với việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: năng lực đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả các hiện tượng, quá trình vật lí, tổng hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hoá thành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết (hoặc hệ quả) đã đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và trong đời sống của kiến thức đã học Để phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, cần tận dụng sử dụng nhiều hình thức khác nhau của thí nghiệm học sinh, trong đó thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiện vụ thiết kế kĩ thuật Cần tránh khuynh hướng sai lầm chỉ chú trọng đến khả năng thực hiện các thao tác chân tay mà không quan tâm tới việc bồi dưỡng năng lực hoạt động trí tuệ của học sinh Điều đó dẫn đến kết quả là không phát triển được tư duy vật lí của học sinh, học sinh không hiểu được mối quan hệ giữa thực tế và tư duy, giữa những khái niệm, định luật trừu tượng và những hiện tượng cụ thể quan sát được trong thực tế Khuynh hướng sai lầm này thường dẫn đến đòi hỏi phải trang bị cho học sinh

những thiết bị thí nghiệm, dụng cụ đo lường chính xác, đắt tiền mà nhiều học sinh không hiểu nguyên tắc hoạt động của chúng, coi nhẹ những dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ làm trong cuộc sống hằng ngày mà học sinh lại thấy rõ cấu tạo, hiểu rõ nguyên tắc cấu tạo của chúng

Quá trình tự làm việc với thí nghiệm của học sinh sẽ khêu gợi sự hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của học sinh

c Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh

Các thí nghiệm do các nhóm học sinh tiến hành đòi hỏi sự phân công, phối hợp những công việc tự lực của học sinh trong tập thể Vì vậy, trong quá trình thí nghiệm đã diễn ra một quá trình bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dựng các chuẩn mực hành động tập thể Qúa trình cùng nhau cố gắng giải quyết những nhiệm vụ đặt ra trong quá trình thí nghiệm có nhiều điểm chung với quá trình làm việc tập thể trong cuộc sống nghề nghiệp sau này của học sinh

Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, học sinh thu nhận những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin dựa trên cơ

sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và sự tồn tại khách quan của các mối liên hệ có tính quy luật trong tự nhiên

1.2.4.3 Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học vật lí

a Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tượng quá trình vật lí xảy

ra dưới dạng thuần khiết Chính nhờ thí nghiệm, ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn đi tới nhận thức được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau Ưu điểm nổi bật này của thí nghiệm vật lí có ý nghĩa không chỉ xét nó theo quan

b Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về hiện tượng, quá trình vật lí Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của vật lí mà ở đó, đối tượng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dụng trong dạy học vật lí các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm được tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối tượng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hoá các hiện tượng, qúa trình cần nghiên cứu là không thể thiếu được Các hiện tượng, quá trình vật lí diễn ra trong thí nghiệm mô hình (ví dụ: các mô hình về cấu tạo

từ các hạt của các chất) đơn giản hoá các hiện tượng, quá trình vật lí thực, nhằm cung cấp cho học sinh các biểu tượng về các hiện tượng, quá trình này

Các thí nghiệm mô hình còn được sử dụng khi nghiên cứu các ứng dụng của vật lí trong kĩ thuật nhằm giới thiệu nguyên tắc của ứng dụng, nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của các máy móc, thiết bị: động cơ nhiệt, động cơ điện, máy phát điện, các dụng cụ quang học…

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

Có hai loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông: thí nghiệm biểu diễn (thí nghiệm do giáo viên tiến hành là chính, tuy có thể có sự hỗ trợ của học sinh) và thí nghiệm thực tập (thí nghiệm do học sinh tự tiến hành dưới sự hướng dẫn của giáo viên)

Do tác dụng trên nhiều mặt của thí nghiệm thực tập nên việc tăng cường các thí nghiệm thực tập là một trong những nội dung của việc đổi mới chương trình, nội dung và phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông Phần lớn các thí nghiệm vật lí được quy định trong chương trình trung học cơ sở mới là thí nghiệm thực tập và các thí nghiệm thực tập cũng chiếm một tỷ lệ cao trong tổng

số các thí nghiệm bắt buộc phải tiến hành ở chương trình trung học phổ thông sắp tới Chỉ khi không có điều kiện tổ chức cho tất cả học sinh đồng thời làm thí nghiệm trong quá trình nhận thức như không đủ dụng cụ, thí nghiệm quá phức tạp, mất nhiều thời gian, khó đảm bảo an toàn trong quá trình học sinh làm thí nghiệm…) mới phải sử dụng thí nghiệm biểu diễn

1 Thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn được giáo viên tiến hành ở trên lớp trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học cũng cố kiến thức của học sinh Căn cứ vào mục đích lí luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong quá trình nhận thức của học sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm những loại sau

a Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua

về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

b Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng nên hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:

- Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logíc rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết được vấn

đề xuất hiện ở đầu giờ học, từ đó xây dựng nên kiến thức mới

- Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết, dựa trên những phép suy luận logic chặt chẽ trong đó có suy luận toán học như: quy luật dao động điều hoà của con lắc lò xo ngang, biểu thức tính độ lớn của lực Lorenxơ hoặc minh hoạ kiến thức mà do nhiều lý do: trình độ học sinh, thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông, tính chất phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao của thiết bị thí nghiệm, thời gian tiết học… giáo viên phải thông báo buộc học sinh phải thừa nhận (ví dụ: thí nghiệm về định luật Faraday, thí nghiệm về độ cao h của chất lỏng dâng lên trong ống mao dẫn chỉ minh hoạ một mối quan hệ trong công thức)

c Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức

đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị dụng cụ kĩ thuật Thông qua đó giáo viên có thể kiểm tra được mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Thí nghiệm cũng cố có thể được sử dụng không chỉ trong các tiết học nghiên cứu kiến thức mới mà cả trong những giờ luyện tập và hệ thống hoá kiến thức đã học

2 Thí nghiệm thực tập

Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm) ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau

Có thể chia thí nghiệm thực tập làm 3 loại : thí nghiệm trực diện (thí nghiệm do học sinh tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới, nhưng cũng có thể khi ôn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng cố ), thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp hoặc trong phòng thí nghiệm sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí nhằm cũng cố kiến thức đã học và chủ yếu để rèn luyện kỹ năng thí nghiệm), thí nghiệm quan sát vật lí ở nhà (thí nghiệm và quan sát do học sinh hoàn toàn tự lực thực hiện ở nhà theo nhiệm vụ mà giáo viên đã giao)

a Thí nghiệm trực diện

- Cũng như thí nghiệm biểu diễn, tuỳ theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh hoạ và cũng có thể là thí nghiệm củng cố

- Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới hình thức thí nghiệm đồng loạt (giáo viên chia học sinh trong lớp thành các nhóm, tất cả các nhóm học sinh cùng một lúc làm các thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau để giải quyết cùng một nhiệm vụ) nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể (các nhóm học sinh cùng một lúc tiến hành các thí nghiệm khác nhau thường với cùng một dụng cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận để đi tới giải quyết được một nhiệm vụ tổng quát)

Trong chương trình trung học cơ sở sắp tới hầu hết các thí nghiệm cần tiến hành đều là thí nghiệm trực diện đồng loạt

So với thí nghiệm biểu diễn, ngoài các tác dụng về mặt rèn luyện kỹ năng thí nghiệm, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu, giáo dục thái độ tác phong và phương pháp làm việc tập thể, thí nghiệm trực diện còn có ưu điểm hơn ở chỗ: các kết luận được rút ra trên cơ sở một số lượng nhiều hơn các cứ liệu thực nghiệm, các cứ liệu thực nghiệm này đã được các nhóm học sinh so sánh, bổ sung; qua đó, học sinh thấy được tính chất khách quan của các quy luật đang nghiên cứu

b Thí nghiệm thực hành

Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp (trong phòng thí nghiệm) mà sự tự lực làm việc cao hơn so với ở thí nghiệm trực diện Học sinh dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm, rồi viết báo cáo thí nghiệm

- Thí nghiệm thực hành vật lí có thể có nội dung định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định các đại lượng vật lí mà các nội dung này không có điều kiện để thực hiện ở thí nghiệm trực diện

Do thí nghiệm tiến hành sau khi học sinh đã học xong một chương, một phần của chương trình nên thí nghiệm thực hành vật lí thường có nội dung phong phú, mỗi bài thí nghiệm thường từ 1 đến 2 tiết liền và đòi hỏi thiết bị hoàn chỉnh phức tạp hơn so với thí nghiệm trực diện Yêu cầu đối với học sinh

ở thí nghiệm này cũng cao hơn so với thí nghiệm trực diện, học sinh phải tự lực thực hiện các giai đoạn của quá trình thí nghiệm, thực hiện nhiều thao tác, tiến hành nhiều phép đo, xử lí nhiều số liệu định lượng mới có thể rút ra các kết luận cần thiết

Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức: thí nghiệm thực hành đồng loạt (tất cả các nhóm học sinh tiến hành những thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau theo cùng một mục đích) hoặc thí nghiệm thực hành cá thể theo nhiều phương án khác nhau: các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm về những đề tài khác nhau với các dụng cụ khác nhau nhằm

với các dụng cụ (phương pháp đo) khác nhau hoặc về cùng một đề tài với cùng dụng cụ nhưng nhằm giả quyết các nhiệm vụ khác nhau Mỗi hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành trên đều có thuận lợi và khó khăn riêng Ở hình thức thí nghiệm thực hành đồng loạt, ưu điểm nổi bật của nó là phát huy được tác dụng của sự tương tác lẫn nhau giữa các nhóm học sinh, việc chỉ đạo của giáo viên đơn giản hơn, nhưng lại gặp khó khăn về việc trang bị đồng loạt cùng dụng cụ thí nghiệm cho tất cả các nhóm học sinh Ngược lại, ở hình thức tổ chức thực hành cá thể tuy khắc phục được khó khăn này nhưng giáo viên khó bao quát được lớp, khó giúp đỡ kịp thời các nhóm học sinh khi gặp khó khăn

Loại thí nghiệm này khác với loại bài làm khác của học sinh ở nhà ở chỗ:

nó đòi hỏi sự kết hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và hoạt động chân tay của học sinh

- Với những đặc điểm nêu trên, thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với sự phát triển nhân cách của học sinh: quá trình tự lực thiết kế phương án thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm, chế tạo hoặc lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành thí nghiệm, xử lí kết quả thí nghiệm thu được góp phần vào việc phát triển năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh

Việc thực hiện và hoàn thành các công việc trên sẽ làm tăng rõ rệt hứng thú học tập, tạo niềm vui và sự thành công trong học tập của học sinh Việc thiết kế phương án thí nghiệm, tiên đoán hoặc giải thích các kết quả thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải huy động các kiến thức đã học mà nhiều khi ở nhiều phần khác nhau của vật lí Nhờ vậy chất lượng kiến thức của học sinh được nâng cao Thí nghiệm vật lí ở nhà có tác dụng làm phát triển những kĩ năng kĩ xảo thí nghiệm, các thói quen của người làm thực nghiệm mà học sinh đã thu được trong thí nghiệm trực diện

Loại thí nghiệm này cũng tạo điều kiện để giáo viên cá thể hoá quá trình học tập của học sinh bằng cách giao cho các loại đối tượng học sinh khác nhau nhiệm vụ chế tạo dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm với mức độ khó dễ khác nhau, nông sâu khác nhau và với mức độ hướng dẫn khác nhau về cách chế tạo, lựa chọn dụng cụ, tiến hành thí nghiệm … được thể hiện trong đề bài

Khi sử dụng loại thí nghiệm này trong dạy học vật lí, giáo viên cần bố trí thời gian để học sinh cần báo cáo trước toàn lớp các kết qủa đã đạt được, giới thiệu được những sản phẩm của mình, nhận được sự đánh giá của giáo viên và tập thể, cũng như sự động viên, khen thưởng kịp thời

- Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà không những nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học mà trong nhiều trường hợp, các kết quả mà học sinh thu được sẽ là những cứ liệu thực nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các bài học sau trên lớp Vì vậy nội dung các thí nghiệm vật lí ở nhà không phải là

sự lặp lại nguyên si các thí nghiệm đã làm ở trên lớp mà phải có nét mới, không đơn thuần chỉ là sự tiến hành thí nghiệm với những hướng dẫn chi tiết

Nội dung của loại bài làm ở nhà này rất phong phú, có thể ra dưới nhiều dạng khác nhau: mô tả một phương án thí nghiệm, yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm, tiên đoán hoặc giải thích kết quả thí nghiệm; cho trước các dụng cụ, yêu cầu học sinh thiết kế phương án thí nghiệm để đạt được một mục đích nhất định (quan sát thấy một hiện tượng; xác định được một đại lượng vật lí); yêu cầu học sinh chế tạo một dụng cụ đơn giản (có thể cho trước các vật liệu cần thiết) rồi

dung của các thí nghiệm vật lí ở nhà có thể mang tính chất định tính hoặc định lượng

1.2.6 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí

Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học vật lí thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu chung về mặt kĩ thuật

và về mặt phương pháp dạy học Ngoài những yêu cầu chung này do tính đặc thù của nó, từng loại thí nghiệm (thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm trực diện, thí nghiệm thực hành còn tuân theo các yêu cầu riêng cụ thể)

1.2.6.1 Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm

- Xác định rõ lôgíc của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm

vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức Trước mỗi thí nghiệm phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí thí nghiệm, tiến trình thí nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, cần sử dụng những dụng cụ nào bố trí

ra sao cần tiến hành theo các bước nào, cần quan sát đo đạc cái gì) không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản

- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào các giai đoạn bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể

- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy ra quan sát rõ ràng, kết quả đo có độ chính xác chấp nhận được)

- Việc sử dụng các dụng cụ và thí nghiệm tiến hành phải tuân theo các quy tắc an toàn

1.2.6.2 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn

Mặc dù thí nghiệm trực diện sẽ chiếm tỉ lệ cao trong toàn bộ các thí nghiệm

ở chương trình trung học cơ sở và trung học phổ thông sắp tới, thí nghiệm biểu diễn vẫn cần thiết phải sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, đặc biệt

ở những trường hợp sau: thí nghiệm quá phức tạp, mất nhiều thời gian, khó đảm bảo an toàn trong quá trình học sinh làm thí nghiệm, không đủ dụng cụ để trang

bị đồng loạt cho học sinh

Việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm, chỉ sử dụng thí nghiệm như là một sự trình diễn đơn thuần và phải tuân thủ các yêu cầu của việc đặt kế hoạch thí nghiệm, chuẩn bị thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả thí nghiệm

1 Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm

- Xác định chính xác mục đích của thí nghiệm cần phải tiến hành và chức năng lí luận dạy học của nó (đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới, củng cố hay kiểm tra đánh giá)

- Xác định các nhiệm vụ mà học sinh cần phải hoàn thành trong việc chuẩn

bị thí nghiệm và trong việc xử lí kết quả thí nghiệm

- Từ mục đích thí nghiệm và vị trí của nó trong quá trình nhận thức của nó trong quá trình nhận thức của học sinh, lựa chọn phương án thí nghiệm cần biểu diễn đáp ứng các đòi hỏi sư phạm: tính trực quan (các dụng cụ phải có kích thước đủ lớn để cả lớp nhìn rõ, có cấu tạo đơn giản, thể hiện rõ được nguyên tắc khoa học của hiện tượng nghiên cứu, có màu sắc thích hợp, hình dạng đẹp đẽ lôi cuốn sự chú ý của học sinh, nhất là ở những chi tiết chính, trên đó biểu hiện kết quả thí nghiệm; bố trí thí nghiệm sáng sủa, dễ hiểu, có thể nhận thấy rõ ràng kết quả thí nghiệm, loại bỏ được một cách tối đa các hiện tượng không mong muốn) tính hiệu quả (các dụng cụ là tối thiểu, hoạt động tốt có độ chính xác đủ cao; ưu tiên thí nghiệm đơn giản; thí nghiệm có thể tiến hành nhanh chóng; sử dụng thí nghiệm đơn giản; thí nghiệm có thể tiến hành nhanh chóng và sử dụng thí nghiệm song song), tính an toàn (dụng cụ, cách bố trí và tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo an toàn cho người và dụng cụ, bố trí thí nghiệm vững chắc, có thể

di chuyển dễ dàng) và đặt kế hoạch tiến hành một chuỗi các thí nghiệm sao cho

có đủ cứ liệu để khái quát hoá, trong đó có việc xác định thời điểm sử dụng, thời gian cần thiết cho mỗi thí nghiệm trong mỗi giờ học

- Nghiên cứu kĩ lưỡng tính năng của các dụng cụ thí nghiệm đã được lựa chọn và sử dụng thành thạo chúng

- Trước giờ học phải kiểm tra sự hoạt động của các dụng cụ sẽ sử dụng và thử nghiệm lại các thí nghiệm sẽ tiến hành dù là thí nghiệm đơn giản nhất, kịp thời thay thế những bộ phận hỏng hóc

Công việc chuẩn bị thí nghiệm chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thể lặp lại nhiều lần, cho kết quả rõ ràng, đơn trị

3 Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm phải đảm bảo sao cho mọi học sinh từ vị trí ngồi trong lớp học đều nhìn rõ mọi dụng cụ, độ lệch của kim chỉ các dụng cụ đo, đẹp về thẩm

mỹ Muốn vậy cần thực hiện các yêu cầu sau:

- Lắp ráp từng bước các dụng cụ thí nghiệm trước mắt học sinh Trong trường hợp không cho phép, phải lắp ráp hoàn chỉnh trước giờ học thì cần phải phân tích kĩ lưỡng cách nối kết các bộ phận với học sinh

- Những thiết bị mà học sinh mới gặp lần đầu phải mô tả giải thích cho học sinh hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của chúng

- Chỉ đặt trên bàn những dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm

- Bố trí các dụng cụ thí nghiệm trên nhiều độ cao khác nhau Bố trí thí nghiệm thẳng đứng (có thể sử dụng các giá bảng sắt) nếu phải bố trí thí nghiệm trên mặt phẳng nằm ngang thì phải sử dụng các phương pháp chiếu sáng (gương phẳng lớn đặt nghiêng 45 độ để học sinh quan sát ảnh thẳng đứng trong gương, đèn chiếu sáng camera) Thay đổi độ sáng của phòng học, nhất là khi tiến hành các thí nghiệm quang hình học

- Cần sắp xếp các dụng cụ mà ở đó hiện tượng mong muốn sẽ diễn ra nằm bên phải các dụng cụ khác, các dụng cụ chính ở mặt trước, không che khuất nhau, các bộ phận của thiết bị phải nằm cạnh nhau

- Dùng vật chỉ thị để làm nổi bật được bộ phận chính, đánh dấu sự diễn biến hiện tượng mà học sinh cần theo dõi (vật làm mốc, vật chỉ thị màu…)

- Bố trí các dây nối, đặc biệt trong các thí nghiệm điện không được cắt nhau Dùng các dây nối có màu sắc khác nhau để phân biệt Chọn mặt sau (phông) thích hợp đặt phía sau các máy đo trong suốt

- Đối với một thí nghiệm phải có một hình vẽ (trên bảng giấy) thống nhất tối đa với bố trí thí nghiệm

4 Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm

- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm cần định hướng học sinh vào những trọng điểm quan sát

- Đối với thí nghiệm định lượng, phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lí trước khi tiến hành thí nghiệm

- Trong suốt quá trình thí nghiệm giáo viên phải đứng sau hoặc cạnh dụng

cụ thí nghiệm, không che khuất tầm quan sát của mọi học sinh

- Thí nghiệm cần được lặp lại vài lần, chú ý đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải đảm bảo, phải cho những kết quả rõ ràng, đơn trị (yêu cầu này có thể đạt được thông qua việc lựa chọn dụng cụ thích hợp, lựa chọn các thông số thuận tiện) ngắn gọn

5.Các yêu cầu trong việc xử lí kết quả thí nghiệm

- Việc thu nhận các cứ liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hoá rút ra kết luận

- Việc xử lí các kết quả thí nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hoá rút ra kết luận

Đối với thí nghiệm định tính học sinh phải phát biểu các kết quả đã quan sát thấy, phân tích, suy luân lôgíc để rút ra kết luận

Đối với thí nghiệm định lượng, các kết quả phải rành mạch chính xác, làm tròn ý nghĩa các kết quả Biểu diễn các kết quả thu được qua thí nghiệm dưới dạng biểu bảng, đồ thị (về nguyên tắc không phải là sự nối các điểm đo riêng biệt với nhau mà là vẽ đường cong gần đúng) Phải tính toán sai số (nếu có)

Từ việc xử lí các kết quả thí nghiệm, hướng dẫn các học sinh rút ra các kết luận về các dấu hiệu mối liên hệ bản chất trong hiện tượng, quá trình vật lí đang

1.2.6.3 Những yêu cầu chung đối với thí nghiệm trực diện

1 Các yêu cầu trong việc lựa chọn thí nghiệm trực diện để sử dụng trong dạy học vật lí

Mặc dù thí nghiệm trực diện có tác dụng to lớn trong việc phát triển năng lực hoạt động nhận thức của học sinh nhưng do những khó khăn về dụng cụ thí nghiệm, về thời gian, về trình độ học sinh, về kĩ thuật thí nghiệm… nên không phải tất cả các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học vật lí ở trường phổ thông (nhất là ở cấp trung học phổ thông) đều có thể được tiến hành dưới dạng thí nghiệm trực diện

Việc lựa chọn các thí nghiệm để thực hiện dưới dạng thí nghiệm trực diện cần được cân nhắc kĩ lưỡng Các thí nghiệm trực diện sẽ được sử dụng trong những trường hợp sau:

- Nội dung của đề tài cần nghiên cứu, chỉ đòi hỏi các thí nghiệm với các dụng cụ có sẵn không quá phức tạp, việc bố trí và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ này cũng không quá khó đối với học sinh, hiện tượng vật lí diễn ra trong thí nghiệm dễ quan sát không qúa phức tạp

- Có thể sử dụng những dụng cụ vật liệu dễ kiếm trong đời sống hàng ngày quen thuộc với học sinh Nhờ sự quen thuộc này mà học sinh có thể đề xuất được những phương án thí nghiệm, chứ không chỉ máy móc tiến hành thí nghiệm do giáo viên đưa ra

- Nội dung các thí nghiệm cần thực hiện mang tính chất định tính hoặc bán định lượng, nhằm làm cho học sinh hiểu rõ được bản chất vật lí của hiện tượng đang nghiên cứu Tuy nhiên, cũng cần tăng dần các thí nghiệm trực diện, định lượng theo bậc học nhất là ở các lớp trên

- Các thí nghiệm không đòi hỏi nhiều thời gian trong việc bố trí và tiến hành thí nghiệm

- Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ này đảm bảo an toàn cho học sinh, không làm hỏng các dụng cụ (các dụng cụ thí nghiệm dùng cho thí nghiệm thực tập phải có độ bền vững cần thiết, ít hỏng hóc, với độ chính xác 10%)

2 Các yêu cầu trong việc chuẩn bị các thí nghiệm trực diện

a Đối với giáo viên

- Vì thí nghiệm trực diện là một bộ phận của bài học nên giáo viên cần phải chuẩn bị phương án thí nghiệm ngay trong khi soạn bài Giáo viên cần dự đoán các phương án thí nghiệm mà học sinh có thể đề xuất phân tích được ưu, nhược điểm của mỗi phương án để chọn phương án phù hợp với điều kiện cụ thể về thiết bị thí nghiệm của nhà trường Giáo viên có thể huy động sự đóng góp của học sinh, bằng các dụng cụ tự làm tự tìm kiếm sao cho có đủ một số lượng cần thiết các dụng cụ thí nghiệm cần thiết cho mỗi bài học

- Chia nhóm học sinh: do chưa có điều kiện trang bị cho mỗi học sinh một

bộ thí nghiệm và đặc biệt do tác dụng của việc học tập theo nhóm trong việc rèn luyện phương pháp học tập tập thể nên giáo viên chia học sinh trong lớp thành các nhóm 2 đến 3 em

- Để giảm bớt ghi chép của học sinh trên lớp giáo viên cần soạn một bản hướng dẫn học sinh, trong đó chỉ rõ những hành động trí óc và hành động chân tay chủ yếu cần thực hiện, những số liệu cần thu thập, các câu hỏi cần giải đáp với những chỗ trống để học sinh điền vào sau khi cá nhân làm việc đã thảo luận trong nhóm và thảo luận toàn lớp

Đầu giờ học có sử dụng thí nghiệm trực diện, giáo viên sẽ phát cho từng học sinh bản hướng dẫn này Học sinh sẽ làm việc với bản hướng dẫn này chứ không phải sử dụng sách giáo khoa như hiện nay, vì trong sách giáo khoa đã có sẵn phương án thí nghiệm, các số liệu thu được, cách xử lí kết quả thí nghiệm và những kết luận rút ra những công việc mà trong thí nghiệm trực diện, học sinh phải tự lực thực hiện

b Đối với học sinh

Các nhóm học sinh thực hiện nhiệm vụ mà giáo viên đã giao cho: tìm kiếm những vật liệu, dụng cụ có sẵn hoặc chế tạo một số dụng cụ đơn giản mà giáo viên đã hướng dẫn cách làm

3 Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học

a Để cho việc theo dõi giúp đỡ các nhóm học sinh được dễ dàng thuận tiện, tốt nhất nên bố trí các bàn thí nghiệm thành hình vòng cung, hình chữ U hoặc bố trí các bàn thí nghiệm song song với nhau như hiện nay, nhưng phải có khoảng cách đủ rộng để học sinh và giáo viên đi lại dễ dàng khi cần thiết

b Cũng như thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm trực diện có thể được dùng trong giai đoạn đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, giai đoạn hình thành kiến thức mới và giai đoạn củng cố kiến thức mà học sinh đã học

Việc sử dụng thí nghiệm trực diện trong dạy học vật lí phải thoả mãn yêu cầu sau:

- Đảm bảo cho tất cả học sinh trong tất cả các nhóm đều tích cực tự lực hoạt động trong giờ học: từ việc thực hiện một vài thí nghiệm với những dụng cụ đơn giản đã chuẩn bị ở nhà, quan sát hiện tượng, phát hiện ra điều lạ, điều mới mẻ, trái với những hiểu biết đã có của mình để tự nêu ra câu hỏi (nêu vấn đề cần giải quyết) và đề xuất giả thuyết suy luận từ giả thuyết suy ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm; xây dựng phương án thí nghiệm (Dự kiến sử dụng dụng cụ nào, quan sát đo đạc cái gì? Quan sát, đo đạc như thế nào?); để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ nó và để kiểm nghiệm kiến thức đã xây dựng bằng con đường lý thuyết cũng như để minh hoạ kiến thức đã được thông báo đến việc thực hiện các thao tác bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, ghi chép các hiện tượng quan sát được, các số liệu đo được, xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận

- Phối hợp hình thức làm việc cá nhân, làm việc theo nhóm và làm việc chung toàn lớp dưới sự hướng dẫn của giáo viên sao cho vừa phát huy tính chủ động, tự lực của từng học sinh, vừa tạo điều kiện cho sự giúp đỡ lẫn nhau và phân công, phối hợp công việc của các nhóm học sinh

- Trong thí nghiệm trực diện, giáo viên đóng vai trò là người tổ chức hướng dẫn trọng tài Sự hướng dẫn của giáo viên cần phải đúng lúc, đúng chỗ và chỉ với mức độ cần thiết Để đảm bảo tiến độ làm việc chung của toàn lớp, giáo viên cần bao quát các hoạt động của nhóm học sinh, giúp kịp thời khi học sinh gặp khó khăn