77
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXV, sè 1A-2006
§Þnh h−íng khai th¸c vµ sö dông c¸c thiÕt bÞ ® ®−îc
trang bÞ ®Ó tiÕn hµnh c¸c thÝ nghiÖm ph−¬ng ph¸p gi¶ng
d¹y VËt lý theo ch−¬ng tr×nh thÝ ®iÓm THPT ph©n ban
NguyÔn C¶nh V¹n
(a)
Tãm t¾t. Trong bµi viÕt nµy, chóng t«i ®Ò xuÊt nh÷ng ®Þnh h−íng khai th¸c thiÕt
bÞ cña phßng thÝ nghiÖm ®Ó thùc hiÖn c¸c thÝ nghiÖm phï hîp víi ch−¬ng tr×nh vµ s¸ch
gi¸o khoa míi.
I. Më ®Çu
C¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm hiÖn nay cã ë phßng thÝ nghiÖm ph−¬ng ph¸p gi¶ng
d¹y (PPGD) VËt lý gåm nhiÒu chñng lo¹i, nhiÒu thÕ hÖ vµ cña nhiÒu n−íc s¶n
xuÊt. Míi ®©y nhÊt (2004) phßng ®−îc trang bÞ mét sè thiÕt bÞ thÝ nghiÖm do
h·ng Ley Bold (Céng hoµ Liªn bang §øc) s¶n xuÊt. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ khai th¸c,
sö dông c¸c thiÕt bÞ nµy nh− thÕ nµo ®Ó ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ cao nhÊt trong d¹y
häc, nh»m n©ng cao chÊt l−îng ®µo t¹o gi¸o viªn trong giai ®o¹n míi. Tr−íc khi
®−a ra nh÷ng ®Þnh h−íng chóng t«i cã mét sè nhËn xÐt vÒ c¸c thÝ nghiÖm trong
s¸ch gi¸o khoa míi.
II. Mét sè ®iÓm míi vÒ thÝ nghiÖm VËt lý trong s¸ch gi¸o khoa
VËt lý ban khoa häc tù nhiªn (KHTN)
1. Mét trong c¸c yªu cÇu rÊt quan träng cña ch−¬ng tr×nh VËt lý Trung häc
phæ th«ng (THPT) lµ coi träng ®óng møc mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p nhËn thøc
®Æc thï cña VËt lý häc lµ ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. ThÝ nghiÖm VËt Lý lµ mét
kh©u quan träng cña ph−¬ng ph¸p ®ã. Cô thÓ, ch−¬ng tr×nh míi ®· giµnh
kho¶ng 30% sè tiÕt häc cã lµm thÝ nghiÖm. §Ó thùc hiÖn ®−îc yªu cÇu ®ã cÇn cã
trang thiÕt bÞ thÝch hîp, ®Çy ®ñ, ®ång bé vµ t−¬ng ®èi hiÖn ®¹i. S¸ch gi¸o khoa
(SGK) thÝ ®iÓm Ban KHTN ®· tr×nh bµy néi dung mét sè thÝ nghiÖm víi nh÷ng
thiÕt bÞ mµ phÇn lín c¸c tr−êng THPT ®· ®−îc trang bÞ vµ ®· ®−îc thö nghiÖm
tr−íc khi viÕt s¸ch. §iÒu ®ã kh¼ng ®Þnh tÝnh kh¶ thi cña c¸c thÝ nghiÖm nµy.
2. Néi dung tr×nh bµy c¸c thÝ nghiÖm trong SGK theo h−íng “më” nh»m t¹o
®iÒu kiÖn cho gi¸o viªn vµ häc sinh s¸ng t¹o trong c¸c ho¹t ®éng thÝ nghiÖm,
ch¼ng h¹n nh−: lùa chän c¸c ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm, sö dông c¸c dông cô, thiÕt bÞ
®· ®−îc trang bÞ; thiÕt kÕ, chÕ t¹o thªm c¸c thiÕt bÞ tõ nh÷ng vËt liÖu rÎ tiÒn, tõ
phÕ liÖu …
3. Néi dung c¸c thÝ nghiÖm tr×nh bµy ng¾n gän, chØ mang tÝnh chÊt gîi ý,
t¨ng c−êng c¸c ¶nh chôp, kh«ng quy ®Þnh chÆt chÏ vÒ h×nh thøc biÓu b¶ng, mÉu
NhËn bµi ngµy 17/10/2005. Söa ch÷a xong 10/11/2005.
78
NguyÔn C¶nh V¹n, §Þnh h−íng khai th¸c vµ sö dông ..., tr. 77-82
b¸o c¸o kÕt qu¶ c¸c bµi thùc hµnh VËt Lý … nh»m gióp gi¸o viªn vµ häc sinh
n¨ng ®éng h¬n trong viÖc vËn dông c¸c kü n¨ng ®· cã cña m×nh vÒ thÝ nghiÖm
VËt lý.
4. ThÝ nghiÖm VËt lý theo s¸ch gi¸o khoa míi ®· tÝnh ®Õn viÖc sö dông c¸c
thiÕt bÞ hiÖn ®¹i nh»m n©ng cao yªu cÇu vÒ néi dung häc vÊn so víi ch−¬ng tr×nh
hiÖn hµnh. Ch¼ng h¹n nh− sö dông ®Öm khÝ, ®ång hå ®o hiÖn sè, nguån lade, dao
®éng ký ®iÖn tö, c¸c lo¹i c¶m biÕn quang ®iÖn… §Æc biÖt, b−íc ®Çu ®· sö dông
thÝ nghiÖm ¶o trong d¹y häc VËt lý THPT víi ®iÒu kiÖn ®−îc cung cÊp phÇn mÒm
(hoÆc tù thiÕt kÕ phÇn mÒm ®¬n gi¶n, phï hîp) vµ c¸c trang thiÕt bÞ cÇn thiÕt:
M¸y vi tÝnh; ti vi; card chuyÓn ®æi; hiÖn ®¹i h¬n th× dïng Multimedia Projector,
nèi m¹ng …
III. §Þnh h−íng khai th¸c vµ c¸c gi¶i ph¸p thùc hiÖn
1. Nguån khai th¸c
Nguån khai th¸c thø nhÊt lµ tÊt c¶ c¸c trang thiÕt bÞ cò vµ míi cã trong
phßng thÝ nghiÖm ph−¬ng ph¸p gi¶ng d¹y (PPGD). Víi c¸c trang thiÕt bÞ nµy
chóng ta cã thÓ tiÕn hµnh ®−îc c¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ c¬ häc, nhiÖt häc, ®iÖn ho¸,
m¹ch ®iÖn, ®iÖn tö, quang h×nh häc, quang häc sãng, c¶m øng ®iÖn tõ, tÜnh ®iÖn
vµ tÜnh tõ.
Nguån khai th¸c thø hai lµ c¸c dông cô, thiÕt bÞ, vËt liÖu tù bæ sung b»ng
c¸ch tù s¶n xuÊt, chÕ t¹o, tù kiÕm, tù mua s¾m.
Nguån khai th¸c thø ba b»ng c¸ch liªn kÕt víi c¸c phßng thÝ nghiÖm kh¸c
trong khoa, c¸c khoa b¹n, ngoµi tr−êng…. ®Ó m−în thiÕt bÞ hoÆc xin chuyÓn
nh−îng, hoÆc hîp ®ång nghiªn cøu.
Nguån khai th¸c thø nhÊt mang tÝnh chÊt b¾t buéc, nghÜa lµ c¸n bé, gi¸o
viªn thuéc bé m«n PPGD ph¶i cã tr¸ch nhiÖm nghiªn cøu, sö dông phôc vô c«ng
t¸c ®µo t¹o. Nguån thø hai vµ ba tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng, lßng nhiÖt t×nh cña
ng−êi trùc tiÕp nghiªn cøu, sö dông c¸c thiÕt bÞ vµ mèi quan hÖ víi c¸c ®¬n vÞ
kh¸c trong khoa, tr−êng vµ ngoµi tr−êng. §Ó cã ®−îc hÖ thèng c¸c bµi thÝ nghiÖm
hoµn h¶o, trong t×nh h×nh hiÖn nay hai nguån sau lµ rÊt quan träng.
2. HÖ thèng c¸c bµi thÝ nghiÖm cÇn thùc hiÖn
a) C¸c d¹ng thÝ nghiÖm trong s¸ch gi¸o khoa VËt lý Ban KHTN
Nghiªn cøu c¸c thÝ nghiÖm ®−îc tr×nh bµy trong SGK thÝ ®iÓm Ban KHTN
chóng t«i thÊy gåm nh÷ng d¹ng chÝnh sau ®©y:
- ThÝ nghiÖm biÓu diÔn cña gi¸o viªn (thÝ nghiÖm chøng minh); Lo¹i thÝ
nghiÖm nµy do gi¸o viªn lµm trong giê häc lý thuyÕt, häc sinh (HS) quan s¸t vµ
tham gia tr¶ lêi c¸c c©u hái cña gi¸o viªn ®Æt ra, nhËn xÐt vµ rót ra kÕt luËn.
79
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXV, sè 1A-2006
C¨n cø vµo c¸ch tr×nh bµy néi dung c¸c thÝ nghiÖm cña c¸c bé SGK thÝ ®iÓm
vµ môc ®Ých cña thÝ nghiÖm biÓu diÔn trong qu¸ tr×nh nhËn thøc vËt lý, thÝ
nghiÖm biÓu diÔn cña gi¸o viªn cã thÓ chia thµnh c¸c lo¹i sau: thÝ nghiÖm më
®Çu nh»m t¹o t×nh huèng cã vÊn ®Ò, g©y høng thó nhËn thøc ngay tõ ®Çu giê
häc; thÝ nghiÖm nghiªn cøu kh¶o s¸t nh»m x©y dùng kiÕn thøc míi; thÝ nghiÖm
kiÓm tra, minh ho¹ nh»m x¸c nhËn ®iÒu kÕt luËn ®· nªu ra; thÝ nghiÖm cñng cè
nh»m gióp häc sinh vËn dông kiÕn thøc ®· häc ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t−îng, gi¶i
thÝch ho¹t ®éng cña c¸c m¸y mãc, thiÕt bÞ kü thuËt, qua ®ã cñng cè, ®µo s©u kiÕn
thøc.
- ThÝ nghiÖm do HS tù thùc hiÖn:
+ ThÝ nghiÖm trùc diÖn ®ång lo¹t cña häc sinh (HS): §©y lµ nh÷ng thÝ
nghiÖm ®¬n gi¶n, dÔ lµm, tèn Ýt thêi gian, do HS lµm trong khi häc lý thuyÕt ®Ó
thu thËp th«ng tin cÇn thiÕt. Lùa chän thÝ nghiÖm nµo cho HS thùc hiÖn ®ång
lo¹t tuú thuéc vµo tõng gi¸o viªn vµ ®iÒu kiÖn cô thÓ vÒ trang thiÕt bÞ cña nhµ
tr−êng.
+ ThÝ nghiÖm thùc hµnh VËt lý: §©y lµ nh÷ng thÝ nghiÖm do HS lµm d−íi sù
h−íng dÉn cña gi¸o viªn sau khi ®· häc xong lý thuyÕt. Theo ch−¬ng tr×nh vµ
SGK thÝ ®iÓm ban KHTN, ë líp 10 cã 6 tiÕt thÝ nghiÖm thùc hµnh (TNTH) (chiÕm
6,8% tæng sè tiÕt häc), ë líp 11 cã 8 tiÕt TNTH (chiÕm 9,1% tæng sè tiÕt häc), ë líp
12 cã 8 tiÕt TNTH (chiÕm 7,6% tæng sè tiÕt häc).
- ThÝ nghiÖm t− duy: HS kh«ng ph¶i lµm thÝ nghiÖm mµ lµ khai th¸c c¸c sè
liÖu ®· cho tõ c¸c thÝ nghiÖm ®· ®−îc tr×nh bµy trong SGK ®Ó rót ra nh÷ng kÕt
luËn cÇn thiÕt. Lo¹i nµy th−êng dµnh cho nh÷ng thÝ nghiÖm phøc t¹p, khã thùc
hiÖn, thêi gian thùc hiÖn qu¸ mét tiÕt häc.
- ThÝ nghiÖm ¶o: Lo¹i thÝ nghiÖm nµy ph¶i sö dông “phÇn mÒm thÝ nghiÖm
¶o” ®Ó m« pháng c¸c thÝ nghiÖm chøng minh hay c¸c thÝ nghiÖm thùc hµnh. Khi
tiÕn hµnh, gi¸o viªn lµ ng−êi trùc tiÕp sö dông m¸y tÝnh ®Ó truy xuÊt c¸c phÇn
mÒm thÝch hîp theo sæ ®Þa chØ ®· cã, cßn häc sinh quan s¸t vµ tr¶ lêi c¸c c©u hái
cña gi¸o viªn ®Ó nhËn xÐt vµ kÕt luËn.
HiÖn nay SGK VËt lý líp 10 ban KHTN chØ míi giíi thiÖu mét sè thÝ nghiÖm
¶o cña phÇn c¬ - nhiÖt; chuyÓn ®éng trßn ®Òu; chuyÓn ®éng cña mét vËt bÞ nÐm
ngang; lùc ®µn håi khi kÐo, nÐn lß xo; lùc ®µn håi khi thanh bÞ uèn; nguyªn lý
m¸y l¹nh;…
b) HÖ thèng c¸c bµi thÝ nghiÖm cÇn thùc hiÖn
Dùa vµo c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ hÖ thèng thÝ nghiÖm trong SGK míi vµ
c¸c nguån khai th¸c thiÕt bÞ nªu trªn, ®Ò tµi ®Ò xuÊt c¸c bµi thÝ nghiÖm cÇn thùc
hiÖn theo c¸c chñ ®Ò sau:
80
NguyÔn C¶nh V¹n, §Þnh h−íng khai th¸c vµ sö dông ..., tr. 77-82
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ c¬ häc: C¸c d¹ng chuyÓn ®éng ®Òu, chuyÓn ®éng biÕn
®æi ®Òu víi hai ®¹i l−îng c¬ b¶n lµ vËn tèc, gia tèc; c¸c ®Þnh luËt Niut¬n, dao
®éng vµ sãng c¬ häc.
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ nhiÖt häc: TÝnh chÊt c¸c chÊt khÝ; sù në v× nhiÖt; sù
truyÒn nhiÖt trong c¸c chÊt khÝ, chÊt láng vµ chÊt r¾n; sù biÕn ®æi pha cña c¸c chÊt.
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ ®iÖn ho¸: TÝnh dÉn ®iÖn cña dung dÞch chÊt ®iÖn
ph©n vµ øng dông (m¹ ®iÖn); c¸c mèi quan hÖ phô thuéc gi÷a dßng ®iÖn vµ hiÖu
®iÖn thÕ, gi÷a ®iÖn trë vµ kho¶ng c¸ch c¸c ®iÖn cùc; c¸c nguån ®iÖn ho¸ nh− pin,
ac quy.
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ ®iÖn vµ ®iÖn tõ häc: Sù nhiÔm ®iÖn cña c¸c vËt; ®iÖn
tÝch chØ ph©n bè mÆt ngoµi vËt dÉn; hai lo¹i ®iÖn tÝch, ®Þnh luËt Ohm, vËt liÖu tõ;
®−êng søc tõ, tõ tr−êng cña dßng ®iÖn th¼ng, cuén d©y; m¹ch xoay chiÒu; chØnh
l−u dßng xoay chiÒu; nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña R¬le, m¸y biÕn thÕ; m¸y ph¸t
®iÖn.
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ ®iÖn tö: Quang trë vµ øng dông, c¸c diode, transitor
vµ øng dông.
- C¸c bµi thÝ nghiÖm vÒ quang häc: Sù truyÒn th¼ng ¸nh s¸ng; sù ph¶n x¹
¸nh s¸ng vµ tÝnh chÊt cña g−¬ng ph¼ng, g−¬ng cÇu låi, g−¬ng cÇu lâm, sù khóc
x¹ ¸nh s¸ng vµ tÝnh chÊt cña c¸c thÊu kÝnh; m¸y ¶nh, m¾t, kÝnh lóp, kÝnh hiÓn
vi, kÝnh viÔn väng; hiÖn t−îng t¸n s¾c, giao thoa vµ nhiÔu x¹.
c) Yªu cÇu vÒ viÖc thùc hiÖn c¸c bµi thÝ nghiÖm
§Ó chuÈn bÞ tèt c¸c bµi thÝ nghiÖm theo c¸c chñ ®Ò nªu trªn, ®Ò tµi ®Æt ra
yªu cÇu chung lµ néi dung c¸c bµi thÝ nghiÖm ph¶i phï hîp víi c¸c d¹ng chÝnh
mµ SGK thÝ ®iÓm ®· thÓ hiÖn. §èi víi tõng lo¹i thÝ nghiÖm cã c¸c yªu cÇu cô thÓ
nh− sau:
• §èi víi thÝ nghiÖm biÓu diÔn:
+ Dông cô thÝ nghiÖm ph¶i cã chÊt l−îng cao, kÝch th−íc ®ñ lín ®Ó c¶ líp
nh×n râ (cã thÓ dïng ®Ìn chiÕu khuÕch ®¹i); cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n; cã ®é chÝnh x¸c
cao ®Ó ®¶m b¶o tÝnh khoa häc cña thÝ nghiÖm vµ ph¶i ®¶m b¶o an toµn.
+ Bè trÝ s¾p xÕp dông cô sao cho l«i cuèn ®−îc sù chó ý cña HS (cã mµu s¾c
thÝch hîp vµ h×nh thøc ®Ñp cµng tèt) vµ kh«ng lµm ph©n t¸n sù chó ý cña hä
(kh«ng g©y nhiÔu). NÕu cÇn thiÕt cã thÓ dïng vËt chØ thÞ ®Ó lµm næi bËt bé phËn
chÝnh hoÆc nh÷ng hiÖn t−îng cÇn l−u ý HS theo dâi nh− n−íc mµu, s¬n mµu, vËt
lµm mèc, mµn huúnh quang,…..
+ Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh thÝ nghiÖm: Ph¶i cho häc sinh hiÓu râ môc ®Ých thÝ
nghiÖm ®Ó hä cã ý thøc tham gia tÝch cùc vµo viÖc quan s¸t vµ rót ra kÕt luËn;
v¹ch kÕ ho¹ch thÝ nghiÖm vµ thùc hiÖn kÕ ho¹ch theo tr×nh tù hîp lý. §iÒu quan
81
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXV, sè 1A-2006
träng ®èi víi thÝ nghiÖm biÓu diÔn lµ ph¶i ®−a ra ®óng lóc, phï hîp víi néi dung
bµi gi¶ng, ®¶m b¶o thµnh c«ng ngay, c¸c kÕt qu¶ ph¶i ®¸ng tin cËy.
• §èi víi thÝ nghiÖm thùc hµnh:
+ Yªu cÇu tr−íc tiªn lµ ph¶i lùa chän mét ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm tèi −u (trong
c¸c ph−¬ng ¸n cã thÓ) sao cho phï hîp víi c¬ së lý thuyÕt ®· häc, cã tÝnh kh¶ thi
cao h¬n, sai sè nhá h¬n, thao t¸c ®¬n gi¶n h¬n.
+ Ph−¬ng ¸n tiÕn hµnh bµi häc thùc hµnh cã thÓ theo tr×nh tù: cho häc sinh
«n tËp tr−íc lý thuyÕt liªn quan ®Õn néi dung bµi thùc hµnh; nªu môc ®Ých cÇn
®¹t ®−îc; lùa chän dông cô thiÕt bÞ; h−íng dÉn l¾p r¸p, thø tù thùc hiÖn c¸c phÐp
®o, c¸c thao t¸c; lËp c¸c b¶ng d÷ liÖu cÇn thiÕt; xö lý kÕt qu¶; kÕt luËn; c©u hái
®µo s©u, më réng; b¸o c¸o thÝ nghiÖm.
§iÒu cÇn ph¶i l−u ý vÒ viÖc tæ chøc c¸c ho¹t ®éng trong c¸c bµi thùc hµnh lµ
®ßi hái HS tù lùc lµm viÖc nhiÒu, dµnh kho¶ng 50% thêi gian cho ho¹t ®éng theo
nhãm thÝ nghiÖm.
• §èi víi lo¹i thÝ nghiÖm thùc hµnh ®ång lo¹t, thÝ nghiÖm ¶o, trong t×nh h×nh
hiÖn nay do ch−a cã ®iÒu kiÖn thùc hiÖn réng r·i ë c¸c tr−êng phæ th«ng nªn ®Ò
tµi ch−a cã ®iÒu kiÖn ®Ò cËp ®Õn c¸c yªu cÇu cô thÓ cho hai lo¹i nµy.
C¸c yªu cÇu nh− ®· nªu ®èi víi hai lo¹i thÝ nghiÖm c¬ b¶n: thÝ nghiÖm biÓu
diÔn vµ thÝ nghiÖm thùc hµnh ph¶i ®−îc cô thÓ ho¸ trong tµi liÖu h−íng dÉn thÝ
nghiÖm PPGD VËt lý dµnh cho sinh viªn s− ph¹m ngµnh VËt lý.
IV. Mét sè kiÕn nghÞ
• §Ó triÓn khai hÖ thèng c¸c bµi thÝ nghiÖm theo c¸c chñ ®Ò nªu trªn ®iÒu
kiÖn cÇn lµ ph¶i cã diÖn tÝch ®Ó thao t¸c chuÈn bÞ, nghÜa lµ ph¶i cã mét phßng ®Ó
l¾p r¸p vµ thùc hiÖn c¸c thÝ nghiÖm.
• C¸c cÊp qu¶n lý tæ, khoa, tr−êng cÇn cã sù quan t©m ®óng møc, kÞp thêi vÒ
kinh phÝ, chÕ ®é lµm viÖc, ®iÒu ®éng trang thiÕt bÞ bæ sung, mua s¾m, hîp t¸c
nghiªn cøu …
• Tæ chøc seminar khoa häc ë tæ chuyªn m«n ®Ó th¶o luËn, lùa chän c¸c
ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm cho mçi ®Ò tµi, ®¶m b¶o tÝnh khoa häc, tÝnh kh¶ thi, phï
hîp víi c¬ së lý thuyÕt vµ yªu cÇu cña ch−¬ng tr×nh.