Khóa luận tốt nghiệp đại học: Chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Điện học Vật lí 7 trung học cơ sở

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp đại học "Chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Điện học Vật lí 7 trung học cơ sở" trình bày các nội dung chính sau: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TN tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý; Thiết kế và sử dụng một số TN tự tạo trong dạy học phần Điện học Vật lý lớp 7; Thực nghiệm sư phạm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học: Chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Điện học Vật lí 7 trung học cơ sở

UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ~~~~~~~~~~ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÍ 7 TRUNG HỌC CƠ SỞ Sinh viên thực hiện: THÁI THỊ THANH NGỌC MSSV: 4114010223 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ Khóa: 2014 – 2017 Cán bộ hướng dẫn TS. VÕ HOÀNG TRÂN CHÂU MSCB:..... Quảng Nam, tháng 5 năm 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong khóa luận này là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác. Người thực hiện Thái Thị Thanh Ngọc
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, quý thầy cô giáo khoa Lý – Hóa – Sinh trường Đại học Quảng Nam và các thầy cô giáo đã trực tiếp giảng dạy lớp Cao đẳng Sư phạm Vật Lý K14. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô Võ Hoàng Trân Châu – người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu, giáo viên tổ Vật Lý trường THCS Nguyễn Du - Tam Kỳ đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành khóa luận này. Tam Kỳ, tháng 4 năm 2017 Sinh viên thực nghiệm Thái Thị Thanh Ngọc
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ CNH – HĐH Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa HS Học sinh DHVL Dạy học vật lý PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học SBT Sách bài tập SGK Sách giáo khoa THCS Trung học cơ sở TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm VL Vật lý
DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, BẢNG 1. Danh mục các hình Hình 1.1: Sơ đồ phân loại TN................................................................................... 9 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc trúc chương trình phần Điện học...................................... 22 Hình 2.2: Điện nghiệm ............................................................................................. 23 Hình 2.3: Bình điện nghiệm ..................................................................................... 24 Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện ...................................................................................... 25 Hình 2.5: Khi gắn thanh gỗ ướt ................................................................................ 26 Hình 2.6: Khi gắn thanh thép ................................................................................... 26 Hình 2.7: Khi gắn thanh nhựa .................................................................................. 27 Hình 2.8: Khi gắn thanh gỗ khô ............................................................................... 27 Hình 2.9: TN pin điện hóa ........................................................................................ 28 2. Danh mục các biểu đồ Biểu đồ 3.1: Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TNg và ĐC ............................... 45 Biểu đồ 3.2: Phân loại học lực của HS .................................................................... 47 3. Danh mục các bảng Bảng 3.1: Mẫu TN .................................................................................................... 42 Bảng 3.2: Bảng phân phối tần số( ) các điểm số ( ) của bài kiểm tra sau TNg.. 45 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất ........................................................................... 45 Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất tích lũy .............................................................. 46 Bảng 3.5: Bảng phân loại học lực HS ...................................................................... 47 Bảng 3.6: Các tham số thống kê ............................................................................... 48 4. Danh mục các đồ thị Đồ thị 3.1: Đồ thị phân phối tần xuất của hai nhóm đói chứng và TNg .................. 46 Đồ thị 3.2: Đồ thị phân phối tần số tích lũy ............................................................. 47
MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1 2. Mục tiêu đề tài .............................................................................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2 4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ...........................................................................3 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ...........................................................................3 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .........................................................................3 4.4. Phương pháp thống kê toán học ...............................................................................3 5. Lịch sử nghiên cứu ......................................................................................................3 6. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................4 7. Đóng góp của đề tài .....................................................................................................4 8. Giả thuyết khoa học .....................................................................................................4 9. Cấu trúc đề tài ..............................................................................................................4 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG ..................5 THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ .................................................................5 1.1.THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ ..........................................................5 1.1.1.Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý........................................................................5 1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý .............................................6 1.1.3. Phân loại thí nghiệm vật lý ....................................................................................9 1.1.4. Những yêu cầu đối với việc sử dụng TN trong dạy học vật lý ...........................12 1.2. THÍ NGHIỆM TỰ TẠO .........................................................................................15 1.2.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo ................................................................................15 1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo ..........................................................15 1.2.3. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học ........................................16 1.2.4. Những yêu cầu khi xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học.........17 1.3. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ .....................................................................................................17 1.3.1. Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý ..................17 1.3.2. Nguyên nhân các thực trạng ................................................................................18
1.3.3. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý .......................................................................................................18 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ..............................................................................................21 Chương 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ ............22 THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÍ 7 ..............22 2.1. CẤU TRÚC NỘI DUNG KIẾN THỨC VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN HỌC LỚP 7 .....22 2.2. QUY TRÌNH CHUNG KHI TIẾN HÀNH CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM .................22 2.3. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM ............................................................23 2.3.1. Thí nghiệm sự nhiễm điện do cọ sát ....................................................................23 2.3.2. TN về chất dẫn điện và chất cách điện dòng điện trong kim loại ......................25 2.3.3. TN về tác dụng từ, tác dụng hóa học và tác dụng sinh lí của dòng điện .............28 2.4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO. .......29 2.4.1.Quy trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng TN tự tạo .................................29 2.4.2.Tiến trình dạy học một số bài cụ thể ....................................................................29 2.5. MẪU GIÁO ÁN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .....................................................30 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ..............................................................................................41 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM..................................................................42 3.1. MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM THÍ NGHIỆM ......................................................42 3.2. NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................................42 3.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................42 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ....................................................42 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm .........................................................................42 3.4.2. Tiến hành TNg sư phạm ......................................................................................43 3.5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM...............................................................43 3.5.1. Đánh giá định tính ...............................................................................................43 3.5.2. Đánh giá định lượng ............................................................................................44 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ..............................................................................................50 Phần 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................................51 1. Những kết quả đạt được ............................................................................................51 2. Một số kiến nghị ........................................................................................................51 3. Hướng phát triển ........................................................................................................52 Phần 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................53
Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thời đại mà cuộc cách mạng khoa học – kỹ thuật và công nghệ đang diễn ra hết sức mạnh mẽ, tạo cơ sở mới cho sự phát triển của xã hội, nâng cao đời sống của con người. Để theo kịp sự phát triển của khoa học và công nghệ, để hòa nhập vào nền kinh tế tri thức trong thế kỉ XXI, sự nghiệp giáo dục cũng phải nhanh chóng đổi mới nhằm đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách toàn diện có đạo đức, có tài, có trí tuệ thông minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ Tổ Quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống vừa hiện đại, phù hợp với xu thế chung của Thế Giới. Nhưng trên thực tế, quá trình giáo dục chưa đáp ứng ứng được mục tiêu đã đề ra. Nền giáo dục của ta chưa thực sự đào tạo được thế hệ trẻ đáp ứng được những xu thế phát triển của thế giới. Chúng ta thiếu những con người có tính năng động cá nhân, có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi và tác phong công nghiệp. Tình hình đó đòi hỏi nền giáo dục phải được làm một cuộc cách mạng toàn diện, sâu sắc và triệt để. Trong đó, mấu chốt là đổi mới toàn bộ quá trình dạy học bao gồm nhiều thành tố: ND dạy học, PP dạy học, hình thức tổ chức dạy học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập. Nói cách khác, quá trình dạy học là một quá trình dưới sự lãnh đạo, tổ chức, điều khiển của người GV, người học tự giác, tích cực, chủ động tự tổ chức, tự điều khiển HĐ nhận thức của mình nhằm thực hiện những nhiệm vụ dạy học. Sự đổi mới phải làm cho quá trình dạy học vừa đảm bảo tính khoa học vừa đảm bảo phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của HS. Nghị quyết hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VII về tiếp tục đổi mới sự nghiệp giáo dục và đào tạo đã ghi rõ “Đổi mới PP dạy và học ở tất cả các cấp học, bậc học…áp dụng những biện pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho HS năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”. Triển khai nghị quyết đó, ngành giáo dục nước ta đã và đang có nhiều đổi mới về mục tiêu, chương trình, ND SGK, PP dạy học….Trong đó có môn vật lí THCS. Vật lí là môn khoa học TNg, con đường tìm ra kiến thức vật lí cũng có những điểm khác biệt so với những môn học khác. Muốn quá trình dạy học vật lí diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực sáng tạo của HS thì bài học không thể thiếu các bài TN thực hành. 1
Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng trong trường THCS còn hạn chế, các thiết bị dạy học hiện đại được sử dụng chưa nhiều và có phần kém hiệu quả. Nguyên nhân một phần là do sự thiếu vốn về cơ sở vật chất, hoặc là do thiết bị TN được cung cấp nhiều nhưng không đồng bộ, các thiết bị TN chất lượng kém, bị hư hỏng trong khi vận chuyển, bảo quản, bên cạnh đó không có các thiết bị dự trữ để thay thế nên khi tiến hành TN thường cho kết quả không chính xác. Bên cạnh đó, hầu hết các GV vật lí ở các trường THCS vẫn còn quen với với cách dạy truyền thống, diễn giảng là chủ yếu. Bên cạnh việc sử dụng những TN hiện đại có sẵn thì có nhiều hiện tượng và quá trình vật lí được đề cập trong SGK rất gần gũi với đời sống, để kiểm chứng, tái tạo các hiện tượng, quá trình vật lí đó, người GV có thể chế tạo ra các TN từ các vật liệu có sẵn, góp phần thay đổi PP dạy học truyền thống, phát triển năng lực HĐ trí tuệ, độc lập tư duy của HS, đa dạng hóa dụng cụ TN. Là một sinh viên sư phạm Vật lí sắp ra trường, tôi cũng mong muốn góp một phần nhỏ bé của mình vào sự nghiệp phát triển chung của đất nước nên đã tìm tòi, nghiên cứu thiết bị và chế tạo những dụng cụ TN đơn giản không chỉ để rèn luyện kiến thức, kĩ năng sử dụng TN trong việc học tập môn vật lí mà có thể sử dụng trong quá trình dạy học vật lí ở trường THCS sau này, góp phần tích cực hóa HĐ nhận thức cho HS Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài “Chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Điện học vật lí 7 trung học cơ sở” trong bài khóa luận tốt nghiệp của mình. 2. Mục tiêu đề tài Làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng TN tự tạo nhằm tích cực hóa HĐ dạy và học vật lí. Đề xuất quy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ TN tự tạo. Chế tạo được một số TN phần Điện học lớp 7 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các TN tự tạo, tích cực của HS 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng TN nói chung và TN tự tạo nói riêng trong dạy học vật lí. Một số TN vật lý phần điện học lớp 7 Quá trình dạy học có sử dụng TN tại Trường THCS Nguyễn Du, tỉnh Quảng Nam. 2
4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước các chi thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về đổi mới giáo dục trung học phổ thông. Nghiên cứu ND chương trình SGK lớp 7 phần Điện học Các công trình nghiên cứu đã công bố. 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Tiến hành dạy một số bài có sử dụng TN tự tạo và tiến hành kiểm tra để đánh giá chất lượng của việc sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lý 7 nói chung và vật lý lớp 7 nói riêng. Trao đổi trực tiếp với một số GV bộ môn lý ở trường THCS 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Được tiến hành ở trường THCS nhằm đánh giá hiệu quả của các TN tự tạo. 4.4. Phương pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng PP thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả TNg sư phạm cả về mặt định tính và định lượng. 5. Lịch sử nghiên cứu Liên quan đến vấn đề chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: Nguyễn Quang Trung, Đề xuất phương án và xây dựng TN tự tạo hổ trợ dạy học vật lý. Tiến sĩ Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNtheo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS trong dạy học vật lý ở trường THCS, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). Sinh viên Trần Thị Trang, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng một sốTN phần điện học chương trình vật lý 11 theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS (2013). Sinh viên Doãn Thị Hoài Khương, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụngTN trong tổ chức HĐ nhận thức khi dạy học phần điện và từ vật lý 11 nâng cao (2013). Sinh viên Nguyễn Thị Thuý, Sử dụng phối hợp TN với các phương tiện dạy học để tổ chức HĐ nhận thức của HS trong phần điện từ vật lý 11 nâng cao(2014). 3
6. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS trong dạy học vật lý ở trường THCS. Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số TN phần Điện học vật lý lớp 7 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng TN tự tạo được theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS. Sử dụng các tiến trình dạy học và các TN tự tạo vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các TN tự tạo. 7. Đóng góp của đề tài Nên thiết kế, chế tạo được các TN vật lý phần Điện học lớp 7 và sử dụng vào quá trình dạy học vật lý lớp 7 một cách hiệu quả thì sẽ tích cực hóa dược HĐ nhận thức của HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THCS, đồng thời góp phần đa dạng hoá các dụng cụ TN. 8. Giả thuyết khoa học Nếu việc thiết kế, chế tạo một số TN sử dụng vào quá trình DHVL lớp 6 đạt hiệu quả thì sẽ tích cực hóa được HĐ nhận thức của HS, góp phần nâng cao chất lượng DHVL ở trường THCS 9. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng TN tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lý Chương 2: Thiết kế và sử dụng một số TN tự tạo trong dạy học phần Điện học Vật lý lớp 7 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 4
Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý 1.1.1.1. Khái niệm thí nghiệm vật lý TN vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các 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 1.1.1.2. Đặc điểm thí nghiệm vật lý Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, 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 TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Đặc điểm quan trọng nhất của TN 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 nguời và sự hỗ trợ của phương tiện quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại được TN. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong TN giống như các lần ở TN trước đó. [8] 1.1.1.3. Sự khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên Quan sát có chủ định là một PP thu nhận trí thức dựa trên sự tri giác cảm tính đối tượng cần nghiên cứu theo mục đích nhất định. Về nguyên tắc, đối tượng cần quan sát cũng được lựa chọn có chủ định và được chủ thể quan sát mộtcách có ý thức. Với các đặc điểm của TN nêu trên, sự khác nhau cơ bản giữa TN và quan sát tự nhiên là ở chỗ: Trong quan sát, ta không có một sự tác động nào vào đối tượng cần quan sát, ngược lại, trong TN, ta tác động có chủ định vào đối tượng cần nghiên cứu. Nhờ vậy, TN không những cho phép nghiên cứu các hiện tượng không xảy ra hoặc không xảy ra dưới dạng thuần khiết trong tự nhiên mà còn 1àm cho sự quan sát, đo đạc được đơn giản, dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tượng ở một thời điểm và ở một địa 5
điểm mong muốn, tạo điều kiện dưới nhận thức được các điều kiện để xảy ra một hiện tượng, quá trình nào đó. Việc nghiên cứu các mối quan hệ có tính quy luật nhưng chỉ mang tính chất bộ phận giữa các đại lượng vật lý ở từng TN riêng biệt tạo cơ sở cho việc xem xét sự tác động đồng thời của nhiều định luật vật lý trong một hiện tượng, quá trình vật lý, cho việc đi tới nhận thức được hiện tượng, quá trình vật lý được đầy đủ, sâu sắc hơn.[8] 1.1.1.4. Lưu ý khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật tý Khi xử lí các kết quả TN, nhất thiết phải chỉ ra “nhiễu”, phạm vi để có thể bỏ qua ảnh hưởng của “nhiễu”, các điều kiện và sai số của TN và phải phân biệt lành mạch sai số chủ quan và sai số khách quan của TN.[8] 1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý 1.1.2.1. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận nhận thức TN là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của trí thức): Trong dạy học vật lý, TN được sử dụng như một công cụ phân tích hiện thực khách quan, từ đó HS thu nhận tri thức về đối tượng, nếu ban đầu HS chưa biết hoặc biết một ít về đối tượng cần nghiên cứu, thì TN được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó, thông qua TN, HS có thể trả lời được các câu hỏi về hiện tượng xảy ra của đối tượng. Có thể nói rằng, TN là nguồn cung cấp thông tin chính xác về các sự vật, hiện tượng và chỉ có TN thì kiến thức mà HS thu nhận mới đạt chất lượng, hiệu quả và chính việc sử dụng TN trong dạy học vật lý mới đem lại cho HS sự tự tin vào kiến thức được lĩnh hội.[8] TN là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận: Trong dạy học vật lý, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức vật lý đã được khái quát hoá từ lí thuyết. Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho HĐ nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội. Ngoài ra, những kết luận từ sự tư duy trừu tượng của HS cũng cần phải được kiểm tra tính đúng đắn thông qua TN. Trong trường hợp này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS thu nhận được.[8] 6
- TN là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn: Trong quá trình vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc thiết kế và chế tạo các thiết bị kĩ thuật, người ta gặp phải những khó khăn nhất định do tính khái quát và trừu tượng của các tri thức cần vận dụng, cũng như bởi tính phức tạp của các thiết bị kĩ thuật cần chế tạo. Trong trường hợp đó TN được sử dụng với tư cách là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn. Trong dạy học,TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa HĐ nhận thức của HS, thể hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS,... mà TN còn có một vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc. Các kiến thức vật lý được giảng dạy trên lớp cần phải được khắc sâu trong tiềm thức của HS, theo đó HS phải thường xuyên củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, vấn đề này sẽ được thực hiện tốt nếu chúng ta biết vận dụng TN để giải quyết, TN vật lý giúp cho HS có điều kiện vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, từ đó xoá bỏ dần lối học vẹt, lí thuyết suông đã tồn tại nhiều năm trước đây.[8] TN là một bộ phận của các PP nhận thức. TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các PP nhận thức khoa học, chẳng hạn: Đối với PP TNg, TN luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết... Trong PP mô hình, TN giúp ta thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình. Ngoài ra, đối với mô hình vật chất, điều bắt buộc là người ta phải tiến hành các TN thực sự với nó. Cuối cùng, nhờ những kết quả của các TN được tiến hành trên vật gốc tạo cơ sở để đối chiếu với kết quả thu được từ mô hình, qua đó để có thể kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của nó.[8] 1.1.2.2. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận dạy học - TN có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: TN vật lý có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề (hình thành kiến thức, kĩ năng mới...), củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng, kĩ xảo của HS. 7
Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, có thể sử dụng TN để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. Đặc biệt có hiệu quả là việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề. Do kết quả TN mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS. Các TN được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các TN đơn giản, ít tốn thời gian chuẩn bị và tiến hành. TN có vai trò quan trọng trong việc hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu TNg, để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Ngoài ra, GV cũng cần tiến hành các TN để kiểm chứng lại một số kiến thức được rút ra bằng phép suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác hoặc tiến hành các TN minh họa đơn giản, cụ thể để để giảm tính áp đặt cho HS. TN có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa, vận dụng) kiến thức, kỹ năng của HS. TN là phương tiện để kiếm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng củaHS. Thông qua các HĐ trí tuệ - thực tiễn của HS trong quá trình TN, HS sẽ chứng tỏ không những kiến thức mà cả kỹ năng của mình. [8] - TN là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện HS: TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thứcvà rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vật lý cho HS. Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của các hiện tượng, định luật, quá trình ….. được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức. TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể khác nhau, góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của HS. [8] - TN là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học vật lý: 8
TN vật lý góp phần đơn giản hoá hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ. Chính nhờ TN vật lý đã góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu cùa từng hiện tượng và qúa trình vật lý giúp cho HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài. TN là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lý. Đặc biệt, với những đối tượng nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng giác quan của con người thì các TN mô hình để trực quan hóa các đối tượng này sẽ giúp đơn giản hóa các hiện lượng, quá trình vật lý thực nhằm cung cấp cho HS các biểu tượng về các hiện tượng, quá trình này. 1.1.3. Phân loại thí nghiệm vật lý Hình 1.1: Sơ đồ phân loại TN 9
1.1.3.1. Thí nghiệm biểu diễn - Khái niệm. Là các TNGV giới thiệu một cách tương đối nhanh với HS chủ yếu về mặt định tính các hiện tượng, quá trình và các quy luật nghiên cứu, cấu tạo và HĐ của một vài dụng cụ và thiết bị kỹ thuật, những cái HS có thể cảm thụ được bằng mắt và tai, do GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và các giờ ôn tập, củng cố kiến thức, kỹ năng của HS. - Đặc điểm : Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Các điều kiện TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức độ cần thiết giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu. Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc của hai đại lượng trong khi các đại lượng khác được giữ nguyên. Có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác. Có thể lặp lại TN nhiều lần. - Yêu cầu: TN biểu diễn phải xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học và kết quả TN phải được khai thác cho mục đích dạy học một cách hợp lý, logic và không gượng ép. TN biểu biễn phải ngắn gọn. TN biểu diễn phải đủ sức thuyết phục: TN phải thành công ngay và phải bảo đảm thời gian, làm cho giờ học diễn ra đúng tiến trình như dự kiến. TN phải được bố trí hợp lý sao cho cả lớp đều quan sát được, phải tập trung được sự chú ý của HS vào những chi tiết chính, quan trọng, giúp HS dễ theo dõi diễn biến của TN để rút ra kết luận cần thiết. TN phải đảm bảo tính an toàn: Trong quá trình tiến hành TN phải hết sức cẩn thận và áp dụng các biện pháp an toàn thích hợp. - Phân loại: TN biểu diễn có thể phân thành 3 loại. 10
TN mở đầu: TN nhằm giới thiệu cho HS biết về vấn đề sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập cho HS. TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. TN nghiên cứu hiện tượng: nhằm mục đích xây đựng hoặc kiểm chứng kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới TN nghiên cứu hiện tượng bao gồm: + TN khảo sát: là TN nhằm cung cấp các cứ liệu TNg, trên cơ sở đó khái khát hóa, quy nạp nhằm rút ra kiến thức mới. + TN minh họa: là TN kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết dựa trên những phép suy luận logic chặt chẽ. TN củng cố: là những TN đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức đã học. Cũng như TN mở đầu, TN củng cố phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay. 1.1.3.2. Thí nghiệm học sinh - Khái niệm TNHS là TN do HS tiến hành trên lớp, trong phòng TN hay ở nhà, nhằm khảo sát hoặc kiểm chứng một hiện tượng, một định luật, với các mức độ tự lực khác nhau. - Phân loại: TNHS có thể phân ra thành 3 loại Thí nghiệm trực diện: Những TN được HS tiến hành trên lớp, chủ yếu nghiên cứu kiến thức mới nhưng cũng có khi ôn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng cố. TN thực hành vật lý: là loại TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN sau một phần hay một chương nào đó của chương trình vật lý, nhằm củng cố kiến thức đã học và chủ yếu để rèn luyện kỹ năng TN. Mức độ tự lực của HS ở đây cao hơn so với TN trực diện. HS dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành TN, giúp HS rèn luyện kỷ năng, kỹ xảo, đào sâu, khái quát hóa những vấn đề đã học. TN thực hành vật lý có thể có ND định tính hay định lượng và có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức: TN thực hành đồng loạt (tất cả các nhóm HS tiến hành những TN như nhau với dụng cụ giống nhau theo cùng một mục đích), hoặc TN thực hành cá thể với nhiều phương án khác nhau. TN và quan sát vật lý ở nhà: Là một loại bài thực hành mà GV giao cho HS hoặc từng nhóm HS thực hiện ở nhà. HS tiến hành TN và quan sát vật lý trong điều kiện không có sự giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của GV nên đòi hỏi cao tính tự giác, tự lực của HS trong học tập.ND của các TN có thể mang tính chất định tính hoặc định lượng, 11
không những nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học mà trong nhiều trường hợp, các kết quả mà HS thu được sẽ là những cứ liệu TNg cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các bài học sau trên lớp. Có tác dụng rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, phát huy tinh thần tự học, tự lực cho HS [8] 1.1.4. Những yêu cầu đối với việc sử dụng TN trong dạy học vật lý 1.1.4.1. Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng TN 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. Cần xác định rõ dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ mục đích của TN (trình tự thao tác như thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?). Đảm bảo HS ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn TN bằng cách giao cho HS các nhiệm vụ cụ thể. TN phải thành công, có kết quả rõ ràng. Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những qui tắc và kỹ thuật an toàn. [8] 1.4.1.3. Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên - Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch TN: Xác định chính xác mục đích của TN cần phải tiến hành và chức năng lý luận dạy học của nó. Xác định các nhiệm vụ mà HS cần phải hoàn thành trong việc chuẩn bị TN, tiến hành TN, xử lý kết quả TN. Từ mục đích TN, lựa chọn phương án TN để đảm bảo tính trực quan, tính an toàn, tính hiệu quả vả đảm bảo về thời gian. - Các yêu cầu trong việc chuẩn bị TN: Tìm hiểu kĩ tính năng của các dụng cụ TN được lựa chọn và sử dụng thành thạo chúng. Trước giờ học phải kiếm tra sự HĐ của các dụng cụ, thử lại các TN, kịp thời thay thế những bộ phận hỏng hóc nếu có. - Các yêu cầu đối với việc bố trí TN: Bố trí TN phải đảm bảo cho HS trong lớp học đều nhìn rõ mọi dụng cụ, hiện tượng vật lý xảy ra,... 12
TN nên bố trí gần bảng để có thể vừa tiến hành TN vừa phân tích cho HS và vẽ hình, viết các điều kiện, hiện tượng, số liệu ... lên bảng. - Các yêu cầu trong việc tiến hành TN: Trong quá trình tiến hành TN cần định hướng cho HS đâu là trọng điềm cần tập trung quan sát. Đối với TN định lượng phải lập bảng ghi các giá trị ban đầu và giá trị do trước khi tiến hành TN. Trong quá trinh tiến hành TN không được che khuất tầm quan sát của HS. TN cần lặp lại nhiều lần để thu được kết quả chính xác, tuy nhiên cũng phải chú ý đảm bảo các điều kiện ban đầu mà TN phải thỏa mãn, cũng như thời gian làm TN. - Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả TN: Việc thu nhận các số liệu TN phải trung thực, có thể khái quát hóa và rút ra kết luận. Đối với các TN định tính cần chú ý các điều kiện ban đầu, biện luận chặt chẽ, để rút ra kết luận. Đối với các TN định lượng cần lập bảng số liệu, phân tích và xử lý số liệu, tính sai số, vẽ đồ thị qua đó rút ra kết luận.[8] 1.1.4.3. Những yêu cầu đối với TN trực diện - Các yêu cầu trong việc lựa chọn TN trực diện để sử dụng trong dạy học vật lý. ND của đề tài cần nghiên cứu chỉ đòi hỏi những TN với dụng cụ có sẵn không quá phức tạp, việc bố trí và tiến hành TN không quá khó đối với HS, những hiện tượng diễn ra trong TN dễ quan sát... Các TN mang tính chất định tính hoặc định lượng, không đòi hỏi nhiều thời gian trong việc bố trí và tiến hành TN . Các dụng cụ TN phải có độ bền vững và độ chính xác, đảm bảo an toàn cho HS. Các yêu cầu trong công việc chuẩn bị TN trực diện:  Đối với GV: chuẩn bị phương án TN ngay trong khi soạn bài, có thể huy động sự đóng góp của HS bằng các dụng cụ đơn giản có thể tự làm, tự kiếm được; chia nhóm HS khi tiến hành các TN để rèn luyện cho các em tinh thần làm việc tập thể...  Đối với HS: các nhóm HS thực hiện mà GV đã giao cho: tìm kiếm những vật liệu, dụng cụ có sẵn hoặc chế tạo một số dụng cụ đơn giản mà GV đã hướng dẫn. Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn HĐ tự lực của HS trong TN trực diện: 13