Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT trình bày các nội dung chính sau: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc chế tạo thí nghiệm sử dụng trong dạy học Vật lý; Thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường’’ và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT; 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: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT

UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- NGUYỄN THỊ PHƢƠNG LINH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƢỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 6 năm 2020 i
UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƢỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Sinh viên thực hiện NGUYỄN THỊ PHƢƠNG LINH MSSV: 2116020129 CHUYÊN NGÀNH: SƢ PHẠM VẬT LÝ KHÓA 2016 - 2020 Cán bộ hướng dẫn TS. VÕ THỊ HOA MSCB: ..... Quảng Nam, tháng 6 năm 2020 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả mới mà tôi công bố trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Quảng Nam, ngày......tháng......năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Phƣơng Linh iii
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đại học và viết khóa luận tốt nghiệp này một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nổ lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô giáo TS.Võ Thị Hoa – Người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn chỉnh bài khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng quý thầy cô giáo tổ Vật lý – Khoa Lý -Hóa -Sinh Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt bài khóa luận này cũng như đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và tập thể quý thầy cô giáo trường THPT Trần Cao Vân đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo mọi điều kiên thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, những người luôn động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận này. Ngƣời thực hiện Nguyễn Thị Phƣơng Linh iv
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... iv MỤC LỤC ............................................................................................................. v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................... ix DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... x DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ............................................................................... xi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ................................................................................ xii Phần 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài ................................................................................... 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 4 6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 4 7. Giả thuyết khoa học ........................................................................................... 5 8. Cấu trúc tổng quan của đề tài ............................................................................ 5 Phần 2. NỘI DUNG.............................................................................................. 6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ................................ 6 1.1. Thí nghiệm trong dạy học vật lý...................................................................... 6 1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm vật lý.............................................. 6 1.1.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý ...................................... 7 1.1.3. Phân loại thí nghiệm .................................................................................... 9 1.2. Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông ................................ 11 1.2.1. Mục tiêu dạy học ........................................................................................ 11 1.2.2. Nhiệm vụ dạy học ...................................................................................... 12 1.3. Tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập ..................... 12 1.3.1. Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập .................................. 12 1.3.2. Năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động học tập ........................... 15 v
1.4. Thí nghiệm tự tạo .......................................................................................... 16 1.4.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo ...................................................................... 16 1.4.2. Ưu điểm và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo.......................................... 17 1.4.3. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học ............................... 17 1.4.4. Những yêu cầu khi chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học... 18 1.5. Thực trạng của vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý ..... 19 1.5.1. Tình hình sử dụng thí nghiệm nói chung của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý......................................................................... 19 1.5.2. Nguyên nhân các thực trạng....................................................................... 20 1.5.3. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học .................................................................................................. 20 Kết luận chƣơng 1 .............................................................................................. 22 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƢỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT.................................................... 23 2.1. Cấu trúc nội dung kiến thức chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 ............................................................................................................... 23 2.2. Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm ..................................... 24 2.3. Thiết kế và chế tạo thí nghiệm ...................................................................... 24 2.3.1. Thí nghiệm hiện tượng tự cảm ................................................................... 24 2.3.2. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ ..................................... 28 2.3.3. Khảo sát sự tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song:...................... 30 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm tự tạo................................... 31 2.4.1. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh. ....................................................... 31 2.4.2. Tiến trình dạy học một số bài cụ thể. ......................................................... 32 Kết luận chƣơng 2 .............................................................................................. 33 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................... 34 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 34 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.......................................................... 34 vi
3.3. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................ 34 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................... 34 3.4.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm. .............................................................. 34 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................ 35 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ........................................................ 35 3.5.1. Đánh giá định tính ...................................................................................... 35 3.5.2. Đánh giá định lượng................................................................................... 36 Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................. 41 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 44 PHỤ LỤC 1 ....................................................................................................... - 1 - PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................... - 17 - PHỤ LỤC 3 ..................................................................................................... - 22 - vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ DH : Dạy học DHVL : Dạy học vật lý ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh QTVL : Quá trình vật lý QTDH : Quá trình dạy học HĐNT : Hoạt động nhận thức PP : Phương pháp PPDH : Phương pháp dạy học PPTN : Phương pháp thực nghiệm PT : Phương tiện GVVL : Giáo viên vật lý SD : Sử dụng THPT : Trung học phổ thông TN : Thí nghiệm VL : Vật lý SGK : Sách giáo khoa viii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hình ảnh TN hiện tượng tự cảm .............................................. 26 Hình 2.2. Hình ảnh mô tả từ thông qua khung dây tròn ........................... 28 Hình 2.3. Hình ảnh cuộn dây sau khi quấn vào ống và cách điện, nam châm .............................................................................................................. 29 Hình 2.4. Hình ảnh hai dòng điện song song tương tác với nhau ............. 31 ix
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Mẫu thực nghiệm ................................................................... 35 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần số ( f i ) các điểm số (X i ) của bài kiểm tra sau TNg ................................................................................................. 37 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất ......................................................... 38 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất tích lũy ............................................. 39 Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực của HS ....................................... 39 Bảng 3.6. Các tham số thống kê ............................................................. 40 x
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1. Biểu đồ phân phối điểm của hai nhóm TNg và ĐC ................ 38 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg .............. 38 Đồ thị 3.3. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy của hai nhóm ĐC và TNg . 39 Đồ thị 3.4. Biểu đồ phân loại học lực của HS ......................................... 39 xi
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học ...................... 9 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ mạch điện trong TN hiện tượng tự cảm ........................ 26 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi đóng mạch ... 27 Sơ đồ 2.3. Sơ đồ mạch điện của TN hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch .... 27 xii
Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và đã nêu rõ trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Mục tiêu chủ yếu là giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả các bậc học, coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy, sáng tạo và năng lực thực hành. Rõ ràng, ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới, mục đích giáo dục hiện nay không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề. Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực của bản thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ. Những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta đã không ngừng đổi mới về nội dung, chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo và rất chú trọng đẩy mạnh phong trào đổi mới phương pháp dạy học ở các cấp, bậc học. Do những yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học, việc trang bị đầy đủ các phương tiện dạy học ở các trường phổ thông trở nên rất cấp thiết, và tùy từng bộ môn mà có những phương tiện dạy học riêng phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học. Vật lý là một bộ môn khoa học thực nghiệm. Tư tưởng chủ đạo của các sách giáo khoa Vật lý trung học phổ thông là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn thông qua các thí nghiệm và thực hành, điều đó không chỉ tích cực hoá việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học. Vì thế, các phương tiện thí nghiệm Vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay. Thực tế dạy học Vật lý cho thấy chất lượng thiết bị, thời gian thí nghiệm, thói quen sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học còn rất nhiều mặt hạn chế, 1
gây nhiều lúng túng cho giáo viên và học sinh. Mặt khác, trong chương trình vật lý trung học phổ thông, ngoài các bài thí nghiệm được chỉ định tối thiểu và đã có các thiết bị đi kèm, thì rất nhiều nội dung thí nghiệm khác trong sách giáo khoa chưa có dụng cụ thí nghiệm. Điều đó đòi hỏi sự sáng tạo, tích cực của giáo viên và học sinh để tạo ra những dụng cụ phục vụ nội dung bài học. Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành các thí nghiệm vật lý là hoạt động nhiều ý nghĩa và có nhiều tác dụng: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập và sáng tạo của học sinh. Việc tiến hành thí nghiệm, giải thích hoặc tiên đoán kết quả thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải vận dụng các kiến thức ở nhiều nội dung khác nhau một cách linh hoạt. Do đó, các kiến thức mà học sinh đã lĩnh hội được củng cố, đào sâu, mở rộng và hệ thống hoá. Việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật lý là rất cần thiết vì trong nhiều trường hợp, các chi tiết của các thiết bị thí nghiệm hiện đại có thể che lấp bản chất Vật lý của hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm mà học sinh cần phải quan sát. Đồng thời, để kích thích tính tích cực, độc lập và phát huy khả năng tư duy sáng tạo của học sinh trong học tập, giáo viên cũng có thể cá thể hoá quá trình học tập của học sinh bằng cách giao cho học sinh chế tạo dụng cụ thí nghiệm tự làm, hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm với mức độ khó, dễ khác nhau. Các dụng cụ thí nghiệm tự làm phần lớn đáp ứng việc thực hành đồng loạt của học sinh. Nó giải quyết được một phần khó khăn về thiết bị, tạo điều kiện cho các em tự lực làm việc nhiều hơn. Nó không những đòi hỏi khả năng thao tác tay chân một cách đơn thuần mà còn phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, kinh nghiệm thực tiễn và kĩ năng hợp tác của học sinh. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài : “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chƣơng “Từ trƣờng” và “Cảm ứng điện từ” chƣơng trình Vật lý lớp 11 THPT” trong bài khóa luận tốt nghiệp của mình. 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài Liên quan đến vấn đề nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau: 2
- Tiến sĩ Huỳnh Trọng Dương, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở, luận án tiến sĩ giáo dục học Đại học Huế (2007). - Thạc sĩ Trương Ngọc Điều, Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học giải quyết vấn đề phần nhiệt học, vật lý lớp 10 nâng cao, luận văn thạc sĩ giáo dục học (2010). - Nguyễn Văn Quang, Đề xuất phương án và xây dựng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ dạy học vật lý, luận văn thạc sĩ giáo dục Đại học Huế (2010). Ở cấp độ trường Đại Học Quảng Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều nhóm sinh viên trong khoa Lý - Hóa- Sinh nghiên cứu và thiết kế một số TN tự tạo dùng làm đồ dùng dạy học trong “Hội thảo khoa học” của khoa và hội thi “Nghiệp vụ sư phạm” cấp trường, nhưng những nghiên cứu còn nhỏ lẻ chưa có một hệ thống và quy mô rộng rãi, phổ biến. Để góp phần cho TN tự tạo dần trở thành một hệ thống trong phương tiện DHVL phổ thông, từ đó chúng tôi chọn đề tài này để nghiên cứu, thiết kế và áp dụng một số TN tự tạo vào việc dạy học ở trường phổ thông hiện nay. 3. Mục tiêu đề tài - Làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy vật lý 11 THPT. - Đề xuất được quy trình thiết kế và chế tạo các thí nghiệm tự tạo trong day học vật lý 11 THPT. - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng các thí nghiệm tự tạo được. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học Vật lý. - Một số thí nghiệm chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT. - Quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo tại trường THPT Trần Cao Vân - Tam Kỳ - Quảng Nam. 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chính sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông. - Đánh giá thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học vật lý trung học phổ thông. - Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thí nghiệm chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT. - Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT. - Sử dụng các tiến trình dạy học và các thí nghiệm tự tạo đưa vào thực tiễn dạy học để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm tự tạo. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu văn kiện của Đảng, các chính sách của nhà nước, các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về đổi mới giáo dục phổ thông. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về tâm lý và giáo dục học, lý luận dạy học, phương pháp dạy học Vật lý. - Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa lớp 11 ban cơ bản. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Xây dựng một mẫu phiếu điều tra hiện trạng của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý nói chung và Vật lý lớp 11 nói riêng. - Trao đổi trực tiếp với một số giáo viên. 6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Được tiến hành ở trường trung học phổ thông nhằm đánh giá hiệu quả của dụng cụ thí nghiệm, tiến trình và các biện pháp sư phạm đã đề xuất. 6.4. Phương pháp thống kê toán học Dựa vào số liệu thu thập được sử dụng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm cả về mặt định tính và định lượng. 4
7. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm vật lý lớp 11 sử dụng vào quá trình dạy học vật lý lớp 11 một cách hiệu quả thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông. 8. Cấu trúc tổng quan của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục thì khóa luận gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc chế tạo thí nghiệm sử dụng trong dạy học Vật lý. Chương 2: Thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Từ trường’’ và “Cảm ứng điện từ” chương trình Vật lý lớp 11 THPT Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 5
Phần 2. NỘI DUNG CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1. Thí nghiệm trong dạy học Vật lý 1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm Vật lý 1.1.1.1. Khái niệm TNVL “Thí nghiệm 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 biểu diễn được tri thức mới.” [10]. 1.1.1.2. Đặc điểm của TNVL Các điều kiện của thí nghiệm phái được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN, có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ mỗi giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, PT gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và PT quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. Các điều kiện của TN 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 không đổi. Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhớ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm ảnh hưởng tối đa ảnh hưởng của các nhiễu ( nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm). Đặc điểm quan trọng nhất của TN là có tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ các PT quan sát, đo đạc. Có thể lặp lại TN. Điều này có nghĩa là: Với các thiết bị TN, các điều kiện TN như nhau thì bố trí lại TN, tiến hành TN, các QTVL phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đó. 6
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 1.1.2.1. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức - Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong dạy học, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết [10]. - Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận Trong dạy học VL, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức VL 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 hoạt động 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. Thông thường, suy nghĩ của HS luôn có sự khái quát lí thuyết, tuy nhiên, đó chỉ là sự khái quát hoá, sự tư duy theo lí thuyết suông, mà cần phải được GV kiểm tra bằng TN. 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. Mặc khác, trong DHVL THPT, có một số kiến thức được rút ra từ suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã, cần phải tiến hành TN để kiểm tra tính đúng đắn của chúng [10]. - Thí nghiệm 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 SD với tư cách là PT thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn [10]. - Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức. TN luôn đóng một vai trò rất quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học, chẳng hạn: Đối với phương pháp thực nghiệm, TN luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của giả 7
thuyết,… Trong phương pháp mô hình, TN giúp ta thu nhận thông tin về các đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình. 1.1.2.2. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học - TN có thể được SD trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH. TNVL có thể được SD trong các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS [10]. - Việc sử dụng TN để tạo tình huống có vấn đề là rất hiệu quả trong DH. 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 ìm 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 TN, để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết và hiệu quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất,hình thành kiến thức mới. Để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành những TN để minh họa kiến thức đã đưa ra một trường hợp cụ thể, đơn giản. 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, kĩ năng của HS. - TN góp phần vào việc phát triển toàn diện của HS. TN là PT nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS. Nhờ TN, HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình… được nghiên cứu và do đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn [10]. - TN là PT góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. TN còn là điều kiện để HS rèn luyện phẩm chất người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì… Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS [10]. 8