Luận văn thạc sĩ xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm chương “ các định luật bảo toàn” vật lý lớp 10 THPT

1
DANH MỤC VIẾT TẮT
BTTN

Bài tập thí nghiệm

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

LV

Luận văn

SGK

Sách giáo khoa

SGV

Sách giáo viên

SBT

Sách bài tập

TN

Thực nghiệm

ĐC

Đối chứng

THPT

Trung học phổ thông


2
MỤC LỤC

Trang

Mở đầu ………………………………………………………………………5
1.

Lý do chọn đề tài ………………………………………………………5

2.

Mục đích nghiên cứu …………………………………………………..6

3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ……………………………………..6

4.

Giả thuyết khoa học ……………………………………………………7

5.

Nhiệm vụ nghiên cứu ………………………………………………….7

6.

Phương pháp nghiên cứu ………………………………………………7

7.

Đóng góp của luận văn …………………………………………….......8

Chương 1. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy Vật lý
cho học sinh trong dạy học Vật lý ở trường Trung học phổ thông….…....9
1.1. Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh
trong dạy học……………………………………………………….….9
1.1.1. Tư duy Vật lý……………………………………………………….….9
1.1.2. Đặc điểm của tư duy Vật lý…………………………………………...10
1.1.3. Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT…12
1.2.

Bài tập thí nghiệm Vật lý ……………………………………………..20

1.2.1. Khái niệm ………………………………………………......………....20
1.2.2. Chức năng của bài tập thí nghiệm …………………………………….20
1.2.3. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý…………………………………..23

1.2.4. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm…………………………………26
1.3. Các thao tác tư duy vật lý cơ bản cần rèn luyện cho HS nhờ BTTN …..28
1.4. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học
sinh…………………………………………………………… …...….29
1.5. Nguyên tắc xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm theo hướng
bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh…………………………………..30
Kết luận chương 1……………………………………………………………32
Chương 2. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm trong
dạy học chương “ Các định luật bảo tồn” Vật lý 10 THPT ………34
2.1.

Vị trí, đặc điểm của chương “ Các định luật bảo toàn”


3
Vật lý 10 THPT……………………………………………………….34
2.2.

Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng……………………...34

2.2.1. Về kiến thức .........................................................................................34
2.2.2. Về kỹ năng.............................................................................................35
2.2.3. Về thái độ ..............................................................................................35
2.3.

Cấu trúc của chương “ Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 THPT .........36

2.4.

Thực trạng việc sử dụng bài tập thí nghiệm ........................................38

2.4.1. Thực trạng nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ...................38
2.4.2. Thực trạng sử dụng bài tập thí nghiệm chương “ Các định luật bảo toàn”
Vật lý 10 THPT ....................................................................................39
2.4.3. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục ..................................................40
2.5.

Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương “ Các định luật bảo toàn”
Vật lý 10 THPT.......................................................................................42

2.5.1. Yêu cầu chung ......................................................................................42
2.5.2. Phương pháp xây dựng .........................................................................42
2.5.3. Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương
“Các định luật bảo tồn”........................................................................43
2.5.3.1. Bài tập có hướng dẫn giải ................................................................43
2.5.3.2. Bài tập tự giải...................................................................................53
2.6.

Thiết kế một số tiến trình dạy học có sử dụng hệ thống bài tập

thí nghiệm đã xây dựng ..................................................................................54
2.6.1. Bài học luyện giải bài tập .....................................................................54
2.6.2. Bài học ôn tập chương ..........................................................................60
2.6.3. Bài học kiểm tra đánh giá......................................................................67
2.6.4. Bài học ngoại khóa................................................................................68
Kết luận chương 2............................................................................................71
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm................................................................73
3.1.

Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm.......................................73

3.2.

Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm.......................................73

3.3.

Phương pháp thực nghiệm sư phạm......................................................74


3.4.

4
Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm................................................75

Kết luận chương 3............................................................................................82
Kết luận chung...............................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................86
PHỤ LỤC........................................................................................................88


5

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tư duy là giai đoạn cao nhất của nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát
hiện ra tính quy luật của sự vật hiện tượng. Tư duy vượt qua giới hạn cảm giác, tri
giác rất nhiều nó vẫn gắn chặt với nhận thức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức
chủ yếu về thế giới.
Nhận thức vật lý là nhận thức chân lý khách quan, là q trình phân tích,

tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa trên con đường tìm ra cái mới. Sự
nhận thức khơng chỉ dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc những thuộc tính của sự
vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các phép suy luận để rút ra những kết
luận mới, dự đoán những hiện tượng mới trong thực tiễn. Nhờ thế mà tư duy ln
có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết của mình vào việc cải tạo thế giới
khách quan, phục vụ lợi ích con người.
Việc bồi dưỡng tư duy Vật lý trong quá trình dạy học vật lý có tác dụng trước
hết là giúp HS thu nhận kiến thức vật lý một cách sâu sắc, khơng máy móc, biết
vận dụng kiến thức vào thực hành. Từ đó mà kiến thức HS thu nhận được sẽ trở
nên bền vững và sinh động. Ngồi ra, nó cịn có tác dụng giúp HS tạo một kỹ năng
làm việc có suy nghĩ, có phương pháp, biết lựa chọn phương án hiệu quả nhất.
Việc giải bài tập thí nghiệm vật lý nó địi hỏi phải làm thí nghiệm để xác
định một đại lượng vật lý nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thông số
vật lý, hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết. Các BTTN nhằm củng
cố, khắc sâu và mở rộng kiến thức vật lý. Mặt khác, BTTN là phương tiện rèn
luyện cho HS kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy và phương pháp suy luận trong
học tập vật lý góp phần bồi dưỡng tư duy vật lý cho HS.
BTTN vật lý có nội dung gần gũi với cuộc sống hàng ngày, có thể giải trong
lúc dạo chơi, đi tham quan du lịch, các bài tập mang tính thiết kế, sáng tạo, nhằm
kích thích hứng thú học tập, óc tị mị quan sát và sáng tạo của học sinh. Khi giải
các BTTN, học sinh không chỉ thực hiện các thao tác chân tay mà còn được rèn


6
luyện các thao tác tư duy như là phân tích, tổng hợp, phán đốn, xây dựng phương
án thí nghiệm, dự đốn kết quả thí nghiệm, quan sát, đo đạc xử lý số liệu, rút ra kết
luận, so sánh như là một nhà khoa học, nhà nghiên cứu. Ngồi ra cịn khắc phục
được tình trạng áp dụng cơng thức một cách máy móc.
Tuy nhiên, ở các trường trung học phổ thơng nước ta hiện nay việc dạy
BTTN hầu như không được chú ý đến. Chỉ có một số trường chuyên có học sinh

dự thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế mới được giải loại bài tập này. Trong các đề
kiểm tra học kì, đề thi tốt nghiệp, cao đẳng, đại học chưa đưa các BTTN vào nên
việc dạy học gần như bỏ qua loại bài tập này. Trong các sách giáo khoa, sách bài
tập vật lý cũ BTTN hầu như khơng có. Sau lần thay sách giáo khoa năm học 20062007 các BTTN cũng được quan tâm chú ý hơn, song số lượng vẫn cịn rất ít so với
các bài tập thông thường. Việc không phát huy được tác dụng của BTTN đó làm
hạn chế chất lượng dạy và học vật lý nói chung và tay nghề thực hành của học sinh
nói riêng, đây là điểm thua thiệt của học sinh nước ta so với nước ngoài.
Trong chương “ Các định luật bảo tồn” Vật lý lớp 10 THPT có nhiều kiến
thức được áp dụng để giải thích các hiện tượng tự nhiên, nhiều kiến thức rất gần
gũi với đời sống hàng ngày, và được áp dụng tính tốn trong khoa học kỹ thuật
hiện đại. Tuy nhiên, BTTN để rèn luyện tư duy vật lý cho HS thì q ít. Để kiến
thức mà HS học được đến gần với thực tiễn hơn thì nên có nhiều BTTN hơn nữa.
Vì những lý do trên tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập
thí nghiệm chương “ Các định luật bảo toàn” Vật lý lớp 10 THPT”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương “ Các định luật
bảo tồn” Vật lý lớp 10 trung học phổ thông và đề xuất phương án sử dụng hệ
thống bài tập đã biên soạn góp phần bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Hoạt động dạy và học vật lý ở trường THPT.
- Bài tập thí nghiệm Vật lý ở trung học phổ thông.


7
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Chương “ Các định luật bảo tồn” Vật lý lớp 10 THPT.
- Bài tập thí nghiệm và vấn đề bồi dưỡng tư duy vật lý.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống bài tập thí nghiệm chương “Các định luật bảo

tồn” Vật lý 10 trung học phổ thơng đảm bảo tính khoa học và sử dụng hệ thống
bài tập đó vào q trình dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần bồi dưỡng tư duy
vật lý cho học sinh.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về tư duy vật lý và bồi dưỡng tư duy vật lý cho học
sinh trong dạy học ở trường THPT.
5.2. Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý và vấn đề
bồi dưỡng tư duy vật lý thơng qua dạy học bài tập thí nghiệm ở trường THPT.
5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập thí nghiệm vật lý ở một số trường THPT
huyện Diễn châu, tỉnh Nghệ an.
5.4. Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa vật lý 10 THPT; đặc biệt là chương
“Các định luật bảo toàn”.
5.5. Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm theo định hướng nghiên cứu của đề tài.
5.6. Thiết kế một số tiến trình dạy học với hệ thống bài tập thí nghiệm đó xây dựng
theo hướng bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh.
5.7. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các tiến trình dạy
học đã đề xuất.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Vật lý.
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập, và các tài liệu tham
khảo.
6.2. Phương pháp điều tra


8
- Điều tra thực trạng dạy học bài tập thí nghiệm ở trường THPT hiện nay.
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Dùng để tổ chức thí nghiệm sản phẩm, đánh giá hiệu quả sư phạm nhằm
kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài.

6.4. Phương pháp thống kê toán học
- Dùng để xử lý thống kê các số liệu thu thập được từ điều tra và thực nghiệm
sư phạm.
7. Đóng góp của luận văn
7.1. Về lý luận
- Tổng hợp cơ sở lý luận về bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong quá
trình dạy học.
- Tổng hợp cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng bài tập thí nghiệm
trong dạy học.
7.2. Về thực tiễn
- Khảo sát, phác thảo được bức tranh về sử dụng bài tập thí nghiệm trong
dạy học vật lý ở một số trường thuộc huyện Diễn châu, tỉnh Nghệ an.
- Xây dựng mới, sưu tầm, biên soạn được 22 bài tập thí nghiệm dùng cho
dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý lớp 10 THPT.
- Thiết kế được 4 tiến trình dạy học có sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm
đã xây dựng theo hướng bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh.


9
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY
VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
1.1.
Tư duy vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học
1.1.1. Tư duy vật lý

Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng
phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ
và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định

lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các lý
thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn [12].
Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi
phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động
chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp
cuối cùng. Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của
tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những
bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi
một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố. Có như thế ta mới xác
lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng
giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật
hiện tượng. Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúngthực tế
khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn. Để làm việc đó, ta phải xuất
phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đốn những hiện tượng
mới có thể quan sát được trong thực tiễn. Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới
đúng như dự đốn thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý.
Mặt khác, việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điều
kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo
hướng có lợi cho con người, thỏa mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người.
Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, con người sử dụng tổng hợp, xen
kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý luận, tư duy
lơgic và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mơ hình hố...


10
1.1.2. Đặc điểm của tư duy vật lý
1.1.2.1. Tính có vấn đề của tư duy vật lý
Trong những năm gần đây, nhiều vấn đề thuộc về bản chất tâm lý của q
trình tư duy được làm sáng tỏ, trong đó nổi bật nhất đó là luận điểm của X. L.
Rubinstein về điểm xuất phát của quá trình tư duy. Theo ông “ Quá trình tư duy bắt

đầu từ sự phân tích tình huống có vấn đề”. Bởi vì, vấn đề do giáo viên đặt ra chưa
chắc đã có tác dụng làm cho học sinh suy nghĩ, học sinh chỉ bắt đầu suy nghĩ và
suy nghĩ say sưa khi họ được đặt vào tình huống có vấn đề [ 5] . Trong quá trình học
tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo, nếu trong quá trình dạy học
chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có
thể hiểu biết thế giới chứ khơng thể cải tạo thế giới. Còn tư duy sáng tạo thường
xuất hiện trong quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học.
Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng động,
sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong dạy học cần phải rèn
luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Để làm được điều này chúng ta phải tạo
ra các tình huống dạy học mơ phỏng q trình nhận thức của nhà khoa học, luôn
đặt học sinh vào các tình huống có vấn đề. Nhưng các tình huống có vấn đề đó
phải được học sinh nhận thức đầy đủ, được chuyển thành nhiệm vụ của cá nhân, có
nhu cầu giải quyết và nhận thức.
Những dấu hiệu tình huống có vấn đề:
- Phải chứa đựng một điều gì đó đã biết làm dữ liệu, và cho trước dữ liệu
nào đó làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, cho sự tìm tịi sáng tạo;
- Nó bao hàm cái gì đó chưa biết, địi hỏi phải có sự tìm tịi sáng tạo có sự
tham gia hoạt động tư duy và có sự nhanh trí;
- Thể hiện sự mới lạ tính khơng bình thường của bài tốn nhận thức, nhằm
kích thích hứng thú, tìm tịi của học sinh.
Như vậy tình huống có vấn đề ln chứa đựng cái mới, cái khác lạ nhưng
phải phù hợp với mức độ của học sinh. Mỗi bài tập thí nghiệm sẽ là một vấn đề,
khi đọc đề bài học sinh sẽ đươc đặt vào tình huống có vấn đề, với tình huống có


11
vấn đề đó học sinh khơng thể nhận thức bằng con đường cảm tính mà địi hỏi phải
được giải quyết bằng phương pháp mới tức là phải tư duy.
1.1.2.2. Tính trừu tượng và khái quát của tư duy Vật lý

Tư duy vật lý phản ánh cái bản chất chung cho nhiều sự vật hiện tượng,
đồng thời đã trừu xuất khỏi những sự vật hiện tượng đó. Nhờ tính chất trừu tượng
và khái quát, tư duy có thể cho phép ta đi sâu vào bản chất và mở rộng phạm vi
nhận thức sang cả những sự vật, hiện tượng cụ thể mới mà trước đây ta chưa biết.
Như vậy, tư duy vật lý không chỉ giải quyết những nhiệm vụ hiện tại, mà cịn nhìn
xa vào tương lai, qua đó có thể xử lí kịp thời, phù hợp nhất và có khả năng cải tạo
thế giới [17].
1.1.2.3. Tư duy Vật lý có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính
Tư duy và nhận thức cảm tính có quan hệ chặt chẽ với nhau bổ sung cho
nhau. Tư duy phải dựa trên tài liệu cảm tính, kinh nghiệm, cơ sở trực quan sinh
động. Nhận thức cảm tính là một khâu của mối quan hệ trực tiếp giữa tư duy với
hiện thực. Thiếu tài liệu cảm tính thì khơng có gì để tư duy. Ngược lại tư duy và
những kết quả của nó có ảnh hưởng mạnh mẽ chi phối các quá trình nhận thức cảm
tính [17].
1.1.2.4. Tính gián tiếp của tư duy Vật lý
Tư duy Vật lý giúp con người phản ánh những đối tượng không tác động
trực tiếp vào các giác quan thông qua những dấu hiệu gián tiếp và ngôn ngữ, nhờ
sử dụng những công cụ, phương tiện ngôn ngữ mà con người có khả năng tư duy
phát hiện ra bản chất của sự vât hiện tượng, quy luật giữa chúng, đồng thời giúp
mở rộng không giới hạn những khả năng nhận thức của con người.
1.1.2.5. Tư duy Vật lý có quan hệ chặt chẽ với ngơn ngữ
Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ, ngôn ngữ là phương tiện, là hình thức
biểu đạt của tư duy. Ngơn ngữ cố định lại các kết quả của tư duy, nhờ đó làm khách
quan hóa chúng cho người khác và cho cả bản thân chủ thể tư duy. Khơng có ngơn
ngữ thì bản thân q trình tư duy khơng diễn ra được, đồng thời các sản phẩm của
tư duy cũng không thể sử dụng được. Tuy nhiên, tư duy vật lý khơng bằng lịng với
lập luận chặt chẽ mà địi hỏi có sự kiểm nghiệm trong thực tế[12].


12

1.1.3. Bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học mơn Vật lý ở trường THPT
Một vấn đề lớn có tính chất bao trùm lên các luận điểm về phát triển tư duy,
phát triển trí thơng minh là luận điểm của C. Mác về vai trò của hoạt động thực
tiễn đối với sự phát triển của trí tuệ cuả con người. C. Mác và Ăngghen viết: “…
một cuộc đời đa dạng , thì tư duy của cá nhân ấy cũng mang tính chất tồn diện
như mọi biểu hiện khác của cuộc sống của cá nhân người ấy. Đối với những tư
tưởng tiến bộ trong tâm lý học, đặc biệt là trong các nước xã hội chủ nghĩa, không
những luận điểm trên được thừa nhận trên phương diện lý luận mà cả trong thực tế
dạy học ở nhà trường. Vấn đề bản chất tâm lý của quá trình tư duy được làm sáng
tỏ mà nổi bật đó là luận điểm của X.L.Rubinstein về điểm xuất phát của q trình
tư duy, ơng viết: “ Quá trình tư duy bắt đầu từ sự phân tích tình huống có vấn đề”,
là một đóng góp quan trọng trong việc hoàn thiện kho tàng lý luận về sự phát triển
tư duy của người học sinh. Ta coi trọng việc tổ chức quá trình dạy sao cho có điều
khiển từ bên trong, nghĩa là sinh động, hứng thú đối với HS, bởi vì mục đích của
nhà trường ta là đào tạo thế hệ trẻ thành những con người mới xã hội chủ nghĩa,
lao động và học tập một cách tự giác và sáng tạo. Một yếu tố quan trọng để sáng
tạo là hứng thú. Hứng thú gây ra sáng tạo và sáng tạo lại gây ra hứng thú mới. Bên
cạnh việc rèn luyện cho HS tư duy sáng tạo, tâm lý học hiện đại không phủ nhận
vai trị của trí nhớ, bởi lẽ đương nhiên là “ có bột mới gột nên hồ”, khơng thể sáng
tạo từ chỗ khơng có gì. Nhưng chỉ ghi nhớ đơn thuần, khơng biết suy nghĩ vận
dụng sáng tạo thì đó là kiến thức chết, vơ dụng. Vì vậy, để kiến thức cơ bản mà HS
đã học được vận dụng một cách linh hoạt, đa dạng, khơng máy móc thì nhiệm vụ
của người giáo viên vật lý là phải bồi dưỡng cho các em cách tư duy, lơgic mang
tính khoa học và mang nét đặc thù của bộ môn vật lý [ 5] .
1.1.3.1. Bồi dưỡng lịng say mê, kích thích tính tị mị, ham hiểu biết, u thích
mơn Vật lý của HS
Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra trong đầu HS. Tư duy chỉ thực sự có hiệu
quả khi HS tự giác mang hết sức mình để thực hiện. Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi
trong đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải

13
mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và
một bên là trình độ kiến thức hiện có khơng đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải
xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới. Lúc đó HS vừa ở trạng thái tâm lý
căng thẳng, vừa hưng phấn khao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được
mâu thuẫn, để đạt được trình độ cao hơn trên con đường nhận thức. Ta nói rằng HS
được đặt vào “tình huống có vấn đề”.
Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngồi như: khen
thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, hứa hẹn một tương lai tốt đẹp….Nhu
cầu, hứng thú có thể nảy sinh ngay trong q trình học tập, nghiên cứu một môn
học, một bài học, nghĩa là từ mâu thuẫn nội tại của quá trình nhận thức. Trong quá
trình giải BTTN, HS phải thực hiện hàng loạt các hoạt động như giải thích hiện
tượng, thiết kế phương án thí nghiệm, xây dựng kế hoạch thí nghiệm, lựa chọn
dụng cụ, bố trí thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm, thu nhận số liệu, xử lý kết quả,
tính sai số, tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến sai số, tìm biện pháp làm giảm sai
số,..thì mới gặp nhiều điều bất ngờ, mới lạ, bế tắc. Khi đó trong đầu HS xuất hiện
các câu hỏi tại sao như: tại sao lại xảy ra hiện tượng này? Tại sao lại cho kết quả
như thế này? Hiện tượng này bị chi phối bởi quy luật nào? Các tình huống bất ngờ
xảy ra đó gây sự tị mị, ngạc nhiên, kích thích hứng thú học tập cho HS, làm cho
HS phải tư duy, suy nghĩ, tạo cho HS nhu cầu học tập mong muốn hiểu biết rộng
hơn, muốn tự mình khám phá những điều mới mẻ đối với bản thân. Qua đó, HS
cảm nhận được ý nghĩa của việc học môn Vật lý.
1.1.3.2. Bồi dưỡng kỹ năng, kỹ xảo thực hiện các thao tác tư duy và suy luận
logic
Khi giải các BTTN, HS không chỉ thực hiện các thao tác chân tay mà cịn
được rèn luyện kỹ năng phân tích, mơ tả các hiện tượng, quá trình Vật lý tổng hợp các
mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận
tổng quát nhờ suy luận qui 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 lý, các ứng dụng trong sản

xuất và đời sống của các kiến thức đã học. Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện


14
cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và phương pháp suy luận trong học
tập Vật lý, góp phần bồi dưỡng tư duy vật lý cho HS.
Các thao tác tư duy diễn ra trong óc của giáo viên và học sinh. HS không thể
quan sát giáo viên thực hiện chúng như thế nào đẻ bắt chước và giáo viên cũng không
thể thấy được HS thực hiện như thế nào để uốn nắn giúp đỡ. Vậy thì làm thế nào để
dạy cho HS hoàn thành những thao tác tư duy đó một cách có hiệu quả như là dạy họ
hồn thành một cơng việc bất kỳ? Đối với HS PT chưa có nhiều kinh nghiệm hoạt
động tư duy, ta có thể bồi dưỡng bằng các cách sau:
- GV lựa chọn con đường hình thành những kiến thức Vật lý phù hợp với các
qui luật của lôgic học và tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn xuất
hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy và suy luận
lôgic mới có thể giải quyết được vấn đề và hồn thành nhiệm vụ học tập. Con
đường mà HS phải tự lực hoạt động để xây dựng nên những kiến thức mới, người
GV chỉ cần hỗ trợ, động viên, khuyến khích HS bằng các nhận xét theo kiểu phân
biệt chứ không phải là con đường thông báo những kiến thức mới dưới dạng đã có
sẵn.Những tình huống phổ biến trong đó bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư
duy là:
+ Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật hiện tượng.
+ Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây ra
một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng.
+ Xác định yếu tố nào là quan trọng nhất tác động đến diễn biến của hiện
tượng, tính chất của sự vật.
+ Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng.
+ Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật hiện tượng.
+ Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, thí nghiệm.
+ Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm trừu

tượng, những mối quan hệ thực chất.
+ Tìm mối quan hệ nhân quả của các hiện tượng.
+ Dự đoán diễn biến của hiện tượng.
+ Giải thích một hiện tượng


15
+ Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng Vật lý hoặc để kiểm tra
một giả thuyết.
-Tăng cường sử dụng hệ thống câu hỏi để định hướng cho HS tiến hành các
thao tác tư duy và suy luận lơgic thích hợp trong mỗi tình huống cụ thể. Với những
câu hỏi rõ ràng, có tính chất gợi ý nêu vấn đề, GV có thể tạo điều kiện cho mọi HS
phải động não, tư duy để tích cực tham gia vào q trình chiếm lĩnh tri thức. Trật
tự lơgic của các câu hỏi hướng dẫn HS từng bước phát hiện ra bản chất của sự vật,
qui luật của hiện tượng, kích thích tính tích cực tìm tịi, sự ham muốn hiểu biết. Kết
quả là HS vừa lĩnh hội kiến thức mới đồng thời biết được cách thức đó, trưởng
thành thêm một bước về trình độ tư duy. Những câu hỏi phổ biến hay dùng là:
+ Quan sát thấy hiện tượng diễn biến như thế nào? Qua những giai đoạn
nào?
+ Quan sát thấy một đại lượng Vật lý, một tính chất của sự vật biến đổi như
thế nào trong hiện tượng này, trong thí nghiệm này?
+ Có điểm gì giống nhau và khác nhau trong 2 thí nghiệm này?
+ Trong các hiện tượng quan sát được, có thể chỉ ra ngun nhân chung nào
khơng ?
+ Có thể rút ra được kết luận gì chung sau khi khảo sát các trường hợp
trên?
+ Trong những điều kiện cụ thể đã cho ta có thể dự đốn hiện tượng xảy ra
như thế nào? Căn cứ vào đâu để dự đoán?
+ Hiện tượng đang xem xét tuân theo định luật nào? Qui tắc nào?
+ Giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế?

+ Giữa đại lượng A và B có mối quan hệ thế nào trong hiện tượng này?
- GV phân tích các câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của học sinh trong khi
thực hiện các thao tác tư duy, suy luận lôgic và hướng dẫn cách sữa chữa.
Những sai lầm của HS thường do các nguyên nhân sau đây:
+Không nhận ra những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng.
+ Không phát hiện ra những biến đổi bên ngoài của các sự vật, hiện tượng.


16
+ Khơng nhận biết được những dấu hiệu bên ngồi của sự vật, hiện tượng có
quan hệ với các khái niệm trừu tượng nào của vật lý.
+ Không phân biệt được những thay đổi có tính ngẫu nhiên và những biến
đổi có tính quy luật.
+ Khơng nắm được những khái niệm, những định luật cần thiết phải biết
trước khi xây dựng một phán đoán hay một suy luận.
Việc sửa chữa những sai lầm đó của HS cần phải làm một cách công phu, tỉ
mỉ theo ba hướng sau đây:
+ Bổ sung, ôn tập lại cho HS những kiến thức cần có đã được học
+ Tổ chức cho HS quan sát lại các hiện tượng sau khi đã định hướng rõ hơn
mục đích quan sát và kế hoạch quan sát.
+ Yêu cầu HS phát biểu rõ từng giai đoạn của suy luận để phát hiện chỗ
đúng, chỗ sai của từng giai đoạn.
- Giáo viên giúp HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện những suy luận
lôgic dưới dạng một số quy tắc đơn giản phổ biến trong học tập Vật lý như:
+ Qui nạp tìm nguyên nhân của hiện tượng.
+ Qui nạp tìm mối liên hệ hàm số giữa hai đại lượng Vật lý.
+ Diễn dịch dự đoán hiện tượng.
+ Diễn dịch giải thích hiện tượng. [11], [12]
1.1.3.3. Bồi dưỡng kĩ năng giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp
thực nghiệm

Để rèn luyện tư duy Vật lý cho HS thì có thể tập dượt cho các em giải quyết
các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp nhận thức của các nhà Vật lý.
Trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức Vật lý thông
qua việc giải BTTN, GV làm cho các em hiểu được nội dung các phương pháp
nhận thức Vật lý và tư duy của các phương pháp này ở mức độ thích hợp, tùy theo
trình độ của HS và điều kiện của nhà trường. Sau một số lần áp dụng các phương
pháp nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái qt hóa thành một trình tự các giai
đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động


17
nhận thức Vật lý của HS. Phương pháp thí nghiệm trong dạy học Vật lý đã trở
thành tư tưởng chỉ đạo của các nhà cải cách giáo dục.
Khi giải BTTN, HS phải quan sát các hiện tượng, loại bỏ đặc điểm không
bản chất, xác định đặc điểm bản chất, thiết kế các phương án, sử dụng dụng cụ thí
nghiệm... đó là điều kiện để HS tham gia tích cực các thao tác chân tay và trí tuệ.
Ngồi ra khi giải BTTN, HS trải qua các giai đoạn gần giống như chu trình sáng
tạo khoa học. Nếu bài tốn đưa ra một vấn đề cần giải quyết, HS phải suy nghĩ,
xem xét cân nhắc xem vấn đề đó liên quan đến kiến thức Vật lý nào ta đã biết, đề
ra giả thuyết, xây dựng phương án, tiến hành thí nghiệm kiểm tra và rút ra kết luận
một cách khoa học từ kết quả.
Việc giải BTTN giúp HS tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa học,
làm quen cách làm việc của các nhà khoa học. Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận
dạy học của dạy học phương pháp thực nghiệm bằng biện pháp sử dụng các BTTN,
việc HS tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đốn,
trừu tượng hóa, khái qt hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn
luyện.Việc giải các BTTN là những nghiên cứu nhỏ tạo điều kiện tốt góp phần bồi
dưỡng tư duy vật lý cho HS. Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ
năng giải quyết vấn đề nhận thức theo PPTN [9].
Trong q trình dạy theo PPTN, GV có thể sử dụng các BTTN định tính

hoặc có thể được tiến hành thí nghiệm đơn giản, nhanh gọn trên lớp nhằm kích
thích sự mong muốn tìm tịi của HS. GV hướng dẫn HS xây dựng các dự đoán, giả
thuyết khoa học dựa vào sự liên tưởng đến một kinh nghiệm có sẵn hoặc sự tương
tự, sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đốn giữa chúng có mối quan
hệ nhân quả, dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng
tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng, sự thuận
nghịch của nhiều quá trình, sự mở rộng phạm vi kiến thức đã biết sang lĩnh vực
khác hoặc dự đoán về mối quan hệ định lượng giữa hai đại lượng Vật lý được biễu
diễn bằng các hàm số như bằng nhau, tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất,
tỉ lệ bậc hai, tỉ lệ theo hàm số lượng giác, sự bảo toàn của một đại lượng [ 16] .


18
1.1.3.4. Bồi dưỡng kỹ năng diễn đạt vấn đề theo ngơn ngữ Vật lý
Ngơn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy. Mỗi khái niệm vật lý được biểu
đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lý được phát biểu bằng một mệnh
đề, mỗi suy luận gồm nhiều phán đoán liên tiếp.Tuy kiến thức vật lý rất đa dạng
nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý cũng có
những hình thức chung nhất định, vì thế mà phải cần rèn luyện cho HS quen dần.
Ngồi ra ngơn ngữ dùng trong các định nghĩa, định luật Vật lý nhiều khi lại khơng
hồn tồn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng. Để mô tả
một loại hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng của loại
hiện tượng đó. Định nghĩa một đại lượng Vật lý thường gồm hai phần. Một phần
nêu đặc điểm định tính và một phần nêu lên đặc điểm định lượng. Một định luật
Vật lý thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những
điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra. Đặc biệt đáng chú ý là nhiều khi
trong vật lý, vẫn dùng những từ thường dùng trong ngôn ngữ hang ngày, nhưng có
một nội dung phong phú và chính xác hơn. Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả
trong một khái niệm mới cần giải thích rõ cho HS và u cầu họ sử dụng nó một
cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày.

Như vậy thông qua việc giải bài tập thí nghiệm học sinh được rèn luyện kỹ
năng sử dụng các thuật ngữ Vật lý, hiểu được các ý nghĩa Vật lý các khái niệm,
định luật thuyết Vật lý... Muốn có ngơn ngữ Vật lý mạch lạc thì những điều học
sinh truyền đạt cần phải được suy nghĩ rõ ràng, mạch lạc ngay từ trong đầu, nghĩa
là phải cần được tư duy hỗ trợ. Mặt khác chính ngơn ngữ Vật lý mạch lạc là
phương tiện làm cho tư duy Vật lý của học sinh phát triển đến một chất lượng mới.
1.1.3.5. Bồi dưỡng kĩ năng giải BTTN
Bài tập vật lý là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn
luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS. Bởi vì giải bài
tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của HS. Trong khi giải bài tập HS phải
phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính
tốn, khi cần thiết thì phải tiến hành các thí nghiệm( BTTN), thực hiện các phép
đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của


19
mình. Trong những điều kiện đó tư duy sáng tạo, tư duy logic của HS được phát
triển, năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao[15]. Khi giải BTTN, trí tuệ
của HS phải vận động để đi từ các điều kiện dẫn đến câu trả lời. Thông qua các
hoạt động quan sát, vận dụng trí nhớ, phân tích tổng hợp, suy luận phán đoán... HS
giải quyết các vấn đề thực tiễn, hiểu rõ hơn bản chất, đặc điểm của các kiến thức
Vật lý, nắm vững vị trí của mỗi yếu tố kiến thức trong hệ thống tương ứng, dần dần
làm cho khả năng vận dụng kiến thức Vật lý một cách linh hoạt, nhuần nhuyễn,
làm cho tư duy vật lý của các em thêm mềm dẻo.
Để HS vận dụng linh hoạt các bước cơ bản giải BTTN Vật lý, GV cần rèn luyện
cho HS các kĩ năng như thu thập thơng tin, xử lí thơng tin, vận dụng thông tin.
- Kĩ năng thu thập thông tin: Đây là kĩ năng quan trọng giúp HS thực hiện
linh hoạt các bước tìm hiểu, phân tích nội dung bài tập. Để giải BTTN, trước hết
HS cần phải đọc kĩ đề bài, xác định ý nghĩa Vật lý của các thuật ngữ, các “Từ
khóa”, phân biệt dữ liệu xuất phát và yêu cầu phải tìm. Đồng thời HS phải thu thập

các thơng tin liên quan đến nội dung bài tập để xác định được loại BTTN đang
giải, hoặc kiến thức về đặc điểm cấu tạo, cách dùng, công dụng,... của các dụng cụ
đo lường, hoặc các định nghĩa, định luật, các quy tắc Vật lý liên quan đến hiện
tượng, đại lượng, quá trình Vật lý đang xét.
- Kĩ năng xử lý thơng tin được rèn luyện trong q trình HS xử lí các thông
tin thu thập được. Trên cở sở thông tin đó, HS xác định những nội dung, các mối
liên hệ cơ bản. Thực hiện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh,... và
các suy luận qui nạp, diễn dịch, HS nhận biết được diễn biến của các hiện tượng thí
nghiệm hoặc xác lập được mối liên hệ giữa dự kiện xuất phát và yêu cầu tìm mối
quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua mối quan hệ trung gian.
- Kĩ năng vận dụng thông tin giúp HS giải quyết có hiệu quả các yêu cầu của
bài tập.Từ kết quả xử lí thơng tin, HS vận dụng vào giải thích, dự đốn hiện tượng
Vật lý.Dựa vào mối quan hệ giữa dự kiện xuất phát và yêu cầu cần tìm thiết lập
được, HS có thể thiết kế phương án thí nghiệm để rút ra kết luận về mối quan hệ
giữa các hiện tượng, đại lượng Vật lý, áp dụng kiến thức thu được vào thực tiễn.


20
Như vậy, việc bồi dưỡng tư duy Vật lý trong q trình dạy học Vật lý có tác
dụng trước hết là giúp HS thu nhận kiến thức Vật lý một cách sâu sắc, khơng máy
móc, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó kiến thức mà HS thu nhận được
sẽ trở nên bền vững và sinh động. Hơn nữa, nó cịn có tác dụng giúp HS tạo một kĩ
năng và thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài
cho HS.
1.2. Bài tập thí nghiệm vật lý
1.2.1. Khái niệm
BTTN Vật lý là những bài tập mà trong khi giải phải tiến hành những thí
nghiệm, những quan sát hoặc để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc tìm các số liệu,
dữ kiện dùng cho việc giải bài tập. Những thí nghiệm này có thể do GV tiến hành
để HS quan sát, có thể do HS tự thực hiện ở lớp, ở phịng thí nghiệm hay ở nhà.

Nhưng dù sao cũng vẫn là những thí nghiệm đơn giản, với những dụng cụ đơn giản
dễ tìm, có thể sử dụng ngay những đồ dùng học tập, dụng cụ sinh hoạt hàng ngày
hoặc HS tự làm được từ những vật liệu rẻ tiền, phế liệu từ đồ chơi trẻ em.... Những
thí nghiệm này có thể mang tính chất nghiên cứu khảo sát, tìm hiểu một khía cạnh
mới của kiến thức đã học hoặc nghiệm lại các vấn đề đã được rút ra từ lý thuyết nói
chung [ 5] .
Giải BTTN là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập,
tăng cường hứng thú, sáng tạo, gắn học với hành, lý luận với thực tế, kích thích
tính tích cực, chủ động, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát của từng HS và
đặc biệt là HS khá giỏi.
BTTN có thể được sử dụng trong các tiết học lý thuyết, tiết bài tập, tiết ôn
tập, kiểm tra( như yêu cầu hS thiết kế, mơ tả một thí nghiệm), trong các buổi thực
hành, ngoại khóa, tham quan du lịch…Vì thế độ phức tạp của nó cũng khác nhau.
Muốn nâng cao chất lượng học tập, đào sâu mở rộng kiến thức, phát triển tư duy
sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lý chúng ta phải cho HS tăng cường giải
nhiều BTTN. Dĩ nhiên không quên kết hợp BTTN với các loại bài tập vật lý khác.
1.2.2. Chức năng của bài tập thí nghiệm [12], [19]
BTTN vừa mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm nó có tác dụng
lớn trong việc bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm- phương pháp cơ bản


21
của nhận thức vật lý. Loại bài tập này có nhiều tác dụng cả về ba mặt: giáo dưỡng,
giáo dục, giáo dục kỹ thuật tổng hợp giống như tác dụng của BTVL nói chung và
tác dụng của thí nghiệm thực tập vật lý. Không những thế loại bài tập này có ưu
điểm hơn loại bài tập khác ở chỗ HS khơng thể giải chúng một cách hình thức, áp
dụng cơng thức một cách máy móc, mà nó địi hỏi học sinh phải vận dụng một
cách tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kỹ năng hoạt động trí óc
và chân tay, vận dụng vốn hiểu biết về vật lý, kỹ thuật và đời sống hàng ngày, để tự
mình xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn phương tiện, điều kiện thí nghiệm,

thực hiện thí nghiệm theo quy trình, đúng quy tắc để thu thập và xử lý các kết quả
nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài tốn đặt ra. Vì vậy việc giải bài tập
thí nghiệm vật lý sẽ giúp HS củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức; phát triển năng
lực tư duy sáng tạo; rèn luyện kỹ năng thực hành và vận dụng kiến thức vào thực
tiễn; tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học, thể hiện như sau:
1.2.2.1. Củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức vật lý
Để giải các BTTN, HS phải vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, điều
đó giúp các em củng cố và khắc sâu được kiến thức đã học, nhờ vậy mà kiến thức
mà các em nắm được vững chắc hơn, có tính hệ thống hơn. BTTN cũng có thể sử
dụng để nghiên cứu kiến thức mới, xây dựng khái niệm vật lý mới để giải thích
hiện tượng vật lý mới do bài tập phát hiện ra, tức là đã nâng cao mở rộng kiến thức
vật lý cho HS. Vì vậy thường xuyên giải BTTN vật lý sẽ góp phần đáng kể trong
việc trau dồi kiến thức vật lý cho HS.
1.2.2.2. Phát triển tư duy sáng tạo và năng lực nhận thức
Trong khi giải BTTN, do phải tự mình phân tích các điều kiện bài tốn, tự
xây dựng những lập luận, có thể tự lập phương án thí nghiệm, tự tìm kiếm, mua
sắm thiết bị thí nghiệm, tự lực tiến hành thí nghiệm, thu thập thơng tin, xử lý số
liệu. Điều đó rèn luyện được tính tích cực chủ động sáng tạo trong học tập của HS,
đồng thời phát triển được năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho HS.
1.2.2.3.

Rèn luyện kỹ năng thực hành và vận dụng kiến thức vào thực
tiễn

Khi giải BTTN là yêu cầu phải làm thí nghiệm để lấy số liệu để hồn thành
bài giải, vì vậy, sau q trình tư duy phân tích, tổng hợp …HS phải lựa chọn được
phương án thí nghiệm đơn giản nhất, tối ưu nhất và lựa chọn dụng cụ để tiến hành


22

thí nghiệm, lấy số liệu, xử lý số liệu và đưa ra kết quả bài tập. Đây là lúc tập cho
HS làm nhà thiết kế chế tạo trẻ tuổi. Tính chất thiết kế chế tạo này càng gây được
hứng thú mạnh mẽ cho HS khi bài tập liên quan đến thực tiễn, đến kỹ thuật hiện
đại. Như vậy qua việc giải BTTN đã rèn luyện được cho HS kỹ năng thực hành,
thao tác làm thí nghiệm một cách khoa học nhằm nâng cao tay nghề cho HS và biết
vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn.
1.2.2.4.

Dẫn học sinh tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học[9]

Vật lý học là môn khoa học thực nghiệm, phần lớn các kiến thức vật lý đều
được xây dựng bằng thực nghiệm. Vì vậy một trong những giải pháp hữu hiệu để
nâng cao hiệu quả dạy học vật lý là áp dụng phương pháp thực nghiệm- một trong
những phương pháp cơ bản của nhận thức vật lý. BTTN vừa mang tính lí thuyết
vừa mang tính thực nghiệm nó có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng cho HS
phương pháp thực nghiệm này. Điều này được thấy rõ khi HS tiến hành các bước
trong quá trình giải BTTN Vật lý sau đây:
Bước 1: Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài tốn, phân tích bản chất Vật lý
của bài tập.
Bước 2: Xây dựng phương án giải (lập luận, tính tốn, hay phương pháp thí
nghiệm)
Bước 3: Tiến hành giải: tính tốn, lập luận, trình bày lời giải (nếu có thể giải
bằng lí thuyết). Hoặc xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn phương án thí
nghiệm tối ưu nhất.
Bước 4: Tiến hành thí nghiệm, quan sát và thu thập số liệu.
Bước 5: Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài tập.
Các hoạt động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một BTTN có tính chất
tương tự với những hoạt động diễn ra khi nghiên cứu bằng PPTN. Đây chính là cơ
sở tâm lí và lí luận dạy học của dạy học PPTN bằng biện pháp sử dụng các BTTN,
việc HS tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đốn,

trừu tượng hóa, khái qt hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn
luyện.


23
Việc giải các BTTN, đó là nghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát huy tư
duy và khả năng nhận thức cho HS.
1.2.3. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý
Căn cứ vào mức độ khó khăn khi giải bài tập và phương thức giải, chúng tôi chia ra
làm ba loại như sau [8], [9]:
- Bài tập thí nghiệm định tính.
- Bài tập thí nghiệm định lượng.
- Bài tập thí nghiệm nghiên cứu, chế tạo.
1.2.3.1. Bài tập thí nghiệm định tính
Loại bài tập này khơng có các phép đo đạc, tính tốn định lượng. Khi giải nó
thì HS phải lắp ráp TN theo sơ đồ cho trước hoặc theo những điều kiện đã xác
định, hoặc TN có sẵn, sau đó điều khiển cho TN vận hành. HS phải quan sát diễn
biến của hiện tượng vật lý trong TN và sử dụng những suy luận lôgic dựa trên cơ
sở các định luật, khái niệm Vật lý đã học để mơ tả và giải thích những kết quả đã
quan sát được. BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:
Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng. Đó là những bài tập yêu cầu HS:
- Làm TN theo sự hướng dẫn của giáo viên.
- Quan sát TN theo mục tiêu đã chỉ sẵn.
- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải trả lời các câu hỏi như:
- Hiện tượng xảy ra như thế nào?
- Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?
Với câu hỏi thứ nhất, HS phải làm thí nghiệm để quan sát, mơ tả được
diễn biến của hiện tượng. Đó là q trình tích lũy sự kiện. Còn câu hỏi thứ hai,
HS phải liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong TN với những định nghĩa, khái

niệm, hiện tượng Vật lý đã học. Các hành động tư duy và thực hành nêu ra ở
trên rõ ràng là có tác dụng tốt để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy: phân
tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, các kỹ năng kỹ xảo thực hành khi tiến
hành thí nghiệm, kỹ năng quan sát có mục đích, khả năng lập luận, diễn đạt
bằng ngơn ngữ nói và viết.


24
Ví dụ: (Quan sát, mơ tả, giải thích) Một xe lăn có gắn quả bóng cao su đã thổi
căng. Thả cho khí trong quả bóng phụt ra. Làm thí nghiệm, quan sát hiện tượng và
giải thích kết quả quan sát.
Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN.
Với thiết bị có thể được cho sẵn, nhiệm vụ TN được xác định trước, HS vẽ
được sơ đồ TN để nếu lắp ráp theo sơ đồ đó thì TN sẽ được vận hành đầy đủ. Cũng
có thể khơng cho trước thiết bị mà chỉ đề ra nhiệm vụ TN, HS phải biết cách lựa
chọn thiết bị cho phù hợp và phải thiết kế TN để cho TN vận hành tốt.
Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thơng vì TN được tiến hành
trong tư duy. Do đó nó hồn tồn khả thi trong điều kiện trang thiết bị TN còn chưa
đầy đủ như hiện nay. Các bài tập này là tiền đề cho HS giải các BTTN định lượng.
Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế một phương án TN, một sơ đồ
TN để đo các đại lượng Vật lý, hoặc để quan sát một quá trình, một định luật Vật
lý.
Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như:
+ Cho các thiết bị... làm thế nào để đo được...
+ Cho các thiết bị... nêu phương án đo...
+ Cho các thiết bị…Hãy tìm cách xác định đại lượng…
+ Nêu các phương án đo…
Ví dụ: Hãy nêu cách xác định khối lượng của một con thuyền đậu trên mặt
hồ yên lặng bằng chiếc thước mét của em.
1.2.3.2. Bài tập thí nghiệm định lượng

Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải lắp ráp, tiến hành TN, quan sát, đo đạc
các đại lượng vật lý bằng các thiết bị, tìm mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý, xử
lý số liệu để có kết quả theo yêu cầu của đề bài. Được chia làm 2 dạng: Đo lường
đại lượng Vật lý và thiết lập, minh họa quy luật Vật lý. BTTN định lượng có thể ở
các mức độ tăng dần như sau:
Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí
nghiệm. Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận.


25
Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phịng thí nghiệm được biên soạn
ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1.
Ví dụ:
Cho một máng nghiêng có gắn nam châm điện và cổng quang điện, thỏi sắt
hình trụ, đồng hồ đo thời gian hiện số. Đặt máng thẳng đứng, đặt thỏi sắt để nam
châm hút dính. Ngắt điện nam châm cho vật rơi tự do qua cổng quang điện, đọc
thời gian hiện trên đồng hồ. Hãy đo gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm.
Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc các
đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận.
Ví dụ: Với các dụng cụ: giá đỡ có khớp nối, hai viên bi, thước mm. Hãy kiểm
tra định luật bảo toàn cơ năng.
Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm TN đo
đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật.
Các ví dụ ở mức độ 2, nếu khơng có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức độ 3.
Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ.
Ví dụ: Hãy kiểm tra định luật bảo toàn cơ năng khi một vật chuyển động
trong khơng khí.
1.2.3.3. Bài tập thí nghiệm nghiên cứu chế tạo
Là những bài tập mà yêu cầu HS nghiên cứu chế tạo những thí nghiệm (đơn
giản) bằng các vật liệu rẻ tiền, dễ mua sắm hoặc bằng các phế liệu từ đồ chơi, từ

vật dụng trong đời sống hàng ngày. Sản phẩm của BTTN dạng này có thể là một số
chi tiết kĩ thuật, cũng có thể là một thiết bị hồn chỉnh có thể vận hành được.
Loại bài tập này được chia làm 2 dạng: Thiết kế chế tạo theo mẫu (theo mẫu
hoặc theo mẫu có cải tiến) và chế tạo mới hồn tồn [8].
Có thể tóm tắt sự phân loại BTTN Vật lý trong trường phổ thông bằng sơ đồ: