Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về phóng xạ (vật lí lớp 12) theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

LÊ ANH ĐỨC

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ PHĨNG XẠ
(VẬT LÍ LỚP 12) THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG
NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH
Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số: 9.14.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HƯNG
2. TS. TRẦN NGỌC CHẤT

HÀ NỘI – 2022


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .......................................................................................xii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................ 2
5. Các nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................ 3
6. Các phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 3
7. Những đóng góp của đề tài ..................................................................................... 4
8. Cấu trúc của luận án ................................................................................................ 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 6
1.1. Các nghiên cứu về năng lực............................................................................... 6
1.1.1. Định nghĩa năng lực ...................................................................................... 6
1.1.2. Qui trình xây dựng khung cấu trúc năng lực ................................................ 7
1.1.3. Dạy học bồi dưỡng, phát triển và đánh giá năng lực .................................... 8
1.2. Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm ........................................................ 9
1.2.1. Định nghĩa và cấu trúc năng lực thực nghiệm .............................................. 9
1.2.2. Một số nghiên cứu về xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy
học, một số nghiên cứu dạy học bồi dưỡng và đánh giá năng lực thực nghiệm ....... 12
1.3. Thiết bị thí nghiệm phóng xạ - các nghiên cứu xây dựng và sử dụng thiết
bị thí nghiệm phóng xạ trên Thế giới .................................................................... 16


iv
1.3.1. Các thiết bị thí nghiệm phóng xạ từ các hãng sản xuất thiết bị thí nghiệm
lớn trên Thế giới ................................................................................................... 16
1.3.2. Các nghiên cứu việc xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm phóng xạ
trong dạy học ở một số nước trên Thế giới........................................................... 18
1.4. Những vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu ................................................. 19
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG
VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM PHĨNG XẠ TRONG DẠY HỌC

CÁC KIẾN THỨC VỀ PHÓNG XẠ THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG
LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH ............................................................ 20
2.1. Năng lực thực nghiệm ...................................................................................... 20
2.1.1. Định nghĩa năng lực thực nghiệm............................................................... 20
2.1.2. Cấu trúc năng lực thực nghiệm ................................................................... 20
2.1.3. Các mức độ của các chỉ số hành vi năng lực thực nghiệm ......................... 24
2.2. Thực trạng dạy học một số kiến thức về phóng xạ ở các trường THPT
và các quan niệm về phóng xạ của HS, SV ở Việt Nam ................................... 25
2.2.1. Phương pháp dạy học và thực trạng thiết bị thí nghiệm để dạy học một
số kiến thức về phóng xạ ở các trường THPT Việt Nam ..................................... 25
2.2.2. Quan niệm sai về phóng xạ của HS, SV Việt Nam .................................... 27
2.3. Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập trong dạy học vật lí ..... 29
2.3.1. Vai trị và sự cần thiết của thí nghiệm ........................................................ 29
2.3.2. Chức năng và hiệu quả giáo dục của TBTN thực tập trong DH vật lí ....... 30
2.3.3. Các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ............................... 31
2.3.4. Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ............................... 32
2.3.5. Quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí.................................. 33
2.3.6. Các kiểu hướng dẫn HS trong q trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí
nghiệm thực tập ...................................................................................................... 34
2.4. Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong tiến trình dạy học GQVĐ ..... 35
2.4.1. Tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo tiến trình GQVĐ ....................... 35


v
2.4.2. Tiến trình nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo triến trình
GQVĐ ................................................................................................................... 38
2.5. Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của HS trong dạy học vật lí ......... 39
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ........................................................................................ 41
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ PHÓNG XẠ ................................. 42

3.1. Phân tích mục tiêu dạy học các kiến thức về phóng xạ, vật lí lớp 12 .......... 42
3.2. Nội dung các kiến thức về phóng xạ và các thí nghiệm về phóng xạ cần
được tiến hành trong dạy học ở chương trình vật lí lớp 12 ................................ 43
3.2.1. Nội dung các kiến thức về phóng xạ .......................................................... 43
3.2.2. Đặc điểm của các kiến thức phóng xạ và các thí nghiệm về phóng xạ
cần được tiến hành ................................................................................................ 45
3.3. Xây dựng các thiết bị thí nghiệm về phóng xạ .............................................. 45
3.3.1. Sự cần thiết phải xây dựng các TBTN về phóng xạ ................................... 45
3.3.2. Nguồn phóng xạ và mức độ an tồn ........................................................... 46
3.3.3. Buồng sương sử dụng đá khơ ..................................................................... 48
3.3.4. Buồng sương sử dụng chip Peltier .............................................................. 51
3.3.5. TBTN phát hiện tia phóng xạ alpha, beta nhờ tia lửa điện ......................... 54
3.3.6. Đầu dò sử dụng ống đếm khí Geiger- Müller ............................................. 58
3.3.7. Hệ đầu dị điều khiển tự động từ xa qua Wifi............................................. 72
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ........................................................................................ 74
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ PHÓNG XẠ THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG
NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH LỚP 12 ................................. 75
4.1. Mục tiêu bồi dưỡng năng lực thự nghiệm của HS qua các tiến trình dạy
học phóng xạ ............................................................................................................ 75
4.2. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Hiện tượng phóng xạ – Các loại
tia phóng xạ” ............................................................................................................ 78
4.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức “Hiện tượng phóng xạ – Các loại tia phóng xạ” .... 78


vi
4.2.2. Tiến trình dạy học cụ thể kiến thức “Hiện tượng phóng xạ – Các loại tia
phóng xạ” .............................................................................................................. 82
4.3. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Định luật phóng xạ” .................... 91
4.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức “Định luật phóng xạ” ................................. 91

4.3.2. Tiến trình dạy học cụ thể kiến thức “Định luật phóng xạ” ......................... 94
4.4. Soạn thảo tiến trình dạy học ƯDKT “Thiết bị kĩ thuật sử dụng tia  để
phát hiện khuyết tật trong vật liệu” ...................................................................... 98
4.4.1. Tiến trình nghiên cứu ƯDKT “Thiết bị kĩ thuật sử dụng tia  để phát
hiện khuyết tật trong vật liệu” .............................................................................. 99
4.4.2. Tiến trình dạy học cụ thể ƯDKT “Thiết bị kĩ thuật sử dụng tia  để phát
hiện khuyết tật trong vật liệu” ............................................................................ 102
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ...................................................................................... 105
CHƯƠNG 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 107
5.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................. 107
5.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm. .............................................................. 107
5.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................................... 107
5.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm .................................................................. 107
5.2.1. Chọn đối tượng, địa bàn thực nghiệm sư phạm ........................................ 107
5.2.2. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ............................................................... 109
5.2.3. Phương pháp thu thập và xử lí số liệu thực nghiệm ................................. 111
5.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ...................................................... 111
5.3.1. Phân tích định tính .................................................................................... 111
5.3.2. Đánh giá định lượng ................................................................................. 130
5.3.3. Đánh giá tính khả thi của các thiết bị thí nghiệm phóng xạ ..................... 135
KẾT LUẬN CHƯƠNG 5 ...................................................................................... 136
KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................. 137
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ ............... 139
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 140
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 1.PL


vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ viết đầy đủ

1

DH

Dạy học

2

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

3

GV

Giáo viên

4

HS

Học sinh

5

SV

Sinh viên

6

NL

Năng lực

7

ThN

Thực nghiệm

8

NLThN

Năng lực thực nghiệm

9

CSHV

Chỉ số hành vi

10

TN

Thí nghiệm

11

TBTN

Thiết bị thí nghiệm

12

Tp.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

13

ThNSP

Thực nghiệm sư phạm

14

THPT

Trung học phổ thơng

15

ƯDKT

Ứng dụng kĩ thuật

16

HN

Hạt nhân

17

PX

Phóng xạ

18

HĐ

Hoạt động

19

SGK

Sách giáo khoa

20

TBKT

Thiết bị kĩ thuật

21

NTHĐ

Nguyên tắc hoạt động

22

G-M

Geiger- Müller

23

GDPT

Giáo dục phổ thông

Thứ tự


viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm .................................................................21
Bảng 3.1. Các yêu cầu cần đạt về nội dung kiến thức phần Vật lí HN và phóng xạ 42
Bảng 3.2. Phân loại và đặc điểm của các loại tia PX ................................................44
Bảng 3.3. Các thiết bị cần thiết để chế tạo đầu dò sử dụng ống đếm G-M...............59

Bảng 4.1. Bồi dưỡng NLThN qua việc dạy học từng nội dung kiến thức phóng xạ 75
Bảng 5.1. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm .............................................................109


ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Cấu trúc khung năng lực [9], [12] ...........................................................8

Hình 1.2.

Qui trình dạy học TN mở để bồi dưỡng NLThN [35] ...........................14

Hình 1.3.

Nguồn PX alpha-beta, gamma [43] có hoạt độ thấp. ...........................17

Hình 1.4.

Đá tự nhiên có PX alpha-beta (Uranium Ore), được bán trên các
trang thương mại điện tử eBay, Amazon ..............................................17

Hình 2.1.

Các thành tố của NLThN.......................................................................20

Hình 2.2.

Kết quả khảo sát HS về phương tiện và hình thức dạy học các kiến

thức PX ở trường THPT mà GV sử dụng..............................................26

Hình 3.1.

Đồ thị biểu diễn sự suy giảm của số hạt nhân PX .................................43

Hình 3.2.

Bộ nguồn PX gamma tại Phịng thí nghiệm Hạt nhân, trường Đại học
Sư phạm Tp.HCM .................................................................................47

Hình 3.3.

Nguyên lý tạo thành vệt sương của các tia PX α, β trong buồng sương. ....48

Hình 3.4.

Hình vẽ buồng sương (a) và hình vẽ mặt cắt dọc thiết kế buồng sương
sử dụng đá khơ (b) .................................................................................49

Hình 3.5.

Buồng sương hồn chỉnh và vệt của tia PX trong buồng sương. ..........50

Hình 3.6.

Sị nóng lạnh – chip Peltier....................................................................51

Hình 3.7.

Sơ đồ/ (hình vẽ mặt cắt dọc) buồng sương sử dụng chip Peltier...........51

Hình 3.8.

Một số bước gia công, chế tạo buồng sương sử dụng chip Peltier........52

Hình 3.9.

Thí nghiệm với buồng sương sử dụng chip Peltier ...............................53

Hình 3.10. Bố trí TN để kiểm nghiệm tính đâm xuyên của tia  ............................54
Hình 3.11. Hiệu ứng thác lũ điện tử. .......................................................................55
Hình 3.12. TBTN cao áp đánh lửa hồn chỉnh ........................................................55
Hình 3.13. Sơ đồ kết nối các bộ phận của cao áp đánh lửa. ....................................56
Hình 3.14. Thí nghiệm kiểm nghiệm tính đâm xun của hạt .............................57
Hình 3.15. Sơ đồ cấu tạo của ống đếm G-M. ..........................................................58
Hình 3.16. Các bộ phận của đầu dị sử dụng ống đếm G-M ...................................59
Hình 3.17. Sơ đồ kết nối của đầu dò sử dụng ống đếm G-M. .................................61


x
Hình 3.18. Mặt trước và mặt sau của đầu dị sử dụng ống đếm G-M. ....................62
Hình 3.19. Bố trí TN kiểm nghiệm tính ngẫu nhiên của PX ...................................63
Hình 3.20. Đồ thị số lượng xung mà ống đếm G-M ghi nhận được trong cùng
một khoảng thời gian dt có sự khác biệt................................................63
Hình 3.21. Các tấm vật liệu (chì, nhơm, nhựa) mỏng. ............................................64
Hình 3.22. Sơ đồ bố trí và tiến hành TN kiểm nghiệm khả năng đâm xuyên của
tia β ........................................................................................................64
Hình 3.23. Bố trí thí nghiệm kiểm nghiệm khả năng đâm xuyên của tia γ. ............66
Hình 3.24. Đồ thị sự suy giảm cường độ PX theo bề dày vật liệu che chắn (vật

liệu chì) ..................................................................................................67
Hình 3.25. Đồ thị sự suy giảm cường độ PX theo bề dày vật liệu che chắn ...........67
Hình 3.26. Đồ thị hoạt độ PX H suy giảm theo thời gian của nguồn Tc-99m ........69
Hình 3.27. Các thanh sắt có khuyết tật bên trong, các ống có tắc nghẽn bên trong. ...71
Hình 3.28. Bố trí TN sử dụng tia γ phát hiện khuyết tật trong vật liệu. ..................71
Hình 3.29. Hệ thống đầu dò điều khiển từ xa sử dụng ống đếm G-M ....................73
Hình 4.1.

Tấm phim ghi lại hình ảnh thanh đồng bị tia PX của Uranium chiếu
vào; từ trái sang phải là các nhà vật lí Henri Becquerel, Marie Curie,
Pierre Curie. ...........................................................................................81

Hình 4.2.

Thiết kế minh hoạ NTHĐ của TBKT phát hiện vị trí khuyết tật bên
trong vật liệu ........................................................................................100

Hình 4.3.

Hình ảnh khuyết tật bên trong vật liệu đúc và hình ảnh bài báo có đề
cập đến các ống dầu bị tắc nghẽn phải tháo ra để tìm vị trí tắc nghẽn. ...101

Hình 5.1.

Các buồng sương được gia cơng và lắp ráp theo thiết kế khơng chính
xác nên khơng quan sát được vệt của tia PX .......................................113

Hình 5.2.

HS gia cơng, lắp ráp theo thiết kế đã chỉnh sửa và chế tạo thành cơng

buồng sương. .......................................................................................114

Hình 5.3.

HS tiến hành TN, chiếu đèn và quan sát vệt của tia PX trong
buồng sương. ......................................................................................115

Hình 5.4.

HS tìm hiểu và dùng thước kẹp để đo bề dày vật liệu. ........................118


xi
Hình 5.5.

HS đặt đầu dị và nguồn PX trên giấy có ơ ly để xác định và cố định
khoảng cách giữa nguồn PX và đầu dị. ..............................................119

Hình 5.6.

Các thao tác thay đổi bề dày vật liệu che chắn tia PX γ bằng cách
thêm các tấm vật liệu vào. ...................................................................119

Hình 5.7.

HS vẽ đồ thị sự suy giảm số đếm theo bề dày vật liệu trên giấy.........121

Hình 5.8.

HS làm theo hướng dẫn của GV để vẽ đồ thị và khớp hàm để tìm ra

định luật PX. ........................................................................................125

Hình 5.9.

HS dùng các quyển sách/ một thanh sắt khác để làm vật kê, sao cho
tia PX γ truyền qua ống nhựa/ thanh sắt rồi mới tới đầu dị. ...............128

Hình 5.10. HS phân vùng và đánh dấu vị trí có khuyết tật trên thanh sắt, hoặc vị
trí tắc nghẽn trong ống. ........................................................................129


xii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ khái qt tiến trình xây dựng kiến thức vật lí mới theo con
đường lí thuyết.......................................................................................37
Sơ đồ 2.2. Tiến trình xây dựng kiến thức vật lí mới theo kiểu tìm hiểu lịch sử
hình thành kiến thức vật lí .....................................................................38
Sơ đồ 2.3. Tiến trình DH ƯDKT của vật lí theo con đường 1 ...............................39


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Giáo dục phổ thơng (GDPT) ở Việt Nam đang diễn ra sự thay đổi. Thay vì chủ
yếu theo tiếp cận nội dung, Chương trình GDPT được thực hiện từ năm 2018 có mục
tiêu là hình thành, phát triển những phẩm chất và các năng lực cần thiết để học sinh
(HS) trở thành người lao động thích nghi được với hồn cảnh sống, học tập và làm việc
luôn biến đổi [1]. Trong bộ môn vật lí nói riêng và các mơn khoa học khác nói chung,
khi tổ chức các hoạt động (HĐ) dạy học (DH), người giáo viên (GV) phải chú trọng

việc bồi dưỡng cho HS các năng lực (NL) đặc thù của bộ môn, đặc biệt là năng lực
thực nghiệm (NLThN). HS có NLThN thì sẽ có khả năng để thực hiện thành cơng
nhiệm vụ thực nghiệm (ThN) trong quá trình học tập hay lao động sau này. Để có thể
bồi dưỡng NLThN của HS, đồng thời nâng cao hiệu quả DH kiến thức thì một trong
những biện pháp hữu hiệu là sử dụng các thí nghiệm (TN) và lựa chọn các phương
pháp DH thích hợp trong q trình tổ chức các HĐ nhận thức. Bên cạnh đó, để hình
thành và phát triển tất cả các thành tố của NLThN, không chỉ tổ chức cho HS tiến hành
các TN với các TBTN có sẵn, mà cần tổ chức, hướng dẫn cho HS nghiên cứu thiết kế,
chế tạo và sử dụng các TBTN khi xây dựng và vận dụng kiến thức.
Trong chương trình vật lí THPT ở nước ta, các kiến thức về cơ học, điện từ
học, nhiệt học và quang học… đã được kiểm nghiệm và minh họa bằng TN rất trực
quan. Danh mục các TN tối thiểu trong chương trình vật lí lớp 12 có các bộ thiết bị
thí nghiệm (TBTN) dao động cơ học; đo vận tốc truyền âm, sóng cơ, giao thoa sóng,
sóng dừng; bộ TBTN mạch điện xoay chiều, máy biến áp, máy phát điên ba pha; bộ
TBTN quang phổ, giao thoa ánh sáng; bộ TBTN về hiện tượng quang điện ngồi
[2]… Tuy nhiên khơng có TN nào được sử dụng trong dạy học các kiến thức liên
quan đến phóng xạ HN. Phương pháp DH phần này chủ yếu là thông báo – tiếp nhận
[3]. GV thông báo, giảng dạy các nội dung kiến thức, HS tiếp nhận và sau đó vận
dụng các kiến thức này vào việc giải bài tập.
Theo chúng tơi, HS cần phải có các TN để học khoa học, vì trong dạy học, các kiến


2

thức khoa học phải được xây dựng qua khảo sát, kiểm nghiệm hay minh hoạ một cách trực
quan nhất. TN có vai trị rất quan trọng trong giáo dục và nghiên cứu vật lí cho nên vật lí
được nhắc đến như là một mơn khoa học thực nghiệm. TN có rất nhiều chức năng, có thể
sử dụng trong tất cả các giai đoạn của q trình DH. Bên cạnh đó, TN có thể là cơng cụ để
vận dụng các kiến thức, lý thuyết đã học vào thực tiễn cuộc sống.
Cuối cùng, quá trình thiết kế, chế tạo và sử dụng các TBTN phóng xạ (PX) có

thể tạo ra nhiều cơ hội để NLThN của HS được bộc lộ và được bồi dưỡng.
Xuất phát từ những điều trình bày ở trên, tôi đã chọn đề tài “Xây dựng và sử
dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về phóng xạ (vật lí lớp 12)
theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng (thiết kế, chế tạo hoặc cải tiến) các TBTN phóng xạ và
tổ chức dạy học một số kiến thức về phóng xạ (Vật lí lớp 12) với những TBTN đã
chế tạo để bồi dưỡng NLThN của HS.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
❖ Đối tượng nghiên cứu của đề tài:
- NLThN của HS.
- Tiến trình DH GQVĐ nói chung và tiến trình hướng dẫn HS xây dựng và
sử dụng TBTN vật lí trong tiến trình DH GQVĐ nói riêng.
❖ Phạm vi nghiên cứu:
- Nội dung các kiến thức vật lí về PX trong chương trình vật lí lớp 12 hiện
hành và trong chương trình vật lí lớp 12 năm 2018.
- Tiến trình DH GQVĐ một số kiến thức về PX và tiến trình hướng dẫn HS
xây dựng và sử dụng các TBTN trong học tập những kiến thức này.
- Cấu trúc của NLThN trong học tập những kiến thức PX.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được các TBTN phóng xạ đáp ứng các yêu cầu của TBTN thực
tập và sử dụng chúng trong tiến trình dạy học GQVĐ một số kiến thức về phóng xạ
(Vật lí 12) thì có thể bồi dưỡng được năng lực thực nghiệm của HS.


3

5. Các nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu đã đề ra, đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu
sau:

- Nghiên cứu lí luận về DH vật lí bồi dưỡng NL nói chung và NLThN nói
riêng, lí luận về việc xây dựng và sử dụng TBTN trong tiến trình DH GQVĐ để từ
đó xác định được các yêu cầu về việc xây dựng và sử dụng TBTN trong DH các kiến
thức về PX nhằm bồi dưỡng NLThN của HS.
- Nghiên cứu chương trình, SGK vật lí 12 hiện hành và chương trình vật lí
lớp 12 năm 2018 về PX của hạt nhân nguyên tử để xác định các nội dung kiến thức
về PX và các thí nghiệm cần tiến hành trong DH các nội dung này.
- Tìm hiểu thực tế việc DH các kiến thức về PX ở lớp 12 gồm: phương pháp
dạy của GV, phương pháp học của HS, thực tế TBTN và phương pháp sử dụng TBTN
trong dạy học các kiến thức về PX, các khó khăn trong dạy học về PX và những sai
lầm phổ biến thường mắc phải của HS. Đây là một trong những cơ sở để xác định các
TBTN sẽ xây dựng và các TN cần phải tiến hành với các TBTN này.
- Soạn thảo tiến trình DH một số nội dung kiến thức theo tiến trình DH
GQVĐ, trong đó có tiến trình hướng dẫn HS xây dựng các TBTN để tiến hành các
TN về PX.
- Thực nghiệm sư phạm (ThNSP) tiến trình DH các kiến thức đã soạn thảo
để sơ bộ đánh giá tính khả thi và hiệu quả bồi dưỡng NLThN của tiến trình DH một
số kiến thức về PX nói chung và tiến trình hướng dẫn HS xây dựng, sử dụng TBTN
nói riêng. Từ đó chỉnh sửa, bổ sung cho hồn thiện hơn các tiến trình này.
6. Các phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành các nhiệm vụ trên, những phương pháp nghiên cứu sau đã được
sử dụng:
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu các tài liệu in (sách, báo, tạp
chí, luận án, luận văn cao học, chương trình vật lí lớp 12, SGK, SGV, sách báo đề cập
đến các TBTN về PX của hạt nhân nguyên tử...) và các thông tin trên internet.
- Phương pháp khảo sát thực tế: DH về PX ở các trường THPT ở Việt Nam.


4

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng TN: thử nghiệm việc chế tạo các
TBTN và tiến hành các TN về PX với các TBTN này.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm ở trường THPT để đánh giá tính khả thi
và hiệu quả của các tiến trình DH nói chung và tiến trình hướng dẫn HS xây dựng và
sử dụng TBTN về PX nói riêng đối với việc bồi dưỡng NLThN của HS.
- Phương pháp thống kê toán học để xử lí các kết quả ThNSP thu được.
7. Những đóng góp của đề tài
- Đã đề xuất cấu trúc của NLThN trong trường hợp phải thiết kế, chế tạo
TBTN để thực hiện TN.
- Đã xây dựng (thiết kế, chế tạo) được 5 TBTN: Buồng sương sử dụng đá khô,
buồng sương sử dụng sị nóng lạnh (chip Peltier), thiết bị phát hiện tia PX alpha-beta
bằng tia lửa điện, đầu dò sử dụng ống đếm G-M, và hệ đầu dò điều khiển từ xa qua wifi.
Các TBTN này dùng để tiến hành các TN: TN kiểm nghiệm tính ngẫu nhiên của sự PX,
TN kiểm nghiệm 3 đặc điểm của tia , TN kiểm nghiệm khả năng đâm xuyên của tia ,
TN kiểm nghiệm khả năng đâm xuyên của tia , TN kiểm nghiệm nội dung định luật PX
và TN minh hoạ nguyên tắc hoạt động của thiết bị kĩ thuật sử dụng tia γ để phát hiện vị
trí khuyết tật trong vật liệu/ vị trí tắc nghẽn trong đường ống.
- Soạn thảo 3 tiến trình DH các kiến thức về PX (Vật lí 12) theo tiến trình DH
GQVĐ, trong đó có tiến trình hướng dẫn HS xây dựng và sử dụng các TBTN PX
nhằm bồi dưỡng NLThN của HS.
- Vận dụng cấu trúc chung của NLThN đã đề xuất để xác định mục tiêu bồi
dưỡng các hành vi của NLThN của HS khi nghiên cứu từng nội dung kiến thức về
PX và xây dựng rubric đánh giá NLThN tương ứng.
Từng tiến trình DH, trong đó có tiến trình hướng dẫn HS xây dựng và sử dụng
TBTN đã được ThNSP, bước đầu khẳng định được tính khả thi và hiệu quả đối với
việc bồi dưỡng NLThN của HS.


5

8. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thiết bị thí
nghiệm phóng xạ trong dạy học các kiến thức về phóng xạ theo hướng bồi dưỡng
năng lực thực nghiệm của học sinh
Chương 3: Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến
thức về phóng xạ
Chương 4: Thiết kế tiến trình dạy học GQVĐ một số kiến thức về phóng xạ
theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh
Chương 5: Thực nghiệm sư phạm


6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Các nghiên cứu về năng lực
1.1.1. Định nghĩa năng lực
Hầu hết các định nghĩa về năng lực (NL) đều xem NL là sự kết hợp của kiến
thức, kĩ năng cơ bản với thái độ (tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân...) [4].
+ Theo Bloom và cộng sự: “Kiến thức được định nghĩa là một cái gì đó đã
được biết và lưu trữ trong tâm trí, cịn NL bao gồm việc ứng dụng những kiến thức
như vậy” [5].
+ Weinert [6] định nghĩa “NL là những khả năng và kỹ xảo học được hoặc sẵn
có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động
cơ và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách hiệu quả, trách nhiệm
trong những tình huống linh hoạt”.
+ Theo từ điển Tiếng Việt của Hoàng Phê [7]: “NL là khả năng, theo điều kiện
chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó, là phẩm chất tâm

lí tạo cho con người khả năng hồn thành một hoạt động nào đó với chất lượng cao”.
+ NL là kết quả của việc “huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các
thuộc tính cá nhân khác” nhưng khơng phải chính “sự huy động” ấy [4].
Các định nghĩa NL ở trên chưa đề cập đến bối cảnh cụ thể, mức độ của các
hành vi NL và sự phát triển của NL của học sinh khi được đặt vào trong một hoàn
cảnh cụ thể.
Định nghĩa NL của Rychen và Salganik, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế
OECD (Organization for Economic Cooperation and Development): “NL liên quan đến
khả năng đáp ứng nhu cầu phức tạp, bằng cách huy động nguồn lực tâm lý xã hội (bao
gồm cả kỹ năng và thái độ) trong một bối cảnh cụ thể” [8]. Cũng đề cập đến khả năng
thực hiện một nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể, Griffin đưa ra định nghĩa sau: “Năng
lực là một đặc điểm tiềm ẩn xác định khả năng của một người để thực hiện các nhiệm vụ
và thể hiện các kỹ năng. Năng lực là một thuộc tính cá nhân tiềm ẩn mà chỉ có thể được


7

suy luận từ việc quan sát về số lượng và mức độ mà một người thể hiện một tập hợp các
kỹ năng liên quan đến thuộc tính cá nhân của họ trong một loạt các bối cảnh” [9]. Hai
định nghĩa này chỉ ra mối liên quan với nhu cầu và được thể hiện bằng hành động (có lý
do và mục tiêu) bởi các cá nhân trong một tình huống cụ thể. NL của một người phải
được thể hiện ra bằng các hành vi mà người ta có thể quan sát được, qua đó xác định
được số lượng và mức độ của các kỹ năng liên quan đến khả năng thực hiện các nhiệm
vụ của người đó [10]. Nói đến NL là nói đến khả năng thực hiện, là phải biết làm, chứ
khơng phải chỉ biết và hiểu [11].
Chương trình GDPT năm 2018 đưa ra định nghĩa: Năng lực là thuộc tính cá
nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và q trình học tập, rèn luyện,
cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá
nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí... thực hiện thành cơng một loại hoạt động
nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [1]. NL có sự gắn bó

với bối cảnh cụ thể, và có sự biểu hiện khác nhau trong những bối cảnh khác nhau.
Năng lực có thể được tăng lên thông qua học tập hoặc đào tạo trong các bối cảnh liên
quan [1]. Trong luận án này, chúng tôi sử dụng khái niệm năng lực mà Bộ Giáo dục
và Đào tạo đã đề xuất ở trên.
1.1.2. Qui trình xây dựng khung cấu trúc năng lực
Theo tác giả Nguyễn Văn Biên [12], Đỗ Hương Trà [11], việc xác định cấu trúc NL
sẽ bao gồm:
- Thứ nhất: Định nghĩa (mô tả nội hàm) NL.
- Thứ hai: Xác định các lĩnh vực, hợp phần và thành tố cấu thành nên NL đó.
- Thứ ba: Xác định các hành vi của mỗi thành tố. Các chỉ số hành vi (CSHV)
cần được diễn đạt sao cho có thể quan sát được, làm bằng chứng của việc đạt được
các thành tố NL.
- Thứ tư: Xác định mức độ chất lượng của các hành vi, mô tả mức độ chất
lượng thành công của các hành vi mà HS thể hiện.


8

Hình 1.1. Cấu trúc khung năng lực [9], [12]

1.1.3. Dạy học bồi dưỡng, phát triển và đánh giá năng lực
Theo tác giả Đỗ Hương Trà và cộng sự [11], dạy học vật lí ngồi việc dạy kiến
thức cịn phải coi trọng việc rèn luyện cho HS NL vận dụng tri thức vật lí vào việc
tìm hiểu và giải quyết vấn đề của thực tiễn cuộc sống. GV cần lựa chọn các phương
pháp phù hợp, có ưu thế trong việc phát triển từng thành tố NL cụ thể, tạo điều kiện
để chú trọng tập trung đánh giá các NL thành tố. Các hoạt động diễn ra trong bài học
cần đa dạng, tạo nhiều cơ hội cho HS thể hiện ra được các hành vi đã được xác định
trong yêu cầu cần đạt về NL.
“Cái cốt lõi của sự thành công trong việc phát triển NL là GV phải có dụng ý
lựa chọn chủ đề học tập, rồi tổ chức tình huống đưa người học vào HĐ học, hay

GQVĐ” [13]. Tác giả Nguyễn Thị Thuần [14] đề xuất các biện pháp bồi dưỡng NL
khoa học như sau: Bồi dưỡng NL khoa học dựa trên HĐ tìm tịi khám phá, học tích
hợp, chỉ dạy học những vấn đề cốt lõi, mở cửa trường phổ thơng ra thế giới thực bên ngồi nhà trường, thực hiện đánh giá NL cần phải thúc đẩy quá trình học...
Tác giả Nguyễn Thị Diệu Linh [15] đưa ra bốn nguyên tắc bồi dưỡng NL thiết
kế công cụ đánh giá NL cho sinh viên sư phạm. Trong đó chúng tơi thấy hai ngun
tắc có thể được sử dụng để phát triển nhiều loại NL khác, kể cả NLThN đó là “Sử
dụng chiến lược mờ dần” và “Phản hồi dựa theo vùng phát triển gần”.


9

Theo chương trình Đánh giá HS quốc tế PISA (Programme for International
Student Assessment), đánh giá NL là đánh giá kiến thức, kĩ năng và thái độ của người
học trong một bối cảnh có ý nghĩa [16]. Để đánh giá NL của một người, cần phải có
đủ bằng chứng liên quan đến NL cần đánh giá. Bằng chứng là những gì có thể quan
sát trực tiếp khi làm, nói, viết hoặc tạo ra. Những gì mọi người nghĩ, cảm nhận, biết
hoặc hiểu là những suy luận [11], [15]. Đánh giá NL bao hàm việc đo lường khả năng
của HS, dựa trên việc miêu tả các sản phẩm đầu ra cụ thể, rõ ràng tới mức GV, HS
và các bên liên quan đều có thể hình dung tương đối khách quan và chính xác về
thành quả của HS sau q trình học tập [17].
Cũng theo tác giả Nguyễn Diệu Linh [15], các nhiệm vụ dành cho người học
cần được gắn với các bối cảnh trong thực tiễn; trong quá trình thực hiện nhiệm vụ
phải thu thập các thông tin, quan sát tâm lí của HS khi nhận thức và thực hiện nhiệm
vụ, chứ không phải chỉ dựa vào sản phẩm hay kết quả cuối cùng. Mặc dù NL của một
người khi ở trong các bối cảnh tương tự là như nhau nhưng sự thể hiện của NL của
người đó có thể thay đổi khi gặp bối cảnh khác. Một cá nhân có năng lực có thể đáp
ứng các yêu cầu của một bối cảnh này nhưng không thể thể hiện cùng một mức độ
NL trong bối cảnh khác. Điều này dẫn đến yêu cầu cần phải quan sát các cá nhân
trong một loạt các bối cảnh [15]. Chúng tôi đồng ý với quan điểm của các tác giả trên
dù việc đánh giá NL qua một số bài thi, hay bài kiểm đánh giá NL, những vấn đề bối cảnh đưa ra có thể sẽ không gắn với thực tiễn hoặc không làm cho tất cả thí sinh

hứng thú thực hiện.
Tác giả Nguyễn Thị Thuần [14] đã tổng hợp được một số nguyên tắc đánh giá
NL: phải đảm bảo tính giá trị; độ tin cậy; tính linh hoạt; tính cơng bằng; tính hệ thống;
tính tồn diện; phát triển HS và đánh giá trong bối cảnh thực tiễn. Hoạt động đánh
giá hướng tới đánh giá vì sự tiến bộ của người học [11]. Dù rất khó để có thể thực
hiện các mục tiêu kép, nhưng thiết kế nhiệm vụ và đánh giá NL nên được thực hiện
trong một bối cảnh thực tiễn, để HS có thể tự nhiên bộc lộ những hành vi của NL;
thơng qua đánh giá, HS cũng có cơ hội tập dượt và NL sẽ được phát triển thêm.
1.2. Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm
1.2.1. Định nghĩa và cấu trúc năng lực thực nghiệm
Theo từ điển tiếng việt Hoàng Phê: “Thực nghiệm là tạo ra những biến đổi nào


10

đó ở sự vật để quan sát nhằm nghiên cứu những hiện tượng nhất định, kiểm tra những
ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới”, định nghĩa này khá giống với định nghĩa “thí
nghiệm”: “Thí nghiệm là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều
kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh hoặc làm thử để rút
kinh nghiệm” [7]. Trong luận án, chúng tôi cho rằng thực nghiệm là thực hiện thí
nghiệm, năng lực thực nghiệm là năng lực thực hiện thí nghiệm.
Qua việc tìm hiểu NLThN bằng các từ khóa “experimental competence”,
“practical skill”, “practical work”, “experimental skill”… chúng tơi thấy có ít tài
liệu định nghĩa cụ thể, tường minh về NLThN, thay vào đó, thường liệt kê các thành
tố của NLThN. Tác giả Eickhorst và cộng sự đã định nghĩa thuật ngữ “năng lực thực
nghiệm” - “experimental competence”: Khả năng tiềm ẩn của một trong các hành vi:
lập kế hoạch hoặc thực hiện các TN nhằm làm rõ một câu hỏi vật lí, và đánh giá có ý
nghĩa về kết quả, dữ liệu đã đạt được [18]. Theo nhóm tác giả Metzger [19]: NLThN
được cấu trúc bởi các NL thành phần đề cập đến nhiều loại vấn đề khác nhau như
quan sát, đo lường, tìm hiểu, nghiên cứu..., đánh giá các biện pháp hoặc giải quyết

vấn đề. Sự khác biệt giữa các NL phụ khá phổ biến trong các mơ hình NLThN khác
nhau, cụ thể là: xác định và thiết lập giả thuyết/ mục đích TN; lập kế hoạch và thực
hiện các TN, phân tích kết quả TN [20]. Tài liệu của OCR (Oxford Cambridge and
RSA) [21] đề cập đến kĩ năng thực hành - “practical skill” bao gồm các kĩ năng sau:
lập kế hoạch cho TN, tiến hành, phân tích kết quả và kết luận. Những thành tố, kĩ
năng thực hành chủ yếu được thực hiện trong bài kiểm tra lấy chứng chỉ thay vì đánh
giá HS trong những bối cảnh thực tế. Nhóm tác giả Schreiber, Theen và Schecker
[22], [23] khơng đưa ra một định nghĩa cụ thể về NLThN nhưng họ cho rằng NLThN
bao gồm các NL thành phần sau: Lập kế hoạch nghiên cứu (xác định vấn đề cần
nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết), NL tiến hành TN (NL thiết kế các
phương án TN và NL tiến hành phương án TN đã thiết kế), NL đánh giá (NL xử lí,
phân tích và trình bày kết quả). Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu này: Khi một
TN vật lí mới được thực hiện, giai đoạn thiết kế TN với các bước tiến hành TN khơng
tạo thành một chuỗi tuyến tính - trước sau, mà phải là các quá trình xử lí xoắn với các
sửa đổi, cải tiến lẫn nhau.


11

Đã có một số nghiên cứu về NLThN, đưa ra định nghĩa và cấu trúc của NLThN
ở Việt Nam:
+ Luận án của tác giả Trương Xuân Cảnh cho rằng: “Năng lực thực nghiệm của
học sinh phổ thông là sự làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành
chúng một cách hợp lí để thực hiện thành cơng nhiệm vụ thực nghiệm trong q trình
học tập ở trường phổ thông” [24].
+ Tác giả Xayparseut Vylaychit [25] định nghĩa: Năng lực thực nghiệm là khả
năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo với các thuộc tính tâm lí như
hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành cơng các nhiệm vụ thực nghiệm, NLThN
bao gồm xác định mục đích thí nghiệm, thiết kế phương án thí nghiệm (bao gồm lựa
chọn cơng cụ thí nghiệm, dự kiến cách tiến hành và thu thập số liệu trong q trình

thực nghiệm), tiến hành được thí nghiệm (lắp ráp, bố trí tiến hành thí nghiệm, thu
thập kết quả thí nghiệm, xử lí được số liệu) và đánh giá được kết quả.
+ Tác giả Nguyễn Văn Nghĩa [26] đề xuất năng lực thực hành thí nghiệm,
trong đó có các thành tố: Lập kế hoạch TN, tiến hành TN, xử lí, đánh giá kết quả TN
và có thêm thành tố NL Thiết kế, chế tạo dụng cụ TN. Chúng tơi nhận thấy vị trí của
thành tố “Thiết kế, chế tạo dụng cụ TN” ở sau thành tố “Xử lí, đánh giá kết quả TN”
là chưa thật sự phù hợp. Việc chế tạo dụng cụ TN mới phải được thực hiện trong quá
trình thực hiện TN (trong trường hợp chưa có dụng cụ TN để thực hiện TN) chứ không
phải sau khi đã thực hiện xong TN.
Chúng tôi nhất trí với các định nghĩa và cấu trúc NLThN của một số tác giả
nói trên [22, 23, 24, 25], nhưng cũng cần phải bổ sung thêm, làm rõ hai hoạt động
chính trong q trình ThN, đó là thiết kế phương án TN và thực hiện phương án TN
đã thiết kế.
Về cấu trúc của NLThN, có hai cách tiếp cận (hai quan điểm) về cấu trúc của
NLThN. Quan điểm thứ nhất cho rằng NLThN bao gồm các thành tố: Phát hiện vấn
đề - Đề xuất giả thuyết – Thiết kế và thực hiện phương án TN để kiểm tra giả thuyết
– Xử lí, phân tích kết quả TN – Rút ra kết luận và đánh giá q trình thí nghiệm. Các
thành tố và trình tự xuất hiện của các thành tố của NLThN gần như tương tự và xuất
hiện trong các bước của quá trình giải quyết vấn đề theo con đường thực nghiệm. Cấu


12

trúc này của NLThN chính là cấu trúc NL giải quyết vấn đề theo con đường thực
nghiệm của DHGQVĐ [27].
Quan điểm thứ hai cho rằng NLThN bao gồm các thành tố: Xác định mục đích
TN – Thiết kế và thực hiện phương án TN – Xử lí, phân tích kết quả TN – Rút ra kết
luận và đánh giá quá trình TN.
Trong luận án, chúng tơi dựa vào quan điểm thứ hai khi xét cấu trúc của NLThN
vì hai lí do sau: thứ nhất, trong chương trình GDPT mơn vật lí 2018 ở nước ta, NL

GQVĐ là năng lực chung cần được bồi dưỡng cho HS. Vì khơng coi NLThN là NL
GQVĐ theo con đường thực nghiệm nên quan điểm thứ hai này phù hợp với chương
trình, khơng tạo ra sự trùng lặp trong hệ thống các NL cần bồi dưỡng cho HS trong dạy
học vật lí. Thứ hai, cũng như khi xét cấu trúc NL của mọi NL khác, cấu trúc của NLThN
cần dựa vào chính các giai đoạn của quá trình thực hiện TN, mà quá trình này được bắt
đầu từ việc xác định được mục đích TN (khơng có hành vi đề xuất giả thuyết).
1.2.2. Một số nghiên cứu về xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học,
một số nghiên cứu dạy học bồi dưỡng và đánh giá năng lực thực nghiệm
a) Các nghiên cứu về xây dựng và sử dụng TBTN để phát triển hoạt động nhận
thức, phát huy tính tích cực và phát triển NL của HS
Đã có nhiều nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN trong DH vật lí, trong đó có
các TBTN tự tạo, TBTN do GV hoặc HS chế tạo, TBTN được kết nối với máy tính nhằm
bồi dưỡng các NL GQVĐ (trong đó có các thành tố của NLThN), NL sáng tạo của HS
trong DH các chủ đề của vật lí cụ thể ở trường THCS và ở trường THPT.
Cơng trình của tác giả Nguyễn Anh Thuấn năm 2007 đã nghiên cứu một số
TN dạy học phần sóng cơ theo hướng phát triển HĐ nhận thức tích cực, sáng tạo của
HS. Tác giả đã xây dựng tiến trình DH GQVĐ có sử dụng các TN được thực hiện với
các bộ TBTN thiết kết phù hợp với yêu cầu đặt ra của tiến trình DH [28].
Năm 2011, luận án tiến sĩ của tác giả Dương Xuân Quý với đề tài “Xây dựng
và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích cực,
sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “Dao động cơ” ở lớp 12 trung học phổ
thông, đã chế tạo bộ ghi nhận đồ thị dao động bằng tương tác từ, giúp học sinh nhận
thức trực quan quy luật điều hòa của dao động con lắc lò xo và con lắc đơn, sau đó
tác giả Dương Xuân Quý sử dụng phần mềm Excel tạo ra một hàm chuẩn, điều chỉnh


13

khớp với hình ảnh đồ thị ghi nhận được để phát hiện hàm quy luật dao động [29].
Ngoài ra, một số luận án gần đây cũng tập trung nghiên cứu xây dựng và sử

dụng các thiết bị DH nhằm hỗ trợ cho việc DH theo các mục đích khác nhau như luận
án tiến sĩ Cao Tiến Khoa, năm 2014 “Xây dựng, hoàn thiện và sử dụng các TN trong
DH một số kiến thức chương “Sóng cơ” – Vật lí 12 theo hướng phát huy tính tích cực
và phát triển năng lực sáng tạo của HS”. Tác giả nghiên cứu tổ chức quá trình DH
phát hiện và giải quyết vấn đề phỏng theo con đường nghiên cứu vật lí; soạn thảo các
tiến trình DH GQVĐ có sử dụng TN đã xây dựng và hoàn thiện, phỏng theo con
đường nghiên cứu vật lí đối với một số kiến thức về sóng cơ theo hướng phát huy
tính tích cực, sáng tạo và nâng cao kết quả học tập của HS [30]. Tác giả Hà Duyên
Tùng, năm 2014 đã bảo vệ luận án “Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo
hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học
các kiến thức về từ trường ở lớp 11 trung học phổ thông”. Tác giả đã nhấn mạnh quy
trình xây dựng các thiết bị thí nghiệm và các sử dụng thiết bị thí nghiệm dựa vào
phương pháp dạy học giải quyết vấn đề các ứng dụng kĩ thuật của vật lí [31].
Tác giả Nguyễn Hồng Anh, năm 2015 với đề tài “Xây dựng và sử dụng TN
tự tạo theo hướng tích cực hóa HĐ nhận thức của HS trong DH vật lí lớp 12 nâng cao
phần “Cơ học””, đã đưa ra những khái niệm “Thí nghiệm tự tạo” và phân loại, đề
xuất quy trình tự tạo TN và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong DH
phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, thiết kế tiến trình DH theo hướng tích cực hóa
HĐ nhận thức của HS trong DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng
cao [32]. Một luận án tiến sĩ khác của tác giả Nguyễn Đăng Thuấn, năm 2017 xây
dựng và sử dụng TBTN kết nối máy tính có tên là Vilabs trong DH chương “Dao
động cơ” nhằm tích cực hóa HĐ nhận thức của HS [33].
Với mục đích nghiên cứu xây dựng, hoàn thiện các TN kĩ thuật số để sử dụng
trong quá trình DH một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo
toàn đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học, kĩ thuật và về mặt sư phạm đối với các
loại TN này, tác giả Mai Hoàng Phương [34] đã soạn thảo các tiến trình DH một số
kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo tồn - Vật lí 10, trong đó có
sử dụng TN đã xây dựng theo quan điểm DH dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển
NL GQVĐ ở mức cao của HS.

14

Đề tài của các tác giả trên nghiên cứu cách xây dựng TBTN như: tạo ra TN
mới; hoặc bổ sung, cải tiến, hoàn thiện lại TN cũ và nghiên cứu cách sử dụng TN như
nhờ TBTN để soạn thảo tiến trình dạy học theo dạy học GQVĐ nhằm mục đích bồi
dưỡng, phát triển NL hay tích cực hố các HĐ nhận thức của HS. Đây cũng là cách
tiếp cận và sử dụng TBTN mà chúng tôi lựa chọn trong luận án.
b) Các nghiên cứu bồi dưỡng NLThN
Tác giả Nguyễn Văn Biên [35] đưa ra quy trình dạy học TN mở để bồi dưỡng
NLThN của HS chuyên, trong quy trình gồm nhiều giai đoạn, trong mỗi giai đoạn
này “mức độ mở” của các TN trong từng giai đoạn sẽ được tăng dần.

Hình 1.2. Qui trình dạy học TN mở để bồi dưỡng NLThN [35]

Bên cạnh đó, đã có những nghiên cứu về bồi dưỡng NLThN cho SV, tác giả
Nguyễn Thị Nhị [36] đề xuất một số biện pháp bồi dưỡng NLThN cho SV sư phạm
ngành vật lí như: Tổ chức HĐDH các học phần có thực hành TN; tổ chức cho SV chế
tạo các thiết bị, các dụng cụ TN; đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá phù hợp. Tác
giả Ngô Văn Thiện [37] tổ chức giảng dạy TN vật lí thực hành theo các giai đoạn để
phát triển NLThN của SV kĩ thuật. Tác giả cho rằng: TN giúp cho SV làm quen với