Sử dụng ngôn ngữ lập trình Mathematica để giải một số bài toán về Năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 12

1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC




TRẦN QUÍ NAM





SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATHEMATICA ĐỂ GIẢI
MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ “NĂNG LƢỢNG LIÊN KẾT VÀ SỰ PHÓNG XẠ
CỦA HẠT NHÂN” TRONG CHƢƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO KHOA VẬT
LÝ LỚP 12 BAN NÂNG CAO


LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học
(Bộ môn Vật lý)
Mã số: 60 14 10


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Văn Loát

Hà Nội – 2011

3
BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Công nghệ thông tin và truyền thông

CNTT – TT

Giáo viên
GV

Máy tính điện tử
MTĐT
Khoa học kỹ thuật
KHKT
Thiết bi dạy học
TBDH
Phƣơng tiện dạy học
PTDH
Học sinh

HS
Phƣơng pháp

PP
Phƣơng pháp dạy học

PPDH
Bài tập vật lý
BTVL

Thực nghiệm

TN
Đối chứng

ĐC

4
Sách giáo khoa

SGK
Công nghệ thông tin

CNTT
Trung học phổ thông

THPT

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Trang
1. Lý do chọn đề tài
1
2. Mục đích nghiên cứu
3
3. Đối tƣợng nghiên cứu

3
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
3
5. Phạm vi nghiên cứu
4
6. Giả thuyết khoa học
4
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
4
8. Đóng góp của đề tài
5
9. Cấu trúc Luận văn
5
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỂ TÀI
6
1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học
6
1.1.1. Khái quá chung
6
1.1.2. Nhiệm vụ của quá trình dạy học
7
1.2. Mục đích đổi mới phƣơng pháp dạy học
7
1.2.1. Phƣơng pháp dạy học
7
1.2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp
8
1.2.3. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay
9
1.2.4. Sự cần thiết phải đổi mới phƣơng pháp dạy học

9
1.3. Định hƣớng đổi mới
9
1.4. Dạy học tích cực
10
1.4.1. Quan điểm về phƣơng pháp dạy học tích cực
10
1.4.2. Phƣơng pháp dạy học tích cực
11
1.4.3. Những dấu hiệu cơ bản của PPDHTC
11
1.5. Một số vấn đề về phƣơng pháp dạy học Vật lí
15
1.5.1. Đối tƣợng của phƣơng pháp dạy học Vật lí
15
1.5.2. Nhiệm vụ của phƣơng pháp dạy học Vật lí
15
1.5.3. Tính đặc thù của phƣơng pháp dạy học Vật lí – Phƣơng pháp
nhận thức Vật lí

15

2
1.6. Xu hƣớng đổi mới PPDH Vật lí
16
1.6.1. Xác định nhu cầu, phong cách học môn Vật lí của học sinh
17
1.6.2. Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học môn Vật lí
17
1.6.3. Xác định yêu cầu về nội dung bài dạy học môn Vật lí

18
1.7. Lí luận về bài tập vật lý
20
1.7.1. Lí luận về bài tập Vật lí
20
1.7.2. Sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học Vật lí. Những yêu cầu
chung trong dạy học về bài tập Vật lí

22
1.7.3. Lựa chọn bài tập Vật lí
23
1.8. Ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí
24
1.8.1. Giáo dục và công nghệ
24
1.8.2. Vai trò của CNTT trong dạy học Vật lí
25
1.8.3. Khai thác và sử dụng một số phần mềm để dạy học môn Vật lí
26
1.8.4. Ƣu điểm và hạn chế của việc ứng dụng CNTT trong dạy học
Vật lí

27
1.9. Mục đích giảng dạy một số phản ứng hạt nhân cho học sinh phổ
thông với sự hỗ trợ của phần mền toán học Mathematica

28
1.9.1. Kết hợp phƣơng pháp dạy học tích cực với phần mềm toán học
Mathematica trong giảng dạy phần phản ứng hạt nhân

28
1.9.2. Các bƣớc kết hợp hiệu quả giữa phƣơng pháp dạy học tích cực
với phần mềm toán học Mathematica trong giảng dạy phần phản ứng
hạt nhân


29
Kết luận chƣơng 1
30
Chƣơng 2: NHỮNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TOÁN
HỌC MATHEMATICA. PHÂN TÍCH MỘT SỐ DẠNG BÀI
TẬP VỀ PHẦN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN


31
2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica
31
2.2. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính
31
2.2.1. Các tính toán bằng số
32
2.2.2. Phép tính bằng ký hiệu
32

3
2.2.3. Vẽ đồ thị
33
2.3. Mathematica là ngôn ngữ lập trình
34
2.4. Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học

35
2.5. Mathematica là môi trƣờng tính toán
35
2.6. Các lệnh trong Mathematica
36
2.7. Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số
37
2.7.1. Các toán tử số học
37
2.7.2. Các toán tử logic
37
2.7.3. Các thuật toán trong Mathematica
38
2.7.4. Các hàm cơ bản
39
2.8. Đồ họa trong Mathematica
40
2.8.1. Đồ thị hàm một biến
40
2.8.2. Đồ thị hàm hai biến ba chiều
42
2.8.3.Cấu trúc đồ thị
45
2.9. Phân tích một số dạng bài tập về phần phản ứng hạt nhân
46
2.9.1. Các dạng toán
46
2.9.2. Cơ sở lí thuyết về phản ứng hạt nhân
47
2.9.3. Động học phản ứng hạt nhân

49
Kết luận chƣơng 2
54
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
55
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
55
3.2. Đối tƣợng và phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm
55
3.2.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm
55
3.2.2. Phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm
55
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm
56
3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP
56
3.3.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm của các lớp TN và ĐC
58
Kết luận chƣơng 3
68
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
70
1. Kết luận
70

4
2. Khuyến nghị
70
TÀI LIỆU THAM KHẢO

72
PHỤ LỤC




1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang ở kỷ nguyên của nền kinh tế tri thức, sự bùng nổ thông tin và
sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, làm cho mâu thuẫn giữa lƣợng tri
thức cần phải trang bị cho học sinh với thời lƣợng có hạn của tiết học ngày càng trở
nên gay gắt. Trong bối cảnh đó, phƣơng pháp dạy học truyền thống mà chủ yếu là
thầy thông báo kiến thức trò lắng nghe và ghi chép không còn phù hợp. Đó là tất
yếu khách quan đòi hỏi phải đổi mới phƣơng pháp dạy và học.
Đổi mới phƣơng pháp dạy học không chỉ cung cấp kiến thức mà còn phải
xây dựng năng lực tƣ duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh đồng thời còn
phải rèn luyện cho học sinh phƣơng pháp nghiên cứu khoa học nói chung và Vật
lý học nói riêng. Tuy nhiên, phƣơng pháp dạy học các bộ môn khoa học tự nhiên
nói chung và bộ môn Vật lý nói riêng ở trƣờng phổ thông vẫn mang nặng tính
chất thông báo, tái hiện. Học sinh ít đƣợc tạo điều kiện bồi dƣỡng các phƣơng
pháp nhận thức, rèn luyện và tƣ duy khoa học, phát triển năng lực giải quyết vấn
đề.
Mặc dù về mặt lý luận và thực tiễn khách quan cho thấy hiệu quả, lợi ích
to lớn của việc dạy học điện tử, nhƣng tới nay những công trình nghiên cứu, tài
liệu về phƣơng pháp xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng chúng trong quá
trình dạy học để nâng cao chất lƣợng, đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức
và phát huy óc sáng tạo vẫn chƣa đƣợc các nhà lý luận dạy học quan tâm đúng
mức, vì vậy việc triển khai còn gặp nhiều khó khăn.
Đổi mới phƣơng pháp dạy học bên cạnh cung cấp kiến thức cho học sinh,

cần phải rèn cho học sinh năng lực tƣ duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực
làm việc độc lập và năng lực tự nghiên cứu khoa học.

2
Tại các trƣờng học phổ thông trên cả nƣớc hiện nay nói chung và trên địa
bàn thành phố Hà Nội nói riêng, học sinh ít đƣợc tạo điều kiện rèn luyện tƣ duy,
nhận thức một cách logic, khoa học, năng lực tự giải quyết vấn đề. Trong đổi
mới phƣơng pháp dạy học, chúng ta cần phải có thời gian để dần chuyển từ
phƣơng pháp dạy học truyền thống – giáo viên là trung tâm, là ngƣời truyền đạt
kiến thức, ngƣời học tiếp thu kiến thức một cách thụ động sang phƣơng pháp
dạy học hiện đại, lấy ngƣời học làm trung tâm. Ở đây, giáo viên là ngƣời đóng
vai trò hƣớng dẫn ngƣời học chủ động tiếp cận kiến thức một cách khoa học.
Có thể thấy rất rõ điều vô lý là trong khi chúng ta mong muốn đƣa ngƣời
học về vị trí trung tâm trong giáo dục, ý kiến ngƣời học sẽ định hƣớng cho cách
học của chính mình và cho cả sự phát triển của nền giáo dục thì chúng ta lại
không quan tâm tới ý kiến, suy nghĩ của ngƣời học. Tuy chúng ta muốn học sinh,
sinh viên, học viên chủ động trong học tập, chủ động trong nghiên cứu và là
trung tâm của giáo dục, nhƣng lại tiến hành theo phƣơng thức gò bó, ép buộc, áp
đặt mà không xem xét công việc đó có phù hợp với ý kiến của ngƣời học, với
thời đại không.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học trong thời điểm
hiện nay là hoàn toàn phù hợp với xu thế của thời đại, nhất là đối với các trƣờng
học ở các thành phố, thị xã – nơi có điều kiện cơ sở vật chất, nhanh chóng tiếp
thu công nghệ. Đặc biệt ở Hà Nội – là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị…
của cả nƣớc thì việc ứng dụng công nghệ vào dạy học là hoàn toàn cần thiết và
khả thi. Để đáp ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm toán học
Mathematica là một giải pháp tối ƣu hiện nay vì trình độ tin học của giáo viên
chƣa cao không nên chọn phần mềm mạnh nhƣng khó sử dụng. Phần mềm
Mathematica dễ sử dụng, có đầy đủ tính năng đồ họa, tính toán và đặc biệt đây là
công cụ mạnh trong việc giúp giáo viên xây dựng các mô hình vật lý một cách

3
dễ dàng, thuận tiện. Đó cũng chính là một trong những lý do giúp tôi chọn đề
tài “Sử dụng ngôn ngữ lập trình Mathematica để giải một số bài toán về “
năng lƣợng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân” chương trình sách giáo
khoa Vật lý lớp 12 Ban nâng cao” làm đề tài Luận văn thạc sĩ của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng lý luận về giải bài tập Vật lý và sử dụng hệ thống phần mềm
Mathematica giải một số bài tập thuộc phần “ năng lƣợng liên kết và sự phóng
xạ của hạt nhân” sách giáo khoa lớp nâng cao lớp 12. Tổ chức dạy học hệ
thống bài tập đã soạn thảo nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
Hoạt động dạy, học của giáo viên và học sinh khi có sự hỗ trợ bởi phần
mềm toán học Mathematica trong việc giải bài tập vật lý.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giải bài tập Vật lý, nghiên cứu phần mềm
Mathematíca trong việc tổ chức dạy học vật lý nói chung và trong dạy soạn thảo
và dạy một số bài tập thuộc phần “ năng lƣợng liên kết và sự phóng xạ của hạt
nhân”.
- Nghiên cứu những vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật
lý tại các trƣờng Trung học phổ thông (THPT) nói chung, tại trƣờng THPT Cổ
Loa nói riêng trong việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ giải các
bài tập vật lý.
5. Phạm vi nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu quá trình dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng
trong trƣờng THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mềm toán học Mathematica trong
việc giải các bài tập vật lý, cụ thể là giải một số bài tập vật lý trong phần “ năng
lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân”. Với mục đích nâng cao khả năng

4

ứng dụng công nghệ thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc
nhóm, năng lực nhận thức. Giúp ngƣời học chủ động giải quyết vần đề khi gặp
phải trong quá trình dạy học và giúp ngƣời dạy có thêm công cụ trong việc dạy
các bài tập.
6. Giả thuyết khoa học
Tin học hóa quá trình dạy học đã và đang chiếm ƣu thế. Đặc biệt là việc
ứng dụng các phần mềm vào quá trình dạy học, phần mềm Mathematica một
cách hợp lý, nó mang lại hiệu quả cao trong day học.
Xây dựng các mô hình mô phỏng các hiện tƣợng vật lý, hỗ trợ giảng dạy,
từ đó dễ ràng giúp học sinh đƣa ra các phƣơng án giải quyết vấn đề trong phần
“ năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân”, qua đó giúp cho học sinh
thể hiện năng lực bản thân, rèn luyện, phát triển khả năng tƣ duy, sáng tạo một
cách toàn diện.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận
Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm, trong tổ chức,
điều khiển diễn biến quá trình dạy học giải bài tập. Từ đó học sinh giải quyết
những vấn đề gặp phải trong quá trình nhận thức.
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica và những tài liệu liên quan
trong việc thiết kế, giải quyết các vấn đề trong giải bài tập vật lý phục vụ quá
trình dạy học.
Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách
tham khảo, từ đó xác định chính xác nội dung, các khái niệm, các cách giải bài
tập vật lý mà học sinh cần phải nắm đƣợc khi học phần “ năng lượng liên kết và
sự phóng xạ của hạt nhân” của chƣơng hạt nhân nguyên tử.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

5
Nghiên cứu quá trình dạy học trong trƣờng THPT nói chung và trƣờng
THPT Cổ Loa nói riêng thông qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận

với các đồng nghiệp và đánh giá của học sinh. Từ đó đánh giá tình hình dạy, học
phần “năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân” của học sinh phổ
thông.
Nghiên cứu quá trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần mềm
Mathematica mô phỏng, giải các bài tập vật lý bằng các mô hình, phục vụ công
tác giảng dạy ở trƣờng THPT.
8. Đóng góp của đề tài
Luận văn đã cho thấy lợi ích, tầm quan trọng của việc ứng dụng Công
nghệ thông tin trong dạy học theo phƣơng pháp hiện đại.
Mở ra hƣớng trong việc kết hợp giữa phƣơng pháp dạy học truyền thống
với phƣơng pháp dạy học hiện đại một cách hiệu quả.
9. Cấu trúc Luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính
của luận văn đƣợc trình bày thành 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận của đề tài
Chƣơng 2: Những nét cơ bản phần mềm toán học Mathematica. Phân tích
một số dạng bài tập phần “ năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt
nhân”.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm






6
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học

1.1.1. Khái quá chung
Hiện nay, thực tiễn giáo dục nƣớc ta còn nhiều bất cập từ nội dung, chƣơng
trình dạy học đến phƣơng pháp dạy học (PPDH), hình thức tổ chức, quản lý giáo dục.
Một số nhà lý luận dạy học cho rằng để thực hiện đƣợc mục tiêu giáo dục thì cần
phải coi đổi mới PPDH là trọng tâm, quản lý giáo dục là khâu đột phá. Dạy học phải
hƣớng vào ngƣời học, “lấy ngƣời học làm trung tâm”. Để thhực hiện đƣợc các mục
tiêu giáo dục thì sử dụng tốt các PPDH truyền thống và đồng thời kết hợp với các
PPDH không truyền thống, trong đó sử dụng công nghệ thông tin - truyền thông
(CNTT – TT) là yếu tố không tách rời.

Việc đổi mới phƣơng pháp dạy học để giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu
đào tạo con ngƣời mới với thực trạng lạc hậu nói chung của phƣơng pháp dạy
học còn lạc hậu ở nƣớc ta hiện nay. Nhu cầu này đã đƣợc thể hiện bức xúc trong
các nghị quyết của Đảng, các văn bản chỉ đạo của Nhà nƣớc, Bộ Giáo dục. Đặc
biệt, vấn đề trên đã đƣợc viết thành các điều khoản trong Luật Giáo dục của
nƣớc Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam.
Phải thừa nhận rằng trong tình hình hiện nay, phƣơng pháp dạy học ở
nƣớc ta còn có những nhƣợc điểm phổ biến:
 Thầy thuyết trình tràn lan;
 Tri thức được truyền thụ dưới dạng có sẵn, ít yếu tố tìm tòi, phát hiện;
 Thầy áp đặt, trò thụ động;

7
 Thiên về dạy, yếu về học, thiếu hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo
của người học;
 Không kiểm soát được việc học.
Mâu thuẫn giữa yêu cầu đào tạo con ngƣời để xây dựng xã hội công
nghiệp hóa, hiện đại hóa với thực trạng lạc hậu của phƣơng pháp dạy học đã đòi
hỏi phải sinh thúc đẩy cuộc vận động đổi mới phƣơng pháp dạy học ở tất cả các
cấp trong ngành Giáo dục và Đào tạo từ một số năm cuối thập kỷ thế kỷ XX đến

nay. Những tƣ tƣởng chủ đạo của cuộc đổi mới đƣợc phát biểu dƣới nhiều hình
thức khác nhau: “Phát huy tính tích cực’’; “Phƣơng pháp dạy học tích cực’’;
“Phƣơng pháp giáo dục tích cực’’; “Hoạt động hóa ngƣời học’’; “Tích cực hóa
hoạt động học tập; “Dạy học lấy ngƣời học làm trung tâm’’,
Hiện nay, chúng ta đang chứng kiến sự phát triển nhƣ vũ bão của CNTT –
TT. Sự ra đời của máy tính điện tử (MTĐT), sau đó là sự ra đời của internet đã
mở ra một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ. Ngày nay CNTT – TT
đƣợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của kinh tế, văn hóa, xã hội. Tiêu biểu
nhƣ thƣ tín, thƣ điện tử, chính phủ điện tử, bệnh viện số hóa, giáo dục điện
tử…Có thể nói CNTT – TT đã và đang xâm nhập vào mọi ngõ ngách của cuộc
sống và trở thành một công cụ đắc lực không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.
Việc ứng dụng CNTT – TT trở thành xu hƣớng, là nhu cầu thiết yếu để nâng cao
hiệu quả hoạt động của con ngƣời trong bất kỳ lĩnh vực nào, giáo dục không nằm
ngoài biên giới đó.
Xuất phát từ những ƣu điểm về mặt kỹ thuật và tiềm năng về mặt sƣ phạm
của CNTT – TT mà Đảng và Nhà nƣớc ta đã xác định ứng dụng CNTT – TT
trong giáo dục là một chính sách quan trọng. Điều này đƣợc thể hiện qua chỉ thị
số 29/2001/CT – Bộ GD&ĐT ngày 30 tháng 7 năm 2001; Chỉ thị số 58 của Bộ

8
chính trị ký ngày 17/10/2000 về đẩy mạnh ứng dụng và phát triển CNTT phục
vụ cho sự công nghiệp hóa , hiện đại hóa; Chỉ thị số 40/CT – TW của Ban chấp
hành trung ƣơng Đảng Khóa X về việc xây dựng, nâng cao chất lƣợng đội ngũ
nhà giáo và cán bộ quản lý giáo dục; Quyết định số 47/2001/QĐ – TTg của Thủ
tƣớng chính phủ ngày 4/4/2001; Luật giáo dục năm 2005.
1.1.2. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học
Nghị quyết TW2 khóa VIII, 1997 khẳng định: “Phải đổi mới phƣơng pháp
giáo dục – đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tƣ duy
sáng tạo cho ngƣời học, từng bƣớc áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến, hiện đại vào
quá trình dạy học”.

Luật Giáo dục của Quốc hội nƣớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã
quy định: “
Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn
học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui,
hứng thú học tập cho học sinh” (Luật giáo dục 2005, chƣơng II, mục 2, điều 28,
khoản 2).

Cốt lõi của đổi mới PPDH là hƣớng tới hoạt động tích cực, chủ động,
chống lại thói quen học tập thụ động. Đổi mới nội dung và hình thức hoạt động
của giáo viên (GV) và học sinh (HS), đổi mới hình thức tổ chức dạy học, đổi
mới hình thức tƣơng tác xã hội trong dạy học với định hƣớng:
- Bám sát mục tiêu giáo dục phổ thông;
- Phù hợp với nội dung dạy học cụ thể;
- Phù hợp với đặc điểm lứa tuổi học sinh;
- Phù hợp với cơ sở vật chất, các điều kiện dạy học của nhà trƣờng;
- Phù hợp với việc đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả dạy – học;

9
- Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các
- PPDH tiên tiến, hiện đại với việc khai thác những yếu tố tích cực của các
phƣơng pháp dạy học truyền thống;
-Tăng cƣờng sử dụng các phƣơng tiện dạy học, thiết bị dạy học và đặc biệt
lƣu ý đến những ứng dụng của CNTT.
1.2. Quan điểm chung về đổi mới phƣơng pháp dạy học
1.2.1. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay
Ngành Giáo dục luôn đƣa ra khẩu hiệu “Biến quá trình đào tạo thành quá
trình tự đào tạo”. Cuộc cải cách giáo dục lần thứ hai đƣợc bắt đầu năm 1980 đã
phần nào phát huy tính tích cực, nhằm tạo ra thế hệ những ngƣời lao động sáng

tạo, chủ động, làm chủ đất nƣớc.
Nhƣng trên thực tế, cho tới nay ở các trƣờng THPT phƣơng pháp dạy và
học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lƣợng kiến thức đƣợc định sẵn
trong sách giáo khoa, học sinh học một cách thụ động. Tình trạng chung trong
các trƣờng học hiên nay phổ biến vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài
cùng với vấn đáp mang tính tái hiện, minh họa.
1.2.2. Bản chất của công cuộc đổi mới phƣơng pháp dạy học
Vận dụng những thành tựu của lý luận dạy học hiện đại trên thế giới, đặc
biệt là lý thuyết hoạt động vận dụng vào dạy học và một số quan điểm của dạy
học kiến tạo, dạy học khám phá, các nhà nghiên cứu giáo dục Việt Nam đã nêu
bật đƣợc bản chất của công cuộc đổi mới phƣơng pháp dạy học ở Việt Nam.
phƣơng pháp dạy học cần hƣớng vào việc tổ chức cho ngƣời học học tập trong
hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo.
Định hƣớng này nêu bật bản chất của đổi mới phƣơng pháp dạy học là học
tập trong hoạt động và bằng hoạt động, hay nói gọn: hoạt động hóa người học.

10
Theo đó mỗi nội dung dạy học đều liên hệ với những hoạt động nhất định.
Trƣớc hết đó là những hoạt động đã đƣợc tiến hành trong quá trình lịch sử hình
thành và ứng dụng những tri thức đƣợc bao hàm trong nội dung này, cũng chính là
những hoạt động để ngƣời học có thể kiến tạo và ứng dụng những tri thức trong
nội dung đó. Tất nhiên, còn phải kể tới cả những hoạt động có tác dụng củng cố tri
thức, rèn luyện những kỹ năng và hình thành những thái độ có liên quan, phát
hiện đƣợc những hoạt động nhƣ vậy trong một nội dung là vạch đƣợc một con
đƣờng để ngƣời học chiếm lĩnh nội dung đó và đạt đƣợc những mục tiêu dạy học
khác, cũng đồng thời là cụ thể hóa đƣợc mục tiêu dạy học nội dung đó và chỉ ra
đƣợc một cách kiểm tra xem mục tiêu dạy học đó có đạt đƣợc hay không và đạt
đến mức độ nào. Cho nên điều căn bản của phƣơng pháp dạy học là khai thác
những hoạt động nhƣ trên tiềm tàng trong mỗi nội dung để đạt đƣợc mục tiêu dạy
học. Quan điểm này thể hiện rõ nét mối liên hệ giữa mục tiêu, nội dung và phƣơng

pháp dạy học. Nó hoàn toàn phù hợp với luận điểm cơ bản của giáo dục học cho
rằng con ngƣời phát triển trong hoạt động và học tập diễn ra trong hoạt động.
Hoạt động liên hệ với các yếu tố: chủ thể, đối tƣợng, mục tiêu, phƣơng
tiện, kết quả; đối với hoạt động học, còn liên hệ đến một yếu tố quan trọng, đó là
ngƣời thầy. Cụ thể hóa bản chất nêu trên ta có một số đặc trƣng sau đây:
(1). Xác lập vị trí chủ thể của người học, bảo đảm tính tự giác, tích cực,
chủ động và sáng tạo của hoạt động học được thực hiện độc lập hoặc trong giao
lưu.
Ngƣời học là chủ thể kiến tạo tri thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành thái
độ chứ không phải là nhân vật bị động hoàn toàn làm theo lệnh của thầy giáo.
Với định hƣớng “hoạt động hóa ngƣời học’’, vai trò chủ thể của ngƣời học đƣợc
khẳng định trong quá trình họ học tập trong hoạt động và bằng hoạt động của
bản thân mình.

11
Tùy theo mục tiêu và hoàn cảnh cụ thể, có thể tổ chức cho học sinh hoạt
động độc lập hoặc trong giao lƣu, cả hai trƣờng hợp đều rất quan trọng đối với
phƣơng pháp dạy học. Một mặt, mặc dầu trong quá trình học tập vẫn có cả
những phần học sinh hoạt động dƣới sự dẫn dắt của thầy hoặc có sự hỗ trợ của
bạn, nhƣng hoạt động độc lập của học sinh là thành phần không thể thiếu để đảm
bảo việc học thành công. Mặt khác, do bản chất xã hội của việc học, phƣơng tiện
giao lƣu ngày càng đƣợc quan tâm và nhấn mạnh trong phƣơng pháp dạy học,
những yếu tố của dạy học hợp tác: học theo nhóm, theo cặp, tranh luận, ngày
càng đƣợc tăng cƣờng.
(2). Tri thức được cài đặt trong những tình huống có dụng ý sư phạm:
Tri thức là đối tƣợng của hoạt động học tập. Để dạy một tri thức nào đó,
thầy giáo không nên trao ngay cho học sinh điều mình muốn dạy; cách làm tốt
nhất thƣờng là cài đặt tri thức đó vào những tình huống thích hợp để học sinh
chiếm lĩnh nó thông qua hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo của bản thân.
Theo lý thuyết kiến tạo[14], học tập là một quá trình trong đó ngƣời học

xây dựng kiến thức cho mình bằng cách thích nghi với môi trƣờng sinh ra những
mâu thuẫn, những khó khăn và những sự mất cân bằng. Tuy nhiên, một môi
trƣờng không có dụng ý sƣ phạm thì không đủ để chủ thể kiến tạo tri thức theo
đúng yêu cầu xã hội mong đợi. Vì thế, điều quan trọng là thiết lập những tình
huống có dụng ý sƣ phạm để ngƣời học học tập trong hoạt động, học tập bằng
thích nghi.
(3). Dạy việc học, dạy tự học thông qua toàn bộ quá trình dạy học
Các nhà Tâm lý học đã chứng minh rằng năng lực của mỗi cá nhân đƣợc hình thành
và phát triển chủ yếu trong quá trình hoạt động và giao lƣu của con ngƣời. Con
đƣờng tối ƣu nhất, có hiệu quả nhất để nâng cao chất lƣợng đào tạo và đạt đƣợc
mục tiêu giáo dục – đào tạo là: học bằng hoạt động tự học, tự nghiên cứu của ngƣời

12
học, thông qua chính bằng hoạt động tự lực chiếm lĩnh kiến thức, mà hình thành
năng lực và thái độ cho học sinh.
Hoạt động học nhằm mục tiêu cải tạo, phát triển chính học sinh là hoạt
động không ai có thể làm thay. Vì thế, đòi hỏi học sinh phải tự giác, tích cực,
sáng tạo, phải có khả năng tự học. Các nghiên cứu về dạy học phát triển đã cho
kết quả rằng trong quá trình phát triển của mỗi cá nhân đều có tính tích cực bên
ngoài và tính tích cực bên trong. Tính tích cực bên ngoài thể hiện ở ý chí quyết
tâm thực hiện các yêu cầu học tập của giáo viên, nhà trƣờng. Các thao tác hành
vi bên ngoài có thể kiểm soát đƣợc. Tính tích cực bên trong thể hiện ở chỗ ngƣời
học sinh có động cơ học tập, mục đích học tập tiếp thu các tác động bên ngoài để
biến thành nhu cầu nhận thức, tích cực đào sâu suy nghĩ một cách chủ động tự
giác, tự lực. Tính tích cực bên trong dẫn đến sự độc lập phát triển của mỗi cá
nhân học sinh, là cơ sở cho tự học suốt đời. Người giáo viên Vật lý cần quán triệt
tư tưởng dạy học là sự hợp tác giữa giáo viên và học sinh.
- Tự tạo và khai thác những phương tiện dạy học để tiếp nối và gia tăng
sức mạnh của con người.
- Tạo niềm lạc quan học tập dựa trên lao động và thành quả của bản thân

người học.
- Xác định vai trò mới của người thầy với tư cách người thiết kế, ủy thác,
điều khiển và thể chế hóa.
Trong hoạt động hóa ngƣời học, sự xác lập vị trí chủ thể của ngƣời học
không hề làm suy giảm vai trò của ngƣời thầy giáo, mà ngƣợc lại càng nâng cao
vai trò trách nhiệm của ngƣời thầy. Vai trò ngƣời thầy đã đƣợc chuyển đổi, thầy
không phải là nguồn phát tin duy nhất, Dạy học trong cách nhìn mới sẽ không
còn là cái dạy học vốn có với quyền uy tối thƣợng cung cấp và ban phát các chân
lý khách quan, định đoạt tính đúng sai của các nhận thức và lý giải của con

13
ngƣời, mà là dạy học trong tƣơng lai, dạy học sẽ đƣợc phát triển trong sự tƣơng
tác thƣờng xuyên với các bối cảnh của tự nhiên và xã hội, các bối cảnh luôn luôn
trong tình trạng bị tác động của những xáo trộn ngẫu nhiên, bất định và không dự
đoán trƣớc đƣợc. Vai trò ngƣời thầy quan trọng hơn, nặng nề hơn, thể hiện:
 Thiết kế, là lập kế hoạch, chuẩn bị quá trình dạy học về mặt mục tiêu,
nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện và hình thức tổ chức;
 Ủy thác, là biến ý đồ dạy của thầy thành nhiệm vụ học tập tƣ nguyện,
tƣ giác của học sinh, là chuyển giao cho học sinh không phải những tri
thức dƣới dạng có sẵn mà là những tình huống để học sinh hoạt động
thích nghi;
 Điều khiển, kể cả điều khiển về mặt tâm lý, bao gồm sự động viên,
hƣớng dẫn, trợ giúp và đánh giá;
 Thể chế hóa, là xác nhận những kiến thức mới phát hiện, đồng nhất hóa
những kiến thức riêng lẻ mang màu sắc cá thể, phụ thuộc vào hoàn
cảnh và thời gian của từng học sinh thành tri thức khoa học của xã hội,
tuân thủ chƣơng trình về mức độ yêu cầu, cách thức diễn đạt và định vị
tri thức mới trong hệ thống tri thức đã có, hƣớng dẫn vận dụng và ghi
nhớ hoặc giải phóng khỏi trí nhớ nếu thấy không cần thiết.
Từ định hướng học tập trong hoạt động và bằng hoạt động, phân tích các

thành phần của hoạt động về mặt lý luận và thực tiễn, từ đó rút ra các thành tố
cơ sở của phương pháp dạy học. Các thành tố cơ sở của phƣơng pháp dạy học
thể hiện các tƣ tƣởng chủ đạo của quan điểm hoạt động trong phƣơng pháp dạy
học Vật lý.
* Cho học sinh thực hiện và tập luyện những hoạt động và hoạt động thành
phần tƣơng thích với nội dung và mục tiêu dạy học;
* Gợi động cơ cho các hoạt động học tập;

14
* Dẫn dắt học sinh kiến tạo tri thức, đặc biệt là tri thức phƣơng pháp nhƣ
phƣơng tiện và kết quả của hoạt động;
* Phân bậc hoạt động là căn cứ điều khiển quá trình dạy học
1.2.3. Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học
Đứng trƣớc yêu cầu của sự công nghiệp hóa, hiện đại hoá đất nƣớc, sự
thách thức trên con đƣờng cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành Giáo dục phải
tiến hành đổi mới một cách toàn diện, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phƣơng
pháp dạy và học. Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của nƣớc ta hiện nay,
mà là vấn đề đã và đang đƣợc hầu hết các quốc gia quan tâm trong chiến lƣợc
phát triển đất nƣớc – chiến lƣợc phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho các mục
tiêu kinh tế và xã hội.
1.2.4. Đổi mới dạy và học theo quan điểm CNTT
1.2.4.1. Dạy và học theo quan điểm CNTT
Theo quan điểm CNTT [13], học là quá trình thu nhận thông tin có định
hƣớng, có sự tái tạo và phát triển thông tin; dạy là phát thông tin và giúp ngƣời
học thực hiện quá trình trên một cách có hiệu quả. Để đổi mới PPDH, ngƣời ta
tìm những "Phƣơng pháp làm tăng giá trị lƣợng tin, trao đổi thông tin nhanh hơn,
nhiều hơn và hiệu quả hơn".
Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật (KHKT), quá trình dạy học đã sử
dụng phƣơng tiện dạy học (PTDH) nhƣ: phim chiếu để giảng bài với đèn chiếu
Overhead; phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa trên lớp với Projector; phần

mềm dạy học giúp học sinh học bài trên lớp và ở nhà; công nghệ kiểm tra, đánh
giá trắc nghiệm trên máy tính; sử dụng internet, thiết bị đa phƣơng tiện,
networking để dạy học.
Dạy học với các phƣơng tiện hiện đại trên sẽ có các ƣu thế nhƣ: GV
chuẩn bị bài một lần thì sử dụng đƣợc nhiều lần; các phần mềm dạy học giúp

15
giáo viên và học sinh dễ dàng hơn trong việc vẽ hình và giải quyết các bài Vật
lý. Giúp bài giảng sinh động hơn, dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi
nhanh của khoa học hiện đại; hỗ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt với
những bài khó giảng, khái niệm phức tạp; HS không bị thụ động, có nhiều thời
gian nghe giảng để đào sâu suy nghĩ và điều quan trọng hơn là nhiều HS đƣợc dự
và nghe giảng bài của GV giỏi.
1.2.4.2. Một số hướng chính trong việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lý
- Khai thác, tìm kiếm thông tin
Mạng internet là một kho kiến thức khổng lồ của nhân loaị về tất cả các
lĩnh vực. Nó cho phép ngƣời sử dụng tra cứu, tìm kiếm thông tin nhanh hơn bất
cứ phƣơng tiện nào khác, và nó thể hiện ở bất cứ phƣơng tiện nào khác và có thể
thực hiện ở bất cứ nơi nào có nối mạng internet. Bên cạnh đó, máy tính cho phép
ngƣời sử dụng làm việc trực tiếp với các dữ liệu có sẵn, từ đó hình dung ra sự
phong phú đa dạng của nó để phân tích hay làm sáng tỏ một vấn đề Vật lý học.
- Học tập dựa trên những thông tin phản hồi
Máy tính có khả năng cung cấp thông tin nhanh và chính xác các thông tin phản
hồi dƣới góc độ khách quan. Từ những thông tin phản hồi nhƣ vậy cho phép
ngƣời học có thể đƣa ra những ƣớc đoán của mình và do đó có thể thử nghiệm,
thay đổi những ý tƣởng của mình.
- Khả năng quan sát các mô hình - Hỗ trợ hoạt động khám phá và giải
quyết vấn đề
Với khả năng và tốc độ xử lý của máy tính giúp ngƣời học đƣa ra nhiều ví
dụ khi khám phá các vấn đề trong Vật lý học. Máy tính sẽ trợ giúp ngƣời học

quan sát, xử lí các mô hình và từ đó đƣa ra lời giải trong trƣờng hợp tổng quát.
- Phát hiện các mối quan hệ trong Vật lý học

16
Máy tính cho phép xử lí các biểu bảng, thống kê, đồ họa một cách chính
xác và liên kết chúng lại với nhau. Việc thay đổi một vài thành phần và quan sát
các thành phần còn lại giúp ngƣời học phát hiện ra mối quan hệ tƣơng tự giữa
các đại lƣợng.
- Thao tác với các hành động
Ngƣời học có thể sử dụng máy tính để biểu diễn các biểu đồ, các quỹ tích
một cách sinh động, giúp ngƣời học hình dung các hiện tƣợng, quá trình diễn
biến của hiện tƣợng một cách dễ dàng.
1.2.4.3. CNTT với vai trò PTDH, TBDH
CNTT với vai trò PTDH, TBDH cần phải đảm bảo các yêu cầu[13]:
Sử dụng CNTT nhƣ công cụ DH cần đƣợc đặt trong toàn bộ các PPDH
nhằm phát huy sức mạnh của cả hệ thống đó. Mỗi PPDH đều có những chỗ
mạnh và chỗ yếu, ta cần phát huy chỗ mạnh và hạn chế những chỗ yếu của mỗi
phƣơng pháp.
Phát huy vai trò của ngƣời thầy trong quá trình sử dụng CNTT nhƣ PTDH,
TBDH. Không thủ tiêu vai trò của ngƣời thầy mà trái lại còn phát huy hiệu quả
hoạt động của thầy trong quá trình dạy học sử dụng CNTT. Chẳng hạn khi sử
dụng CNTT thay GV trong một số khoảng thời gian, do đƣợc giải phóng khỏi
việc DH đồng loạt cho cả lớp, GV có thể đi sâu giúp đỡ những học sinh cá biệt
(kể cả cá biệt yếu và giỏi) với thời gian dài hơn nhiều so với việc DH không sử
dụng CNTT.
Sử dụng CNTT nhƣ PTDH, TBDH không phải chỉ nhằm thí điểm DH với
CNTT mà còn góp phần dạy học về CNTT.
Sử dụng CNTT nhƣ một PTDH, TBDH không phải chỉ thực hiện DH với
trang thiết bị của CNTT mà còn góp phần thúc đẩy việc đổi mới PPDH ngay cả
trong điều kiện không có máy.

17
1.3. Xu hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học
Giáo dục của Thế kỉ 21 đang đứng trƣớc sự phát triển nhƣ vũ bão của các
tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của
CNTT. Đất nƣớc ta đang bƣớc vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nƣớc với mục tiêu đƣa nƣớc ta tiến lên từ một nƣớc nông nghiệp lạc hậu thành
một nƣớc công nghiệp vào năm 2020. Nhân tố quyết định sự thắng lợi của công
cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc chính là nguồn lực con ngƣời.
Trƣớc yêu cầu mới của xã hội, con ngƣời có học vấn hiện đại không chỉ có khả
năng lấy tri thức ra từ trí nhớ ở dạng có sẵn, đã đƣợc học ở trƣờng mà còn phải
biết tự mình chiếm lĩnh, sử dụng linh hoạt các tri thức đã học vào từng trƣờng
hợp cụ thể một cách sáng tạo, mang lại hiệu quả công việc cao nhất. Chính vì thế
mà một trong những yêu cầu cấp bách hiện nay là đổi mới phƣơng pháp dạy học.
Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ IX đã khẳng định “Đổi mới phƣơng pháp
dạy và học, phát huy tƣ duy sáng tạo và năng lực đào tạo của ngƣời học, coi
trọng thực hành, thực nghiệm, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học
chay, đổi mới và thực hiện nghiêm minh chế độ thi cử… ” Nhƣ vậy mục tiêu của
việc đổi mới phƣơng pháp dạy học là giúp cho học sinh tích cực chủ động sáng
tạo trong học tập, xóa bỏ thói quen học tập thụ động. Từ những nhận định trên có
thể thấy rằng việc đổi mới PPDH cần phải đặt trong một hệ thống chứ không thể
coi PPDH là một thành tố độc lập.
1.3.1. Xác định nhu cầu, phong cách học của học sinh
Môn học vật lí đƣợc triển khai bắt đầu từ việc tìm hiểu và nhận diện đƣợc
nhu cầu và phong cách học tập của học sinh[8]. Các thông tin đầy đủ về nhu cầu,
kỳ vọng và phong cách học tập của học sinh sẽ giúp giáo viên phác họa đƣợc kế
hoạch tổ chức triển khai và quản lí hiệu quả việc dạy học, thúc đẩy các quá trình
tìm kiếm cơ hội hỗ trợ cho học sinh trong suốt quá trình dạy học. Trong quá trình

18

tìm hiểu học sinh, giáo viên có thể áp dụng nhiều phƣơng pháp để thu thập thông
tin về học sinh. Các phƣơng pháp cần đảm bảo tính tích hợp, đa chiều, mở và
đơn giản đƣợc tiến hành bằng các con đƣờng tự nhiên nhất.
1.3.2. Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học
Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học đƣợc coi là khâu trọng tâm cho việc
lập kế hoạch dạy học và kiểm tra đánh giá sau này [ 12 ].
Mục tiêu dạy học đƣợc xây dựng nhằm thực hiện 2 chức năng chính:
- Định hƣớng trong dạy và học.
- Căn cứ để kiểm tra đánh giá kết quả tiến bộ của học sinh.
Dựa trên mục tiêu yêu cầu của phân phối chƣơng trình, giáo viên cần cụ
thể hóa các mục tiêu đáp ứng các chỉ số về các tiêu chí hành vi (làm đƣợc gì?),
tiêu chí thực hiện (làm đƣợc bao nhiêu là đủ) và tiêu chí điều kiện (làm đƣợc
trong điều kiện nào?).
Tham khảo tiêu chí SMART trong xây dựng mục tiêu:
S (specific): cụ thể, chi tiết, rõ ràng, dễ hiểu,
M (measuable): quan sát đƣợc, đo đếm đƣợc,
A (achiveable): khả thi, vừa sức,
R (realistic): thực tế,
T (time-scale): có giới hạn về thời gian,
Gợi ý xây dựng mục tiêu dạy học
- Xác định mục tiêu chuẩn (trung bình) cần phải đạt,
- Bắt đầu bằng tuyên bố: “sau bài học này (phần này, chương này )
người học sẽ/có thể/phải:…………….”,
- Sử dụng các động từ chỉ hành vi, có thể quan sát, lƣợng hóa đƣợc,
- Sử dụng 6 thang bậc tƣ duy nhận thức của B.J.Bloom [14]để phân
cấp mức mục tiêu: