Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm nhằm phát triển tư duy học sinh trong dạy học chương chất khí vật lý 10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

----

TRẦN HOÀNG KHA

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ
DUY HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC


2

NGHỆ AN - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

----

TRẦN HOÀNG KHA

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ
DUY HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên nghành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số: 60.14.10

Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Hà Văn Hùng


3

NGHỆ AN - 2012

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Thầy hướng
dẫn PGS.TS. Hà Văn Hùng đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt thời gian nghiên
cứu và hồn thành luận văn.
Xin cảm ơn sự nhiệt tình của Ban Giám Hiệu và các Thầy bộ môn Vật lý
của trường THPT Chu Văn An đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian
tiến hành thực nghiệm sư phạm của Luận văn.
Tôi biết ơn sự động viên, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong
suốt q trình hồn thành luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng luận văn vẫn khó tránh khỏi sai sót.
Tơi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ phía bạn đọc.
Tác giả


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..............................................................................2

4. Giả thuyết khoa học....................................................................................................2
5. Nhiệm vụ nghiên cứu..................................................................................................2
6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................2
7. Đóng góp mới của luận văn........................................................................................2
8. Cấu trúc của luận văn..................................................................................................3
Chương 1: BÀI TẬP THÍ NGHIỆM BỒI DƯỠNG TƯ DUY VẬT LÝ TRONG
DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG..................................................4
1.1. Tư duy trong dạy học vật lý..................................................................................4
1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của tư duy.....................................................................4
1.1.2. Mối liên hệ tư duy vật lý với việc bồi dưỡng năng lực nhận thức cho học sinh....6
1.1.3. Các biện pháp bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học......................................9
1.2. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý................................................................12
1.2.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm.............................................................................12
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm...............................................................................12
1.3. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong dạy học ở
trường phổ thông. .........................................................................................................15
1.3.1. Các thao tác và hành động tư duy trong giải bài tập thí nghiệm vật lý.............15
1.3.2. Bài tập thí nghiệm – phương tiện bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học.........17


1.3.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng tư duy vật lý
cho học sinh..................................................................................................................17
Kết luận chương 1 .........................................................................................................18
Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM
DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN
TƯ DUY CHO HỌC SINH.......................................................................................19
2.1. Phân tích nội dung và phương pháp giảng dạy chương “ Chất khí” Vật lý 10....19
2.1.1. Đặc điểm và cấu trúc nội dung của chương “Chất khí”....................................19
2.1.2. Nội dung kiến thức cơ bản và kỹ năng học sinh cần đạt dược..........................21
2.2. Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương “ Chất khí” Vật lý 10........22

2.2.1. Mục đích, yêu cầu..............................................................................................22
2.2.2. Phương pháp xây dựng bài tập thí nghiệm........................................................23
2.2.3. Hệ thống bài tập thí nghiệm...............................................................................23
2.2.3.1. Bài tập thí nghiệm định tính............................................................................23
2.2.3.2. Bài tập thí nghiệm định lượng........................................................................37
2.3. Phương pháp sử dụng Bài tập thí nghiệm dạy học chương “ Chất khí”..............59
2.3.1. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong tiết luyện tập, ôn tập....................................59
2.3.2. Tổ chức luyện tập dưới hình thức giao bài tập cho nhóm.................................69
2.3.3. Kiểm tra đánh giá...............................................................................................76
Kết luận chương 2........................................................................................................78
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM................................................................79
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm................................................79
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm..................................................................79


6

3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm.......................................................................................79


3.2. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm....................................................................79
3.3. Phương pháp của thực nghiệm sư phạm...............................................................79
3.3.1. Lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.....................................................79
3.3.2. Chuẩn bị thực nghiệm........................................................................................79
3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm................................................................80
3.4.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá.................................................................................80
3.4.2. Kết quả thực nghiệm..........................................................................................80
Kết luận chương 3........................................................................................................86
KẾT LUẬN CHUNG...................................................................................................87
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................89

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTTN

Bài tập thí nghiệm

ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

SBT

Sách bài tập

SGK

Sách giáo khoa

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

KHTN

Khoa học tự nhiên


9

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Thí nghiệm Vật lý có vai trị quan trọng trong dạy học Vật lý. Nó làm
tăng tính hấp dẫn của mơn học, giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các kiến thức Vật
lý đã học và góp phần rèn luyện kỹ năng nghiên cứu khoa học cho học sinh. Nó
là cơ sở để kiểm tra tính đúng đắn của lý thuyết và giúp học sinh hiểu rõ được
bản chất Vật lý của các hiện tượng tự nhiên. Và từ đó làm cho các em say mê
tìm tịi nghiên cứu khoa học.
Do điều kiện kinh tế cịn nhiều khó khăn, phịng thí nghiệm Vật lý của các
trường còn nghèo nàn nên đã làm cho học sinh hạn chế tiếp xúc với các thí
nghiệm Vật lý. Tuy nhiên, để các em gần gũi với các thí nghiệm Vật lý, làm
tăng tính hấp dẫn của mơn học thì Bài tập thí nghiệm Vật lý rất cần thiết. Bài tập
thí nghiệm Vật lý địi hỏi các em phải làm thí nghiệm mới giải được. Nó cũng là
một trong những bài tập sáng tạo, nhằm phát triển tư duy và hình thành kĩ năng
nghiên cứu khoa học, nhận thức được vấn đề một cách sâu sắc, góp phần hình
thành nhân cách của học sinh.
Bài tập thí nghiệm Vật lý có vai trị rất quan trọng. Trong Vật lý lớp 10

trung học phổ thơng, chương “ Chất khí ” là cơ sở của các khái niệm Vật lý như
khái niệm nhiệt độ, áp suất, thể tích,…là chương trọng tâm của phần Nhiệt học.
Trên cơ sở đó, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu là Xây dựng và sử dụng hệ
thống bài tập thí nghiệm nhằm phát triển tư duy cho học sinh trong dạy
học chương “chất khí” Vật lý 10 trung học phổ thơng.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý dạy học chương
“chất khí” nhằm phát triển tư duy cho học sinh.


10

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu là bài tập thí nghiệm Vật lý.
- Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn trong chương “ chất khí” Vật lý 10.
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng và sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập thí nghiệm dạy học
chương “ Chất khí” Vật lý lớp 10 thì sẽ phát triển được tư duy trong dạy học Vật
lý cho học sinh trung học phổ thông.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về tâm lý học, về tư duy và phát triển tư duy.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng bài tập thí nghiệm Vật lý
nhằm phát triển tư duy học sinh.
- Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lý chương “ chất khí” phát triển
tư duy học sinh.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả thí nghiệm.
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
6.1. Nghiên cứu lý luận: Tham khảo các tài liệu, văn bản có liên quan
6.2. Nghiên cứu thực tiễn

6.3. Thực nghiệm sư phạm
6.4. Dùng phương pháp thống kê toán học để phân tích, đánh giá.
7. ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN VĂN
Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý góp phần phát triển
tư duy, phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông.


11

8. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn được chia làm 3
chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài.
Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm dạy học chương
“ Chất khí” Vật lý lớp 10 nhằm phát triển tư duy cho học sinh.
- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.


12

Chương 1
BÀI TẬP THÍ NGHIỆM BỒI DƯỠNG TƯ DUY VẬT LÝ
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Tư duy trong dạy học Vật lý
1.1.1.Khái niệm và đặc điểm của tư duy
“ 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 định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý,
dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết và vận dụng sáng tạo những kiến thức
khái quát thu được từ thực tiễn”[7]

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên diễn ra rất phức tạp,nhưng những
định luật chi phối chúng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng thường bị nhiều yếu
tố tác động nối tiếp nhau hoặc chồng chéo lên nhau ta chỉ quan quát được kết
quả tổng hợp cuối cùng. Cho nên, muốn nhận thức đầy đủ những đặc tính, bản
chất và quy luật vận động của hiện tượng tự nhiên thì việc đầu tiên ta phải phân
tích các hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn mà chúng
chỉ bị chi phối, phụ thuộc bởi một số ít nguyên nhân, yếu tố, tốt nhất là một
ngun nhân, một yếu tố. Có như vậy, thì việc xác lập được mối quan hệ, đặc
tính, bản chất của các hiện tượng, đại lượng vật lý sẽ dễ dàng hơn về mặt định
tính cũng như định lượng.
Q trình tư duy vật lý có thể chia thành 4 giai đoạn:
- Tập hợp các sự kiện từ đó xây dựng mơ hình của các sự kiện ấy.
- Đề xuất giả thuyết hay xây dựng mơ hình của các sự kiện.
- Từ mơ hình suy luận logic chặt chẽ hoặc dung các cơng cụ của tốn học
để suy ra các hệ quả.
- Dùng thực nghiệm để kiểm tra lại hệ quả.


13

Q trình nghiên cứu vật lý của học sinh có rất nhiều phương pháp nhận
thức, nhiều hình thức tư duy và sử dụng các dụng cụ thiết bị khác nhau, nhưng
ta có thể hiểu tư duy vật lý dưới hai góc độ sau:
- Tư duy lý thuyết: là hình thức của tư duy logic và thao tác tư duy.
- Tư duy logic: là loại tư duy tuân theo các quy tắc, quy luật của logic học
một cách chặt chẽ, chính xác, không phải sai lầm trong các lập luận, biết phát
hiện ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan.
Các thao tác tư duy: Quá trình tư duy bao gồm các thao tác trí tuệ hay
cịn gọi là các thao tác tư duy, ta có các thao tác tư duy như: phân tích, tổng hợp,
so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, …

Phân tích: là dùng trí óc tách đối tượng tư duy thành những thuộc tính,
những bộ phận, các mối liên hệ, quan hệ để nhận thức đối tượng được chặt chẽ,
sâu sắc hơn. Thế giới khách quan luôn tồn tại xung quanh ta, nó là tổng thể các
sự vật, hiện tượng đan xen nguyên vẹn với nhau mà mỗi sự vật, hiện tượng bao
gồm nhiều bộ phận, giai đoạn riêng biệt với các dấu hiệu và thuộc tính khác
nhau. Các bộ phận của từng sự vật đều có mối quan hệ nhất định với nhau. Vì
vậy, để nhận thức một cách trọn vẹn sự vật thì cần phải phân tích nghiên cứu các
mối quan hệ đó.
Tổng hợp: là một thao tác tư duy mà học sinh dung trí óc để tổng hợp
những bộ phận vừa phân tích thành một chỉnh thể hồn chỉnh, q trình tổng
hợp diễn ra ngược với q trình phân tích. Thao tác tư duy tổng hợp sẽ giúp học
sinh nhận thức sự vật hiện tượng vật lý một cách tổng quá hơn.
Phân tích và tổng hợp:là hai thao tác tư duy gắn bó mật thiết khơng thể tách rời
nhau, có phân tích thì sẽ có tổng hợp , khơng có phân tích thì khơng có tổng
hợp, phân tích là cơ sở của tổng hợp, tổng hợp diễn ra trên cơ sở của phân tích.
So sánh: là thao tác suy nghĩ , lập luận để xác định sự giống nhau và
khác nhau của sự vật , hiện tượng sau khi đã phân tích . từ đó giúp học sinh nắm
rõ bản chất của sự vật, hiện tượng , có so sánh thì q trình nhận thức vật lí của


14

HS mới tiến bộ. phân tích , tổng hợp thường đi kèm với so sánh khi phân tích sự
vật nhờ có so sánh mới thấy được sự khác biệt của các bộ phận tiếp theo dùng
thao tác tổng hợp liên kết tất cả chúng lại thành một chính thể thống nhất .
Trừu tượng hóa: là thao tác tư duy trong đó HS dùng đầu óc để vạch ra
và loại bỏ những dấu hiệu, những bộ phận , thuộc tính khơng cần thiết về một
phương diện nào đó của sự vật , hiện tượng . chỉ giữ lại những yếu tố , thuộc
tính cho tư duy mà thơi.
Khái qt hóa: là thao tác trí tuệ trong đó HS bao qt nhiều đối tượng

khác nhau thành một nhóm, một loại.. . trên cơ sở đó chúng ta có những bản
chất thuộc tính giống nhau, mối liên hệ có tính thống nhất , quy luật. kết quả
khái qt hóa cho HS cái nhìn tổng quát về sự vật , hiện tượng vật lý.
1.1.2. Mối liên hệ tư duy vật lý với việc bồi dưỡng năng lực nhận thức cho
học sinh
Trong dạy học vật lý ,GV cần tổ chức quá trình lĩnh hội kiến thức cho HS
phù hợp với con đường biện chứng của q trình nhận thức vật lý. Trong đó mối
quan hệ giữa tư duy vật lý và quá trình nhận thức vật lý là rất quan trọng rồi từ
đó bồi dưỡng năng lực nhận thức . Để quá trình nhận thức vật lý của HS được
thành cơng thì HS cần phải thành thạo các phương pháp nhận thức vật lý do GV
hướng dẫn và hình thành.
Phương pháp nhận thức vật lý là những phương pháp khoa học được sử
dụng trong quá trình nghiên cứu vật lý để xây dựng hệ thơng kiến thưc vật lý.
Việc định hướng hoạt động nhận thức của HS trong học tập theo con đường của
nhận thức khoa hoc với việc áp dụng lý thuyết gần đúng “ vùng phát triển” của
Vưgốtxki có thể bồi dương cho HS trực giác khoa học.
Tư duy vật lý và phương pháp nhận thức có mối quan hệ mật thiết, khơng thể
tách rời và hỗ trợ lẫn nhau. Khi sử dụng phương pháp nhận thức thì phải cần
một loạt thao tác tư duy là góp phần phát triển và bồi dưỡng năng lực nhận thức
cho HS.


15

Hệ thống các phương pháp nhận thức vật lý
Nhóm phương pháp triết học
- Phương pháp phân tích
- Phương pháp tổng hợp
- Phương pháp phân tích – tổng hợp
- Phương pháp quy nạp

- Phương pháp suy diễn
- Phương pháp quy nạp – suy diễn
- Phương pháp trừu tượng hóa , phương pháp khái quát hóa , phương
pháp cụ thể hóa
Nhóm phương pháp riêng rộng
- Phương pháp thực nghiệm vật lý , quan sát, thí nghiệm, đo lường ….
- Phương pháp lý thuyết: phương pháp tương tự, phương pháp mơ hình,
phương pháp thí nghiệm tưởng tượng.
Nhóm phương pháp riêng hẹp
- Phương pháp động lực học, phương pháp định luật bảo toàn
- Phương pháp giản đồ vectơ , phân tích quan phổ.
Trong đó phương pháp thực nghiệm vật lý có mối quan hệ đặc biệt với
tư duy vật lý được thể hiện qua bảng dưới đây [14]


16

Bảng 1 . Các thao tác trí tuệ và thực hành trong hoạt động nhận thức
khoa học bằng phương pháp thực nghiệm. [14]
Hành động
Đề xuất vấn đề

Thao tác
Thực hành
Tư duy
Quan sát , đo đạc , ghi Phân tích , so sánh ,
chép số liệu theo bảng tổng hợp, khái quát hóa
tính , tính tốn và xử lý
số liệu

Hình thành giả thuyết

Phân tích , so sánh , đối
chiếu, trừu tượng hóa ,
khái qt hóa
Phân tích , so sánh , đối

Suy ra hệ quả Lơgic

chiếu cụ thể hóa ( suy
Tiến hành Xây dựng Vẽ đồ thị thí nghiệm

diễn lơgíc và tốn học)
Phân tích , so sánh , đối

thí

phương án

chiếu cụ thể

nghiệm

thí nghiệm
Tiến hành Lựa chọn dụng cụ, lắp

kiểm tra

thí nghiệm ráp dụng cụ thí nghiệm ,
tiến hành thí nghiệm quan

sát, đo đạt ghi chép.
Xử lý kết Lập bảng vẽ đồ thị, tinh
quả
Rút ra kết luận

tốn , đánh giá sai số
Trừu tượng hóa, khái
qt hóa

Vận dụng

Quan sát tình huống mới, Cụ thể hóa

thí nghiệm mới
Có những phương pháp nặng về tư duy lý thuyết . có những phương
pháp nặng về tư duy thực hành. Nhận thức theo phương pháp thực nghiệm vật lý
học là sự thống nhất biện chứng giữa tư duy lý thuyết và tư duy thực hành.


17

1.1.3 Các biện pháp bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm nên trong quá trình dạy học vật ký
nhiệm vụ quan trọng hành đầu là bồi dưỡng tư duy vật lý cho HS. GV có thể tổ
chức , điều khiển miễn sao là HS lĩnh hội kiến thức vật lý một cách tốt nhất.
trong dạy học GV có thể dùng một số biện pháp sau để bồi dưỡng và phát triển
tư duy vật lý cho HS.
1.1.3.1. Tạo nhu cầu hứng thú , kích thích sự ham muốn hiểu biết của HS.
Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra trong đầu HS tư duy chỉ có hiệu quả
khi HS tự giác mang hết suc mình để thực hiện và tư duy chỉ bắt đầu khi trong

đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi HS gặp mâu
thuẫn giữa một bên là nhu cầu , nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một
bên là trình độ kiến thức hay khả năng hiểu biết 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 hơi căng thẳng vừa hứng thú , khao khát vượt qua khó
khăn, giải quyết được mâu thuân đế đạt được một trình độ cao hơn trên con
đường nhận thức .[7]
Trong quá trình dạy học vật lý GV 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, chỉ ra một tương lai tốt đẹp … ngoài ra cũng có thể tạo hứng thú ngay
trong q trình học tập bằng cách đặt HS vào các tình huống học tập : tình
huống phát triển, tình huống lựa chọn, tình huống bế tắt, tình huống ngạc nhiên
bất ngờ, tình huống lạ…
1.1.3.2. Xây dựng một lôgic nội dung phù hợp với đối tượng HS.
Chương trình vật lý phổ thơng ở nước ta được xây dựng theo mơ hình đồng
tâm có 3 vịng : vòng 1 vật lý 6 – 7 , vòng 2 vật lý 8 -9 , vòng 3 vật lý 10- 11-12.
Lượng kiến thức cũng được các nhà xây dựng nội dung SGK chọn lọc
phù hợp với mặt bằng nhận thức của HS cả nước nhưng vẫn đảm bảo tính khoa
học và hiện đại . Mặc dù, lượng kiến thức vật lý phổ thơng đã được trình bày


18

lôgic ,đơn giản , dể hiểu hơn so với vật lý hiện đại nhưng ta lại yêu cầu HS phải
tự lực hoạt động để xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức .Tuy nhiên , đối với mỗi
đối tượng HS cụ thể ở từng vùng, từng trường , từng lớp thì khả năng nhận thức
khác nhau. Do đó sau khi chọn được một nội dung phù hợp thì GV cịn phải lựa
chọn, con đường hoạch định con đường hình thành thích hợp với năng lực nhận
thức , những nét riêng của HS mình. Có thể phân chia vấn đề lớn thành một
chuỗi vấn đề nhỏ mà HS có thể tự giải quyết với sự hướng dẫn cần thiết của

GV . Xét về mặt này thì địi hỏi GV phải nhiệt tình, tâm huyết với nghề và luôn
luôn sáng tạo trong quá trình dạy học chứ khơng chỉ nhắc đi, nhắc lại như lối
dạy học giảng giải minh họa, truyền thụ một chiều.
1.1.3.3. Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy,
những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lý.
Trong quá trình nhận thức vật lý HS phải thường xuyên thực hiện các
thao tác chân tay ( lắp ráp thí nghiệm , đo đạt…) , thao tác tư duy ( phân tích ,
tổng hợp…) , các hành động nhận thức ( xác định đặc tính bản chất…) nên việc
điều khiển, tổ chức để HS rèn luyện các thao tác đó cũng gặp khó khăn, GV khó
khăn quan sát hết các hành động của HS khi làm thí nghiệm cũng như khơng
trực tiếp uốn nắn, sửa sai. Mặt khác, HS không thể quan sát hành động trí tuệ
của GV mà bắt chước . Vì thế , GV có thể sử dụng một số định hướng sau giúp
HS tự lực thực hiện tốt các thao tác tư duy .[7]
GV 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 hành động nhận
thức mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập.
GV được ra những câu hỏi định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy
hay hay phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp.
GV phân tích câu trả lời của HS , chỉ ra chổ sai của họ trong khi thực
hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa.


19

GV giúp HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgic
dưới dạng những quy tắc đơn giản.
Tập dượt để HS giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận
thức của vật lý .
Để rèn luyện tư duy vật lý cho HS thì tốt nhất là tập dượt cho họ giải
quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp của các nhà vật lý .

Đối với HS con đường tìm kiếm kiến thức quan trọng hơn những kiến
thức cụ thể. Vì lẽ đó trong q trình hướng dẫn HS tự lực tái tạo kiến thức vật lý
thì GV phải làm cho họ hiểu nội dung của các phương pháp vật lý và sử dụng
các phương pháp này ở các mức độ phù hợp với trình độ của HS và điều kiện
của nhà trường . Sau nhiều lần áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể , GV
có thể giúp HS khái quát hóa thành các trình tự các giai đoạn của mỗi phương
pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt nhận thức vật lý của HS.
Ở trường phổ thơng GV có thể sử dụng phương pháp nhận thức vật lý
như: phương pháp thực nghiệm , phương pháp mơ hình , phương pháp tương tự .
1.1.3.4. Rèn luyện ngôn ngữ cho HS
“Tư duy luôn luôn phản ánh các mối quan hệ giữa các vật thể dưới
hình thức lời nói” (P.A.Ruđich) . Ta đã biết mỗi khái niệm khoa học nói chung,
vật lý nói riêng đều được diễn đạt bằng ngơn ngữ nói và phát triển năng lực sử
dụng ngơn ngữ nói và viết là việc làm cần thiết để giúp HS diễn đạt tư tưởng vật
, mơ tả đầy đủ và chính xác các sự kiện , để giải thích các hiện tượng và q
trình tự nhiên.
Ví dụ : khi u cầu xác định sự biến thiên của một đại lượng vectơ thì
HS phải diễn tả được sự thay đổi của tất cả các yếu tố của vectơ đó.
Các khái niệm, định luật vật lý thường được phát biểu gồm hai phần: Một phần
nêu lên mặt định tính, một phần nêu lên mặt định lượng nên phải hình thành kỹ
năng ghi chép, kỹ năng diễn đạt các đặc tính của sự vật, kỹ năng diễn đạt các
thông tin chứa đựng trong các công thức toán học.[8]


20

Nhiều khi trong vật lý, vẫn thường dùng những từ ngữ thơng thường dùng
trong giao tiếp hằng ngày, nhưng có nội dung phong phú và chính xác hơn.
Nhưng khi gặp một thuật ngữ mới diễn đạt một khái niệm mới thì cần phải giải
thích rõ cho HS và u cầu HS sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay

cho ngơn ngữ hằng ngày.
1.2. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý
1.2.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm
Là những bài tập khi giải HS phải làm thí nghiệm để xác định các đại
lượng Vật lý, các thông số cần tìm, hoặc để nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các
thơng số để kiểm tra tính chân thật của lời giải lý thuyết. BTTN vừa mang tính
lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm. Những thí nghiệm của dạng bài tập này
thường đơn giản HS có thể tự làm ở nhà hoặc phịng thí nghiệm của trường.
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm
Dựa vào độ khó khi giải, cách thức giải cũng như yêu cầu và điều kiện
của bài tập mà ta chia BTTN làm hai loại:
* BTTN định tính
Là những bài tập khi giải không cần tiến hành các phép đo đạc, tính tốn
định lượng mà chỉ dùng những lập luận, suy luận logic dựa trên cơ sở các
thuyết, định luật, khái niệm vật lý và những quan sát định tính.
- BTTN quan sát, mơ tả và giải thích hiện tượng là những bài tập yêu cầu HS:
+ Làm thí nghiệm theo chỉ dẫn
+ Quan sát theo mục tiêu đã chỉ dẫn
+ Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Các dạng câu hỏi của loại bài tập này thường là:
+ Cái gì xảy ra nếu…?
+ Tại sao lại xảy ra như vậy ?
Với câu hỏi thứ nhất, HS phải làm thí nghiệm để quan sát, mơ tả, đó là q
trình tích lũy sự kiện.


21

Với câu hỏi thứ hai, buộc HS phải liên hệ các sự kiện quan sát xảy ra trong
thí nghiệm với những thuyết, định nghĩa, khái niệm, hiện tượng vật lý đã học.

Lúc này các hành động tư duy và thực hành nêu ra ở trên rõ rang có tác dụng tốt
để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái qt
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.
- Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm: là loại bài tập phổ biến nhất trong
các bài tập thí nghiệm ở trường phổ thơng bởi thí nghiệm được tiến hành trong
tư duy, suy nghĩ. Vì thế nó hồn tồn khả thi trong điều kiện thiếu thốn trang
thiết bị như hiện nay ở các trường phổ thông. Các bài tập này là cơ sở, bước đệm
để HS giải các BTTN định lượng.
Nội dung của loại bài tập này là: HS căn cứ vào yêu cầu của bài toán, vận
dụng các định luật, khái niệm một cách hợp lý, thiết kế phương án thí nghiệm
để:
+ Đo đạc một đại lượng vật lý nào đó
+ Xác định sự phụ thuộc giữa các thông số vật lý.
Dạng bài tập này có tác dụng bồi dưỡng năng lực thiết kế, hình thành trực
giác khoa học, phát triển tư duy sáng tạo cho HS.
+ Làm thế nào để đo được… với các thiết bị …?
+ Hãy tìm cách xác định đại lượng … với các thiết bị…?
+ Nêu phương án đo … với các dụng cụ …?
+ Nêu phương án đo …..?
* BTTN định lượng
Là những bài tập khi giải, yêu cầu HS làm thí nghiệm để đo đạc đại lượng
Vật lý với các thiết bị nào đó, hoặc tìm quy luật về mối liên hệ phụ thuộc giữa
các đại lượng vật lý( với các thiết bị nhất định ).
Dựa theo yêu cầu và điều kiện, có thể chia BTTN định lượng làm 3 mức
độ:


22

- Mức độ 1: cho thiết bị, yêu cầu HS làm thí nghiệm tìm quy luật đo đạc đại
lượng có sự hướng dẫn của giáo viên.
- Mức độ 2: cho thiết bị, yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm, làm thí
nghiệm, làm thí nghiệm tìm quy luật hoặc đo đạc.
- Mức độ 3: yêu cầu HS lựa chọn thiết bị thí nghiệm, thiết kế phương án thí
nghiệm và làm thí nghiệm đo đạc hoặc tìm quy luật.[14]
Có thể mơ hình hóa các loại BTVL theo sơ đồ 1. [14]
Sơ đồ 1. Phân loại hệ thống BTTN vật lý
Bài tập thí nghiệm vật lý

Bài tập thí nghiệm định tính

Làm TN, quan sát,
mơ tả, giải thích

Thiết kế phương án
thí nghiệm

1.Điều gì đã xảy ra
nếu…?
2. Tại sao lại xảy ra
như vậy?

1. Làm thế nào để đo…
với các thiết bị…?
2. Nêu phương án đo…
với các thiết bị…?

Bài tập thí nghiệm định lượng

Đo lường đại lượng
vật lý

Thiết lập, minh họa
định luật

MĐ1. Cho thiết bị, u cầu
HS đo đạc tìm quy luật có
sự hướng dẫn của GV.
MĐ2. Cho thiết bị, yêu cầu
HS lập phương án thí
nghiệm, làm thí nghiệm đo
đạc hoặc tìm quy luật.
MĐ3. Yêu cầu HS lựa chọn
thiết bị, lập phương án thí
nghiệm, làm thí nghiệm đo
đạc, tìm quy luật hoặc
chứng minh một quy luật.

Rõ ràng bài tập thí nghiệm rất đa dạng, phong phú, có thể có nhiều mức độ
yêu cầu, từ đơn giản đến phức tạp. Với nhiều hình thức ra đề khác nhau, giáo


23

viên có thể khai thác sử dụng BTTN ngay trong điều kiện cơ sở vật chất chưa
được trang bị đồng bộ và hiện đại như hiện nay.
1.3. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong
dạy học ở trường phổ thông.
1.3.1. Các thao tác và hành động tư duy trong giải bài tập thí nghiệm vật lý

Các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một BTTN có tính chất
tương tự với những hành động diễn ra khi nghiên cứu bằng phương pháp thực
nghiệm với các bước tiến hành khi giải một BTTN:
Bảng 2. So sánh các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
với các bước giải một BTTN.[14]
Các yếu tố của phương pháp thực

Các bước trong quá trình giải BTTN

nghiệm
vật lý
1. Đặt vấn đề trên cở sở các sự kiện 1. Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài
và quan sát. Phân tích vấn đề.

tốn, phân tích bản chất vật lý của bài

2. Hình thành giả thuyết.

tốn.

3. Nghiên cứu lý thuyết ( suy ra hệ 2. Xây dựng phương án giải (phương án
quả logic từ giả thuyết). Lập phương thí nghiệm, lập luận, tính tốn).
án thí nghiệm kiểm tra.

3. Thực hiện giải tính tốn, lập luận,

4. Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến trình bày lời giải ( nếu có thể giải bằng lý
hành thí nghiệm xử lý kết quả.

thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm,

5. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên quan sát để thu nhập số liệu.
cứu.

4. Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện
tượng, ghi nhận số liệu và xử lý kết quả.
5. Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi của
bài toán.
Rõ ràng các bước giải BTTN vật lý là hoàn toàn tương tự theo con đường

thực nghiệm nên giải BTTN có nhiều khả năng bồi dưỡng tư duy vật lý cho HS.


24

Phương pháp thực nghiệm vật lý là phương pháp cốt lõi của q trình dạy
học vật lý. Có thể hiểu phương pháp thực hiện là bao gồm tất cả các khâu của
quá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề, tạo tình huống trên cơ sở các sự kiện thực
nghiệm hay quan sát, đến khâu đưa ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra
giả thuyết đó, thu thập và xử lý kết quả và cuối cùng là rút ra kết luận về vấn đề
nghiên cứu.
Để HS lĩnh hội phương pháp này GV có nhiệm vụ chuyển hóa nó thành
phương pháp dạy học vật lý cho HS.
Phương pháp thí nghiệm vật lý dẫn đến phương pháp thực nghiệm trong
dạy 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 giải BTTN, đó là những
nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho
HS.[14]
Khi tiến hành giải BTTN, HS được rèn luyện các thao tác tư duy như:

Phân tích, tổng hợp, so sánh, đưa ra phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ, dự
đốn kết quả, tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc, thu thập và xử lý số liệu,
rồi từ đó khái quát hóa đưa ra kết luận. Ngồi ra, HS cịn rèn luyện năng lực
thực nghiệm, năng lực làm việc độc lập.
Tóm lại, việc giải BTTN vật lý là một hình thức hoạt động có thể năng
cao chất lượng học tập tạo ra nhiều hứng thú và kích thích tính tị mị ham học
hỏi cho HS. Đó là hoạt động có sự kết hợp hiệu quả giữa học với hành, lý luận
với thực tiễn, phát huy tính tích cực, trí thơng minh, khả năng sáng tạo, tháo vát
của HS. Điều này rất phù hợp với tinh thần đổi mới phương pháp dạy học ở
trường phổ thơng.
1.3.2. Bài tập thí nghiệm – phương tiện bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy
học


25

BTTN có nhiều tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục, giáo dục
kỹ thuật, đặc biệt BTTN cịn là một phương tiện dạy học có tác dụng rất lớn
trong việc bồi dưỡng tư duy vật lý cũng như phương pháp nhận thức vật lý cho
HS.
BTTN vừa là bài tập vừa là thí nghiệm nên sẽ phát huy được các lợi thế
của hai phương tiện dạy học chủ lực nếu GV biết khai thác tốt. Quá trình làm thí
nghiệm sẽ tạo hứng thú, kích thích cho HS và từ đó HS mạnh dạng đưa ra ý kiến
sáng tạo của mình.
BTTN là điều kiện để HS vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết và thực
hành, kết hợp thao tác tư duy trí óc với thao tác chân tay, tập làm các nhà chế
tạo, thiết kế, lắp ráp…Điều này kích thích mạnh mẽ hứng thú học tập của HS
nhất là những bài toán liên quan đến thực tế.
BTTN khắc phục tình trạng giải bài tập một cách thuộc lịng, hình thức,
tình trạng áp dụng cơng thức một cách máy móc.

BTTN là hoạt động tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy cho HS đặc biệt
là tư duy vật lý. Bên cạnh đó việc giải bài tập thí nghiệm của HS cũng giúp GV
phát hiện những HS có năng khiếu đặc biệt về vật lý. Từ đó có hướng bồi dưỡng
để các em trở thành nhân tài của đất nước.
1.3.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng tư
duy vật lý cho học sinh[13]
BTTN vừa là bài tập vừa là thí nghiệm việc giải nó có hiệu quả cao cho sự
pháp triển tư duy của HS để đạt được điều đó GV có thể sử dụng các bước sau:
- Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài tốn, phân tích bản chất vật lý của bài
toán.
- Xây dựng phương án giải (phương án thí nghiệm, lập luận, tính tốn).
- Thực hiện giải: Tính tốn, lập luận, trình bày lời giải, ( nếu có thể giải
bằng lý thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát thu thập số liệu.