Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm dạy học phần quang hình học vật lý 11 THPT

bộ giáo dục và đào tạo
Tr-ờng Đại học Vinh

thiều văn cƯờng

XÂY DựNG Và Sử DụNG Hệ THốNG BàI TậP THí NGHIệM
DạY HọC PHầN QUANG HìNH HọC VậT Lý 11 THPT
Chuyờn ngnh: LL&PPDH VT Lí
Mó s: 60 14 10

LUN VN THC S KHOA HC GIO DC

Ngi hng dn khoa hc:
PGS. TS. NGUYN èNH THC

NGH AN - 2012


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được
sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và
người thân. Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết
ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua.
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn
Đình Thước - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa
Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm
luận văn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân đã động viên,
chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất cả mọi người!

Vinh, tháng 10 năm 2012
Tác giả

Thiều Văn Cường


CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
BT

Bài toán

BTTN

Bài tập thí nghiệm

CH

Câu hỏi

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

KHTN

Khoa học tự nhiên

SBT

Sách bài tập

SGK

Sách giáo khoa

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TL

Trả lời

TN

Thí nghiệm


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.

Lý 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.

Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................ 2

6.

Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 3

7.

Đóng góp của luận văn .......................................................................... 3

8.

Nội dung luận văn ................................................................................. 4

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ...................................................................... 5
1.1.

Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học ..... 5

1.1.1. Tư duy Vật lý......................................................................................... 5
1.1.2. Đặc điểm của tư duy Vật lý ................................................................... 5
1.1.3. Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT ..... 8
1.2.

Bài tập thí nghiệm Vật lý .................................................................... 14

1.2.1. Khái niệm ............................................................................................ 14
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý ..................................................... 15
1.2.3. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm................................................... 18
1.3.

Quy trình xây dựng và sử dụng BTTN theo hướng bồi dưỡng tư
duy Vật lý cho học sinh THPT ............................................................ 21

1.4.

Thực trạng sử dung bài tập thí nghiệm ở trường THPT ..................... 23

1.4.1. Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ................................... 23
1.4.2. Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn ........................ 23


1.4.3. Nguyên nhân thực trạng ...................................................................... 24

Kết luận chương 1 ........................................................................................... 26
Chương 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG DẠY
HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT ... 27
2.1.

Vị trí, đặc điểm của phần “Quang hình học” ...................................... 27

2.1.1. Mục tiêu dạy học ................................................................................. 27
2.1.2. Cấu trúc phần “Quang hình học” Vật lý 11 Ban cơ bản ..................... 29
2.1.3. Nội dung cơ bản của phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT .......... 31
2.2.

Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” ......................... 33

2.2.1. Bài tập có lời giải ................................................................................ 33
2.2.2. Bài tập tự giải ...................................................................................... 52
2.2.3. Đề xuất phương án sử dụng BTTN vào dạy học phần “Quang hình
học” Vật lý 11 THPT .......................................................................... 55
Kết luận chương 2 ........................................................................................... 72
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................. 74
3.1.

Mục đích của thực nghiệm .................................................................. 74

3.1.1. Mục đich của thực nghiệm .................................................................. 74
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm ........................................................................ 74
3.2.

Đối tượng và nội dung ......................................................................... 74

3.2.1. Đối tượng thực nghiệm ....................................................................... 74
3.2.2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................... 75
3.3.

Phương pháp thực nghiệm................................................................... 75

3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm ....................................................................... 75
3.3.2. Dạy mẫu và quan sát giờ học .............................................................. 76
3.3.3. Kiểm tra đánh giá ................................................................................ 76


3.4.

Kết quả đánh giá .................................................................................. 76

3.4.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá .................................................................. 76
3.4.2. Nhận xét chung .................................................................................... 77
3.4.3. Đánh giá kết quả học tập ..................................................................... 81
Kết luận chương 3 ........................................................................................... 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 87
PHỤ LỤC


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bài tập thí nghiệm về Vật lý là một phương tiện dạy học có hiệu quả
thực hiện được các nhiệm vụ dạy học Vật lý ở trường phổ thông, giải bài tập

thí nghiệm nhất thiết phải sử dụng thí nghiệm.
Bài tập Vật lý có vai trò chức năng quan trọng trong dạy học Vật lý
nhưng trong đổi mới PPDH chưa được quan tâm đúng mức.
Bài tập thí nghiệm là điều kiện cho học sinh vận dụng tổng hợp kiến
thức lý thuyết và kiến thức thực hành, kết hợp thao tác trí óc và thao tác chân
tay, tập làm các nhà thiết kế, chế tạo lắp ráp... Điều này kích thích mạnh mẽ
hứng thú học tập của học sinh nhất là những bài liên quan đến thực tế.
Khi giải các bài tập thí nghiệm học sinh được rèn luyện các thao tác tư
duy như: Phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án thí nghiệm, dự
đoán kết quả thí nghiệm,quan sát, đo đạc xử lý số liệu khái quát hóa rút ra kết
luận, so sánh. Ngoài ra học sinh còn rèn luyện năng lực hoạt động độc lập.
Bài tập thí nghiệm còn khắc phục tình trạng giải bài tập một cách hình
thức, tình trạng áp dụng công thức một cách máy móc.
Thực tiễn dạy học các bài tập Vật lý ở trường trung học phổ thông nước
ta đối với bài tập thí nghiệm hầu như không được chú ý, chỉ một số trường
chuyên có học sinh dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia và quốc tế học
sinh được giải các bài tập thí nghiệm. Khi tham dự các kỳ thi này học sinh
phải tiếp xúc với các bài tập thí nghiệm nên giáo viên còn chú ý đến việc sử
dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học.
Trong các đề thi học kỳ, tốt nghiệp cũng như thi tuyển sinh đại học và
cao đẳng chưa đưa bài tập thí nghiệm Vật lý vào nên việc dạy học gần như bỏ
qua loại bài tập này.


2
Ngoài những bài tập thực hành thí nghiệm trong chương trình Vật lý
trung học phổ thông thì sách giáo khoa và sách bài tập Vật lý ít có những bài
tập thí nghiệm để học sinh nghiên cứu.
Vì những lý do trên tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài
tập thí nghiệm vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT”.

2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình
học” Vật lý 11 trung học phổ thông và đề xuất phương án sử dụng bài tập thí
nghiệm vào quá trình dạy học Vật lý nhằm phát huy tính tích cực và bồi
dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Bài tập thí nghiệm trong quá trình dạy học Vật lý ở trung học phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT.
- Những BTTN sử dụng vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11
trung học phổ thông.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình
học” Vật lý 11 trung học phổ thông đảm bảo tính khoa học và sử dụng hệ
thống bài tập đó vào quá trình dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần nâng
cao chất lượng học tập của học sinh.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận liên quan đến đề tài.
5.2. Nghiên cứu mục tiêu nội dung, cấu trúc phần “Quang hình học”
Vật lý 11.


3
5.3. Tìm hiểu thực trạng sử dụng BTTN ở trường trung học phổ thông.
5.4. Xây dựng hệ thống BTTN phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT
5.5. Đề xuất phương án sử dụng BTTN phần “Quang hình học” Vật lý
11 THPT vào quá trình dạy học.
5.6. Thiết kế một số tiến trình dạy học cụ thể sử dụng BTTN phần
“Quang hình học” Vật lý 11 THPT.

5.7. Thực nghiệm sư phạm.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Nghiên cứu các tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Vật lý sách
giáo khoa và sách bài tập sách dành cho giáo viên để xây dựng cơ sở lý luận
cho việc xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học nói chung và
phần quang hình học Vật lý 11 nói riêng.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Sử dụng phương pháp thí nghiệm để điều tra thực trạng dạy học bài tập
thí nghiệm ở trung học phổ thông và tổ chức thí nghiệm sản phẩm đáng giá
kết quả nghiên cứu.
7. Đóng góp của luận văn
7.1. Đóng góp về mặt lý luận
Luận văn đã hệ thống được những vấn đề liên quan đến xây dựng một
hệ thống bài tập thí nghiệm và sử dụng hệ thống bài tập đó vào quá trình dạy
học Vật lý ở trung học phổ thông.
7.2. Đóng góp về thực tiễn
Luận văn đã xây dựng đươc môt hệ thống bài tập thí nghiệm, soạn thảo
được 17 bài tập thí nghiệm có gợi ý định hướng và hướng dẫn giải cụ thể, 10
bài tập thí nghiệm có gợi ý để học sinh tự giải, 2 giáo án sử dụng bài tập thí
nghiệm vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 trung học phổ thông.


4
8. Nội dung luận văn
Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung
chính của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận
Chương 2. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm vào dạy
học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm


5
Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học
1.1.1. Tư duy Vật lý
Tư duy là giai đoạn cao nhất của nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát
hiện ra tính qui luật của sự vật hiện tượng bằng những hình thức như biểu
tượng, khái niệm, phán đoán và suy lý. Tư duy với tính cách là sự phản ánh
khách quan hiện thực, được thực hiện thông qua ngôn ngữ, từ ngữ.
Tư duy vượt qua giới hạn cảm giác, tri giác rất nhiều nhưng nó vẫn
gắn chặt với nhận thức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức chủ yếu về
thế giới.
Nhận thức Vật lý là nhận thức chân lý khách quan, là quá trình phân
tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quát hoá trên con đường tìm ra
cái mới. Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người thực hiện các thao tác để
rút ra những tính chất chủ yếu của đối tượng nhận thức và xây dựng thành
những khái niệm. Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc
những thuộc tính của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các
phép suy luận để rút ra những kết luận mới, dự đoán những hiện tượng mới
trong thực tiễn.
Nhờ thế mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết
của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan, phục vụ lợi ích con người.
Hoạt động tư duy luôn gắn chặt với thực tiễn. Tư duy là hình thức cao nhất
của sự phản ánh hiện thực.
1.1.2. Đặc điểm của tư duy Vật lý
1.1.2.1. Tính có vấn đề của tư duy Vật lý

Tư duy Vật lý nói riêng và tư duy nói chung có đăc điểm rất quan trọng
đó là tình huống có vấn đề


6
Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái
tạo, nếu trong quá trình dạy học chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sản
phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải
tạo thế giới. Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu
khoa học của các nhà khoa học.
Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng
động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong dạy học cần
phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Để làm được điều này
chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của
nhà khoa học.
Những dấu hiệu tình huống có vấn đề:
- Phải chứa đựng một điều gì đó đã biết làm dữ liệu, và cho trước dữ
liệu nào đó làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ,cho sự tìm tòi sáng tạo;
- Nó bao hàm cái gì đó chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo có
sự tham gia hoạt động tư duy và có sự nhanh trí;
- Thể hiện sự mới lạ tính không bình thường của bài toán nhận thức,
nhằm kích thích hứng thú, tìm tòi của học sinh.
Như vậy tình huống có vấn đề luôn chứa đựng cái mới, cái khác lạ
nhưng phải phù hợp với mức độ của học sinh. Mỗi bài tập thí nghiệm sẽ là
một vấn đề, khi đọc đề bài học sinh sẽ đươc đặt vào tình huống có vấn đề,
với tình huống có vấn đề đó học sinh không thể nhận thức bằng con đường
cảm tính mà đòi hỏi phải được giải quyết bằng phương pháp mới tức là phải
tư duy.
Tính trừu tượng và khái quát của tư duy Vật lý
Tư duy Vật lý là phản ánh cái bản chất, cái chung cho nhiều sự Vật

hiện tượng.
Vật lý hợp thành một nhóm,một loại một phạm trù. Nhờ phản ánh khái
quát sự vật hiện tượng, tư duy Vật lý không chỉ giải quyết những nhiệm vụ


7
hiện tại, mà còn nhìn xa vào tương lai, qua đó có thể xử lí kịp thời, phù hợp
nhất và có khả năng cải tạo thế giới.
Tư duy Vật lý có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính
Tư duy và nhận thức cảm tính có quan hệ chặt chẽ với nhau bổ sung
cho nhau.
Tư duy phải dựa trên tài liệu cảm tính, kinh nghiệm, cơ sở trực quan
sinh động. Nhận thức cảm tính là một khâu của mối quan hệ trực tiếp giữa tư
duy với hiện thực. Thiếu tài liệu cảm tính thì không có gì để tư duy. Ngược lại
tư duy và những kết quả của nó có ảnh hưởng mạnh mẽ chi phối các quá trình
nhận thức cảm tính.
Tính gián tiếp của tư duy Vật lý
Tư duy Vật lý giúp con người phản ánh những đối tượng không tác
động trực tiếp vào các giác quan thông qua những dấu hiệu gián tiếp và ngôn
ngữ, nhờ sử dụng những công cụ, phương tiện ngôn ngữ mà con người có
khả năng tư duy phát hiện ra bản chất của sự vât hiện tượng, quy luật giữa
chúng, đồng thời giúp mở rộng không giới hạn những khả năng nhận thức
của con người.
Tư duy Vật lý có quan hệ chặt chẽ với ngôn ngữ
Tư duy Vật lý không thể tồn tại bên ngoài ngôn ngữ Vật lý, tư duy
bao giờ cũng sử dụng ngôn ngữ làm phương tiện. Ngược lại ngôn ngữ
cũng được hình thành và biểu hiện trong tư duy vì vậy trong quá trình dạy
học ta cần chú ý trao đổi khả năng ngôn ngữ Vật lý của bản thân và của
học sinh để góp phần phát triển tư duy Vật lý, ý thức và khả năng nhận
thức nói chung.

Tư duy Vật lý không bằng lòng với lập luận chặt chẽ mà đòi hỏi sự
kiểm nghiệm trong thực tế.
Tư duy Vật lý mang bản chất của sự vật hiện tượng Vật lý cao.


8
1.1.3. Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT
1.1.3.1. Bồi dưỡng lòng say mê, yêu thích môn Vật lý
Nhận thức Vật lý là nhận thức chân lý khách quan.
Trong việc nhận thức thế giới, con người có thể đạt được những mức
độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao từ đơn giản đến phức tạp.
+ Mức độ thấp:
Là quá trình nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác, tri giác, trong đó
con người phản ánh vào óc những biểu hiện bên ngoài của sự vật khách quan,
những cái đang tác động trực tiếp vào giác quan con người.
+ Mức độ cao:
Gọi là nhận thức lý tính, còn gọi là tư duy, trong đó con người phản
ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật, những mối quan
hệ có tính qui luật giữa các thuộc tính đó.
1.1.3.2. Bồi dưỡng kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và phương
pháp luận trong học tập Vật lý
Khi giải các BTTN, HS không chỉ thực hiện các thao tác chân tay mà còn
được rèn luyện kỹ năng phân tích, mô tả các hiện tượng, quá trình Vật lý tổng
hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành
những kết luận tổng quát nhờ suy luận qui nạp, đối chiếu các kết luận này với giả
thuyết hoặc hệ quả đã đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình Vật
lý, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học.
Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các
thao tác tư duy và phương pháp suy luận trong học tập Vật lý, góp phần bồi
dưỡng tư duy Vật lý cho HS.

Những cơ sở định hướng đối với GV để giúp HS có thể tự lực thực hiện
các thao tác tư duy và phương pháp luận:
Lựa chọn con đường hình thành những kiến thức Vật lý phù hợp với
các qui luật của lôgic học và tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai


9
đoạn xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư
duy và suy luận lôgic mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành nhiệm
vụ học tập. GV cần hỗ trợ, động viên, khuyến khích HS bằng các nhận xét
theo kiểu phân biệt, cố gắng việc thông báo kết quả có tính áp đặt.
Những tình huống phổ biến trong đó bắt buộc HS phải thực hiện các
thao tác tư duy là:
+ Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật hiện tượng.
+ Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây
ra một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng.
+ Xác định yếu tố nào là quan trọng nhất tác động đến diễn biến của
hiện tượng, tính chất của sự vật.
+ Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng.
+ Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật hiện tượng.
+ Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, thí nghiệm.
+ Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm
trừu tượng, những mối quan hệ thực chất.
+ Tìm mối quan hệ nhân quả của các hiện tượng.
+ Giải thích hoặc dự đoán diễn biến của hiện tượng.
+ Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng Vật lý hoặc để kiểm
tra một giả thuyết.
Tăng cường sử dụng các câu hỏi vấn đáp, tìm tòi hỗ trợ cho quá trình
học. Với những câu hỏi rõ ràng, có tính chất gợi ý nêu vấn đề, GV có thể tạo
điều kiện cho mọi HS phải động não, tư duy để tích cực tham gia vào quá

trình chiếm lĩnh tri thức. Trật tự lôgic của các câu hỏi hướng dẫn HS từng
bước phát hiện ra bản chất của sự vật, qui luật của hiện tượng, kích thích tính
tích cực tìm tòi, sự ham muốn hiểu biết. Kết quả là HS vừa lĩnh hội kiến thức
mới đồng thời biết được cách thức đó, trưởng thành thêm một bước về trình
độ tư duy. Những câu hỏi phổ biến hay dùng là:


10
+ Quan sát thấy hiện tượng diễn biến như thế nào? Qua những giai
đoạn nào?
+ Quan sát thấy một đại lượng Vật lý, một tính chất của sự vật biến đổi
như thế nào trong hiện tượng này, trong thí nghiệm này?
+ Có điểm gì giống nhau và khác nhau trong thí nghiệm này?
+ Trong các hiện tượng quan sát được, hãy chỉ ra nguyên nhân chung
dẫn đến xảy ra các hiện tượng đó?
+ Có thể rút ra được kết luận gì chung sau khi khảo sát các trường
hợp trên?
+ Trong những điều kiện cụ thể đã cho ta có thể dự đoán hiện tượng
xảy ra như thế nào? Căn cứ vào đâu để dự đoán?
+ Hiện tượng đang xem xét tuân theo định luật nào? Qui tắc nào?
+ Giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế?
+ Giữa đại lượng A và B có mối quan hệ thế nào trong hiện tượng?
Phân tích các câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của học sinh trong khi
thực hiện các thao tác tư duy, suy luận lôgic và hướng dẫn cách sữa chữa.
Giúp HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgic dưới
dạng những qui tắc đơn giản phổ biến trong học tập Vật lý như:
+ Qui nạp tìm nguyên nhân của hiện tượng.
+ Qui nạp tìm mối liên hệ hàm số giữa hai đại lượng Vật lý.
+ Diễn dịch dự đoán hiện tượng.
+ Diễn dịch giải thích hiện tượng.

1.1.3.3. Bồi dưỡng kĩ năng giải quyết vấn đề nhận thức theo
phương pháp thực nghiệm
Để rèn luyện tư duy Vật lý cho HS thì có thể tập được cho các em giải
quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp nhận thức của các nhà
Vật lý. Trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức


11
Vật lý thông qua việc giải BTTN, GV làm cho các em hiểu được nội dung các
phương pháp nhận thức Vật lý và tư duy của các phương pháp này ở mức độ
thích hợp.
Tùy theo trình độ của HS và điều kiện của nhà trường, sau một số lần
áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hóa
thành một trình tự các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định
hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức Vật lý của HS. Phương pháp thí
nghiệm trong dạy học Vật lý đã trở thành tư tưởng chỉ đạo của các nhà cải
cách giáo dục.
Khi giải BTTN, HS phải quan sát các hiện tượng, loại bỏ đặc điểm
không bản chất, xác định đặc điểm bản chất, thiết kế các phương án, sử dụng
dụng cụ thí nghiệm... đó là điều kiện để HS tham gia tích cực các thao tác
chân tay và trí tuệ. Ngoài ra khi giải BTTN, HS trải qua các giai đoạn gần
giống như chu trình sáng tạo khoa học. Nếu bài toán đưa ra một vấn đề cần
giải quyết, HS phải suy nghĩ, xem xét cân nhắc xem vấn đề đó liên quan đến
kiến thức Vật lý nào ta đã biết, đề ra giả thuyết, xây dựng phương án, tiến
hành thí nghiệm kiểm tra và rút ra kết luận một cách khoa học từ kết quả.
Việc giải BTTN giúp HS tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa
học, làm quen cách làm việc của các nhà khoa học, góp phần bồi dưỡng tư
duy Vật lý cho HS. Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng
giải quyết vấn đề nhận thức theo BTTN.
Trong quá trình dạy theo BTTN. GV có thể sử dụng các BTTN định

tính hoặc có thể được tiến hành thí nghiệm đơn giản, nhanh gọn trên lớp
nhằm kích thích sự mong muốn tìm tòi của HS.
GV hướng dẫn HS xây dựng các dự đoán, giả thuyết khoa học dựa vào
sự liên tưởng đến một kinh nghiệm có sẵn hoặc sự tương tự, sự xuất hiện
đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có mối quan hệ nhân


12
quả, dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng
hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng, sự thuận
nghịch của nhiều quá trình, sự mở rộng phạm vi kiến thức đã biết sang lĩnh
vực khác hoặc dự đoán về mối quan hệ định lượng giữa hai đại lượng Vật lý
được biễu diễn bằng các hàm số như bằng nhau, tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch,
hàm số bậc nhất, tỉ lệ bậc hai, tỉ lệ theo hàm số lượng giác, sự bảo toàn của
một đại lượng.
1.1.3.4. Bồi dưỡng kỹ năng diễn đạt vấn đề theo ngôn ngữ Vật lý
Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật
Vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn vào thì khó có thể phát hiện ra mối
liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật Vật lý đã biết. Ngoài ra
ngôn ngữ dùng trong các định nghĩa, định luật Vật lý nhiều khi lại không
hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng.
Vì vậy cần phải sử dụng ngôn ngữ Vật lý trong quá trình mô tả hay giải
thích hiện tượng, lập luận lôgic để đưa ra phương án, báo cáo kết quả thí
nghiệm và rút ra nhận xét.
Như vậy thông qua việc giải bài tập thí nghiệm học sinh được rèn luyện
kỹ năng sử dụng các thuật ngữ Vật lý, hiểu được các ý nghĩa Vật lý các khái
niệm, định luật thuyết Vật lý... Muốn có ngôn ngữ Vật lý mạch lạc thì những
điều học sinh truyền đạt cần phải được suy nghĩ rõ ràng, mạch lạc ngay từ
trong đầu, nghĩa là phải cần được tư duy hỗ trợ. Mặt khác chính ngôn ngữ Vật
lý mạch lạc là phương tiện làm cho tư duy Vật lý của học sinh phát triển đến

một chất lượng mới.
1.1.3.5. Bồi dưỡng kĩ năng giải BTTN
Khi giải BTTN, trí tuệ của HS phải vận động để từ các điều kiện đến
câu trả lời. Thông qua các hoạt động quan sát, vận dụng trí nhớ, phân tích
tổng hợp, suy luận phán đoán... HS giải quyết các vấn đề thực tiễn, hiểu rõ


13
hơn bản chất, đặc điểm của các kiến thức Vật lý, nắm vững vị trí của mỗi yếu
tố kiến thức trong hệ thống tương ứng, dần dần làm cho khả năng vận dụng
kiến thức Vật lý một cách linh hoạt, nhuần nhuyễn, làm cho tư duy Vật lý của
các em thêm mềm dẻo.
Để HS vận dụng linh hoạt các bước cơ bản giải BTTN Vật lý, GV cần
rèn luyện cho HS các kĩ năng như thu thập thông tin, xử lí thông tin, vận dung
thông tin.
- Kĩ năng thu thập thông tin: Đây là kĩ năng quan trọng giúp HS thực
hiện linh hoạt các bước tìm hiểu, phân tích nội dung bài tập. Để giải BTTN,
trước hết HS cần phải đọc kĩ đề bài, xác định ý nghĩa Vật lý của các thuật
ngữ, các “Từ khóa”, phân biệt dữ liệu xuất phát và yêu cầu phải tìm. Đồng
thời HS phải thu thập các thông tin liên quan đến nội dung bài tập để xác định
được loại BTTN đang giải, hoặc kiến thức về đặc điểm cấu tạo, cách dùng,
công dụng,... của các dụng cụ đo lường, hoặc các định nghĩa, định luật, các
quy tắc Vật lý liên quan đến hiện tượng, đại lượng, quá trình Vật lý đang xét.
- Kĩ năng xử lý thông tin được rèn luyện trong quá trình HS xử lí các
thông tin thu thập được. Trên cở sở thông tin đó, HS xác định những nội
dung, các mối liên hệ cơ bản. Thực hiện các thao tác tư duy như phân tích,
tổng hợp, so sánh,... và các suy luận qui nạp, diễn dịch, HS nhận biết được
diễn biến của các hiện tượng thí nghiệm hoặc xác lập được mối liên hệ giữa
dự kiện xuất phát và yêu cầu tìm mối quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp thông
qua mối quan hệ trung gian.

- Kĩ năng vận dung thông tin giúp HS giải quyết có hiệu quả các yêu
cầu của bài tập. Từ kết quả xử lí thông tin, HS vận dụng vào giải thích, dự
đoán hiện tượng Vật lý. Dựa vào mối quan hệ giữa dự kiện xuất phát và yêu
cầu cần tìm thiết lập được, HS có thể thiết kế phương án thí nghiệm để rút ra
kết luận về mối quan hệ giữa các hiện tượng, đại lượng Vật lý, áp dụng kiến
thức thu được vào thực tiễn.


14
Như vậy, việc bồi dưỡng tư duy Vật lý trong quá trình dạy học Vật lý
có tác dụng trước hết là giúp HS thu nhận kiến thức Vật lý một cách sâu sắc,
không máy móc, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó kiến thức mà
HS thu nhận được sẽ trở nên bền vững và sinh động. Hơn nữa, nó còn có tác
dụng giúp HS tạo một kĩ năng và thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương
pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS.
1.2. Bài tập thí nghiệm Vật lý
1.2.1. Khái niệm
BTTN Vật lý là những bài tập mà trong khi giải phải tiến hành những
thí nghiệm, những quan sát hoặc để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc tìm các
số liệu, dự kiến dùng cho việc giải bài tập hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa
các đại lượng Vật lý.
Những thí nghiệm này có thể giành cho GV tiến hành để HS quan sát,
có thể cho HS tự thực hiện ở lớp, ở phòng thí nghiệm hay ở nhà. BTTN vừa
mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm nó có tác dụng lớn trong việc
bồi dưỡng cho HS phương pháp thí nghiệm, phương pháp cơ bản của nhận
thức Vật lý.
Điều này có thể được thấy rõ khi HS tiến hành các bước trong quá trình
giải BTTN Vật lý sau đây:
- Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài toán phân tích bản chất Vật lý của
bài toán.

- Xây dựng phương án giải (phương án thí nghiệm, lập luận, tính toán)
- Thực hiện giải, tính toán, lập luận, trình bày lời giải (nếu có thể giải
bằng lí thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát để thu thập số liệu.
- Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng ghi nhận số liệu và xử lí
kết quả.
Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài tập. Các hành động nhận thức
diễn ra khi thực hiện một BTTN có tính chất tương tự với những hành động


15
diễn ra khi nghiên cứu bằng PPTN. Đây chính là cơ sở tâm lí và lí luận dạy
học của dạy học PPTN bằng biện pháp sử dụng các BTTN, việc HS tiến hành
giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa,
khái quát hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện.
Việc giải các BTTN, đó là nghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát
huy tư duy và khả năng nhận thức cho HS.
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý
Căn cứ vào mức độ khó khăn khi giải bài tập và phương thức giải, tôi
chia ra làm hai loai sau:
- Bài tập thí nghiệm định tính.
- Bài tập thí nghiệm định lượng.
1.2.2.1. Bài tập thí nghiệm định tính
Loại bài tập này không có các phép đo đạc, tính toán định lượng. Khi
giải nó thì HS phải lắp ráp TN theo sơ đồ cho trước hoặc theo những điều
kiện đã xác định, sau đó điều khiển cho TN vận hành. HS phải quan sát diễn
biến của hiện tượng vật lý trong TN và sử dụng những suy luận lôgic dựa trên
cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý đã học để mô tả và giải thích những kết
quả đã quan sát được.
BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:
Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng.

Dạng này yêu cầu HS:
- Làm TN theo sự hướng dẫn của giáo viên.
- Quan sát TN theo mục tiêu đã chỉ sẵn.
- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải trả lời các câu hỏi như:
- Hiện tượng xảy ra như thế nào?
- Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?


16
Với câu hỏi thứ nhất, HS tham gia vào quá trình tích luỹ kiến thức về
hiện tượng, mô tả được diễn biến của hiện tượng. Còn câu hỏi thứ hai, giúp
cho HS liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong TN với những định nghĩa,
khái niệm, hiện tượng Vật lý đã học. Tức là giúp HS biết cách lập luận
khi giải thích bản chất của hiện tượng. Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng
cho HS các thao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói
và viết.
Ví dụ:
Một người nhìn thấy con cá ở trong nước.
Hỏi muốn đâm trúng con cá thì người đó phải phóng mũi lao vào chỗ
nào, đúng vào chỗ người đó nhìn thấy con cá, hay ở phía trên, phía dưới chỗ
đó? Giải thích.
Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN.
Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì TN được tiến
hành trong tư duy. Do đó nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bị
TN còn chưa đầy đủ như hiện nay. Các bài tập này là tiền đề cho HS giải các
BTTN định lượng. Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế phương
án TN để đo các đại lượng Vật lý, hoặc để quan sát một quá trình Vật lý, một
định luật.
Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như:

+ Cho các thiết bị... hãy tìm cách đo...
+ Cho các thiết bị... nêu phương án đo...
+ Trình bày cách đo...
Ví dụ:
Giả sử bạn có một thấu kinh hội tụ và một thấu kính phân kỳ. Làm thế
nào để có thể xác định được trong hai thấu kính đó, cái nào có giá trị tuyệt đối
của độ tụ lớn hơn?


17
1.2.2.2. Bài tập thí nghiệm định lượng
Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằng
các thiết bị tìm mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý. BTTN định lượng có
thể ở các mức độ tăng dần như sau:
Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí
nghiệm. Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận.
Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biên
soạn ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1.
Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc
các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận.
Ví dụ:
Một lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n = 1,5 tiết diện chính là một tam
giác đều được đặt trong không khí.
Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới 300
Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm
TN đo đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật.
Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức
độ 3. Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ.
Ví dụ:
Lăng kính có góc đỉnh là 600 , chùm sáng song song qua lăng kính có

góc lệch cực tiểu Dm  420 . Hãy tìm góc tới và chiết suất của lăng kính
Với bài toán này HS phải tự tìm thiết bị và lập phương án thí nghiệm.
Có thể tóm tắt sự phân loại BTTN Vật lý trong trường phổ thông bằng
sơ đồ sau:


18
Sơ đồ 1. Hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý
Bài tập thí nghiệm

Bài tậpTN định tính

Làm TN, quan sát,
mô tả, giải thích

Điều gì xảy ra
…?
Tại sao lại xảy
ra như vậy ?

Thiết kế
phương án TN

Bài tập TN định lượng

Đo lường đại
lượng Vật lý

1. Làm thế nào để
đo…với các thiết bị ?

2. Nêu PATN đo
…với các thiết bị …

Thiết lập, minh
hoạ quy luật Vật lý

Ba mức độ

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn
cách làm thí nghiệm, yêu cầu đo
đạc, tìm quy luật.
MĐ2: Cho thiết bị
Yêu cầu: Lập PATN, làm thí
nghiệm đo đạc, tìm quy luật.
MĐ3: Yêu cầu: Lựa chọn thiết
bị, lập PATN, làm thí nghiệm.

1.2.3. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là phương tiện rất tốt trong viêc bồi dưỡng tư duy
Vật lý, nâng cao năng lực cảm tính và lý tính cho học sinh. Việc giải bài tập
thí nghiệm giúp học sinh rèn luyện các phẩm chất tâm lý quan trọng như sự
kiên trì, nhẫn nại, ý trí vượt khó, tính cẩn trọng tỉ mỉ tính có kế hoạch trong
hoạt động nhận thức.


19
Các hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng
nhưng có sự định hướng của GV thông qua bài tập thí nghiệm HS có thể quan
sát và giả thích các hiện tượng đó.
Giải bài toán Vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét

hiện tượng Vật lý được đề cao và dựa trên kiến thức Vật lý. Bài tập thí
nghiệm Vật lý là một dạng của bài tập Vật lý nên tuân theo phương pháp cơ
bản để giải bài toán Vật lý làm rõ những điều kiện mà trong đó mối liên hệ
phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra.
Các bước chung để giải bài tập thí nghiệm Vật lý:
Bước1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc kĩ đề ra, tìm các quy luật thuật ngữ quan trọng để xác định mục
đích, yêu cầu của nội dung bài tập.
- Phân biệt dữ kiện đã cho và yêu cầu cần tìm
Bước 2: Phân tích nội dung của bài tập để làm sáng tỏ bản chất Vật lý
của những hiện tượng mô tả trong bài tập.
- Bài tập thuộc dạng nào (định tính hay định lượng)
- Nội dung bài tập liên quan đến các hiện tượng, quá trình Vật lý nào?
Mối liên hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến như thế nào ?
- Đối tượng xét ở trạng thái ổn định hay biến đổi ?
- Có những đặc tính, định lượng nào đã biết và chưa biết ?
- Đặc điểm, tính chất, cách sử dụng hoặc công cụ của các dụng cụ thí
nghiệm ?
- Đại lượng cần tìm có thể đo trực tiếp hay gián tiếp?
- Mối quan hệ giữa đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm biểu hiện ở
các kiến thức Vật lý nào?
Bước 3: Xây dựng phương án thí nghiệm
- Xác định sự phụ thuộc cần kiểm tra, khảo sát, đề ra những phương án
khả dĩ.