Phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐỖ KHOA THÚY KHA

PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA
PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH
TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC
Chuyên ngành lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn vật lý
Mã số: 62140111

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. PHAN GIA ANH VŨ
PGS.TS. NGUYỄN BẢO HOÀNG THANH

HUẾ, KHÓA 2012 - 2015


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
nghiên cứu ghi trong luận án là trung thực và
chưa từng được công bố trong bất kì một công
trình nào khác.

Tác giả luận án

Đỗ Khoa Thúy Kha


ii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý
Thầy TS. Phan Gia Anh Vũ và PGS. TS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực
hiện và hoàn thành luận án này.
Tôi trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Đại học Huế, Ban Giám hiệu Trường
Đại học Sư Phạm – Đại học Huế; Ban Đào tạo Sau Đại học – Đại học Huế, Phòng
Đào tạo Sau Đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm – Đại
học Huế; Sở Giáo dục và Đào tạo Quảng Ngãi, Ban Giám hiệu và Tổ chuyên môn
Trường THPT Trần Kỳ Phong, Trường THPT Số 1 Bình Sơn - Quảng Ngãi, Trường
THPT Hai Bà Trưng và Trường THPT Gia Hội, Tp Huế đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo thuộc Khoa Vật lí, Trường
ĐHSP – Đại học Huế, đã giảng dạy, giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt
quá trình học tập, nghiên cứu.
Đồng cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo và các em học sinh đã giúp tôi thực
nghiệm đề tài tại Trường THPT Trần Kỳ Phong và Trường THPT Số 1 Bình Sơn, tỉnh
Quảng Ngãi.
Tôi rất hạnh phúc, biết ơn và sẽ nỗ lực hơn nữa để xứng đáng với tình yêu
thương, tin tưởng, động viên, hết lòng hỗ trợ của tất cả thành viên trong gia đình,
người thân để tôi hoàn thành luận án này!
Huế, năm 2015

Tác giả luận án

Đỗ Khoa Thúy Kha


1

MỤC LỤC

Trang phụ bìa ............................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Lời cảm ơn ................................................................................................................ iii
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ........................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG, ĐỒ THỊ ..........................................................................6
DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ ............................................................................7
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................8
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................8
2. Mục tiêu của đề tài ...........................................................................................11
3. Giả thuyết khoa học .........................................................................................11
4. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................11
5. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................................12
6. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................12
7. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................12
8. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................13
9. Cấu trúc luận án ..............................................................................................14
PHẦN NỘI DUNG ...................................................................................................15
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................15
1.1. Nghiên cứu về tƣ duy và phát triển tƣ duy trong dạy học nói chung ......15
1.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học ...........15

1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nước về phát triển tư duy trong dạy học ............15
1.2. Nghiên cứu về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý...............................19
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học vật lý .19
1.2.2. Các nghiên cứu trong nước về phát triển tư duy trong dạy học vật lý .....20
1.3. Nghiên cứu về việc sử dụng phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lý ....22
1.3.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về việc sử dụng phương pháp mô hình
trong dạy học vật lý ............................................................................................22


2
1.3.2. Các nghiên cứu trong nước về việc sử dụng phương pháp mô hình trong
dạy học vật lý .....................................................................................................24
1.4. Vấn đề cần nghiên cứu của luận án ............................................................25
1.5. Kết luận chƣơng 1 .........................................................................................26
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƢ
DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG
PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH .............................................28
2.1. Tƣ duy và tƣ duy vật lý ................................................................................28
2.1.1. Tư duy ......................................................................................................28
2.1.2. Tư duy vật lý ............................................................................................29
2.1.3. Các hoạt động tư duy vật lý......................................................................31
2.1.4. Các biểu hiện cơ bản của tư duy vật lý ....................................................37
2.1.5. Xây dựng các tiêu chí đánh giá mức độ tư duy vật lý ..............................40
2.2. Phƣơng pháp mô hình ..................................................................................46
2.2.1. Vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý .............................46
2.2.2. Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý ...........48
2.2.3. Sự hỗ trợ của máy tính đối với phương pháp mô hình.............................50
2.2.4. Vai trò của việc sử dụng phương pháp mô hình đối với việc phát triển tư
duy vật lý cho học sinh .......................................................................................53
2.3. Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử

dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính .................................54
2.3.1. Tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực vào các giai đoạn của
phương pháp mô hình .........................................................................................54
2.3.2. Tăng cường cho học sinh áp dụng mô hình trong các tình huống mới ....60
2.3.3. Tạo điều kiện cho học sinh sử dụng máy tính để xây dựng mô hình hoặc
thiết kế các thí nghiệm mô phỏng ......................................................................61
2.4. Quy trình phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng
phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính ...........................................62
2.4.1. Quy trình ...................................................................................................62
2.4.2. Áp dụng quy trình trong các trường hợp cụ thể .......................................66


3
2.5. Thực trạng về mức độ tƣ duy vật lý của học sinh THPT hiện nay và vấn
đề sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học
vật lý ......................................................................................................................69
2.5.1. Thực trạng về mức độ tư duy vật lý của học sinh THPT hiện nay ..........69
2.5.2. Thực trạng về vấn đề sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của
máy tính trong dạy học vật lý .............................................................................71
2.5.3. Một số nguyên nhân của thực trạng .........................................................73
2.6. Kết luận chƣơng 2 .........................................................................................74
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH
TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC

CHẤT ĐIỂM THEO

THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ
CỦA MÁY TÍNH .......................................................................................................78
3.1. Đặc điểm chương động lực học chất điểm chương trình Vật lý 10 THPT ..... 78
3.2. Xây dựng công cụ đo mức độ tƣ duy vật lý của học sinh lớp 10 sau khi

học phần cơ học ....................................................................................................79
3.2.1. Nguyên tắc đo mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 THPT sau khi
học phần cơ học ..................................................................................................79
3.2.2. Bộ câu hỏi đánh giá mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 ...............82
3.2.3. Đánh giá bộ công cụ đo mức độ tư duy của học sinh ..............................97
3.3. Phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng
pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính khi dạy học một số kiến thức phần
cơ học Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông ........................................................99
3.3.1. Bài Định luật III Newton ..........................................................................99
3.3.2. Bài Hệ quy chiếu có gia tốc – Lực quán tính .........................................101
3.4. Một số giáo án thuộc phần cơ học đƣợc thiết kế để phát triển tƣ duy vật
lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ
của máy tính .......................................................................................................104
3.4.1. Bài Định luật III Newton ........................................................................104
3.4.2. Bài hệ quy chiếu quán tính .....................................................................110
3.5. Kết luận chƣơng 3 .......................................................................................118


4
CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..........................................................120
4.1. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 1....................................................................120
4.1.1. Mục đích .................................................................................................120
4.1.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm .................................120
4.1.3. Phương pháp thực nghiệm......................................................................121
4.1.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................123
4.2. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 2....................................................................126
4.2.1. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm vòng 2 .........................126
4.2.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm .................................126
4.2.3. Phương pháp thực nghiệm......................................................................127
4.2.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................128

4.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê ...............................................................139
4.3. Kết luận chƣơng 4 .......................................................................................143
PHẦN KẾT LUẬN .................................................................................................144
1. Đánh giá kết quả đạt đƣợc ............................................................................144
2. Hƣớng phát triển của luận án.......................................................................146
3. Một số kiến nghị .............................................................................................146
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .....................................................................147
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................148
PHỤ LỤC


5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
Viết tắt

Viết đầy đủ

ĐC

đối chứng

GV

giáo viên

HĐNT

hoạt động nhận thức

HS

học sinh

MT

máy tính

PPMH

phương pháp mô hình

TDVL

tư duy vật lý

TN

thực nghiệm

THCS

trung học cơ sở

THPT

trung học phổ thông


6

DANH MỤC CÁC BẢNG, ĐỒ THỊ
Trang
Bảng 4.1. Bảng thống kê điểm số của các bài kiểm tra........................................130
Bảng 4.2. Bảng phân phối tần suất .......................................................................130
Bảng 4.3. Bảng phân phối tần suất lũy tích..........................................................130
Bảng 4.4. Bảng thống kê điểm số của các tiêu chuẩn ..........................................133
Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của từng tiêu chí .............................................134
Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê của bài kiểm tra đầu vào .........................136
Bảng 4.7. Bảng các tham số thống kê của bài kiểm tra đầu ra ...........................137
Bảng 4.8. Bảng các tham số thống kê của hai bài kiểm tra của nhóm TN .........138
Bảng 4.10. Bảng xác định đại lƣợng kiểm định của bài kiểm tra đầu vào giữa
nhóm TN và nhóm ĐC .......................................................................140
Bảng 4.11. Bảng xác định đại lƣợng kiểm định của bài kiểm tra đầu ra giữa
nhóm TN và nhóm ĐC .......................................................................140
Bảng 4.12. Bảng xác định đại lƣợng kiểm định kết quả kiểm tra của nhóm TN
giữa bài kiểm tra đầu ra và bài kiểm tra đầu vào .............................142
Đồ thị 2.1. Đồ thị phân phối điểm đánh giá mức độ TDVL của HS .....................69
Đồ thị 2.2. Đồ thị phân phối điểm trung bình cho mỗi tiêu chí đánh giá mức độ
TDVL của HS .......................................................................................70
Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất bài kiểm tra đầu vào .................................131
Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất của bài kiểm tra đầu ra ............................131
Đồ thị 4.3. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu vào ....................132
Đồ thị 4.4. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu ra ......................132


7

DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ
Trang

Hình 2.1. Mô hình khí lý tƣởng ................................................................................51
Hình 3.1. Hình ảnh đo thể tích nƣớc ......................................................................82
Hình 3.2. Hình ảnh các loại lực kế .........................................................................83
Hình 3.3. Hình ảnh minh họa thí nghiệm của câu hỏi 5 .......................................83
Hình 3.4. Hình vẽ minh họa thí nghiệm đo lực quán tính...................................104
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ cấu trúc của PPMH ......................................................................46

Sơ đồ 2.2. Quy trình phát triển TDVL cho HS thông qua PPMH với sự hỗ
trợ của MT ................................................................................... 63


8

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ cùng với sự
bùng nổ thông tin đã làm cho kho tri thức của nhân loại tăng lên nhanh chóng. So
với vài thập niên trước thì lượng kiến thức mà nhân loại hiện đang nắm giữ đã tăng
lên một cách đáng kể và trong tương lai, lượng kiến thức đó còn tiếp tục tăng lên
theo cấp số nhân. Bên cạnh đó, các phương thức tiếp cận kiến thức ngày càng trở
nên đa dạng và phong phú. Điều này đã đặt ra cho giáo dục những nhiệm vụ mới,
nặng nề và khó khăn hơn trong việc truyền thụ khối lượng kiến thức đồ sộ của nhân
loại đến học sinh. Vì vậy, đổi mới giáo dục là một yêu cầu cấp bách của thực tiễn
đặt ra cho tất cả các nước, trong đó có Việt Nam chúng ta.
Đổi mới giáo dục là một trong những vấn đề đã và đang được Đảng và Nhà
nước ta quan tâm một cách sâu sắc. Điều này thể hiện rõ trong các chủ trương,
đường lối chính sách của Đảng và Nhà nước.
Nghị quyết Trung ương VIII khóa XI của Đảng nêu rõ: “Phát triển giáo ục
và đào tạo là nâng cao ân trí, đào tạo nhân lực, ồi ưỡng nhân tài. Chuyển mạnh
quá trình giáo ục t chủ yếu trang

kiến thức sang phát triển toàn iện năng lực

và ph m chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo ục
nhà trường kết hợp với giáo ục gia đình và giáo ục ã hội.” [16]
Luật giáo dục quy định: “Phương pháp giáo ục phải phát huy tính tích cực,
tự giác, chủ động, tư uy sáng tạo của người học; bồi ưỡng cho người học năng
lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” [38].
“Phương pháp giáo ục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động,
sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của t ng lớp học, môn học; bồi ưỡng
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” [38].
Về việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học, Bộ Giáo dục và Đào tạo
liên tục có những chỉ thị như: Chỉ thị về việc tăng cường giảng dạy và ứng dụng


9
công nghệ thông tin vào trong ngành giáo dục giai đoạn 2001 – 2005 số
29/2001/CT – BGD&ĐT và Chỉ thị 55/2008 CT – BGDĐT về việc tăng cường
giảng dạy , đào tạo và ứng dụng công nghệ thông tin vào trong ngành giáo dục giai
đoạn 2008 -2012 số 55/2008/CT – BGD&ĐT. Trong đó nêu rõ: “Đ y mạnh ứng ụng
công nghệ thông tin trong giáo ục và đào tạo ở tất cả các cấp học, ậc học, ngành
học theo hướng sử ụng công nghệ thông tin như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất
cho đổi mới phương pháp giảng ạy, học tập ở tất cả các môn học” [6]. “Khuyến
khích giáo viên, giảng viên soạn bài trình chiếu, bài giảng điện tử và giáo án trên
máy tính. Khuyến khích giáo viên, giảng viên trao đổi kinh nghiệm giảng dạy qua
website của các cơ sở giáo dục và qua Diễn đàn giáo dục trên Website Bộ” [7].
Về nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục mầm non, giáo dục phổ thông, giáo dục
thường xuyên, giáo dục chuyên nghiệp các năm học 2011 – 2012, 2013 – 2014,

2014 – 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo có chỉ thị: “Tăng cường ứng dụng công nghệ
thông tin trong đổi mới phương pháp ạy – học và công tác quản lý giáo dục ” [8];
“Tăng cường các hoạt động nhằm giúp học sinh vận dụng tốt kiến thức đã học vào
giải quyết các vấn đề thực tiễn; Phát động sâu rộng cuộc thi khoa học kỹ thuật dành
cho học sinh trung học”[9]; “Tiếp tục triển khai đồng bộ các giải pháp đổi mới giáo
dục phổ thông theo mục tiêu phát triển năng lực và ph m chất học sinh; nâng cao
kỹ năng ngoại ngữ, tin học; rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn;
phát triển năng lực sáng tạo và tự học. Tiếp tục triển khai đổi mới phương pháp ạy
và học gắn với đổi mới hình thức, phương pháp thi, kiểm tra và đánh giá kết quả
giáo dục theo hướng đánh giá năng lực người học; kết hợp đánh giá trong quá trình
với đánh giá cuối kỳ, cuối năm học” [10].
Mục tiêu giáo dục trong thế kỷ XXI là: “Học để biết; học để làm; học để
cùng chung sống, học để sống với người khác; học để làm người” [28], [33]. Với
mục tiêu giáo dục này, trường học không chỉ là nơi truyền thụ kiến thức cho người
học mà còn là nơi người học được rèn luyện và phát triển những phẩm chất cần thiết
cho cuộc sống sau này.
Từ các nhận định trên cho thấy giáo dục phải chú trọng đến sự phát triển của
cá nhân, khuyến khích ý thức tự lực của người học. Tránh tình trạng dạy học theo


10
kiểu “thầy đọc trò chép”, học thuộc lòng, máy móc. Học sinh phải là chủ thể của
nhận thức, phải là người chủ động tiếp thu và làm nên kiến thức cho mình. Điều đó
có nghĩa là, các em cần phải học phương pháp học, phương pháp tư duy và phải có
năng lực tư duy để có thể tự học. Đồng thời giáo viên cần phải tăng cường ứng dụng
công nghệ thông tin trong đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng
và hiệu quả dạy học. Ngoài ra, cần chuyển đổi mục tiêu kiểm tra đánh giá kết quả
học tập của học sinh theo hướng đánh giá năng lực người học.
Những định hướng chỉ đạo của Đảng và Nhà nước là đúng đắn, tuy nhiên
quá trình thực hiện ở các cấp giáo dục, các cơ sở đào tạo, các trường còn những hạn

chế, thiếu sót và bất cập. Điều này có thể thấy được thông qua nhận định của báo
cáo của Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa IX ngày 10 tháng 4 năm 2006 về
phương hướng nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội 5 năm 2006 – 2010: “Chất lượng
giáo dục còn nhiều yếu kém; khả năng chủ động, sáng tạo của học sinh, sinh viên ít
được bồi ưỡng, năng lực thực hành của học sinh, sinh viên còn yếu. Chương trình,
phương pháp ạy và học còn lạc hậu, nặng nề, chưa thật phù hợp” [2].
Vật lý học nghiên cứu các vận động cơ bản nhất của vật chất. Vật lý học đòi
hỏi người nghiên cứu phải có kĩ năng quan sát tinh tế, phải khéo léo khi làm thí
nghiệm, đồng thời phải có tư duy logic chặt chẽ và phải biết trao đổi, thảo luận để
khẳng định chân lí [45], [49], [58]. Để học tốt môn Vật lý học sinh phải nắm vững
hiện tượng vật lý, các nguyên lý, định luật vật lý; biết cách dự đoán các kết quả của
các thí nghiệm vật lý hoặc các hiện tượng, biết vận dụng linh hoạt các kiến thức đã
học trong các tình huống mới. Nghĩa là nếu học sinh nắm được các thao tác tư duy
vật lý, thì sẽ học tập hiệu quả hơn. Ở trường phổ thông, bên cạnh việc tiếp thu các
kiến thức cơ bản của vật lý, học sinh còn cần phải được làm quen và luyện tập với
các phương pháp nghiên cứu của nhà vật lý để từ đó đạt được các kết quả tốt hơn
trong học tập. Các nghiên cứu cũng chứng tỏ rằng phương pháp giảng dạy vật lý tốt
nhất là áp dụng phương pháp nghiên cứu vật lý của các nhà khoa học vào dạy học
[58], [83]. Ngoài phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình cũng là một
phương pháp quan trọng trong nghiên cứu vật lý. Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của
máy tính mà hiện nay máy tính đã giúp cho việc sử dụng phương pháp mô hình


11
trong dạy học vật lý trở nên đơn giản và trực quan hơn. Do đó, sử dụng phương
pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý sẽ góp phần nâng cao
chất lượng và hiệu quả dạy học.
Trong bậc học THPT, học sinh nghiên cứu phần cơ học trước tiên. Trong đó,
các kiến thức trong chương Động lực học chất điểm là hết sức cơ bản và là cơ sở để
học sinh nghiên cứu các phần khác của vật lý. Vì vậy, phát triển tư duy vật lý cho học

sinh khi các em học phần cơ học là một việc làm hết sức cần thiết và có ý nghĩa. Nó
không những giúp cho học sinh học phần này hiệu quả hơn mà còn trang bị cho học
sinh năng lực cần thiết để tiếp tục nghiên cứu các phần khác của vật lý học.
Vì các lý do trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Phát triển tƣ
duy vật lý cho học sinh thông qua phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của
máy tính trong dạy học chƣơng “Động lực học chất điểm” vật lý lớp 10
trung học phổ thông”.

2. Mục tiêu của đề tài
Xây dựng được bộ công cụ đánh giá mức độ tư duy vật lý của học sinh, nhờ đó
mà đề xuất được các biện pháp phát triển tư duy vật lý của học sinh và quy trình sử
dụng các biện pháp đó thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính.

3. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được các biện pháp phát triển tư duy vật lý của học sinh và đề
xuất được quy trình sử dụng các biện pháp đó thông qua phương pháp mô hình với
sự hỗ trợ của máy tính và áp dụng chúng trong dạy học chương “Động lực học chất
điểm” vật lý lớp 10 Trung học phổ thông thì sẽ phát triển được tư duy vật lý của học
sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để thực hiện được mục tiêu đã đặt ra của đề tài, nhiệm vụ của đề tài được
xác định là:
+ Nghiên cứu cơ sở lí luận về tư duy, tư duy vật lý và nghiên cứu cơ sở lí luận
của việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học với sự hỗ trợ của máy tính


12
+ Xây dựng các biện pháp phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua
dạy học bằng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính

+Xây dựng công cụ đánh giá mức độ tư duy vật lý của học sinh trung học
phổ thông
+ Nghiên cứu thực trạng về tư duy vật lý của học sinh trung học phổ thông
hiện nay và việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý với sự hỗ trợ
của máy tính
+ Xây dựng quy trình phát triển tư duy vật lý cho học sinh trong dạy học vật
lý thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính và thiết kế một số bài
học thuộc chương động lực học chất điểm theo hướng sử dụng phương pháp mô
hình với sự hỗ trợ của máy tính nhằm phát triển tư duy vật lý cho học sinh trung học
phổ thông
+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm giả thuyết và đánh giá
tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của
máy tính trong việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh trong dạy học.

5. Đối tƣợng nghiên cứu
Hoạt động dạy học chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 trung học
phổ thông bằng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính theo hướng phát
triển tư duy vật lý cho học sinh.

6. Phạm vi nghiên cứu
Trong thời gian và khả năng cho phép, đề tài chỉ nghiên cứu việc phát triển
tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy
học vật lý chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 trung học phổ thông với sự hỗ
trợ của máy tính.

7. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài được tiến hành theo các phương pháp sau đây:
7.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh trong
dạy học.

13
Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ
của máy tính trong dạy học vật lý nói chung và chú trọng đến việc phát triển tư duy vật
lý cho học sinh.
Nghiên cứu nội dung chương trình, sách giáo khoa lớp 10 để xác định mức
độ kiến thức cần xây dựng.
7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn
Thăm dò, trao đổi ý kiến với các đồng nghiệp và sử dụng phiếu điều tra đối
với giáo viên và học sinh ở một số trường trung học phổ thông để nắm bắt thực
trạng về một số vấn đề sau:
- Mức độ tư duy vật lý của học sinh ở các trường trung học phổ thông và việc
sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học môn vật lý
ở các trường trung học phổ thông hiện nay.
- Khả năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn.
7.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng ở một số lớp trong một trường
trung học phổ thông để kiểm tra tính khả thi; chỉnh lí tiến trình tổ chức phát triển tư
duy vật lý cho học sinh trong dạy học; đánh giá tác động của quy trình đề ra.
7.4. Phƣơng pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học để kiểm định giả thuyết thống kê và
đánh giá hiệu quả của các quy trình dạy học xây dựng được.

8. Những đóng góp mới của luận án
8.1. Về mặt lí luận
- Làm rõ được khái niệm tư duy vật lý, các hoạt động tư duy vật lý, các biểu
hiện của tư duy vật lý của học sinh trung học phổ thông, xây dựng được các tiêu
chuẩn và các tiêu chí để đánh giá một cách định lượng mức độ tư duy vật lý của học
sinh trung học phổ thông;

- Phân tích được vai trò của phương pháp mô hình đối với việc phát triển tư
duy vật lý cho học sinh và làm rõ được vai trò hỗ trợ của máy tính khi sử dụng
phương pháp mô hình trong dạy học vật lý;


14
- Đề xuất được các biện pháp phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua
việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý
ở trường phổ thông và đề xuất được quy trình phát triển tư duy vật lý cho học sinh
thông qua phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính.
8.2. Về mặt thực tiễn
- Xây dựng được bộ câu hỏi đánh giá định lượng mức độ tư duy vật lý của
học sinh lớp 10 trung học phổ thông;
-Soạn thảo được tiến trình tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh và các
giáo án tương ứng để phát triển tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng
phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính khi dạy chương động lực học chất
điểm vật lý lớp 10 trung học phổ thông.

9. Cấu trúc luận án
Mở đầu
Nội dung
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển tư duy vật lý cho
học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính
Chương 3: Đánh giá và phát triển tư duy vật lý cho học sinh khi dạy học
chương “Động lực học chất điểm” thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình
với sự hỗ trợ của máy tính
Chương 4: Thực nghiệm sư phạm
Kết luận
Tài liệu tham khảo

Phụ lục


15

PHẦN NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nghiên cứu về tƣ duy và phát triển tƣ duy trong dạy học nói chung
1.1.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài về phát triển tƣ duy trong dạy học
Phát triển tư duy là một vấn đề được nhiều nhà giáo dục trên thế giới quan
tâm. Các nghiên cứu về tư duy trong dạy học xuất hiện từ rất sớm. Chẳng hạn như
nhóm tác giả Bransford, Sherwood, Vye, và Rieser công bố bài báo “Teaching
thinking and problem solving” trên tạp chí American Psychologist năm 1986 [60],
tác giả Cotton nghiên cứu về “Teaching Thinking Skills” vào năm 1991 [63]. Đề
tài này cũng liên tục được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong những
năm gần đây. Điển hình có một số nghiên cứu như “The Incorporation of Thinking
Skills in the School Curriculum” của các tác giả Rahil Mahyuddin, Zaidatol
Akmaliah Lope Pihie, Habibah Elias, Mohd Majid Konting (2004) [80]; “Thinking
Through School: An Evaluation Pack” của các tác giả Echevarria, A. và Leat, D.
(2007) [66]; “Teaching Creative Thinking Skills” của tác giả Nagamurali
Eragamreddy (2013) [78].
Các nghiên cứu này đã chỉ ra tầm quan trọng của việc phát triển tư duy cho
học sinh (HS) trong quá trình dạy học [60], [62]. Đồng thời, các nghiên cứu trên
cũng đã chỉ ra các biện pháp, mức độ phát triển tư duy cho HS trong dạy học [78] và
đánh giá năng lực tư duy của HS ở trung học phổ thông (THPT) trong độ tuổi 16 –
18 tuổi [80]
Tuy nhiên, các nghiên cứu trên đây là những nghiên cứu về tư duy và phát triển
tư duy trong dạy học nói chung và nghiên cứu về phát triển các năng lực tư duy cơ bản
mà chưa đề cập đến việc phát triển các tư duy đặc thù của từng môn học cụ thể.
1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc về phát triển tƣ duy trong dạy học

Nghiên cứu về tư duy và phát triển tư duy trong dạy học cũng là vấn đề được
nhiều tác giả trong nước quan tâm và được đề cập đến trong hầu hết các môn học.


16
Đối với môn hóa học, có một số đề tài nghiên cứu về tư duy và phát triển tư
duy như: “Phát triển năng lực nhận thức và tư uy cho học sinh thông qua bài tập
hóa học”, Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Lê Văn Dũng (2002), Trường Đại
học sư phạm Hà Nội và “Phát triển tư uy và rèn luyện kiến thức kỹ năng thực hành
hóa học cho học sinh trung học phổ thông qua các bài tập hóa học thực nghiệm”,
Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Cao Cự Giác (2007), Trường Đại học sư
phạm Hà Nội [14] [17]. Ở hai đề tài này, các tác giả đã nghiên cứu về khái niệm tư
duy, khái niệm tư duy hóa học, quy luật hình thành và phát triển tư duy hóa học cho
HS THPT. Nghiên cứu khẳng định: “Phát triển tư duy không chỉ gắn với việc khơi
dậy ở các em những xúc cảm, tình cảm đặc biệt đối với quá trình và sản phẩm tư
duy mà còn liên quan đến sự hình thành những thái độ tư duy đúng đắn như mong
muốn sự thật, khao khát tìm kiếm cái mới, sẵn sàng đón nhận thách thức, sẵn sàng lí
giải, tranh luận,... cũng như tạo lập ở các em niềm tin vào chính mình”[17]. Các
nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng muốn phát triển tư duy cho HS chúng ta phải tìm
được điểm xuất phát cho một hoạt động tư duy nghĩa là phải trả lời được câu hỏi:
Khi nào thì HS bắt đầu tư duy? [17] Đồng thời nghiên cứu cũng đưa ra bốn dấu hiệu
đánh giá tư duy phát triển: có khả năng tự lực chuyển các kiến thức, kĩ năng sang
các tình huống mới; tái hiện nhanh chóng kiến thức, các mối liên hệ cần thiết để giải
một bài toán nào đó, thiết lập nhanh chóng mối quan hệ giữa các sự vật hiện tượng;
có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng khác nhau, sự khác nhau của
các hiện tượng tương tự và có năng lực áp dụng kiến thức vào thực tế [14]. Ở cả hai
nghiên cứu trên, các tác giả đều đánh giá sự phát triển tư duy của HS một cách định
tính. Để khẳng định tính hiệu quả và khả thi của đề tài, các tác giả chỉ dựa vào quan
sát giờ học và điểm kiểm tra kết quả học tập của HS sau khi thực nghiệm (TN).
Ngoài ra, các tác giả cũng chưa đưa ra các biện pháp cụ thể để phát triển tư duy cho

HS trong dạy học cũng như chưa xây dựng quy trình phát triển tư duy cho HS và
chưa xây dựng bộ công cụ để đo mức độ tư duy của HS trong quá trình dạy học.
Đối với việc phát triển tư duy trong dạy học toán học có một số nghiên cứu
như: Luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Nguyễn Thanh Hưng (2009), Trường


17
Đại học Vinh: “Phát triển tư uy iện chứng của học sinh trong dạy học hình học ở
trường phổ thông” và luận án tiến sĩ giáo dục học của tác giả Nguyễn Văn Thuận
(2004), Trường Đại học Vinh: “Góp phần phát triển năng lực tư uy logic và sử
dụng chính xác ngôn ngữ toán học cho học sinh đầu cấp trung học phổ thông trong
dạy học đại số” [27] [47]. Trong hai nghiên cứu này, các tác giả đã hệ thống hóa cơ
sở lí luận về tư duy và tư duy toán học trong đó nêu rõ khái niệm tư duy, đặc điểm,
tác dụng và phân loại tư duy; khái niệm tư duy toán học, các thành phần của tư duy
toán học, các loại hình của tư duy toán học; khái niệm tư duy biện chứng, sự cần
thiết phải rèn luyện và phát triển tư duy biện chứng cho HS trong dạy học môn toán
[27], [47]. Đồng thời, các nghiên cứu này đã xây dựng được 7 biện pháp nhằm góp
phần rèn luyện và phát triển tư duy biện chứng cho HS thông qua dạy học hình học
ở trường phổ thông. Các biện pháp đó bao gồm [27]:
1. Làm cho HS biết cách xem xét các đối tượng toán học trong cả quá trình
lịch sử phát triển của nó và xem xét đối tượng toán học một cách khách quan để
thấy nguồn gốc ra đời, điều kiện tồn tại và bản chất của đối tượng
2. Làm cho HS biết cách xem xét các đối tượng toán học dưới nhiều khía
cạnh khác nhau và xem xét các đối tượng toán học trong mối liên hệ với các đối
tượng phi toán học có liên quan.
3. Làm cho học sinh biết phát hiện những thay đổi từ sự biến đổi về lượng
sang sự biến đổi về chất
4. Làm cho HS có khả năng xem xét đối tượng toán học trong sự mâu thuẫn
và thống nhất
5. Làm cho HS biết xem xét một đối tượng toán học đồng thời xem xét phủ

định của đối tượng đó
6. Làm cho HS thấy được mỗi liên hệ giữa các kiến thức toán học với thực tiễn
7. Làm cho HS biết chú trọng các thao tác tư duy.
Trong cả hai nghiên cứu trên, các tác giả chỉ đưa ra các biện pháp phát triển
tư duy một cách tổng quát và khá trừu tượng. Điều này gây khó khăn không nhỏ cho
GV khi muốn áp dụng vào thực tế giảng dạy. Đặc biệt các tác giả cũng chưa đề xuất
các quy trình chung để phát triển tư duy biện chứng và tư duy logic cho HS, do đó


18
GV sẽ rất lúng túng khi tìm cách phát triển tư duy cho HS theo hướng của đề tài.
Ngoài ra, các tác giả cũng chưa chú trọng đến việc đánh giá năng lực tư duy của HS,
cụ thể là cả hai đề tài trên đều chưa đưa ra các tiêu chí để đánh giá mức độ tư duy
của HS, chưa xây dựng công cụ để đo năng lực tư duy biện chứng và năng lực tư
duy logic và sử dụng chính xác ngôn ngữ toán học của HS.
Tại hội thảo “Một số vấn đề chung về xây dựng chương trình giáo dục phổ
thông sau năm 2015”, phát triển tư duy và rèn luyện các kỹ năng tự học cho HS là
một trong những vấn đề đang được các nhà giáo dục quan tâm. Theo Đinh Quang
Báo, HS phổ thông cần phải được hình thành và phát triển các năng lực chung và
năng lực chuyên biệt trong đó có năng lực tư duy [1]. Các tác giả khác như Đỗ Tiến
Đạt, Mai Văn Hưng, Nguyễn Thành Thi, Trần Kiều, Nguyễn Đức Vũ… đều cho
rằng chuẩn giáo dục phổ thông phải có chuẩn về năng lực tư duy nói chung và các
năng lực tư duy chuyên biệt cho từng bộ môn [15], [26], [29], [57]. Các nghiên cứu
trên thống nhất rằng việc phát triển tư duy cho HS là bắt buộc đối với tất cả các
môn học. Ngoài ra, ở một số môn học như toán học, ngữ văn, hóa học, địa lí… thì
còn phải phát triển tư duy đặc thù bộ môn cho HS. Tuy nhiên các nghiên cứu này
mới dừng lại ở mức độ đánh giá tầm quan trọng của việc phát triển tư duy cho HS
trong dạy học mà chưa nghiên cứu đến các biện pháp, con đường cụ thể để có thể
phát triển tư duy cho HS trong dạy học cũng như chưa nghiên cứu về vấn đề đánh
giá năng lực tư duy nói chung và các năng lực tư duy đặc thù của HS nói riêng do

đó chưa có công trình nào đưa ra công cụ đánh giá sự phát triển tư duy của HS và
chưa đề xuất quy trình và các biện pháp phát triển tư duy cho HS đặc biệt là các tư
duy đặc thù của từng bộ môn.
Có thể nói rằng, các nghiên cứu trong nước từ trước đến nay đều có sự chú ý
đến việc phát triển tư duy cho HS trong quá trình dạy học, đặc biệt là các nghiên
cứu định hướng cho việc xây dựng chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015.
Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào đề xuất một quy trình cụ thể để phát triển tư duy
cho HS và cũng chưa có nghiên cứu nào xây dựng bộ công cụ đánh giá tư duy của
HS ở trường THPT.


19

1.2. Nghiên cứu về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý
1.2.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý
Phát triển tư duy cho HS là một trong những nhiệm vụ của GV trong quá
trình dạy học. Do đó, phát triển tư duy trong dạy học vật lý là nhiệm vụ không thể
thiếu của các GV vật lý. Trên thực tế đề tài này đã thu hút sự quan tâm của nhiều
nhà khoa học và nhà giáo dục trên thế giới.
Đã có một số công trình nghiên cứu về việc phát triển và bồi dưỡng năng lực
tư duy cho HS trong dạy học vật lý. Điển hình là các nghiên cứu sau: “FCI
Normalized Gain, Scientific Reasoning Ability, Thinking in Physics, and Gender
Effects” của nhóm tác giả Vincent P. Coletta, Jeffrey A. Phillips, and Jeff
Steinert;“Students' conceptual thinking and teachers' perceptions about their
classroom performance in Physics” của các tác giả Munir Khan, và Muhammad
Naseer Ud Din và “Teaching information evaluation an critical thinking skills in
physics classes” của nhóm tác giả Adriana Popescu, James Morgan (2007) [59],
[71], [77], [86].
Các nghiên cứu trên chỉ ra rằng lúc đầu không có sự khác biệt trong kết quả
học tập giữa HS nam và HS nữ, nhưng sau khi tham gia chương trình TIP (thinking

in physics program), điểm số của HS nam và HS nữ đã có sự khác biệt. Học sinh
nam có điểm số cao hơn HS nữ [86]. Ngoài ra, nghiên cứu còn chỉ ra rằng nếu mức
độ tư duy của HS càng cao thì thành tích học tập vật lý của HS càng cao. Và cũng
theo kết quả nghiên cứu thì khoảng 50% HS được đánh giá có mức độ tư duy dưới
trung bình [71]. Đồng thời, không có sự khác biệt đáng kể về kết quả đánh giá tư
duy giữa HS ở các trường tư và trường công lập [77]
Các kết quả nghiên cứu trên kết luận rằng: có thể rèn luyện để phát triển tư
duy cho HS và trong quá trình dạy học vật lý cần chú trọng hơn nữa việc phát triển
tư duy cho HS [59] [71].
Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chưa đề cập đến các kỹ năng tư duy đặc thù
cần thiết trong nghiên cứu Vật lý, chưa chỉ ra các biện pháp cụ thể có thể áp dụng để
phát triển tư duy cho HS.


20
1.2.2. Các nghiên cứu trong nƣớc về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý
Về vấn đề tư duy trong dạy học vật lý, có Luận án Tiến sĩ Giáo dục học của
tác giả Vũ Đào Chỉnh (1986) với đề tài “Phát triển tư uy học sinh ằng cách ồi
ưỡng cho họ phương pháp nhận thức của vật lý thông qua ạy quang hình học ở
lớp 12 trường phổ thông trung học”, Trường Đại học Sư Phạm I Hà Nội. Trong
luận án này, tác giả hệ thống hóa cơ sở lí luận về tư duy và phát triển tư duy của HS.
Tác giả khẳng định: “Một trong những nhiệm vụ cơ bản của việc dạy học vật lý là
phát triển tư duy và hoạt động sáng tạo của HS” [12]. Tác giả còn chỉ ra một số dấu
hiệu của tư duy phát triển và sáng tạo, trong đó chỉ rõ năng lực tư duy thể hiện ở kết
quả của các thao tác tư duy (phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, cụ thể hóa, khái
quát hóa, các suy diễn và hình thành các khái niệm vật lý); sự di chuyển kiến thức
mới, áp dụng các phương pháp cách thức hoạt động trí tuệ đã thu nhận được vào các
đối tượng và quá trình mới; sự tổ chức các hoạt động nhận thức (HĐNT) vật lý
(gồm các bước: xác định vấn đề nghiên cứu, tạo lại các sự kiện để xây dựng giả
thuyết; rút ra các hệ quả từ giả thuyết, kiểm tra lại bằng thực nghiệm; lập kế hoạch

kiểm tra, chọn thiết bị thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm; so sánh kết quả thí
nghiệm và kết quả rút ra từ giả thuyết); tính động của tư duy; tính mềm dẻo của tư
duy và áp dụng kiến thức vào thực tế. Trong nghiên cứu của mình, tác giả tiến hành
bồi dưỡng các phương pháp nhận thức vật lý cho HS (phương pháp giả thuyết –
thực nghiệm, mô hình hóa, hộp đen, thí nghiệm trực diện nghiên cứu và một số
phương pháp đặc thù của phần quang hình học. Kết quả TN của đề tài cho phép tác
giả kết luận một cách định tính rằng “tư duy của HS đã có sự phát triển ở một số dấu
hiệu, đôi khi còn chưa thật rõ nét” [12]. Đây chính là thành công bước đầu trong
việc phát triển tư duy của HS thông qua việc bồi dưỡng cho HS các phương pháp
nhận thức vật lý. Đề tài nghiên cứu này có thể làm cơ sở cho các nghiên cứu nhằm
phát triển tư duy cho HS trong dạy học vật lý. Kế thừa và phát triển kết quả nghiên
cứu của đề tài trên, Trịnh Thị Hải Yến đã nghiên cứu thành công đề tài “Sử dụng
phương pháp nhận thức (phương pháp mô hình) trong ạy học vật lý phổ thông
nhằm phát triển tư uy học sinh”, luận án tiến sĩ giáo dục – tâm lí (1996), trường
Đại học Sư phạm Hà Nội. Trong nghiên cứu của mình, tác giả tập trung nghiên cứu


21
phương pháp mô hình (PPMH) và áp dụng phương pháp này trong dạy học vật lý để
phát triển tư duy cho HS. Tuy nhiên trong nghiên cứu này, tác giả chưa chỉ ra vai trò
của PPMH đối với việc phát triển tư duy của HS và chưa đánh giá hiệu quả phát
triển tư duy cho HS khi sử dụng PPMH. Cả hai nghiên cứu trên đều chưa đánh giá
một cách định lượng sự phát triển tư duy của HS trong quá trình nghiên cứu và chưa
làm nổi bật khả năng phát triển tư duy của HS khi sử dụng các phương pháp nhận
thức khoa học cũng như chưa đề xuất quy trình phát triển tư duy của HS và không
xây dựng công cụ để đánh giá sự phát triển tư duy của HS.
Ngoài ra còn có một số luận văn Thạc sĩ nghiên cứu về việc phát triển tư duy
và tư duy vật lý (TDVL) trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Điển hình có các
đề tài “Phát triển năng lực tư uy vật lý rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức
thông qua hệ thống bài tập của phần “Dòng điện xoay chiều” trong chương trình

lớp 12 THPT” của tác giả Phan Xuân Cát ; “Các bài tập cơ học để nâng cao chất
lượng để rèn luyện và phát triển năng lực tư uy vật lý cho học sinh trung học cơ sở
(THCS)” của tác giả Bùi Văn Phỏng; “Góp phần bồi ưỡng tư uy vật lý cho học
sinh thông qua bài tập thí nghiệm phần tử trường và cảm ứng điện t lớp 11 THPT”
của tác giả Nguyễn Trọng Thạch; “Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm góp
phần bồi ưỡng tư uy sáng tạo cho học sinh (áp dụng cho chương “Dòng điện
không đổi” vật lý 11 nâng cao)” của tác giả Bùi Danh Hào; “Xây dựng hệ thống câu
hỏi đ nh hướng phát triển tư uy của học sinh trong dạy học chương” Dao động
cơ” vật lý 12 chương trình cơ ản” của tác giả Đặng Xuân Hiệp. Các đề tài trên đã
hệ thống hóa cơ sở lí luận về tư duy, TDVL: các đặc điểm của tư duy; các giai đoạn
của quá trình tư duy; các thao tác và hành động TDVL phổ biến, đồng thời chỉ ra
năm biện pháp phát triển tư duy cho HS trong dạy học vật lý (tạo nhu cầu, hứng thú,
kích thích sự ham muốn hiểu biết của HS; xây dựng logic nội dung phù hợp với đối
tượng HS; rèn luyện cho HS các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ
biến trong dạy học vật lý; dạy HS nhận thức theo các phương pháp nhận thức của
các nhà vật lý và rèn luyện ngôn ngữ vật lý cho HS) [11], [20], [25], [25], [37], [43].
Tất cả các đề tài trên đều đề cập đến khái niệm TDVL nhưng chưa chỉ ra các biểu
hiện của TDVL, các biện pháp phát triển TDVL, cơ sở để đánh giá mức độ TDVL


22
của HS và đều chưa đánh giá một cách định lượng mức độ TDVL của HS trong quá
trình nghiên cứu.

1.3. Nghiên cứu về việc sử dụng phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lý
Phương pháp mô hình là một phương pháp nhận thức đặc thù của bộ môn Vật
lý, do đó nếu khai thác và vận dụng phương pháp này vào dạy học thì không những
có thể giúp HS nắm chắc các kiến thức vật lý mà còn giúp HS hiểu được phương
pháp nghiên cứu của bộ môn. Vì vậy, PPMH đã được các nhà khoa học, nhà sư phạm
trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu với tư cách là một phương pháp dạy học.

1.3.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài về việc sử dụng phƣơng pháp mô hình
trong dạy học vật lý
Sử dụng PPMH trong dạy học vật lý là một lĩnh vực được nhiều quốc gia trên
thế giới quan tâm và nghiên cứu. Điển hình như các nghiên cứu của David Hestenes
và các cộng tác như “A modeling theory of physics instruction” công bố năm 1987
[67]; “A modeling method for high school physics instruction” công bố năm 1995
[88] hoặc “Modeling methodology for physics teachers” công bố năm 1997 [68];
“Modeling instruction: an effective model for science education” công bố năm 2009
[70]. Các nghiên cứu trên đề xuất quy trình dạy học bằng PPMH gồm 2 giai đoạn:
phát triển mô hình và ứng dụng mô hình. Trong đó giai đoạn 1 – phát triển mô hình
– được thực hiện thông qua 4 bước: mô tả đối tượng, xây dựng mô hình, suy ra hệ
quả và xác nhận mô hình [67]. Đồng thời các nghiên cứu trên cũng mô tả cách áp
dụng mô hình vào giảng dạy thực tế trên lớp học để phát triển năng lực giải quyết
vấn đề và hiệu quả của việc sử dụng phương pháp này trong dạy học phần cơ học
[68] [88]. Ngoài ra, các nghiên cứu này còn nhấn mạnh vai trò của máy tính trong
khi dạy học bằng PPMH và khẳng định rằng máy tính có thể được sử dụng trong tất
cả các tiết học được giảng dạy bằng PPMH [79], [88]. Tuy nhiên, theo các nghiên
cứu trên để áp dụng PPMH để giảng dạy một kiến thức vật lý cần khoảng 4 đến 6
tuần. Điều này không phù hợp với chương trình vật lý của Việt Nam do đó, không
thể ứng dụng các nghiên cứu trên vào giảng dạy ở Việt Nam một cách máy móc
được. Đồng thời, các nghiên cứu trên chỉ khẳng định vai trò của PPMH đối với việc