Sử dụng thí nghiệm khi dạy các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

MỤC LỤC
Trang phụ bìa...................................................................................................................i
Lời cam đoan...................................................................................................................ii
Lời cảm ơn......................................................................................................................iii
Mục lục............................................................................................................................1
Danh mục các chữ viết tắt................................................................................................4
Danh mục các bảng, biểu đồ, đồ thị.................................................................................5

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ 5
MỞ ĐẦU 6
1. Lí do chọn đề tài 6
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 8
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 10
4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 10
5. Giả thuyết khoa học 10
6. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 10
7. Phương pháp nghiên cứu 11
8. Bố cục luận văn 11
9. Những đóng góp của đề tài 11

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ
CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 13
1.1. Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay 13
1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí 13
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh 14
1.1.3. Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy
học Vật lí 17
1.1.4. Những khó khăn và hạn chế của các thí nghiệm truyền thống trong tổ chức
hoạt động nhận thức cho học sinh 19

1


1.2. Cơ sở lí luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ thí nghiệm trong
dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông 20
1.2.1. Vai trò của công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí 20
1.2.2. Các loại thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin 21
1.2.3. Khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin đối với thí nghiệm thực trong dạy
học Vật lí ở trường THPT 24
1.3. Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2
SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG
NGHỆ
THÔNG TIN VÀO THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
CÁC CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 31
2.1. Nội dung các chương Từ trường và Cảm ứng từ Vật lí 11 cơ bản 31
2.1.1. Đặc điểm các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ 31
2.1.2. Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần đạt 31
2.2. Sưu tầm và lựa chọn các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình
ảnh của các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản 32
2.2.1. Quy trình sưu tầm và lựa chọn thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, video
Clip, hình ảnh 32
2.2.2. Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip, hình ảnh của các chương
Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11 cơ bản 34
2.2.3. Cách sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, Video Clip vào quá trình
dạy học 35
2.3. Xây dựng tiến trình dạy học việc sử dụng thí nghiệm vật lí với sự hỗ trợ của
công nghệ thông tin 40

2.3.1. Quy trình thiết kế bài dạy học Vật lí 40
2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể 45
2.4. Kết luận chương 2 55

CHƯƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57
2


3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm 57
3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57
3.2.1. Chọn mẫu thực nghiệm và khảo sát định lượng 57
3.2.2. Quan sát giờ học 57
3.3. Đối tượng và phạm vi thực nghiệm sư phạm 58
3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 58
3.4.1. Đánh giá định tính 58
3.4.2. Đánh giá định lượng 59
3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê 64
3.5. Kết luận chương 3 64

KẾT LUẬN 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

3


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

CNTT

Công nghệ thông tin

DH

Dạy học

ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

PP

Phương pháp

PPDH

Phương pháp dạy học

SGK

Sách giáo khoa

TN

Thí nghiệm

TNg

Thực nghiệm

THPT

Trung học phổ thông

4


DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ
Bảng 3.1. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của các bài kiểm tra
59
Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất 60
Đồ thị 3.1. Phân phối tần suất 61

Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất lũy tích 61
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 61

Bảng 3.4. Bảng phân loại theo học lực của hai nhóm 61
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân loại học lực học sinh theo hai nhóm 61

Bảng 3.5. Các tổng hợp, các tham số của hai nhóm 63
Đồ thị 3.1. Phân phối tần suất ..........................Error: Reference source not found
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích . Error: Reference source not found

5


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là mục tiêu hàng đầu trong đường lối
xây dựng phát triển của nước ta, “...đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và
phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo
hướng hiện đại vào năm 2020”[1]. Muốn thực hiện thành công mục tiêu này, chúng
ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con người Việt
Nam. Vì vậy, giáo dục nước ta không chỉ lo đào tạo đủ về số lượng mà phải đưa
chất lượng lên hàng đầu.
Trước tình hình đó, mục tiêu quan trọng đề ra cho ngành giáo dục trong thời
đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kĩ năng có sẵn cho
HS mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho HS năng lực tự giải quyết
vấn đề, tư duy sáng tạo. Để từ đó có thể lĩnh hội tri thức mới, phương pháp mới,
góp phần làm giàu thêm tri thức của nhân loại. Về vấn đề này, Nghị quyết Hội nghị
lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII chỉ rõ: ‘‘Đổi mới mạnh mẽ
phương pháp Giáo dục-Đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện
thành nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp
tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học...’’. Để đạt được mục tiêu
đó, việc DH nói chung và DH Vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội
dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp dạy và học sao cho vai trò tự
chủ của HS trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng
lực sáng tạo của họ được bộc lộ và ngày càng phát triển.
Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm, định luật, thuyết vật lí

đều được xây dựng trên cơ sở khảo sát, phân tích, quan sát từ nhiều TN, hiện tượng,
và được kiểm tra bằng TNg. Do vậy, DH Vật lí không chỉ đơn thuần cung cấp cho
HS những kiến thức khoa học mà còn trang bị cho HS những kĩ năng, kĩ xảo thực
hành cần thiết để tăng cường hứng thú, khả năng sáng tạo, tạo dựng niềm tin khoa
học cho HS khi học tập môn Vật lí. Trong đó, TN giữ vai trò quan trọng trong DH
Vật lí ở các cấp, bởi nó không chỉ cung cấp kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, mà
còn là yếu tố kích thích hứng thú và sáng tạo của HS trong học tập.

6


Tuy nhiên, DH Vật lí để đảm bảo yêu cầu trên là vấn đề không đơn giản bởi
nhiều lí do chủ quan và khách quan khác nhau: xét về mặt khách quan, các khó khăn
gặp phải khi tiến hành các TN là do một vài TN cần thực hiện với nhiều thao tác phức
tạp. Một vài TN khác thì có mức độ nguy hiểm cao hoặc không thể thực hiện được
trong điều kiện bình thường. Ở một số trường còn thiếu hoặc thậm chí chưa có các
phòng học bộ môn hoặc phòng TN thực hành, những nơi đã có phòng TN thực hành
thì thiếu cán bộ chuyên trách. Diện tích phòng học nhỏ, cách bố trí bàn ghế cũng như
thiết bị ở bên trong không thuận lợi cho việc sử dụng TN trên lớp,… Xét về mặt chủ
quan, một số GV cho rằng việc chuẩn bị dụng cụ phục vụ TN tốn thời gian và khi sử
dụng TN trong giờ học sẽ mất thời gian giảng bài. Một vài GV ngại khai thác, sử
dụng TN vì các dụng cụ TN mới đưa vào giảng dạy trong khi đó nhiều GV chưa
được tiếp cận tài liệu hướng dẫn và chưa được tập huấn làm TN…
Mặt khác, các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ có những nội dung kiến
thức trừu tượng (khái niệm từ trường, khái niệm đường sức từ, nguyên lí chồng chất
từ trường), khó (cảm ứng từ, đưa ra biểu thức cảm ứng từ của dòng điện chạy trong
các dây dẫn có hình dạng đặc biệt, lực Lo-ren-xơ, chuyển động của điện tích trong từ
trường đều),…Và khi tiến hành một số TN của các chương này (như: TN về tương
tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, TN về lực từ, TN về hiện tượng cảm ứng điện
từ,…) thì HS chỉ nhận biết được kết quả TN, mà rất khó hiểu được bản chất hiện

tượng vật lí của TN. Trong trường hợp này với sự hỗ trợ của CNTT, với các phần
mềm TN HS sẽ hiểu được bản chất của hiện tượng vật lí xảy ra trong TN. Nhờ đó quá
trình học tập sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn và có thể góp
phần nâng cao chất lượng DH ở trường THPT. Tầm quan trọng của CNTT trong giáo
dục đã được thể hiện rõ trong Chỉ thị 55/2008/CT-BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo
dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2008-2009 đã nêu:
“Công nghệ thông tin là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học
tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nhằm nâng cao hiệu quả và chất
lượng giáo dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục
là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển của đất nước’’.
Căn cứ vào chủ trương của Đảng, Nhà nước, Ngành và thực tế DH của bản
thân, nhận thức được vai trò của TN trong DH Vật lí và khả năng hỗ trợ của CNTT
7


đối với TN vật lí, nên tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “Sử dụng thí nghiệm khi dạy
các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công
nghệ thông tin ”.
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu
Trong DH Vật lí ở trường phổ thông, hầu hết các kiến thức vật lí được rút ra
từ những quan sát và TN. Vì vậy, TN là một phương tiện rất quan trọng, có tác
dụng to lớn trong quá trình hình thành kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo của HS
và nâng cao chất lượng DH. Trong những năm gần đây, bên cạnh những công trình
nghiên cứu về việc sử dụng các TN vào DH có hiệu quả (của các tác giả như: TS.
Lê Văn Giáo với giáo trình “Thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong DH
Vật lí”, luận án tiến sĩ của Đồng Thị Diện “Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm
đơn giản trong DH kiến thức thuộc phần cơ học lớp 6 theo định hướng phát triển
hoạt động nhận thức tích cực, tự lực sáng tạo của HS”, luận án tiến sĩ của Huỳnh
Trọng Dương “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực
hóa hoạt động nhận thức của HS trong DH Vật lí ở trường trung học cơ sở”,…),

còn có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng CNTT vào DH Vật lí và đã thu hút sự
sự quan tâm của nhiều nhà giáo dục. Tiêu biểu là các công trình nghiên cứu của các
tác giả Lê Công Triêm, Phạm Xuân Quế, Nguyễn Quang Lạc, Mai Văn Trinh, Phan
Gia Anh Vũ, Vương Đình Thắng, Trần Huy Hoàng,… đã nói lên ưu điểm nổi trội
cũng như những hạn chế nhất định của việc ứng dụng CNTT vào DH Vật lí trong
điều kiện thực tiễn nước ta.
Hiện nay, ngày càng có nhiều giảng viên nghiên cứu việc sử dụng MVT hỗ trợ
TN vào DH Vật lí ở trường phổ thông theo các khía cạnh khác nhau. Trong số đó có
luận án tiến sĩ của Phan Gia Anh Vũ “Nghiên cứu, xây dựng và sử dụng phần mềm
dạy học cho chương trình Động học và Động lực học lớp 10 trung học phổ
thông”[35]. Trong đề tài của mình, tác giả đã nghiên cứu khai thác sử dụng phần
mềm PAKMA (Đức) để trực quan hóa các đại lượng vectơ của phần Động học và
Động học chất điểm mà cụ thể là độ dời, vận tốc, gia tốc và lực. Các đại lượng này
được trực quan hóa bằng việc biểu diễn chúng dưới dạng các mũi tên có màu sắc,
độ dài, kích thước khác nhau. Và nhờ vào khả năng tính toán nhanh, khả năng đồ
họa của máy vi tính mà cấu trúc của chúng được vẽ lại gần như tức thời với các thay
8


đổi của các đại lượng thực được biểu diễn trong cấu trúc. Tác giả cũng đã sử dụng
phần mềm này để mô hình hóa cho các dạng chuyển động (chuyển động thẳng đều,
chuyển động biến đổi đều, chuyển động tròn đều,…) hoặc xây dựng mô hình
chuyển động của các hệ vật (va chạm của hai vật, hệ vật vắt qua ròng rọc,…). Sử
dụng kết hợp phần mềm PAKMA với hai bộ cảm ứng là bánh xe đếm xung và
SONAR để đo đạc số liệu ở các TN thực. Các số liệu đo thu được ở trên, tác giả tiếp
tục sử dụng phần mềm này để xử lí và biểu diễn chúng dưới nhiều dạng khác nhau
như đồ thị, biểu đồ, đồng hồ hiện số, đồng hồ kim,… Bên cạnh đó, tác giả xây dựng
thành công phần mềm 2DMOVMNT giúp khảo sát chuyển động cong bất kì trên
mặt phẳng ngang thông qua việc sử dụng chuột (mouse) như một bộ cảm biến và
trực quan hóa các đại lượng đặc trưng của chuyển động đó như độ dời, vận tốc, độ

biến thiên vận tốc, gia tốc,… Với hai phần mềm trên, tác giả cũng đã xây dựng
được một hệ thống các TN biểu diễn của giảng viên có sử dụng máy vi tính như một
phương tiện DH.
Tác giả Nguyễn Xuân Thành “Nghiên cứu sử dụng máy vi tính và phần mềm
chuyên dụng để phân tích video”. Tác giả Trần Huy Hoàng “Nghiên cứu sử dụng thí
nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH một số kiến thức ở phần Cơ và
Nhiệt”. Trong luận án tiến sĩ của mình, tác giả Trần Huy Hoàng đã hệ thống hóa cơ
sở lí luận của việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH Vật lí, đồng
thời đề xuất tiến trình DH một số kiến thức phần Cơ, Nhiệt[13].
Tác giả Mai Văn Trinh “Nghiên cứu các TN kết nối máy tính với bộ CASSY để
khảo sát các chuyển động của xe trên đệm không khí…”.
Đồng thời nhiều luận văn thạc sĩ cũng đã nghiên cứu một cách chi tiết các ứng
dụng cụ thể của máy vi tính vào DH Vật lí. Trong đó, tác giả Nguyễn Đình Chính
đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính
trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông”. Đề tài này chỉ tập trung vào sử
dụng phần mềm Datastudio để hỗ trợ các TN phần Cơ học.
Như vậy, mặc dù đã có nhiều đề tài nghiên cứu sử dụng CNTT để hỗ trợ TN
nhưng chưa thấy tác giả nào nghiên cứu vấn đề “Sử dụng thí nghiệm khi dạy các
chương Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11cơ bản với sự hỗ trợ của công nghệ
thông tin”.
9


3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT trong
DH Vật lí ở trường THPT.
- Xây dựng quy trình sưu tầm và lựa chọn các hình ảnh, video clip, TN ảo, TN
mô phỏng.
- Sưu tầm và lựa chọn các hình ảnh, video clip, TN ảo, TN mô phỏng của các
chương Từ trường, Cảm ứng điện từ và đề xuất phương án sử dụng chúng vào thiết

kế tiến trình DH một số bài của các chương này.
4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động DH của các chương “Từ trường và Cảm ứng điện từ” Vật lí 11 cơ
bản với việc sử dụng TN vật lí có sự hỗ trợ của CNTT.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Sử dụng TN vật lí khi dạy các chương “Từ trường và Cảm ứng điện từ” Vật lí
11 cơ bản với sự hỗ trợ của CNTT ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Lệ
Thủy, tỉnh Quảng Bình.
5. Giả thuyết khoa học
Có thể ứng dụng CNTT để hỗ trợ TN theo hướng tăng cường tính trực quan
giúp HS khắc sâu bản chất vật lí của các sự vật, hiện tượng từ đó nâng cao chất
lượng DH các chương "Từ trường và Cảm ứng điện từ" Vật lí 11 cơ bản THPT.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lí luận việc sử dụng CNTT trong DH để hỗ trợ cho TN
trong DH Vật lí ở trường THPT.
- Xây dụng quy trình sưu tầm và lựa chọn TN ảo, TN mô phỏng, video Clip,
hình ảnh.
- Sưu tầm và lựa chọn các TN ảo, TN mô phỏng, video Clip, hình ảnh hỗ trợ
cho các TN thực thuộc các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ.
- Thiết kế và soạn thảo tiến trình DH một số tiết của các chương Từ trường và
Cảm ứng điện từ có sử dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT.
- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và rút ra các kết luận cần thiết.
10


7. Phương pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chỉ thị của Bộ Giáo dục
và Đào tạo về DH và đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng DH ở trường THPT.

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết nhằm hệ thống hóa, khái quát hóa cơ sở lí
luận của tổ chức hoạt động nhận thức cho HS với sự hỗ trợ của CNTT trong các TN.
- Nghiên cứu các sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành, các luận án, luận văn có
liên quan đến đề tài.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học
7.3. Phương pháp thống kê toán học
Phương pháp thống kê toán học để xử lí số liệu thu thập được từ thực nghiệm.
8. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
NỘI DUNG
Chương 1. Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí với
sự hỗ trợ của công nghệ thông tin
Chương 2. Sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin vào thiết
kế tiến trình dạy học các chương Từ trường và Cảm ứng từ Vật lí 11 cơ bản
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
9. Những đóng góp của đề tài
9.1. Lí luận
Nghiên cứu và hoàn thiện cơ sở lí luận của việc sử dụng TN trong DH Vật lí
với sự hỗ trợ của CNTT
9.2. Kho dữ liệu
Xây dựng quy trình sưu tầm và lựa chọn các TN ảo, TN mô phỏng, Video Clip,
hình ảnh.

11


Sưu tầm và lựa chọn các Video Clip, TN ảo, TN mô phỏng, hình ảnh, để

phục vụ cho công việc DH các chương Từ trường và Cảm ứng điện từ.
9.3. Soạn thảo các bài giảng
Đã thiết kế tiến trình DH qua năm tiết dạy của các chương “Từ trường và
Cảm ứng điện từ” với việc sử dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của CNTT.
- Tiết 38 “Từ trường”
- Tiết 39 “Lực từ. Cảm ứng từ”
- Tiết 40 “Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc
biệt”
- Tiết 44 “Từ thông. Cảm ứng điện từ”
- Tiết 48 “Tự cảm”
9.4. Bài báo
Một số nội dung của luận văn đã được đăng trên một bài báo khoa học của
tạp chí giáo dục tháng 9 năm 2010.

12


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ
CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
1.1. Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay
1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí
Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các
đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các đối tượng mà trong đó
đã diễn ra sự tác động và kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.
Sau đây là một số đặc điểm của TN vật lí:
- Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho
thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể suy ra được giả thuyết hoặc hệ
quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi TN có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ:

+ Đối tượng cần nghiên cứu;
+ Phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát;
+ Đo đạc để thu nhận kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự
phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi.
- Các điều kiện của TN phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ
sử dụng các thiết bị TN có độ chính xác ở mức cần thiết, nhờ sự phân tích thường
xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm đối đa ảnh hưởng của các
nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất,
các mối quan hệ không được quan tâm).
- Đặc điểm quan trọng nhất của TN là tính có thể quan sát được các biến đổi
của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác. Điều này đạt được nhờ các
giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc.
- Có thể lặp lại được TN. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị TN, các điều
kiện TN như nhau thì khi bố trí lại hệ TN, tiến hành lại TN, hiện tượng, quá trình

13


vật lí diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước đó.
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, TN trong tổ chức hoạt động nhận thức
cho HS có các vai trò sau đây: là phương tiện của việc thu nhận tri thức, là phương
tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận được, là phương tiện của việc
vận dụng tri thức vào thực tiễn.
1.1.2.1. Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức
Vật lí học là một khoa học thực nghiệm. Tuy nhiên, trong tự nhiên và kĩ thuật,
rất ít các hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra dưới dạng thuần khiết nên muốn nhận
thức được đối tượng vật lí, chúng ta phải tác động vào đối tượng, hiện thực khách
quan một cách có chủ định và hệ thống. Đó chính là quá trình làm TN vật lí. Chính

nhờ TN, ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình trong những điều kiện có thể
khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát và đo đạc đơn giản, dễ dàng hơn.
Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết
quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [22],[35]. Trong các
phương pháp nhận thức vật lí, ở giai đoạn này hay giai đoạn khác, dù trực tiếp hay
gián tiếp đều cần các cứ liệu mà TN mang lại để có thể nhận thức được các hiện
tượng, quá trình vật lí. Chính vì vậy, trong nhận thức khoa học Vật lí nói chung và
tổ chức hoạt động nhận thức vật lí cho HS nói riêng, TN đóng một vai trò hết sức
quan trọng, là phương tiện của việc thu nhận tri thức.
Trong DH Vật lí, nhất là ở các lớp dưới và ở giai đoạn đầu của quá trình nhận
thức một hiện tượng, một quá trình vật lí nào đó, khi HS còn chưa có hoặc có hiểu
biết ít ỏi về hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu thì TN được sử dụng để cung
cấp cho HS những dữ liệu cảm tính (các biểu tượng, số liệu đo đạc) về hiện tượng,
quá trình vật lí này [22].
Trong chiến lược DH giải quyết vấn đề, việc xây dựng bài toán nhận thức
đóng vai trò trung tâm, chủ đạo. Để xây dựng được bài toán nhận thức này, trước
hết và chủ yếu, GV phải tìm cách tạo ra tình huống có vấn đề và đưa được HS vào
tình huống có vấn đề. Sử dụng TN là một trong những biện pháp hữu hiệu để tạo
tình huống có vấn đề. Qua quan sát TN, HS thấy rằng không thể dùng kiến thức cũ
để giải thích hiện tượng xảy ra trong TN, thậm chí hiện tượng xảy ra trái với dự
14


đoán ban đầu của đại đa số các em. Từ đó làm nảy sinh ở HS nhu cầu đi tìm câu trả
lời cho vấn đề đặt ra. Thông qua việc giải quyết bài toán nhận thức này dưới sự tổ
chức, hướng dẫn, chỉ đạo của GV, HS sẽ thu nhận được kiến thức mới.
Ngoài ra, trong quá trình giải quyết vấn đề, có thể bằng con đường suy luận lí
thuyết hoặc làm TN và tiến hành quan sát, xử lí các số liệu thu thập được để đưa ra các
kết luận và nhận định. Ở giai đoạn này, TN cũng thể hiện rõ vai trò là một phương tiện
chủ yếu để giải quyết bài toán nhận thức, là phương tiện để thu nhận tri thức.

1.1.2.2. Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức
Theo con đường biện chứng của hoạt động nhận thức thế giới khách quan mà Lênin đã chỉ ra, kiến thức chỉ thực sự là chân lí khi nó được thực tiễn kiểm nghiệm. Vì
thế, có thể nói TN là hòn đá thử vàng của tri thức nói chung và tri thức vật lí nói riêng.
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các vai trò của TN trong DH
Vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà HS đã thu nhận được
trước đó. Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ định tính đúng đắn của các
tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra các giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra
nó ở các TN khác. Nhờ vậy, chúng ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát
hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường
hợp giới hạn [22],[35].
Trong DH Vật lí ở trường phổ thông, có một số kiến thức đã được rút ra bằng
suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết. Trong trường hợp này, cần phải tiến
hành các TN để kiểm nghiệm lại chúng. Việc tiến hành các TN đó vừa là yêu cầu
mang tính bắt buộc do đặc điểm thực nghiệm của khoa học Vật lí, đồng thời nó còn
có tác dụng xây dựng và củng cố lòng tin của HS vào kiến thức thu được.
Ví dụ khi khảo sát dao động biên độ bé của con lắc lò xo nằm ngang, bằng lí
thuyết, từ định luật II Niu-tơn và phương trình vi phân có thể rút ra biểu thức li độ
của con lắc là một hàm điều hòa dạng sin. Để kiểm nghiệm kết quả này, GV cần sử
dụng TN ghép nối với máy vi tính để HS quan sát đồ thị li độ của của dao động. Sau
khi kiểm nghiệm, HS nhận thấy đồ thị dao động có dạng hình sin, từ đó các em mới
tin tưởng vào kết quả thu nhận từ suy luận lí thuyết [13].
Ngoài ra, trong DH Vật lí, do trình độ toán học của HS còn hạn chế hoặc do
các thiết bị TN ở trường phổ thông không cho phép tiến hành các TN phức tạp, với
15


các phép đo định lượng chính xác cao trong khuôn khổ thời gian của tiết học, nên
một số kiến thức khó có thể xây dựng bằng con đường lí thuyết cũng như thực
nghiệm. Trong những trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái quát hóa
do các nhà khoa học đã tìm ra và thông báo cho HS. Tuy nhiên, để giảm tính áp đặt,

GV có thể tiến hành TN để minh họa kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ
thể, đơn giản [22],[35].
Ví dụ, khi dạy bài định luật I Niu-tơn, về mặt nguyên tắc, chúng ta không thể
làm được các TN đủ tư cách để từ đó rút ra nội dung định luật mà buộc HS thừa nhận
như một nguyên lí sau khi dùng phương pháp TN lí tưởng và suy luận tương tự từ TN
máng nghiêng của Galilê [21]. Sau đó, GV dùng TN xe trượt trên đệm không khí có
ghép nối với máy vi tính để kiểm nghiệm, minh họa nội dung định luật.
Ở ví dụ khác, khi dạy nội dung định luật về hiện tượng điện phân của Farađây,
trong điều kiện lớp học, GV khó có thể dựa vào TN để thiết lập công thức định
lượng của định luật Farađây. Nhưng GV có thể tiến hành TN minh họa một cách
định tính cho HS thấy được khi điện phân dung dịch đồng sunfat (CuSO 4) thì các
iôn đồng đến bám vào điện cực dương của bình điện phân tăng theo thời gian [22].
Như vậy, trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS khi DH Vật lí, trong điều
kiện có thể, các kiến thức thu nhận được, đặc biệt là bằng con đường suy luận lí
thuyết, phải được làm TN kiểm tra.
1.1.2.3. Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức vào thực tiễn
Trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS thì việc vận dụng tri thức
là khâu cuối cùng. Nếu cuối mỗi hoạt động nhận thức, HS giải quyết được các bài
tập, giải thích được các hiện tượng hay dự đoán được kết quả các TN có liên quan
đến kiến thức vừa học thì chứng tỏ HS đã nắm được kiến thức. Theo bảng các mức
độ nhận thức của Bloom, mức độ vận dụng, sáng tạo là một mức độ cao của việc
lĩnh hội kiến thức.
Khi vận dụng tri thức, GV có thể cho HS giải quyết các bài tập tương tự, giải
thích các hiện tượng liên quan hay dự đoán kết quả các TN. Trong đó đòi hỏi HS
phải sử dụng tri thức vừa học để lập luận, suy đoán. Do đó, TN là một phương tiện
để HS vận dụng tri thức vừa học.
Ngoài ra, một số ứng dụng của vật lí trong kĩ thuật cũng được SGK trình bày.
16

Khi đó, cần thiết phải tiến hành các TN để HS hiểu được các ứng dụng của những
kiến thức đã học vào thức tiễn. TN không những cho HS thấy được sự vận dụng
trong thực tiễn của kiến thức vật lí mà còn là bằng chứng về sự đúng đắn của các
kiến thức này [22].
Ví dụ, khi dạy bài Định luật Bec-nu-li, để HS biết được các ứng dụng như nguyên
lí hoạt động của bộ chế hòa khí, GV nên sử dụng TN để trình bày, minh họa cho nội
dung này. Bởi vì, nếu không sử dụng các TN, HS sẽ rất khó hình dung hoạt động của
bộ chế hòa khí trong thực tế. Các TN như vậy sẽ giúp HS dễ tiếp thu kiến thức và hứng
thú hơn trong học tập, góp phần xây dựng động cơ học tập đúng đắn cho HS.
Trên đây, là những vai trò quan trọng của TN trong tổ chức hoạt động nhận
thức cho HS trong DH Vật lí. Ngoài ra, về mặt phương pháp luận, TN còn có vai trò
là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí được dùng trong tổ chức hoạt
động nhận thức cho HS. Về mặt tâm lí, TN là phương tiện kích thích hứng thú học
tập, làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức.
Qua phân tích ở trên, chúng ta đã làm rõ vai trò hết sức quan trọng của TN
trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí. Tuy nhiên, vẫn còn
những khó khăn nhất định trong việc sử dụng TN để tổ chức hoạt động nhận thức
cho HS.
1.1.3. Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp sử dụng thí nghiệm
trong dạy học Vật lí
1.1.3.1. Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm
Cần xác định rõ sơ đồ TN và mục đích TN (dụng cụ thiết bị nào? Trình tự thao
tác như thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?);
TN phải thành công, có kết quả rõ ràng;
Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những quy tắc và kĩ
thuật an toàn[22].
1.1.3.2. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên
Cần đảm bảo cho HS ý thức được sự cần thiết tiến hành TN, mục đích TN,
phương án TN và tham gia vào quá trình quan sát TN, phân tích kết quả.
Cần tiến hành TN đúng lúc trong mối quan hệ hữu cơ với giảng bài và hướng

17


dẫn HS học tập.
Tạo điều kiện sao cho các phần căn bản, các chi tiết quan trọng của thiết bị
dụng cụ đều được HS trong lớp nhìn rõ. Đảm bảo cho HS quan sát được rõ ràng các
hiện tượng biểu diễn.
Thí nghiệm phải ngắn gọn và đảm bảo thành công[22].
1.1.3.3. Thí nghiệm trực diện của học sinh
Có thể sử dụng TN trực diện trong một thời gian ngắn 5-10 phút nhằm tích cực
hóa hoạt động nhận thức của HS trong quá trình GV giảng giải kiến thức mới. VD
(nghiên cứu hoạt động của một số dụng cụ nào đó:lực kế, biến trở,…hoặc xác định
gần đúng một đại lượng vật lí như tiêu cự của thấu kính…) hoặc dùng kiểm nghiệm
một qui luật nào đó[22].
Công việc TN cần được tiến hành đồng thời với cả lớp.
Những chỉ dẫn của GV trong tiến trình TN là cần thiết.
1.1.3.4. Thí nghiệm thực hành của học sinh
Thí nghiệm thực hành khi HS đã có kĩ năng TN ban đầu và các TN trực diện.
Để làm TN thực hành HS được chia thành từng nhóm từ 2 đến 3 HS. Mỗi
nhóm nhận một bài riêng và bản hướng dẫn thực hiện. Nội dung bản hướng dẫn
gồm các điểm sau:
- Đề tài TN;
- Mô tả dụng cụ, thiết bị;
- Trình tự thao tác tiến hành TN;
- Sơ đồ ghi các kết quả quan sát và phương pháp xử lí kết quả;
- Những câu hỏi phải hiểu sâu sắc TN mới trả lời được và đôi khi có thể đề ra
TN bổ sung;
- Nội dung cần viết báo cáo TN[22].
1.1.3.5. Thí nghiệm và quan sát ở nhà

Đó là, những TN và quan sát mà GV giao cho mỗi cá nhân và các nhóm thực
hiện ở nhà. Những bài TN này thường dùng các dụng cụ đơn giản thường có ở nhà
như thước dây, cân, nhiệt kế y học…[22].
1.1.3.6. Các bài tập thí nghiệm
18


Trong các bài tập TN, TN cần được sử dụng như một trong những phương tiện
quan trọng nhằm thu thập các số liệu cần thiết để giải, và như một phương tiện để
kiểm tra tính đúng đắn của các kết quả thu được bằng tính toán lí thuyết. Học sinh
luyện tập việc áp dụng những kiến thức đã có và những kĩ xảo TN để giải quyết
những vấn đề cụ thể có liên quan với thực hành[22].
1.1.4. Những khó khăn và hạn chế của các thí nghiệm truyền thống trong tổ
chức hoạt động nhận thức cho học sinh
Trong DH Vật lí, việc khai thác hiệu quả vai trò của TN là một trong những
vấn đề hết sức cần thiết. TN là phương tiện nhằm nâng cao chất lượng kiến thức và
rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí cho HS, nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật
lí của các hiện tượng, khái niệm, định luật…được nghiên cứu. Từ đó, khả năng vận
dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn
Tuỳ theo các đối tượng nghiên cứu cụ thể mà TN và các phương tiện DH
truyền thống có thể hoặc không thể hỗ trợ cho việc tổ chức hoạt động nhận thức cho
HS. Ví dụ như: khi nghiên cứu về hệ thức giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò
xo, với việc sử dụng nhiều bộ TN khác nhau (một lò xo với những quả nặng có
trọng lượng khác nhau) đều có thể thu được các số liệu về sự biến đổi độ biến dạng
của lò xo và sự biến đổi về lực đàn hồi tương ứng của lò xo đang xét. Nghiên cứu
bảng số liệu này, có thể đề xuất dự đoán về mối quan hệ giữa độ biến dạng và lực
đàn hồi của lò xo. Tuy nhiên, đối với nhiều đối tượng nghiên cứu khác, ví dụ như:
va chạm của các vật trong hệ kín, khi nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng,
hay chuyển động rơi có sức cản của không khí, chuyển động của các hành tinh
trong hệ Mặt trời…thì hiện nay, việc thu thập các số liệu thực nghiệm nhờ các thiết

bị TN truyền thống hoặc rất khó, mất rất nhiều thời gian (với TN va chạm) hoặc
không thể thực hiện được (với TN về chuyển động rơi có sức cản không khí).
Bên cạnh đó, đối với các TN biểu diễn hiện tượng xảy ra rất khó quan sát dụng
cụ TN có kích thước không lớn lắm, một số TN đắt tiền, thiếu an toàn hoặc quá
cồng kềnh không thể thực hiện được trong điều kiện của trường phổ thông. Có
những quá trình vật lí xảy ra quá nhanh ta không thể quan sát bằng mắt thường (TN
về sự rơi tự do trong ống chân không của Newton), lại có những quá trình xảy ra
quá chậm chỉ trong một tiết học không đủ thời gian để quan sát.
19


Ngoài những khó khăn trên, có nhiều bài học phải thực hiện nhiều TN và tiến
hành quá nhiều phép tính toán. Điều đó dường như là không thể tiến hành trong
khuôn khổ thời gian quy định của tiết học.
Những phân tích trên cho thấy trong nhiều trường hợp, nếu chỉ sử dụng TN và
các phương tiện DH truyền thống thì việc yêu cầu cao tính tích cực, tự lực của HS
tham gia vào việc giải quyết các vấn đề học tập sẽ bị hạn chế. Do đó, việc áp dụng
các PPDH nhằm tích cực hóa người học cũng hạn chế theo.
Nói tóm lại, vẫn còn những khó khăn và hạn chế khi sử dụng TN và các
phương tiện DH truyền thống trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Cụ thể là,
ở phổ thông thiếu những TN định lượng với độ chính xác cao, do hạn chế về thời
gian trong khuôn khổ tiết học, do hiện tượng khảo sát quá phức tạp, không dễ gì
đơn giản hóa được, hay các hiện tượng vật lí xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm, tính
trực quan một số TN chưa cao gây khó khăn cho việc quan sát, thu thập số liệu... Vì
vậy, việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của các phương tiện DH khác. Trong đó, việc sử
dụng TN với sự hỗ trợ của CNTT là cần thiết để tổ chức hoạt động nhận thức cho
HS có hiệu quả hơn.
1.2. Cơ sở lí luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ thí nghiệm
trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông
1.2.1. Vai trò của công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí

Ở Việt Nam Đảng ta nhận thức "CNTT là một trong những động lực quan
trọng nhất của sự phát triển, cùng với một số ngành công nghệ khác đang làm biến
đổi sâu sắc đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của thế giới hiện đại. Đối với Giáo dục
và Đào tạo, CNTT có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp,
phương thức dạy và học.
Theo tác giả Lê Bá Tứ thì việc nghiên cứu và ứng dụng CNTT trong DH là
một xu thế tất yếu và bắt buộc. Điều kiện để ứng dụng CNTT trong DH là con
người và thiết bị. Cơ sở hạ tầng để áp dụng CNTT gồm :
- Máy tính;
- Các bộ chuyển đổi;

20


- Các thiết bị ngoại vi như máy in, máy quét, máy ảnh số, camera...
- Mạng Internet, hoặc Intranet...
- Các phần mềm TN, phần mềm DH, phim, ảnh ...
Trong DH Vật lí, ngoài các phương tiện đặc thù của bộ môn thì CNTT được
xem là một công cụ hỗ trợ cho quá trình DH nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả
đào tạo trong nhà trường. Các ứng dụng của CNTT trong DH Vật lí là:
- Xây dựng bài giảng điện tử.
- Xây dựng TN ảo, TN mô phỏng .
- Trợ giúp TN bằng kỹ thuật ghép nối.
- Sử dụng phần mềm phân tích băng Video.
- Xây dựng hệ thống thi và kiểm tra tự động.
- Xây dựng mạng đào tạo từ xa.
1.2.2. Các loại thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin
Thí nghiệm mô phỏng và TN ảo là hai khái niệm đã được sử dụng trong DH
Vật lí ở các trường THPT Việt Nam. Từ khi, việc ứng dụng máy vi tính vào DH bộ
môn dần trở thành quen thuộc trong khoảng 10 năm trở lại đây. Tuy nhiên, nhiều

GV còn chưa phân biệt một cách rõ ràng hai khái niệm này dẫn đến sự thiếu thống
nhất trong cách phân loại và hạn chế hiệu quả sử dụng chúng. Một số luận án Tiến
sĩ cũng đã đề cập tới hai khái niệm này. Tuy nhiên, việc trình bày khái niệm và nhất
là việc phân biệt giữa TN mô phỏng và TN ảo vẫn chưa được làm sáng tỏ, chưa
thoả mãn nhu cầu nghiên cứu của đông đảo GV và sinh viên [31].
1.2.2.1. Thí nghiệm mô phỏng
Khi nói đến mô phỏng (Simulation) các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập
tới mô phỏng bằng máy tính (Computer Simulation). Rất khó để có thể đưa ra một
định nghĩa chính xác mô phỏng là gì để mọi người đều thống nhất. Waldrop (1992)
quan niệm rằng mô phỏng là hình thái thứ ba của khoa học giữa lí thuyết và thực
nghiệm. Arthur (1992) cho rằng ngày nay có 3 cách thức để tiến vào khoa học đó là
lí thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính. Theo Simmson và
Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu
tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng. Mô phỏng là sự
21


bắt chước (mimic) các sự vật hoặc hiện tượng thực. Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái
hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ thống
vật lí đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại. Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình
toán học đã được xác định. Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TN
mô phỏng là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một TN vật lí tuân theo
những quy luật vật lí có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định.
TN mô phỏng trên máy tính cho phép người dùng tương tác với TN bằng cách thay
đổi các thông số đầu vào của TN nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập
trình. Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau [31]:
- Mô phỏng vật lí (Physical simulations): những mô phỏng loại này tạo điều
kiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình.
- Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn ra
quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được.

- Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): những mô phỏng loại này
hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể.
- Mô phỏng tình huống (Situational simulations): những mô phỏng loại này
đưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thực hiện
những hoạt động để giải quyết những tình huống này. Với những mô phỏng này,
người học có thể làm các TN hoặc thiết kế các mô hình.
Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau:
- Trực quan hóa một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc định trước.
- Trực quan hóa một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyết định
bởi sự lựa chọn của người học từ một điểm xuất phát đầu tiên được mặc định trước.
- Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc TN mà vốn dĩ không thể làm
được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt.
- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một công
thức cố định.
- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một hệ
thống phức tạp.
- Cơ hội nhập vai vào môi trường mô phỏng trong đó các quyết định và hệ quả

22


của nó được quy định trước.
- Cơ hội nhập vai nhưng độ thích hợp của quyết định được đánh giá từ bên
ngoài, tức là từ người học.
- Cơ hội xây dựng các khuôn mẫu tình huống và các hệ thống tưởng tượng.
Cho dù phân loại như thế nào đi nữa thì mô phỏng đều có các đặc trưng là: tạo
cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổi
các biến số và tuân theo các quy luật tương tác. Việc sử dụng các mô phỏng trong
DH có những ưu điểm nổi bật như: đông đảo HS có thể dễ dàng tham gia, giá thành
hạ, độ an toàn cao, dễ dàng chuyển giao, làm giảm các rủi ro và căng thẳng, khuyến

khích tinh thần xã hội hóa và hợp tác, điều chỉnh việc học thực tế hơn và biến điều
không thể thành có thể để đạt hiệu quả học tập cao nhất .
1.2.2.2. Thí nghiệm ảo
Cũng đã có những cách hiểu khác nhau xung quanh khái niệm TN ảo. Tuy
nhiên, chúng tôi đồng ý với định nghĩa của Ruwei Yun và các cộng sự rằng “TN ảo là
một dạng mô phỏng 3 chiều của TN thực bằng máy tính”. Mô phỏng tiến trình
(Procedural simulation) chú trọng đến các bước thao tác của người dùng và các đối
tượng động của TN. Các TN ảo cung cấp hầu hết các chức năng có thể tìm thấy trong
TN thực. Mô hình các thủ tục tiến hành TN ảo có thể được chỉ ra trên hình 1.1 [31].
Mối liên hệ giữa
các đổi tượng

Phòng TN ảo

Mở phòng TN ảo

Các thiết bị,
phương tiện hỗ trợ

Mô phỏng
Công tác chuẩn bị
cho TN ảo
Tương tác

Các đối tượng, thiết
bị ảo dùng trong TN

Tiến hành TN ảo
Theo dõi - Điều khiển

Trợ giúp

Xử lý kết quả, kết luận
rút ra từ TN ảo

Thiết bị, phần mềm
xử lý, trình bày
kết quả TN

Hình 1.1 Mô hình các bước thực hiện thí nghiệm ảo
23


- Phòng TN ảo: cung cấp các linh kiện, thiết bị TN ảo để người dùng có thể sử
dụng để lắp ráp, thiết kế, xây dựng TN.
- Các thiết bị hỗ trợ: có thể dưới dạng văn bản (Word), hình ảnh (Images),
Video Clip..nhằm giúp người dùng hiểu rõ về mục đích TN, những thông tin cơ
bản về TN để dễ dàng sử dụng.
- Các đối tượng, thiết bị ảo: cung cấp các đối tượng, thiết bị có các thuộc tính,
chức năng cần cho TN ảo sẽ tiến hành.
- Mối liên hệ giữa các đối tượng: là mối liên hệ bên trong của các đối tượng ảo.
- Các mô phỏng: mô phỏng các thao tác, sự tương tác giữa các đối tượng và
kết quả TN trong thế giới thực.
- Tương tác: chấp nhận những thao tác của người dùng, gửi lại cho họ kết quả
mô phỏng về kết quả TN.
- Theo dõi - Điều khiển: theo dõi, ghi nhận các bước thao tác của người dùng,
các thông số của TN để có kết quả xử lý cuối cùng.
- Trợ giúp: cung cấp cho người dùng những hướng dẫn cần thiết khi tiến hành TN
Với các chức năng đã trình bày ở trên, TN ảo cung cấp cho người dùng một
môi trường ảo có tính tương tác, cho phép người dùng tiến hành các thao tác TN

trên các đối tượng ảo giống như tương tác với thế giới thực. Chính vì vậy, các TN
ảo có thể được sử dụng một cách có hiệu quả trong DH Vật lí.
1.2.3. Khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin đối với thí nghiệm thực trong
dạy học Vật lí ở trường THPT
Các TN mô phỏng, TN ảo có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau
của tiến trình DH Vật lí, với các mục tiêu cụ thể nhằm đạt được kết quả cao nhất
của bài DH. Qua thực tiễn sử dụng các TN mô phỏng và TN ảo chúng tôi thấy rằng
các TN mô phỏng, các TN ảo không thể thay thế hoàn toàn cho TN thực. Tuy nhiên,
nếu sử dụng hợp lý chúng thì sẽ khai thác được những thế mạnh của các TN này mà
các TN thực rất khó hoặc đôi khi không thể thực hiện được. Ở đây, chúng tôi trình
bày một số khả năng sử dụng chúng trong DH Vật lí ở trường THPT như sau:
- Trực quan hóa TN với sự hỗ trợ của CNTT.
- Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầu nhận
24


thức tri thức mới cho người học.
- Hình thành và rèn luyện kĩ năng thiết kế TN cho HS.
- Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị TN.
- Làm rõ bản chất, cơ chế của hiện tượng vật lí.
1.2.3.1. Trực quan hóa thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin
Theo “Từ điển Từ và Ngữ Việt Nam” của GS. Nguyễn Lân, trực quan là nói
đến phương pháp giảng dạy dùng những vật cụ thể để tác động trực tiếp đến các
giác quan của HS [12]. Do đó, có thể hiểu vắn tắt, trực quan là nói đến tính chất tác
động trực tiếp lên các giác quan. Phương tiện trực quan là phương tiện DH tác động
trực tiếp lên giác quan HS.
Trực quan hóa, theo Đại từ điển Tiếng Việt của Nguyễn Như Ý, là làm cho có
tính trực quan, trở nên trực quan, trực tiếp [37].
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, phương tiện trực quan góp phần hỗ trợ
cho quá trình nhận thức, định hướng hoạt động và kích thích hứng thú học tập của

HS trong quá trình DH. Ngoài ra, phương tiện trực quan còn góp phần phát triển
năng lực làm việc độc lập, sáng tạo của HS, qua đó góp phần rèn luyện phẩm chất
của người lao động mới.
Theo quan điểm của lí luận DH, trước hết phương tiện trực quan là một phương
tiện để hình thành những kiến thức, kĩ năng mới, góp phần nâng cao chất lượng, tiếp
thu và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Sử dụng phương tiện trực quan góp phần
đơn giản hóa các hiện tượng, quá trình vật lí và kích thích hứng thú học tập của HS.
Thí nghiệm là một phương tiện trực quan. Tuy nhiên, trong một số trường hợp
tính trực quan của nó chưa đáp ứng được hoặc chưa cao. Ví dụ các TN diễn ra trên
mặt phẳng ngang (TN giao thoa sóng nước, từ phổ…), TN nhỏ, khó quan sát (TN
kim khâu nổi trên mặt nước, sự định hướng kim nam châm, tương tác giữa hai dây
dẫn mang dòng điện …); TN xảy ra trong điều kiện đặc biệt mà ở lớp học rất khó
hoặc không thể tiến hành được (các TN quang học trong buồng tối, TN về từ trường
dòng điện ba pha…). Trong những trường hợp như vậy, việc sử dụng máy vi tính
kết hợp với các phương tiện DH khác như camera, máy chiếu đa chức năng,… có
thể trực quan hóa hoặc nâng cao tính trực quan của TN. Điều đó giúp cho HS quan

25