Sử dụng phương pháp mô hình hoá trong dạy học vật lý ở trường THPT

Lời cảm ơn
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ, góp
ý nhiệt tình của các thầy cô cùng các bạn sinh viên trong khoa Vật lý Trường
ĐH Sư Phạm Hà Nội 2.
Xin trân trọng cảm ơn sự đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn sinh
viên trong khoa Vật lý. Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy
giáo GVC-TS : Nguyễn Thế Khôi đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình
giúp chúng tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này!

Hà Nội, Ngày 20 tháng 05 năm 2007
Sinh viên:

Lương Thị Bích Hảo


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Mục lục
Trang
Mở Đầu

2

Nội dung.

5

Chương 1: Cơ sở lý luận của phương pháp mô hình hoá (PPMHH)
1. Phương pháp nghiên cứu khoa học.
2. PPMHH :
2.1. Khái niệm về mô hình .

2.2. Các loại mô hình sử dụng trong nghiên cứu Vật lý.
2.3. Cơ sở lý thuyết của PPMHH.
2.4. Tác dụng của PPMHH.
3. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo PPMHH .
3.1. Con đường nhận thức Vật lý.
3.2. Cấu trúc của hoạt động học.
3.3. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo PPMHH .
Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số bài Vật lý
theo PPMHH.
1.Thực trạng dạy học Vật lý theo PPMHH ở trường THPT.
2. Thiết kế (soạn thảo) tiến trình dạy học
một số bài Vật lý ở trường THPT theo PPMHH.
Chương 3:Thực nghiệm sư phạm.
1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.
2.Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm.
3. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm.
4.Tiến trình và nội dung thực nghiệm sư phạm.

14
41
41
41
41
41

Kết luận

48

Tài liệu tham khảo

50

Phụ lục nghiên cứu

52

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

5
5
7
7
8
9
10
11
11
12
12
13
13

2


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, cùng với sự gia tăng dân số là sự phát triển như vũ bão của
khoa học công nghệ trên thế giới. Do vậy, đất nước ta muốn được Sánh vai
cùng các cường quốc năm châu và đạt được mục tiêu Dân giàu, nước mạnh,
xã hội công bằng, dân chủ, văn minh thì việc làm trước tiên phải là: Nâng
cao dân trí, phát triển nhân lực, bồi dưỡng nhân tài.
Đảng và nhà nước ta đã sớm nhận thức được tầm quan trọng của giáo
dục trong thời đại mới và xác định: Phát triển giáo dục là quốc sách hàng
đầu. Đường lối phát triển giáo dục được Đảng định hướng chỉ đạo và nêu rõ
trong các văn kiện của Đảng: Nhiệm vụ cơ bản của giáo dục là nhằm xây
dựng những người có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực cá nhân, làm
chủ tri thức khoa học công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực
hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tổ chức kỷ luật
(Trích Nghị quyết BCH Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam, khoá 8, lần 2).
Trước xu thế mới của thời đại, đòi hỏi nền giáo dục nước nhà phải đổi
mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàn diện để đào tạo cho Đất nước những con người
lao động có hiệu quả trong hoàn cảnh mới.Việc đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và
toàn diện được Đảng ta nêu rõ: Đổi mới giáo dục ở tất cả các cấp học bậc
học,, áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho HS
năng lực tư duy sáng tạo
(Trích: Nghị quyết BCH Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam, khoá 7).
Trong số các phương pháp bồi dưỡng cho HS năng lực tư duy và khả
năng sáng tạo thì phương pháp mô hình hoá (PPMHH) chiếm vị trí hết sức
quan trọng. Đây là phương pháp giúp HS khắc sâu và ghi nhớ kiến thức một
cách logic để từ đó có thể vận dụng vào thực tiễn. Hơn nữa, PPMHH còn giúp

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

3

Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
HS bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học theo tư duy
logic khoa học.
Do có tác dụng to lớn trong dạy học đặc biệt là dạy học Vật lý nên việc
phổ biến phương pháp này trong dạy học ở trường THPT là việc làm quan
trọng và cần thiết. Hơn nữa, thực tế dạy học cho thấy các trường THPPT chưa
phát huy được tác dụng tích cực của phương pháp này.
Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện trong môi trường sư phạm,
đứng trước sự đổi mới của giáo dục nước nhà với mong muốn góp một phần
nhỏ vào công cuộc đổi mới, cải tiến phương pháp dạy học Vật lý ở trường
THPT nên chúng tôi chọn đề tài: Sử dụng phương pháp mô hình hoá trong
dạy học Vật lý ở trường THPT.
2.Mục đích nghiên cứu:
Trên cơ sở nghiên cứu một số lí luận về phương pháp nghiên cứu khoa
học, PPMHH trong Vật lí học, tìm hiểu thực tế dạy học theo PPMHH ở trường
THPT, xác định mức độ yêu cầu nắm vững những kiến thức cơ bản các bài
học cụ thể mà thiết kế tiến trình dạy học một số bài theo PPMHH nhằm nâng
cao chất lượng học tập của HS phổ thông .
3. Nhiệm vụ nghiên cứu:
3.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp nghiên cứu khoa học nói
chung và PPMHH.
3.2. Tìm hiểu thực tế dạy học một số bài vật lý ở trường THPT theo
PPMHH.
3.3. Xác định mức độ yêu cầu nắm vững những kiến thức cơ bản các bài
thiết kế.
3.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài Vật lý ở trường THPT theo
PPMHH.
3.5. Bước đầu tiến hành thực nghiệm sư phạm.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

4


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

4. Phương pháp nghiên cứu:
Trong luận văn, chúng tôi sử dụng phối hợp phương pháp phân tích lý luận
với việc điều tra cơ bản dưới hình thức trò chuyện với GV và HS.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Dạy học các bài: Từ trường và Cảm ứng điện từ theo PPMHH ở khối
lớp 11 Trường THPT Yên Lãng - Mê Linh Vĩnh Phúc.
6. Giả thuyết khoa học :
Nếu GV lựa chọn sử dụng PPMHH trong một số bài học cụ thể, phù
hợp và coi trọng việc hướng dẫn HS tự lực, tích cực hoạt động tư duy trong
quá trình chiếm lĩnh kiến thức mới theo PPMHH thì chất lượng nắm vững
những kiến thức cơ bản của HS được nâng cao, đồng thời năng lực tư duy, bồi
dưỡng cho họ PPNCKH, đặc biệt là khoa học Vật lí.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

5


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

NộI dung
Chương 1: Cơ sở lý luận của phương pháp mô hình hoá

1. Phương pháp nghiên cứu khoa học (PPNCKH):

1.1. Khái niệm:
Phương pháp là phạm trù trung tâm của phương pháp luận nghiên cứu
khoa học. Bản chất của PPNCKH chính là việc con người sử dụng một cách có
ý thức các quy luật vận động của đối tượng như một phương tiện để khám phá
chính đối tượng đó. Phương pháp nghiên cứu là con đường dẫn nhà khoa học
đạt tới mục đích sáng tạo.
PPNCKH có các đặc điểm sau:
1.1.1. Phương pháp bao giờ cũng là cách làm việc của chủ thể nhằm vào
các đối tượng cụ thể:
Phương pháp là cách làm việc của chủ thể nên nó gắn chặt với chủ thể và
do đó phương pháp có mặt chủ quan.Mặt chủ quan của phương pháp chính là
năng lực nhận thức, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo của chủ thể, thể hiện
trong việc ý thức được các quy luật vận động của đối tượng và sử dụng chúng
để khám phá chính đối tượng đó.
Phương pháp là cách làm việc của chủ thể và bao giờ cũng xuất phát từ
đặc điểm của đối tượng, phương pháp gắn chặt với đối tượng và vì vậy phương
pháp có mặt khách quan. Mặt khách quan quy định việc chọn cách này hay
cách kia trong hoạt động của chủ thể. Đặc điểm của đối tượng chỉ dẫn cách
lựa chọn phương pháp làm việc. Trong nghiên cứu khoa học cái chủ quan phải
tuân thủ cái khách quan. Các quy luật khách quan tự chúng chưa phải là
phương pháp nhưng nhờ có chúng mà ta phát hiện ra phương pháp. ý thức về
sự sáng tạo của con người phải tiếp cận được các quy luật khách quan của thế
giới.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

6


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

1.1.2. Phương pháp có tính mục đích vì mọi hoạt động của con người
đều có mục đích, mục đích các đề tài nghiên cứu khoa học chỉ đạo việc tìm tòi
và lựa chọn phương pháp nghiên cứu và ngược lại nếu lựâ chọn được phương
pháp chính xác, phù hợp thì sẽ làm cho mục đích nghiên cứu đạt tới nhanh
hơn và đôi khi vượt qua cả yêu cầu mà mục đích đã dự kiến ban đầu.
1.1.3. Phương pháp nghiên cứu gắn chặt với nội dung của các vấn đề
cần nghiên cứu. Phương pháp là hình thức vận động của nội dung. Nội dung
công việc quy định phương pháp làm việc. Trong mỗi đề tài khoa học có
phương pháp cụ thể, trong mỗi ngành khoa học có một hệ phương pháp đặc
trưng.
1.1.4. PPNCKH có một cấu trúc đặc biệt đó là một hệ thống các thao
tác được sắp xếp theo chương trình tối ưu.Sự thành công nhanh chóng hay
không của một hoạt động nghiên cứu chính là việc phát hiện được hay không
logic tối ưu của các thao tác và sử dụng nó một cách có ý thức .Chương trình
hoạt động tối ưu đó chính là một Angôrit để giải bài toán sáng tạo. Tìm ra một
Agôrit cho một dạng hoạt động nào đó chính là đạt tới sự hoàn hảo về phương
pháp trong dạng hoạt động đó.
1.1.5. PPNCKH luôn cần có các công cụ hỗ trợ, cần có các phương tiện
kỹ thuật hiện đại với độ chính xác cao. Phương tiện và phương pháp là hai
phạm trù khác nhau nhưng chúng lại gắn bó chặt chẽ với nhau và căn cứ vào
đối tượng nghiên cứu mà ta lựa chọn phương pháp nghiên cứu, theo yêu cầu
của phương pháp nghiên cứu mà ta chọn phương tiện phù hợp và nhiều khi
phải tạo ra các công cụ đặc biệt để nghiên cứu một đối tượng cụ thể nào đó.
Chính các phương tiện kỹ thuật hiện đại đảm bảo cho quá trình nghiên cứu đạt
tới độ chính xác cao.
1.2. Hệ thống các PPNCKH chung nhất:
1.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
- Phương pháp quan sát khoa học.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

7


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
- Phương pháp điều tra.
- Phương pháp chuyên gia.
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.
- Phương pháp phân loại, hệ thống hoá lý thuyết.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Phương pháp giả thuyết.
- Phương pháp lịch sử.
1.2.3. Phương pháp toán học.
*Phương pháp nghiên cứu Vật lý:
+ Phương pháp thực nghiệm khách quan.
+ Phương pháp mô hình hoá.
2. Phương pháp mô hình hóa:
2.1. Khái niệm về mô hình:
Mô hình là hệ thống các yếu tố vật chất hoặc ý niệm (trong tư duy).
Hệ thống mô hình được xây dựng gần giống với đối tượng nghiên cứu,
trên cơ sở tái hiện lại những mối liên hệ cơ cấu- chức năng, mối liên hệ nhân
quả của các yếu tố trong đối tượng.
Đặc tính quan trọng của mô hình là sự tương ứng của nó với nguyên
bản, mô hình thay thế đối tượng và bản thân nó lại trở thành đối tượng để
nghiên cứu, chính nó là phương tiện để thu nhận thông tin mới.
Mô hình là sự tái hiện đối tượng nghiên cứu dưới dạng trực quan.Tri
thức thu được từ nghiên cứu các mô hình là cơ sở để chuyển sang nghiên cứu
nguyên bản sinh động, phong phú và phức tạp hơn.
Mô hình lí thuyết có nhiệm vụ xây dựng cấu trúc cái mới chưa có trong

hiện thực tức là mô hình hoá cái chưa biết để nghiên cứu chúng. Như vậy mô
hình vẫn là cái giả định, vì vậy nó còn được gọi là mô hình giả thuyết. Mô

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

8


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
hình hoá được coi là một hình thức thử nghiệm tư duy, một cố gắng để tìm ra
bản chất sự kiện cần nghiên cứu.
Trong Vật lí học, V.A Stophơ đã định nghĩa mô hình như sau: Mô hình
là một hệ thống được hình dung trong óc hay thực hiện một cách vật chất, hệ
thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng hoặc tái tạo nó,
bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về
đối tượng.
Trong Vật lí học, mô hình có các chức năng:
- Mô tả sự vật, hiện tượng.
- Giải thích các tính chất và các hiện tượng có liên quan tới đối tượng.
- Tiên đoán các tính chất và hiện tượng mới.
2.2. Các loại mô hình sử dụng trong nghiên cứu Vật lí:
2.2.1. Mô hình vật chất:
Là mô hình bằng vật thể, trên đó phản ánh những đặc trưng cơ bản về
mặt hình học, vật lí học, động lực học, chức năng học của đối tượng nghiên
cứu.
VD: Mô hình máy bay, hệ Mặt Trời, động cơ đốt trong
2.2.2. Mô hình lí tưởng (mô hình lí thuyết):
Là những mô hình trừu tượng, trên đó về nguyên tắc người ta chỉ áp
dụng những thao tác tư duy lí thuyết. Các phần tử của mô hình và đối tuợng
nghiên cứu thực có thể có bản chất Vật lí hoàn toàn khác nhau nhưng hoạt

động theo những quy luật giống nhau.
Các loại mô hình lí thuyết được sử dụng trong nghiên cứu Vật lí:
- Mô hình kí hiệu: Đó là hệ thống những kí hiệu dùng để mô tả, thay
thế một sự vật, hiện tượng trong vật lí. Trong Vật lí hay sử dụng loại mô hình
công thức toán.
+ Mô hình công thức toán: Là mô hình có bản chất Vật lí khác với vật
gốc, chúng diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

9


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
+ Mô hình đồ thị: Mỗi đồ thị không những đơn thuần phản ánh mối liên
hệ tham số giữa hai đại lượng Vật lí mà còn mang nhiều thông tin quý báu
khác. Đó chính là chức năng tiên đoán của đồ thị.
+ Mô hình logic-toán: Mô hình này dựa trên ngôn ngữ toán học và được
sử dụng rộng rãi trong các máy tính điện tử.
- Mô hình biểu tượng: Là dạng trừu tượng nhất của mô hình lí tưởng.
Những mô hình không tồn tại trong không gian, trong thực tế mà chỉ có trong
tư duy của ta. Ta chỉ nêu ra Angôrit đã tạo ra mô hình rồi hình dung nó trong
óc chứ không cần làm ra mô hình cụ thể. Với sự hình dung đó, người ta có thể
hiểu được hành vi của mô hình (và do đó hiểu được hành vi của đối tượng
nghiên cứu) bằng suy luận logic.
Mô hình biểu tượng nhiều khi được vật chất hoá dưới một dạng nào đó
để hỗ trợ cho quá trình tư duy.
Trong Vật lí học, những mô hình biểu tượng có tác dụng to lớn đối với
quá trình nhận tức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mô hình kí hiệu và mô
hình biểu tượng trong sáng tạo khoa học Vật lí liên quan mật thiết với nhau và

có ảnh hưởng đến sự phát triển của nhau.
2.3. Cơ sở lí thuyết của phương pháp mô hình hoá:
Cở lí thuyết của PPMHH là lí thuyết tuơng tự. Theo thuyết này, dựa vào
sự giống nhau một phần về các tính chất hay về các mối quan hệ, ta có thể
chuyển những thông tin thu thập được từ một đối tượng này sang một đối
tượng khác. Thuật ngữ Đối tượng ở đây dùng theo nghĩa rộng, chỉ một vật
thể (hay một hệ vật thể) hoặc một hình ảnh (hay một hệ hình ảnh) trừu tượng
hay một sơ đồ logic.
Giả sử có một đối tượng A mà ta biết có các tính chất a1,a2,a3,,an, an+1
còn khi nghiên cứu đối tượng B chỉ thấy có những tính chất a1,a2,a3 ,,an
giống như đối tượng A . Ta có thể suy ra rằng: B cũng có tính chất an+1 giống
như đối tượng A, nếu giữa a1,a2,a3 ,,an, an+1có một quy luật lôgíc gắn bó.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

10


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Kết luận rút ra từ suy luận trên từ suy luận tương tự chỉ có tính chất là
một giả thuyết, là nguồn gốc tri thức mới. Giả thuyết đó chỉ trở thành chân lý
khoa học khi chúng được kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm.
Sở dĩ suy luận bằng phép tương tự đã đạt được các kết quả đáng tin cậy,
trở thành một phương pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo Keđrôp: Sự
tương tự có nguyên nhân sâu xa là sự thống nhất bản chất bên trong của những
hiện tượng khác nhau, sự thống nhất có tính chất tổng quát của các định luật
chung chi phối những định luật riêng.
Trước hết, chúng tương tự với nhau vì chúng tuân theo những mối quan
hệ nhân quả. Dựa trên sự tương tự giữa các hệ quả mà người ta có thể đưa ra
sự tương tự giữa các nguyên nhân và ngược lại. D.Didorot đã viết: Trong vật

lý học, tất cả những hiểu biết của chúng ta đều dựa vào sự tương tự, nếu sự
giống nhau về hệ quả mà không cho phép ta kết luận về sự giống nhau về
nguyên nhân thì khoa học vật lý sẽ ra sao? Có cần phải đi tìm nguyên nhân
của tất cả các sự kiện tương tự, không loại trừ gì hết? Liệu điều đó có thực
hiện được không? Y học và những lĩnh vực của vật lý sẽ như thế nào nếu
không có nguyên lý tương tự đó Có thể rút ra được kết luận gì từ rất nhiều
sự kiện thực nghiệm và quan sát?
Trong lịch sử khoa học, phương pháp tương tự đã dẫn đến nhiều phát
minh vĩ đại. Đa số các giả thuyết khoa học ngày nay đều được đề xuất dựa
trên sự tương tự với những nguyên lý, những tiên đề hoặc những kết quả đã có
từ trước trong khoa học và đã đựơc thực nghiệm xác nhận là đúng đắn.
2.4. Tác dụng của PPMHH:
- Cho phép rút ra giả thuyết khoa học từ rất nhiều kết quả của những sự
kiện thực nghiệm hoặc từ kết quả của quá trình tư duy trong óc nhà khoa học
(sử dụng phương pháp quy nạp trong nghiên cứu khoa học).
- Kiểm tra bằng thực tiễn tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, khẳng
định hay bác bỏ giả thuyết khoa học đã xây dựng.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

11


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
3.Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo phương pháp mô hình hoá:
3.1 Con đường nhận thức vật lý :
Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lý nghiên cứu
thế giới tự nhiên nhằm phát hiện ra các đặc tính và quy luật khách quan của
các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên. Vấn đề then chốt đầu tiên phải đặt ra
cho người nghiên cứu là làm thế nào để tìm ra chân lý, làm thế nào để biết

rằng những điều mà nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lý khách quan?
V.I.Lênin đã khái quát hoá những thành tựu của rất nhiều nhà khoa học trên
con đường đi tìm chân lý, nhiều khi phải trải qua những cuộc đấu tranh gian
khổ, quyết liệt và đã chỉ ra: Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi
từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn đó là con đường biện chứng của sự nhận
thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan.
Đối với nghiên cứu khoa học vật lý, ta có thể mô tả quá trình nhận thức
vật lý chi tiết hơn gồm các giai đoạn điển hình sau hợp thành chu trình nhận
thức vật lý :
Thực tiễn

vấn đề

lý thuyết

giả thuyết

hệ quả

định luật vật lý

thực tiễn.

Ta có thể mô tả toàn bộ quá trình nhận thức vật lý bằng sơ đồ sau:

Mô hình giả định
trừu tượng

Những sự kiện
khởi đầu

Các hệ quả logic

Thí nghiệm kiểm tra

SĐ 1: Chu trình sáng tạo khoa học theo Razumopxki.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

12


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
3.2.Cấu trúc của hoạt động học :
Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành
phần, có quan hệ và tác động lẫn nhau được biểu diễn theo sơ đồ sau:
Động cơ

Hoạt động

Mục đích

Hành động

Điều kiện

Thao tác.

3.3. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo PPMHH :
Dựa vào cơ sở lý luận của PPMHH khi thiết kế bài giảng theo phương

pháp này cần tuân theo quy trình thiết kế sau:
(2)
Xây dựng
mô hình

(1)

(3)

Thu thập TT
về ĐTG

Mô hình

Thao tác trên
mô hình

(4)
Thực nghiệm
Kiểm tra

SĐ 2: Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo PPMHH.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

13


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số bài Vật lí

ở Trường THPT theo phương pháp mô hình hoá

1. Vi nét về thực trạng dạy học Vật lí ở trường THPT theo PPMHH:
Vật lí được nghiên cứu ở trường THPT chủ yếu là vật lí thực nghiệm.
Phương pháp chủ yếu của nó là phương pháp thực nghiệm.
Tuy nhiên, một số bài vật lí có thể sử dụng PPMHH:
- Sử dụng mô hình chất điểm trong nghiên cứu các tính chất của chuyển
động.
- Sử dụng mô hình khí lí tưởng khi nghiên cứu các tính chất của chất
khí.
- Sử dụng mô hình đường sức điện trường trong giảng dạy về điện
trường.
- Sử dụng mô hình đường cảm ứng từ trong giảng dạy về từ trường và
cảm ứng điện từ
Qua thực tế tìm hiểu, trực tiếp trao đổi, trò chuyện với GV và HS, chúng
tôi nhận thấy: PPMHH rất ít được sử dụng trong dạy học Vật lí ở trường
THPT, thể hiện:
- Đa số GV không chú ý theo PPMHH trong dự giờ giảng mẫu, rút kinh
nghiệm giảng dạy trong tổ chuyên môn.
+ Một số bài học có thể sử dụng PPMHH nhưng GVchưa sử dụng hoặc
có sử dụng nhưng chỉ dừng lại ở giai đoạn đầu của PPMHH: Chẳng hạn, với
bài học về các Định luật của chất khí (SGK Vật lí 10,THPT) GV có thể sử
dụng PPMHH với mô hình là chất khí lí tưởng nhưng không có GV nào sử
dụng; với bài: Chất rắn (Đ 50 - SGK Vật lí 10, THPT) có hai GV sử dụng
mô hình cấu trúc mạng tinh thể nhưng chỉ dừng lại ở giai đoạn giới thiệu về
mô hình

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

14

Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
+ Qua nghiên cứu giáo án, chúng tôi nhận thấy số giáo án được thiết kế
theo PPMHH rất ít (1/11). Các giáo án được thiết kế theo PPMHH cũng chưa
thể hiện rõ nét đặc trưng riêng của phương pháp này.
+ Một số GV sử dụng thành công giáo án điện tử (Là loại giáo án mới
ứng dụng công nghệ tin học hiện đại) vào giảng dạy một số bài Vật lí nhưng
số giáo án điện tử được thiết kế theo PPMHH rất hiếm (1/70)
- Qua trò chuyện với GV và HS, chúng tôi thấy được những khó khăn
của GV khi tiến hành giảng dạy các bài học có sử dụng mô hình chủ yếu là do
các mô hình được sử dụng GV phải tự tạo ra và chưa thành thục PPMHH
Tóm lại, PPMHH rất ít được sử dụng trong thực tiễn dạy học Vật lí ở
trường THPT hiện nay.
2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài Vật lí ở trường THPT theo
phương pháp mô hình hoá:
2.1. Xác định mức độ yêu cầu nắm vững những kiến thức cơ bản các bài thiết
kế:
Bài 1: Từ trường ( Đ 46,47- SGK Vật lí 11,THPT)
- Hiểu được định nghĩa về đường cảm ứng từ. Vẽ được các đường cảm
ứng từ.
- Hiểu được định nghĩa từ phổ và ý nghĩa của các đường mạt sắtcủa
từ phổ. Biết cách tạo ra từ phổ.
- Hiểu được khái niệm từ trường, nguồn gốc sinh ra từ trường. Biết
cách tạo ra từ trường và nhận biết được sự có mặt của nó trong không gian.
- Biết khái niệm tương tác từ : Định nghĩa, bản chất của tương tác từ.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

15

Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Bài 2: Khái niệm từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ
( Đ 56, 57 - SGK vật lí 11, THPT)
- Hiểu được khái niệm từ thông: Định nghĩa, biểu thức, đơn vị đo. Vận
dụng để giải thích các hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Nhận biết, giải thích và tạo ra được hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Nắm được:
+ Định luật cảm ứng điện từ.
+ Định luật Lenxơ.
- Vận dụng các định luật trên để giải bài tập, nghiên cứu tài liệu mới
(hiện tượng cảm ứng điện từ trong các trường hợp đơn giản).
2.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài vật lí ở trường THPT theo
phương pháp mô hình hoá.

Từ trường

Bài 1:

( Đ 46, 47 - SGK vật lí 11, THPT )

I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
- Hiểu được định nghĩa về đường cảm ứng từ.
- Hiểu được từ phổ và các ý nghĩa của các đường mạt sắt của từ phổ.
- Hiểu được:
+ Khái niệm tương tác từ.
+ Nguồn gốc sinh ra từ trường.
- Nắm được khái niệm từ trường đều.

2. Kỹ năng:
- Thực hiện được các thí nghiệm (TN) đơn giản trong bài giảng.
- Vẽ được các đường cảm ứng từ của từ trường tạo bởi nam châm thẳng.
- Rèn luyện cho HS tư duy nghiên cứu khoa học, kỹ năng lập luận, khái
quát hoá, tổng quát hoá vấn đề theo tư duy lôgic.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

16


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
II. Chuẩn bị của GV và HS:
1. Giáo viên:
- TN tạo ra từ phổ của nam châm (NC) thẳng.
- Vẽ mô hình đường cảm ứng từ của NC thẳng trên giấy khổ lớn.
- Các TN về tương tác từ trong SGK.
2. Học sinh:
- Ôn tập khái niệm điện trường: Định nghĩa, tính chất, nguồn gốc sinh
ra điện trường.
- Ôn tập khái niệm đường sức điện trường. Vẽ các đường sức điện
trường.
- Làm TN tương tác giữa hai NC.
III.Tiến trình dạy học: (Tiết 1)
Thời
điểm

Nội dung

Hoạt động

Hoạt động

của GV

của HS

HĐ1:Tìm hiểu khái niệm từ
trường:
TN1: Đặt một kim sắt lại gần Tiến hành TN1. Quan sát TN1.
- Hiện tượng gì - Kim sắt bị
một NC.
325

Hiện tượng: Kim sắt bị tác xảy ra nếu ta đặt hút lại gần NC.
một kim sắt lại
dụng một lực hút.

S

N

gần một NC?

Hình 1
TN2: Đặt một NC lên một tấm Tiến hành TN2.

Quan sát TN2

bìa nằm ngang rồi rắc mạt sắt - Các mạt sắt sắp - Các mạt sắt

xung quanh NC và gõ nhẹ tấm xếp như thế nào?
bìa. Sau đó tiếp tục gõ nhẹ.

sắp xếp thành

- Chú ý đến hai những

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

đường

17


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Hiện tượng :

cực của NC ta cong.

- Các mạt sắt sắp xếp theo một thấy các đường - Các đường
trật tự xác định, có dạng như cong có chung cong tập trung
những đường cong tập trung đặc điểm gì ?

vào hai cực của

vào hai cực của NC.

NC.

- Nếu tiếp tục gõ nhẹ thì : - Nếu ta tiếp tục - Từng đường

Từng đường cong mạt sắt có gõ nhẹ thì các cong

có

thể

thể thay đổi nhưng hình ảnh đường cong sẽ thay đổi nhưng
tổng thể của các đường không thay đổi như thế hình ảnh tổng
đổi.

nào?

thể

của

đường

các

không

đổi .
S

N

Hình 2

3-

- NC thử (Kim NC) : Là một - Giới thiệu về
NC nhỏ có thể quay tự do xung NC thử

25

quanh một trục.
TN3: Di chuyển một kim NC Tiến hành TN3. Quan sát TN3.
dọc theo một đường cong.
-Di chuyển một -Tại mỗi điểm
Hiện tượng:Tại mỗi điểm trên kim NC dọc theo trên
đường
đường cong đó,kim NC luôn một đường cong cong đó, kim
có một hướng xác định .Trục thì sự định hướng NC

luôn

có

Nam Bắc của kim NC luôn của nó như thế một hướng xác
tiếp tuyến với đường cong.

nào?

định.

- Điều đó có
nghĩa là lực tác

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

18


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
KL:Lực tác dụng lên cực Bắc dụng của NC lên
của kim NC tại mỗi điểm có cực Bắc của kim
một hướng xác định, hướng đó NC tại mỗi điểm
thay đổi theo vị trí của kim NC có
quanh vị trí xung quanh NC.

một

hướng

xác định, hướng
đó thay đổi theo
vị trí của kim NC
quanh vị trí xung
quanh NC.

HĐ2: Tìm hiểu khái niệm -Dựa vào đường - Vẽ các đường
đường cảm ứng từ :

cong mạt sắt em cong mạt sắt.

Vẽ đường cảm ứng từ và lực hãy vẽ các đường
tác dụng lên cực Bắc của kim cong.
-Vẽ các véc tơ - Vẽ các véc tơ

NC.

-Đường cảm ứng từ : Là những lực tác dụng lên lực tác dụng
đường cong liên tục nối hai cực Bắc của NC lên cực Bắc của
cực của NC sao cho tiếp tuyến thử đặt ở các NC thử đặt ở
trên đường cong trùng với điểm liên tiếp các điểm liên
phương của véc tơ lực từ tác trên các đường tiếp trên các
đường cong đó.
dụng lên cực Bắc của NC thử cong đó.
2640

và hướng theo cực Bắc của NC -Thông báo:Ta
có
thể
vẽ -Nghe giảng.
đặt tại điểm đó.
phương,
F

chiều

của lực từ tác

F

dụng lên cực Bắc
N

S

của NC thử đặt
tại

Hình 3

mỗi

điểm

trong không gian

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

19


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
xung quanh NC.
- Từ phổ : Là hình ảnh được -Thông báo khái
tạo bởi các đường mạt sắt.

niệm Từ phổ .

NX: - ở gần hai cực của NC - Em hãy nhận - ở gần hai cực
lực từ tác dụng lên cực Bắc của xét xem ở chỗ của NC lực từ
NC thử đặt tại đó mạnh hơn và nào thì lực từ tác dụng lên
tại đó các dường cảm ứng từ mạnh hơn và ở cực Bắc của
chỗ đó sự phân NC thử đặt tại
mau hơn ở những chỗ khác.
KL: Mô hình đường cảm ứng bố các đường đó mạnh hơn

2640

từ biểu hiện được cả hướng và cảm ứng từ có gì và tại đó các
độ lớn của lực từ tại mỗi điểm khác so với đường cảm ứng
trong không gian xung quanh những chỗ khác? từ mau hơn ở
NC.

những

- Khái niệm Từ trường: Là môi

khác.

chỗ

trường vật chất tồn tại trong - Thông báo KL.
khoảng

không

gian

xung

quanh NC và tác dụng lực từ
lên cực Bắc của NC thử đặt - Thông báo: Các
nhà khoa học đã
trong nó.
chứng tỏ được là
trong

khoảng

không gian xung
quanh

NC

có

một môi trường
vật chất gọi là Từ
trường.
- Vậy Từ trường - Từ trường: Là
là gì?
môi trường vật

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

20


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Lưu ý: Từ trường tồn tại ở mọi - Lưu ý HS : Từ chất

tồn

điểm trong không gian quanh trường tồn tại ở trong

khoảng

mọi điểm trong không

NC.

không

tại
gian

gian xung

quanh

quanh NC chứ NC .
không chỉ tồn tại
trên mặt phẳng - Chú ý nghe
tấm bìa và cũng giảng.
không

chỉ

ở

những chỗ vẽ các
đường cảm ứng
từ.
HĐ3: Củng cố :

-

CMR

Từ trường mang năng lượng vì trường

Từ - Vì từ trường
mang có khả năng

từ trường có khả năng sinh năng lượng?

sinh công làm

40-

công.

- Gợi ý: Dựa vào dịch

43

A= F.S.cos .

ý nghĩa vật lí của NC


F : Lực tác dụng.

công cơ học.

chuyển

thử

đặt

trong nó ta nói
rằng Từ trường

S : Quãng đường dịch chuyển.

mang

năng

lượng.

HĐ4:Giao BT về nhà:
4345

- Trả lời câu hỏi trong

- Giao BTvề nhà.

SGK:3,4,5.(SGK-149)

- Ghi chép BT
về nhà.

- Trả lời câu hỏi trong
SGK:1,2,3.(SGK-151,152).

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

21


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
*Tiến trình dạy học bài : Từ trường
Thời
điểm

Nội dung

(Tiết 2).
Hoạt động

Hoạt động

của GV

của HS

HĐ1: Tìm hiểu khái niệm Tiến hành TN1.
tương tác từ:

Quan sát TN1.

- Hai NC vĩnh + Hai cực cùng

TN1: Đặt hai NC vĩnh cửu gần cửu đặt gần nhau tên thì đẩy nhau.
thì chúng tuơng +Hai cực khác

nhau.
Hiện tượng: Hai NC tương tác tác với nhau như tên thì hút nhau.
với nhau: + Hai cực cùng tên thế nào?
3-

thì đẩy nhau .

30

+ Hai cực khác tên thì hút
Tiến hành TN2.

nhau.

Quan sát TN2.

TN2: Đặt một kim NC gần một - Kim NC định - Kim NC bị
dây dẫn mang dòng điện (DĐ). hướng như thế lệch đi theo một
Sau đó đổi chiều dòng điện.

nào?

hướng xác định.

- Đổi chiều dòng - Kim NC bị

I

điện thi kim NC lệch đi theo một
định hướng như hướng khác.

thế nào?
Hiện tượng:- Kim NC bị lệch - Em hãy nhận - Dòng điện
xét kết quả TN cũng dụng lực
đi theo một hướng xác định.
lên NC.
- Kim NC bị lệch đi theo một trên?
- Sự phụ thuộc - Sự định hướng
hướng khác.
NX :- Dòng điện cũng

của kim NC phụ của kim NC phụ

dụng lực lên NC.

thuộc vào yếu tố thuộc vào chiều

- Sự định hướng của kim NC nào?

dòng điện chạy

phụ thuộc vào chiều dòng điện

trong dây dẫn.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

22


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

chạy trong dây dẫn.

Từ kết quả TN2
ta giả thiết dòng

Giả thiết dòng điện có vai trò điện có vai trò
như một NC.

như một NC. Do - Đưa ra phương
đó có thể dùng án TN tương tác
một dòng điện giữa hai dây dẫn
để thay thế một mang
NC.

dòng

điện.

- Hai dòng diện
có tương tác với
nhau không?
TN3: Đặt hai dây dẫn song Tiến hành TN3.

Quan sát TN3.

song mang dòng điện, gần nhau
trong không khí.
3-

TH1:- Hai dòng điện cùng TH1:+ Hai dòng - Hai dây dẫn

30

chiều.

điện cùng chiều:

hút nhau.

Hiện tượng: Hai dây dẫn hút - Hiện tượng gì
nhau .

xảy ra?

A

C

B

D
Hình 4

TH2: Hai dòng điện ngược
chiều.

TH2: - Hai dòng
điện

Hiện tượng: Hai dây dẫn đẩy

ngược

chiều.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

23


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
nhau.
A

- Hiện tượng gì C

xảy ra?

Hai dây dẫn

đẩy nhau.

- Em có nhận xét - Hai dòng điện
gì về kết quả cũng tương tác
TN3?

với nhau tương
tự như tương tác

B

D

giữa hai NC.

Hình 5

NX: Hai dòng điện cũng tương
tác với nhau tương tự như tương
tác giữa hai NC.

330

TN4: Đặt một ống dây có dòng
điện I chạy qua lên một tấm
bìa. Rắc mạt sắt xung quanh
ống dây. Gõ nhẹ tấm bìa.
Hiện tượng: Hình ảnh các
đường mạt sắt trong TN4 giống

Tiến hành TN4.

Quan sát TN4.

- So sánh hình - Hình ảnh các
ảnh các đường đường mạt sắt
mạt sắt trong TN trong TN4 giống
với từ phổ của từ phổ của một
một NC thẳng?

NC thẳng.

như Từ phổ của NC thẳng.
NX: Hiện tượng điện và từ có - Em có nhận xét -

Hiện

tượng

mối quan hệ với nhau.Dòng gì về mối quan điện và từ có
điện có vai trò như một NC.

hệ

giữa

hiện mối quan hệ với

tượng điện(dòng nhau.Dòng điện
điện)

và

hiện có vai trò như

tượng từ (NC)?

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

một NC.

24


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Tương tác từ: Tương tác giữa - Thông báo khái - Đưa ra phương
NC-NC,NC DĐ,DĐ-DĐ có niệm tương tác án tiến
TN5.
cùng bản chất và gọi là tương từ.

hành

tác từ.
- Tương tác từ
cũng là tương tác
giữa

các

hạt

mang điện. Vậy
tương tác từ có
gì

khác

với

tương tác điện ?

TN5:

Thực hiện TN3 trong Tiến hành TN5.

Quan sát TN5.

trường hợp ngắt một dòng điện
trong một dây dẫn.

- Hiện tượng gì - Không xuất

Hiện tượng: Lực tương tác biến xảy ra?

hiện lực tương

mất.

tác.

NX: - Tương tác từ không cùng - Em có nhận xét - Tương tác từ là
gì tương tác từ? tương tác chỉ
loại với tương tác điện.
- Tương tác từ chỉ xảy ra đối

xảy ra đối với

với các hạt mang điện chuyển - Lực tương tác các hạt mang
từ gọi là lực từ.

điện
chuyển
động.
- Lực tương tác từ gọi là lực từ.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

động.

25