Dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần điện học điện từ học vật lí THPT theo định hướng phát triển năng lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

VŨ NGỌC QUYẾT

DẠY HỌC MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ THUỘC PHẦN
“ĐIỆN HỌC. ĐIỆN TỪ HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT THEO
ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
Chuyên ngành: LL & PP dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thế Khôi

HÀ NỘI, 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám
hiệu, Phòng sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và các thầy cô trong Tổ bộ
môn Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, TS.Nguyễn Thế Khôi
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian
nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo, các em học sinh
trường THPT Lý Nhân Tông và trường THPT Tiến Thịnh đã tạo mọi điều kiện
cần thiết để tôi hoàn thành chương trình nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả
Vũ Ngọc Quyết


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác.Tôi xin cam đoan
rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các
thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.


CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

TT

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

1

ĐC

Đối chứng

2

ĐHQG

Đại học quốc gia

3

ĐHSP

Đại học sư phạm

4

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

5

GV

Giáo viên

6

HS

Học sinh

7

NXB

Nhà xuất bản

8

PPDH

Phương pháp dạy học

9

THPT

Trung học phổ thông

10

TN

Thực nghiệm

11

TS

Tiến sĩ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3
4. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 4
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 4
6. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 4
7. Đóng góp của luận văn.............................................................................. 5
8. Cấu trúc của luận văn ................................................................................ 5
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC
CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG THPT .......... 6
1.1. Dạy học đại lượng vật lí ở trường THPT ............................................... 6
1.1.1. Kiến thức vật lí ................................................................................ 6
1.1.1.1. Kiến thức của học sinh ............................................................. 6
1.1.1.2 Kiến thức vật lí trong dạy học................................................... 6
1.1.2. Khái niệm về đại lượng vật lí [16], [24] ......................................... 7
1.1.3 Chất lượng nắm vững kiến thức vật lí............................................ 10
1.1.3.1 Những mức độ của chất lượng kiến thức ................................ 10
1.1.3.2 Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng kiến thức .............. 12
1.1.4. Yêu cầu nắm vững đại lượng vật lí trong dạy học ........................ 12
1.1.5. Con đường hình thành các đại lượng vật lí trong dạy học ............ 13
1.1.5.1. Sơ đồ 1 ................................................................................... 14
1.1.5.2 Sơ đồ 2 .................................................................................... 18
1.2. Dạy học các đại lượng vật lí theo định hướng phát triển năng lực
giải quyết vấn đề ......................................................................................... 20


1.2.1. Năng lực giải quyết vấn đề ........................................................... 20
1.3.1.1. Giải quyết vấn đề (problem solving) ..................................... 20

1.2.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề .................................................... 21
1.2.1.3. Cấu trúc năng lực GQVĐ....................................................... 22
1.2.1.4. Những biểu hiện của năng lực GQVĐ trong học tập môn
vật lí ..................................................................................................... 23
1.2.1.5. Mức độ năng lực GQVĐ ........................................................ 24
1.2.2. Dạy học các đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và giải quyết
vấn đề ...................................................................................................... 24
1.2.2.1. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ................................. 24
1.2.2.2. Dạy học đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và GQVĐ........ 25
1.2.3 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và phát triển năng lực
GQVĐ ..................................................................................................... 27
1.3. Thực tiễn việc dạy học các đại lượng vật lí ở THPT nhằm nâng cao
chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển năng lực GQVĐ cho học
sinh .............................................................................................................. 28
1.3.1. Mục đích điều tra .......................................................................... 28
1.3.2. Đối tượng, phương pháp điều tra .................................................. 28
1.3.3. Kết quả điều tra ............................................................................. 28
1.3.3.1. Về phương pháp tổ chức dạy học các đại lượng vật lí phần
“Điện học. Điện từ học”. ..................................................................... 28
1.3.3.3. Nguyên nhân những sai lầm của HS khi học các đại lượng
vật lí phần “Điện học. Điện từ học”. ................................................... 30
Chương 2. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ
THUỘC PHẦN “ĐIỆN HỌC. ĐIỆN TỪ HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT........... 32
2.1. Mục tiêu dạy học vật lí phần “Điện học. Điện từ học” ........................ 32


2.1.1. Mục tiêu dạy học và sơ đồ cấu trúc chương “Điện tích. Điện
trường” .................................................................................................... 32
2.1.1.1 Mục tiêu dạy học chương “Điện tích. Điện trường”............... 32
2.1.1.2 Sơ đồ cấu trúc chương “Điện tích. Điện trường” ................... 34

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc và mục tiêu dạy học chương “Từ trường” ............ 34
2.1.2.1 Mục tiêu dạy học chương “Từ trường” ................................... 34
2.1.2.2. Sơ đồ cấu trúc chương “Từ trường” ...................................... 36
2.2.1. Cường độ điện trường ................................................................... 37
2.2.2 Điện dung của tụ điện .................................................................... 43
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2............................................................................ 53
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................... 55
3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ............... 55
3.1.1 Mục đích......................................................................................... 55
3.1.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm. ..................................... 55
3.1.3. Thời gian, địa điểm và chuẩn bị thực nghiệm sư phạm ................ 56
3.2. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .............................. 57
3.2.1. Các tiêu chí đánh giá thực nghiệm sư phạm ................................. 57
3.2.2. Phân tích hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn thảo .......... 57
3.2.2.1. Đánh giá định tính. ................................................................. 57
3.2.2.2. Đánh giá định lượng............................................................... 61
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3............................................................................ 69
KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 72
PHỤ LỤC


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay thế giới đang bước vào thế kỷ XXI, thế kỷ của nền kinh tếtri
thức. Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ đòi hỏi người lao động
phải có tính linh hoạt, năng động, tự chủ, khả năng thích ứng và sáng tạo.
Đứng trước thách thức đó, nền giáo dục của nước ta phải đổi mới mạnh mẽ,
toàn diện và đồng bộ để khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư

duy của người học với mục đích: “Nhằm đào tạo những con người thích ứng
với nền kinh tế thị trường cạnh tranh và hợp tác, có năng lực GQVĐ đề
thường gặp” [6].
Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XI của Ban chấp hành Trung ương
Đảng đã khẳng định: “Phát triển giáo dục và đào tạo cùng với phát triển khoa
học và công nghệ là quốc sách hàng đầu; đầu tư cho giáo dục và đào tạo là
đầu tư cho phát triển. Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo theo
nhu cầu phát triển của xã hội. Đổi mới mạnh mẽ nội dung, chương trình,
phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp, bậc học” [14].
Quán triệt tinh thần đổi mới nói trên, việc nghiên cứu tìm ra các biện
pháp dạy học tích cực phù hợp với từng hoàn cảnh và đối tượng học sinh để
nâng cao chất lượng dạy học đang là vấn đề cấp thiết đối với giáo viên nói
chung và các nhà nghiên cứu giáo dục nói riêng. Đổi mới phương pháp dạy
học là “lấy học sinh làm trung tâm”, trong đó người dạy phải hiểu được yêu
cầu của người học để cung cấp thông tin, định hướng mục tiêu học tập, tổ
chức, hướng dẫn người học chủ động tư duy, nhận thức, thực hành, sáng tạo
trong quá trình tiếp nhận tri thức. Do đó, để đổi mới phương pháp dạy học,
mỗi giáo viên phải tìm kiếm, lựa chọn các phương thức hoạt động chung phù
hợp với học sinh nhằm thực hiện ba chức năng của phương pháp là: nắm
vững, giáo dục và phát triển.


2
Định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã và đang được thực hiện ở
tất cả các cấp học, các môn học, được thể hiện bằng việc đổi mới nội dung,
chương trình sách giáo khoa và vận dụng các phương pháp dạy học tích cực
trong dạy học. Tuy nhiên, bên cạnh những thành công đã đạt được thì phần
lớn hiệu quả vẫn chưa cao, chất lượng học sinh còn thấp và chưa đáp ứng
được kì vọng của xã hội. Nguyên nhân không phải từ một phía là do thầy hay
học sinh mà chủ yếu là do sự phối hợp chưa đồng bộ giữa thầy và trò trong

hoạt động dạy và học. Vậy nên hơn lúc nào hết việc thay đổi cách dạy, cách
học, cách phối hợp làm việc giữa thầy và trò để phát huy tính tích cực, tự lực
và sáng tạo cho học sinh là thực sự cần thiết. Có như vậy chúng ta mới có
nguồn nhân lực không chỉ giỏi chuyên môn mà còn năng động, sáng tạo và có
khả năng xử lí linh hoạt các tình huống trong cuộc sống.
Hưởng ứng tư tưởng đó, ở nước ta trong những năm qua cùng với sự
phát triển và đổi mới giáo dục, vấn đề phát huy tính tích cực của học sinh
trong việc tổ chức hoạt động dạy học đã và đang được nhiều tác giả quan tâm
nghiên cứu như: Phạm Hữu Tòng [24], [25], Thái Duy Tuyên [28], Đỗ Hương
Trà [26], [27]…
Trong hệ thống kiến thức Vật lí 11 THPT, phần “Điện học. Điện từ
học” là một phần kiến thức quan trọng, học sinh cần được trang bị đầy đủ
kiến thức phần này để làm nền tảng cho việc tiếp thu kiến thức chương “Dao
động và Sóng điện từ”, “Dòng điện xoay chiều” của lớp 12. Đặc biệt các đại
lượng vật lí là những kiến thức trừu tượng, phong phú nhưng lại là kiến thức
trọng tâm, cơ bản để từ đó xây dựng các quy tắc, định luật và thuyết vật lí.Vì
vậy giáo viên cần nghiên cứu tìm được cách tổ chức dạy học các đại lượng vật
lí một cách khoa học nhằm phát triển năng lực GQVĐ góp phần nâng cao
chất lượng kiến thức cho HS.Một số tài liệu như [16], [24], [26] đã vạch ra
các giai đoạn trong dạy học một khái niệm vật lí (khái niệm về sự vật, hiện
tượng; khái niệm về đại lượng vật lí).


3
Liên quan đến đề tài nghiên cứu đã có một số công trình như: Trần
Trung Dũng (2013), Thiết kế, tổ chức dạy học chương “Dao động cơ” theo
hướng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh lớp 12 THPT,
Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội 2 [12]; Vương Thị Thanh Hương
(2013), Dạy học đại lượng Vật lí chương “Từ trường” – Vật lí 11 hệ bổ túc
văn hóa với sự hỗ trợ của phương tiện dạy học, Luận văn thạc sĩ khoa học

giáo dục, ĐHSP Hà Nội 2 [15]; Phạm Đình Lượng (2009), Soạn thảo và sử
dụng hệ thống bài tập về khúc xạ ánh sáng lớp 11 THPT theo chương trình
nâng cao nhằm phát huy tính tích cực và nâng cao chất lượng kiến thức của
học sinh, Luận văn khoa học giáo dục, Trường ĐHSP Hà Nội 2 [20].
Các luận văn trên nghiên cứu thiết kế, tổ chức dạy học một số nội dung
kiến thức trong một chương thuộc chương trình vật lí phổ thông, trong đó có
cả khái niệm về đại lượng vật lí theo hướng phát huy tính tích cực và nâng cao
chất lượng kiến thức.Và đến nay chưa có công trình nghiên cứu nào về dạy
học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học. Điện từ học” - Vật lí 11
THPT nhằm phát triển năng lực GQVĐ góp phần nâng cao chất lượng kiến
thức cho HS.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Dạy học một số
đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học. Điện từ học” - Vật lí 11 THPT
theo định hướng phát triển năng lực” làm đề tài nghiên cứu luận văn.
2. Mục đích nghiên cứu
Tổ chức dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học.Điện từ
học” – Vật lí 11 THPT nhằm phát triển năng lực GQVĐ, góp phần nâng cao
chất lượng kiến thức cho HS.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học phần “Điện học. Điện
từ học” – Vật lí 11 THPT.


4
3.2 Phạm vi nghiên cứu: Tiến trình dạy học một số đại lượng vật lí
thuộc phần “Điện học. Điện từ học” – Vật lí 11 THPT.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu vận dụng được lí luận dạy học khái niệm về đại lượng vật lí và
thiết kế tiến trình, tổ chức dạy học phần “Điện học. Điện từ học” theo kiểu
dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thì có thể phát triển năng lực giải quyết

vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức cho HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc dạy học đại lượng vật lí ở trường
THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề góp phần nâng cao
chất lượng kiến thức của HS.
5.2 Điều tra thực tiễn việc dạy học các đại lượng vật lí thuộc chương
“Điện học. Điện từ học” của GV và HS lớp 11 THPT.
5.3 Nghiên cứu nội dung kiến thức, xác định mục tiêu dạy học phần
“Điện học. Điện từ học” -Vật lí 11 THPT.
5.4 Đề xuất tiến trình dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện
học. Điện từ học”.
5.5 Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học
của đề tài.
6. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi sử dụng phối hợp các
phương pháp nghiên cứu sau:
6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết:
- Nghiên cứu các văn kiện đại hội của Đảng, của Nhà nước, của Bộ
Giáo dục và Đào tạo về việc nâng cao chất lượng giáo dục hiện nay.
- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận và phương pháp dạy học,
các luận án, luận văn, các bài báo liên quan tới đổi mới phương pháp dạy học.


5

- Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, mục tiêu dạy học và các tài liệu
tham khảo có liên quan tới đề tài.
6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
- Điều tra việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT.
- Điều tra thực trạng dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện

học. Điện từ học” lớp 11 THPT.
6.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các
tiến trình dạy học đã được thiết kế.
6.4 Dùng thống kê toán học để xử lí số liệu thu được từ thực nghiệm sư phạm
nhằm kiểm định tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn
thảo.
7. Đóng góp của luận văn
- Làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc dạy học các đại lượng vật lí ở
THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất
lượng kiến thức của HS.
- Bổ sung thêm vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT và
học viên cao học cùng chuyên ngành.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luậnvà tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba
chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học các đại lượng vật
lí trong dạy học ở trường THPT
Chương 2. Tiến trình dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện
học. Điện từ học” – Vật lí 11 THPT
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm


6
Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC CÁC ĐẠI
LƯỢNG VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG THPT
1.1. Dạy học đại lượng vật lí ở trường THPT
1.1.1. Kiến thức vật lí
1.1.1.1. Kiến thức của học sinh
Kiến thức của học sinh là kết quả của quá tình nhận thức, là tiền đề của

hoạt động sáng tạo trong quá trình tìm hiểu và cải tạo thế giới của họ
Kiến thức bao gồm một tập hợp nhiều mặt về số lượng và chất lượng
của các hiện tượng và khái niệm lĩnh hội được, nó được ghi nhớ và tái tạo khi
có những đòi hỏi tương ứng.Kiến thức được hình thành, củng cố và phát triển
trong quá trình học tập của học sinh.
1.1.1.2 Kiến thức vật lí trong dạy học
Theo Phạm Hữu Tòng, kiến thức vật lí là kết quả phản ánh trong đầu óc
mỗi con người về các tình chất, mối quan hệ quy luật của các sự việc, hiện tượng
vật lí và về cách nhận thức, vận dụng kết quả phản ánh đó của con người [27].
Có thể phân biệt các kiến thức vật lí theo ba loại dưới đây:
 Kiến thức về hiện tượng vật lí
Đó là các kiến thức về các tính chất, các mối liên hệ quy luật của các sự
vật hiện tượng vật lí. Trong nội dung kiến thức vật lí ở trường phổ thông, đó
là các khái niệm về các hiện tượng vật lí, các đại lượng vật lí, các định luật
vật lí, các thuyết vật lí. Kiến thức về đại lượng vật lí là khái niệm, đặc điểm,
công thức tính đại lượng, đơn vị đo và ứng dụng của đại lượng vật lí đó.
 Kiến thức về các ứng dụng vật lí
Đó là kiến thức ứng dụng của các định luật, các thuyết vật lí trong thực
tiễn sản xuất và đời sống, trong việc tạo ra các dụng cụ, thiết bị, máy móc và
các quy trình công nghệ khác nhau.


7
 Kiến thức về phương pháp nhận thức vật lí
Đó là kiến thức về các phương pháp nhận thức khoa học vật lí học như:
phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, phương pháp quy nạp, suy
diễn…Các kiến thức về các phương pháp nhận thức khoa học của vật lí được
hình thành trong quá trình dạy học gắn liền với sự hình thành các kiến thức về
các khái niệm, các đại lượng, các định luật, các thuyết vật lí và các ứng dụng
của vật lí.

Theo Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế các
kiến thức cơ bản về vật lí cần trang bị cho HS gồm 5 nhóm lớn [24]:
- Các khái niệm vật lí.
- Các định luật vật lí cơ bản.
- Nội dung chính của các thuyết vật lí
- Các ứng dụng quan trọng nhất của vật lí trong đời sống và trong sản
xuất.
- Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật lí.
Trong luận văn, chúng tôi quan tâm tới việc dạy học các khái niệm về
đại lượng vật lí ở trường THPT – được coi là một trong các loại / nhóm kiến
thức cơ bản về vật lí cần cung cấp cho HS.
1.1.2. Khái niệm về đại lượng vật lí [16], [24]
- Bất kì môn học nào, khoa học nào, suy đến cùng, đều là một hệ
thống các khái niệm khoa học. Như trong môn toán là đối số, hàm số, phép
khai căn, lũy thừa, đạo hàm, tích phân…; trong hóa học là nguyên tố, đơn
chất, hóa trị, phản ứng…; trong sinh học là tế bào, biến dị, di truyền…
- Khái niệm được hiểu là sản phẩm của sự phản ánh bởi bộ óc những
tính chất chung và bản chất của cá đối tượng sự vật và các hiện tượng của
hiện thực. Những tính chất chung và bản chất là những cái mà nhờ đó, sự vật
và hiện tượng thuộc loại này được phân biệt với các sự vật và hiện tượng


8

thuộc loại khác và là những cái hợp thành nội dung khái niệm. Ví dụ với khái
niệm động cơ không đồng bộ ba pha là biến điện năng của dòng điện xoay
chiều thành cơ năng, còn tính chất riêng, thứ yếu (dấu hiệu không bản chất) là
màu sắc, hình dạng, kích thước, công suất…Với khái niệm động năng, tương
ứng các dấu hiệu kể trên là năng lượng do vật chuyển động mà có và vật
chuyển động có khối lượng, vận tốc bao nhiêu, theo quỹ đạo nào…

- Mỗi khái niệm xuất hiện đều do nhu cầu giải quyết mâu thuẫn giữa
vốn hiểu biết đã có và một sự vật, hiện tượng không thể lí giải bằng vốn hiểu
biết cũ và cũng là kết quả của việc giải quyết mâu thuẫn ấy. Chẳng hạn, để
diễn tả khả năng dự trữ năng lượng của một thiết bị, máy móc ta dùng khái
niệm công cơ học là đủ. Nhưng khi nghiên cứu sự thực hiện công của các
thiết bị, ta thấy khả năng thực hiện công của các thiết bị khác nhau là khác
nhau. Vậy dùng đại lượng vật lí nào đã biết (thời gian hay công…) để biểu thị
tính chất mới này? Mâu thuẫn đã xuất hiện. Và chỉ có thể giải quyết nó bằng
cách xây dựng khái niệm mới là công suất.
- Khái niệm vật lí là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính, được hình
thành do kết quả của hoạt động tư duy, đặc biệt là hai quá trình gắn bó chặt
chẽ là khái quát hóa và trừu tượng hóa (Khái quát hóa là thao tác tư duy vạch
ra cái chung trong hàng loạt những sự vật, hiện tượng tưởng chừng là khác
nhau; Trừu tượng hóa là thao tác tư duy tách các dấu hiệu bản chất ra khỏi các
các dấu hiệu không bản chất của các sự vật, hiện tượng nhằm phân biệt
chúng). Ví dụ như khi nghiên cứu sự tương tác của sự vật, ta nhận thấy có
một tính chất chung là vận tốc thay đổi. Tính chất này được biểu thị bằng khái
niệm “lực”. Đó là khái niệm trừu tượng, là sản phẩm của tư duy chứ không
thể quan sát trực tiếp được bằng các giác quan. Cũng như các khoa học khác,
vật lí học được xây dựng dựa trên một hệ thống các khái niệm trừu tượng như
vậy. Chính vì thế, tư duy phải dựa vào các khái niệm chứ không phải dựa vào
các biểu tượng cảm tính gắn với các sự vật, hiện tượng cụ thể.


9
- Nội dung khái niệm vật lí không phải là vĩnh viễn, bất biến mà có thể
thay đổi, trở nên phong phú, đầy đủ và chính xác hơn do trình độ nhận thức
con người ngày càng cao, càng phản ánh đúng và đầy đủ các tính chất chung,
bản chất của sự vật cũng như mối quan hệ giữa các tính chất đó. Sự thay đổi
ấy có thể diễn ra theo các hướng: Loại bỏ hẳn (chất nhiệt, chất điện, ete khối,

động cơ vĩnh cửu loại 1 hay loại 2…), phân hóa (khái niệm nguyên tử (xưa)
phân tách thành hai khái niệm là nguyên tử (nay), phân tử; khái niệm nhiệt
phân thành nhiệt độ, nhiệt lượng…), chính xác hóa (vận tốc, công,
lực…)…Ví dụ, lúc đầu để biểu thị tính chất nhanh hay chậm của của chuyển
động thẳng đều, người ta xây dựng khái niệm vận tốc được đo bằng thương số
𝑠

giữa quãng đường đi và thời gian đi hết quãng đường ấy . Sau đó, nó được bổ
𝑡

sung để biểu thị cả hướng chuyển động và trở thành vectơ vận tốc. Nhưng khi
khảo sát đến chuyển động thẳng biến đổi đều hay chuyển động cong, vectơ
vận tốc tại mỗi điểm trên quỹ đạo lại khác nhau hoặc về giá trị, hoặc về
hướng, hoặc về cả hai. Thành ra vận tốc được xây dựng như trên không
đặctrưng được tính chất mới này. Để thỏa mãn, cần điều hoàn chỉnh nó và
vecto vận tốc nói trên để trở thành vecto vận tốc tức thời 𝑣⃗ =

𝑑𝑠⃗
𝑑𝑡

. Như

vậy, để

hình thành một khái niệm vật lí cho học sinh nhiều khi không chỉ trong một
bài học mà phải trải qua nhiều bài học, nhiều giai đoạn học.
- Mỗi khái niệm được biểu hiện bằng một từ hay cụm từ (thuật ngữ).
Một từ, thuật ngữ là một kí hiệu, một cái tên ta gắn cho khái niệm. Cùng một
khái niệm nhưng trong ngôn ngữ của mỗi dân tộc, lại được diễn đạt bằng một
từ khác nhau, phát ra bằng một tập hợp âm khác nhau. Bởi vậy, nhiều khi biết

được tên của khái niệm hoàn toàn chưa phải là nắm được khái niệm mà cần
phải biết nội dung gì chứa đựng trong từ đó, dưới cái tên đó, nghĩa là phải
hiểu nội hàm của khái niệm được biểu thị dưới cái tên đó.


10
- Các khái niệm vật lí được chia làm hai nhóm lớn: khái niệm vật lí
chỉ có đặc điểm định tính (như chuyển động, rơi tự do, chân không, sự
nhiễm điện, tia sáng, phản ứng nhiệt học…); khái niệm vật lí có cả đặc điểm
định lượng gọi là đại lượng vật lí. Nhóm này lại chia làm ba loại là đại lượng
vectơ (gia tốc, lực, động lượng…), đại lượng vô hướng (quãng đường, thời
gian, khối lượng, công, điện trở…), hệ số tỉ lệ (có thứ nguyên như hằng số
hấp dẫn, hằng số trong biểu thức của định luật Culông…; không có thứ
nguyên hay hư số như hằng số điện môi, độ từ thẩm, chiết suất của môi
trường…). Đặc điểm định tính biểu thị một tính chất nào đó của sự vật hiện
tượng (Ví dụ như cường độ điện trường biểu thị điện trường về phương diện
tác dụng lực tại mỗi điểm). Đặc điểm định lượng cho biết cách đo độ lớn hay
nhỏ, mạnh hay yếu của tính chất ấy (Ví dụ cường độ điện trường được đo
bằng thương số

F
). Những khái niệm về đại lượng vật lí được đặc trưng bởi
q

sự thống nhất giữa đặc điểm định tính và đặc điểm định lượng. Chúng có ý
nghĩa lí thuyết và thực tiễn đặc biệt quan trọng, vì mối liên hệ định lượng giữa
giữa chúng được thể hiện trong nhiều định luật vật lí. Chính vì thế, sau đây
chúng tôi chỉ đề cập tới việc hình thành khái niệm về các đại lượng vật lí cho
học sinh trong dạy học môn vật lí ở trường phổ thông. Việc hình thành loại
khái niệm vật lí chỉ có đặc điểm định tính đơn giản hơn, gồm một số giai đoạn

(bước) trong các giai đoạn hình thành một khái niệm về đại lượng vật lí (gọi
tắt là đại lượng vật lí).
1.1.3 Chất lượng nắm vững kiến thức vật lí
1.1.3.1 Những mức độ của chất lượng kiến thức
Việc phân biệt các mức độ (các bậc) của mục tiêu nhận thức cho phép
có căn cứ xác đáng để lựa chọn phương pháp dạy học thích hợp và tiêu chí rõ
ràng để tiến hành kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của người học [27].


11
a) Mức độ nhận biết, tái hiện, tái tạo
Mức độ này thể hiện ở khả năng nhận ra được, nhớ lại được, phát ngôn
lại được đúng một cách thức hoạt động cụ thể đã có; giải đáp được câu hỏi
thuộc dạng “A là gì? Thế nào?”; “Thực hiện A như thế nào?”
b) Mức độ hiểu, áp dụng (giải quyết được tình huống tương tự như tìnhhuống
đã biết)
Mức độ này thể hiện ở khả năng giải thích, minh họa được nghĩa của
kiến thức, áp dụng được kiến thức đã nhớ lại, hoặc đã được gợi ra để giải
quyết được những tình huống tương tự với tình huống đã biết, theo cùng một
mẫu như tình huống đã biết; giải đáp được câu hỏi thuộc dạng: “A giúp giải
quyết X như thế nào?” (Kiến thức A giúp bạn giải quyết vấn đề này thế nào?).
c) Mức độ vận dụng linh hoạt (giải quyết được tình huống có biến đổi so với
tình huống đã biết)
Mức độ này thể hiện ở khả năng lựa chọn, áp dụng tri thức trong tình
huống có biến đổi so với tình huống đã biết, nhận ra rằng có thể giải quyết
tình huống đã cho bằng cách vận dụng phối hợp các cách giải quyết tình
huống đã cho bằng cách vận dụng phối hợp các cách giải quyết các tình
huống theo các mẫu đã biết; giải đáp được câu hỏi thuộc dạng: “ (Các) A nào
giúp giải quyết X và giải quyết như thế nào?”. (Bạn biết gì về cái sẽ giúp bạn
giải quyết vấn đề này và giải quyết như thế nào?).

d) Mức độ sáng tạo (đề xuất và giải quyết vấn đề không theo mẫu sẵn có)
Mức độ này thể hiện ở khả năng phát biểu và giải quyết những vấn đề
theo cách riêng của mình bằng cách lựa chọn, đề xuất và áp dụng kiến thức để
giải quyết được các vấn đề không theo các mẫu có sẵn; đề ra và giải đáp được
câu hỏi thuộc dạng: “Có vấn đề gì?”; “Đề xuất ý kiến riêng, cách giải quyết
riêng thế nào?”. (Bạn thấy vấn đề đặt ra là gì và bạn thể đi tới kết quả thỏa
mãn như thế nào?).


12
1.1.3.2 Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng kiến thức
Qua việc nghiên cứu một số tài liệu tham khảo [20], [27], [28], [30]
chúng tôi nhận thấy có thể nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh bằng
một số biện pháp sau:
- Sử dụng các tài liệu trực quan (sách giáo khoa, tài liệu tham khảo…)
nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức bền vững, chính xác.
- Sử dụng các thí nghiệm trực quan, giúp học sinh kiểm tra lại tính
đúng đắn của các kiến thức lí thuyết, sửa chữa và bổ sung, đánh giá lại chúng
nếu không phù hợp với thực tiễn.
- Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực và các biện pháp phát huy
tính tích cực của học sinh. Tổ chức thảo luận, hoạt động nhóm để học sinh có dịp
đưa ra các ý kiến, được tự đánh giá và tiếp thu tính chính xác của kiến thức.
- Cho học sinh vận dụng kiến thức vào thực tế, từ đó học sinh biết được
nhiều ứng dụng của kiến thức và nhận biết được bản chất của hiện tượng vật lí,
giải thích được chính xác các hiện tượng xảy ra trong đời sống thực tiễn.
Theo [28], có thể vận dụng một số PPDH hiện đại như: Dạy học theo
chủ đề; Dạy học trên cơ sở vấn đề, Dạy học theo góc; Dạy học theo dự án.
Trong luận văn, chúng tôi đặc biết chú ý tới việc nghiên cứu dạy học các đại
lượng vật lí theo kiểu dạy học phát hiện và GQVĐ, đòi hỏi HS phải vận dụng
kiến thức từ mức thấp nhất là giải quyết được tình huống tương tự cho đến đề

xuất và GQVĐ mới.
1.1.4. Yêu cầu nắm vững đại lượng vật lí trong dạy học
Trên cơ sở phân tích cấu trúc lôgic của những bộ phận cấu thành mỗi
kiến thức, A.V. Uxôva và A.A. Boobrôv đã xác định những yêu cầu cụ thể
của việc nắm vững một hiện tượng, đại lượng, định luật, thuyết vật lí, thiết bị
vật lí và cả một quá trình công nghệ. Với khái niệm về đại lượng vật lí, yêu
cầu đó trong dạy học ở trường phổ thông là trả lời hay giải quyết được những
vấn đề sau:


13
1) Đại lượng ấy đặc trưng cho hiện tượng hay tính chất gì của vật thể?
2) Mối quan hệ định lượng giữa đại lượng ấy với các đại lượng khác
đãbiết thể hiện ở biểu thức nào?
3) Đó là đại lượng véctơ hay vô hướng, hay hằng số tỉ lệ? Nếu là véctơ
thì nó có hướng ra sao?
4) Đơn vị đo đại lượng vật lí.
5) Cách đo đại lượng vật lí.
Xuất phát từ phương hướng xây dựng giáo trình vật lí phổ thông,
TS.Nguyễn Thế Khôi [16] đã bổ sung thêm một yêu cầu nữa để học sinh có
thể nắm vững một đại lượng vật lí:
6) Cách thức hình thành đại lượng vật lí.
Những yêu cầu trên cũng chính là sơ đồ định hướng hoạt động của GV
và HS trong dạy học đại lượng vật lí.
1.1.5. Con đường hình thành các đại lượng vật lí trong dạy học [16], [24]
Khó có thể đưa ra một sơ đồ chung, duy nhất cho việc hình thành tất cả
các khái niệm về đại lượng về đại lượng vật lí. Bởi lẽ những đặc điểm của các
hiện tượng, tính chất của vật chất cũng như đặc điểm của học sinh (trình độ
nhận thức, điều kiện học tập…) khiến cho quá trình đó thật muôn màu muôn
vẻ. Tuy nhiên, căn cứ vào những vấn đề vừa trình bày về khái niệm đại lượng

vật lí và cả thực tiễn dạy học ở phổ thông, vào cấu trúc của tư duy vật lí…có
thể vạch ra những bước, giai đoạn điển hình nhất trong quá trình hình thành
một đại lượng vật lí là: Vạch ra các đặc điểm định tính và làm sáng tỏ đặc
điểm định lượng của đại lượng vật lí; Định nghĩa khái niệm bằng lời; Xây
dựng đơn vị đo; Vận dụng khái niệm vào thực tiễn. Từ con đường điển hình
ấy, ta thường gặp hai sơ đồ hình thành một đại lượng vật lí trong dạy học ở
trường THPT gồm các bước và nội dung chính từng bước như sau:


14
1.1.5.1. Sơ đồ 1
Bước 1. Vạch ra đặc điểm định tính của khái niệm
Bằng các thí nghiệm gần gũi với đời sống hàng ngày, những thí nghiệm
gợi mở đơn giản hay giải các bài tập kiểm tra đầu giờ học…GV làm cho HS
thấy rằng ngay trong những sự vật, hiện tượng đang nghiên cứu đã xuất hiện
đặc điểm mới mà vốn kiến thức cũ, khái niệm cũ không đủ đặc trưng, không
giải quyết được nhiệm vụ đề ra, buộc phải xây dựng một khái niệm mới. Như
vậy, trả lời được câu hỏi tại sao phải xây dựng khái niệm mới, nó đặc trưng
cho tính chất mới nào của sự vật, hiện tượng là đã phát hiện được đặc điểm
định tính của khái niệm mới.
Bước 2. Làm sáng tỏ đặc điểm định lượng của khái niệm
Nội dung của bước này là nêu ra được mối liên hệ định lượng giữa khái
niệm mới với khái niệm cũ và cách xác định độ lớn của khái niệm mới từ mỗi
liên hệ ấy.
Các đại lượng vật lí liên hệ với nhau theo nhiều cách khác nhau. Trong
dạy học, có thể thiết lập mối liên hệ và phụ thuộc ấy bằng thực nghiệm.Mối
liên hệ đó cho phép tìm ra đặc điểm định lượng của khái niệm đang nghiên
cứu, nghĩa là tìm ra sự phụ thuộc về mặt định lượng của khái niệm mới vào
các khái niệm đã biết.Thông thường, đặc điểm định lượng của khái niệm mới
được biểu thị bằng một công thức toán học liên hệ giữa đại lượng mới và các

đại lượng cũ đã biết.
Bước 3. Định nghĩa khái niệm
Có một số hình thức định nghĩa khái niệm. Trong logic học, định nghĩa
thông qua giống và khác biệt về loài được sử dụng nhiều nhất, trong đó chỉ ra
khái niệm giống gần gũi chứa khái niệm được định nghĩa là loài của nó và dấu
hiệu khác biệt để phân biệt khái niệm loài cần định nghĩa với các khái niệm
loài khác của khái niệm giống ấy. Nó diễn đạt bằng sơ đồ:


15
Khái niệm được định nghĩa = Khái niệm giống gần gũi + Dấu hiệu về
loài (khái niệm loài)
Tuy nhiên, có khái niệm không cùng giống với bất kì khái niệm nào
mặc dù vẫn có một số quan hệ với khái niệm khác. Chẳng hạn vận tốc 𝑣 có

s
quan hệ với quãng đường đi 𝑠 và thời gian 𝑡 bởi công thức v  , nhưng vận
t
tốc không cùng giống với quãng đường vì chúng đặc trưng cho chuyển động
về hai phương diện hoàn toàn khác hẳn nhau: vận tốc biểu thị sự nhanh hay
chậm (và cả hướng) chuyển động, đường đi biểu thị khoảng cách vị trí cuối và
vị trí đầu của chuyển động. Vì thế không thể định nghĩa “Vận tốc là đoạn
đường mà vật đi được trong một đơn vị thời gian”.Bởi vậy, khi nghiên cứu
vật lí, người ta thường dùng cách định nghĩa bằng cách nêu toàn bộ nội hàm
của khái niệm, nghĩa là nêu cả đặc điểm định tính và đặc điểm định lượng của
khái niệm. Mặt khác, căn cứ vào yêu cầu của việc nắm vững một đại lượng
vật lí, cần định nghĩa một đại lượng vật lí vật lí bằng cách nêu nó là đại lượng
vật lí thuộc nhóm nào (đại lượng vật lí véctơ, đại lượng vật lí vô hướng hay
hệ số tỉ lệ) và đặc điểm định tính, đặc điểm định lượng của khái niệm. Đặc
điểm định lượng được biểu thị bằng tích số hay tỉ số của hai hay nhiều đại

lượng đã biết. Ví dụ: “Công suất là đại lượng vật lí vô hướng, đặc trưng cho
khả năng sinh công của một vật, được đo bằng công sinh ra của một vật ấy
trong một đơn vị thời gian”.
“Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí véctơ, đặc trưng
cho điện trường về phương diện tác dụng lực tại mỗi điểm và được đo bằng
thương số giữa lực tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn
của điện tích thử”.
Với các đại lượng vật lí, dù đặc điểm định lượng phản ánh đặc điểm
định tính, thống nhất với đặc điểm định tính nhưng lại có vai trò nổi bật hơn


16
do yêu cầu phải đo lường chính xác.Bởi vậy nhiều khi trong cái gọi là định
nghĩa, người ta chỉ nêu ra đặc điểm định lượng và để chỉ ra đặc điểm định tính
của đại lượng vật lí như là giải thích ý nghĩa vật lí của khái niệm bằng mệnh
đề nằm ngoài định nghĩa.Trong giờ học ở trường phổ thông, cách làm này thể
hiện khi hình thành các đại lượng vật lí không phải qua một mà qua một số
bài học. Ví dụ bắt đầu nghiên cứu công cơ học, chỉ có thể đưa ra định nghĩa
“Công cơ học của lực 𝐹 làm vật dịch chuyển được một quãng đường 𝑠 theo
phương của lực, được tính bằng công thức: 𝐴 = 𝐹. 𝑠”, rồi “Công là đại lượng
vật lí vô hướng được đo bằng tích số của lực 𝐹, độ dời 𝑠 của điểm đặt của lực
và côsin của góc 𝛼 giữa hướng của lực 𝐹 và hướng chuyển dời: 𝐴 =
𝐹. 𝑠. 𝑐𝑜𝑠𝛼”. Còn đặc điểm định tính của công thì chỉ khi xây dựng xong khái
niệm cơ năng, năng lượng mới xác định được “Công là đại lượng biểu thị
phần năng lượng truyền từ vật này sang vật khác hay biến đổi từ dạng này
sang dạng khác”.
Bước 4: Xác định đơn vị đo
Đo đại lượng vật lí là so sánh nó với đại lượng cùng loại được chọn làm
đơn vị. Và giá trị đại lượng đo = đại lượng cần đo/đại lượng đơn vị. Như vậy,
đơn vị đo một đại lượng là trường hợp riêng, cụ thể của chính đại lượng ấy.

Trong vật lí học, có hai loại đơn vị: cơ bản, dẫn xuất. Đơn vị cơ bản thì
tùy chọn (Như trong hệ SI có 7 đơn vị đo cơ bản của đường đi, thời gian, khối
lượng, lượng chất, nhiệt độ tuyệt đối, cường độ dòng điện, cường độ sáng)
không phụ thuộc vào đơn vị đo các đại lượng khác. Còn các đơn vị dẫn xuất
thường được xác định dựa vào công thức định nghĩa của đại lượng vật lí
muốn đo. Như để xác định đơn vị đo gia tốc, cần xuất phát từ công thức định
nghĩa nó là a 

v
mà không xuất phát từ các công thức khác như
t

F
at 2
x  x0  v0t 
hay a  . Nhưng đôi khi lại không phải như vậy, như đơn
m
2


17
vị của cường độ điện trường E lại không dựa vào công thức định nghĩa nó là

E

F
mà lại là công thức liên hệ giữa cường độ điện trường E giữa hai bản
q

tự điện đã được tích điện, hiệu điện thế U và khoảng cách d giữa hai bản tụ:

E

F
.
q
Không nên quan niệm định nghĩa đơn vị đo đại lượng vật lí là nhiêu

khê, dài dòng, lủng củng mà cho học sinh biết ngay tên đơn vị đo. Nắm được
định nghĩa đơn vị đo đại lượng vật lí có nhiều tác dụng: Học sinh biết cách đo
đại lượng vật lí; Củng cố công thức định nghĩa đại lượng; Suy ra được các
đơn vị đo trong hệ đơn vị khác, do vậy biết cách đổi đơn vị; Kiểm tra nhanh
nhất kết quả tính toán về vật lí (vì các công thức, phương trình vật lí khác với
các công thức, phương trình toán học là không chỉ đòi hỏi sự bằng nhau ở cả
hai vế về độ lớn mà cả về đơn vị).
Bước 5. Vận dụng khái niệm vào thực tiễn
Chỉ đến khi vận dụng khái niệm vào thực tiễn, thường là giải các bài
tập củng cố hay bài tập về nhà, giải thích những sự vật, hiện tượng cụ thể, dự
đoán những dấu hiệu, những hiện tượng có thể cảm nhận được trong thực tiễn
bằng giác quan, có thể đo lường được…mà nội dung của khái niệm mới dần
dà được mở rộng, bổ sung đầy đủ và chính xác thêm. Tuy nhiên, cần lưu ý
việc mở rộng, bổ sung này phải tùy thuộc vào trình độ học sinh mà xác định
mức độ thích hợp. Đồng thời, yêu cầu họ không được áp dụng các công thức,
phương trình vật lí một cách máy móc, mà phải dùng kiến thức đã học phân
tích hiện tượng, nhờ thế tìm ra các công thức, phương trình cần vận dụng để
có thể thu được lời giải. Các bước trong dạy học các khái niệm về đại lượng
vật lí thuộc loại này được trình bàytheo sơ đồ sau:


18

Bước 1: Vạch ra đặc điểm định tính của khái niệm

Bước 2: Làm sáng tỏ đặc điểm định lượng của khái niệm

Bước 3: Định nghĩa khái niệm

Bước 4: Xác định đơn vị đo

Bước 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

1.1.5.2 Sơ đồ 2
Các khái niệm về đại lượng vật lí được hình thành cho học sinh thuộc
sơ đồ này thuộc hai trường hợp sau:
- Là các khái niệm trừu tượng mà học sinh không có tri giác sẵn có về
chúng, hoặc giáo viên không thể dựa vào kinh nghiệm của học sinh về vấn đề
đang nghiên cứu.
- Có các quá trình nghiên cứu mối quan hệ định lượng giữa các khái
niệm đã biết, tự nhiên nảy sinh một khái niệm mới. Nghĩa là ta đã phát hiện ra
đặc điểm định lượng trước. Cụ thể là tìm được một biểu thức không phụ thuộc
vào các điều kiện bên ngoài, chỉ phụ thuộc vào bản thân sự vật, hiện tượng,