XÂY DỰNG và sử DỤNG THÍ NGHIỆM tự tạo THEO HƯỚNG TÍCH cực hóa HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC của học SINH TRONG dạy học PHẦN“CƠ học” vật lí lớp 12 NÂNG CAO

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO
HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA
HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ
Demo Version - Select.Pdf SDK

LỚP 12 NÂNG CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

HUẾ - NĂM 2015


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO
HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA
HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ
LỚP 12 NÂNG CAO
Demo Version - Select.Pdf SDK
Chuyên ngành : Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lí
Mã số

: 62 14 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ VĂN GIÁO

HUẾ - NĂM 2015


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

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh

Demo Version - Select.Pdf SDK


Lời cảm ơn
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến
PGS.TS. Lê Văn Giáo đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tác
giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, Ban Đào
tạo Sau Đại học, Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm,
Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và tổ
bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học sư
phạm - Đại học Huế cùng qúi thầy, cô giáo ở các trường
THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT

Đốc Binh Kiều, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2 đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực
nghiệm sư phạm và hoàn thành luận án.

Demo Version - Select.Pdf SDK

Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành

đến PGS.TS.Lê Công Triêm và PGS.TS.Trần Huy Hoàng
đã dành nhiều thời gian góp ý cho tác giả trong thời gian
nghiên cứu và hoàn chỉnh luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt
thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT

VIẾT ĐẦY ĐỦ

CSVC

Cơ sở vật chất

DH

Dạy học

DHVL

Dạy học vật lí

ĐC

Đối chứng

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HĐNT

Hoạt động nhận thức

HS

Học sinh

MVT

Máy vi tính

PPDH

Phương pháp dạy học

QTDH

Qúa trình dạy học

SGK

Sách giáo khoa

SGV

Sách giáo viên

TBTN

Thiết bị thí nghiệm

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thí nghiệm

TTC

Tính tích cực

ThN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

TNTT

Thí nghiệm tự tạo

Demo Version - Select.Pdf SDK


MỤC LỤC
1. Lí do chọn đề tài ..............................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ......................................................................................3
3. Giả thuyết khoa học ........................................................................................................3
4. Nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................................................4
5. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................................4
6. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................4
7. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................4

8. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................................5
9. Cấu trúc của luận án ........................................................................................................6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường
phổ thông .............................................................................................................................7
1.2. Những nghiên cứu về thí nghiệm tự tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học
vật lí ...................................................................................................................................
11
Demo Version - Select.Pdf SDK
1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nước ...............................................................................11
1.2.2. Những nghiên cứu trong nước................................................................................13
1.3. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết đối với luận án..................................................22
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ
NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC
CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
2.1. Hoạt động nhận thức ..................................................................................................24
2.1.1. Khái niệm ................................................................................................................24
2.1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí.........................................24
2.1.2.1. Quá trình nhận thức của học sinh ........................................................................24
2.1.2.2. Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí ............................................26
2.1.2.3. Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí.....................................................27
2.1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề .......28


2.1.3.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí ..........................................................28
2.1.3.2. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ...............29
2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ......................31
2.2.1. Tính tích cực ...........................................................................................................31
2.2.2. Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy
học vật lí ..........................................................................................................................32

2.2.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức ........................................................34
2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức ....................................................35
2.3. Thí nghiệm tự tạo .......................................................................................................36
2.3.1. Khái niệm ................................................................................................................36
2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo .....................................................................................37
2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản..................................................................................38
2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp..................................................................................38
2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại ...................................................................................38
2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo.............................................................39
2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong

Demo Version - Select.Pdf SDK

dạy học vật lí .....................................................................................................................39
2.3.4.1. Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh ....40
2.3.4.2. Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh ..
.......................................................................................................................................41
2.3.4.3. Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh ...........42
2.3.4.4. Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng kỹ xảo của học
sinh.....................................................................................................................................44
2.4. Quy trình tự tạo thí nghiệm và cách thức sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học
vật lí ...................................................................................................................................45
2.4.1. Quy trình tự tạo thí nghiệm.....................................................................................45
2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm .........................................................45
2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí .................................................46
2.4.2. Cách thức sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí .....................................52
2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo .........................................................52


2.4.2.2. Cách thức sử dụng thí nghiệm tự tạo tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

trong dạy học vật lí ............................................................................................................53
2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao .............................................58
2.5.1. Mục đích điều tra ....................................................................................................59
2.5.2. Phương pháp điều tra ..............................................................................................59
2.5.3. Kết quả điều tra .......................................................................................................60
 Kết luận chương 2 ........................................................................................................64
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY
HỌC VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC”
3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao .............................66
3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao ........................70
3.2.1. Thí nghiệm sóng dừng............................................................................................70
3.2.2. Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa ..............................................................80
3.2.3. Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng ..............................................................84
3.2.4. Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay .............................89
3.2.5. Thí nghiệm giao thoa sóng nước ............................................................................91

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.2.6. Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn ..........................................95
3.2.7. Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng
đối với trục quay..............................................................................................................100
3.2.8. Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng .....................................................................105
3.2.9. Thí nghiệm sự phản xạ sóng .................................................................................107
3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao
với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ................................................................................110
3.3.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”................................110
3.3.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................110
3.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..............................................................................112
3.3.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay
quanh một trục cố định”..................................................................................................116

3.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................116
3.3.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..............................................................................117


3.3.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen
động lượng”.....................................................................................................................122
3.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................122
3.3.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục) ......................................................123
 Kết luận chương 3 ......................................................................................................123
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm .........................................................................125
4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................................................131
 Kết luận chương 4 ......................................................................................................146
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ................................................................................148
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................151
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1. Đơn xác nhận ………………………………………………………P1
PHỤ LỤC 2. Phiếu điều tra ………………………………………………………P5
PHỤ LỤC 3. Kết quả điều tra………………………………………………. ..... P10
PHỤ LỤC 4. Tiến trình tổ chức dạy học ............................................................ P14

Demo Version - Select.Pdf SDK

PHỤ LỤC 5. Bảng thuyết minh của học sinh về thiết kế, chế tạo thí nghiệm ..... P39
PHỤ LỤC 6. Đề kiểm tra .................................................................................. P44
PHỤ LỤC 7. Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm ......................................... P54


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Bảng thống kê các trường, GV và HS tham gia điều tra ................................59
Bảng 2.2. Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông ...................................60
Bảng 2.3. Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV .........................................61
Bảng 2.4. Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH....................................................61
Bảng 2.5. Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH ..............................................62
Bảng 2.6. Các mức độ sử dụng TNTT để kiểm chứng kiến thức trong DHVL .............62
Bảng 3.1. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây ...................................................72
Bảng 3.2. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây ..............................................73
Bảng 3.3. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số ......................................................................73
Bảng 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) ................76
Bảng 3.5. Sóng dừng phụ thuộc tần số (bộ rung mô-tơ điện) .........................................76
Bảng 3.6. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện) ......................77
Bảng 3.7. Giá trị biên độ và chu kì của con lắc lò xo được xác định từ TN ...................83
Bảng 3.8. Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây ..............98

Demo Version - Select.Pdf SDK

Bảng 3.9. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m .................99
Bảng 3.10. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch  ..................100
Bảng 4.1. Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1....................................................126
Bảng 4.2. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và
đối chứng vòng 1.............................................................................................................127
Bảng 4.3. Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2.....................................127
Bảng 4.4. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và
đối chứng vòng 2.............................................................................................................128
Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút ..........................................134
Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1 ...........................134
Bảng 4.7. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 1 ...........................140
Bảng 4.8. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 2 ...........................140
Bảng 4.9. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 45 phút ....................................140

Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra ............................................141


Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ................................................141
Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................................141
Bảng 4.13. Bảng tổng hợp các tham số thống kê...........................................................144

Demo Version - Select.Pdf SDK


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây......................................................................26
Hình 2.2. TN bảo toàn momen động lượng .....................................................................37
Hình 2.3. TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt ......................................................................38
Hình 2.4. TN về chuyển động bằng phản lực ..................................................................38
Hình 2.5. Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời .................................................38
Hình 2.6a.b. Kết quả TN momen quán tính .....................................................................40
Hình 2.7a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) ........................................41
Hình 2.8a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo) ........................................42
Hình 2.9a.b. TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo) .................................................45
Hình 2.10. Phương án tự tạo TN sóng dừng ....................................................................50
Hình 2.11a.b. TN sóng dừng ............................................................................................51
Hình 2.12. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây............................................51
Hình 2.13. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây .....................................52
Hình 2.14. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số ....................................................................52

Demo Version - Select.Pdf SDK

Hình 2.15a.b. TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục) .....................54

Hình 2.16a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ..................................56
Hình 2.17. HS tiến hành TN với ghế xoay ......................................................................57
Hình 3.1. Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm ..........................................70
Hình 3.2. Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ...................................74
Hình 3.3a.b. TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ...........................................................75
Hình 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) ..........76
Hình 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện) ...................................77
Hình 3.6. Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây................................................79
Hình 3.7. Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau ......................................79
Hình 3.8a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa .................................................................81
Hình 3.9a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ....................................82
Hình 3.10. Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo ......................................82
Hình 3.11. TN ghế xoay....................................................................................................87


Hình 3.12. HS tiến hành TN với ghế xoay .......................................................................87
Hình 3.13a.b. Tiến hành TN với người gỗ .......................................................................88
Hình 3.14. Con quay dân gian ..........................................................................................89
Hình 3.15. TN con quay....................................................................................................90
Hình 3.16ab. Tiến hành TN với con quay ........................................................................90
Hình 3.17a.b. Chuyển động của con quay .......................................................................90
Hình 3.18. TN giao thoa sóng nước .................................................................................91
Hình 3.19. TN giao thoa sóng nước .................................................................................92
Hình 3.20a.b. Hiện tượng giao thoa sóng nước ...............................................................93
Hình 3.21. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng ........................................................................93
Hình 3.22. Đường truyền của hai sóng từ hai nguồn dao động S1 và S2 đến M ...........94
Hình 3.23. Đồng hồ đo thời gian hiện số .........................................................................96
Hình 3.24a.b. Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị ...........................................97
Hình 3.25a.b. Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại ...................97
Hình 3.26. TN khảo sát chu ..............................................................................................98

kì dao động của con lắc đơn .............................................................................................98

Demo Version - Select.Pdf SDK

Hình 3.27. Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi ...........98
Hình 3.28. Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay đổi ....99
Hình 3.29a.b. TN momen quán tính ...............................................................................101
Hình 3.30. Sự phân bố các thanh gỗ bên trong hộp .......................................................101
Hình 3.31a.b. TN momen quán tính (hai hộp tròn) .......................................................102
Hình 3.32. Hợp lực tác dụng lên hộp tròn ......................................................................102
Hình 3.33. Đĩa tròn và vành tròn ..................................................................................103
Hình 3.34a.b. TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn) .............................................104
Hình 3.35. TN hiện tượng cộng hưởng ..........................................................................106
Hình 3.36a.b. Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn ................................................106
Hình 3.37a.b. TN sự phản xạ sóng .................................................................................107
Hình 3.38a.b. TNTT sự phản xạ sóng ............................................................................108
Hình 3.39. Sự phản xạ sóng ............................................................................................109


DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn của DH GQVĐ ........................................................................30
Sơ đồ 2.2. Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng .................................................................33
Sơ đồ 2.3. Quy trình tự tạo thí nghiệm ............................................................................49
Sơ đồ 2.4. Cách thức sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL ..................58
Sơ đồ 3.1. Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao .....................................66
Sơ đồ 3.2. Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn”..................68
Sơ đồ 3.3. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ” ..............................68
Sơ đồ 3.4. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ”......................................69
Sơ đồ 3.5. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT....................................69

Sơ đồ 3.6. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”
.....................................................................................................................................112
Sơ đồ 3.7. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực học
của vật rắn quay quanh một trục cố định”......................................................................117
Sơ đồ 3.8. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng. Định

Demo Version - Select.Pdf SDK

luật bảo toàn momen động lượng” .................................................................................123
Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra...........................................141
Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra................................................141
Biểu đồ 4.2 . Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ............................142
.....................................................................................................................................142
Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................................142


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức của con người được
xem là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội. Để đáp ứng được sự phát
triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu tố quyết
định, điều đó đã đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ là phải đào tạo ra những con
người mới có đủ phẩm chất và năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với
trình độ phát triển của xã hội. Muốn vậy, đòi hỏi ngành giáo dục phải có sự đổi mới
một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo
hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS).
Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy
được TTC, tự giác, chủ động và sáng tạo của HS. Điều đó đã được cụ thể hóa tại
điều 28 của Luật Giáo Dục (2005): “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát
huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm

của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo
nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm,

Demo Version - Select.Pdf SDK

đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [62]. Vấn đề đổi mới PPDH,
tiếp tục được quán triệt trong Chiến lược phát triển Giáo dục giai đoạn từ năm
2001 - 2010, tại mục 5.2 đã ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo
dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng
dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp thu tri thức; dạy cho người học
phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân
tích, tổng hợp; phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính
tự chủ của HS, sinh viên trong quá trình học tập…”[6].
Thực trạng DHVL ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc dạy học vật lí vẫn
còn mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú
trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn HS chỉ ngồi nghe,
tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng đến việc khai
thác các phương tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH. Do đó, để nâng cao chất
lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp

1


ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước tại Hội nghị lần thứ 8, Ban
Chấp hành Trung ương khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo,
đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa - hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường
định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh
mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động,
sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp
đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích

tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển
năng lực…”. Nghị quyết số 29-NQ/TW đã nhấn mạnh trong quá trình giáo dục
phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của
quá trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức [17].
Việc nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ trẻ trở thành những
người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước phải
gắn liền với việc đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH. Ở trường phổ thông, HS
không những phải nắm vững nội dung kiến thức môn học mà còn phải có khả năng
vận dụng những kiến thức đó vào trong thực tiễn đời sống và sản xuất, phải có

Demo Version - Select.Pdf SDK

những kĩ năng cần thiết của người lao động mới. Đối với DH môn vật lí ở trường
phổ thông, mục tiêu đó được cụ thể trong bốn nhiệm vụ: giáo dưỡng, giáo dục, phát
triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Trong đó phát triển năng lực cho HS, đặc biệt
là năng lực nhận thức là nhiệm vụ rất quan trọng. Phát triển năng lực nhận thức cho
HS bao gồm: rèn luyện những thao tác hành động, phương pháp nhận thức cơ bản,
công cụ để HS chiếm lĩnh kiến thức, vận dụng sáng tạo kiến thức GQVĐ trong học
tập và hoạt động thực tiễn.
Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra
từ những quan sát và TN. Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến
thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng. Bởi vậy, trong dạy học vật lí (DHVL)
ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn
trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS. Mặt khác, sự
cần thiết của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật

2


nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư

duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động” [45].
Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH đang gặp nhiều khó
khăn, do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan khác nhau. Trong đó, một
trong những nguyên nhân cơ bản là do thiết bị thí nghiệm (TBTN) được trang bị
chưa đáp ứng được đòi hỏi của việc DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS,
điều đó phần nào đã ảnh hưởng đến chất lượng của việc DHVL ở trường phổ thông
hiện nay. Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí
phức tạp cần được trực quan hóa qua TN nhưng với những TN trong danh mục tối
thiểu thì không thể đáp ứng đủ. Do đó hướng nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí
nghiệm tự tạo (TNTT) trong DHVL là một hướng đang được quan tâm ở nhiều
nước trên thế giới.
Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính
trừu tượng, vì vậy cần phải được trực quan hóa trong QTDH. Tuy nhiên, các TBTN
ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao
hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử

Demo Version - Select.Pdf SDK

dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học
sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số
thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông.
Đề xuất cách thức sử dụng thí nghiệm tự tạo tổ chức hoạt động nhận thức cho
học sinh trong dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học
phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và cách thức sử dụng thí
nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt
động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích

cực nhận thức của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật
lí ở trường phổ thông.

3


4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT
trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL.
- Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN.
- Nghiên cứu đề xuất cách thức sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong
DHVL.
- Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN và thực trạng của việc tự tạo
TN và sử dụng TNTT trong DHVL ở trường phổ thông.
- Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao.
- Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao.
- Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng
cao với sự hỗ trợ của TNTT.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của
việc sử dụng TNTT trong DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS.

Demo Version - Select.Pdf SDK

5. Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT.
6. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ
học” vật lí lớp 12 nâng cao.

7. Phương pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, Luật Giáo
dục, các tạp chí khoa học, luận án, luận văn cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và
Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp giáo dục hiện nay ở các cấp học, bậc học
mà cụ thể ở cấp THPT.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận tâm lí học, giáo dục học, lí luận DH và lí luận DH
bộ môn theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS.
- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”.

4


- Nghiên cứu những tài liệu về sử dụng TN trong việc tổ chức HĐNT cho HS
theo hướng phát huy TTC nhận thức.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra GV ở các trường THPT để nắm bắt được thực trạng về TBTN và
việc tự tạo TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.
- Điều tra HS ở các trường THPT để tìm hiểu việc tổ chức hoạt động DH bộ
môn vật lí được GV giảng dạy vật lí thực hiện như thế nào?
7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tiến hành TNSP ở các trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của
đề tài, cụ thể là xem xét việc tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT có góp
phần tích cực hóa HĐNT của HS trong DH hay không?
7.4. Phương pháp thống kê toán học
- Dựa vào các số liệu thu được, thống kê, phân tích và xử lí kết quả.
- Kiểm định giả thiết thống kê.
8. Những đóng góp mới của luận án
8.1. Về mặt lí luận

Demo Version - Select.Pdf SDK

- Đã góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận của việc sử dụng TNTT tổ
chức HĐNT cho HS trong DHVL, cụ thể là làm rõ hơn nội hàm của khái niệm
TNTT và đã tiến hành phân loại TNTT.
- Đề xuất được quy trình tự tạo TN, làm căn cứ cho việc tự tạo TN. Quy trình
này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung
bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án
TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng
cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN.
- Đề xuất được cách thức sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL.
Trong cách thức này đã chỉ ra việc sử dụng TNTT ở các giai đoạn khác nhau của
QTDH, đó là: sử dụng TNTT trong đề xuất vấn đề, sử dụng TNTT trong giải quyết vấn
đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức. Điều đó đã giúp cho việc khai
thác và sử dụng TNTT trong DHVL phát huy được TTC nhận thức của HS.

5


8.2. Về mặt thực tiễn
- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến
hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao bao
gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động
lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật
rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng
của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng; TN hiện tượng cộng hưởng và TN
sự phản xạ sóng.
- Vận dụng cách thức sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề
xuất và các TNTT đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong
phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Các tiến trình DH này và các TNTT đã được tiến

hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước đầu đã khẳng định
được tính khả thi và hiệu quả trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC
nhận thức của HS trong QTDH, qua đó góp phần nâng cao kết quả học tập của HS.
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội

Demo Version - Select.Pdf SDK

dung của luận án gồm 4 chương:
Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo
hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường
phổ thông
Chương 3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng
cao phần “Cơ học”
Chương 4. Thực nghiệm sư phạm

6