tóm tắt luận án vật lý

B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM H NI

DNG XUN QUí

Xây dựng v sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập
theo hớng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo
của học sinh trong dạy học chơng dao động cơ
ở lớp 12 trung học phổ thông

Chuyờn ngnh: Lớ lun v Phng phỏp dy hc b mụn Vt lớ
Mó s: 62.14.10.02

TểM TT LUN N TIN S GIO DC HC

H Ni - 2011


Công trình được hoàn thành tại: Tổ Phương pháp giảng dạy
Khoa Vật lí Trường ĐHSP Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hưng

Phản biện 1:PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc - Trường ĐH Vinh
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Việt – NXB Giáo Dục
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Văn Khải – ĐH Thái Nguyên

Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Trường
họp tại Trường ĐHSP Hà Nội
Vào hồi

giờ

ngày

tháng

Có thể tìm luận án tại
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường ĐHSP Hà Nội

năm


DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Dương Xuân Quý (2007), « Cải tiến và sử dụng thí nghiệm con lắc lò xo
thẳng đứng phần dao động điều hòa vật lí lớp 12 », Tạp chí Thiết bị giáo
dục, (17), tr. 21-24.
2. Dương Xuân Quý (2008), « Xây dựng và sử dụng thiết bị con lắc lò xo
ngang trong dạy học dao động cơ- Vật lí 12 trung học phổ thông », Tạp
chí Giáo dục, (số đặc biệt 5/2008), tr.92-94.
3. Dương Xuân Quý (2009), « Chế tạo và sử dụng thiết bị con lắc đơn trong
dạy học dao động cơ ( Vật lí 12 trung học phổ thông) », Tạp chí Giáo
dục, (207), tr.41-43.
4. Nguyễn Văn Biên, Dương Xuân Quý (2009), « Sử dụng phần mềm
Microsoft Excel phân tích qũy đạo chuyển động của các vật trong dạy
học vật lí ở trường phổ thông », Tạp chí giáo dục, (211), tr.41-44.
5. Dương Xuân Quý (2009), « Chế tạo thiết bị thí nghiệm tổng hợp hai dao
động điều hòa dùng trong dạy học vật lí 12 ở trường THPT », Tạp chí
Khoa học, Đại học Sư phạm Hà Nội, (54), tr.23-28.
6. Dương Xuân Quý (2009), « Mô hình giã gạo bằng sức nước (con lắc tích
thoát) dùng trong dạy học vật lí phổ thông », Tạp chí Thiết bị giáo dục,

(50), tr.36-38.
7. Dương Xuân Quý (2010), « Thiết kế chế tạo một số thiết bị thí nghiệm
sử dụng trong dạy học về dao động cơ ở lớp 12 ». Tạp chí Giáo dục,
(số đặc biệt, 3/2010), tr.57-59.
8. Dương Xuân Quý, « Chế tạo con lắc hỗ trợ quá trình dạy học về dao
động cơ (Vật lí 12) », Tạp chí Thiết bị Giáo dục, (57), tr.36-39.
9. Dương Xuân Quý (2010), « Con lắc vật lí trong dạy học về dao động cơ
ở lớp 12 ». Tạp chí Giáo dục , (250), tr.45-47.


MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chúng ta đang sống trong một thế giới mới - thế giới của nền kinh tế
toàn cầu có tính linh hoạt, nhạy cảm, mau phục hồi, mở và tự điều chỉnh
với mức độ rất lớn. Đó là thế giới mang lại những khả năng mới phi
thường nhưng cũng luôn tiềm ẩn các thách thức không nhỏ. Những thuộc
tính này là kết quả của giai đoạn phát triển vượt bậc trong lĩnh vực khoa
học - công nghệ vào những năm cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21. Chính
những điều này đã dẫn đến sự thay đổi căn bản về hình mẫu con người mới
trong xã hội - sản phẩm của quá trình giáo dục. Đó phải là những con
người có nền tảng kiến thức vững chắc, có khả năng thích nghi, biết nhận
dạng và linh hoạt giải quyết các vấn đề liên tục đặt ra trong cuộc sống.
Nhận thức được xu thế của thời đại, Đảng và Nhà nước ta đã kịp thời
đề ra những chủ trương đúng đắn nhằm điều chỉnh và lãnh đạo sự phát
triển của nền giáo dục. Các nghị quyết của Đảng đã chỉ rõ: “Cần ưu tiên
hàng đầu cho việc nâng cao chất lượng dạy và học, đổi mới chương trình,
nội dung và phương pháp dạy học… phát huy khả năng sáng tạo và độc lập
suy nghĩ của HS- SV ”.
Trong những năm gần đây, việc dạy học bộ môn Vật lí ở trường phổ
thông cũng đã được quan tâm nghiên cứu đổi mới ở nhiều góc độ: mục tiêu;

nội dung chương trình, sách giáo khoa và đặc biệt nhấn mạnh đến việc đổi mới
phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học. Với lĩnh vực phương pháp
dạy học, chiến lược được lựa chọn phù hợp với xu hướng đổi mới trên thế
giới, đáp ứng được yêu cầu phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của
HS trong học tập là: Trong dạy học, phải tạo điều kiện để HS được giải quyết
các vấn đề học tập phỏng theo quá trình các nhà bác học tìm ra kiến thức vật lí.
1


Khi đó, HS có điều kiện phát triển tối đa tính tích cực nhận thức, có nhiều cơ
hội để phát triển năng lực sáng tạo và qua đó, họ chiếm lĩnh được kiến thức
một cách vững chắc, đồng thời trang bị cho mình các phương pháp nghiên
cứu vật lí, biến chúng thành năng lực giải quyết vấn đề của bản thân. Tất cả
những điều đó là tiềm lực để sau khi ra trường, HS có thể tiếp tục vận dụng
trải nghiệm ở các tình huống mới thuộc các lĩnh vực mới.
Qua tìm hiểu thực tế dạy học bộ môn vật lí ở các trường THPT của
nước ta từ trước đến nay, chúng tôi nhận thấy: Việc tổ chức hoạt động dạy
học chương “Dao động cơ” còn gặp rất nhiều khó khăn, chưa đáp ứng được
yêu cầu đổi mới nêu trên, cụ thể là:
- Về mặt nhận thức, GV và các nhà quản lí giáo dục còn lúng túng
trong vận dụng lí luận về đổi mới phương pháp dạy học. Mặc dù dao động
cơ là phần kiến thức quan trọng, nhưng việc dạy học chỉ dừng lại ở mức độ
thấp, trong đó GV thông báo hiện tượng, giảng giải các kiến thức trong
SGK để HS hiểu và ghi nhớ, sau đó GV ra rất nhiều dạng bài tập khác
nhau cho HS vận dụng lí thuyết nhằm luyện thi tốt nghiệp và thi đại học.
Điều này đưa đến một thực trạng là các giờ học về dao động cơ thường
biến thành các giờ giải bài tập toán.
- Về mặt lí luận, chưa có các nghiên cứu hệ thống và cụ thể tiến trình
dạy học giải quyết vấn đề các kiến thức về dao động cơ.
- Đặc biệt, các TBTN dùng cho việc dạy học phần kiến thức này còn

rất thiếu và nếu có thì cũng chưa đáp ứng được các yêu cầu của việc đổi
mới theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của HS. Đây
cũng là một trong những nguyên nhân cơ bản làm cho khó áp dụng kiểu
dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học chương này, làm cho HS kém

2


hứng thú trong học tập và không có điều kiện để phát triển tính tích cực và
năng lực sáng tạo.
Với những phân tích trên, chúng tôi lựa chọn vấn đề:
“Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập theo hướng phát
triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học
chương “Dao động cơ”ở lớp 12 trung học phổ thông ” làm đề tài nghiên
cứu của luận án.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Vận dụng lí luận về việc xây dựng và sử dụng TBTN trong dạy học
giải quyết vấn đề vào việc xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong dạy
học một số kiến thức cuả chương “Dao động cơ” ở lớp 12 THPT nhằm phát
triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong học tập.
3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Khách thể nghiên cứu của đề tài là quá trình dạy học chương “Dao
động cơ”- Vật lí lớp 12 THPT.
- Đối tượng nghiên cứu là các TBTN thực tập và quá trình tổ chức dạy
học giải quyết vấn đề một số kiến thức ở chương “Dao động cơ” lớp 12
THPT.
4.GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng được các TBTN thực tập về dao động cơ đáp ứng được
các yêu cầu của TBTN thực tập và sử dụng chúng hợp lí trong những giai
đoạn nhất định của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát triển

được tính tích cực, năng lực sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng
kiến thức của HS trong học tập.
5. CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Để đạt được mục đích, đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu sau:
3


- Nghiên cứu lí luận về việc phát triển tính tích cực và năng lực sáng
tạo của HS trong dạy học giải quyết vấn đề và về việc xây dựng và sử
dụng TBTN thực tập trong dạy học giải quyết vấn đề.
- Nghiên cứu chương trình vật lí, SGK, các tài liệu có liên quan đến
các kiến thức về dao động cơ ở lớp 12 THPT để xác định: cấu trúc nội
dung, mục tiêu và từ đó, xác định được các TN cần tiến hành trong dạy học
về dao động cơ.
- Tìm hiểu thực tế dạy học phần kiến thức này ở trường THPT, bao
gồm: các hiểu biết của HS về dao động cơ trước khi học, phương pháp dạy
phổ biến của GV và phương pháp học của HS, các hình thức tổ chức dạy
học phần này và đặc biệt là các khó khăn về mặt TBTN.
- Thiết kế, chế tạo các TBTN thực tập để có thể tiến hành các TN với chúng
dưới dạng các TN của HS trong quá trình dạy học theo hình thức hoạt động nhóm.
- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức của chương “Dao động
cơ”, trong đó có sử dụng các TBTN thực tập đã xây dựng bao gồm: lập sơ
đồ tiến trình dạy học kiến thức và soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể.
- TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo
nói chung và của hệ thống TBTN thực tập đã xây dựng nói riêng. Từ đó,
sửa đổi, bổ sung và hoàn thiện tiến trình dạy học cũng như hệ thống
TBTN. Kết quả TNSP cũng được dùng làm cơ sở để bước đầu đánh giá
hiệu quả của tiến trình dạy học nói chung và của hệ thống TBTN thực tập
nói riêng đối với việc phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS
cũng như sơ bộ đánh giá chất lượng kiến thức của HS.

4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành các nhiệm vụ, đề tài đã sử dụng phối hợp các phương
pháp nghiên cứu sau:
4


- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
* Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước để làm rõ về mặt lí
luận việc vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học các kiến
thức vật lí cụ thể và vai trò, vị trí của TN trong kiểu dạy học này.
* Nghiên cứu các tài liệu, đặc biệt là SGK, SGV, SBT, các sách
tham khảo về dao động cơ và về các TBTN dao động cơ.
- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin về quá trình
dạy học chương “Dao động cơ”.
- Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm: thiết kế, chế tạo các TBTN;
thử nghiệm các phương án TN trong phòng TN.
- Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT.
- Phương pháp thống kê toán học: xử lí, đánh giá kết quả điều tra và
kết quả TNSP.
7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Trên cơ sở lí luận về dạy học giải quyết vấn đề, đề xuất tiến trình dạy
học giải quyết vấn đề bằng con đường suy luận lí thuyết trong dạy học vật lí.
- Bổ sung, hoàn thiện quy trình xây dựng TBTN thực tập để đáp ứng
được các yêu cầu của TBTN thực tập vật lí được sử dụng trong dạy học
giải quyết vấn đề.
- Vận dụng quy trình xây dựng TBTN thực tập đã bổ sung, đã tìm
được cách ghi mới đồ thị li độ dao động; nhờ đó, đã xây dựng được 5
TBTN thực tập để HS sử dụng trong học tập các kiến thức về dao động cơ
ở lớp 12. Ngoài ra, đã xây dựng được 1 TBTN thực tập để HS sử dụng khi
nghiên cứu dao động cưỡng bức- cộng hưởng và một số ứng dụng kĩ thuật

về dao động cưỡng bức. Sáu TBTN này đáp ứng được các yêu cầu đối với
TBTN thực tập được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông. Đặc
5


biệt, TBTN thực tập về tổng hợp dao động được chế tạo dựa trên phương
án hoàn toàn mới, chưa được nghiên cứu để đưa vào sử dụng trong dạy học
vật lí từ trước đến nay.
- Vận dụng tiến trình dạy học giải quyết vấn đề bằng con đường suy
luận lí thuyết đã đề xuất, soạn thảo 4 tiến trình dạy học ứng với 6 kiến thức
của chương “Dao động cơ”- Vật lí lớp 12, trong đó có sử dụng một số
TBTN thực tập đã chế tạo được. Các tiến trình dạy học này nói chung và
các TBTN thực tập nói riêng đã được TNSP bước đầu khẳng định hiệu quả
của chúng đối với việc phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo và góp
phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS.

6


Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Những thành tựu nổi bật của các ngành khoa học liên quan đến việc
dạy học khẳng định:
- Mục tiêu của các nền giáo dục trên toàn thế giới trong thế kỉ mới là tạo ra
những con người vừa có nền tảng kiến thức vững chắc vừa có khả năng thích
nghi, biết nhận dạng và giải quyết các vấn đề phức tạp đặt ra trong cuộc sống
- Việc học chỉ đạt hiệu quả, đáp ứng được mục tiêu nếu hoạt động học
của người học (nói chung) và HS (nói riêng) luôn được tạo điều kiện để
phát triển được tính tích cực và năng lực sáng tạo, qua đó HS chiếm lĩnh

được kiến thức, phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Đây là những điều
quan trọng mà HS cần được trang bị khi học tập ở nhà trường.
- HS sẽ phát huy được tính tích cực, sáng tạo để chiếm lĩnh kiến thức, phát
triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua việc đặt HS vào các tình huống học
tập hợp lí, từ đó họ được trực tiếp tác động lên đối tượng học tập để thu nhận
kiến thức, theo cách thức mà các nhà bác học đã tìm ra kiến thức đó.
Xu hướng đổi mới dạy học này hiện đang được nghiên cứu triển khai
mạnh mẽ ở Việt Nam với các công trình của các nhà nghiên cứu giáo dục,
đặc biệt là của các nhà lí luận dạy học bộ môn và được cụ thể hóa ở các đề
tài của các nghiên cứu sinh và các học viên cao học.
Tuy nhiên, qua tìm hiểu thực tế dạy học chương “Dao động cơ” chúng
tôi nhận thấy việc dạy học các kiến thức về dao động cơ vẫn chưa có
những thay đổi đáng kể, chủ yếu vẫn theo hình thức “GV giảng giải minh
họa, HS lắng nghe và làm theo sự chỉ dẫn của GV ”. Theo chúng tôi, có 2
nguyên nhân cơ bản của các khó khăn này:
7


- Chưa có các công trình nghiên cứu việc vận dụng các lí luận dạy học
hiện đại cho việc dạy học phần kiến thức này.
- Đặc biệt là các TBTN để sử dụng cho việc dạy học hầu hết là còn
thiếu và không đáp ứng được các yêu cầu đổi mới dạy học hiện nay. Ngay
cả các hãng chế tạo TBTN nổi tiếng trên thế giới mặc dù đã đưa ra một số
TBTN về dao động cơ nhưng các thiết bị này đều thực hiện theo xu hướng
kết nối với máy tính nên chưa thực sự phù hợp với việc dạy học ở nước ta.
Trong đề tài, chúng tôi tập trung vào việc chế tạo các TBTN thực tập,
được sử dụng ở dạng TNHS và sử dụng chúng vào việc tổ chức các hoạt
động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề cho từng kiến thức
của chương “Dao động cơ”.
1.2. PHÁT TRIỂN HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, SÁNG TẠO Ở HỌC SINH

TRONG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1.2.1. Phát triển tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí
Trong dạy học, việc phát triển tính tích cực của HS là yêu cầu quan
trọng, quyết định đến chất lượng kiến thức và việc rèn luyện năng lực hoạt
động của HS. Để phát triển tính tích cực của HS trong học tập, cần thường
xuyên phối hợp và vận dụng linh hoạt các biện pháp sau:
- Tạo ra không khí học tập và môi trường học tập với các mối quan hệ
thân thiện trong lớp (nhóm học tập).
- Lựa chọn, phân chia các nhiệm vụ học tập phù hợp với mức độ phát
triển của HS.
- Xây dựng nhiều mức độ và sự đa dạng của hoạt động.
- Tạo điều kiện cho HS thấy được sự gần gũi giữa kiến thức vật lí và
thực tại của thế giới xung quanh.
- Mở rộng điều kiện và phạm vi tự do hành động cho HS.
8


- Tạo điều kiện cho HS được trải nghiệm các hành động nghiên cứu
vật lí điển hình.
- Rèn luyện cho HS việc sử dụng các ngôn ngữ vật lí.
- Rèn luyện cho HS các kĩ năng hoạt động thực nghiệm.
- Tổ chức hoạt động theo các hình thức đa dạng.
- Thiết kế các nhiệm vụ, bài tập đa dạng linh hoạt.
- Tổ chức đánh giá thường xuyên.
Việc thực hiện được tổng thể các biện pháp trên đòi hỏi GV phải có năng
lực tổ chức hoạt động dạy học một cách chủ động, sáng tạo và đặc biệt, cần có
các TBTN cần thiết, nhất là các TBTN thực tập để HS sử dụng ở các giai đoạn
khác nhau của quá trình dạy học.
1.2.2. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí

Trong nhiều dạng năng lực mà con người cần phát triển trong hoạt động,
dạng thức quan trọng nhất cần chú ý trong dạy học hiện nay chính là năng lực
sáng tạo. Để phát triển năng lực sáng tạo của HS trong hoạt động học tập
cần thực hiện đồng bộ và linh hoạt các biện pháp sau:
- Tổ chức môi trường hoạt động học tập của HS gần với môi trường
hoạt động trong khoa học.
- Tổ chức tiến trình dạy học phù hợp với tiến trình xây dựng kiến thức
trong khoa học.
- Trong từng nội dung được nghiên cứu, giao cho HS giải các bài tập
sáng tạo.
- Trong khuôn khổ một nhiệm vụ nhất định, HS cần được tự do xác
định quá trình thực hiện và dự kiến sản phẩm; được lên kế hoạch thực hiện
nhiệm vụ và đánh giá kết quả hoạt động.
- Cần tạo điều kiện cho HS đào sâu suy nghĩ bằng cách đặt các câu hỏi
9


mở, thay vì các câu hỏi yêu cầu nhớ lại, tái hiện...
Trong quá trình học tập, những điều này có thể thực hiện nếu HS được
tăng cường các hình thức hoạt động nhờ tổ chức dạy học theo hình thức
nhóm. Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi cố gắng thực hiện theo hình
thức tổ chức này để góp phần phát triển năng lực sáng tạo của HS.
1.2.3. Phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo ở HS trong dạy
học giải quyết vấn đề
Trong dạy học từng kiến thức vật lí, GV có thể tổ chức quá trình dạy
học ở trường phổ thông phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa
học, kĩ thuật nhằm phát triển tính tích cực, năng lực sáng tạo, năng lực giải
quyết vấn đề của HS. Kiểu dạy học này chính là kiểu dạy học giải quyết
vấn đề. Tiến trình dạy học theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề, theo thứ tự,
bao gồm các bước sau:

* Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: Từ tình huống
với những điều kiện xuất phát (dựa trên kinh nghiệm trong đời sống, hoặc
từ các TN mở đầu, hoặc từ một bài tập…) tạo điều kiện để HS nhận thức
được và chấp nhận vấn đề cần nghiên cứu. Diễn đạt vấn đề bằng một câu
hỏi đòi hỏi ở HS tìm kiếm, xây dựng kiến thức mới. Kiến thức mới này
chính là câu trả lời cho câu hỏi được nêu ra.
* Giải quyết vấn đề: Căn cứ vào các yếu tố đã biết và điều cần tìm,
hướng dẫn HS suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: bằng cách khảo sát
thực nghiệm để đưa ra kiến thức và cách thức thực hiện mới hoặc dựa vào
các kiến thức, cách thức hoạt động đã biết rồi mở rộng phạm vi áp dụng
hoặc vận dụng sáng tạo trong điều kiện mới do vấn đề đặt ra. Sau đó GV
hướng dẫn HS thực hiện giải pháp đã đề xuất.

10


* Kết luận vấn đề: Hướng dẫn HS tổng kết các kết quả của giai
đoạn giải quyết vấn đề, trao đổi, thảo luận và phát biểu kết luận về vấn đề
cần giải quyết rồi vận dụng vào thực tế. Trong quá trình vận dụng có thể
lại nảy sinh vấn đề mới cần giải quyết.
Nghiên cứu chương trình vật
lí ở trường THPT, chúng tôi nhận

2. Nguyên lí/
Thuyết

3.

Những
dự đoán mới

1. Các mô hình/
Quy tắc

4. Thực nghiệm

thấy có khá nhiều nội dung kiến
thức vật lí được xây dựng phỏng
theo con đường suy luận lí thuyết.

Hình 1.1. Bốn giai đoạn nhận thức
Vật lí theo Feynman

Đây là con đường ngày càng quan
trọng trong sự phát triển của khoa

học và đã được nhà vật lí Feynman diễn đạt thành chu trình xây dựng kiến
thức vật lí bằng suy luận lí thuyết (Hình 1.1)
Theo chúng tôi, tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình giải quyết vấn
đề khoa học bằng con đường suy luận lí thuyết (gọi tắt là tiến trình dạy học
giải quyết vấn đề bằng con đường suy luận lí thuyết) được thực hiện theo
các giai đoạn như sau:
- Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
- Giải quyết vấn đề, trước hết là giải quyết vấn đề bằng con đường suy
luận lí thuyết, tiếp theo là thực hiện kiểm nghiệm bằng TN kết quả đã tìm
được từ suy luận lí thuyết.
- Rút ra kết luận nhờ đối chiếu kết quả suy luận lí thuyết với kết quả TN.
Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề bằng con đường suy luận lí
thuyết) được tóm tắt trong sơ đồ Hình 1.2.

11


1.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM THỰC TẬP TRONG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Để thực hiện đổi mới việc dạy học ở trường phổ thông, ở góc độ
TBTN, cần có những nghiên cứu xây dựng các TBTN thực tập nhằm tạo
điều kiện cho các HS trực tiếp thực hiện các TN trong quá trình chiếm lĩnh
kiến thức thông qua việc giải quyết các vấn đề học tập. Điều này sẽ là một
yếu tố quan trọng giúp phát triển tính tích cực và sáng tạo của HS trong
quá trình học tập bộ môn vật lí.
Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu
Dựa vào kinh nghiệm,TN, kiến thức cũ, bài tập… đặt HS vào một tình huống học tập, HS ý thức
được vấn đề học tập đòi hỏi xây dựng một kiến thức mới. Phát biểu vấn đề bằng một câu hỏi.
Vận dụng các kiến thức nào đã biết và vận dụng
các kiến thức đó như thế nào để trả lời câu hỏi ?

Giải quyết vấn đề
Giải quyết vấn đề bằng suy luận lí thuyết
- Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề dựa
cácmới
kiến thức đã biết có liên quan:
Kếttrên
quả
* Xác định các kiến thức đã biết cần sử dụng.
* Xác định cách thức sử dụng các kiến thức đó để thu được kết quả.
- Thực hiện giải pháp: suy luận lôgic từ các kiến thức đã biết để thu được kết quả.
Làm thế nào để kiểm nghiệm bằng TN kết quả
tìm được từ suy luận lí thuyết?
Kiểm nghiệm bằng TN kết quả của quá trình suy luận lí thuyết

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm: xét xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp kết quả thu
được từ suy luận lí thuyết được không? Nếu không được, suy luận logic từ kết quả ra hệ quả
kiểm tra được bằng TN.
- Thiết kế phương án TN: Lựa chọn các chi tiết của TBTN; đề xuất cách bố trí TN, cách tiến
hành thu thập và xử lí các dữ liệu TN.
- Thực thi TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ
liệu TN để thu được kết quả TN.

Hãy rút ra kết luận?
Rút ra kết luận
Đối chiếu kết quả TN với kết quả của quá trình suy luận lí thuyết để rút ra kết luận.
Hình 1.2: Sơ đồ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
bằng con đường suy luận lí thuyết

12


Trong dạy học, TBTN thực tập có rất nhiều vai trò: đối với quá trình
xây dựng kiến thức; đối với việc phát triển kĩ năng, kĩ xảo; đối với việc
phát triển năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề và đối với việc phát
triển thái độ, tình cảm tích cực với môn học. Các vai trò này chỉ được thực
hiện nếu TBTN đáp ứng được các yêu cầu sau:
a) Các yêu cầu chung
TBTN thực tập được chế tạo, trước hết phải đáp ứng được các yêu
cầu theo 4 tiêu chí của TBTN dùng trong dạy học, bao gồm: yêu cầu về
khoa học kĩ thuật – về mặt sư phạm – về mặt kinh tế và về mặt thẩm mĩ.
b) Các yêu cầu đối với TBTN thực tập
Ngoài việc đáp ứng các yêu cầu chung, các TBTN thực tập cần đáp ứng
thêm một số yêu cầu sau: cần được chế tạo để có biên độ sử dụng lớn, hoạt
động ổn định; cần được chế tạo từ các vật liệu có độ bền cao để có thể sử

dụng với tần suất lớn vì trong một giờ học, sẽ có nhiều lượt HS làm TN; có
thể thực hiện được một số phương án bố trí và tiến hành TN khác nhau
nhưng vẫn đạt được một mục đích; phải đảm bảo an toàn ở mức độ cao nhất
có thể cho HS; có số lượng các chi tiết của TB không nhiều nhưng có nhiều
tác dụng, dễ tháo lắp, đổi chỗ khi cần thiết và với thời gian lắp ráp ngắn.
1.4. THỰC TIỄN DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” Ở TRƯỜNG THPT

Qua điều tra tìm hiểu thực tế dạy học ở trường THPT thuộc nhiều vùng
trong cả nước, thực tế cho thấy các giờ học dao động cơ mới chỉ thực hiện
hết phần suy luận lí thuyết là dừng lại để sau đó luyện tập các dạng bài tập
với các mục tiêu đặt ra còn ở các mức độ thấp. Vì thế cần có các nghiên cứu
đồng bộ, từ việc chế tạo TBTN thực tập dành cho HS đến việc sử dụng
trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề bằng suy luận lí thuyết, để có thể
đáp ứng được yêu cầu đổi mới dạy học các kiến thức dao động cơ.
13


Chương 2
XÂY DỰNG CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG ĐỂ
SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CỦA CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” Ở LỚP 12 TRƯỜNG THPT

Qua nghiên cứu, chúng tôi đã xây dựng được 5 TBTN thực tập, sử dụng
cách ghi mới đồ thị dao động theo nguyên tắc tương tác từ, dùng trong dạy học
các kiến thức cơ bản của dao động cơ và chế tạo được 1 TBTN thực tập để cho
HS tiến hành các TN trong học tập các kiến thức dao động cưỡng bức và các
ứng dụng kĩ thuật. Việc xây dựng các TBTN được trình bày theo dàn ý: sự
cần thiết phải chế tạo TBTN, cấu tạo của TBTN, các TN có thể tiến hành
với TBTN và các chú ý cần thiết khi thực hiện TN.
Trên cơ sở các TBTN đã chế tạo đó, tiến hành soạn thảo 4 bài học, ứng

với một số kiến thức cơ bản của chương “Dao động cơ”, theo kiểu dạy học
giải quyết vấn đề nhằm phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS.
2.1. XÂY DỰNG CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM THỰC TẬP
VỀ DAO ĐỘNG CƠ
2.1.1.Chế tạo thiết bị ghi đồ thị dao động
Thiết bị ghi này được chế tạo dựa trên nguyên tắc tương tác từ, đầu bút nam
châm gắn trên vật dao động sẽ hút các mạt sắt ở bảng ghi được kéo chuyển động
thẳng đều để tạo nên vết đồ thị li độ phụ thuộc thời gian. Khi ghi, đầu bút không
chạm vào bảng nên tránh được ma sát làm ảnh hưởng đến dao động. Thiết bị
được chế tạo để liên kết và ghi được đồ thị li độ của các hệ dao động cơ.
2.1.2. Chế tạo TBTN con lắc lò xo ngang
TBTN con lắc lò xo ngang (Hình 2.1) được chế tạo phù hợp với bài học:
một lò xo thích hợp nằm ngang gắn với vật chuyển động trên máng đệm khí được
nối với máy thổi khí công suất nhỏ dùng điện áp một chiều.
2.1.3. Chế tạo TBTN con lắc lò xo thẳng đứng
14


TBTN con lắc lò xo thẳng đứng (Hình 2.2) được chế tạo gồm vật hình trụ được
định hướng chuyển động trên hai dây căng song song để khắc phục được
chuyển động chao đảo của vật khi dao động.

Hình 2.1.TBTN Con lắc lò xo nằm ngang

Hình 2.3. TBTN Con lắc đơn

Hình 2.2. TBTN con lắc lò xo thẳng đứng

Hình 2.4. TBTN Con lắc vật lí

Hình 2.5. TBTN Tổng hợp hai
dao động điều hòa

Hình 2.6. TBTN thùng chứa chòng chành

15


2.1.4. Chế tạo TBTN con lắc đơn
TBTN con lắc đơn (Hình 2.3) được chế tạo thỏa mãn điều kiện đặt ra
gồm vật nhỏ khối lượng m gắn với dây nhẹ không giãn chiều dài l và khắc
phục được chuyển động chao đảo của con lắc nhờ việc kích thích dao động
theo mặt phẳng thẳng đứng.
2.1.5. Chế tạo TBTN con lắc vật lí
TBTN con lắc vật lí (Hình 2.4) được chế tạo ở dạng thanh, là trường
hợp đơn giản của con lắc vật lí. Đây là TBTN mới, dễ chế tạo và sử dụng.
2.1.6. Chế tạo TBTN tổng hợp hai dao động
TBTN tổng hợp hai dao động điều hòa (Hình 2.5) thực hiện việc tổng
hợp hai dao động thành phần mà vẫn giữ nguyên được hai thành phần dao
động đó. Đây là TBTN hoàn toàn mới cho phép tổng hợp được hai dao
động điều hòa cùng phương, cùng tần số.
2.1.7. TBTN dao động cưỡng bức và các ứng dụng kĩ thuật
Đây là một TBTN cho phép thực hiện được các TN khảo sát dao động
cưỡng bức của con lắc lò xo thẳng đứng, con lắc thanh. Đồng thời có thể dùng
để thực hiện các TN diễn tả các ứng dụng kĩ thuật như: minh họa sự rung mạnh
của bệ đỡ máy khi cộng hưởng dao động, minh họa việc sử dụng thùng chứa
chòng chành trong tầu thủy để làm giảm sự lắc lư khi có sóng ( Hình 2.6).
Các thiết bị cơ bản về các hệ dao động cho phép kiểm nghiệm được các
kiến thức rút ra từ suy luận lí thuyết: kiểm nghiệm dạng sin của đồ thị li độ dao
động phụ thuộc thời gian; kiểm nghiệm được biểu thức tính chu kì dao động của

các con lắc với 4 phương án thu thập và xử lí kết quả khác nhau. Việc kiểm
nghiệm đều cho kết quả tốt với độ chính xác rất cao (sai số dưới 5%). Đặc biệt,
phương án xử lí ảnh đồ thị thu được bằng phần mềm Microsoft Excel giúp
khẳng định được dạng sin của đồ thị li độ cũng như xác định rất nhanh các kết
16


quả định lượng về biên độ, chu kì và pha của dao động (Hình 2.7 và Hình 2.8).

Hình 2.7. Phân tích ảnh đồ thị li độ dao động của con lắc lò xo ngang

Hình 2.8. Phân tích ảnh đồ thị tổng hợp hai dao động cùng pha

2.2. SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CỦA
CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” LỚP 12 TRƯỜNG THPT
Vận dụng lí luận dạy học giải quyết vấn đề bằng con đường suy luận lí
thuyết, trên cơ sở các TBTN thực tập đã chế tạo, chúng tôi tiến hành soạn
17


thảo tiến trình dạy học 3 nội dung kiến thức của chương “Dao động cơ”. Ví
dụ trong Hình 2.9 là sơ đồ tiến trình dạy học kiến thức về chu kì dao động
của con lắc lò xo nằm ngang.
Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu:
HS đã biết: khi một vật nặng gắn vào đầu lò xo nhẹ nằm ngang, đầu kia của lò xo được gắn
cố định vào giá, dưới tác dụng của lực đàn hồi, vật dao động quanh vị trí cân bằng. Dao
động của con lắc lò xo nằm ngang có tuân theo quy luật nào không? Nếu có, quy luật của
dao động được diễn tả bằng phương trình nào?
Vận dụng kiến thức nào đã biết và vận dụng như thế nào để tìm được
quy luật dao động và phương trình chuyển động của con lắc lò xo ?

Giải quyết vấn đề
Giải quyết vấn đề bằng suy luận lí thuyết
- Đề xuất giải pháp: Vận dụng phương pháp động lực học, xác định lực tác dụng lên vật, áp
dụng định luật 2 Niu-tơn để tìm gia tốc a = x’’, từ đó tìm ra phương trình chuyển động của vật.
- Thực hiện giải pháp: Thế lực đàn hồi Fdh = - kx vào biểu thức định luật 2, tìm được gia
k
tốc a= x’’ = - x Æ x” + ω2x = 0 (ω =
) gọi là phương trình động lực học. Thông báo
m
nghiệm của phương trình và thử lại để thấy nghiệm là đúng, tìm được kết quả: Dao động của
con lắc lò xo nằm ngang là dao động điều hòa, được diễn tả bằng phương trình x=Acos(ωt + φ).
Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của li độ dao động theo thời gian có dạng hình sin.
Làm thế nào để kiểm nghiệm được dạng hình sin của phương trình li độ đã tìm được?

Kiểm nghiệm bằng TN dạng hình sin của đồ thị li độ dao động theo thời gian t:
- Xác định nội dung kiểm nghiệm: việc vẽ đồ thị x-t được thay thế bằng việc vẽ đồ thị x-s
với s là quãng đường đi đều của bản ghi trong thời gian t= s/v và v là vận tốc chuyển động
đều của bản ghi.
- Thiết kế phương án TN: bút nam châm được gắn vào vật sẽ hút các mạt sắt chứa trong
hộp chuyển động thẳng đều, vuông góc với phương dao động lên mặt trên của hộp, tạo ra
vết ghi vị trí của vật trong quá trình dao động để thu đồ thị x-s và cũng là dạng của đồ thị
x-t. Để chứng minh đồ thị có dạng hình sin: dùng giấy bản trong có kẻ các ô nhỏ hoặc
phần mềm Microsoft Excel để phân tích ảnh chụp đồ thị.
- Thực thi TN: lắp ráp và thực hiện TN để thu được đồ thị x-s trên mặt hộp có dạng hình sin.
Hãy rút ra kết luận về quy luật dao động của con lắc lò xo nằm ngang?
Rút ra kết luận
Dao động của con lắc lò xo nằm ngang là dao động điều hòa, được diễn tả bằng phương
trình x =Acos(ωt + φ). Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của li độ dao động theo thời gian có
dạng hình sin.

Hình 2.29. Sơ đồ tiến trình dạy học kiến thức về qui luật
dao động điều hòa của con lắc lò xo nằm ngang

18


Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
3.1. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1.1. Mục đích TNSP
Việc tiến hành TNSP ở trường THPT nhằm mục đích:
- Kiểm nghiệm tính khả thi của các tiến trình dạy học đã soạn thảo nói
chung và của các TBTN thực tập nói riêng để từ đó, bổ sung, chỉnh sửa các
tiến trình dạy học và cải tiến, hoàn thiện tiếp các TBTN thực tập đã chế tạo.
- Sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung
và của các TBTN thực tập nói riêng đối với việc phát triển hoạt động học tích
cực, sáng tạo và đối với việc nâng cao chất lượng kiến thức của HS.
3.1.2. Đối tượng TNSP
Đối tượng TNSP là các HS lớp 12 trường THPT trong tiến trình dạy
học một số kiến thức dao động cơ.
3.1.3. Phương pháp TNSP
- Điều tra trước và sau TNSP trên diện rộng HS.
- Theo dõi, quan sát trực tiếp GV và HS trong các giờ dạy TNSP.
- Phân tích qua băng ghi hình các giờ dạy TNSP.
- Phân tích qua các phiếu học tập của các nhóm HS, đặc biệt, trên phiếu thể
hiện sự làm việc của cá nhân và của nhóm thông qua các loại chữ viết của HS.
- Sơ bộ phân tích bằng phương pháp thống kê điểm số sau bài kiểm tra
cuối chương.
3.1.4. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị TNSP
- Việc TNSP được thực hiện qua hai năm học: vòng 1 năm học 20082009, vòng 2 năm học 2009-2010.

- TNSP được tiến hành ở 3 trường THPT của Thành phố Hà Nội:
THPT Mê Linh, THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm và THPT Trần Nhân Tông
19


3.2. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.2.1. Xây dựng các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Việc đánh giá kết quả TNSP được xem xét qua các mặt:
a) Tính khả thi của các tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung và
của các TBTN thực tập sử dụng trong dạy học nói riêng.
Những vấn đề cần xem xét là: chỗ nào của TBTN đã chế tạo hoặc của tiến trình
dạy học đã soạn thảo không đúng, không phù hợp cần sửa đổi và sửa đổi thế nào;
việc sửa đổi từ vòng 1 sang vòng 2 thực hiện ra sao, thời gian thực hiện giờ dạy có
phù hợp không, hiệu quả của tiến trình đối với việc phát triển tính tích cực và năng
lực sáng tạo của HS… Có hai yếu tố của mặt này được chúng tôi xem xét là:
- Về tính khả thi của các TBTN đã xây dựng so với yêu cầu đã đề ra, đặc
biệt là hai yếu tố: khoa học- kĩ thuật và sư phạm. Việc đánh giá yếu tố này
căn cứ vào các dấu hiệu: thời gian trung bình để thực hiện một TN, tỉ lệ HS
thực hiện TN, số lần hỏng hóc trung bình, tỉ lệ TN không thành công, tỉ lệ số
HS đề xuất ý kiến cải tiến TBTN, tỉ lệ HS thực hiên xử lí số liệu.
- Về tính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng, việc đánh giá yếu
tố này căn cứ theo các dấu hiệu: thời gian thực hiện giờ dạy; tỉ lệ HS tiếp
nhận nhiệm vụ; tỉ lệ HS đề xuất giải pháp thực hiện; tỉ lệ HS tranh luận,
trao đổi; tỉ lệ HS tham gia xây dựng kết luận nhóm.
b) Chất lượng kiến thức của HS
Chúng tôi sơ bộ đánh giá chất lượng kiến thức của HS qua đợt TNSP thông
qua việc đánh giá điểm số mà HS đạt được khi thực hiện bài kiểm tra cuối chương.
Bài kiểm tra thực hiện trong 45 phút với 25 câu hỏi trắc nghiệm khách quan.
3.2.2. Kết quả TNSP

Qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm tại 3 trường THPT trong hai năm
học: 2008-2009, 2009-2010 cho thấy:
20


- Các tiến trình dạy học là khả thi, đáp ứng được việc thực hiện các
mục tiêu dạy học mới nhưng vẫn phù hợp với tình hình dạy học hiện tại và
tương lai gần về mặt thời gian và cách thức tổ chức dạy học.
Qua diễn biến của các giờ học, có thể thấy:
- Tính tích cực, chủ động của HS được bộc lộ và phát triển theo chiều
hướng ngày càng tốt (không chỉ là sự phấn khởi, tích cực bề ngoài mà dần
hướng tới tích cực trong các hoạt động chiếm lĩnh kiến thức). Ví dụ: với sự
phấn khởi, tò mò khi quan sát vật dao động trên đệm khí để chuyển sang mong
muốn ghi được đồ thị dao động, sau đó là kiểm tra dạng hàm sin của đồ
thị…Rõ ràng việc tổ chức hoạt động học tập theo nhóm ở giai đoạn kiểm
nghiệm kết quả TN đáp ứng được rất tốt yêu cầu phát huy tính tích cực của HS.
- Năng lực sáng tạo được bộc lộ qua việc tìm hiểu các ý đồ sáng tạo của
TBTN (Ví dụ: dùng đệm khí để làm giảm ma sát trên đệm khí, việc « ghi xa »
dựa trên tương tác từ…) và đề xuất các ý tưởng sáng tạo như dùng dầu nhớt để
bôi trơn, cách điều chỉnh bút … chính những điều này trang bị cho HS những
cách hành xử, cách suy nghĩ để thực hiện các nhiệm vụ đạt hiệu quả hơn.
- Qua các phiếu học tập, qua quan sát và thống kê các hoạt động của HS
cho thấy các HS hoạt động ở mức cao, với các hoạt động đan xen phong phú
của cá nhân, của cá nhân trong nhóm và tập thể lớp. Điều này khẳng định rõ
ưu thế của các TBTN thực tập sử dụng trong kiểu tổ chức dạy học theo nhóm.
Các TBTN dao động cơ được chế tạo ở dạng các TBTN thực tập đáp ứng
được các yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật, sư phạm, kinh tế, thẩm mĩ.
- Các kết quả về mặt điểm số, thông qua các phân tích thống kê, cũng
cho thấy việc tác động theo phương pháp dạy học mới, vẫn đảm bảo đạt
được mục tiêu nâng cao chất lượng kiến thức.

21


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài nghiên cứu của chúng tôi đã giải quyết được các vấn đề sau đây:

- Trên cơ sở nghiên cứu kiểu dạy học giải quyết vấn đề phỏng theo tiến
trình nghiên cứu của các nhà khoa học, nhằm phát triển ở mức độ cao tính
tích cực nhận thức và phát triển mạnh mẽ năng lực sáng tạo ở HS, chúng
tôi tiến hành áp dụng vào việc dạy học một số kiến thức vật lí, mà nội dung
của nó có thể được xây dựng theo con đường suy luận từ các lí thuyết tổng
quát đã biết, để từ đó đề ra tiến trình dạy học giải quyết vấn đề bằng con
đường suy luận lí thuyết.
- Dựa trên các phân tích vai trò, tác dụng của TBTN thực tập đối với
quá trình học tập của HS, chúng tôi đề xuất các yêu cầu đối với TBTN thực
tập và quy trình xây dựng TBTN thực tập.
- Tiến hành điều tra một số trường THPT ở nhiều vùng khác nhau (trên
cả 3 miền Bắc, Trung, Nam) về tình hình dạy học chương « Dao động cơ »,
chúng tôi thấy được sự khó khăn, lúng túng trong việc dạy học các kiến
thức của chương, từ đó xác định được nguyên nhân của các thực trạng đó
là do chưa có được những nghiên cứu cụ thể cho việc đổi mới dạy học các
kiến thức dao động cơ và đặc biệt là thực trạng thiếu TBTN cho việc tổ
chức dạy học chương « Dao động cơ » ở trường THPT.
- Vận dụng quy trình xây dựng TBTN thực tập đã đề xuất, chúng tôi
tiến hành xây dựng được 6 TBTN: TBTN con lắc lò xo nằm ngang, TBTN
con lắc lò xo thẳng đứng, TBTN con lắc đơn, TBTN con lắc vật lí, TBTN
tổng hợp dao động và TBTN dao động cưỡng bức. Các TBTN này đáp ứng
được các yêu cầu của TBTN thực tập, giúp thực hiện được 15 TN cho việc
tổ chức dạy học những nội dung cơ bản của chương « Dao động cơ ». Các

TBTN đã được chọn tham gia bồi dưỡng GV về sử dụng TBTN trong dạy
22