Sử dụng phần mềm tracker trong dạy học dao động cơ vật lí 12 (LV01855)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

LÊ THỊ THU SẢN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER
TRONG DẠY HỌC "DAO ĐỘNG CƠ" - VẬT LÍ 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại
học, Khoa Vật lí trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2.
Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Anh Thuấn. Thầy đã
tận tình hƣớng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô và các em học
sinh lớp 12A4 trƣờng Trung học phổ thông Nguyễn Văn Cừ - Phù Khê - Từ
Sơn – Bắc Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi, đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận
văn.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè,
đồng nghiệp đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian dài
học tập, nghiên cứu, thực nghiệm và hoàn thành luận văn này.
Bắc Ninh, tháng 7 năm 2016
Tác giả luận văn

Lê Thị Thu Sản

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan r ng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi c ng xin cam đoan
r ng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các
thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Bắc Ninh, tháng 7 năm 2016
Tác giả luận văn

Lê Thị Thu Sản


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1.Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 3
3. Giả thuyết khoa học ............................................................................................... 3
4. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................ 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài......................................................................... 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài ................................................................... 4
7. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 4
9. Cấu trúc của luận văn......................................................................................... 5
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM PHÂN
TÍCH VIDEO THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO
CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ .................................................... 6
1.1.Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ............................................... 6
1.1.1. Khái niệm ................................................................................................. 6

1.1.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo kiểu dạy học
giải quyết vấn đề ................................................................................................ 8
1.1.3. Sơ đồ dạy học GQVĐ theo con đƣờng lí thuyết và thực nghiệm ........... 10
1.2. Phát huy tính tích cực, tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí ........ 14
1.2.1. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lí ........................ 14
1.2.2. Phát huy tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí ....................... 17
1.3. Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí ....................................................... 19
1.3.1. Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí ................................................ 19
1.3.2. Sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học Vật lí ................................... 21


CHƢƠNG 2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER TRONG DẠY HỌC
"DAO ĐỘNG CƠ" – VẬT LÍ 12 ......................................................................... 27
2.1. Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Dao động cơ” – vật lí 12 ...... 27
2.1.1. Mục tiêu kiến thức ................................................................................. 27
2.1.2. Mục tiêu kĩ năng .................................................................................... 27
2.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học “Dao động cơ” – vật lí 12........ 28
2.3. Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành .............................................. 29
2.3.1. TN1: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc lò xo n m ngang
......................................................................................................................... 29
2.3.2. TN2+TN5: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động và chu kì dao động của
con lắc lò xo thẳng đứng .................................................................................. 31
2.3.3. TN3+ TN6: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động và chu kì dao động của
con lắc đơn ....................................................................................................... 32
2.3.4. TN4: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc vật lí ................. 34
2.4. Biên tập video thí nghiệm ............................................................................. 36
2.5. Sử dụng phần mềm Tracker để phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng ...... 37
2.5.1. TN1: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc lò xo n m ngang
......................................................................................................................... 37
2.5.2. TN2: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc lò xo thẳng đứng

......................................................................................................................... 39
2.5.3.TN3: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc đơn.................... 40
2.5.4. TN4: kiểm nghiệm phƣơng trình dao động của con lắc vật lí................. 41
2.5.5. TN5: kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo..... 42
2.5.6. TN6: kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc đơn.......43
2.5.7. TN7: khảo sát dao động của con lắc lò xo khi gặp vật cản......................43
2.6. Xây dựng tiến trình dạy học ........................................................................ 46
2.6.1. Xây dựng tiến trình dạy học các kiến thức về quy luật dao động điều hòa
của con lắc đơn ................................................................................................ 46
2.6.2. Xây dựng tiến trình dạy học các kiến thức về chu kì dao động điều hòa
của con lắc đơn ................................................................................................ 52


CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................ 58
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ......................................... 58
3.2. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm ............................................................ 58
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ............................................................. 58
3.4. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 59
3.4.1. Chuẩn bị thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 59
3.4.2.Khó khăn khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ........................................ 59
3.5. Tiêu chí đánh giá tính tích cực, sáng tạo của HS .......................................... 60
3.5.1. Các tiêu chí đánh giá ứng với từng mục đích đánh giá ........................... 60
3.5.2. Xác định các mức độ cho từng tiêu chí đánh giá .................................... 61
3.5.3. Xây dựng các Phiếu đánh giá điểm ........................................................ 62
3.6. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ........................................ 66
3.6.1. Diễn biến quá trình thực nghiệm sƣ phạm .............................................. 66
3.6.2. Phân tích,đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm .................................. 71
3.7. Đánh giá thực nghiệm sƣ phạm .................................................................... 74
3.7.1. Đánh giá tính tích cực của HS ................................................................ 74
3.7.2.Đánh giá tính sáng tạo của HS ................................................................ 74

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 80
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nội dung

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

TBTN

Thiết bị thí nghiệm

THTN

Thực hành thí nghiệm

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thí nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

SLLT

Suy luận lí thuyết

VĐ

Vấn đề


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thông báo kết luận của Bộ chính trị về tiếp tục thực hiện Nghị
quyết TW (khóa VIII), phƣơng hƣớng phát triển giáo dục đến năm 2020, ngày

15 tháng 4 năm 2009 c ng đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới phƣơng pháp dạy và
học, khắc phục cơ bản lối truyền thụ một chiều. Phƣơng pháp dạy học tích
cực, sáng tạo hợp tác, giảm thời gian giảng giải lý thuyết, tăng thời gian tự
học, tự tìm hiểu cho học sinh, sinh viên; gắn bó chặt chẽ giữa học lý thuyết và
thực hành, đào tạo gắn với nghiên cứu khoa học, sản xuất và đời sống.”.
Trong Luật giáo dục (2005) c ng đã chỉ rõ :”Phƣơng pháp giáo dục phổ thông
phải phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh”.
Thực hiện sự chỉ đạo này ngành Giáo dục đã và đang thực hiện việc đổi
mới rất mạnh mẽ về nội dung và PPDH ở cấp trung học phổ thông. Quá trình
đổi mới đƣợc tiến hành rộng khắp trong cả nƣớc từ năm học 2006-2007, đến
năm học 2015-2016 này là bƣớc sang năm thu 9 của quá trình đổi mới giáo
dục THPT
Đổi mới PPDH theo hƣớng phát huy tính tích cực , phát triển năng lực
sáng tạo của học sinh là một nhiệm vụ quan trọng nh m rèn luyện cho học
sinh năng lực tƣ duy, năng lực nhận thức, giải quyết vấn đề. Vì vậy, quá trình
dạy học phải là quá trình tổ chức hoạt động nhận thức tự chủ, sáng tạo của
học sinh. Để phát huy đƣợc tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học
sinh cần nhiều yếu tố, trong đố có một yếu tố rất quan trọng là sử dụng các
phƣơng tiện dạy học phù hợp với đặc trƣng từng môn học, dặc điểm đối
tƣợng học sinh, điều kiện của từng lớp học.
Đối với môn học Vật lí có nhiều phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học có
thể phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh. Trong đó có thể kể đến việc
sử dụng các phần mềm dạy học nh m tạo ra các thí nghiệm ảo, mô phỏng,
phân tích các hiện tƣợng. Vật lý khó quan sát nhƣ: quá trình vi mô, quá trình


2
vĩ mô, quá trình quá nhanh, quá trình quá chậm, từ đó học sinh có thể tự phát
hiện và giải quyết đƣợc các vấn đề dƣới sự tổ chức, định hƣớng hành động
của giáo viên. Tuy nhiên, việc sử dụng các phần mềm này nhƣ thế nào thì

phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh là vấn đề cần đƣợc quan tâm
nghiên cứu.
Trong nhà trƣờng phổ thông môn vật lí gắn liền với đời sống nên việc
dạy học Vật lí cần làm cho học sinh có ý thức và biết cách vận dụng các kiến
thức khoa học vào thực tiễn đời sống, “Dao động cơ”- vật lí 12 có nhiều hiện
tƣợng liên quan tới thực tiễn. Vì vậy việc lựa chọn “Dao động cơ” có thể sử
dụng phần mềm dạy học nh m phát huy tính tích cực, phát triển năng lực
của học sinh.
Trong chƣơng trình vật lí 12 THPT hiện nay, kiến thức về “Dao động
cơ” không phải là kiến thức quá khó, học sinh hoàn toàn có thể tìm hiểu và
giải quyết vấn đề một cách chủ động khi các em đƣợc quan sát các hiện tƣợng
về dao động điều hòa, khảo sát sự biến thiên của li độ dao động...từ đó tìm ra
các quy luật Vật lí của hiện tƣợng khảo sát. Tuy nhiên, việc tiến hành thí
nghiệm về dao động điều hòa và khảo sát các hiện tƣợng Vật lí của chƣơng là
khó khăn do điều kiện thì nghiệm ở trƣờng phổ thông chƣa đủ đáp ứng yêu
cầu. Vì vậy việc sử dụng phần mềm dạy học “dao động cơ” là hoàn toàn phù
hợp.
Hiện nay, c ng đã có nhiều tác giả nghiên cứu xây dựng phần mềm
dạy học nhƣng việc lựa chọn phần mềm dạy học nhƣ thế nào cho phù hợp và
sử dụng phần mềm dạy học nhƣ thế nào để phát huy đƣợc tính tích cực, sáng
tạo của học sinh trong dạy học “Dao động cơ” thì còn chƣa đƣợc quan tâm,
nghiên cứu một cách đầy đủ.
Với những lí do trên và với mong muốn đóng góp một phần nhỏ rong
việc đổi mới PPDH nh m nâng cao chất lƣợng dạy và học ở trƣờng THPT,


3
chúng tôi chọn đề tài: “Sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học “ Dao động
cơ”- vật lí 12”
2. Mục đích nghiên cứu

Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng phần mềm Tracker với các
video ta đã xây dựng trong dạy học Các định luật Niu-tơn – Vật lí 10 nh m
phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng phần mềm Tracker với
các video thí nghiệm đã xây dựng trong dạy học Các định luật Niu-tơn – Vật
lí 10 theo dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát huy tính tích cực, sáng tạo của
học sinh.
4. Đối tƣợng nghiên cứu
- Hoạt động dạy và học “Dao động cơ”- vật lí 12.
- Sử dụng phần mềm phân tích Video trong dạy học “Dao động cơ”
theo quan điểm dạy học giải quyết vấn đề.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu đề tài, tôi xác định các nhiệm
vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm, nhất là sử dụng
phần mềm phân tích video trong dạy học vật lí.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học giải quyết vấn đề.
- Nghiên cứu thực tiễn của việc sử dụng phần mềm trong dạy học vật lí
ở trƣờng phổ thông.
- Nghiên cứu về nội dung, kiến thức, kĩ năng, các thí nghiệm cần tiến
hành trong dạy học dao động cơ theo dạy học giải quyết vấn đề.
- Xác định các thí nghiệm cần tiến hành.
- Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm phân tích Video (Tracker Vieo
Analysis) về mặt kĩ thuật và về mặt dạy học.


4
- Xây dựng các video thí nghiệm về dao động cơ.
- Soạn thảo tiến trình dạy học dao động cơ trong đó có sử dụng phần

mềm Tracker để phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng theo dạy học
giải quyết vấn đề.
- Thực nghiệm sƣ phạm tiến trình dạy học đã soạn thảo.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài
Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu đề tài, tôi lựa chọn sử dụng
phối hợp các phƣơng pháp sau:
- Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận: Sử dụng phƣơng pháp này để tìm
hiểu nghiên cứu các tài liệu, sách báo liên quan tới đề tài nh m xác định cơ sở
lý luận của việc đề xuất phƣơng pháp sử dụng phần mềm dạy học.
- Phƣơng pháp điều tra khảo sát thực trạng: Sử dụng phƣơng pháp này
để điều tra về tình hình dạy học Vật lý nói chung và dạy học “Dao động cơ”
nói riêng thông qua điều tra b ng phiếu hỏi giáo viên.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng phƣơng pháp này để kiểm tra, đánh
giá giả thuyết khoa học đã đề ra.
- Phƣơng pháp thống kê toán học: Sử dụng phƣơng pháp này để xử lí,
phân tích các số liệu thực nghiệm.
7. Phạm vi nghiên cứu
- Khai thác, sử dụng phần mềm Tracker video analysis trong dạy học Vật lí.
- Phạm vi kiến thức về Dao động cơ.
- Phạm vi thực nghiệm sƣ phạm: trƣờng THPT Nguyễn Văn Cừ.
8. Đóng góp của đề tài
- Xây dựng đƣợc 7 video thí nghiệm về dao động của con lắc lò xo, con lắc
đơn, con lắc vật lí trong đó một trong những thí nghiệm mới là thí nghiệm về
con lắc vật lí khi sử dụng thiết bị đơn giản nhƣng vẫn nghiên cứu đƣợc những
vấn đề của con lắc vật lí.
- Sử dụng phần mềm Tracker phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng.


5
- Soạn thảo đƣợc tiến trình dạy học kiến thức về phƣơng trình dao động

và chu kì dao động của con lắc đơn có dùng phần mềm Tracker với các video
thí nghiệm đã xây dựng theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề nh m phát huy
tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
9. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục luận văn
gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm phân tích video
theo hƣớng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí
Chƣơng 2: Sử dụng phần mềmTracker trong dạy học “Dao động cơ” –
vật lí 12.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm.


6
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM PHÂN TÍCH
VIDEO THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO
CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
1.1.Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí
1.1.1. Khái niệm
Dạy học GQVĐ là một quan điểm dạy học nh m phát triển năng lực tƣ
duy sáng tạo, năng lực GQVĐ của HS. HS đƣợc đặt trong một tình huống có
VĐ, thông qua việc GQVĐ đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kĩ năng và phƣơng
pháp nhận thức.
Dạy học GQVĐ là một tƣ tƣởng dạy học làm cho HS nắm kiến thức
trên cơ sở tổ chức, hƣớng dẫn họ tìm tòi nghiên cứu phỏng theo nghiên cứu
của các nhà bác học, chứ không thụ động chờ GV truyền thụ kiến thức. Việc
tổ chức, hƣớng dẫn HS tìm tòi nghiên cứu không những giúp các em nắm
đƣợc kiến thức một cách bền vững và sâu sắc mà còn giúp các em biết
phƣơng pháp, có kĩ năng và thói quen nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo [11].

Theo quan điểm lí luận, nhận thức, hoạt động nhận thức của con ngƣời
chỉ bắt đầu khi con ngƣời gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải
giải quyết với một bên là trình độ hiểu biết, kinh nghiệm đang có. Để giải
quyết đƣợc nhiệm vụ nhận thức mới thì phải xây dựng kiến thức mới, kĩ năng
mới, phƣơng pháp mới, phƣơng tiện mới. Nhƣ vậy, hoạt động nhận thức của
HS trong học tập thực chất là hoạt động GQVĐ nhận thức.
- Khái niệm VĐ
+ Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà học sinh
không thể giải quyết đƣợc chỉ b ng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu
có sẵn, nghĩa là dùng tƣ duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tòi


7
sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết đƣợc thì học sinh thu nhận đƣợc kiến
thức, kĩ năng, cách thức hành động mới.
+ VĐ chứa đựng câu hỏi nhƣng đó là câu hỏi về một cái chƣa biết, câu
hỏi mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng đƣợc,
chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã
có [16], [17].
- Khái niệm tình huống có VĐ:
+Tình huống có VĐ là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp một số
khó khăn, HS ý thức đƣợc VĐ, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khả
năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết đƣợc, do đó bắt tay vào việc
GQVĐ đó. Nhƣ vậy, tình huống đó kích thích hoạt động nhận thức tích cực
của HS.
+ Tổ chức tình huống có VĐ thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS tự ý
thức đƣợc VĐ cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú GQVĐ.Trong dạy học
vật lí, để tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS,
GV cần đƣa vào các tình huống có VĐ nhƣ: tình huống phát triển; tình huống
lựa chọn; tình huống bế tắc; tình huống ngạc nhiên, bất ngờ; tình huống lạ

[16], [17], [18], [20], [23].
Tóm lại, theo V.Ôkôn thì dạy học GQVĐ là toàn bộ các hành động nhƣ
tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt các VĐ, chú ý giúp đỡ cho HS những
điều cần thiết để HS GQVĐ, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng
lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu đƣợc.
Dạy học GQVĐ có tác dụng phát huy hoạt động nhận thức tự chủ, tích cực
của HS, giúp HS chiếm lĩnh đƣợc các kiến thức khoa học một cách sâu sắc,
vững chắc, đồng thời bảo đảm sự phát triển trí tuệ trong quá trình học tập
[11].


8
1.1.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo kiểu dạy
học giải quyết vấn đề
Phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học, tiến
trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học GQVĐ gồm 5 giai đoạn đƣợc thể
hiện qua sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức hình 1.1 [9],[17],[20]:
1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến
thức c , kinh nghiệm, TN bài tập, truyện kể lịch sử...nảy sinh vấn đề cần giải
quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát từ kiến thức c , kinh nghiệm, thí
nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…

2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3.Giải quyết vấn đề
- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và/ hoặc khảo sát thực
nghiệm
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán
. Giải quyết vấn đề
- Suy đoán giải pháp GQVĐ nhờ khảo sát lí thuyết và khảo sát thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4. Rút ra kết luận ( kiến thức mới)

5. Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ tiếp theo
. Vận dụng kiến thức Vật lí mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp
Hình 1.1.Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo dạy học GQVĐ

- Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. Từ cái đã biết
và nhiệm vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái còn chƣa biết, về một
cách giải quyết không có sẵn nhƣng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng đƣợc.
- Giai đoạn 2: Phát biểu vấn đề cần giải quyết


9
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh phát biểu vấn đề cần giải quyết
(nêu câu hỏi cần trả lời, mà câu trả lời cho câu hỏi nêu ra chính là nội dung
kiến thức vật lí mới cần xây dựng).
- Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề
Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Với sự định hƣớng của giáo viên,
học sinh trao đổi, thảo luận suy đoán giải pháp giải quyết
Thực hiện giải pháp đã suy đoán: Khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát
thực nghiệm: Học sinh vận hành mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết) rút ra
kết luận lôgic về cái cần tìm; thiết kế phƣơng án thí nghiệm, tiến hành thí
nghiệm, thu lƣợm và xử lí các dữ liệu cần thiết, rút ra kết luận về cái cần tìm.
- Giai đoạn 4: Rút ra kết luận
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh xem xét sự phù hợp giữa
kết luận có đƣợc nhờ SLLT (mô hình hệ quả lôgic) với kết luận có đƣợc từ
các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận).

Khi có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì quy nạp chấp nhận kết quả
tìm đƣợc. Kết luận đã tìm đƣợc trở thành kiến thức vật lí mới.
Khi không có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì:
+ Xem quá trình thực thi thí nghiệm đã đảm bảo các điều kiện của thí
nghiệm chƣa.
+ Nếu quá trình thực hiện thí nghiệm đã đảm bảo các điều kiện của thí
nghiệm thì xem lại quá trình vận hành mô hình xuất phát. Nếu quá trình vận
hành mô hình không mắc sai lầm thì sẽ dẫn tới phải bổ sung, sửa đổi mô hình
xuất phát, thậm chí phải xây dựng mô hình mới. Mô hình mới thƣờng khái
quát hơn mô hình trƣớc, xem mô hình trƣớc nhƣ là trƣờng hợp riêng, trƣờng
hợp giới hạn của nó. Điều này c ng có nghĩa là chỉ ra phạm vi áp dụng của
mô hình xuất phát lúc đầu.
Giáo viên chính xác hóa, bổ sung, thể chế hóa kiến thức mới.


10
- Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức vật lí mới để giải quyết các nhiệm vụ
đặt ra tiếp theo
Trên cơ sở vận dụng kiến thức mới đã thu đƣợc để giải thích, tiên đoán
các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, lại đi tới chỉ
ra phạm vi áp dụng của kiến thức đã xây dựng đƣợc và dẫn tới xây dựng
những mô hình mới (các kiến thức mới). Nhƣ vậy:
- Thí nghiệm trong quá trình xây dựng kiến thức nhƣ đã nêu thể hiện
mối liên hệ biện chứng giữa hành động lí thuyết và hành động thực nghiệm,
giữa suy diễn và quy nạp, giữa tƣ duy lôgic và tƣ duy trực giác.
- Trong dạy học, việc thiết lập đƣợc sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng
kiến thức theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề là cần thiết cho việc xác định
mục tiêu dạy học và soạn thảo tiến trình hoạt động dạy học cụ thể kiến thức
mới .
Tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết

vấn đề diễn ra theo hai con đƣờng: con đƣờng lí thuyết và con đƣờng thực
nghiệm. Vì kiến thức dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn có thể xây
dựng theo con đƣờng SLLT nên ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến kiểu dạy học
GQVĐ theo con đƣờng lí thuyết [11].
1.1.3. Sơ đồ dạy học GQVĐ theo con đường lí thuyết và thực nghiệm
1.1.3.1. Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề theo con đường lí thuyết
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng lí
thuyết của kiểu dạy học giải quyết vấn đề đƣợc thể hiện qua sơ đồ hình 1.2:
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến
thức c , kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử...

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)


11
3. Giải quyết vấn đề
3.1. GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết trong đó có suy luận toán học
- Suy đoán giải pháp GQVĐ:
* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.
* Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời.
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm đƣợc kết quả
Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ TN
kết quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí
thuyết?
3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm đƣợc tử suy luận lí thuyết nhờ thí nghiệm
- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN.
* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu đƣợc từ suy
luận lí thuyết không?
* Nếu không đƣợc, suy luận logic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm đƣợc nhờ
TN.

- Thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu đƣợc từ suy luận lí
thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành
TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các
dữ liệu TN này nhƣ thế nào?
- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí, và tiến hành TN, thu thập và xử
lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả.
4. Rút ra kết luận
- Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết. Có 2 khả năng xảy
ra:
* Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc nhờ suy luận lí thuyết thì kết
quả này trở thành kiến thức mới.
* Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí thuyết thì
cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết. Nếu quá


12
trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc
sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng
đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến
thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết.
Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trƣờng hợp riêng, trƣờng hợp
giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc
đầu đƣợc chỉ ra.
Hình 1.2. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết
của kiểu dạy học GQVĐ

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng lí thuyết của
kiểu dạy học GQVĐ, ta thấy:
- Tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của HS đƣợc phát triển ở giai
đoạn 1 nếu HS tự phát hiện đƣợc VĐ cần giải quyết. Ở giai đoạn 3, năng lực

sáng tạo của HS đƣợc phát triển một cách tối đa thông qua các hoạt động: Suy
đoán giải pháp GQVĐ, thiết kế phƣơng án thí nghiệm để kiểm nghiệm kết
quả đã thu đƣợc nhờ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó.
- Để suy đoán giải pháp GQVĐ và thực hiện giải pháp đã suy đoán để
tìm ra đƣợc kết quả, HS phải lựa chọn đƣợc trong vốn kiến thức của mình
những kiến thức cần vận dụng, xác định đƣợc cách thức vận dụng các kiến
thức này để tìm ra đƣợc câu trả lời. Qua đó, không những tính tích cực nhận
thức mà cả tính sáng tạo của HS đƣợc phát triển.
- Kiến thức đƣợc tìm ra nhờ suy luận lí thuyết từ những kiến thức đã
biết nhìn chung là chính xác. Tuy nhiên, kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ
suy luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tƣởng vào tính chân thực
của kiến thức, mà còn phát triển tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của
HS thông qua hàng loạt các hoạt động nhƣ: suy luận logic từ kết quả ra hệ quả
kiểm nghiệm đƣợc nhờ TN, thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm kết quả
đã thu đƣợc từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó (cần những dụng cụ nào,


13
bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định
tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế nào).
1.1.3.2. Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề theo con đường thực nghiệm
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng thực
nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ đƣợc thể hiện qua sơ đồ hình 1.3:
1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức
c , kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử...

2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)
3. Giải quyết VĐ
3.1 Đề xuất giả thuyết
Làm thế nào để kiểm tra đƣợc nhở

TN tính đúng đắn của giả thuyết đã
để xuất?
3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giải thuyết nhờ TN
- Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN
* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ THTN tính đúng đắn của giả thuyết
đã đề xuất không?
* Nếu không đƣợc, suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra đƣợc trực tiếp
nhờ TN
- Thiết kế phƣơng án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả
của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu
thập dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế
nào?
- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử
lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả.


14
4. Rút ra kết luận
Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất. Có 2 khả năng xảy ra:
- Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở
thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần
kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả. Nếu quá
trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không
mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính
đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng
đƣợc kiến thức mới.
Hình 1.3. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm
của kiểu dạy học GQVĐ

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng thực nghiệm
của kiểu dạy học GQVĐ, ta thấy:
- Tính tích cực nhận thức và tính sáng tạo của HS đƣợc phát triển thông
qua các hoạt động: phát hiện VĐ cần giải quyết, đề xuất giả thuyết, kiểm tra
tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN.
- Đứng trƣớc VĐ cần giải quyết, HS dựa vào kinh nghiệm, sự tƣơng tự,
mối liên hệ nhân quả, sự thuận nghịch của nhiều quá trình, phép ngoại suy,
các mối liên hệ định lƣợng thƣờng gặp để đề xuất giả thuyết. Tuy nhiên, theo
chúng tôi, nếu dựa vào các cách đề xuất giả thuyết này mà HS vẫn không xây
dựng đƣợc giả thuyết thì GV hoặc các nhóm HS cần phải tiến hành TN hỗ trợ
để giúp HS có thể đề xuất đƣợc giả thuyết [11]
1.2. Phát huy tính tích cực, tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
1.2.1. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lí
1.2.1.1. Khái niệm tính tích cực
Tính tích cực là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của chủ thể khi tƣơng tác
với đối tƣợng, biểu thị sự cƣờng độ vận động của chủ thể khi thực hiện một


15
nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề nào đó. Sự nỗ lực diễn ra trên các mặt: sinh
lí, tâm lí, xã hội. Tính tích cực chịu ảnh hƣởng của rất nhiều nhân tố nhƣ: Nhu
cầu, động cơ, hứng thú [25].
Tính tích cực nhận thức là tính tích cực xét trong điều kiện, phạm vi
của quá trình dạy học, chủ yếu đƣợc áp dụng trong quá trình nhận thức của
học sinh [23].
Nhƣ vậy, tính tích cực nhận thức là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của
chủ thể khi tƣơng tác với đối tƣợng trong quá trình học tập, nghiên cứu nh m
đạt đƣợc mục đích đề ra là chiếm lĩnh thông tin để làm thay đổi và phát triển
năng lực con ngƣời.[11].
1.2.1.2. Các biểu hiện tính tích cực của học sinh

Giáo viên muốn phát hiện đƣợc học sinh có tích cực hay không, cần
dựa vào một số biểu hiện của HS sau đây [11]:
- Các em có chú ý học tập hay không?
- Có hăng hái tham gia vào các hoạt động học tập không (thể hiện ở
hành động giơ tay phát biểu ý kiến, thảo luận nhóm, ghi chép...)?
- Có hoàn thành những nhiệm vụ đƣợc giao hay không?
- Có ghi nhớ tốt những điều đã học không?
- Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng hay không?
- Có vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào thực tiễn không?
- Tốc độ học tập có khẩn trƣơng không?
- Có hứng thú trong học tập không hay vì một lí do bên ngoài nào đó
mà phải học?
Giáo viên muốn phát hiện đƣợc mức độ tích cực của học sinh cần dựa
vào một số dấu hiệu sau đây [11]:
+ Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài(gia
đình, bạn bè, xã hội...) ?
+ Thực hiện nhiệm vụ của giáo viên ở mức độ tối thiểu hay tối đa?


16
+ Tích cực nhất thời hay thƣờng xuyên?
+ Có kiên trì vƣợt khó hay không?
1.2.1.3 Biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh
Để phát huy đƣợc tốt tính tích cực của HS thì GV cần có những biện
pháp sau [11]:
- Nói lên ý nghĩa lí thuyết, ý nghĩa thực tiễn và tầm quan trọng của vấn
đề sẽ nghiên cứu.
- Nội dung dạy học phải mới, nhƣng cái mới ở đây không phải quá xa
lạ với học sinh, cái mới phải liên hệ và phát triển từ cái c . Kiến thức phải có
tính thực tiễn, gần g i với sinh hoạt, với suy nghĩ h ng ngày, thỏa mãn nhu

cầu nhận thức của học sinh.
- Phải dùng các phƣơng pháp, hình thức dạy học đa dạng: Nêu vấn đề
và giải quyết vấn đề, đàm thoại, thuyết giảng, trò chơi...
- Kiến thức phải đƣợc trình bày trong dạng động, phát triển và mâu
thuẫn với nhau. Những vấn đề quan trọng, các hiện tƣợng then chốt có lúc cần
diễn ra một cách đột ngột, bất ngờ.
- Sử dụng một cách hợp lí các phƣơng tiện dạy học trong quá trình tổ
chức hoạt động nhận thức của học sinh.
- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học phong phú: Cá nhân, nhóm,
tập thể, tham quan, làm việc trong phòng thí nghiệm,...
- Luyện tập dƣới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn,
vào các tình huống mới.
- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa giáo viên với
học sinh, động viên, khen thƣởng của thầy cô và bạn bè khi có thành tích tốt.
- Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trƣờng, tôn vinh sự
học nói chung và biểu dƣơng những HS có thành tích học tập tốt.
- Có sự động viên, khen thƣởng từ phía gia đình và xã hội.


17
1.2.2. Phát huy tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
1.2.2.1 Khái niệm tính sáng tạo
Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh
thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị giúp giải quyết
một khó khăn, bế tắc nhất định.
Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về tinh thần, vật
chất, tìm ra kiến thức mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công
những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Nhƣ vậy, sản phẩm của sự sáng tạo
không thể suy ra từ cái đã biết b ng cách suy luận lôgic hay bắt chƣớc làm
theo.

Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ
thể. Trong bất cứ lĩnh vực nào, các thành thạo và kiến thức sâu rộng thì càng
nhạy bén trong dự đoán, đề ra đƣợc nhiều dự đoán, nhiều phƣơng án để lựa
chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển [16].
Vì vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học
tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó.
Hoạt động sáng tạo của nhà khoa học là tìm ra những phát minh mà
nhân loại chƣa một ai biết, còn hoạt động sáng tạo đối với học sinh mang ý
nghĩa là một hoạt động tập dƣợt sáng tạo, sáng tạo lại. Điều quan trọng cần
đạt đƣợc không phải là những sản phẩm sáng tạo mà là khả năng sáng tạo của
họ. Kiến thức học sinh sáng tạo ra sau này sẽ quên đi vì không đƣợc dùng
đến, còn năng lực sáng tạo của họ thì sẽ luôn đƣợc sử dụng trong hoạt động
thực tiễn sau này [16].
1.2.2.2. Các biểu hiện tính sáng tạo của học sinh
Giáo viên muốn phát hiện đƣợc học sinh có sáng tạo hay không, cần
dựa vào một số biểu hiện của HS sau đây [11]:
- Khả năng tự lực chuyển các kiến thức c , vốn hiểu biết của mình sang
một tình huống Vật lí mới cần giải quyết.


18
- Phát huy đƣợc những chức năng mới ở đối tƣợng quen biết (chức
năng mới ở đây có thể chỉ mới đối với sự hiểu biết của học sinh).
- Nhanh chóng nhận ra cấu trúc, kết cấu đối tƣợng đang nghiên cứu.
- Đƣa ra một hay nhiều phƣơng án giải quyết trƣớc một vấn đề đặt ra.
- Đề xuất ý kiến riêng, cách lí giải riêng khác với ý kiến đã biết về một
hiện tƣợng, một nguyên tắc hay một quá trình nào đó mà không lệ thuộc vào ý
kiến của giáo viên, của bạn bè c ng nhƣ không sợ sai.
- Nêu đƣợc ý tƣởng bổ sung, cải tiến các thiết bị thí nghiệm đã có hay
đề xuất các phƣơng án thí nghiệm mới.

- Vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống bắt gặp bất
ngờ trong thực tế.
- Trong quá trình nhận thức, học sinh tự kiểm tra đánh giá điều chỉnh
một cách nhanh chóng những sai lầm gặp phải.
1.2.2.3. Các biện pháp phát huy tính sáng tạo của học sinh
Để phát huy đƣợc tốt tính sáng tạo của HS thì GV cần có những biện
pháp sau [11]:
- Tổ chức hoạt động nhận thức sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng
kiến thức mới.
- Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết.
+ Dựa vào liên tƣởng tới một kinh nghiệm đã có.
+ Dựa trên sự tƣơng tự.
+ Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tƣợng mà dự đoán giữa
chúng có mối quan hệ nhân quả.
+ Dựa trên nhận xét về hai hiện tƣợng luôn biến đổi đồng thời, cùng
tăng hoặc cùng giảm mà dựa đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng.
+ Dựa trên sự thuận nghịch thƣờng thấy của nhiều quá trình.
+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết
sang một lĩnh vực khác.