Xây dựng và sử 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

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

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

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


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT

VIẾT ĐẦY ĐỦ

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

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
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 tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo
trong dạy học vật lí ..................................................................................... 11
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 đề tài luận án ..................... 23
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 ............................................................................ 25
2.1.1. Khái niệm ......................................................................................... 25
2.1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ....................... 25
2.1.2.1. Quá trình nhận thức của học sinh .................................................... 25
2.1.2.2. Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí .......................... 27

2.1.2.3. Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí .................................. 28
2.1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn
đề ............................................................................................................... 29
2.1.3.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí ....................................... 30
2.1.3.2. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí
................................................................................................................... 30


2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí...... 32
2.2.1. Tính tích cực ...................................................................................... 32
2.2.2. Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy
học vật lí ..................................................................................................... 34
2.2.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức...................................... 36
2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức ................................. 37
2.3. Thí nghiệm tự tạo ................................................................................. 38
2.3.1. Khái niệm ......................................................................................... 38
2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo ................................................................ 39
2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản ............................................................. 39
2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp ............................................................. 40
2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại .............................................................. 40
2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo ......................................... 40
2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học
sinh trong dạy học vật lí .............................................................................. 41
2.3.4.1. Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học
sinh ............................................................................................................. 41
2.3.4.2. Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh
................................................................................................................... 42
2.3.4.3. Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh
................................................................................................................... 44
2.3.4.4. Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng và kỹ

xảo của học sinh ......................................................................................... 46
2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ................................. 47
2.4.1. Tự tạo thí nghiệm .............................................................................. 47
2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm ...................................... 47
2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí .............................. 48
2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí ................................... 55
2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo ...................................... 55
2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự
hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ........................................................................ 56
2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ........................... 61
2.5.1. Mục đích điều tra .............................................................................. 61
2.5.2. Phương pháp điều tra ......................................................................... 61


2.5.3. Kết quả điều tra ................................................................................. 62
Kết luận chương 2 ................................................................................... 66
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 ............ 68
3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao ....... 73
3.2.1. Thí nghiệm sóng dừng ....................................................................... 73
3.2.2. Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa ........................................... 83
3.2.3. Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng ........................................... 86
3.2.4. Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay ............ 91
3.2.5. Thí nghiệm giao thoa sóng nước ........................................................ 93
3.2.6. Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn ........................ 98
3.2.7. Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối
lượng đối với trục quay ..............................................................................104
3.2.8. Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng ..................................................108
3.2.9. Thí nghiệm sự phản xạ sóng .............................................................110

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 ..................................................................114
3.3.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng” ...............114
3.3.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................114
3.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..........................................................116
3.3.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn
quay quanh một trục cố định” .....................................................................120
3.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................120
3.3.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..........................................................121
3.3.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn
momen động lượng” ...................................................................................126
3.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................126
3.3.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục) ....................................127
Kết luận chương 3 ..................................................................................127
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm ......................................................129
4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................................135
Kết luận chương 4 ..................................................................................150


KẾT LUẬN ...............................................................................................152
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................156
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
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 ............... 61
Bảng 2.2. Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông .................. 62
Bảng 2.3. Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV ........................ 63
Bảng 2.4. Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH .................................. 64
Bảng 2.5. Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH ............................. 64
Bảng 2.6. Các mức độ sử dụng TN để kiểm chứng kiến thức trong DHVL ... 64
Bảng 3.1. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây ................................ 75
Bảng 3.2. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây ............................ 75
Bảng 3.3. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số .................................................. 76
Bảng 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) 78
Bảng 3.5. Sóng dừng phụ thuộc tần số (bộ rung mô-tơ điện) ........................ 79
Bảng 3.6. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện) ...... 80
Bảng 3.7. Biến thiên của li độ x theo thời gian t .......................................... 86
Bảng 3.8. Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây
..................................................................................................................101
Bảng 3.9. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m 102
Bảng 3.10. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch  ...103
Bảng 4.1. Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1 ..................................130
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 ......................................................................131
Bảng 4.3. Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2 ....................131
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 ......................................................................132
Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút .........................138
Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1 ............138
Bảng 4.7. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 15 phút lần 1...........144
Bảng 4.8. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 15 phút lần 2...........144

Bảng 4.9. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 45 phút ...................144
Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số (x i) của 3 bài kiểm tra ...........................145
Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ..............................145
Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................146
Bảng 4.13. Bảng tổng hợp các tham số thống kê .........................................148


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây .................................................. 27
Hình 2.2. TN bảo toàn momen động lượng .................................................. 39
Hình 2.3. TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt ................................................... 39
Hình 2.4. TN về chuyển động bằng phản lực ............................................... 40
Hình 2.5. Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời .............................. 40
Hình 2.6a.b. Kết quả TN momen quán tính .................................................. 42
Hình 2.7a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) ...................... 43
Hình 2.8a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo) ...................... 43
Hình 2.9a.b. TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo) ............................... 47
Hình 2.10. Phương án tự tạo TN sóng dừng ................................................. 53
Hình 2.11a.b. TN sóng dừng ....................................................................... 53
Hình 2.12. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây .......................... 54
Hình 2.13. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây .................... 54
Hình 2.14. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số ................................................. 55
Hình 2.15a.b. TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục) ..... 57
Hình 2.16a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ................. 58
Hình 2.17. HS tiến hành TN với ghế xoay .................................................. 60
Hình 3.1. Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm ........................ 73
Hình 3.2. Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) .................. 76
Hình 3.3a.b. TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ........................................ 78
Hình 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện)
................................................................................................................... 79

Hình 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện) .................. 79
Hình 3.6. Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây ............................. 81
Hình 3.7. Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau ..................... 82
Hình 3.8a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa.............................................. 84
Hình 3.9a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ................... 85
Hình 3.10. Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo..................... 85
Hình 3.11. TN ghế xoay .............................................................................. 89
Hình 3.12. HS tiến hành TN với ghế xoay ................................................... 90
Hình 3.13a.b. Tiến hành TN với người gỗ ................................................... 91
Hình 3.14. Con quay dân gian ..................................................................... 92
Hình 3.15. TN con quay .............................................................................. 92


Hình 3.16ab. Tiến hành TN với con quay .................................................... 93
Hình 3.17a.b. Chuyển động của con quay .................................................... 93
Hình 3.18. TN giao thoa sóng nước ............................................................. 94
Hình 3.19. TN giao thoa sóng nước ............................................................. 95
Hình 3.20a.b. Hiện tượng giao thoa sóng nước ............................................ 96
Hình 3.21. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng .................................................... 96
Hình 3.22. Đường truyền của hai sóng từ hai nguồn dao động S 1 và S2 đến M
................................................................................................................... 97
Hình 3.23. Đồng hồ đo thời gian hiện số ..................................................... 99
Hình 3.24a.b. Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị ........................100
Hình 3.25a.b. Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại ..100
Hình 3.26. TN khảo sát chu ........................................................................101
kì dao động của con lắc đơn .......................................................................101
Hình 3.27. Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi
..................................................................................................................101
Hình 3.28. Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay
đổi .............................................................................................................102

Hình 3.29a.b. TN momen quán tính ............................................................104
Hình 3.30. Sự phân bố các thanh gỗ bên trong hộp .....................................105
Hình 3.31a.b. TN momen quán tính (hai hộp tròn) ......................................105
Hình 3.32. Hợp lực tác dụng lên hộp tròn ...................................................105
Hình 3.33. Đĩa tròn và vành tròn ..................................................................107
Hình 3.34a.b. TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn) ............................107
Hình 3.35. TN hiện tượng cộng hưởng .......................................................109
Hình 3.36a.b. Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn ...............................110
Hình 3.37a.b. TN sự phản xạ sóng ..............................................................111
Hình 3.38a.b. TNTT sự phản xạ sóng .........................................................112
Hình 3.39. Sự phản xạ sóng ........................................................................113


DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn của DH GQVĐ ..................................................... 32
Sơ đồ 2.2. Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng ............................................. 35
Sơ đồ 2.3. Quy trình tự tạo thí nghiệm ........................................................ 52
Sơ đồ 2.4. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL .... 60
Sơ đồ 3.1. Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ................... 68
Sơ đồ 3.2. Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn” . 70
Sơ đồ 3.3. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ” ............. 71
Sơ đồ 3.4. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ” .................... 71
Sơ đồ 3.5. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT ................... 72
Sơ đồ 3.6. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng
dừng” .........................................................................................................116
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” .......................................121
Sơ đồ 3.8. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng.
Định luật bảo toàn momen động lượng” .....................................................127

Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra .........................145
Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ..............................145
Biểu đồ 4.2 . Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ............146
..................................................................................................................146
Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra .................146


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của nền kinh tế tri thức, khi mà tri
thức con người được coi 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, do đó điều này đặt ra cho ngành giáo dục 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, 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 giảng dạy kiến thức
vật lí cho HS 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
1


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 ứng
nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước thì tại Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp
hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) 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. Nghị quyết 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…” [17]. Nghị quyết cũng đã chỉ rõ 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.
Việc nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS 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 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
2


của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật 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 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 phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông.
- Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng phát huy tính tích cực
nhận thức của học sinh và vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình dạy học một số
kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học phổ thông.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình 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 quy trình 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.
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
Trên cơ sở nghiên cứu các khái niệm về TNTT của các tác giả khác nhau trong
nước và trên thế giới, dựa trên các đặc điểm và các dấu hiệu của TNTT, chúng tôi
đã làm rõ hơn nội hàm khái niệm TNTT. Đồng thời để thuận tiện trong việc khai thác
và sử dụng TNTT trong DH, chúng tôi đã đưa ra cách phân loại TNTT, đó là: TNTT
đơn giản, TNTT phức tạp và TNTT hiện đại.
Căn cứ vào những ưu điểm của TNTT, cũng như các yêu cầu đối với việc tự tạo
TN, chúng tôi đã đề xuất được quy trình 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. Quy trình này sẽ được chúng tôi vận dụng vào thiết kế, chế tạo một số
TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.
Để có thể khai thác có hiệu quả các TNTT này trong DHVL nhằm tích cực hóa
HĐNT của HS, chúng tôi đã đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS
5


trong DHVL, trong quy trình đó chúng tôi đã chỉ ra cách sử dụng TNTT vào các giai đoạn
khác nhau của QTDH, đó là: sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề nghiên cứu, sử dụng TNTT
trong giải quyết vấn đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức.
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 quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề xuất

và các TN 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 nói chung và các TNTT nói riêng 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 của các TN này trong việc kích thích hứng
thú học tập, phát huy TTC nhận thức của HS trong QTDH và 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 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


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hoạt động DH là một hoạt động đặc thù của con người, được tiến hành trong nhà
trường và khác với các hoạt động khác, trong đó đối tượng của hoạt động DH là HS
vừa là khách thể và đồng thời vừa là chủ thể của QTDH. Do đó hiệu quả của DH phụ
thuộc rất nhiều vào TTC, chủ động và sáng tạo của HS trong quá trình học tập. Trong
QTDH, HS càng tích cực, chủ động và sáng tạo thì việc DH sẽ càng thuận lợi và càng
có hiệu quả hơn. Vì vậy, trong nghiên cứu DH nói chung và DHVL nói riêng người ta
rất quan tâm đến việc tích cực hóa HĐNT của HS. Đối với bộ môn vật lí là môn khoa
học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra bằng con đường thực nghiệm,
ngay cả những kiến thức được rút ra bằng con đường lí thuyết thì nó chỉ trở thành kiến

thức vật lí khi được thực nghiệm xác nhận. Vì vậy, TN là một trong những phương tiện
không thể thiếu được trong DHVL. Chính vì vậy, trong DHVL đã có nhiều nghiên cứu
về việc tích cực hóa HĐNT của HS nói chung và sử dụng TN trong việc tích cực hóa
HĐNT của HS nói riêng.
1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở
trường phổ thông
Ngay từ thời cổ đại các nhà sư phạm tiền bối như Khổng Tử, Aristot… đã đề cập
đến việc phát huy TTC, chủ động của HS trong học tập.
J.A. Komenxki (1592 - 1670) nhà sư phạm Tiệp Khắc lỗi lạc cho rằng: giáo dục
có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, khả năng phán đoán đúng đắn, phát triển
nhân cách người học [39]. Ông cũng đưa ra những biện pháp DH bắt HS phải tìm tòi,
suy nghĩ để tự nắm được bản chất của sự vật, hiện tượng.
Lốc-cơ (1632 - 1704) đưa ra quan điểm: “giáo dục phải đề cập đến mối quan hệ
giữa lí thuyết và thực tiễn trong quá trình nhận thức”. Ông rất coi trọng “việc học tập
có gắn với tiến hành các TN”.

7


John Dewey (1859 - 1952) đã khẳng định điều quan trọng là: “Cần phải chú
trọng hơn nữa đến việc mở rộng tri thức và phát triển những kĩ năng GQVĐ và tư duy
phê phán, thay vì tập trung vào việc học thuộc lòng” [65]. Cũng chính J. Dewey là
người đề xướng “PPDH lấy người học làm trung tâm” mà phương pháp này về thực
chất là việc sáng tạo ra những tình huống xác thực cho những hoạt động mà HS quan
tâm [28], [39]… Những nguyên lí giáo dục do J. Dewey khởi xướng cho rằng: tiến trình
giáo dục phải được bắt đầu và xây dựng trên những lợi ích của trẻ em, nó phải cung cấp
cơ hội cho sự tương tác về tư duy và hành động..., thầy giáo phải là người hướng dẫn và
cộng tác với HS, thay vì là người đốc công…, mục tiêu của giáo dục là sự trưởng thành
của trẻ em trên mọi phương diện. Tuy nhiên, những quan điểm mới của J. Dewey luôn
rất khó thực hiện trong khung cảnh nhà trường vào những năm đó và HS thường bỏ qua

những môn mà họ cho là khó như toán và các môn khoa học tự nhiên [65].
Đến khoảng giữa thế kỷ XX, nhịp độ phát triển khoa học, kĩ thuật và công nghệ
ngày càng nhanh. Để bắt kịp và thích ứng với sự tiến bộ của xã hội, nhiều phương pháp
và quan điểm DH mới được đề xuất, điển hình như I. Lecne, Okon, M.A. Danilop,
M.N.Xcatkin,... đã đề xuất phương pháp “DH nêu vấn đề”. DH nêu vấn đề là một tư
tưởng DH chủ trương làm cho HS nắm vững kiến thức trên cơ sở tổ chức, hướng dẫn
họ tìm tòi nghiên cứu chứ không phải bị động chờ thầy giáo truyền thụ cho [79]. Trong
DH nêu vấn đề, HS được đặt trước một loạt các tình huống có vấn đề, những điều kiện
đảm bảo để GQVĐ và những chỉ dẫn cần thiết nhằm đưa HS vào con đường tự lực giải
quyết vấn đề. Theo quan điểm giáo dục: “DH nêu vấn đề là PPDH trong đó HS tham
gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và các bài toán có vấn đề
đã được xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình” [44]. Đồng thời, DH
nêu vấn đề còn nhấn mạnh rằng: “DH nêu vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các
hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, nêu các vấn đề và những điều kiện
cần thiết để GQVĐ và cuối cùng là lĩnh hội quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến
thức tiếp thu được” [54]. Mặc dù phương DH này đã có những bước tiến quan trọng,
góp phần phát huy TTC của HS trong học tập, nhưng cũng mới chỉ tập trung vào giai
8


đoạn xây dựng bài toán có vấn đề, các kĩ thuật nêu vấn đề để tạo ra các xúc cảm tích
cực ở HS mà chưa đi sâu vào quá trình tổ chức, hướng dẫn cho HS tích cực, tự lực giải
quyết vấn đề, nhất là các vấn đề cụ thể.
Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, dựa trên những thành tựu của tâm lí học
hiện đại, trong đó phải kể đến là lý thuyết “Vùng phát triển gần” do Vygotsky đề
xướng. Ông cho rằng: vấn đề DH và sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã hội, chủ
yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ trong bối cảnh tương tác với người khác và các
nghiên cứu này đã được các nhà giáo dục vận dụng vào DH GQVĐ (hay còn gọi DH
phát hiện và giải quyết vấn đề). Theo PPDH này, hoạt động DH được tổ chức sao cho
HS được đặt trong tình huống có vấn đề, qua đó làm xuất hiện nhu cầu nhận thức và

kích thích hứng thú hoạt động học tập của HS. Từ những năm 1960, dựa trên các thành
tựu lí thuyết tâm lí học phát triển của J. Piaget, J. Bruner đã khởi xướng một chiến lược
DH mới ở Mĩ: “…người học phải là người tích cực, tự lực tìm tòi khám phá đối tượng
học tập để hình thành cho mình kiến thức từ các tình huống học tập cụ thể. HS phải có
thái độ khám phá các định luật, quy luật giống như các nhà khoa học”[50], [55]. Quan
điểm giáo dục này hiện đã và đang được các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu
triển khai.
Ở nước ta, vấn đề phát huy TTC học tập của HS đã được đặt ra trong ngành giáo
dục từ rất sớm. Trong thời kì phát triển và hội nhập hiện nay yêu cầu về TTC, sáng tạo
ở người học là rất cần thiết, điều đó đã đặt ra cho ngành Giáo dục là phải: “Biến quá
trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo”. Trong cuộc cải cách giáo dục lần thứ hai
(1955 - 1956) thì việc phát huy TTC đã là một trong các mục tiêu cải cách, nhằm đào
tạo những người lao động sáng tạo, có đủ năng lực làm chủ đất nước. Trong những
năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà giáo dục học, lí luận DH
về TTC nhận thức như: Hà Thế Ngữ, Nguyễn Ngọc Quang, Đặng Vũ Hoạt, Thái Duy
Tuyên… Theo tác giả Thái Duy Tuyên, TTC là khái niệm biểu hiện sự nỗ lực của chủ
thể khi tương tác với đối tượng, biểu thị cường độ vận động của chủ thể khi thực hiện
một nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề nào đấy. Sự nỗ lực ấy diễn ra trên nhiều mặt: sinh
9


lí, tâm lí và xã hội. Vì vậy, TTC là một thuộc tính của nhân cách có quan hệ và chịu
ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: hứng thú, nhu cầu, động cơ. Dựa trên sự phát triển,
TTC nhận thức có thể chia làm ba mức độ: TTC tái hiện, TTC sử dụng và TTC sáng
tạo. Trong HĐNT của HS, nếu như TTC là một phẩm chất của nhân cách, liên quan
đến sự nỗ lực hoạt động của HS thì tích cực hóa HĐNT của HS trong hoạt động học
tập lại là việc làm của GV, tức là làm cho HS từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng
tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập. Vì vậy,
muốn tích cực hóa HĐNT của HS trước hết GV phải dựa vào những biểu hiện của TTC
nhận thức: những dấu hiệu bên ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú; những dấu

hiệu bên trong như sự căng thẳng trí tuệ, sự nỗ lực hoạt động…; kết quả học tập, cũng
như đặc điểm của TTC nhận thức của HS thể hiện qua mặt tự phát và mặt tự giác.
Trong các nghiên cứu về DHVL thì việc phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS
trong quá trình học tập đã được đề cập cụ thể trong các công trình nghiên cứu của các
tác giả: Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, Phạm Hữu Tòng
[69], [70], [71], [75]. Trong đó ngoài phần lí luận chung, các tác giả đã chỉ ra các biện
pháp cụ thể nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong QTDH vật lí.
Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, DHVL phải là một qúa trình tổ chức, hướng dẫn
cho HS thực hiện các hành động nhận thức vật lí, để họ tái tạo được kiến thức, kinh
nghiệm xã hội và biến chúng thành vốn liếng của mình, đồng thời làm biến đổi bản
thân HS, hình thành và phát triển những phẩm chất năng lực của họ. Muốn thực hiện
tốt hoạt động DH, GV cần phải hành động để tạo ra những điều kiện thuận lợi để giúp
HS có thể thực hiện tốt hành động học tập như xây dựng tình huống có vấn đề nhằm
tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú đi tìm cái mới, kích thích HS hăng hái,
tự giác hoạt động, tạo ra không khí lớp học sôi động [71].
Tác giả Phạm Hữu Tòng, trong các công trình nghiên cứu của mình đã chỉ ra rằng
khi DH một kiến thức mới thì cần tổ chức những tình huống nhằm làm xuất hiện những
vấn đề cần giải quyết, để HS tiếp nhận vấn đề, có nhu cầu GQVĐ và các em cảm thấy
có khả năng tự GQVĐ đó với sự giúp đỡ của GV và sự cố gắng của bản thân. Qua đó
10


sẽ giúp cho HS tích cực, tự giác và chủ động tham gia vào việc đề xuất vấn đề và
GQVĐ trong tiến trình DH. Để phát huy vai trò của HS trong việc tự chủ hành động
xây dựng kiến thức mới thì vai trò của GV trong tổ chức tình huống, giao nhiệm vụ học
tập và định hướng hoạt động GQVĐ của HS là vô cùng quan trọng. Trong đề xuất vấn
đề thì GV phải đưa cho HS một nhiệm vụ nhận thức có tiềm ẩn khó khăn, tức là phải
tạo ra một mâu thuẫn để HS tiếp nhận mâu thuẫn đó, từ đó HS sẽ sẳn sàng và tự
nguyện tham gia vào việc tìm kiếm xây dựng kiến thức mới. Trong giải quyết vấn đề,
GV cần phải tổ chức, hướng dẫn HS tự lực tìm tòi kiến thức, giúp đỡ làm giảm nhẹ khó

khăn cho HS trong GQVĐ. Còn ở giai đoạn tranh luận, thể chế hóa và vận dụng tri
thức, dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận để bảo vệ ý kiến của mình. Sau đó GV
chính xác hóa, bổ sung và thể chế hóa tri thức mới. Tất cả các hoạt động đó đều phát
huy TTC tự lực nhận thức của HS trong hoạt động học tập [75].
1.2. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong
dạy học vật lí
Trong DHVL ở trường phổ thông, TN vật lí nói chung và TNTT nói riêng đóng
một vai trò rất quan trọng trong việc đổi mới PPDH. Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng
và sử dụng TN trong DH luôn là một vấn đề được quan tâm trong xu thế tìm kiếm con
đường nâng cao chất lượng DH trong nhà trường phổ thông. Đây cũng là một trong
những hướng nghiên cứu quan trọng trong lí luận DH đang được nhiều nhà nghiên cứu
hướng tới.
1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới, hiện nay người ta đang quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử
dụng TN và phương tiện trực quan trong DHVL, đó là: Xu hướng hiện đại hóa; Xu
hướng đa phương tiện và nghiên cứu, khai thác và sử dụng TNTT.
Xu hướng hiện đại hóa là xu hướng tăng cường tính hiện đại của các TBTN và
mức độ chính xác của các dụng cụ TN. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật,
con người ngày càng tạo ra nhiều dụng cụ và TBTN hoàn chỉnh với độ chính xác này
càng cao. Sử dụng TN theo hướng hiện đại là tiến hành các TN với sự hỗ trợ của máy
11


vi tính (MVT). Đây là hình thức mà hầu hết các nước phát triển trên thế giới đang áp
dụng rộng rãi. TN với sự hỗ trợ của MVT thường được dùng với chức năng mô phỏng
và minh họa các quá trình vật lí diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm, do đó gây khó khăn
cho việc quan sát trực tiếp và chỉ có thể khắc phục bằng việc mô phỏng lại quá trình
bằng MVT.
Xu hướng thứ hai là xu hướng khai thác đa phương tiện nhằm tác động đến người
học bằng nhiều kênh thông tin, chẳng hạn: kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng…

Xu hướng thứ ba là khai thác, chế tạo và sử dụng TNTT trong DH. Do những ưu
điểm nổi trội của TNTT và hiệu quả của nó trong DH, nên việc nghiên cứu thiết kế,
chế tạo TN và sử dụng TNTT là một hướng rất được quan tâm hiện nay kể cả trong
nước và trên thế giới. Ba xu hướng này tồn tại độc lập với nhau, có tác dụng bổ sung
cho nhau tạo nên sự trực quan hóa cao trong DHVL.
Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT đã được nhiều nhà nghiên
cứu lí luận DH bộ môn quan tâm từ rất sớm bởi tính kinh tế và hiệu quả của nó trong
DH. Loại TN này bắt đầu được quan tâm bởi các nhà giáo dục ở Canada, trong đó do
tổ chức “Les petis desbrouillads” đi tiên phong, sau đó phát triển đến nhiều nước khác
như: Đức, Pháp, Mĩ, Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu của việc nghiên cứu là nhằm tạo
ra và sử dụng các TN theo hướng tăng cường tính trực quan trong QTDH và rèn luyện
kỹ năng thực hành TN cho HS thông qua những TN do HS tự làm từ những vật liệu dễ
tìm trong cuộc sống. Tại Hội nghị quốc tế được tổ chức ở trường Đại học Tổng Hợp
Cairô, Ai Cập bàn về chuyên đề “Thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền và sự minh họa trong
dạy học vật lí”, đã có rất nhiều báo cáo đề cập đến vai trò và tiềm năng của loại TN
này trong DHVL ở trường phổ thông. Ở khu vực Châu Á và Châu Đại Dương, vấn đề
tự làm đồ dùng DH được tiến hành với sự bảo trợ của UNESCO trong “Chương trình
Canh Tân giáo dục để phát triển”[88] dưới tiêu đề “Phát triển các thiết bị dạy học rẻ
tiền”. Ngoài ra, các nghiên cứu về TNTT cũng được các tác giả như: Michael Vollmer,
Klaus Peter Möllmann, University of Applied Sciences, Brandenburg, Germany [89],

12


Hans-Jörg Jodl and Bodo Eckert, Universität Kaiserslautern, Germany [84] quan tâm
nghiên cứu bởi những ưu điểm và vai trò của nó trong DHVL.
Ở Đức, đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu về TNTT như: Hans-Joachim
Wilke; D.K Nachtigall; G. Tronicke… Các tác giả này đã đầu tư nghiên cứu về loại TN
này và đã công bố các kết quả nghiên cứu trong nhiều công trình khác nhau, chẳng hạn
như “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2007);

“Experimente 1& 2, Blechendose. Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) của HansJoachim Wilke và G. Tronicke. Hay “Qualitative experimente mit einfachen Mitteln,
Uneversität Dortmund” (1996) của các tác giả D. K. Nachtigall, J. Dieckhufer, G. Peters.
Trong các công trình nghiên cứu này các tác giả đã tự tạo và hướng dẫn cách sử dụng
nhiều TN trong các phần khác nhau như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu hết các TN
trong đó là TNTT đơn giản làm từ những vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon nước ngọt, vỏ
chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả như: J. Duit, W. Muler , Kamel
Wassef; M. El-Khishin; N.K Gobran cũng đã quan tâm nghiên cứu về vấn đề này [88].
Xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở những TNTT đơn giản mà người ta đang
ngày càng quan tâm đến các TNTT phức tạp. Tác giả Simon Fridrich Klaus, trong đề
tài luận án tiến sĩ của mình đã tự tạo được một số TN để DH cho người khiếm thị và
các TN này được chế tạo khá công phu và phức tạp.
1.2.2. Những nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu
của các nhà giáo dục học, lí luận DH nghiên cứu về TNTT như: Nguyễn Thượng
Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn Giáo, Hà Văn Hùng - Lê Cao
Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… [9], [11], [47], [23], [34], [35], [13]. Các
tác giả đã nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT vào những mục đích khác nhau: sử
dụng TNTT như là một phương tiện để tích cực hóa HĐNT của HS; sử dụng TNTT vào
việc phát hiện và khắc phục những quan điểm sai lệch của HS; sử dụng TNTT như là
một phương tiện hỗ trợ trong tổ chức DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án… Ngoài ra,

13


còn có nhiều tác giả khác cũng quan tâm nghiên cứu TNTT trong DHVL ở trường phổ
thông, như: Nguyễn Thị Hồng Việt - Nguyễn Viết Thanh Minh, Trần Đình Châu,
Nguyễn Mạnh Thảo - Lưu Thị Tâm… [81], [8], [67].
Bên cạnh đó, vấn đề nghiên cứu tự tạo và sử dụng TN tự tạo trong DH những
kiến thức cụ thể trong chương trình vật lí THPT còn được thể hiện trong các luận văn
thạc sĩ của các tác giả: Mai Khắc Dũng, Trương Công Phi, Nguyễn Thị Hồng Lê, Trần

Thị Thanh Thư, Trần Ngọc Oanh, Trần Thị Ngọc Ánh… [14], [58], [46], [74], [53], [3]
và công trình luận án tiến sĩ của các tác giả: Ngô Quang Sơn, Lê Văn Giáo, Đồng Thị
Diện, Lê Cao Phan [66], [21], [13], [56]. Ngoài ra, các nghiên cứu về xây dựng và sử
dụng TN trong DHVL theo hướng phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS còn được
quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả: Trần Huy Hoàng, Trần Văn Thạnh, Đặng Minh
Chưởng, Dương Xuân Quý, Nguyễn Ngọc Lê Nam [27], [68], [10], [63], [49]. Các công
trình nghiên cứu đó đã tạo ra nhiều TN và sử dụng vào DH một cách có hiệu quả, đã
góp phần tích cực vào việc đổi mới PPDH ở trường phổ thông.
Trong những năm qua, việc đổi mới PPDH nói chung và đổi mới phương pháp
DHVL nói riêng được triển khai khá sâu rộng ở các trường phổ thông. Một trong
những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông là rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến
thức vào thực tiễn cho HS. Điều đó đã được thể chế hóa tại điều 28 của Luật giáo dục
và được khẳng định trong Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2001 - 2010 của Bộ
Giáo dục và Đào tạo. Mục đích của việc đổi mới PPDH là nhằm nâng cao chất lượng
DHVL ở trường phổ thông, cụ thể là làm cho HS tiếp thu bài tốt hơn, nắm kiến thức
vững chắc hơn, vận dụng các kiến thức vào thực tế có hiệu quả hơn; các kĩ năng thực
hành và trí tuệ được hình thành và phát triển cao hơn. Một trong những biện pháp để
đổi mới PPDH hiện nay ở trường phổ thông là tăng cường khai thác và sử dụng các
phương tiện trực quan trong DH, trong đó có việc tự tạo và sử dụng TNTT. Theo định
hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo thì tích cực hóa hoạt động học tập nhằm phát huy
tính chủ động sáng tạo của HS là hạt nhân của đổi mới PPDH và tư tưởng đó đã được
cụ thể hóa trong các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nhau.
14