Thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần quang hình học (vật lý 11)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

CHU THỊ THANH NGA

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG
THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN
''QUANG HÌNH HỌC'' (VẬT LÍ 11)

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ANH THUẤN

THÁI NGUYÊN, NĂM 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Luận văn sử dụng những thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, các thông tin đã
được chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lý và đưa vào luận văn đúng quy định.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và
chưa từng được công bố, sử dụng trong bất kì một công trình nào.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Chu Thị Thanh Nga

i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, khoa Sau Đại học,
Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lí trường ĐHSP Thái Nguyên, thư viện trường Đại học
sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn
thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và các đồng nghiệp trường phổ thông
Vùng Cao Việt Bắc thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên, nơi tôi đang công tác.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Nguyễn Anh Thuấn
đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè, những người đã
luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành luận văn.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Chu Thị Thanh Nga

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ ................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ....................................................................................................... 1

2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 3
3. Giả thuyết khoa học .................................................................................................. 3
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................ 4
6. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 4
7. Những đóng góp của đề tài ....................................................................................... 5
8. Cấu trúc của luận văn................................................................................................ 5
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ
DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở
TRƯỜNG PHỔ THÔNG ........................................................................................... 6
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ........................................................................... 6
1.1.1. Những nghiên cứu về dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và
phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ............................................................... 6
1.1.2. Những nghiên cứu về xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát
huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .............................. 8
1.2. Dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo
của học sinh ................................................................................................................ 11
1.2.1. Phát huy tính tích cực học tập của học sinh ............................................... 11
1.2.2. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh................................................... 13
1.2.3. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ...................................................... 17
iii


1.3. Thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học vật lí ở
trường phổ thông ......................................................................................................... 20
1.3.1. Vai trò của thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông ...................................... 20
1.3.2. Thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm trong dạy học vật lí....................... 22
1.3.3. Sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học vật lí theo hướng phát
huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ............................ 25
1.4. Kết luận chương 1 ................................................................................................ 29

Chương 2. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ SOẠN
TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN "QUANG HÌNH HỌC" (VẬT LÍ 11) ............ 30
2.1. Nội dung kiến thức, kĩ năng và các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học
phần "Quang hình học" ............................................................................................... 30
2.1.1. Nội dung kiến thức của phần “Quang hình học” (Vật lí 11 nâng cao) ...... 30
2.1.2. Mục tiêu kiến thức, kĩ năng phần "Quang hình học" (Vật lí 11 nâng cao) ...... 30
2.1.3. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học phần "Quang hình học" ....... 34
2.2. Thực trạng dạy học phần "Quang hình học" theo hướng phát huy tính tích
cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trường phổ thông ........................... 34
2.2.1. Mục đích điều tra ....................................................................................... 34
2.2.2. Phương pháp điều tra ................................................................................. 34
2.2.3. Kết quả điều tra .......................................................................................... 34
2.3. Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm "Quang hình học" ...................................... 37
2.3.1. Sự cần thiết phải thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm "Quang hình học"......... 37
2.3.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm "Quang
hình học" .............................................................................................................. 38
2.3.3. Các thí nghiệm có thể tiến hành với thiết bị thí nghiệm "Quang hình học" ....... 41
2.4. Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài học phần "Quang hình học" có sử
dụng các thí nghiệm với thiết bị thí nghiệm đã thiết kế và chế tạo ............................ 48
2.4.1. Tiến trình dạy học bài "Khúc xạ ánh sáng" (Vật lí 11 nâng cao) .............. 48
2.4.2. Tiến trình dạy học bài "Phản xạ toàn phần" (Vật lí 11 nâng cao) ............. 59
2.5. Kết luận chương 2 ................................................................................................ 67
iv


Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................ 68
3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm ............ 68
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .......................................................... 68
3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ......................................................... 68
3.1.3. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ......................................................... 68

3.1.4. Phương pháp của thực nghiệm sư phạm .................................................... 69
3.2. Các giai đoạn thực nghiệm sư phạm .................................................................... 69
3.2.1. Công tác chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm ............................................ 69
3.2.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................ 70
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................... 70
3.3.1. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................... 70
3.3.2. Hiệu quả của tiến trình dạy học các bài đã soạn thảo đối với việc
phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .................... 73
3.3.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm .................................................. 86
3.4. Kết luận chương 3 ................................................................................................ 87
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 90
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DH

:

Dạy học

DHVL

:

Dạy học vật lí

GQVĐ

:

Giải quyết vấn đề

GV

:

Giáo viên

HĐNT

:

Hoạt động nhận thức

HS

:

Học sinh

NLST

:

Năng lực sáng tạo

NXB

:

Nhà xuất bản

QTDH

:

Quá trình dạy học

SBT

:

Sách bài tập

SGK

:

Sách giáo khoa

TBTN

:

Thiết bị thí nghiệm

THPT

:

Trung học phổ thông

TN

:

Thí nghiệm

TNSP

:

Thực nghiệm sư phạm

TTC

:

Tính tích cực

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1.

Bảng kết quả đo góc tới i và góc khúc xạ r ............................................. 43

Bảng 3.1.

Số liệu HS lớp thực nghiệm và đối chứng .............................................. 69

Bảng 3.2.

Thống kê biểu hiện của tính tích cực, NLST của HS ............................. 78

Bảng 3.3.

Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra lần 1 ................................. 79

Bảng 3.4.

Bảng phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 1 ...................................... 80

Bảng 3.5.

Bảng phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 1 ......................... 80

Bảng 3.6.

Bảng tổng hợp các tham số thống kê của bài kiểm tra lần 1................... 81

Bảng 3.7.

Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra lần 2 ................................. 81

Bảng 3.8.

Bảng phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 2 ...................................... 82

Bảng 3.9.

Bảng phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 2 ......................... 82

Bảng 3.10. Bảng tổng hợp các tham số thống kê của bài kiểm tra lần 2................... 83
Bảng 3.11. Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra lần 3 ................................. 83
Bảng 3.12. Bảng phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 3 ...................................... 84
Bảng 3.13. Bảng phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 3 ......................... 84
Bảng 3.14. Bảng tổng hợp các tham số thống kê của bài kiểm tra lần 3................... 85
Bảng 3.15. Tổng hợp các thông số thống kê qua ba bài kiểm tra TNSP ................... 85

v


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ
Hình 1.1.

Chu trình sáng tạo khoa học theo V.G. Razumôpxki ........................... 15

Hình 2.1.

Thiết bị thí nghiệm "Quang hình học" .................................................. 39

Hình 2.2.

Sơ đồ cấu tạo của nguồn sáng laser ...................................................... 40

Hình 2.3.

Sơ đồ thí nghiệm khảo sát định tính hiện tượng khúc xạ ánh sáng ...... 41

Hình 2.4.a.

Chùm sáng bị gãy khúc khi đi vào nước............................................... 42

Hình 2.4.b. Chùm sáng bị gãy khúc khi đi vào bản bán trụ..................................... 42
Hình 2.5.

Thí nghiệm định lượng hiện tượng khúc xạ ánh sáng .......................... 42

Hình 2.6.

Đồ thị biểu diễn mối liện hệ giữa sin của góc tới i và sin của góc
khúc xạ r ................................................................................................ 43

Hình 2.7.

Sơ đồ bố trí thí nghiệm kiểm nghiệm điều kiện phản xạ toàn phần ......... 44

Hình 2.8.a.

Chiếu ánh sáng từ không khí vào bán trụ ............................................. 44

Hình 2.8.b. Chiếu ánh sáng từ bán trụ ra ngoài không khí ...................................... 44

Hình 2.9.

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát đường đi của tia sáng qua lăng kính ......... 45

Hình 2.10.

Đường đi của tia sáng qua lăng kính .................................................... 45

Hình 2.11.

Thí nghiệm khảo sát đường đi của tia sáng qua thấu kính hội tụ ......... 46

Hình 2.12.

Thí nghiệm khảo sát đường đi của tia sáng qua thấu kính phân kì....... 47

Hình 2.13.

Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức "Mối liên hệ giữa góc khúc
xạ và góc tới" ........................................................................................ 48

Hình 2.14.

Đường truyền ánh sáng theo tính thuận nghịch .................................... 56

Hình 2.15.

Ảnh của một điểm sáng O ở đáy một cốc nước .................................... 56

Hình 2.16.

Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức "Hiện tượng phản xạ toàn
phần - Điều kiện xuất hiện hiện tượng phản xạ toàn phần" .................. 59

Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TN và ĐC của bài kiểm tra lần 1 ......... 79
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TN và ĐC của bài kiểm tra lần 2 ......... 81
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TN và ĐC của bài kiểm tra lần 3 ......... 83
Đồ thị 3.1.

Đồ thị phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 1 .................................. 80

Đồ thị 3.2.

Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 1 ..................... 80

Đồ thị 3.3.

Đồ thị phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 2 .................................. 82

Đồ thị 3.4.

Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 2 ..................... 82

Đồ thị 3.5.

Đồ thị phân phối tần suất của bài kiểm tra lần 3 .................................. 84

Đồ thị 3.6.

Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra lần 3 ..................... 84

vi


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Toàn cầu hoá và hội nhập quốc tế về giáo dục đã trở thành xu thế tất yếu. Quá
trình hội nhập quốc tế sâu rộng về giáo dục đang diễn ra ở quy mô toàn cầu tạo cơ hội
thuận lợi để tiếp cận với các xu thế mới, tri thức mới, những mô hình giáo dục hiện
đại. Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng
vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh là yêu cầu bắt buộc đối với nhà trường
Việt Nam hiện nay, nó cũng là xu hướng chung của các nhà trường trên thế giới.
Ở Việt Nam, định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã được xác định
trong Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993): "Đổi mới phương pháp dạy và
học ở tất cả các cấp học, bậc học. Kết hợp tốt học với hành, học tập với lao động sản
xuất, thực nghiệm và nghiên cứu khoa học, gắn nhà trường với xã hội. Áp dụng
những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy
sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề". [23].
Luật giáo dục số 38/2005/QH11 đã khẳng định rõ "Mục tiêu của giáo dục phổ
thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và
các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình
thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách
nhiệm công dân; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao
động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc". [22].
Trong chiến lược phát triển giai đoạn 2011-2015 và tầm nhìn đến năm 2020 đã
chỉ rõ mục tiêu tổng quát: "Đến năm 2020, nền giáo dục nước ta được đổi mới căn
bản và toàn diện theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hoá, dân chủ hóa và hội
nhập quốc tế; chất lượng giáo dục được nâng cao một cách toàn diện, gồm: giáo dục
đạo đức, kĩ năng sống, năng lực sáng tạo, năng lực thực hành, năng lực ngoại ngữ và
tin học; đáp ứng nhu cầu nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao phục vụ sự

nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và xây dựng nền kinh tế tri thức; đảm
bảo công bằng xã hội trong giáo dục và cơ hội học tập suốt đời cho mỗi người dân,
từng bước hình thành xã hội học tập" [3].
1


Trong vật lí học, thí nghiệm vừa là nguồn kiến thức, vừa là một phương pháp
nghiên cứu. Nhờ thí nghiệm vật lí, HS có được những quan niệm cơ bản về phương
pháp thực nghiệm khoa học. Thí nghiệm tạo ra cho HS những khả năng làm quen và
thực hiện các phương pháp tư duy như phân tích, tổng hợp, con đường quy nạp và
diễn dịch, sự so sánh, phép tương tự. Thí nghiệm có khả năng giúp HS tư duy duy vật
biện chứng. Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá
trình học tập tích cực, tự lực, sáng tạo của HS. Thí nghiệm luôn luôn đòi hỏi HS tính
tỉ mỉ, thận trọng, trung thực, kiên trì, chính xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đoàn
kết giúp đỡ nhau trong công việc, đó là những phẩm chất của con người lao động
khoa học và sáng tạo. Qua thí nghiệm HS tin tưởng vào sự đúng đắn của các kết luận,
các định luật và những ứng dụng trong thực tiễn. Điều đó giúp HS có niềm tin vào
khả năng của mình, có cái nhìn đúng đắn về thế giới khách quan. Do đó thí nghiệm có
tác dụng to lớn trong việc giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng cho HS. Thí
nghiệm là cơ sở cho giáo dục kĩ thuật tổng hợp.
Thiết bị thí nghiệm là một trong những phương tiện dạy học quan trọng của bộ
môn vật lí. Hiện nay, trong chương trình vật lí trung học phổ thông, các bài thí
nghiệm được chỉ định tối thiểu đã có các thiết bị đi kèm nhưng có những thiết bị chưa
thống nhất, chưa đáp ứng hết nhu cầu quan sát trực quan của nhiều nội dung kiến
thức. Bên cạnh đó, rất nhiều nội dung thí nghiệm khác trong sách giáo khoa chưa có
thiết bị thí nghiệm. Do đó, để tạo ra sự phong phú cho hệ thống thiết bị thí nghiệm
phục vụ nội dung các bài học, việc GV và HS tự làm đồ dùng dạy học là hoạt động có
ý nghĩa đối với việc dạy và học vật lí ở trường phổ thông.
Đối với TBTN "Quang hình học" trong danh mục các TBTN tối thiểu do Bộ
Giáo dục ban hành vẫn còn những hạn chế nhất định:

Nguồn sáng sử dụng thường là bóng đèn sợi đốt 12V - 21 W; nguồn sáng này
phát ra ánh sáng trắng, hiệu suất phát sáng thấp. Với nguồn sáng như vậy:
- Khó tạo ra chùm sáng song song vì kích thước sợi đốt đáng kể
- Khi tạo ra tia sáng nhờ các khe chắn sáng hẹp thì cường độ các tia sáng yếu
- Trong các thí nghiệm quang hình học thường nghiên cứu ánh sáng đơn sắc,
nhưng nếu dùng kính lọc sắc sẽ làm cường độ sáng yếu và đồng thời độ đơn sắc thấp
- Linh kiện tỏa nhiệt cao nên nhanh hỏng mặc dù giá thành rất rẻ và dễ thay thế.
2


Vì vậy việc sử dụng nó khi dạy học phần "Quang hình học" (Vật lí 11) chưa
thuận lợi:
- Chất lượng thí nghiệm còn hạn chế:
+ Trong điều kiện lớp học rất khó quan sát được đường đi của tia sáng
+ Sự tạo ảnh rõ nét là khó
- Chưa tiến hành hết được các thí nghiệm cần tiến hành để phát huy tính tích cực
và phát triển NLST của HS. Ví dụ như thí nghiệm về phương của tia khúc xạ nằm
trong mặt phẳng tới...
Chính vì vậy, tôi sẽ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, hoàn thiện TBTN "Quang
hình học" nhằm đáp ứng yêu cầu về khoa học kĩ thuật và khoa học sư phạm; sử
dụng TBTN đã chế tạo để tổ chức hoạt động dạy học các kiến thức về "Quang
hình học" cho HS.
Đó chính là lí do tôi chọn đề tài: "Thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí
nghiệm trong dạy học phần "Quang hình học" (Vật lí 11)".
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo TBTN "Quang hình học" (Vật lí 11) đáp ứng yêu cầu về khoa
học kĩ thuật, khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong việc tổ chức hoạt động dạy
học phần "Quang hình học" (Vật lí 11) theo tiến trình dạy học GQVĐ nhằm phát huy
tính tích cực và phát triển NLST của HS.
3. Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế, chế tạo TBTN "Quang hình học", đáp ứng được các yêu cầu về
khoa học kĩ thuật và khoa học sư phạm đối với các TBTN và sử dụng chúng trong
tiến trình dạy học GQVĐ phần "Quang hình học" (Vật lí 11) thì có thể phát huy được
tính tích cực và phát triển được NLST của HS.
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
- Khách thể: Quá trình dạy học vật lí ở trường THPT, HS lớp 11.
- Đối tượng: Hoạt động dạy của GV; hoạt động học của HS; các TBTN về
"Quang hình học" trong dạy học và các kiến thức về "Quang hình học" (Vật lí 11).
3


5. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chủ yếu sau:
- Điều tra thực trạng dạy học, tình hình sử dụng TBTN, tìm hiểu phương pháp tổ
chức hoạt động dạy học của GV, những nhu cầu, hứng thú của HS khi học tập môn
vật lí ở trường THPT.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và
phát triển NLST của HS.
- Nghiên cứu lí luận về thiết kế, chế tạo và sử dụng TBTN trong dạy học vật lí ở
trường phổ thông.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức, kĩ năng và các năng lực cần đạt được khi dạy
học phần "Quang hình học" (Vật lí 11), để từ đó xác định các thí nghiệm cần tiến
hành trong dạy học các kiến thức đó.
- Nghiên cứu cấu tạo, cách thức sử dụng TBTN "Quang hình học" hiện có trong
dạy học, tìm ra ưu điểm, nhược điểm từ đó đề xuất thiết kế, chế tạo TBTN mới đáp ứng
được các yêu cầu về khoa học kĩ thuật và khoa học sư phạm đối với các TBTN và đưa
ra phương án sử dụng nhằm phát huy tính tích cực và phát triển NLST của HS.
- Soạn thảo tiến trình dạy học GQVĐ phần "Quang hình học" (Vật lí 11) nhằm
phát huy tính tích cực và phát triển NLST của HS trong đó sử dụng TBTN "Quang
hình học" đã chế tạo.

- TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của đề tài về TBTN đã chế tạo và phương án
tổ chức hoạt động dạy học đã soạn thảo. Trên cơ sở đó, tiếp thu, hoàn thiện TBTN đã
thiết kế, chế tạo, bổ sung tiến trình dạy học sao cho đạt được mục đích của đề tài và
đem lại hiệu quả sử dụng.
6. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các nhiệm vụ trên, tôi sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu sách, báo, các luận án, luận văn, khóa luận
tốt nghiệp, chương trình SGK vật lí 11 để xây dựng cơ sở lí luận của đề tài và các căn
cứ cho những đề xuất về tiến trình dạy học và các thí nghiệm cần tiến hành.
- Điều tra thực trạng dạy học phần "Quang hình học" ở trường THPT với việc
dự giờ, tham khảo giáo án, trao đổi với GV và HS.
4


- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: nghiên cứu TBTN "Quang hình học" sẵn
có; thiết kế, chế tạo và hoàn thiện TBTN mới về "Quang hình học".
- TNSP ở trường THPT với tiến trình dạy học đã soạn thảo.
- Sử dụng phương pháp thống kê toán học để phân tích, xử lí số liệu.
7. Những đóng góp của đề tài
- Thiết kế, chế tạo TBTN cho phép tiến hành được 06 thí nghiệm về "Quang
hình học" (Vật lí 11).
- Soạn thảo được tiến trình dạy học phần "Quang hình học" (Vật lí 11) theo tiến
trình dạy học GQVĐ nhằm phát huy tính tích cực và phát triển NLST của HS.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục luận văn bao gồm
3 chương.
Chương 1: Cơ sở lí luận của việc thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí
nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông
Chương 2: Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm và soạn tiến trình dạy học
phần "Quang hình học" (Vật lí 11)

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

5


Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Tổng quan về 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 tính tích cực, 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.
1.1.1. Những nghiên cứu về dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và phát
triển năng lực sáng tạo của học sinh
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
6


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 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. 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.
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 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, 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
sẵn sàng và tự nguyện tham gia vào việc tìm kiếm xây dựng kiến thức mới. Trong
7


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. 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.
1.1.2. Những nghiên cứu về xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát huy tính
tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
Trong DHVL ở trường phổ thông, TN vật lí đóng một vai trò quan trọng trong
việc đổi mới PPDH. Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN 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.
Việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của
HS trong DHVL được quan tâm nghiên cứu bởi tác giả Huỳnh Trọng Dương. Trong
công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa
HĐNT của HS trong DH vật lí ở trường trung học cơ sở”, tác giả đã nghiên cứu cơ sở
lí luận của việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DH nói chung và DHVL nói riêng;
tác giả đã phân tích và chỉ rõ vai trò của TN vật lí trong việc phát huy TTC trong
HĐNT vật lí của HS. Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được 5 biện

pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí của HS THCS; Đề xuất được 6
biện pháp sử dụng TN trong DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS, cụ thể
là: Tăng cường sử dụng thí nghiệm mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề; Đưa thí
nghiệm nghiên cứu khảo sát, nghiên cứu minh họa ra đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ
thể; Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của GV với thí nghiệm HS để kích thích hứng thú
và rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho HS; Chú trọng đến việc rèn luyện cho học sinh
kỹ năng giải bài tập thí nghiệm; Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo,
tiến hành thí nghiệm và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Sử dụng máy vi
tính để tiến hành các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng. Ngoài ra tác giả cũng đã
xây dựng được 10 TN vật lí THCS và với các TN đã xây dựng, tác giả tiến hành thiết
kế tiến trình DH một số kiến thức vật lí lớp 7, lớp 8 theo hướng phát triển HĐNT tích

8


cực, sáng tạo của HS thông qua các biện pháp sử dụng TN đã đề xuất. Trong quá
trình DHVL, TTC nhận thức và sáng tạo của HS được đánh giá thông qua trạng thái
biểu hiện trên nét mặt của HS như: hăng hái, vui vẻ phấn khởi, không khí giờ học sôi
động, số lần giơ tay phát biểu xây dựng bài học… Với kết quả thu được của đề tài,
cho phép khẳng định việc xây dựng và sử dụng TN trong DHVL đã thực sự góp phần
vào việc tích cực hóa HĐNT của HS và nâng cao chất lượng DH ở trường THCS.
Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát
triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả:
Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý… Trong công trình luận
án nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng TBTN trong DH chương Sóng cơ học ở lớp 12
trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” của
Nguyễn Anh Thuấn, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN trong DHVL
theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS. Trong công trình nghiên cứu,
tác giả đã đề xuất được quy trình xây dựng TBTN và quy trình sử dụng TBTN trong
DHVL. Các giai đoạn của quy trình xây dựng TBTN trong DH có thể được tiến hành

như sau: Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng mà HS cần có được trong quá trình
học tập; Xác định các TN cần tiến hành trong DH; Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các
TBTN, việc tiến hành các TN với những TBTN đã xây dựng có những ưu điểm,
nhược điểm gì, có đáp ứng được các yêu cầu đối với việc DH phát triển TTC, sáng
tạo của HS; Cần nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các TBTN có sẵn (nhưng chưa đáp
ứng tốt yêu cầu DH) và nghiên cứu thiết kế, chế tạo các TBTN mới nhưng phải đảm
bảo được các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm; Sản xuất
thử TBTN. Phân tích, đánh giá TBTN để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết bị có thể
đạt được tối đa các yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm;
Đưa TBTN đã sản xuất vào dạy TNSP để tiếp tục xác định những khó khăn, hạn chế
trong quá trình sử dụng nhằm bổ sung, hoàn thiện TBTN; Sản xuất thiết bị mẫu, soạn
tài liệu hướng dẫn, trình Bộ Giáo dục và Đào tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt
và trang bị cho các trường phổ thông. Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đã đề xuất,
tác giả đã xây dựng được 5 TBTN, đó là: kênh sóng nước, mô hình sóng, TBTN về
hiện tượng sóng trên các vật đàn hồi, khay sóng nước, nguồn âm dùng mạch IC trong
9


DH chương “Sóng cơ học”. Với 5 TBTN đã xây dựng và quy trình sử dụng TBTN
trong DHVL đã đề xuất, tác giả đã tiến hành soạn thảo 4 giáo án DH theo sơ đồ tiến
trình GQVĐ khi xây dựng một kiến thức cụ thể theo hướng phát triển HĐNT tích
cực, sáng tạo của HS. Trong quá trình tổ chức DH, sự phát triển TTC, sáng tạo của
HS được xem xét qua từng bài học cụ thể trong quá trình TNSP như: HS phát biểu dự
đoán và đề xuất phương án TN kiểm tra dự đoán; HS dùng các từ ngữ chính xác hơn
trong việc giải thích, đề xuất các phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức HS
tích cực tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức, đưa HS vào tình huống có vấn
đề, hỗ trợ HS đề xuất dự đoán có căn cứ, tạo điều kiện để HS đề xuất được phương án
TN, cách tiến hành TN kiểm tra dự đoán hoặc kiểm tra hệ quả rút ra từ dự đoán. Kết
quả thu được của đề tài, cho phép rút ra được những kết luận về hiệu quả của tiến
trình DH và hiệu quả của TBTN đối với việc kích thích hứng thú học tập, phát huy

TTC, phát triển năng lực sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS,
HĐNT của HS trong DHVL lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”.
Nhằm đổi mới nội dung giáo dục, theo hướng tinh giản, hiện đại thiết thực, tiến
sĩ Nguyễn Việt Huy và cộng sự - trường cao đẳng sư phạm Thái Bình đã thiết kế chế
tạo thành công bộ thí nghiệm quang học phục vụ cho việc dạy và học môn vật lí trong
các khối trường, bậc học trong cả nước. Bộ thí nghiệm đã được trao giải Nhất tại Hội
thi Sáng tạo Khoa học - Công nghệ và Kỹ thuật Thái Bình năm 2014 - 2015.
Điểm mới và sáng tạo của bộ thí nghiệm này là nhóm tác giả đã khéo léo sử
dụng các chất liệu thông thường như vật liệu mika, tôn mỏng sơn tĩnh điện, thép
không gỉ… là những vật liệu rất thân thiện với môi trường, nhẹ, có độ bền cao, an
toàn cho người sử dụng để thiết kế, chế tạo.
Công trình gồm 5 bộ thí nghiệm như sau:
1. Bộ thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng
2. Bộ thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng phản xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần
3. Bộ thí nghiệm đo chiết suất của chất lỏng, chất rắn
4. Bộ thí nghiệm nghiên cứu đường đi của tia sáng qua thấu kính hội tụ, thấu
kính phân kì, lăng kính
5. Bộ thí nghiệm nghiên cứu các tật của mắt và cách sửa, mô hình cấu tạo mắt
10


Với 05 bộ thí nghiệm trên, giáo viên và học sinh có thể sử dụng nghiên cứu hầu
hết các bài học về phần Quang học trong chương trình Vật lí bậc THPT, THCS và
học phần Phương pháp dạy học Vật lí ở bậc Đại học với các thao tác rất thuận tiện,
nhanh gọn, bảo quản và sửa chữa dễ dàng. Đặc biệt, cùng một bộ thí nghiệm, ta có
thể làm được nhiều thí nghiệm trong phần quang hình và có thể tổ hợp các bộ phận
của các bộ khác nhau cho nhiều lựa chọn khi dạy học. Qua đó, có thể khắc phục tình
trạng thiếu trang thiết bị dạy học Vật lí, phát huy được tính tích cực, chủ động và
sáng tạo của học sinh và sinh viên.
1.2. Dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo

của học sinh
1.2.1. Phát huy tính tích cực học tập của học sinh
1.2.1.1. Khái niệm tính tích cực học tập của học sinh
Tính tích cực nhận thức biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối
tượng trong quá trình học tập, nghiên cứu; thể hiện sự nỗ lực của hoạt động trí tuệ, sự
huy động ở mức độ cao các chức năng tâm lí (như hứng thú, chú ý, ý chí...) nhằm đạt
được mục đích đặt ra với mức độ cao [39].
Nói tới tính tích cực học tập thực chất là nói tới tính tích cực nhận thức, là trạng
thái hoạt động nhận thức của HS, đặc trưng ở khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và
nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức. Khác với quá trình nhận thức trong
nghiên cứu khoa học, quá trình nhận thức trong học tập không nhằm phát hiện những
điều loài người chưa biết về bản chất, quy luật của các hiện tượng khách quan mà
nhằm lĩnh hội tri thức mà loài người đã tích cực xây dựng được. Tuy nhiên trong học
tập HS cũng phải "khám phá" ra những điều mới đối với bản thân mình, dù đó chỉ là
khám phá những điều mà loài người đã biết.
1.2.1.2. Những biểu hiện của tính tích cực học tập của học sinh
Trong quá trình học tập, tính tích cực của HS được bộc lộ qua rất nhiều biểu
hiện khác nhau. Dựa trên việc DHPH và GQVĐ phỏng theo con đường nghiên cứu
vật lí, tôi hệ thống các biểu hiện đó theo 5 giai đoạn và ở mỗi giai đoạn lại có nhiều
dấu hiệu khác nhau. Cụ thể là:
11


- Giai đoạn làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống xuất phát:
+ Quan tâm đến vấn đề cần giải quyết
+ Nhận thức được vấn đề trong tình huống đặt ra. Vui vẻ, thoải mái và tự tin
nhận nhiệm vụ
+ Sẵn sàng cho việc thực hiện nhiệm vụ
- Giai đoạn phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời):
+ Tham gia tích cực trong việc phát hiện hiện tượng, quá trình vật lí mới. Xác

định vấn đề mới cần nghiên cứu
+ Phát biểu vấn đề mới cần nghiên cứu
- Giai đoạn giải quyết vấn đề:
+ Háo hức thực hiện nhiệm vụ
+ Xoay trở, lật đi lật lại vấn đề để tìm giải pháp thực hiện
+ Thực hiện giải pháp bằng các thao tác tư duy: so sánh, phân tích... các dữ
kiện, thông số của bài toán
+ Tham gia đề xuất, lựa chọn giải pháp GQVĐ. Tham gia xây dựng giả thuyết
+ Đề xuất phương án TN, lên kế hoạch tiến hành TN
+ Chủ động thực hiện TN theo các phương án, thu thập và xử lí dữ liệu. Giúp đỡ
bạn bè, có thái độ hợp tác cùng thực hiện nhiệm vụ
+ Nói ra được các ý tưởng cho việc thực hiện nhiệm vụ. Tham gia trao đổi,
tranh luận khi GQVĐ
- Giai đoạn rút ra kết luận (kiến thức mới):
+ Chủ động trình bày, bảo vệ kết quả nghiên cứu
+ Tiếp thu ý kiến đóng góp đúng đắn và thay đổi quan điểm sai của bản thân
cũng như góp ý kiến cho những sai lầm của bạn bè
- Giai đoạn vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo:
+ Tham gia đề xuất phạm vi áp dụng, liên hệ kiến thức vào thực tiễn [31].
Các biểu hiện của tính tích cực xét trên các khía cạnh đã nêu sẽ được tôi sử
dụng để đánh giá hiệu quả của các tiến trình dạy học kiến thức “Quang hình học” đối
với việc phát huy tính tích cực học tập của HS.
12


1.2.1.3. Các biện pháp phát huy tính tích cực học tập của học sinh
Các biện pháp nâng cao tính tích cực học tập của HS trong giờ lên lớp được
phản ánh trong các công trình xưa và nay có thể tóm tắt như sau:
- Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu.
- Kích thích hứng thú nội dung: Nội dung dạy học phải mới, nhưng không quá

xa lạ với HS mà cái mới phải liên hệ, phát triển cái cũ và có khả năng áp dụng trong
tương lai. Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày,
thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS.
- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, TN, thực hành, so sánh, tổ
chức thảo luận, xêmina và phối hợp chúng với nhau.
- Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn với
nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách đột ngột, bất ngờ.
- Sử dụng phối hợp các phương tiện dạy học, tăng cường sử dụng đa phương tiện.
- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể,
tham quan, làm việc trong phòng TN. Các hình thức được sử dụng linh hoạt tùy thuộc
vào đối tượng HS và nội dung kiến thức nghiên cứu.
- Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới. Đưa
HS tham gia vào quá trình thảo luận đánh giá [34].
1.2.2. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
1.2.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo
Theo Bách khoa toàn thư Liên Xô “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”, hay Từ điển bách khoa Việt Nam "Sáng tạo là hoạt động tạo ra cái mới”.
Như vậy có thể hiểu NLST là khả năng tạo ra những giá trị mới về tinh thần hay
vật chất, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công hiểu biết
đã có vào hoàn cảnh mới [36].
1.2.2.2. Những biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh
Đối với quá trình nhận thức của HS theo kiểu DHPH và GQVĐ, có thể hệ thống
biểu hiện của NLST như sau:
- Phát hiện ra vấn đề cần giải quyết từ tình huống xuất phát.
13


- Suy đoán được một hoặc nhiều giải pháp GQVĐ bằng suy luận lí thuyết hoặc
bằng thực nghiệm:

+ Đối với cách GQVĐ bằng suy luận lí thuyết: HS biết được cần vận dụng và
cách thức vận dụng các kiến thức đã biết để đi đến kết luận.
+ Đối với cách GQVĐ bằng thực nghiệm: HS đề xuất được các giả thuyết.
- Đề xuất được phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ lí thuyết
hoặc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã được đề xuất. Cụ thể như: xác định
được những dụng cụ cần dùng, cách bố trí các dụng cụ TN, cách tiến hành TN, thu
thập dữ liệu TN và xử lí dữ liệu TN.
- Đề xuất được phương án bổ sung, cải tiến các TBTN hoặc thiết kế, chế tạo
TBTN mới.
- Xác định được các bộ phận chính, cấu tạo và chức năng của từng bộ phận, mối
liên kết giữa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động của ứng dụng kĩ
thuật của vật lí.
- Phát hiện được mối liên hệ có tính qui luật (các định luật, nguyên lí vật lí) đã
biết tồn tại trong TBTN, giải thích được nguyên tắc hoạt động của TBTN.
- Thiết kế được phương án chế tạo ứng dụng kĩ thuật của vật lí. Cụ thể như: Xác
định được những kiến thức vật lí đã biết cần vận dụng để chế tạo ứng dụng kĩ thuật
của vật lí; đề xuất các phương án thiết kế khác nhau.
- Chế tạo và vận hành được mô hình vật chất, chức năng để minh hoạ nguyên
tắc, cấu tạo và hoạt động của ứng dụng kĩ thuật.
- Vận dụng các kiến thức mới đã thu được để giải thích, tiên đoán các sự kiện
vật lí mới [34].
Các biểu hiện trên của NLST của HS sẽ được sử dụng làm tiêu chí đánh giá
hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo, trong đó có sử dụng TBTN đã xây
dựng đối với việc phát triển NLST của HS trong dạy học kiến thức “Quang hình
học” Vật lí 11.
14


1.2.2.3. Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
Để phát triển NLST của HS, trong dạy học vật lí cần sử dụng các biện pháp

sau đây:
a. Tổ chức nội dung kiến thức vật lí trong dạy học phỏng theo chu trình
sáng tạo khoa học

Mô hình - giả thuyết trừu tượng

Các hệ quả lôgic

Các sự kiện xuất phát

Thực nghiệm

Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học theo V.G. Razumôpxki
Chu trình sáng tạo khoa học được trình bày khái quát như hình 1.1: Từ sự khái
quát hoá các sự kiện, đề xuất vấn đề đi đến xây dựng mô hình - giả thuyết trừu tượng,
từ mô hình rút ra các hệ quả lí thuyết và kiểm tra chúng bằng thực nghiệm.
Nếu những kết quả thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì mô hình giả
thuyết đó được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân lí. Nếu sự kiện thực nghiệm
mới không phù hợp với lí thuyết thì phải xem lại lí thuyết, chỉnh lại hoặc thay đổi.
Mô hình trừu tượng được xác nhận trở thành nguồn tri thức mới, tiếp tục được dùng
để suy ra những hệ quả mới hoặc để giải thích những sự kiện thực nghiệm mới phát
hiện [31], [36].
Để xây dựng phương pháp phát triển NLST của HS, cần phải chú ý tới đặc điểm
của lao động trong các giai đoạn của chu trình sáng tạo là khác nhau. Nếu trong khi rút
ra những hệ quả lí thuyết từ mô hình trừu tượng, tư duy lôgic diễn ra từ từ theo chuỗi
suy luận tuần tự giữ vai trò quan trọng, thì khi chuyển từ những sự kiện xuất phát đến
mô hình trừu tượng và từ hệ quả lí thuyết đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm thì
tư duy trực giác, phỏng đoán có vai trò quyết định. Ở đây lập luận lôgic diễn ra muộn
hơn, bởi vậy trong phương pháp phát triển NLST của HS thì việc phát triển ở họ khả
năng suy diễn, dự đoán khoa học kĩ thuật và trực giác chiếm vị trí quan trọng.

15


b. Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết
Dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học. Dự đoán
dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc
về mỗi lĩnh vực. Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự
khái quát hoá những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính. Tuy nhiên,
sự khái quát hoá đó không phải là một phép qui nạp đơn giản, hình thức mà chứa
đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở. Dự đoán khoa
học không phải là tuỳ tiện mà luôn luôn phải có một cơ sở nào đó. Có thể có các cách
dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của HS:
- Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có
- Dựa trên sự tương tự
- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có
quan hệ nhân quả
- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng
hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng
- Dựa trên sự thuận nghịch thường 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
- Dự đoán về mối quan hệ định lượng thường gặp trong vật lí như tỉ lệ thuận, tỉ
lệ nghịch, hàm số bậc nhất [36].
c. Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm nghiệm kết quả đã tìm
được từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết
Trong nghiên cứu vật lí, một dự đoán, một giả thuyết thường là một sự khái quát
các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể
kiểm tra trực tiếp được. Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực
tế không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có những
dấu hiệu nào có thể quan sát được. Điều đó có nghĩa là: từ một dự đoán, giả thuyết, ta

phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành TN
để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả TN không. Hệ quả suy
ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở cho dự đoán thì mới có
ý nghĩa. Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng trở thành chắc
chắn, sát với chân lí hơn [36].
16