Xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo phần dao động cơ vật lý 12 bằng phần mềm macromedia flash nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN HUY THÁI

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO
PHẦN DAO ĐỘNG CƠ, VẬT LÍ 12 BẰNG PHẦN MỀM
MACROMEDIA FLASH NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LI
CHUYÊN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
BỘ MÔN VẬT LÍ
Mã số: 60 14 01 11
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Kim Chung

HÀ NỘI – 2016


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
8
2. Mục đích nghiên cứu 9
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 9
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 10
5. Vấn đề nghiên cứu
10
6. Giả thuyết khoa học 10
7. Giới hạn phạm vi nghiên cứu 11
8. Đóng góp mới của đề tài

11
9. Phương pháp nghiên cứu
11
10. Cấu trúc của luận văn 11


CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.............7

1.1. Thí nghiệm Vật lí và vai trò trong dạy học ở trường phổ thông
13
1.1.1. Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí
13
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở THPT
14
1.1.3. Các loại thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông
20
1.1.4. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ chức hoạt
động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT 21
1.1.5. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm
22
1.2. Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông
trong dạy học Vật lí
22
1.2.1. Khái niệm kĩ năng 22
1.2.2. Sự hình thành và phát triển kĩ năng 23
1.2.3. Kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh trong dạy học Vật lí ở
trường THPT
24
1.2.4. Các cấp độ phát triển kĩ năng thí nghiệm của học sinh
27

1.2.5. Các giai đoạn phát triển kĩ năng 30
1.3. Năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT 32
1.3.1. Khái niệm về năng lực thực nghiệm: 32
1.3.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm. 33
1.3.3. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí
33
1.3.4 Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm Vật lí cho học sinh.
Error!
Bookmark not defined.
1.4. Vai trò của thí nghiệm thực hành trong rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho
học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT.
Error! Bookmark not
defined.
1.4.1. Thí nghiệm thực hành Vật lí
Error! Bookmark not defined.
1.4.2. Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành trong dạy học Vật lí
ở trường THPT Error! Bookmark not defined.
1.5. Sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí
Error!
Bookmark not defined.
1.5.1. Khái niệm phần mềm dạy học Error! Bookmark not defined.
1.5.2. Những yêu cầu chung đối với phần mềm dạy học Error! Bookmark
not defined.
1.5.3. Phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lí
Error! Bookmark
not defined.
1.6. Thực trạng của việc rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh trong dạy
học Vật lí ở trường THPT
Error! Bookmark not defined.
1.6.1. Mục đích tìm hiểu Error! Bookmark not defined.

1.6.2. Nội dung tìm hiểu Error! Bookmark not defined.
1.6.3. Phương pháp tìm hiểu Error! Bookmark not defined.
1.6.4. Kết quả tìm hiểu Error! Bookmark not defined.
1.7. Kết luận chương 1 Error! Bookmark not defined.


CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ẢO
HỖ TRỢ THỰC HÀNH VẬT LÍ CHƢƠNG DAO ĐỘNG CƠ VẬT LÍ
12, BAN CƠ BẢN
THPT..............................................................................Error! Bookmark
not defined.
2.1. Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học bài thí nghiệm thực hành Chương
Dao động cơ.
Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Vị trí của bài thí nghiệm thực hành trong chương Dao động cơ Error!
Bookmark not defined.
2.1.2. Mục tiêu bài thí nghiệm thực hành Chương Dao động cơ Error!
Bookmark not defined.
2.1.3. Nội dung bài thực hành: “Khảo sát các định luật thực nghiệm của
Error! Bookmark not defined.
2.1.4. Những khó khăn khi làm bài thí nghiệm thực hành Chương Dao động
cơ. Error! Bookmark not defined.
2.2. Đề xuất các giải pháp xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí
ảo hỗ trợ thực hành Vật lí chương Dao động cơ
Error! Bookmark not
defined.
2.2.1. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ quá
trình tự học, tự nghiên cứu ở nhà của học sinh (Hỗ trợ tìm kiếm và trao
đổi thông tin) Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo ... (Hỗ trợ

thực hiện Quy trình) Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ quá
trình kiếm tra, đánh giá Error! Bookmark not defined.
2.3. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thực Error!
Bookmark not defined.
2.3.1. Ý tưởng xây dựng phần mềm Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật lí ảo bằng Macromedia Error!
Bookmark not defined.
2.4. Sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thực hành Vật lí chương
Dao động cơ.
Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Các bước tổ chức thí nghiệm thực hành với sự hỗ trợ của thí nghiệm
Vật lí ảo. Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học thực hành thí nghiệm “Khảo sát thực Error!
Bookmark not defined.
2.5. Kết luận chương 2 Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM............................................... 83
3.1. Mục đích, đối tượng, nội dung thực nghiệm sư phạm. Error! Bookmark
not defined.
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.
Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm.
Error! Bookmark
not defined.


3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Chuẩn bị thực nghiệm Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Phương thức tổ chức quá trình thực nghiệm sư phạm

Error!
Bookmark not defined.
3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm
Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Phân tích định tính Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Phân tích kết quả định lượng Error! Bookmark not defined.
3.4. Hiệu quả của biện pháp đề tài đã đề xuấtError! Bookmark not defined.
3.5. Kết luận chương 3 Error! Bookmark not defined.


KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ...............................................................97

1. Kết luận Error! Bookmark not defined.
2. Khuyến nghị
Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 99
PHỤ LỤC ................................................................................................... 100
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho học sinh
THPT trong dạy học Vật lí............................................................................. 23
Bảng 1.2. Các cấp độ mục tiêu nhận thức...................................................... 27
Bảng 1.3. Các cấp độ mục tiêu kĩ năng tâm
vận.............................................27
Bảng

1.4.

Thang

đánh

giá

sự

thực

hiện

(PRS.)

............................................. 28
Bảng 1.5. Các cấp độ mục tiêu kĩ năng thí nghiệm của học sinh
trong

dạy

học

Vật

lí

ở

trƣờng

phổ

thông.............................................................................. 29

Bảng 1.6. Thống kê kết quả phiếu khảo sát ở học sinh THPT Phổ
Yên .... 51
Bảng

3.1

-

Bảng

thống

kê

điểm

số

................................................................. 91
Bảng 3.2 - Bảng thống kê số học sinh đạt từ điểm xi trở xuống
(Bảng

tần

suất

luỹ

tích

hội

tụ

lùi)

thống

kê

.......................................................................................... 90
Bảng

3.3

-

Các

tham

số

.................................................................. 92
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ Chu trình sáng tạo theo V.G.
Razumôpxki...............................9
Hình
2.1.
Bộ

thiết
bị
.................................................................... 58

thí

nghiệm


Hình 2.2: Đồng hồ đo thời gian hiện số, cổng quang điện và sơ đồ
nguyên lý cổng quang điện dùng nghiên cứu chuyển động của con lắc đơn
................. 59
Hình

2.3.

Đồng

hồ

đo

thời

gian

hiện

số......................................................... 63
Hình 2.4: Câu hỏi trắc nghiệm liên quan đến bài thí nghiệm thực hành ...... 71

Hình 2.5: Bảng lựa chọn dụng cụ thí nghiệm trong phần mềm .................... 72
Hình 2.6: Thực hiện thí nghiệm trong phần mềm......................................74
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ kết hợp thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật trong thực hành thí
nghiệm Vật lí phổ thông................................................................................ 75
Hình 3.1. Đồ thị các đường phân bố tần suất luỹ tích hội tụ lùi ................... 92


9
MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Trước yêu cầu cấp bách của công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước, trước nhu cầu hội nhập, đòi hỏi giáo dục đại học Việt Nam phải có những
đổi mới mạnh mẽ. Nghị quyết số 14/2005 của Chính phủ về đổi mới cơ bản và toàn
diện GDĐH Việt Nam giai đoạn 2006 - 2020 đã nêu: “Mục tiêu chung là đổi mới
cơ bản và toàn diện GDĐH, tạo được chuyển biến cơ bản về chất lượng, hiệu quả
và quy mô, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp Công nghiệp hoá- hiện đại hóa đất
nước, hội nhập kinh tế quốc tế” và yêu cầu giáo dục, đào tạo sinh viên trong thời
kỳ mới: "Phát triển tiềm năng nghiên cứu sáng tạo, kĩ năng nghề nghiệp, năng lực
hoạt động trong cộng đồng và khả năng lập nghiệp của người học"
Môn Vật lí là môn học không thể thiếu các bài thí nghiệm, đặc biệt là các bài
thí nghiệm thực hành của học sinh, bởi Vật lí cũng như một số môn học khác, là
một môn khoa học thực nghiệm. Việc nắm vững mục đích, cơ sở lý thuyết liên
quan đến các thí nghiệm, các kĩ năng lắp ráp cũng như các thao tác khi tiến hành
thí nghiệm có ý nghĩa rất lớn. Nó góp phần quan trọng trong quá trình tổ chức các
hoạt động nhận thức tích cực và tự lực của học sinh. Đồng thời, thí nghiệm Vật lí
còn tạo ra và nâng cao hứng thú học tập cho học sinh, tạo cho học sinh niềm tin
khoa học bằng những kiến thức đã thu nhận được trong quá trình học.
Trong những năm trở lại đây, phòng thí nghiệm ở các trường phổ thông đã
được trang bị một cách khá đầy đủ về số lượng thiết bị thí nghiệm, nhưng vẫn còn

nhiều khó khăn cần phải khắc phục, như nhiều dụng cụ thí nghiệm chưa đảm bảo
yêu cầu, cán bộ quản lý thí nghiệm thì không chuyên nên việc chuẩn bị thí nghiệm
cho một tiết học trên lớp còn nhiều khó khăn. Đồng thời, mỗi tiết học chỉ diễn ra
trong thời gian 45 phút, không đủ để thực hiện hoàn chỉnh một bài thực hành Vật
lí, gây trở ngại cho cả thày và trò. Trong mỗi giờ thực hành Vật lí, thời gian chủ
yếu dành cho thao tác giới thiệu và lắp ráp thiết bị nên thời gian để đo đạc và xử lý
kết quả còn lại rất ít. Muốn có nhiều thời gian hơn, người thày phải dành thời gian
để chuẩn bị trước cho bài thực hành trước khi lên lớp. Để làm được điều này thì
các bài thực hành Vật lí cần được bố trí trong các phòng chuyên môn riêng biệt để
mỗi khi có tiết thí nghiệm thực hành, học sinh chỉ cần lên phòng học chuyên môn
và tiến hành các thao tác đo đạc, tính toán. Tuy nhiên, hiện nay có rất ít các trường
phổ thông được trang bị phòng học chuyên môn nên giáo viên vẫn phải mang các
thiết bị, đồ dùng thí nghiệm lên lớp học để hướng dẫn cũng như cho học sinh làm
thí nghiệm thực hành. Điều này dẫn đến thiết bị thí nghiệm có thể bị hỏng hóc, bị
lỗi trong quá trình vận chuyển, khiến cho chất lượng quá trình dạy và học còn
nhiều hạn chế. Nhiều khi do phân phối chương trình, có nhiều lớp cùng tiến hành
bài thực hành, mà số lượng bộ dụng cụ có hạn, nên phải lùi thời gian thực hành lại,


10
dẫn tới hiệu quả giảng dạy giảm sút. Một lý do nữa là, bài thực hành được chia làm
2 tiết, tiết 1 nêu ra cơ sở lý thuyết, giới thiệu dụng cụ, các phương án, các bước
thực hành; tiết 2 sẽ cho học sinh thực hành, thu thập số liệu, xử lý số liệu. Tiết 1
chỉ có giới thiệu dụng cụ thí nghiệm và học sinh chỉ quan sát thí nghiệm thì không
thể hiểu phương án thí nghiệm, cũng như nắm vững các bước tiến hành thí nghiệm.
Điều đó sẽ dẫn tới khi làm thí nghiệm thực hành, học sinh có thể thu được các số
liệu xa rời thực tế.
Hiện nay, việc ứng dụng CNTT đã góp phần khắc phục những khó khăn cho
giáo viên khi lên lớp, nâng cao hứng thú học tập cho học sinh khi làm bài thực
hành. Đồng thời CNTT cũng làm phong phú thêm các bài thí nghiệm thực hành, thí

nghiệm biểu diễn, tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với công nghệ hiện đại, với
nhiều loại hình thí nghiệm, loại hình kiểm tra trực tiếp trên máy tính từ đó nâng
cao chất lượng giảng dạy của giáo viên cũng như việc học tập của học sinh.
Có rất nhiều phần mềm tin học được sử dụng trong quá trình dạy học, trong
đó phần mềm Macromedia Flash là phần mềm có khả năng lập trình đa phương
tiện, có khả năng xử lý hình ảnh cũng như video rất tốt. Nó có khả năng chạy tốt
trên cả máy tính cá nhân và mạng Internet nên được sử dụng ngày càng nhiều để
phát triển các phần mềm dạy học. Có thể dùng phần mềm Macromedia Flash để
lập trình thí nghiệm ảo dựa trên các thí nghiệm thực sẽ góp phần giải quyết các khó
khăn và nâng cao được chất lượng dạy học Vật lí hiện nay.
Trong chương trình Vật lí lớp 12 thì chương Dao động cơ có nhiều hiện tượng
Vật lí phức tạp, thậm chí khó thực hiện trong điều kiện thực tế, các thí nghiệm đòi
hỏi phải sử dụng những dụng cụ đo mà học sinh chưa được rèn luyện các kĩ năng
sử dụng. Vì vậy, để tiến hành các thí nghiệm trong phần này, học sinh gặp phải
nhiều khó khăn.
Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và sử
dụng thí nghiệm ảo phần Dao động cơ - Vật lí 12 bằng phần mềm
Macromedia Flash nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh”

2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo hỗ trợ dạy học Vật lí nhằm nâng
cao năng lực thực nghiệm cho học sinh qua các bài thí nghiệm thực hành chương
Dao động cơ - Vật lí 12, ban Cơ bản THPT.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về vai trò của thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ
chức hoạt động nhận thức của học sinh ở các trường THPT.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về thí nghiệm ảo và những yêu cầu đối với thí
nghiệm ảo.

11
- Ứng dụng CNTT để xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật lí ảo trong
chương Dao động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản THPT) đáp ứng các yêu cầu cơ bản
của thí nghiệm thực hành hiện nay (đòi hỏi nâng cao tính tích cực, tự lực của học
sinh trong khi chuẩn bị, tiến hành và sử dụng các thí nghiệm Vật lí phổ thông).
- Nghiên cứu việc sử dụng hiệu quả các thí nghiệm Vật lí ảo đã xây dựng
trong quá trình dạy bài thực hành chương Dao động cơ.
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các bài thí
nghiệm thực hành Vật lí ảo và các tiến trình dạy học đã xây dựng.

4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
 Khách thể:
- Quá trình dạy và học thí nghiệm thực hành có sử dụng thí nghiệm Vật lí ảo
trong các bài của chương Dao động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản THPT) của giáo viên
và học sinh lớp 12 trường THPT Phổ Yên – Thị xã Phổ Yên – Thái Nguyên.
 Đối tượng:
- Bài thí nghiệm thực hành chương Dao động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản
THPT)
- Quá trình nhận thức, kĩ năng thí nghiệm của học sinh khi được tổ chức học
thực hành thí nghiệm có sử dụng phối hợp các thiết bị thí nghiệm thật và thí
nghiệm ảo.

5. Vấn đề nghiên cứu
Đề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau:
- Ứng dụng CNTT để xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật lí ảo trong
chương Dao động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản THPT) như thế nào để đáp ứng các
yêu cầu cơ bản của thí nghiệm thực hành Vật lí hiện nay ?
- Việc sử dụng thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ trong quá trình dạy bài thực thành
thí nghiệm Vật lí trong chương Dao động cơ như thế nào để có hiệu quả và đúng

mục đích ?

6. Giả thuyết khoa học
Xây dựng các phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo tương tự như thí nghiệm thật cả
về hình ảnh, quy trình, thao tác thí nghiệm và thiết kế tiến trình dạy học có sự kết
hợp giữa thí nghiệm Vật lí ảo và thí nghiệm thật hướng tới các mục tiêu về kiến
thức, kĩ năng thí nghiệm cần hình thành ở học sinh. Từ đó nâng cao năng lực thực
nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí.


12

7. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Về nội dung nghiên cứu:
- Sử dụng phần mềm Macromedia Flash để xây dựng thí nghiệm ảo trong bài
thí nghiệm thực hành của chương Dao động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản THPT).
- Sử dụng thí nghiệm ảo để dạy tiết thực hành thí nghiệm Vật lí chương Dao
động cơ (Vật lí 12, ban Cơ bản THPT).

8. Đóng góp mới của đề tài
- Về lý luận. Đề tài phát triển lý luận về rèn luyện kĩ năng thí nghiệm Vật lí cho
học sinh THPT.
- Về ý nghĩa thực tiễn. Kết quả nghiên cứu có thể được vận dụng vào việc rèn
luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh THPT môn Vật lí.

9. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lý luận về thí nghiệm trong
dạy và học Vật lí ở trường THPT; lý luận về thí nghiệm ảo, các yêu cầu đối với thí
nghiệm ảo.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn (điều tra, quan sát, chuyên gia...):

+ Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học thí nghiệm thực hành trong chương
Dao động cơ.
+ Tham khảo các ý kiến của các chuyên gia giáo dục, chuyên gia tin học về
xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành Vật lí ảo.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:
Tiến hành dạy song song lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Một lớp sử dụng
các thiết bị thí nghiệm thật của phòng thí nghiệm và một lớp sử dụng bài thí
nghiệm thực hành ảo kết hợp với thiết bị thí nghiệm thật.
- Phương pháp thống kê toán học: nhằm phân tích, đánh giá kết quả thực
nghiệm sư phạm.

10. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung bản luận
văn được chia thành ba chương:
Chƣơng 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.
Chƣơng 2. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thực hành Vật lí
chương Dao động cơ – Vật lí 12, ban Cơ bản THPT.
Chƣơng 3. Thực nghiệm sư phạm.


13


14
CHƢƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Thí nghiệm Vật lí và vai trò trong dạy học ở trường phổ
thông

1.1.1. Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí
Thí nghiệm Vật lí (TNVL) là sự tác động một cách có chủ định, có hệ thống
của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân
tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác
động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [5, tr. 76]
Theo một số định nghĩa thì thí nghiệm là:
- Một sự thử nghiệm trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm minh hoạ cho
một chân lí đã biết, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, xác định tính
hiệu quả của cái gì đó mà chưa được xác nhận.
- Một sự thử nghiệm hay một quá trình trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm
kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học hay đưa ra một phát hiện mới.
Thí nghiệm Vật lí có các đặc điểm sau:
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập một cách
có chủ định sao cho thông qua quá trình thí nghiệm, có thể trả lời được các câu hỏi
đặt ra, có thể kiểm tra được các giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.
Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ, bao gồm đối
tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và
phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên
cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng nào đó, trong khi các đại lượng khác được giữ
không đổi.
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát theo như dự
định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ
quá trình phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm
giảm tối đa ảnh hưởng của các tác động gây nhiễu.
- Đặc điểm đóng vai trò quan trọng của thí nghiệm là khả năng có thể quan sát
được những biến đổi của đại lượng nào đó được gây ra bởi sự biến đổi của đại
lượng khác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của
các phương tiện quan sát, đo đạc.
- Đặc tính có thể lặp lại của thí nghiệm. Tức là: với các thiết bị thí nghiệm,

các điều kiện thí nghiệm như nhau, khi bố trí lại hệ thống thí nghiệm, tiến hành lại
thí nghiệm thì hiện tượng, quá trình Vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống như
các lần thí nghiệm trước đó. [7, tr. 56-61]


15
Trong nghiên cứu khoa học nói chung, đặc biệt trong nghiên cứu vật lí thì thí
nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng.
Các định nghĩa này đề cập đến các nội dung sau:
- Mục đích của thí nghiệm (kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết, đưa ra một phát
hiện mới hay minh hoạ cho một qui luật đã biết)
- Đặc điểm của hoạt động thí nghiệm (sự thử nghiệm hay một quá trình trong điều
kiện có thể kiểm soát được)
- Trong các định nghĩa trên, nội hàm đầy đủ của hoạt động gọi là thí nghiệm với tư
cách là một quá trình chưa được chú ý trình bày.
1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở THPT
1.1.2.1. Vai trò thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức

Xu hướng dạy học hiện đại coi kiến thức về phương pháp hoạt động là một loại
kiến thức cơ bản, quan trọng, đó là kiến thức công cụ. Học tập vật lí tốt nhất là
dùng chính phương pháp nhận thức của Vật lí (Phương pháp thực nghiệm, phương
pháp mô hình), tổ chức quá trình học tập của học sinh tương tự với quá trình
nghiên cứu của các nhà khoa học.
Con đường nhận thức Vật lí cũng đã được nhiều nhà Vật lí chỉ ra như Newton,
A.Einstein, M.Planck, M.Born ... V.G. Razumôpxki đã khái quát thành chu trình
nhận thức như sau: Từ việc khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô
hình trừu tượng giả định (có tính chất như một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc
rút ra hệ quả lý thuyết (bằng suy luận lôgíc hay suy luận toán học); Để rồi, những
hệ quả lý thuyết ấy sẽ được kiểm tra bằng thực nghiệm.
+ Nếu thực nghiệm phù hợp với những hệ quả trên thì mô hình giả thuyết là

đúng và đó là cơ sở để giải thích thực tế.
+ Nếu thực nghiệm không xác định những hệ quả lý thuyết ấy thì hoặc làm
mô hình lý thuyết không phù hợp hoặc tìm ra giới hạn áp dụng cho mô hình giả
thuyết.
Chu trình nhận thức khoa học này được V.G. Razumôpxki khái quát bằng sơ
đồ như trên hình 1.1. [5]
Mô hình giả định
trừu tƣợng

Các hệ quả
lôgíc

Hình 1.1: Sơ đồ Chu trình sáng tạo theo V.G. Razumôpxki. [5]
Những sự kiện
khởi đầu

Thí nghiệm
kiểm tra


16
Do mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản ánh một mặt của thực tế nên khi ta
mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ đến một lúc ta gặp những sự kiện thực
nghiệm mới không thể giải thích được bằng mô hình cũ, lúc này ta phải bổ sung,
chỉnh lý mô hình cũ cho phù hợp hoặc thậm chí phải bỏ đi để xây dựng một mô
hình mới cho một chu trình mới của quá trình nhận thức.
Như vậy, chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà được mở rộng dần
dần, làm giàu thêm kiến thức khoa học và cũng nhờ đó mà con người ngày càng
tiếp cận gần hơn với chân lý khách quan.
Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức

vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau:"đề xuất
vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận
dụng kết quả".
- Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu
về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có
thể tìm tòi, xây dựng được. Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi.
- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát
cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới
cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có
thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.
- Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận
lôgíc về cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm,
thu lượm dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm.
- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết
quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích /tiên đoán các sự kiện và
xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết
luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực
nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và
thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự
xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và
thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm.
Sự xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của riêng một
nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá nhân,
thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội - nhận


17
thức. Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người
khác. Kết quả đó được thông báo và trải qua sự tranh luận, phản bác, bảo vệ trong
cộng đồng các nhà khoa học. Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lí, bổ sung,

hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận.
Trong dạy học vật lí, cần tạo điều kiện cho học sinh trải qua các giai đoạn của các
giai đoạn nhận thức theo các nhà khoa học, để học sinh khám phá ra các kiến thức
Vật lí, tái tạo lại, biến chúng thành vốn liếng của bản thân mình. Những trải
nghiệm đó sẽ là cơ sở để sau này, người học hoàn toàn có thể khám phá ra được
những kiến thức mới.
Quá trình hoạt động nhận thức Vật lí thường diễn ra những hành động phổ
biến sau:
- Quan sát hiện tượng Vật lí xảy ra rồi từ đó phân tích nó được thành những
hiện tượng đơn giản, xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng và tìm ra
những dấu hiệu đặc trưng, bản chất của sự vật, hiện tượng.
- Tìm ra những tính chất chung; mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các
sự vật, hiện tượng.
- Mô hình hoá những sự kiện quan sát được dưới dạng những khái niệm,
những mô hình lý tưởng để sử dụng chúng làm công cụ tư duy.
- Đo đạc các đại lượng Vật lí, tìm ra mối quan hệ dưới dạng hàm số giữa các
đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học.
- Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác
định; giải thích một hiện tượng thực tế.
- Xây dựng một giả thuyết, từ giả thuyết suy ra hệ quả.
- Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hệ quả).
- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật
lí.
- Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được. Đánh giá kết quả hành động.
- Tìm phương pháp chung để giải quyết một loạt các vấn đề tương tự.
Cuối cùng, mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều thao tác, được sắp xếp
theo một trình tự xác định. Ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là
những phương tiện, công cụ thích hợp.
Những thao tác phổ biến trong quá trình nhận thức Vật lí là:
- Thao tác vật chất:

+ Nhận biết bằng giác quan.
+ Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, hơ nóng, làm biến dạng,
cọ xát, ...
+ Sử dụng các dụng cụ đo.


18
+ Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị ...).
+ Thu thập tài liệu, ghi nhận số liệu thực nghiệm.
+ Thay đổi các điều kiện thí nghiệm, điều chỉnh....
- Thao tác tư duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá,
quy nạp, diễn dịch,....
Tùy thuộc vào vốn hiểu biết của con người, khối kiến thức đã có về đối tượng
cần nghiên cứu mà thí nghiệm có những vai trò quan trọng khác nhau. Trong dạy
học Vật lí ở trường phổ thông, thí nghiệm có các vai trò sau:
+ Thí nghiệm là phương tiện để học sinh thu nhận tri thức. Khi học sinh hoàn
toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được
sử dụng như là một phương tiện để phân tích hiện thực khách quan thông qua quá
trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quan như: thiết kế phương án thí
nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát và đo đạc được từ thí nghiệm
để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu.
+ Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà học
sinh đã thu được. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng
đắn của tri thức học sinh đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại
phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, học sinh sẽ thu được những tri
thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những
trường hợp riêng, trường hợp giới hạn.
+ Thí nghiệm là phương tiện học sinh vận dụng những tri thức đã tiếp thu
được vào thực tiễn. Trong quá trình vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết
kế, vận dụng, học sinh sẽ gặp phải những khó khăn do tính trừu tượng của tri thức

cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật hoặc các lý do
khách quan khác. Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện tạo cơ sở
cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn.
+ Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí. Thí
nghiệm Vật lí đặc biệt đóng vai trò quan trọng đối với các phương pháp nhận thức
phổ biến trong nghiên cứu Vật lí, đó là phương pháp thực nghiệm và phương pháp
mô hình, cụ thể như sau:
- Phương pháp thực nghiệm, là phương pháp thu thập các sự kiện trong những
điều kiện được tạo ra một cách đặc biệt (tạo ra kinh nghiệm mới, lý thuyết mới để
khẳng định những mối liên hệ dự kiến sẽ có trong những điều kiện mới) đảm bảo
cho sự thể hiện tích cực, chủ động của các hiện tượng, sự kiện nghiên cứu.
Phương pháp thực nghiệm khoa học là một trong các phương pháp cơ bản
trong nghiên cứu khoa học. Song chỉ được sử dụng khi và chỉ khi đặt ra bài toán
làm sáng tỏ các mối liên hệ, sự phụ thuộc, giữa các hiện tượng nghiên cứu và sự


19
thể hiện các giả định, kiểm định các giả thuyết.Có 3 điều kiện để sử dụng phương
pháp thực nghiệm khoa học:
+ Biết được chính xác những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự nảy sinh và diễn
biến của các hiện tượng nghiên cứu.
+ Xác định được những nguyên nhân của các hiện tượng do vạch ra được các
điều kiện ảnh hưởng.
+ Lặp lại thí nghiệm nhiều lần tuỳ theo ý muốn và như vậy sẽ thu được, tích
luỹ được những tài liệu định lượng mà từ đó có thể phán đoán về tính điển hình
hay ngẫu nhiên của các hiện tượng nghiên cứu.
Phương pháp thực nghiệm được chia ra gồm 4 giai đoạn:
1- Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời.
2- Đề xuất giả thuyết.
3- Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgíc rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí

nghiệm.
4- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra.
Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực,
nếu kết quả thu được không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Như vậy thí
nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phương pháp
thực nghiệm.
- Phương pháp mô hình, là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các đối
tượng, các quá trình … bằng cách xây dựng các mô hình của chúng (các mô hình
này bảo toàn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên cứu) và
dựa trên mô hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực. Phương pháp mô hình
gồm 4 giai đoạn:
1- Thu thập các thông tin về đối tượng gốc. Ở giai đoạn này các thông tin về
đối tượng gốc thường được thu thập nhờ thí nghiệm, qua thí nghiệm có thể loại bỏ
những yếu tố không quan tâm, tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của
đối tượng gốc.
2- Xây dựng mô hình. Căn cứ trên các thông tin thuộc tính và mối quan hệ
bản chết của đối tượng gốc, ta xây dựng nên mô hình cho đối tượng. Nếu mô hình
là vật chất người ta sẽ phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó.
3- Thu thập các thông tin trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết.
4- Kiểm tra lại hệ quả trên đối tượng gốc. Trong giai đoạn này, thông qua thí
nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được trên mô hình với những kết quả
thu được trên vật gốc, kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn
áp dụng của mô hình. [5], [7]


20
1.1.2.2. Vai trò thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học.

Theo quan điểm của lý luận dạy học, thí nghiệm có các vai trò sau:
+ Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá

trình dạy học như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng
mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ
năng của học sinh.
Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề, đặc biệt có hiệu quả
trong giai đoạn đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. Các thí nghiệm được sử dụng để tạo
tình huống có vấn đề thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị
cũng như thời gian tiến hành thí nghiệm.
Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp một cách có
hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó quy nạp, khái quát hoá, kiểm tra được
tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình
thành kiến thức mới.
Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố
(ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học
sinh. Những thí nghiệm loại này được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài
liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ thí
nghiệm thực hành sau mỗi chương, trong các giờ ngoại khoá ở lớp, ở nhà.
Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của học
sinh. Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh trong quá trình thí
nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện tượng Vật lí
hay quá trình Vật lí diễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần
thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử
lý kết quả thí nghiệm...), học sinh sẽ chứng tỏ những kiến thức về hiện tượng Vật lí
đang đề cập, kiến thức về phương pháp và cả kỹ năng của bản thân mình.
Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh,
giáo viên cần có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm ở nhiều mức độ yêu cầu khác
nhau, từ đơn giản đến phức tạp. Mức độ tự lực của học sinh trong quá trình thí
nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo bảng hướng dẫn
chi tiết cho sẵn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai đoạn của thí
nghiệm.
+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học

sinh. Hiện nay dạy học không chỉ truyền thụ kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn
góp phần phát triển nhân cách cho học sinh một cách toàn diện. Cho nên trong dạy
học Vật lí nói chung và thí nghiệm Vật lí nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật
đó. Qua thí nghiệm Vật lí làm cho học sinh hứng thú học tập và quá trình thu nhận
thông tin của học sinh ngày càng mang rõ nét tính tích cực, tự lực sáng tạo khi học
tập môn Vật lí. Như vậy quá tình tiếp cận các thí nghiệm Vật lí dần dần trong học
sinh xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách


21
ý thức của học sinh giữa Vật lí và cuộc sống muôn màu muôn vẻ để tạo cho học
sinh hứng thú nhận thức.
Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ
năng, kỹ xảo về Vật lí của học sinh. Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình
nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lí,
xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các
kiến thức đã học.
+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá
trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác
nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện giúp đơn giản hoá và trực quan các kiến thức
trong dạy học Vật lí.
Do thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí
nên thông qua mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm
quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này. Các kiến thức về
phương pháp mà học sinh lĩnh hội được có ý nghĩa quan trọng, mở rộng vượt qua
khỏi giới hạn môn Vật lí sang các môn học khác, lĩnh vực khác.
1.1.3. Các loại thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông
Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông được chia ra các loại thí nghiệm sau đây:

- Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: là loại thí nghiệm do giáo viên tiến
hành, học sinh là người quan sát. Loại thí nghiệm này giữ vị trí hàng đầu trong hệ
thống thí nghiệm Vật lí phổ thông. Trong quá trình thực hiện, người giáo viên tái
tạo lại các hiện tượng Vật lí qua đó giúp người học khảo sát mối liên hệ giữa các
hiện tượng khi tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó.
Loại thí nghiệm này được giáo viên sử dụng phổ biến trong các bài giảng. Với
việc làm sống lại trước mắt học sinh những hiện tượng cần nghiên cứu, loại thí
nghiệm này nếu được tiến hành hợp lý sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng
hơn và tiếp thu một cách có căn cứ khoa học.
Căn cứ theo mục đích dạy học, thí nghiệm biểu diễn có thể được phân loại
như sau:
+ Thí nghiệm mở đầu: Loại thí nghiệm này được tiến hành vào đầu giờ học
nghiên cứu lý thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề làm nảy sinh mâu
thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, kích thích
tính tò mò, gây hứng thú học tập cho học sinh.
+ Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại thí nghiệm
được dùng để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa
các hiện tượng Vật lí. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể phân
thành hai loại: thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm minh họa. Thí nghiệm
nghiên cứu khảo sát được tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định


22
luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra từ thực nghiệm. Thí
nghiệm minh họa là thí nghiệm sau khi giáo viên đã hướng dẫn học sinh đưa ra kết
luận, định luật, quy tắc bằng cách suy luận lý thuyết, sau đó dùng thí nghiệm kiểm
chứng lại những nhận định ấy. Thí nghiệm loại này được sử dụng khi thí nghiệm
nghiên cứu khảo sát khó thực hiện do phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu không
đầy đủ, chính xác.
+ Thí nghiệm củng cố: Được thực hiện ở cuối tiết học, có thể giúp đào sâu

kiến thức cho học sinh, giúp học sinh ghi nhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn
luyện kỹ năng cho học sinh. Đồng thời thông qua đó giáo viên kiểm tra được mức
độ tiếp thu bài giảng của học sinh.
- Thí nghiệm thực tập Vật lí là loại thí nghiệm do chính học sinh thực hiện ở
mức độ độc lập, tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của giáo viên. Thí
nghiệm thực tập về Vật lí gồm các loại sau:
+ Thí nghiệm trực diện:
Là loại thí nghiệm mà dưới sự hướng dẫn của giáo viên trong quá trình nghiên
cứu tài liệu mới, mỗi học sinh tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm
mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết.
+ Thí nghiệm thực hành Vật lí:
Là loại thí nghiệm được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần
của chương trình. Thí nghiệm thực hành thường có nội dung có thể là định tính hay
định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc Vật lí hoặc đo
các đại lượng Vật lí.
+ Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà:
Đây là hình thức thí nghiệm tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do học
sinh độc lập tiến hành không có sự kiểm soát của giáo viên, là một dạng hoạt động
tự lực của học sinh, có tính độc lập và sáng tạo cao.
Tóm lại, hệ thống thí nghiệm trên đây dù thực hiện dưới hình thức nào,
phương pháp nào thì thí nghiệm Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá trình
dạy và học Vật lí.
1.1.4. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ chức
hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT
- Thí nghiệm phải trình bày quá trình xảy ra của hiện tượng Vật lí cần nghiên
cứu một cách ổn định và chính xác (tức là thí nghiệm đó phải thành công ngay và
xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau…).
- Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (học
sinh) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật
lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự

lực, sáng tạo của học sinh. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn học sinh
cách thu thập thông tin vì các em còn ít kinh nghiệm.


23
1.1.5. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm
Trong những năm trước đây, hoạt động thực hành thí nghiệm vẫn được thực hiện
cách thức: Bài thực hành được chia ra thành 02 tiết theo phân phối chương trình
của Bộ giáo dục, trong đó 01 tiết người học được tổ chức hướng dẫn nghiên cứu
mục đích, cơ sở lý thuyết, đồng thời đưa ra phương án thí nghiệm. Từ đó được
hướng dẫn thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm thực hành. Sau đó có 01 tiết
người học được trực tiếp tiến hành các thao tác thí nghiệm thực hành trên các dụng
cụ thí nghiệm theo các phương án đã được đưa ra và lựa chọn trong tiết học thứ
nhất. Điều này gây ra không ít khó khăn cho người học vì thao tác thí nghiệm thực
hành còn chưa được nhuần nhuyễn trong tiết thứ nhất nhưng phải trực tiếp tiến
hành thao tác đo đạc trong tiết thứ 2, dẫn đến kết quả của quá trình thí nghiệm thực
hành không đạt hiệu quả cao, đôi khi quá trình thí nghiệm thực hành còn không
thành công. Với lý do đó, cần phải đổi mới cách thức tổ chức hoạt động thí nghiệm
thực hành, cần phải tiến hành hoạt động này một cách có hiệu quả. Vừa để người
học lĩnh hội được mục đích cũng như cơ sở của hoạt động thí nghiệm thực hành,
vừa để người học nắm chắc các phương pháp cũng như thao tác trong quá trình
tiến hành thí nghiệm thực hành. Người giáo viên lúc này chỉ đóng vai trò là người
hỗ trợ, đứng phía sau, đưa ra những gợi ý để người học tự tìm tòi, vận dụng vốn
kiến thức, hiểu biết của mình để thiết kế phương án và tiến hành theo phương án đã
được thống nhất và đưa ra trong tập thể. Đó là xu hướng mới trong tổ chức hoạt
động thí nghiệm thực hành và đang ngày càng trở nên phổ biến.

1.2. Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học
sinh phổ thông trong dạy học Vật lí
1.2.1. Khái niệm kĩ năng

“Kĩ năng là khả năng ứng dụng tri thức khoa học vào thực tiễn; khả năng vận
dụng những kiến thức trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế”.[10]
“Kĩ năng (và cả năng lực) là khả năng học được, rèn luyện được nhằm thực hiện
hành động có kết quả được dự định trước và thường với chi phí thấp nhất về thời
gian, sức lực hay cả hai” [11]. Ở định nghĩa này, cả mặt năng lực hiểu theo nghĩa
của Tâm lí học lẫn mặt năng lực về thực hiện hành động đều được chú ý. Quan
điểm này cũng được tác giả Đặng Thành Hưng bàn đến trong các nghiên cứu của
mình. Theo Đặng Thành Hưng: “Kĩ năng chính là hình thái kép của cả hai loại
năng lực: năng lực – Ability – theo nghĩa Tâm lí học và Competency - năng lực
thực hiện hành động (Performance). Vì vậy, kĩ năng có bản chất tâm lí nhưng có
hình thức vật chất là hành vi hoặc hành động”.


24
Ngoài ra, còn có một số định nghĩa khác về kĩ năng, các định nghĩa này bao hàm
thêm các nghĩa như: kĩ năng có nguồn gốc cơ sở dựa trên kiến thức, được hình
thành và phát triển qua huấn luyện, kinh nghiệm; thông qua nỗ lực suy nghĩ, ví dụ
như: “Kĩ năng là khả năng, năng lực để làm tốt việc gì đó, dựa trên kiến thức, sự
luyện tập và khả năng tự nhiên; là sự thành thạo và sự khéo léo trong khi thực
hiện”.
Các định nghĩa về kĩ năng ở trên đề cập đến khái niệm kĩ năng với các đặc điểm
chung, các đặc điểm cơ bản của khái niệm, đó là tính chất hai mặt của kĩ năng, mặt
năng lực hiểu theo nghĩa của Tâm lí học và mặt năng lực về thực hiện hành động.
Các mặt năng lực này dựa trên cơ sở là kiến thức, khả năng tự nhiên. Kĩ năng được
phát triển dựa trên luyện tập cả về lĩnh vực trí tuệ lẫn chân tay.
1.2.2. Sự hình thành và phát triển kĩ năng
Hệ thống kĩ năng không đơn thuần là kĩ năng thực hiện các thao tác hoạt động chân
tay mà còn cả kĩ năng hoạt động trí tuệ, nhờ những kĩ năng này mà sinh viên có thể
áp dụng các phương pháp hoạt động trí tuệ từ đối tượng này sang đối tượng khác,
nhận thức và biến đổi chúng.

Kĩ năng có cơ sở dựa trên kiến thức, xuất phát từ cấu trúc kĩ năng: hiểu mục đích,
biết cách thức đi đến kết quả và hiểu những điều kiện để triển khai cách thức đó.
Để hình thành kĩ năng, cần có kiến thức làm cơ sở cho việc hiểu biết, luyện tập
từng thao tác riêng rẽ cho đến khi thực hiện được một hành động theo mục đích,
yêu cầu. Những thao tác cụ thể cần được luyện tập nhiều lần mới quen và ghi nhớ
được, khi cần thì đã biết cách thao tác chúng.
Nghiên cứu về phát triển kĩ năng, quan điểm của Piaget cũng đồng nhất với quan
điểm của Vưgôtxki về sự phát triển tri thức, kĩ năng. Sự phát triển này diễn ra qua
các giai đoạn, các giai đoạn là chung cho tất cả mọi người, điều khác biệt là ở tốc
độ nhanh chóng trong sự xuất hiện của các giai đoạn, mỗi giai đoạn bắt nguồn từ
giai đoạn trước sát nhập và làm biến đổi giai đoạn đó và chuẩn bị cho giai đoạn
sau. Tuy các kĩ năng trong giai đoạn trước còn sót lại nhưng vai trò của nó trong tổ
chức thì thay đổi.
Có những kĩ năng hình thành không cần luyện tập, cần biết vận dụng hiểu biết và kĩ
năng tương tự đã có thể chuyển sang thực hiện các hành động mới. Đây mới là yêu
cầu là biết làm (kĩ năng bậc thấp), cần luyện tập và bổ sung kiến thức để mỗi hành
động được thực hiện một cách thật hoàn hảo, linh hoạt.
Ban đầu, sinh viên có thể thực hiện được kĩ năng nào đó, ở mức độ tối thiểu
(không thành thạo). Cùng với thời gian và nhờ sự hướng dẫn của giảng viên và


25
giáo viên hướng dẫn thực hành, họ nắm được và thực hiện được kĩ năng mà không
cần phải suy nghĩ nhiều (thành thạo).
Sự vận dụng kiến thức dễ dàng hay khó khăn tùy thuộc vào khả năng nhận dạng
kiểu nhiệm vụ, bài tập, tức là tìm kiếm, phát hiện những thuộc tính và quan hệ vốn
có trong nhiệm vụ hay bài tập để thực hiện một mục đích nhất định, vì thế, sự hình
thành kĩ năng trong dạy học chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Nội dung của bài tập hay nhiệm vụ đặt ra được cụ thể hóa hay bị che phủ bởi
những yếu tố phụ làm chệch hướng đến sự hình thành kĩ năng. Ví dụ: Phát triển kĩ

năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học VL đối với SV sư phạm không phải là đặt
ra nhiệm vụ tiến hành TN như thế nào, kết quả TN chính xác như thế nào?, mà
nhiệm vụ đặt ra đối với SV là lựa chọn TN gì?, thực hiện với mục đích dạy học
gì?, cần tổ chức dạy học với các TN như thế nào?.
- Tâm thế, thói quen và năng lực tự học cũng ảnh hưởng đến sự hình thành kĩ năng.
Tạo tâm thế thuận lợi trong học tập cũng giúp cho sinh viên dễ dàng trong việc
hình thành kĩ năng. Tự học, tự điều chỉnh đóng vai trò quan trọng trong việc nâng
cao chất lượng học tập, quá trình tự học, tự điều chỉnh liên quan đến tự quan sát, tự
quyết định và tự đánh giá. Việc rèn luyện cho sinh viên có được phương pháp, kĩ
năng, ý chí tự học, biết linh hoạt vận dụng kiến thức vào tình huống mới sẽ tạo cho
họ lòng ham học, khơi dậy tiềm năng vốn có của mỗi con người, phát huy nội lực,
làm cho kết quả học tập nhân lên, đồng thời sớm thích ứng với cuộc sống, lao
động và cộng đồng.
- Khả năng khái quát đối tượng một cách toàn thể. Ví dụ quá trình sinh viên sư
phạm thực hành TNVLPT, đối tượng ở đây không phải là thí nghiệm mà là dạy
học với các thí nghiệm. Đòi hỏi sinh viên nhận thức tổng quát từ mục đích của thí
nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm, đặc biệt là lập kế hoạch và triển khai bài học với
các thí nghiệm.
1.2.3. Kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh trong dạy học Vật lí
ở trường THPT
Theo cấu trúc chương trình giáo dục phổ thông, môn Vật lí, quan điểm xây
dựng chương trình là coi trọng kiến thức về phương pháp nhận thức đặc thù của
Vật lí học như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình. Yêu cầu rèn
luyện cho học sinh những kĩ năng như quan sát hiện tượng Vật lí trong tự nhiên,
trong đời sống hoặc trong các thí nghiệm, sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến
của Vật lí, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm Vật lí đơn giản, thu thập và xử
lý thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối
quan hệ hay bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình Vật lí, cũng như đề xuất
phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra. [2, tr 5-7]

26
Trên cơ sở định nghĩa về kĩ năng và dựa trên các hoạt động cơ bản nhất của
người nghiên cứu trong tiến trình thực hiện của một thí nghiệm, các kĩ năng thí
nghiệm cần rèn luyện cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT có thể chia
thành hai nhóm: kĩ năng thiết kế thí nghiệm và kĩ năng tiến hành thí nghiệm. (Bảng
1.1)
Bảng 1.1. Bảng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho học
sinh THPT trong dạy học Vật lí.
STT

Kĩ năng thiết kế thí nghiệm

1

Xác định mục đích thí nghiệm

2

Đề xuất phương án thí nghiệm

3

Xây dựng sơ đồ, bố trí thiết bị thí
nghiệm

Kĩ năng tiến hành thí nghiệm

Sử dụng dụng cụ, thiết bị thí nghiệm,
lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ

Tiến hành thí nghiệm đảm bảo hiện
tượng Vật lí xảy ra và quan sát
được rõ ràng quá trình, hiện tượng

Xác định cách trình bày số liệu
Quan sát và thu thập các số liệu
bằng bảng, đồ thị dưới dạng khác
4
hay các dấu hiệu bản chất của quá
nhau để làm nổi bật dấu hiệu bản
trình Vật lí nghiên cứu.
chất, mối quan hệ có tính qui luật.
Phân tích, xử lý số liệu để tìm ra
5
dấu hiệu bản chất, mối liên hệ có
tính qui luật.
Vận dụng kiến thức để giải thích các
6
hiện tượng, quá trình Vật lí quan sát
được hay các số liệu thu thập được.
Các kĩ năng cụ thể trong bảng 1.2 được mô tả chi tiết như sau:
A. Nhóm kĩ năng thiết kế thí nghiệm:
A1. Kĩ năng xác định mục đích thí nghiệm
Mục đích thí nghiệm là những vấn đề khoa học cần nghiên cứu, được đặt ra
và phải được giải quyết sau khi tiến hành xong thí nghiệm. Kết quả cụ thể của hoạt
động này thường là hình thành nên kiến thức mới (hay ở mức sâu, rộng hơn), kĩ
năng mới (hoặc trình độ kĩ năng ở bậc cao hơn), thái độ, tình cảm mới (hay sâu sắc
hơn). Ngoài ra, từng bài thí nghiệm, từng giai đoạn dạy học có thể có những mục
đích riêng. Mục đích thí nghiệm cần phải trả lời được các câu hỏi:
+ Yêu cầu của bài thí nghiệm là làm gì (để đo, xác định hay chứng minh, giải

thích,…) với đối tượng nào ?