(Luận văn thạc sĩ) sử dụng phần mềm mathematica trong dạy học phần dao động và sóng điện từ chương trình sách giáo khoa vật lí lớp 12 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG VIỆT HƢNG

SỬ DỤNG PHẦN MỀM
MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC
PHẦN “ DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN
TỪ” CHƢƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO
KHOA VẬT LÝ LỚP 12
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI - 2009

1


MỤC LỤC
Phần mở đầu

1.

Lý do chọn đề tài……………………………………………………….1

2.

Mục đích nghiên cứu……………………………………………………2

3.

Đối tƣợng nghiên cứu…………………………………………………..3

4.

Nhiệm vụ nghiên cứu……………………………………………………3

5.

Phạm vi nghiên cứu……………………………………………………..3

6.

Giả thuyết khoa học……………………………………………………..3

7.

Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………….4

8.

Đóng góp của đề tài……………………………………………………..4

9.

Cấu trúc Luận văn………………………………………………………5

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC
1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của q trình dạy học………………….7

1.2. Mục đích đổi mới phƣơng pháp dạy học…..…………………………….8
1.3. Định hƣớng đổi mới………………...……………………………………10
1.4. Dạy học tích cực…………………………………………………………..11
1.5. Con đƣờng hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học……………….16
1.6. Sử dụng Công nghệ thông tin trong giảng dạy vật lý………….………26
1.7. Mục đích giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ cho học sinh phổ
thơng với sự hỗ trợ của phần mềm toán học
Mathematica...………….……34

1


Chƣơng 2: GIỚI THIỆU NHỨNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TỐN
HỌC MATHEMATICA VÀ CÁC ỨNG DỤNG
2.1. Q trình hình thành và phát triển của Mathematica………………..36
2.2. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính……………………36
2.3. Mathematica là ngơ ngữ lập trình…………………………………..…39
2.4. Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức tốn học………………40
2.5. Mathematica là mơi trƣờng tính tốn…………………………………40
2.6. Các lệnh trong Mathematica....................................................................41
2.7. Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính tốn bằng số..................42
2.8. Đồ họa trong Mathematica.......................................................................45
Chƣơng 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA
THIẾT KẾ BÀI GIẢNG PHẦN DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
3.1. Ứng dụng phần mềm Mathematica thiết kế bài giảng ….……………..59
3.2. Dao động và sóng điện từ………………………………………………..71
3.3. Mạch chọn sóng LC………………………………………………………76
3.4. Sự lan truyền của sóng điện từ trong khơng gian……………………...78
3.5. Truyền thơng bằng sóng điện từ………………………………………...80
3.6. Thực nghiệm sƣ pạm……………………………………………………..84

Phụ lục…………………………………………………………………………95
Kết luận và khuyến nghị

2


DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNTT

: Công nghệ thông tin

DH

: Dạy học

GV

: Giáo viên

HS

: Học sinh

PPDH

: Phƣơng pháp dạy học

PPDHTC

: Phƣơng pháp dạy học tích cực

PTDH

: Phƣơng tiện dạy học

THPT

: Trung học phổ thông

3


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh của công nghệ thông tin
đã tạo nên cuộc cách mạng trên mọi lĩnh vực hoạt động kinnh tế, chính trị, văn
hóa, khoa học, xã hội,… Trước tình hình đó Đảng và nhà nước ta đã xác định
tầm quan trọng mang tính chiến lược của việc ứng dụng công nghệ thông tin vào
giáo dục.
Nghị quyết số 26-NQ/TW, Bộ Chính trị về khoa học và cơng nghệ trong
sự nghiệp đổi mới đã nêu : "Tập trung sức phát triển một số ngành khoa học
công nghệ mũi nhọn như điện tử, tin học,...". Nghị quyết Hội nghị lần thứ bảy
Ban Chấp hành Trung ương (khoá VII) ngày 30-7-1994 xác định : "Ưu tiên ứng
dụng và phát triển các công nghệ tiên tiến, như công nghệ thông tin phục vụ yêu
cầu điện tử hoá và tin học hoá nền kinh tế quốc dân". Nghị quyết Đại hội đại
biểu Đảng toàn quốc lần thứ VIII nhấn mạnh : "Ứng dụng công nghệ thông tin
trong tất cả các lĩnh vực kinh tế quốc dân, tạo ra sự chuyển biến rõ rệt về năng
suất, chất lượng và hiệu quả của nền kinh tế... Hình thành mạng thơng tin quốc
gia liên kết với một số mạng thông tin quốc tế"[8] , về việc đẩy mạnh và phát

triển công nghệ thông tin nhằm phục vụ sự nghiệp cơng nghiệp hóa và hiện đại
hóa đất nước.
Trong cơng tác đào tạo, tin học có ảnh hưởng rất lớn. Tin học hóa cơng
tác giảng dạy phát triển theo hướng làm tăng hiệu quả đạt được trong cơng tác
giáo dục. Bên cạnh đó nó cịn gắn liền với q trình cải tiến cơng tác tổ chức,
quản lý. Tin học hóa cơng tác giáo dục khơng chỉ dừng lại ở việc xây dựng một
cơ sở hạ tầng về thơng tin, mà cịn gắn liền với việc thay đổi phương pháp, hình
thức dạy học, từ đó giúp cho việc dạy và học có hiệu quả cao hơn.
Mặc dù về mặt lý luận và thực tiễn khách quan cho thấy hiệu quả, lợi ích
to lớn của việc dạy học điện tử. Nhưng tới nay những cơng trình nghiên cứu, tài

4


liệu về phương pháp xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng chúng trong quá
trình dạy học để nâng cao chất lượng, đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức
và phát huy óc sáng tạo vẫn chưa được các nhà lý luận dạy học quan tâm đúng
mức, vì vậy việc triển khai cịn gặp nhiều khó khăn.
Đổi mới phương pháp dạy học bên cạnh cung cấp kiến thức cho học sinh,
cần phải rèn cho học sinh năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực
làm việc độc lập và năng lực tự nghiên cứu khoa học.
Tại các trường học phổ thông trên cả nước hiện nay nói chung và trên địa
bàn thành phố Hà Nội nói riêng, học sinh ít được tạo điều kiện rèn luyện tư duy,
nhận thức một cách logic, khoa học, năng lực tự giải quyết vấn đề. Trong đổi
mới phương pháp dạy học, chúng ta cần phải có thời gian để dần chuyển từ
phương pháp dạy học truyền thống – giáo viên là trung tâm, là người truyền đạt
kiến thức, người học tiếp thu kiến thức một cách thụ động… sang phương pháp
dạy học hiện đại, lấy người học làm trung tâm. Ở đây, giáo viên là người đóng
vai trị hướng dẫn người học chủ động tiếp cận kiến thức một cách khoa học.
Có thể thấy rất rõ điều vơ lý là trong khi chúng ta mong muốn đưa người

học về vị trí trung tâm trong giáo dục, ý kiến người học sẽ định hướng cho cách
học của chính mình và cho cả sự phát triển của nền giáo dục thì chúng ta lại
không quan tâm tới ý kiến, suy nghĩ của người học. Điều này cũng có thể hiểu
như việc chúng ta muốn học sinh, sinh viên, học viên chủ động trong học tập,
chủ động trong nghiên cứu và là trung tâm của giáo dục. Nhưng lại tiến hành
theo phương thức gị bó, ép buộc, áp đặt mà khơng xem xét cơng việc đó có phù
hợp với ý kiến của người học, với thời đại không.
Việc ứng dụng công nghệ thơng tin vào q trình dạy học trong thời điểm
hiện nay là hoàn toàn phù hợp với xu thế của thời đại, nhất là đối với các trường
học ở các thành phố, thị xã – nơi có điều kiện nhanh chóng tiếp thu cơng nghệ,
đặc biệt ở Hà Nội – là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị… của cả nước thì
việc ứng dụng cơng nghệ vào dạy học là hoàn toàn cần thiết và khả thi. Để đáp

5


ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm tốn học Mathematica là một giải
pháp tối ưu, vì đây là phần mềm đáp ứng được nhu cầu của đa số giáo viên
trong công tác giảng dạy; phần mềm dễ sử dụng, tính năng đồ họa, tính tốn và
đặc biệt đây là công cụ mạnh trong việc giúp giáo viên xây dựng các mơ hình
vật lý một cách dễ dàng, thuận tiện…Đó cũng chính là một trong các lý do giúp
chúng tôi chọn tên đề tài “ Sử dụng phần mềm Mathematica trong dạy học
phần “Dao động và sóng điện từ” chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 12
– Trung học phổ thông làm đề tài Luận văn thạc sỹ.
2. Mục đích nghiên cứu
Dựa trên cơ sở lý luận và thực tiễn trong quá trình dạy học của tập thể
giáo viên và bản thân, cũng như điều kiện cơ sở vật chất của các trường hiện tại
chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học, đặc biệt với bộ mơn vật lý thì việc tiến
hành thí nghiệm là rất quan trọng và vô cùng cần thiết. Nhưng tuy nhiên, để tiến
hành thí nghiệm vật lý cần phải có thiết bị chuẩn, hơn nữa không thể bài nào

cũng tiến hành thí nghiệm được. Nhiều khi ở một số trường học điều kiện khơng
cho phép trang bị phịng thí nghiệm, đơi khi thiết bị thí nghiệm có, nhưng kết
quả thí nghiệm khơng được như mong muốn, vì nhiều lý do cả về mặt chủ quan
lẫn khách quan mang lại. Vì vậy, trên thực tế việc học và dạy chay là khó tránh
khỏi, đây là một phần nguyên nhân làm hạn chế khả năng tư duy, năng lực làm
việc, năng lực tự giải quyết vấn đề…của học sinh.
Để giải quyết vấn đề nan giải đó, nhất là trong vật lý thì việc mơ phỏng
các hiện tượng vật lý trên máy tính là vơ cùng cần thiết trong q trình dạy học,
nó góp phần làm tăng khả năng tư duy, nhận thực, năng lực sáng tạo, rèn luyện
khả năng làm việc nhóm, khả năng tự giải quyết vấn đề của học sinh.

3. Đối tƣợng nghiên cứu

6


Hoạt động dạy, học của giáo viên và học sinh khi có sự hỗ trợ bởi phần
mềm tốn học Mathematica.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của q trình tin học hóa trong việc tổ chức
dạy học vật lý nói chung và trong dạy học phần dao động và sóng điện từ nói
riêng theo hướng làm tăng năng lực tư duy, nhận thức, sáng tạo, khả năng làm
việc nhóm cũng như khả tự giải quyết vấn đề của học sinh phổ thông.
- Nghiên cứu những vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật
lý tại các trường THPT nói chung, tại trường THPT n Hịa nói riêng trong
việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ mô phỏng các hiện tượng vật
lý.
- Đưa ra giải pháp xây dựng các mơ hình mơ phỏng một số hiện tượng
trong phần dao động và sóng điện từ.
5. Phạm vi nghiên cứu

Luận văn nghiên cứu quá trình dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng
trong trường THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mềm tốn học Mathematica mô
phỏng các hiện tượng vật lý, cụ thể là mô phỏng các hiện tượng trong phần dao
động và sóng điện từ. Với mục đích nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ
thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc nhóm, năng lực nhận
thức. Giúp người học chủ động giải quyết vần đề khi gặp phải trong quá trình
dạy học.
6. Giả thuyết khoa học
Tin học hóa q trình dạy học đã và đang chiếm ưu thế. Đặc biệt là việc
ứng dụng các phần mềm vào quá trình dạy học, phần mềm Mathematica một
cách hợp lý, nó mang lại hiệu quả cao trong day học.
Xây dựng các mơ hình mơ phỏng các hiện tượng vật lý, hỗ trợ giảng dạy,
từ đó dễ ràng giúp học sinh đưa ra các phương án giải quyết vấn đề trong phần

7


dao động và sóng điện từ, qua đó giúp cho học sinh thể hiện năng lực bản thân,
rèn luyện, phát triển khả năng tư duy, sáng tạo một cách toàn diện.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm, trong tổ chức,
điều khiển diễn biến q trình dạy học. Từ đó học sinh gải quyết những vấn đề
gặp phải trong quá trình nhận thức.
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica và những tài liệu liên quan
trong việc thiết kế, mô phỏng các hiện tượng vật lý phục vụ quá trình dạy học.
Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách
tham khảo, từ đó xác định chính xác nội dung, các khái niệm vật lý mà học sinh
cần phải nắm được khi học phần dao động và sóng điện từ.
b. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu quá trình dạy học trong trường THPT nói chung và trường
THPT n Hịa nói riêng thông qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận
với các đồng nghiệp và đánh giá của học sinh. Từ đó đánh giá tình hình dạy, học
phần dao động và sóng điện từ của học sinh phổ thơng.
Nghiên cứu q trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần mềm
Mathematica mô phỏng các hiện tượng vật lý bằng các mơ hình, phục vụ cơng
tác giảng dạy ở trường THPT.
8. Đóng góp của đề tài
Luận văn đã cho thấy lợi ích, tầm quan trọng của việc ứng dụng Cơng
nghệ thông tin trong dạy học theo phương pháp hiện đại.
Mở ra thêm hướng trong việc kết hợp giữa phương pháp dạy học truyền
thống với phương pháp dạy học hiện đại một cách hiệu quả.
Đưa phần mềm toán học Mathematica vào quá trình dạy học một cách
hiệu quả, cụ thể là trong phần dao động và sóng điện từ

8


9. Cấu trúc Luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục. Luận văn được
thành 3 chương :
Chương 1: Cơ sở lý luận cơ bản về phương pháp dạy học tích cực .
Chương 2: Giới thiệu những nét cơ bản phần mềm toán học Mathematica
và các ứng dụng .
Chương 3: Ứng dụng phần mềm toán học Mathematica thiết kế bài giảng
phần Dao động và sóng điện từ.

9

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
TÍCH CỰC
1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học
1.1.1. Khái quá chung
Quá trình dạy học là sự thống nhất biện chứng gữa hai yếu tố cơ bản trong
quá trong quá trình dạy học: hoạt động dạy và hoạt động học. Hoạt động dạy và
học có sự tác động qua lại lẫn nhau, tương hỗ lẫn nhau. Nếu thiếu một trong hai
hoạt động đó thì q trình dạy học khơng thể diễn ra. Để q trình dạy học diễn
ra thực sự hiệu quả, chúng ta cần phải tính tới các yếu tố cơ bản sau:
a. Đối với người dạy
Đây là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức của
học sinh. Để hoạt động dạy đạt kết quả cao thì người dạy phải :
- Đề ra mục tiêu, yêu cầu phù hợp đối với người học.
- Xây dựng kế hoạch hoạt động dạy sát thực .
- Tổ chức hoạt động dạy sao cho phù hợp với các đối tượng học.
- Có phương pháp dạy thích hợp, nhằm kích thích tính tích cực, năng
động, tự giác, chủ động sáng tạo của gười học bằng cách tạo nên nhu cầu, động
cơ, hứng thú, lòng ham hiểu biết…và làm cho người học ý thức được trách
nhiệm cũng như nghĩa vụ của họ trong việc học.
- Tổ chức kiểm tra, đánh giá kết quả của người học một cách khách quan.
Qua đó người dạy có cơ sở để điều chỉnh, sửa chữa kịp thời những hạn chế,
thiếu sót của người học cũng như công tác giảng dạy của bản thân.
b. Đối với người học
Người học là chủ thể của nhận thức, hoạt động của họ có tính quyết định
tới chất lượng của hoạt động dạy học. Để hoạt động dạy học đạt hiệu quả cao thì
người học phải:
- Tiếp nhận nhiệm vụ, kế hoạch học tập mà giáo viên đưa ra.

10

- Tiến hành hoạt động nhận thức với mục tiêu giải quyết nhiệm vụ học tập
được đưa ra.
- Tự điều chỉnh hoạt động học tập của mình thơng qua hoạt động kiểm tra,
đánh giá bản thân và sự đánh giá của giáo viên. Từ đó, điều chỉnh hoạt động học
tập theo hướng tích cực hơn [1, Tr.50].
1.1.2. Nhiệm vụ của quá trình dạy học
Để đưa ra nhiệm vụ dạy học, chúng ta cần dựa trên những cơ sở:
- Mục tiêu đào tạo.
- Sự phát triển của khao học công nghệ.
- Đặc điểm của học sinh và tình hình cụ thể của nhà trường.
Các nhiệm vụ của quá trình dạy học:
* Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông cơ
bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn của đất nước về tự nhiên và xã hội, đồng
thời rèn luyện cho học sinh hệ thống kỹ năng kỹ xảo tưng ứng.
- Kỹ năng nắm bắt thông tin.
- Kỹ năng làm việc theo nhóm.
- Kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề.
- Kỹ năng tổ chức và điều khiển.
- Kỹ năng tự nghiên cứu…
* Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển năng lực phẩm chất,
trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lâp và sáng tạo.
* Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành cơ sở thế giới quan khoa học,
phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung.
1.2. Mục đích đổi mới phƣơng pháp dạy học
1.2.1. Phương pháp dạy học
Phương pháp dạy học bao gồm phương pháp dạy và phương pháp học.

11

Phương pháp dạy là cách thức mà người dạy trình bày tri thức, tổ chức kiểm tra
hoạt động nhận thức của học sinh. Ở đó, người dạy có thể áp dụng các phương
tiện hiện đại nhằm đạt được các nhiệm vụ của dạy học.
Theo quan điểm công nghệ dạy học, phương pháp dạy học là cách thức
thiết kế và thi cơng q trình dạy học của người giáo viên nhằm đạt được các
nhiệm vụ dạy học. Mỗi phương pháp bao gồm các yếu tố:
- Mục đích dạy học được xác định trước.
- Hệ thống những hành động liên tiếp tương ứng.
- Phương pháp hành động tương ứng.
- Quá trình biến đổi của đối tượng bị tác động, kết quả thu được

[2,

Tr.15].
1.2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phương pháp
* Mục tiêu: hướng tới đào tạo ra những người lao động tự chủ, sáng tạo,
có năng lực thích ứng nền kinh tế thị trường, có năng lực giải quyết vấn đề…từ
đó góp phần thực hiện mục tiêu “ Dân giàu nước mạnh xã hội công bằng văn
minh”.
* Nội dung: phải bảo đảm tính cơ bản, tồn diện, thiết thực, hiệu qủa có
hệ thống, coi trọng giáo dục tư tưởng, ý thức công dân cùng việc bảo tồn và phát
huy truyền thống tốt đẹp, bản sắc văn hóa dân tộc sao cho phù hợp với sự phát
triển về tâm sinh lý lứa tuổi của người học.
* Phương pháp: một phương pháp dạy học tốt là phương pháp phát huy
được tính tíc cực, chủ động của người học, giúp người học làm chủ động tìm
hiểu nội dung mới, kiến thức mới, từ đó vận dụng những nội dung, kiến thức
mới vào giải quyết vấn đề. Với phương pháp tốt, sẽ giúp cho người học “ Học
một biết mười”.
Vậy dạy học là q trình tự thiết kế, thi cơng của giáo viên, với học sinh

là quá trình tự thiết và trực tiếp thi cơng dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ ít nhiều của
giáo viên nhằm đạt chất lượng và hiệu quả trong dạy học.

12


1.2.3. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay
Ngành Giáo dục luôn đưa ra khẩu hiệu “ Biến quá trình đào tạo thành quá
trình tự đào tạo”. Cuộc cải cách Giáo dục lần thứ hai năm 1980 đã phần nào
phát huy tính tích cực, nhằm tạo ra thế hệ những người lao động sáng tạo, chủ
động, làm chủ đất nước.
Nhưng trên thực tế, cho tới nay ở các trường THPT phương pháp dạy và
học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lượng kiến thức được định sẵn
trong sách giáo khoa, học sinh học một cách thụ động. Tình trạng chung trong
các trường học hiên nay phổ biến vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài
cùng với vấn đáp mang tính tái hiện, minh họa.
1.2.4. Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học
Đứng trước u cầu của sự cơng nghiệp hóa, hiện đại háo đất nước (2000
- 2020), sự thách thức trên con đường cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành
Giáo dục phải tiến hành đổi mới một cách tồn diện, trong đó có sự đổi mới cơ
bản về phương pháp dạy và học. Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của
nước ta hiện nay, mà là vấn đề đã và đang được hầu hết các quốc gia quan tâm
trong chiến lược phát triển đất nước – chiến lược phát triển nguồn nhân lực phục
vụ cho các mục tiêu kinh tế và xã hội.
1.3. Định hƣớng đổi mới
Định hướng đổi mới phương pháp dạy học của ngành Giáo dục đã được
đưa ra trong nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), nghị quyết Trung
ương 2 khóa VIII (12-1996), được thể chế hóa trong Luật Giáo dục (12-1998).
Khoản 2 điều 24 Luật Giáo dục ghi rõ “Phương pháp giáo dục phổ thông phải
phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với

đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện
kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm
vui, hứng thú học tập cho học sinh” và hơn nữa nội dung đổi mới đó được Bộ
Giáo dục cụ thể hóa trong chỉ thị số 15 (4-1999). Mục đích của đổi mới phương

13


pháp dạy học là nhằm đào tạo thế hệ trẻ năng động, sáng tạo, có khả năng làm
việc nhóm, làm việc độc lập, có khả năng hoạch định và giải quyết vấn đề…
Nhằm thực hiện mục tiêu cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
1.4. Dạy học tích cực
1.4.1. Quan điểm về phương pháp dạy học tích cực
Phương pháp dạy học tích cực là phương pháp dạyhọc theo hướng phát
huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học.
Phương pháp dạy học tích cực là hướng tới hoạt động hóa, tích cực hóa
hoạt động nhận thức của người học, tập chung phát huy tính tích cực của người
học chứ khơng chỉ tập chung phát huy tính tích cực của người dạy. Xong để cho
người học phát huy tính tích cực của mình thì người dạy phải nỗ lực nhiều hơn
so với phương pháp dạy thụ động.
Muốn đổi mới cách học của người học thì trước hết người dạy phải thay
đổi cách dạy. Cách dạy chỉ đạo cách học và ngược lại thói quen học của người
học cũng ảnh hưởng tới cách dạy của giáo viên. Có khi người học địi hỏi cách
dạy tích cực ở người dạy, nhưng người dạy chưa đáp ứng được và ngược lại có
khi người dạy áp dụng PPDHTC nhưng vẫn thất bại, vì người học vẫn quen với
lối học thụ động. Chính vì vậy người dạy phải kiên trì sử dụng phương pháp dạy
tích cực nhằm dần tao cho học sinh thói quen học tập theo cách chủ động, từ
thầp lên cao, từ cơ bản đến phức tạp. Để phương pháp dạy học tích cực đạt hiệu
quả cao thì cần có sự hợp tác giữa thầy và trò, giữa giáo viên với nhà trường,
giữa các đơn vị quản lý giáo dục…

Để phương pháp dạy học tích cực đạt được hiểu quả cao thì chúng ta cần
đổi mới một cách toàn diện từ các khâu quản lý, tổ chức dạy, học tới khâu kiểm
tra đánh giá.

1.4.2. Phương pháp dạy học tích cực

14


Là cách dạy hướng tới việc học tập tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo,
chống lại thói quen học tập thụ động của học sinh.
Dạy và học tích cực là một trong những mục tiêu chung và đồng thời đó
cũng là tiêu chuẩn về giáo dục hiệu quả, hướng dẫn cho việc đổi mới cả phương
pháp đào tạo giáo viên và dạy học trong trường phổ thơng.
Dạy học tích cực đem lại hiệu quả cao trong giáo dục. Học sinh tham gia
một cách tích cực và kiến tạo, qua đó người học xây dựng mối liên hệ thơng tin
mới và những kiến thức, kỹ năng sẵn có.
1.4.3. Những dấu hiệu cơ bản của PPDHTC
`

a. Dạy học thông qua việc tổ chức các hoạt động của học sinh
Khi đề cập đến q trình dạy học thơng qua việc điều chỉnh các hoạt động

của học sinh, nhiều tác giả cũng đưa ra nhận định như: “ Suy nghĩ tức là hành
động”(J.Piagiê), “ Cách tốt nhất để hiểu là làm” ( Kant). Sinh thời Bác Hồ luôn
luôn nhắc nhở chúng ta rằng: “Học để hành; học và hành phải đi đôi. Học mà
khơng hành thì vơ ích; hành mà khơng học thì hành khơng trơi chảy”[2 Tr.93].
Trong PPDHTC thì người học có vai trò là chủ thể của hoạt động, hoạt
động học được người học tổ chức dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của GV. Qua đó
HS tự khám phá những kiến thức mới chứ không thụ động tiếp thu tri thức sẵn

có. Người học trực tiếp quan sát, nghiên cứu, thảo luận, làm thí nghiệm thực
hành và tự giải quyết vấn đề được đặt ra theo cách của chính mình. Để từ đó
nắm bắt được kiến thức, kỹ năng, phương pháp tìm ra kiến thức dựa trên nền
tảng những kiến thức vốn có của bản thân khơng theo một khn mẫu định sẵn.
Ở đó, người học có cơ hội bộc lộ, phát huy khả năng “ Từ học làm đến biết làm,
muốn làm, muốn tồn tại và phát triển như nhân cách của một con người lao
động; tự chủ năng động và sáng tạo” [2, Tr.94 ].
b. Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

15


Trong hoạt động dạy và học, chúng ta phải chú trọng nâng cao hiệu quả
của việc dạy song song với mục tiêu dạy học.
Ngày nay, chúng ta đang đứng trong thời kỳ bùng nổ về khoa học và cơng
nghệ thì việc dạy phương pháp học cốt lõi là dạy cho người học phương pháp tự
học. Một trong những yếu tố quan trọng bảo đảm thành công trong việc học và
nghiên cứu khoa học là: khả năng phát huy kịp thời, giải quyết hợp lý những vấn
đề, tình huống nảy sinh trong thực tiễn.
Rèn cho người học thói quen tự học, linh hoạt trong ứng dụng những điều
mình học được vào giải quyết tình huống có vấn đề, từ đó khơi dạy lòng ham
học hỏi, ham hiểu biết, khám phá vốn có ở mỗi người .
c. Hoạt động tập thể, hợp tác
Kiến thức của các HS trong lớp là không đồng đều, người dạy phải chấp
nhận nó, sự phân hóa đó càng cao khi ở trình độ cao. Vì vậy, cần có sự hỗ trợ,
hợp tác giữa những người học trong hoạt động học. Có như vậy, khơng chỉ giúp
cho những người học có ý trí phấn đấu mà cịn rèn luyện cho người học kỹ năng
và tinh thần làm việc tập thể [7, Tr. 12].
d. Vai trò của Giáo viên
Người GV trước kia dạy học theo phương pháp truyền thống: thơng báo,

giải thích, minh họa. Nay chuyển sang PPDHTC, GV khơng cịn đóng vai trị
đơn thuần chỉ là người truyền đạt kiến thức, còn là người thiết kế, tổ chức,
hướng dẫn các hoạt động độc lập nhằm giúp HS tự lực chiếm lĩnh các tri thức
khoa học mới, hình thành kỹ năng, thái độ mới theo yêu cầu của trương trình.
Trên lớp HS hoạt động là chính. Để đạt được điều đó thì: GV khi chuẩn bị
phải đầu tư nhiều cơng sức và thời gian thì mới có thể thực hiện bài trên lớp với
vai trò là người gợi mở, động viên, cố vấn, là trọng tài trong các hoạt động tìm
tời, tranh luận của HS. Vai trị của GV ở đây khơng bị hạ thấp, mà cịn được đề
cao hơn nhiều so với trước. Ở đây, người GV phải có trình độ chun mơn sâu,
rộng, trình độ sư phạm lành nghề, là người có đầu óc sáng tạo và nhạy cảm, linh

16


hoạt trong tổ chức các hoạt động của HS, các tình huống xuấ hiện ngồi dự kiến
của cả GV và HS.
Điểm khác nhau giữa dạy học theo phương pháp tích cực và dạy học
phương pháp dạy học thụ động được đưa ra trong bảng 1
Bảng 1
Phương pháp dạy học thụ động

Phương pháp dạy học tích cực

Tập trung vào hoạt động của GV

Tập trung vào hoạt động của HS

GV thuyết trình và đối thoại là chính

GV thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các

hoạt động của HS

HS lắng nghe GV giảng và kết hợp HS tích cực, chủ động tham gia vào
ghi chép một cách thụ động
GV cố gắng truyền đạt hết những
kiến thức trong bài dựa vào kỹ năng
và kinh nghiệm của mình

hoạt động học tập
GV huy động vốn kiến thức, kinh
nghiệm của HS để xây dựng bài và
giao tiếp Thầy – Trò được đưa lên
hàng đầy

Quan hệ giao tiếp giữa thầy và trò, Quan hệ giao tiếp giữa thầy – trò,
nhưng thầy giữa vai trò chủ yếu
HS trả lời theo sách giáo khoa và vở
ghi

trò – trò với vai trò hợp tác
Ln khuyến khích HS nêu những
kiến thức, hiểu biết của cá nhân về
vấn đề đang được tiếp cận

GV đưa ra ví dụ mẫu và yêu cầu HS HS tự xác định vấn đề và giải quyết
thực hành tương tự
Không phát huy được tính tích cực
của HS trong việc tham gia xây dựng
bài

vấn đề.
Khuyến khích HS đưa ra câu hỏi
trong q trình học, nghe giảng. Phát
huy tính tích cực trong học tập của
HS tham gia xây dựng bài

HS làm bài hồn tồn phụ thuộc vào HS làm bài tập có tính sáng tạo, tự

17


sách giáo khoa và những tài liệu ghi nêu ra tình huống có vấn đề và giải
chép trên lớp

quyết tính huống có vấn đề đó
GV khuyến khích HS nhận xét, bổ

GV độc quyền đánh giá và cho điểm xung cho câu trả lời của bạn, tham gia
cố định, đánh giá theo tiêu trí có sẵn

vào q trình đánh giá kết quả bài
học.

[2, Tr.98].
Qua bảng so sánh trên, chúng ta có thể thấy được phương pháp dạy học
tích cực mới đáp ứng được nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho xã hội hiện nay.
e. Kết hợp đánh giá của thầy và tự đánh giá của trị
Mục đích của việc đánh giá là nhận định về thực trạng của việc dạy và
học, để từ đó điều chỉnh hoạt động dạy và học.
Với phương pháp dạy học truyền thống thì người dạy độc quyền đánh giá,

người học là đối tượng đánh giá.
Với phương pháp dạy học tích cực, ln phát huy vai trị chủ động, tích
cực của người học để chuẩn bị cho HS khả năng học tập liên tục, suốt đời như
một mục tiêu giáo dục thì: GV phải hướng dẫn HS phát triển kỹ năng tự đánh
giá để HS có thể tự điều chỉnh cách học của bản thân.
Các PPDHTC đào tạo cho xã hội những con người năng động, tự chủ, có
khả năng tự giáo dục, sớm thích ứng với cuộc sống, dễ hòa nhập với cộng đồng,
đồng thời người học có ý thức giáo dục bản thân trong các hoạt động của mình.
Quá trình kiểm tra đánh giá, không chỉ giúp cho người học tái hiện kiến
thức, mà cịn kích thích óc sáng tạo của người học.
1.5. Con đƣờng hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học
Những kiến thức cơ bản của vật lý học là những nội dung chính của mơn
vật lý trong chương trình phổ thông như:
- Các khái niệm vật lý đại cương.

18


- Các định luật vật lý.
- Các thuyết vật lý.
- Các phương pháp nhận thức vật lý.
- Các ứng dụng của vật lý.
Vì vậy, quá trình hình thành những kiến thức cơ bản của vật lý học cũng
chính là nhiệm vụ của mơn học này. Trong q trình đó, người GV giúp người
học phát triển năng lực nhận thức, năng lực sáng tạo. Tạo điều kiện cho việc
giảng dạy nói chung và giảng dạy vât lý nói riêng thu được hiệu quả cao. Để
làm được điều đó, người giáo viên phải phải nắm được các yêu cầu khi xây
dựng kiến thức cơ bản của vật lý.
1.5.1. Những điều cần thiết khi xây dựng kiến thức cơ bản của vật lý học
* Đảm bảo tính khoa học, tính chính xác, tính thời sự. Những kiến thức

cơ bản đã được các nhà khoa học khẳng định tính đúng đắn của chúng bằng các
con đường khác nhau.
* Đảm bảo cho HS có thể tham gia vào quá trình tái tạo ra những kiến
thức cơ bản đó, theo cách đơn giản và dễ tiếp thu nhất. Q trình tham gia, giúp
HS phát huy tính tự lực, phát huy năng lực làm việc nhóm, năng lực phát hiện
và giải quyết vấn đề. Để HS tiếp thu một cách dễ dàng thì người dạy cũng như
các nhà biên soạn giáo trình phải phân chia giáo trình, mơđun kiến thức thành
các các phần nhỏ mang tính vừa sức và thời gian của HS trên lớp.
* Đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất và tinh thần đầy đủ, giúp HS có thể
thực hiện q trình nhận thức một cách đơn giản, phù hợp.
Ví dụ: để tiếp thu một lượng kiến thức mới trong vật lý thực nghiệm thì
HS cần phải có đủ lượng kiến thức ban đầu liên quan tới vấn đề cần giải quyết,
có kỹ năng làm thực nghiệm, với đầy đủ thiết bị thực hành và đảm bảo chúng
hoạt động tốt.
* Đảm bảo sự phát triển liên tiếp những mâu thuẫn nội tại, mà khi giải
quyết những mâu thuẫn ấy sẽ dẫn HS tới kiến thức cần đạt được, qua việc giải

19


quyết các mâu thuẫn ấy, HS ngồi việc hình thành được hệ thống kiến thức thì
đồng thời các kỹ năng, năng lực mới cũng được hình thành [3, Tr.46-47].
1.5.2. Xây dựng và hình thành các khái niệm cơ bản của vật lý
a. Các đặc điểm của các khái niệm vật lý.
* Các khái niệm của vật lý là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính,
chúng được hình thành do q trình hoạt động tư duy mang tính khái quá hóa và
trừu tượng hóa. Trong đó:
- Khái quát hóa là q trình đưa ra cái chung thơng qua hàng loạt các sự
vật hiện tượng cụ thể quan sát được.
- Trừu tượng hóa là thốt ly khỏi dấu hiệu cụ thể, phân biệt những hiện

tượng và các sự vật với nhau.
* Một khái niệm mới được hình thành trong quá trình tìm hiểu một khía
cạnh mới của sự vật hiện tượng, mà ta khơng thể giải thích được bằng các khái
niệm cũ.
* Quá trình nhận thức các khái niệm vật lý phụ thuộc vào trình độ nhận
thức thế giới khách quan của mỗi người. Do đó, các khái niệm vật lý khơng phải
là bất biến mãi mãi mà có thể thay đổi, trở thành phong phú hơn, đầy đủ hơn,
chính xác hơn, đơi khi phức tạp hơn. Q trình nhận thức đó cịn phụ thuộc vào
trình độ nhận thức, trình độ phát triển khoa học kỹ thuật.
* Các khái niệm về các đại lượng vật lý: lực, vận tốc, cường độ dịng
điện,…Mỗi đại lượng đều có đặc điểm định tính và định lượng. Trong đó:
- Định lượng cho ta biết cách đo lường độ lớn, nhỏ, mạnh hay yếu của các
đại lượng đó.
- Định tính biểu hiện tính chất về mặt nào đó của sự vật hiện tượng. Ví
dụ: gia tốc biểu thị sự thay đổi của vận tốc về độ lớn,…
Các khái niệm về đại lượng vật lý, được đặc trưng bởi sự thống nhất giữa
đặc điểm định tính và định lượng, trong đó nhiều khi đặc điểm định lượng nổi
lên hàng đầu do yêu cầu chính xác[3, Tr.48-50].

20


b. Các giai đoạn của quá trình hình thành khái niệm cơ bản của vật lý
Khái niệm vật lý được hình thành qua các giai đoạn: phát hiện đặc điểm
định tính, chỉ ra đặc điểm định lượng, định nghĩa khái niệm, đơn vị đo và ứng
dụng thực tế.
Giai đoạn 1: Phát hiện định tính
Khi giải quyết mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết tức là: khái
niệm cũ khơng đủ để mơ tả, giải thích được các sự vật hiện tượng mới xuất hiện
đó, khi ấy một khái niệm mới ra đời nhằm giải thích, mơ tả cho hiện tượng mới

đó. Vì vậy, GV cần tạo ra các tình huống có mâu thuẫn, trong đó xuất hiện các
tính chất mới của sự vật, hiện tượng. Với sự nỗ lực sử dụng kiến thức đã có của
HS khơng thể giải quyết được nhiệm vụ đặt ra, từ đó HS hiểu phải đưa ra khái
niệm mới nhằm mục đích gì, đặc trưng cho tính chất, đặc tính mới nào. Đây
chính là đặc điểm định tính của khái niệm.
Giai đoạn 2: Đặc điểm định lượng của khái niệm
Chỉ rõ mối liên hệ định lượng giữa khái niệm cũ với khái niệm mới. Định
lượng của khái niệm mới phải thống nhất với đặc điểm các khái niệm cũ. Thông
thường, các đặc điểm định lượng của đại lượng vật lý mới được biểu diễn bằng
cơng thức tốn học liên hệ với đại lượng cũ.
Giai đoạn 3: Định nghĩa đại lượng vật lý
Khi định nghĩa một khái niệm vật lý nào đó thì chúng ta cần thực hiện các
bước sau:
- Phân biệt sự vật hiện tượng cần định nghĩa với tất cả các sự vật khác tiếp
cận nó.
- Chỉ ra các dấu hiệu bản chất của sự vật cần định nghĩa.
Giai đoạn 4: Xác định đơn vị đo
Đơn vị trong vật lý gồm có đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất.
Khi khái niệm đã được định nghĩa thì cần phải xác định đơn vị đo của khái niệm
đó, khi xác định đơn vị cần phải thỏa mãn các yêu cầu:

21


- So sánh hai đại lượng tương ứng của ít nhất hai vật, trong đó chúng ta
phải chọn một vật làm để so sánh. Vật được so sánh phải có cùng đặc điểm định
lượng với vật làm chuẩn.
- Qua định nghĩa đơn vị GV có thể chỉ ra cho HS cách xác định một đại
lượng vật lý và so sánh nó với vật làm chuẩn.
Giai đoạn 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

Để vận dụng khái niệm đó vào thực tiễn thì ta cần phải biết những biểu
hiện của nó trong thực tiễn, trên các sự vật, hiện tượng cụ thể, từ đó dự đốn dấu
hiệu, những hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn bằng các giác quan hay đo
đạc, nhờ đó mà khái niệm mới đó sẽ được hiểu sâu hơn.
Khi vận dụng các khái niệm vào thực tiễn, có lúc chúng ta gặp phải sự vật
hiện tượng mới, yêu cầu chúng ta phải mở rộng, bổ xung khái niệm cho hoàn
chỉnh hơn, dễ hiểu hơn [3, Tr.51-58].
1.5.3. Những con đường hình thành định luật vật lý
a. Các đặc điểm của định luật vật lý
V.I. LêNin nói “Khái niệm về quy luật là một trong những mức độ nhận
thức của con người về sự thống nhất và sự liên hệ, sự phụ thuộc lẫn nhau và sự
tồn bộ của q trình trong vũ trụ. Định luật là phản ánh của vật chất tồn tại
trong vận động”[3, Tr.62]. Khi chúng ta tìm ra một định luật mới, tức là chúng
ta đã chỉ ra các mặt, các thuộc tính của từng sự vật hiện tượng. Vật lý là mơn
khoa học nghiên cứu nhằm chỉ ra các thuộc tính, các mối liên hệ giữa các sự vật
hiện tượng.
Các định luật vật lý mô tả các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên, nó thể
hiện mối liên hệ khách quan, phổ biến giữa các thuộc tính của các đối tượng, các
q trình và trạng thái được mơ tả, thơng qua các đại lượng vật lý. Định luật vật
lý có tính tất yếu, tính phổ biến và khách quan.
Các định luật vật lý được thiết lập nhằm phản ánh các quy luật tự nhiên
và nó được hồn thiện dần theo sự phát triển của khoa học. Ví dụ: thời Aristot

22


đưa ra thuyết địa tâm, sang thời Cơpécnic thì đưa ra thuyết nhật tâm, thuyết nhật
tâm đã phản ánh đúng hiện thực khách quan.
Tốn học đã góp phần khơng nhỏ trong q trình phát triển của vật lý, là
phần khơng thể thiếu trong vật lý (chúng ta có cả mơn học: Phương trình tốn

lý). Nó là cơng cụ rất quan trọng, được dùng để biểu diễn các định luật vật lý, vì
đa số các định luật vật lý có tính định lượng. Các phương trình tốn học có thể
biểu diễn một cách chính xác quy luật tự nhiên của vật lý và từ lý thuyết cùng
các suy luận toán học logic đã dự đoán đúng các quy luật tự nhiện.
b. Con đường hình thành định luật vật lý
Dựa vào đặc điểm của các định luật vật lý mà người ta chia làm các dạng
định luật:
Định luật động lực học: cho ta biết một đối tượng riêng lẻ trong những
điều kiện đã cho sẽ hoạt động như thế nào (định luật Ôm, định luật II
NưuTơn,…).
Định luật thống kê: cho biết phần lớn các đối tượng trong một tập hợp sẽ
thể hiện như thế nào trong điều kiện cụ thể (ví dụ: khảo sát khí lý tưởng, ta lập
phương trình P ~ k.m.n. v 2 , trong đó thể hiện mối liên hệ áp suất P, khối lượng
phân tử m, n là số phân tử trong một đơn vị thể tích và vận tốc trung bình của
bình phương vận tốc chuyển động của các phân tử khí).
Định luật bảo tồn: cho biết một đại lượng vật lý nào đó là khơng đổi
trong điều kiện xác định ( ví dụ: trong một hệ kín năng lượng của hệ được bảo
tồn,…) [3, Tr.64].
Mỗi loại định luật đều có những con đường hình thành riêng, cụ thể như:
* Quan sát trực tiếp cùng sự khái quát hóa lý thuyết:
Từ những kết luận của khái quát hóa lý thuyết, phép suy luận diễn dịch đã
giúp ta phát hiện ra những quy luật, giải thích được các hiện tượng cũng như
tiên đoán các hiện tượng mới. Quá trình này diễn ra theo các giai đoạn:

23


Giai đoạn 1: Sau khi quan sát tự nhiên, thực nghiệm kết hợp những kinh
nghiệm vốn có của bản thân, HS phải mô tả hiện tượng quan sát được trong
những điều kiện cụ thể.

Giai đoạn 2: Khái quát hóa những kết quả thu được trong giai đoạn 1,
làm nổi bật cái chung, cái bản chất, cái giống nhau, chỉ ra các điều kiện cần và
đủ mà trong đó hiện tượng xảy ra.
Giai đoạn 3: Giải thích những kết quả thu được
Dựa vào những kiến thức, kỹ năng, kinh nghiệm vốn có của bản thân, HS
vận dụng tất cả các kiến thức đã biết nhưng khơng giải thích được hiện tượng
mới, từ đó bắt buộc HS phải đưa ra phỏng đốn hiện tượng diễn ra do một tính
chất mới của sự vật, do một quy luật mới của hiện tượng mà HS chưa biết trước
đó. Sự phỏng đốn là một giả thuyết, từ giả thuyết đó giúp ta tiên đốn được
những hiện tượng xảy ra trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới. Đó là bằng chứng
để xem giả thuyết phản ánh đúng hay sai quy luật tự nhiên. Càng nhiều giả
thuyết được đưa ra, càng giúp cho HS có nhiều cơ hội lựa chọn giả thuyết mang
tính khái quát nhất, chung nhất; đây chính là một đặc trưng của tư duy sáng tạo,
logic.
Trong đó, vai trị quan trọng của trực giác, sự nhạy cảm của tư duy khoa
học là một bước nhảy vọt trong tư duy của HS.
Giai đoạn 4: Kiểm tra tính đúng đắn
Thực tiễn giúp ta kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết theo hai cách:
- Kiểm tra trực tiếp giải thuyết trong thực tiễn không qua suy luận trung gian (ví
dụ kiểm tra sự rơi tự do của các vật,…).
- Kiểm tra thông qua hệ quả rút ra từ giả thuyết, những suy luận logic, suy luận
toán học. Sự suy luận được tiến hành một cách chặt chẽ và có hệ thống [3,
Tr.67-70].
* Quan sát trực tiếp cùng sự khái quát hóa

24