(Luận văn thạc sĩ) thiết kế một số mô hình bằng phần mềm matlab để giảng dạy chương sóng ánh sáng vật lý lớp 12 nâng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ NGA

THIẾT KẾ MỘT SỐ MƠ HÌNH BẰNG PHẦN MỀM MATLAB ĐỂ
GIẢNG DẠY CHƢƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” – VẬT LÝ 12 NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI VĂN LOÁT

HÀ NỘI – 2012
1


LỜI CẢM ƠN
Luận văn này là kết quả của quá
trình học tập và nghiên cứu của tác giả
tại trường Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà
Nội. Với tình cảm chân thành, tác giả xin
bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy,
các Cô trong trường Đại học Giáo dục –
ĐHQG Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ tác
giả trong quá trình học tập và thực hiện
đề tài này.

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Bùi Văn
Lốt, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong q trình hồn thành
luận văn này. Nhân dịp này tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Sở Giáo dục
và Đào tạo Hà Nam, cảm ơn Ban giám hiệu, tổ Lý trường THPT B
Thanh Liêm – Hà Nam, cảm ơn các bạn học viên lớp Cao học Lý luận và
phương pháp dạy học Vật Lí khóa 6, các em học sinh, người thân trong
gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tác giả thực hiện đề tài
này.
Cuối cùng, dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng song bản luận văn
chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà
khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2012
Tác giả

Nguyễn Thị Nga

i


DANH MỤC VIẾT TẮT
ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

SGK

Sách giáo khoa

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

ii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Sơ đồ xác định các nội dung cơ bản cần dạy trong bài .............. 13
Bảng 2.1. Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy .................................... 39
Bảng 2.2. Bảng thang sóng điện từ ............................................................. 43
Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số đạt được trong bài kiểm tra thực
nghiệm ......................................................................................................... 67
Bảng 3.2. Xử lí kết quả để tính các tham số ............................................... 67

Bảng 3.3. Bảng giá trị các tham số đặc trưng ............................................. 68
Bảng 3.4. Phân phối tần suất (Wi%) số học sinh đạt điểm Xi ................................ 68
Bảng 3.5. Phân phối tần suất (wi%) số học sinh đạt điểm Xi trở xuống

iii

68


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH
Trang
Sơ đồ 1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức được mơ tả ................................ 15
Hình 2.1. Giao diện màn hình chính ........................................................... 44
Hình 2.2. Nhiễu xạ của sóng phẳng đơn sắc qua một khe .......................... 44
Hình 2.3. Nhiễu xạ của sóng phẳng đơn sắc qua một khe hẹp vơ cùng ..... 45
Hình 2.4. Nhiễu xạ sóng phẳng đơn sắc qua hai khe .................................. 46
Hình 2.5. Nhiễu xạ sóng phẳng đơn sắc qua 3 khe ..................................... 46
Hình 2.6. Nhiễu xạ sóng phẳng đơn sắc qua 4 khe ..................................... 47
Hình 2.7. Nhiễu xạ của ánh sáng đơn sắc qua vịng nhẫn .......................... 47
Hình 2.8. Nhiễu xạ của ánh sáng đơn sắc qua lỗ trịn ................................. 48
Hình 2.9. Giao thoa ánh sáng khe I-âng...................................................... 48
Hình 2.10. Giao diện giải bài tập xác định vị trí vân giao thoa .................. 49
Hình 3.1. Đồ thị phân bố tần suất ............................................................... 69
Hình 3.2. Đồ thị phân bố tần suất tích lũy ................................................. 69

iv


MỤC LỤC
Trang

Lời cảm ơn .................................................................................................. i
Danh mục viết tắt ....................................................................................... ii
Danh mục các bảng ..................................................................................... iii
Danh mục các hình ...................................................................................... iv
Mục lục ........................................................................................................ v
MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............ 6
1.1.Cơ sở về phương pháp dạy học ............................................................. 6
1.1.1.Phương pháp dạy học ......................................................................... 6
1.1.2.Thực trạng của việc dạy và học hiện nay ........................................... 7
1.1.3.Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học .......................................... 8
1.1.4.Phương pháp dạy học tích cực ........................................................... 9
1.2.Cơ sở lí luận về thiết kế phương án dạy học ......................................... 12
1.2.1.Cơ sở khoa học để người giáo viên có thể thiết kế phương án
dạy học ........................................................................................................ 12
1.2.2.Thiết kế phương án dạy học một bài học bao gồm các bước như sau...........13
1.3.Vai trị và ý nghĩa của cơng nghệ thơng tin trong dạy học ................... 21
1.4.Phương pháp mơ hình ........................................................................... 23
1.4.1.Các chức năng của mơ hình ............................................................... 23
1.4.2.Tính chất của mơ hình ........................................................................ 24
1.4.3.Các loại mơ hình sử dụng trong dạy học Vật lí ................................. 25
1.4.4. Các giai đoạn của phương pháp mơ hình .......................................... 26
1.4.5.Phương pháp mơ hình trong dạy học vật lí ........................................ 27
1.5.Một vài nét về phần mềm Matlab ......................................................... 27
1.5.1.Matlab và đặc điểm của Matlab ......................................................... 27
1.5.2.Một số câu lệnh cơ bản dùng trong Matlab ....................................... 28
1.5.3.Ứng dụng Matlab xây dựng mơ hình vật lí trong giảng dạy.............. 30
Kết luận chương 1 ....................................................................................... 32
Chƣơng 2: THIẾT KẾ MỘT SỐ MƠ HÌNH BẰNG PHẦN MỀM
MATLAB ĐỂ GIẢNG DẠY CHƢƠNG “SĨNG ÁNH SÁNG” –

VẬT LÍ 12 NÂNG CAO ........................................................................... 33
2.1.Nội dung sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao ........................................ 33

v


2.2.Phân tích nội dung kiến thức chương “Sóng ánh sáng” – Vật lí 12
nâng cao....................................................................................................... 35
2.2.1.Tán sắc ánh sáng ................................................................................ 35
2.2.2.Nhiễu xạ ánh sáng .............................................................................. 36
2.2.3.Giao thoa ánh sáng ............................................................................. 37
2.2.4.Máy quang phổ và các loại quang phổ............................................... 39
2.2.5.Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. Tia X ................................................... 40
2.2.6.Thuyết điện từ ánh sáng. Thang sóng điện từ .................................... 42
2.3.Kiến thức, kĩ năng học sinh cần có sau khi học chương “Sóng
ánh sáng” – Vật lí 12 nâng cao.................................................................... 43
2.3.1.Kiến thức ............................................................................................ 43
2.3.2.Kĩ năng ............................................................................................... 44
2.4. Một số mơ hình thiết kế bằng phần mềm Matlab để giảng dạy
chương “Sóng ánh sáng” – Vật lí 12 nâng cao ........................................... 44
2.4.1.Mơ hình nhiễu xạ ánh sáng ................................................................ 44
2.4.2.Mơ hình về giao thoa ánh sáng .......................................................... 48
2.5.Thiết kế một số bài giảng dạy trong chương “Sóng ánh sáng” ............ 49
2.5.1.Bài 36: Nhiễu xạ ánh sáng. Giao thoa ánh sáng ................................ 49
2.5.2.Bài 37: Khoảng vân. Bước sóng và màu sắc ánh sáng (tiết 1) .......... 54
Kết luận chương 2 ....................................................................................... 61
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................ 62
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .......................................................... 62
3.2.Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ........................................................... 62
3.3.Đối tượng thực nghiệm sư phạm........................................................... 63

3.4.Thời gian thực nghiệm sư phạm .......................................................... 63
3.5.Phương pháp thực nghiệm sư phạm ...................................................... 63
3.6.Các bước tiến hành thực nghiệm........................................................... 63
3.7.Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................ 64
3.7.1.Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm ......................................... 64
3.7.2.Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm........................ 65
Kết luận chương 3 ....................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 75
PHỤ LỤC ................................................................................................... 77

vi


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Thế kỉ XXI là thế kỉ của sự bùng nổ thông tin và khoa học kĩ thuật, xã
hội tri thức phát triển rất nhanh, yêu cầu xã hội đặt ra đối với giáo dục là phải
giải quyết nhanh mâu thuẫn giữa tri thức phát triển rất nhanh và thời gian đào
tạo có hạn, giáo dục phải đào tạo ra con người mới có năng lực đáp ứng thị
trường lao động, có khả năng cạnh tranh quốc tế.
Trong những năm gần đây, phong trào đổi mới phương pháp giảng dạy
nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục đã diễn ra ở tất cả các cấp, các bộ
môn.Sự phát triển của công nghệ thông tin đã góp phần khơng nhỏ trong việc
đổi mới phương pháp giảng dạy, đem lại hiệu quả cao cho hoạt động giáo
dục. Hiện nay trên thị trường cũng như trong các trang mạng cung cấp rất
nhiều phần mềm hỗ trợ cho việc dạy học như phần mềm Flash, phần mềm
Crocodile, phần mềm Mathematical…Trong số những phần mềm được sử
dụng hỗ trợ cho việc giảng dạy, phần mềm Matlab hỗ trợ rất hiệu quả cho
việc giảng dạy. Phần mềm Matlab đã hỗ trợ giáo viên trong việc tích cực hóa

hoạt động nhận thức của học sinh, tăng cường tính tích cực của người học, tiết
kiệm thời gian tổ chức hoạt động nhận thức, tăng cường thời gian thảo luận và
giải quyết các vấn đề bản chất, giải phóng học sinh khỏi những thao tác khơng
cần thiết…
Trong chương trình Vật lý 12 THPT, tơi nhận thấy chương “Sóng ánh
sáng” có nhiều ứng dụng trong khoa học kĩ thuật và thực tế đời sống. Mặt
khác, đây là một chương khó, nhiều kiến thức trong chương được xây dựng từ
hiện tượng quan sát được trong thực tế và từ thí nghiệm. Có nhiều hiện tượng,
nhiều thí nghiệm khơng phải dễ dàng tiến hành được nên đã gây ra những khó
khăn trong việc chiếm lĩnh tri thức của học sinh. Hơn nữa, việc tiếp thu kiến
thức theo kiểu áp đặt hoặc chấp nhận kiến thức gây ra cảm giác chán nản,
không hứng thú, không hiểu rõ bản chất của vấn đề cho học sinh. Do đó, gây
1


ra những hạn chế cho học sinh trong việc vận dụng những kiến thức này để
giải quyết những vấn đề trong thực tế có liên quan và khơng thể phát triển tư
duy ở mức độ cao hơn.
Từ những lí do trên, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy
và học ở trường Trung học phổ thông, tôi chọn đề tài: “Thiết kế một số mơ
hình bằng phần mềm Matlab để giảng dạy chương “Sóng ánh sáng” – Vật
lí 12 nâng cao” làm đề tài nghiên cứu luận văn của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu thiết kế một số mơ hình bằng Matlab để giảng dạy một số
bài học trong chương “Sóng ánh sáng” – Vật lý 12 nâng cao nhằm tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
- Rèn luyện tư duy lôgic, giải quyết vấn đề.
3. Lịch sử nghiên cứu
Trong những năm gần đây đã có một số đề tài nghiên cứu sử dụng phần
mềm Matlab trong dạy học Vật lý THPT như:

- Dạy học bài tốn dao động và sóng sử dụng mơ hình được xây
dựng bằng phần mềm Matlab (Luận văn Thạc sỹ Đinh Đức Chính)
- Sử dụng một số mơ hình dao động và sóng điện từ xây dựng bằng
ngơn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương “ Dao động và sóng điện từ”
– Vật lý 12 THPT ban nâng cao (Luận văn Thạc sỹ Trần Thị Thanh Vân)
- Sử dụng ngơn ngữ lập trình Matlap trong dạy học bài tập phần Phóng
xạ và phản ứng hạt nhân sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao (Luận văn Thạc
sỹ Nguyễn Văn Hiền)
4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
- Nội dung một số bài học và bài luyện tập chương “Sóng ánh sáng” –
Vật lý 12 nâng cao. Cụ thể là các bài liên quan đến hiện tượng nhiễu xạ và
giao thoa ánh sáng.
- Phần mềm toán học Matlab
2


- Hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy và học các kiến thức về
giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng.
5. Câu hỏi nghiên cứu
Thiết kế và sử dụng một số mơ hình xây dựng bằng ngơn ngữ lập trình
Matlab như thế nào để phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh khi
giảng dạy chương “Sóng ánh sang” – Vật lý 12 nâng cao?
6. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế và sử dụng được một số mơ hình xây dựng bằng phần
mềm Matlab trong dạy học chương “Sóng ánh sáng” – Vật lý 12 nâng cao sẽ
phát huy được tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh và nâng cao
chất lượng kiến thức.
7. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp mơ hình hóa, trong đó tập
trung vào các mơ hình lý tưởng, mơ hình kí hiệu, đồ thị, hình ảnh, quy luật

vận động, biến đổi của đối tượng Vật lý.
- Nghiên cứu nội dung dạy học chương “Sóng ánh sáng” – Vật lý 12
nâng cao, tập trung vào các bài giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng.
- Nghiên cứu phương pháp xây dựng mơ hình bằng phần mềm Matlab.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của phương pháp giảng
dạy sử dụng mơ hình được thiết kế bằng Matlab.
8. Phạm vi nghiên cứu
- Nội chương “Sóng ánh sáng” - Vật lý 12 nâng cao, cụ thể là một số bài
giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng.
- Các hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh trường THPT Thanh
Liêm B – tỉnh Hà Nam.
9. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận

3


Nghiên cứu cơ sở lí luận về tâm lí học, giáo dục học và lí luận dạy học
bộ mơn theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học của bộ mơn vật lí
ởtrường THPT hiện nay nói chung, và của chương “Sóng ánh sáng” nói riêng.
Cụ thể là nội dung kiến thức phần giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng. Từ đó, xác
định chính xác nội dung, các khái niệm, các cách giải bài tập vật lý mà học
sinh cần phải tiếp thu được.
Nghiên cứu phần mềm Matlab và những tài liệu liên quan trong việc
thiết kế, mô phỏng các hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng phục vụ quá
trình dạy học.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT có đối chứng để
kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể là làm nổi bật vai trị của việc sử

dụng các mơ hình trong việc nâng cao nhận thức của học sinh THPT trong
các giờ học vật lí.
Nghiên cứu q trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần
mềmMatlab mô phỏng, giải các bài tập vật lý bằng các mơ hình, phục vụ cơng
tác giảng dạy ở trường THPT
- Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để đánh
giá kết quả thực nghiệm sư phạm.
10. Đóng góp của đề tài
Góp phần làm sáng tỏ vai trị phương pháp mơ hình hóa bằng phần
mềm máy tính trong dạy học Vật lý trong trường phổ thông.
- Cung cấp những hiểu biết cơ bản về phần mềm Matlab và ứng
dụng của nó.
- Tạo ra một số mơ hình có giá trị thực tiễn.

4


11. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục, nội dung chính của luận văn
gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễncủa đề tài
Chương 2: Phân tích nội dung kiến thức chương “Sóng ánh sáng” và
ứng dụng phần mềm Matlab xây dựng một số mơ hình dạy học
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

5


CHƢƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở về phƣơng pháp dạy học
1.1.1. Phương pháp dạy học
Dạy học thường được hiểu theo nhiều cấp độ và phương pháp dạy học
cũng được hiểu theo nhiều cấp độ tương ứng với mỗi kiểu dạy học [15]:
- Phương pháp dạy học là cách thức triển khai của một hệ thống dạy
học đa tầng, đa diện (các bậc học, cấp học, ngành học …).
- Phương pháp dạy học là phương pháp triển khai một quá trình dạy
học cụ thể bao gồm: cách thức hình thành mục đích dạy học, cách soạn thảo
và triển khai nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy – hoạt động học nhằm
thực hiện mục đích, nội dung và cách thức kiểm tra, đánh giá, kết quả quá
trình dạy học.
- Phương pháp dạy học là cách thức tiến hành các hoạt động của người
dạy và người học nhằm thực hiện nội dung dạy học đã được xác định.
Từ những quan niệm trên về phương pháp dạy học, ta có thể hiểu
phương pháp dạy học theo nghĩa chung nhất là những cách thức tiến hành
hoạt động dạy học. Áp dụng vào quá trình dạy học hiện đại có thể nói phương
pháp dạy học là hệ thống những hành động có chủ đích theo một trình tự nhất
định của giáo viên, nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và hoạt động thực hành
của học sinh nhằm đảm bảo cho họ lĩnh hội nội dung dạy học và thực hiện
mục đích dạy học. Phương pháp dạy học là tổng hợp các cách thức hoạt động
phối hơp của giáo viên - học sinh được thực hiện trong quá trình dạy học.
Trong đó, cách thức hoạt động của giáo viên đóng vai trị chủ đạo, cách thức
hoạt động của học sinh đóng vai trị chủ động nhằm thực hiện tốt mục đích và
nhiệm vụ dạy học.
Mỗi phương pháp dạy học bao gồm các yếu tố [5]:

6

 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.
1.1.2. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay
Chúng ta đang sống trong thế kỉ XXI, thế kỉ của trí tuệ sáng tạo, thế kỉ
đã đặt ra rất nhiều thách thức và yêu cầu đối với ngành giáo dục và đào tạo.
Giáo dục và đào tạo phải đảm bảo được sự phát triển năng lực sáng tạo của
học sinh, phải bồi dưỡng tư duy khoa học, năng lực giải quyết vấn đề, năng
lực tìm tịi chiếm lĩnh tri thức,… để thích ứng với thực tiễn cuộc sống, với sự
phát triển của nền kinh tế tri thức. Xu hướng đổi mới này đòi hỏi phải phân
tích rõ những nhược điểm hạn chế của thực trạng dạy học hiện nay và đưa ra
những giải pháp cơ bản để khắc phục những hạn chế đó.
Dạy học theo kiểu truyền thống cũ, giáo viên chủ yếu quan tâm đến sự
trình bày, giảng giải về các kiến thức cần dạy cho học sinh sao cho đảm bảo
nội dung chính xác, sâu sắc, đầy đủ.Việc dạy học như vậy chưa phải là sự xác
định một cách cụ thể học sinh cần đạt những kĩ năng gì trong hoặc sau khi
học và bằng cách nào đảm bảo cho những học sinh đạt những kĩ năng đó.Đây
là một nhược điểm cơ bản của kiểu dạy học cũ, nó hạn chế chất lượng và hiệu
quả dạy học.
Trong mấy thập kỉ qua, để khắc phục nhược điểm của kiểu dạy học cũ,
trên thế giới đã hình thành nhiều quan niệm và kiểu dạy học mà trung tâm chú
ý là những kĩ năng và hành vi mà người học cần thể hiện ra trong hoặc sau khi
học. Việc dạy học theo những quan điểm này đòi hỏi giáo viên phải trả lời các
câu hỏi sau[13]:
- Dạy cái gì?
- Người học phải biết gì hoặc biết làm gì trong và sau khi học?

7

- Cần dạy như thế nào?
Thực tế dạy học ở trường phổ thông của chúng ta hiện nay vẫn mang nặng
tính chất độc thoại, thơng báo, giảng giải, áp đặt, làm mẫu cho học sinh bắt
chước của sự dạy và tính chất thụ động theo dõi, chấp nhận ghi nhớ, thừa hành,
bắt chước của sự học. Kiểu dạy học này chưa khích lệ được tính tích cực, chủ
động tìm tịi sáng tạo của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức.
1.1.3. Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học
Đất nước ta đang bước vào thời kì cơng nghiệp hóa hiện đại hóa địi hỏi
ngành giáo dục và đào tạo phải có những đổi mới căn bản mạnh mẽ vươn tới
ngang tầm với sự phát triển chung của thế giới và khu vực. Sự nghiệp giáo
dục và đào tạo phải góp phần quyết định vào việc bồi dưỡng tri thức khoa
học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ.Chính vì vậy mà một trong những yêu
cầu cấp bách hiện nay là đổi mới phương pháp dạy học.
Định hướng đổi mới phương pháp dạy học của ngành giáo dục đã được
đưa ra trong Nghị quyết Trung ương 4 Khóa VII (tháng 01/1993), nghị quyết
trung ương 2 khóa VIII (tháng 12/1986) và được thể chế trong Luật giáo dục
(tháng 12/1998). Khoản 2 điều 27 Luật giáo dục (2005) ghi rõ:
“Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh;phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn
học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện
kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại
niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”
Mục đích của đổi mới phương pháp dạy học là nhằm đào tạo thế hệ trẻ
năng động, sáng tạo, có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, có
khả năng hoạch định và giải quyết vấn đề,… Do đó, nét đặc trưng của hoạt
động dạy là: tổ chức tình huống học tập, kiểm tra định hướng hành động học
độc lập tự chủ, sáng tạo, trao đổi, tranh luận của học sinh… Nét đặc trưng của
hoạt động học là ý thức được vấn đề hay nhiệm vụ cần phải giải quyết, độc
8

lập suy nghĩ kết hợp với ghi nhận thông báo có kiểm tra phê phán để xác định
giải pháp, tự chủ hành động giải quyết nhiệm vụ học, …[13].
Việc đổi mới dạy học như vậy đã chuyển từ vị trí tơi học thuộc, tơi làm
mẫu sang vị trí tơi tự hỏi, tơi tự tìm tịi giải quyết vấn đề.
1.1.4. Phương pháp dạy học tích cực
1.1.4.1. Tính tích cực học tập
Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người.Bởi vì, để tồn tại
và phát triển con người ln phải chủ động, tích cực cải biến mơi trường tự
nhiên, cải tạo xã hội. Do đó, việc hình thành và phát triển tính tích cực xã hội
là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục.
Tính tích cực học tập là tích tích cực nhận thức.Nó đặc trưng ở khát
vọng hiểu biết, cố gắng trí lực và có nghị lực cao trong q trình chiếm lĩnh
tri thức.Tính tích cực nhận thức trong hoạt động học tập liên quan trước hết
với động cơ học tập.Động cơ học tập đúng sẽ tạo ra hứng thú và hứng thú là
tiền đề của tự giác.Trong học tập, hứng thú và tự giác là hai yếu tố chính tạo
nên tính tích cực trong học tập. Tính tích cực sản sinh nếp tư duy độc lập và
suy nghĩ độc lập là mầm mống của sự sáng tạo [10].
Tính tích cực học tập biểu hiện ở những dấu hiệu như: hăng hái trả lời
các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý
kiến của mình trước vấn đề được nêu ra; hay thắc mắc, đòi hỏi phải được giải
thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ, chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng
vào vấn đề mới, có khả năng tập trung cao vào vấn đề đang học, khơng chán
nản trước những tình huống khó khăn, ln tìm cách khắc phục khó khăn để
giải quyết vấn đề [10].
1.1.4.2. Phương pháp dạy học tích cực
Hiện nay có rất nhiều cách hiểu về phương pháp dạy học tích cực.
Chúng ta có thể kể đến những cách hiểu sau [15]:

9


- Phương pháp dạy học tích cực là những phương pháp dạy học theo
hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; hướng tới việc
hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
- Phương pháp dạy học tích cực là phương pháp khơi dậy, phát huy tính
chủ động, sáng tạo và tích cực của người dạy và người học trong đó lấy người
học làm trung tâm trên cơ sở phát huy vai trò định hướng, tổ chức của người
dạy; vai trò thực hiện “thi công” của người học và sức mạnh của các phương
tiện kĩ thuật hiện đại nhằm chinh phục chân lý trên cả ba phương diện: kiến
thức, kĩ năng, thái độ. Người học không thụ động chờ đợi mà tự lực, tích cực
tham gia vào q trình tìm kiếm, khám phá, phát hiện kiến thức, vận dụng
kiến thức để giải quyết vấn đề trong thực tiễn, qua đó lĩnh hội nội dung kiến
thức học tập và phát triển năng lực sáng tạo.
- Phương pháp dạy học tích cực khơng phải là một phương pháp dạy
học cụ thể mà là một khái niệm bao gồm nhiều phương pháp, nhiều hình thức,
nhiều kĩ thuật cụ thể khác nhau nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức, tăng
cường sự tham gia của người học, tạo điều kiện cho người học phát triển tối
đa khả năng học tập, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề.
Qua những cách hiểu trên, ta có thể hiểu phương pháp dạy học tích cực
là phương pháp khơi dậy, phát huy tính chủ động, tích cực của cả người dạy
và người học nhằm trau dồi tư duy sáng tạo và rèn luyện trí thơng minh trong
q trình chinh phục chân lí; là sự dạy và học mà trong đó người dạy đóng vai
trị là người tổ chức định hướng, tạo điều kiện và người học là người thực hiện.
1.1.4.3. Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực
Dạy học tích cực hướng tới tính tích cực, chủ động sáng tạo của học
sinh và vai trò tổ chức hướng dẫn, tạo điều kiện của người thày. Do đó, dạy
học tích cực có những đặc trưng cơ bản sau [12]:
Thứ nhất, dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học

sinh. Người học – đối tượng của hoạt động “dạy” đồng thời cũng là chủ thể
10


của hoạt động “học” – được cuốn hút vào các hoạt động học tập do giáo viên
chỉ đạo, tổ chức. Người học được đặt vào các tình huống có vần đề, được trực
tiếp quan sát, thảo luận trao đổi, làm thí nghiệm, được khuyến khích đưa ra
các giải pháp giải quyết vấn đề theo cách của mình.Thơng qua những hành
động đó, người học tự lực khám phá những điều mình chưa rõ. Người học
không những chiếm lĩnh những kiến thức, kĩ năng mới mà còn làm chủ cách
xây dựng kiến thức đó và phát huy tiềm năng sáng tạo.
Thứ hai, dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học.Phương
pháp dạy học tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh
là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học và là một mục tiêu dạy học. Thế
giới bước vào kỉ nguyên khoa học công nghệ: lượng thông tin, khoa học kĩ
thuật, công nghệ phát triển như vũ bão nên không thể nhồi nhét vào đầu học
sinh khối lượng kiến thức ngày càng nhiều đó. Mặt khác, thời gian học tập
trong nhà trường lại có hạn, do đó, việc rèn luyện cho học sinh phương pháp
học càng phải được chú trọng hơn. Trong các phương pháp học thì phương
pháp tự học là phương pháp cốt lõi. Nếu người học có được phương pháp, kĩ
năng, thói quen và ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng say mê học tập, khơi
dạy nội lực vốn có trong mỗi con người, kết quả học tập sẽ khơng ngừng được
cải thiện.
Thứ ba, dạy học tích cực tăng cường học tập cá thể với học tập hợp tác.
Tư duy của người học ở cùng một lứa tuổi hay trong cùng một lớp học khơng
đồng đều, do đó, người dạy phải biết chấp nhận sự phân hóa về trình độ nhận
thức, cường độ và tiến độ hoàn thành nhiệm vụ được giao của người học.
Trên cơ sở đó, người dạy thiết kế thành chuỗi các công việc độc lập trong
nhiệm vụ bài học, phân loại mức độ bài tập phù hợp với khả năng của mỗi cá
nhân nhằm phát huy tối đa khả năng của người học. Tuy nhiên trong học tập,

không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều được hình thành thơng qua hoạt
động của từng cá nhân mà cịn có những tri thức, kĩ năng, thái độ được hình

11


thành thơng qua hoạt động của tập thể. Vì vậy, trong quá trình học tập người
dạy phải chú ý đến quan hệ thày với trò, trò với trò và cần tạo mối quan hệ
hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh tri thức.Trong mối quan
hệ hợp tác đó, người học khơng những học được qua thầy mà còn học được
những kiến thức, kĩ năng qua bạn.Trong nhà trường phổ thông, phương pháp
học tập hợp tác thường được tổ chức ở cấp nhóm, tổ, lớp hoặc trường và được
sử dụng phổ biến trong dạy học là các nhóm nhỏ từ 4 – 6 người. Việc học tập
theo nhóm đạt hiệu quả cao khi phải giải quyết những vấn đề gay cấn cần sự
phối hợp giữa các cá nhân để hồn thành nhiệm vụ chung. Trong hoạt động
theo nhóm tính cách, năng lực của mỗi thành viên được bộc lộ, uốn nắn, tình
bạn, ý thức tổ chức, tinh thần tương trợ sẽ được phát triển, nâng cao.
Thứ tư, dạy học tích cực kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của
trị.Việc đánh giá học sinh khơng chỉ nhằm mục đích nhận định thực trạng và
điều chỉnh hoạt động của trò mà còn đồng thời tạo ra điều kiện nhất định để
người dạy điều chỉnh hoạt động dạy của mình.Trước đây, việc đánh giá học
sinh là độc quyền của người giáo viên, nhưng trong dạy học tích cực, giáo
viên cần phải hướng dẫn học sinh phát triển kĩ năng tự đánh giá, tự điều chỉnh
cách học. Do đó, học sinh có thể tham gia vào q trình đánh giá. Học sinh có
thể tham gia đánh giá lẫn nhau, có thể tự đánh giá bản thân và có thể tự động
xem xét lại quá trình kết quả học tập của mình, tự điều chỉnh cách học, tự lập
kế hoạch để nâng cao kết quả học tập.
1.2.

Cơ sở lí luận về thiết kế phƣơng án dạy học

1.2.1. Cơ sở khoa học để người giáo viên có thể thiết kế phương án dạy học
 Sự hiểu kiến thức khoa học Vật lí và u cầu chương trình Vật lí phổ thơng.
 Hiểu cấu trúc nội dung kiến thức Vật lí trong sách giáo khoa.
 Điều kiện cơ sở vật chất và thời gian cụ thể giành cho việc dạy học kiến
thức Vật lí đó.
 Trình độ phát triển và đặc điểm cụ thể của học sinh lớp đó.

12


Khi thiết kế phương án dạy học người giáo viên cần suy nghĩ và trả
lời các câu hỏi:
 Cần cho học sinh lĩnh hội kiến thức gì? Rèn luyện kĩ năng nào?
 Con đường dẫn tới sự chiếm lĩnh được kiến thức, kĩ năng đó như thế
nào? Phải chỉ đạo hoạt động gì của học sinh và chỉ đạo như thế nào để
đảm cho học sinh chiếm lĩnh được kiến thức, kĩ năng đó một cách sâu
sắc, vững chắc?
 Kết quả sau khi học mà học sinh cần thể hiện ra được là gì?
1.2.2. Thiết kế phương án dạy học một bài học bao gồm các bước như sau
1.2.2.1.

Xác định các yếu tố cơ bản của nội dung kiến thức cần dạy trong bài

Việc phân tích cấu trúc nội dung kiến thức cần dạy đòi hỏi trả lời được
các câu hỏi:
 Kiến thức cần dạy bao gồm những nội dung nào? Diễn đạt chính xác,
ngắn gọn nội dung kiến thức đó?
 Trình tự logic của các thành tố nội dung kiến thức đó như thế nào?
 Theo quan điểm lí luận dạy học, kiến thức đó thuộc loại nào? (Hiện

tượng vật lí, Định luật vật lí, Đại lượng vật lí, Thuyết vật lí, Ứng dụng
kĩ thuật của vật lí).
 Cần bổ sung vào nội dung kiến thức đã trình bày ở sách giáo khoa
những tư liệu thức tế địa phương, những thông tin khoa học hiện
đại nào?
Bảng 1.1: Sơ đồ xác định các nội dung cơ bản cần dạy trong bài
Nội dung kiến Câu hỏi/ Loại nội dung kiến Thông tin
thức chính xác, Vấn đề

thức theo quan điểm lí kiến thức

ngắn gọn

luận dạy học

Nội dung 1
………….

13

bổ sung


1.2.2.2. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức
Việc lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức địi hỏi trả lời các câu hỏi:
 Trong các thành tố tạo nội dung kiến thức đã xác định, nội dung
kiến thức nào có thể xây dựng được khi dạy học, nội dung kiến
thức nào chỉ cần thông báo?
 Trong khoa học vật lí, nội dung kiến thức được xây dựng theo
những con đường như thế nào?

 Trong điều kiện dạy học cụ thể, lựa chọn con đường xây dựng
kiến thức thế nào?

14


Điều kiện xuất phát
(có thể là một hiện tượng vật lí, một lí thuyết vật lí hay một thí nghiệm trong
đó chứa đựng vấn đề)

Câu hỏi hay vấn đề cần giải quyết

Giải pháp
( Con đường, cách thức trả lời câu hỏi/ giải quyết vấn đề)
Trong xây dựng kiến thức vật lí thường có 2 giải pháp:
 Suy luận từ lí thuyết chắc chắn đã có
 Tiến hành thí nghiệm
Trong dạy học vật lí khơng nhất thiết cần cả 2 giải pháp, có thể chọn một
trong hai giải pháp đó sao cho phù hợp với đối tượng học sinh và điều kiện
dạy học.

Thực hiện giải pháp
( Trình bày chi tiết các hành động thao tác cần thực hiện theo giải pháp
đã đề ra)
Kết luận hoặc nhận định
( Câu trả lời cho vấn đề đặt ra)
Những kết luận hoặc nhận định rút ra chính là nội dung kiến thức cần xây
dựng. Nó có thể lại là tiền đề cho chu trình nghiên cứu kiến thức tiếp theo.

Sơ đồ 1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức đƣợc mô tả

15


1.2.2.3. Xác định mục tiêu dạy học
- Tầm quan trọng của mục tiêu dạy học
Việc xác định mục tiêu dạy học giúp giáo viên:
 Có được phương hướng, tiêu chí để quyết định về nội dung, phương
pháp và phương tiện dạy học.
 Có được ý tưởng rõ rang về cái cần kiểm tra đánh giá khi kết thúc mỗi
môn học, học phần hay trong quá trình giảng dạy từng kiến thức cụ thể.
 Thông báo cho người học biết những cái mong đợi ở đầu ra của sự học
là gì?
 Có được ý tưởng rõ rang về các kiến thức, kĩ năng, thái độ cần có của
học sinh.
- Mục tiêu dạy học cần được trình bày theo 5 tiêu chuẩn:
 Cụ thể (chỉ rõ cái cần đạt được, tránh chung chung mơ hồ).
 Có thể đo được (lượng hóa được).
 Phù hợp (hướng tới và phục vụ mục đích cần phấn đấu).
 Thực tế (có khả năng thực hiện được).
 Có thời hạn (thực hiện hồn thành trong một thời gian xác định).
- Mục tiêu dạy học cần nêu rõ ba lĩnh vực:
 Kiến thức vật lí.
 Kĩ năng.
 Tình cảm thái độ.
- Căn cứ vào đối tượng học sinh để xác định được cấp độ mục tiêu bồi
dưỡng năng lực nhận thức và phát triển tư duy học sinh.
- Khi diễn đạt mục tiêu cần nêu rõ những khả năng người học cần đạt
được trong và sau khi học, Mục tiêu bài học được bắt đầu bằng một
động từ hành động tương ứng với các mức độ lĩnh hội kiến thức và có

bổ ngữ làm rõ nghĩa cho động từ ấy.

16


1.2.2.4. Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học
Có rất nhiều hình thức tổ chức dạy học.Hình thức tổ chức dạy học phổ
biến ở nước ta hiện nay là “Bài lên lớp”. có một số nơi quan tâm đến “Tổ
chức hoạt động ngoại khóa”, gần đây cơng nghệ thơng tin phát triển rất mạnh,
nó góp phần đáng kể vào việc đổi mới các hình thức tổ chức dạy học. Ngày
2/11/2005, Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo chính thức khai trương cổng
thông tin giáo dục điện tử E-Learning “http//el.edu.net.vn” do Bộ Giáo dục và
Đào tạo hợp tác với công ty HP Việt Nam xây dựng. Từ đó đến nay rất nhiều
các cơng trình nghiên cứu xây dựng các lớp học trực tuyến, các thư viện Vật lí
điện tử giúp cho người học có cơ hội và điều kiện học tập, giúp các giáo viên
Vật lí có thêm nhiều nguồn tài liệu tham khảo.
Việc lựa chọn hình thức tổ chức dạy học cần đảm bảo các yêu cầu:
 Đáp ứng được mục tiêu dạy học.
 Đảm bảo được sự phát triển tính tích cực tự chủ và bồi dưỡng năng lực
sáng tạo của học sinh.
 Đảm bảo tính thực tiễn, khả thi trong hoàn cảnh dạy học cụ thể.
Khi lựa chọn hình thức dạy học, địi hỏi trả lời những câu hỏi sau:
 Để học sinh ghi nhận được kiến thức và có khả năng tái tạo kiến thức
thì có những hình thức tổ chức dạy học nào và lựa chọn hình thức dạy
học nào tốt nhất?
 Để học sinh tự chủ xây dựng kiến thức thì có những hình thức tổ chức
dạy học nào và chọn hình thức tổ chức dạy học nào tốt nhất?
 Để học sinh không những phát huy được tính tích cực xây dựng kiến
thức mà cịn rèn các kĩ năng về thí nghiệm Vật lí thì có những hình
thức tổ chức dạy học nào và chọn hình thức dạy học nào tốt nhất?

 Để học sinh khơng những phát huy được tính tích cực, tự chủ xây dựng
kiến thức mà còn rèn được các kĩ năng ứng dụng vật lí vào kĩ thuật và

17


đáp ứng một nhu cầu nào đó của thực tế thí có những hình thức tổ chức
dạy học nào và chọn hình thức dạy học nào tốt nhất?
 Để học sinh khơng những tự chủ, tích cực xây dựng kiến thức mà còn
rèn được kĩ năng giao tiếp, kĩ năng trình bày, tranh luận, bảo vệ ý kiến
và kĩ năng hợp tác thì có những hình thức tổ chức dạy học nào và chọn
hình thức dạy học nào tốt nhất?
Trong những hình thức tổ chức dạy học đã lựa chọn đáp ứng yêu cầu về
mục tiêu dạy học nói trên, hình thức dạy học nào phù hợp với điều kiện
dạy học hiện tại? Có khả năng tạo ra các phương tiện dạy học để lựa
chọn hình thức tốt hơn khơng? Có thể tổ chức lại nội dung học tập
khơng?
1.2.2.5. Lựa chọn phương pháp dạy học
Trong một bài dạy, không bao giờ chỉ dùng một phương pháp.Như vậy,
vấn đề đặt ra là phải phối hợp các phương pháp như thế nào?Vấn đề phối hợp
phải bắt đầu từ sự phân tích nội dung. Nội dung kiến thức vật lí rất đa dạng
mà mỗi phương pháp chỉ giải quyết được một nội dung nhận thức nào đó. Tuy
nhiên, bao giờ cũng có một phương pháp chủ đạo, các phương pháp khác chỉ
là hỗ trợ cho phương pháp chủ đạo này. Vấn đề lựa chọn phương pháp chủ
đạo và sự phối hợp các phương pháp trong một bài lên lớp còn phụ thuộc
nhiều vào trình độ kiến thức, khả năng nhận thức, thái độ học tập, mức độ
phát triển, khả năng làm việc của học sinh.
Để lựa chọn phương pháp dạy học tương ứng với mỗi nội dung kiến
thức vật lí địi hỏi trả lời được các câu hỏi sau:
 Mục tiêu dạy học đặt ra thế nào?

 Trong tiến trình xây dựng kiến thức, học sinh có thể tham gia hoặc
tự lực chiếm lĩnh kiến thức ở chỗ nào?
 Có những phương tiện hỗ trợ dạy học nào?

18