Thiết kế và xây dựng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý ở trường trung học cơ sở
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 49 trang )
THÍ NGHIỆM TRONG DẠY
HỌC VẬT LÝ
vectorstock.com/10212086
Ths Nguyễn Thanh Tú
eBook Collection
DẠY KÈM QUY NHƠN EBOOK
PHÁT TRIỂN NỘI DUNG
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM GẮN
KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ
WORD VERSION | 2020 EDITION
ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL
Tài liệu chuẩn tham khảo
Phát triển kênh bởi
Ths Nguyễn Thanh Tú
Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật :
Nguyen Thanh Tu Group
Hỗ trợ trực tuyến
Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon
Mobi/Zalo 0905779594
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
N
H
Ơ
N
O
FF
IC
IA
L
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM
GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC
VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU..................................................................................... 1
Phần I:MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ............ 3
1. Một số khái niệm cơ bản ......................................................................... 3
1.1. Khái niệm trực quan ............................................................................. 3
IC
IA
L
1.2. Khái niệm phương tiện trực quan .......................................................... 3
1.3. Khái niệm phương tiện dạy học ............................................................ 3
1.4. Khái niệm phương tiện giáo dục ........................................................... 3
1.5. Khái niệm thiết bị dạy học .................................................................... 4
FF
1.6. Khái niệm hiệu quả .............................................................................. 4
1.7. Khái niệm hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học ......................................... 4
O
1.8. Khái niệm chất lượng dạy học .............................................................. 5
2. Thí nghiệm Vật lý ................................................................................... 5
N
3. Vai trị của thí nghiệm trong dạy học Vật lý ........................................... 10
Ơ
3.1. Vai trị của thí nghiệm Vật lý trong dạy học truyền thống..................... 10
H
3.2. Vai trị của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại................... 11
N
4. Xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý ở
trường trung học cơ sở .............................................................................. 13
Y
4.1. Khái niệm “thí nghiệm đơn giản”........................................................ 13
U
4.2. Ý nghĩa của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học
Q
Vật lý ....................................................................................................... 13
4.3. Các yêu cầu đối với việc xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc
M
sống: ........................................................................................................ 15
KÈ
4.4. Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống
trong dạy học Vật lý ................................................................................. 16
ẠY
4.5. Vị trí của thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề ........... 16
D
4.6. Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc
sống: ........................................................................................................ 17
5. Qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong
dạy học Vật lý .......................................................................................... 18
5.1. Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ................. 18
5.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ................... 20
Phần II: XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN GẮN KẾT CUỘC
SỐNG TRONG QUÁ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ.............................. 25
2.1.Sự tồn tại và áp suất gây bởi khơng khí. ............................................... 25
2.2.Khơng khí có trọng lượng khơng ? ....................................................... 25
2.3.Khơng khí nóng khơng khí lạnh cái nào nặng hơn? ............................... 26
IC
IA
L
2.5.Trạng thái cân bằng ............................................................................. 27
2.6.Tác dụng của sức căng mặt ngoài......................................................... 28
2.7.vật nổi ................................................................................................ 29
2.8.Áp suất khơng khí ............................................................................... 29
FF
2.9.Tác dụng của áp suất – Bỏ trứng vào chai............................................. 30
2.10.Áp suất mao dẫn và áp suất trong phịng............................................. 31
O
2.11.Bình phun và nguyên tắc tên lửa ........................................................ 32
N
2.12.Quan sát sóng âm .............................................................................. 32
Ơ
2.13.Sự truyền âm trong khơng khí............................................................ 33
2.14.Sự dãn nở vì nhiệt ............................................................................. 33
H
2.15.Hấp thụ nhiệt .................................................................................... 34
N
2.16.Nguyên lý máy chụp hình đơn giản .................................................... 34
Y
2.17.Sự phản xạ tồn phần của ánh sáng .................................................... 35
U
2.18.Ánh sáng qua hai vật trong suất có cùng chiết suất : vật biến mất ........ 36
Q
2.19.Động cơ điện..................................................................................... 37
2.20. Lực từ.............................................................................................. 38
M
2.21. Truyền âm qua môi trường vật chất – Nói chuyện qua điện thoại tự tạo
KÈ
................................................................................................................ 39
2.22. Đối lưu chất khí: .............................................................................. 40
ẠY
2.24. Loa điện điện ................................................................................... 41
2.25. Tương tác từ của hai cuộn dây có dịng điện chạy qua ........................ 43
D
2.26. Dịng điện xoay chiều ....................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................... 45
LỜI GIỚI THIỆU
IC
IA
L
Một trong những mục tiêu của đổi mới giáo dục ở nước ta hiện nay là:
Giáo dục con người Việt Nam phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm
năng của mỗi cá nhân; có hiểu biết và kỹ năng cơ bản, khả năng sáng tạo để
làm chủ bản thân, sống tốt và làm việc hiệu quả. Để hướng tới mục tiêu đó,
cần phải có sự đổi mới đồng bộ về mục tiêu giáo dục, chương trình giáo dục,
phương pháp giáo dục, cách thức kiểm tra đánh giá và cơng tác quản lí giáo
dục. Theo hướng đi này, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những dự kiến thay
đổi đối với chương trình giáo dục phổ thơng, từ mục tiêu đến nội dung,
phương pháp, các hình thức tổ chức dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá.
Toàn bộ các dự kiến này được thể hiện trong Dự thảo chương trình giáo dục
phổ thơng tổng thể.
KÈ
M
Q
U
Y
N
H
Ơ
N
O
FF
Chúng ta đang ở thế kỉ 21, thế kỉ mà thế giới đang xảy ra sự bùng nổ
khoa học và công nghệ, đây cũng là thế kỉ mà tri thức và trí tuệ sáng tạo của
con người được coi là yếu tố quan trọng quyết định sự phát triển của xã hội.
Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với các nước trong khu vực và trên
thế giới. Tình hình trên địi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mới mạnh mẽ, tồn
diện và đồng bộ, trong đó đổi mới về phương pháp dạy học có tầm quan trọng
đặc biệt. Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp
giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và đã nêu
rõ trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mới mạnh mẽ
phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện
thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Mục tiêu chủ yếu là giáo dục toàn
diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả các bậc học, coi trọng giáo dục chính trị
tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy, sáng tạo và năng lực thực hành. Rõ ràng,
ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới, mục đích giáo dục hiện nay
khơng chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng lồi
người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ
khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề.
Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học
sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực của
bản thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ.
D
ẠY
Vật lý là một bộ mơn khoa học thực nghiệm. Tư tưởng chủ đạo của sách
giáo khoa mới là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn là thơng
qua các thí nghiệm và thực hành gắn với cuộc sống . Điều đó khơng chỉ tích
cực hố việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị,
đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm
việc của những người làm khoa học. Vì thế, các phương tiện thí nghiệm gắn
kết cuộc sống trong q trình dạy học Vật lý đóng vai trị quan trọng trong việc
đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay.
Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ
thí nghiệm Vật lý gắn kết cuộc sống là hoạt động nhiều ý nghĩa và có nhiều
1
tác dụng: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội
và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập và sáng tạo của
học sinh.
IC
IA
L
Tài liệu này nhằm giới thiệu đến giáo viên Vật lý Trung học cơ sở tham
gia bồi dưỡng thường xuyên hè năm 2018 một số vấn đề chung về thí nghiệm
Vật lý và giới thiệu một số thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong quá
trình dạy học. Mục tiêu đặt ra là nhằm giúp giáo viên có cơ sở để chuẩn bị tốt
hơn cho việc thực hiện chương trình sách giáo khoa mới.
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
N
H
Ơ
N
O
FF
Nhóm biên soạn đã cố gắng trình bày tài liệu theo cách thức cơ đọng,
cụ thể để giúp giáo viên có thể tự nghiên cứu trong quá trình bồi dưỡng. Do
thời gian biên soạn gấp gáp nên có thể tài liệu này vẫn cịn những hạn chế
nhất định. Tác giả rất mong nhận được những góp ý xây dựng từ nhiều kênh
để bổ sung, hồn thiện thêm.
2
Phần I
MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ
1. Một số khái niệm cơ bản
1.1. Khái niệm trực quan
IC
IA
L
Khái niệm trực quan thường được sử dụng rộng rãi trong dạy học nhưng
“trực quan là gì” thì lại ít được định nghĩa trong các tài liệu sư phạm. Từ sự
nghiên cứu lí luận và qua trải nghiệm thực tiễn, ta có thể hiểu: Trực quan là
khái niệm biểu thị tính chất của hoạt động nhận thức, trong đó, những thông tin
thu được từ các sự vật và hiện tượng của thế giới bên ngoài nhờ sự cảm nhận
trực tiếp của các cơ quan cảm giác của con người .
FF
1.2. Khái niệm phương tiện trực quan
N
O
Phương tiện trực quan là những công cụ mà giáo viên và học sinh sử dụng
trong quá trình dạy học nhằm tạo ra những biểu tượng, hình thành những khái
niệm cho học sinh thơng qua sự tri giác trực tiếp bằng các giác quan của của
học sinh.
Ơ
Thí dụ: các vật tự nhiên như cây, hoa quả, các sản phẩm, máy móc; các vật
tượng trưng như: tranh ảnh, bản đồ, mơ hình, phim ảnh… dùng để dạy học.
H
1.3. Khái niệm phương tiện dạy học
Q
U
Y
N
Phương tiện dạy học là một khái niệm rộng hơn phương tiện trực quan. Đó
là những cơng cụ mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trình dạy học
nhằm đạt được mục tiêu dạy học. Những công cụ này giúp người giáo viên tổ
chức, điều khiển q trình dạy học thơng qua các hoạt động như kích thích hoạt
động nhận thức, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra đánh giá…, và giúp học
sinh tổ chức hoạt động nhận thức của mình một cách hiệu quả .
Các phương tiện dạy học được sử dụng chủ yếu trong nhà trường là:
KÈ
M
- Các vật thật (động vật, thực vật trong tự nhiên; các khống vật; mẫu hóa
chất; các hiện tượng Vật lý, Hóa học); các vật tượng trưng (bản đồ, sơ đồ, biểu
đồ, đồ thị, bản vẽ…); vật tạo hình (tranh ảnh, mơ hình, hình vẽ, phim…).
- Thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm.
D
ẠY
- Các phương tiện mơ tả đối tượng và hiện tượng bằng lời nói, bằng kí hiệu
(sách giáo khoa, sách hướng dẫn, các tài liệu in, các công thức, phương trình…).
- Các phương tiện kĩ thuật dạy học (phương tiện nghe – nhìn, camera, máy
dạy học, máy kiểm tra, computer…) .
1.4. Khái niệm phương tiện giáo dục
Phương tiện giáo dục là một khái niệm rộng dùng để chỉ tất cả các dụng cụ
(phương tiện) mà giáo viên và học sinh sử dụng trực tiếp trong quá trình giáo
dục
3
(nghĩa rộng) thơng qua các hoạt động của nó (dạy học, lao động sản xuất,
vui chơi, sinh hoạt tập thể, hoạt động xã hội…) và các điều kiện dạy học cần
thiết cho các hoạt động đó (nhà cửa, bàn ghế, xưởng, trường, sân bãi…) .
1.5. Khái niệm thiết bị dạy học
IC
IA
L
Thiết bị dạy học là thuật ngữ chỉ một đối tượng vật chất hoặc một tập hợp
đối tượng vật chất, mà đối với giáo viên, chúng là phương tiện để điều khiển
hoạt động nhận thức của học sinh; còn đối với học sinh, đó là nguồn tri thức, là
phương tiện để học sinh lĩnh hội tri thức, hình thành kĩ năng nhằm thực hiện
các mục đích dạy học .
FF
Thiết bị dạy học được cung cấp cho các trường phổ thông hiện nay cịn là
một sản phẩm hàng hố đặc biệt, vì nó phải tn theo các tiêu chí rất chặt chẽ
và phải đáp ứng nhiều yêu cầu của người sử dụng.
1.6. Khái niệm hiệu quả
O
Theo cuốn Đại từ điển Tiếng Việt : “Hiệu quả là kết quả như yêu cầu của
việc làm mang lại.”
Ơ
N
Quan niệm này cho thấy, hiệu quả là một khái niệm luôn gắn liền với một
việc làm, một hoạt động nhất định. Nói đến hiệu quả là nói đến kết quả mang
lại của một việc làm, một hoạt động so với yêu cầu nêu ra.
H
1.7. Khái niệm hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học
U
Y
N
Dựa vào định nghĩa khái niệm “hiệu quả” ở trên, ta có thể nêu ra định nghĩa
khái niệm “hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học” như sau: “Hiệu quả sử dụng thiết
bị dạy học là kết quả việc sử dụng thiết bị dạy học mang lại so với yêu cầu đặt
ra đối với việc sử dụng thiết bị dạy học.”
Q
Để xác định hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học thì trước hết phải xác định
các yêu cầu đối với việc sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học.
KÈ
M
Trong quá trình dạy học, học sinh tiến hành nhận thức thế giới dưới sự điều
khiển của giáo viên và nhờ các thiết bị dạy học. Thiết bị dạy học là công cụ lao
động sư phạm của giáo viên và học sinh. Sử dụng thiết bị dạy học trong quá
trình dạy học phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
D
ẠY
- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo cung cấp cho học sinh thông tin
về các hiện tượng và đối tượng nghiên cứu một cách đầy đủ và chính xác, làm
cho học sinh hiểu sâu và nắm chắc kiến thức, tránh chủ nghĩa hình thức trong
kiến thức của học sinh.
- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao tính trực quan của dạy
học, mở rộng khả năng tiếp cận các đối tượng, hiện tượng.
- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo kích thích hứng thú học tập ở học
sinh, thoả mãn nhu cầu nhận thức của học sinh.
- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao nhịp độ nghiên cứu tài
liệu học tập của học sinh.
4
- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo đổi mới phương pháp dạy học
theo hướng tích cực hố hoạt động nhận thức của học sinh, tạo điều kiện để học
sinh hoạt động tự lực chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ năng.
Vậy hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học là kết quả đáp ứng năm yêu cầu trên
của việc sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học.
1.8. Khái niệm chất lượng dạy học
IC
IA
L
Theo cuốn Đại từ điển Tiếng Việt : “Chất lượng là cái làm nên phẩm chất,
giá trị của con người, sự vật. Chất lượng là cái tạo nên bản chất sự vật, làm
cho sự vật này khác với sự vật kia.”
O
FF
Ở đây, dạy học là hoạt động cơ bản để thực hiện mục tiêu giáo dục, đào tạo
thế hệ trẻ thành những chủ nhân tương lai có đức, có tài, làm cho học sinh trở
thành những người lao động thông minh, người cơng nhân có ý thức. Sản phẩm
của hoạt động dạy học là sự phát triển về trí tuệ (kiến thức, kĩ năng) và nhân
cách của học sinh. Xét theo mục tiêu đào tạo con người mới thì chất lượng dạy
học bao gồm chất
Ơ
N
lượng nắm vững kiến thức, kĩ năng, sự phát triển các năng lực, sự chuyển
biến, phát triển về thái độ, phẩm chất nhân cách của học sinh.
N
H
Theo tác giả Phạm Hữu Tịng thì chất lượng nắm vững kiến thức của học
sinh được thể hiện qua các dấu hiệu sau: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ
thống, tính áp dụng được và tính bền vững. Cụ thể như sau:
Y
- Tính chính xác của kiến thức được đặc trưng bởi sự phù hợp nội dung
biểu đạt kiến thức của học sinh với nội dung khoa học của kiến thức đó.
Q
U
- Tính khái qt của kiến thức được đặc trưng bởi tỉ lệ dấu hiệu bản chất
trong các dấu hiệu mà học sinh chọn dùng để phản ánh (trình bày lại) về sự vật,
hiện tượng.
M
- Tính hệ thống của kiến thức được đặc trưng bởi mức độ hiểu biết của học
sinh về các mối liên hệ giữa kiến thức này với các kiến thức khác.
KÈ
- Tính áp dụng được của kiến thức đặc trưng bởi khả năng học sinh huy động,
sử dụng kiến thức đó vào hoạt động nhận thức hoặc hành động thực tiễn.
D
ẠY
- Tính bền vững của kiến thức được đặc trưng bởi mức độ đầy đủ, chính
xác của kiến thức mà học sinh tái hiện được sau khi lĩnh hội kiến thức một
khoảng thời gian.
2. Thí nghiệm Vật lý
Khi bàn về khái niệm “thí nghiệm” nói chung và “thí nghiệm Vật lý” nói
riêng, cuốn Đại từ điển Tiếng Việt định nghĩa: “Thí nghiệm là làm thử theo
những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh...”.
5
Tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa: “Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có
chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan.
Thơng 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.” .
Từ các định nghĩa trên, ta thấy thí nghiệm Vật lý có một số đặc điểm sau:
IC
IA
L
a) Tính mục đích và kế hoạch của thí nghiệm: Một thí nghiệm bất kỳ được
lập ra ln phải nhằm tới một mục đích cụ thể nào đó và phải có một kế hoạch
hành động. Mục đích của thí nghiệm rất đa dạng và nó thay đổi theo sự phát
triển của khoa học, kỹ thuật. Do đó, kế hoạch tiến hành thí nghiệm cũng đa
dạng và khơng có một mẫu chung.
O
FF
b) Những yếu tố cơ bản: Một thí nghiệm thường phải xác định được
nhiệm vụ thí nghiệm và đối tượng nghiên cứu; người làm thí nghiệm cũng cần
lựa chọn phương pháp nghiên cứu và cách thức phù hợp để thực hiện phương
pháp ấy, dùng tốn học và suy luận lơgic để xử lý kết quả thí nghiệm nhằm rút
ra những kết luận cần thiết.
H
Ơ
N
c) Một thí nghiệm bao giờ cũng mang tính chủ quan. Đó là do: thí nghiệm
ln phụ thuộc vào đặc điểm các cơ quan cảm giác của người làm thí nghiệm;
khả năng cảm nhận, năng lực và kiến thức của người làm thí nghiệm; việc xác
lập mục đích và phương pháp nghiên cứu của người làm thí nghiệm; các thao
tác của người làm thí nghiệm.
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
N
d) Mọi thí nghiệm đều được gắn liền với một hệ thống lý thuyết. Đó là do:
các thí nghiệm đều sử dụng các dụng cụ thí nghiệm mà các dụng cụ này lại là
kết quả của các hoạt động lý thuyết trước đó; thí nghiệm bao giờ cũng diễn ra
theo một mục đích xác định được xây dựng trên cơ sở của một hệ thống kiến
thức nhất định; các kết quả thí nghiệm khơng ghi lại được tồn bộ diễn biến
của hiện tượng mà chỉ ghi lại được những nút nhất định.
6
Bảng 1.1. So sánh thí nghiệm Vật lý của nhà nghiên cứu
và thí nghiệm Vật lý của học sinh
Thí nghiệm Vật lý của
Thí nghiệm Vật lý của
thí nghiệm
các nhà nghiên cứu
học sinh
IC
IA
L
Các thành phần
Tìm tri thức mới cho nhân Tìm tri thức mới cho bản
Mục đích thí nghiệm
loại
FF
thân mình
O
Có sự hỗ trợ của sách giáo
N
Phương án thí nghiệm Tự mình vạch ra
Ơ
khoa và giáo viên
H
Nhiều loại, phức tạp, yêu Ít loại, đơn giản, dễ lắp ráp,
N
Dụng cụ thí nghiệm
dễ thực hiện
U
Y
cầu cao về kĩ thuật
Q
Có sự hỗ trợ của sách giáo
Thực hiện thí nghiệm Hồn tồn tự tiến hành
KÈ
M
khoa và giáo viên
Có độ chính xác cao
Có độ chính xác khơng cao
D
ẠY
Kết quả thí nghiệm
Làm thí nghiệm Vật lý là để qua đó thu nhận được tri thức mới, nhưng thí
nghiệm Vật lý của học sinh khác với thí nghiệm Vật lý của các nhà nghiên cứu
ở những điểm được trình bày trong bảng 1.1.
Như vậy, làm thí nghiệm Vật lý là hoạt động có mục đích, có cách thức
thực hiện, có thứ tự các hành động, thao tác, sử dụng các phương tiện tương
ứng với các điều kiện nhất định. Mặc dù là thành phần của hoạt động nhận thức
nhưng việc làm thí nghiệm khác với các hoạt động suy luận lí thuyết. Sự khác
7
nhau đó đơn thuần ở chỗ khi làm thí nghiệm Vật lý, người ta phải sử dụng phối
hợp các giác quan, các thao tác chân tay với các thao tác trí tuệ.
Hoạt động làm thí nghiệm Vật lý gồm có ba giai đoạn: Chuẩn bị, thực hiện
và kiểm tra, xử lí kết quả. Mỗi giai đoạn lại gồm một số hành động. Cấu trúc
chung của hoạt động làm thí nghiệm của học sinh có thể được mơ tả bằng sơ
đồ hình 1.1. Cụ thể từng giai đoạn như sau:
IC
IA
L
- Giai đoạn chuẩn bị thí nghiệm:
+ Các hành động tâm lí bên trong: Cụ thể hóa mục đích thí nghiệm; tìm
hiểu phương án, tiến trình thí nghiệm; đối chiếu phương án với điều kiện cụ thể
về dụng cụ, thiết bị; ghi nhớ các bước thực hiện thí nghiệm.
FF
+ Các hành động bên ngồi: tập hợp vật liệu, dụng cụ thí nghiệm, thiết
bị điều khiển, dụng cụ đo, thiết bị hỗ trợ quan sát, ghi nhận cần thiết; lắp ráp
vận hành thử; kẻ bảng để ghi số liệu...
N
O
Trong giai đoạn chuẩn bị, khi vận hành thử, nếu thấy kh ông thực hiện
được thì người làm thí nghiệm có thể phải xem lại việc lắp ráp, việc chọn dụng
cụ, cũng có thể phải sử dụng thiết bị khác thay thế.
Ơ
- Giai đoạn thực hiện thí nghiệm:
N
H
+ Chủ yếu là các hành động bên ngoài: tác động vào sự vật cho hiện
tượng xảy ra, điều khiển quá trình Vật lý; quan sát sự vật, hiện tượng, quá trình
Vật lý; đo các đại lượng Vật lý; ghi nhận các diễn biến của quá trình, các số
liệu thí nghiệm.
U
Y
+ Các hành động tâm lí bên trong: đối chiếu các bước triển khai thực tế
với kế hoạch ban đầu; điều chỉnh thao tác bên ngoài cho phù hợp.
Q
+Có thí nghiệm khi thực hiện chỉ cần quan sát mà khơng phải đo đạc. Có
nhiều thí nghiệm khi thực hiện ta vừa quan sát, vừa phải đo đạc các đại lượng.
M
- Giai đoạn xử lí, đánh giá kết quả thí nghiệm:
KÈ
+ Có các hành động: xử lí các số liệu, diễn biến hiện tượng thu thập
được; so sánh đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm; quyết định dừng lại
hay làm lại.
D
ẠY
+ Sau khi xử lí các hiện tượng, số liệu, đối chiếu kết quả với mục đích thí
nghiệm, đạt mục đích thì kết thúc thí nghiệm, chưa đạt mục đích thì làm lại.
+ Sau khi xử lí các hiện tượng, số liệu, đối chiếu kết quả với mục đích thí
nghiệm, đạt mục đích thì kết thúc thí nghiệm, chưa đạt mục đích thì làm lại.
Chuẩn bị thí nghiệm
8
1. Làm rõ mục đích thí nghiệm.
2. Tìm hiểu phương án, tiến trình thí nghiệm.
3. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm. Lắp ráp vận hành thử.
IC
IA
L
4. Chuẩn bị bảng ghi kết quả thí nghiệm.
Thực hiện thí nghiệm
FF
Điều kiện thí nghiệm
Đo đạc các
Quan sát
đại lượng
N
O
hiện tượng
Ơ
Ghi nhận kết quả
H
Xử ký đánh giá kết quả thí nghiệm
N
1. Xử ký đánh giá kết quả thí nghiệm.
Q
U
Y
2. Đối chiếu mục đích, đánh giá kết quả thí nghiệm
D
ẠY
KÈ
M
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hoạt động làm thí nghiệm của học sinh
9
3. Vai trị của thí nghiệm trong dạy học Vật lý
3.1. Vai trị của thí nghiệm Vật lý trong dạy học truyền thống
Dạy học truyền thống tập trung chủ yếu vào việc truyền thụ cho học sinh
những kiến thức, kinh nghiệm mà lồi người đã tích lũy được để học sinh bắt
chước làm theo. Trong dạy học truyền thống, thí nghiệm đóng vai trị như sau:
O
FF
IC
IA
L
- Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp cho học sinh hiểu những kiến
thức Vật lý trừu tượng một cách dễ dàng. Giáo viên làm thí nghiệm để cho học
sinh nhận biết được những biểu hiện cụ thể (có thể chưa đầy đủ) của các kiến
thức trong thực tế. Nhưng như thế là tách kiến thức ra hai phần riêng biệt: lý
thuyết và thực tế. Học sinh có thể hoặc học kiến thức trước, một thời gian sau
mới biết biểu hiện thực tế của nó, hoặc nhiều khi chỉ dừng ở mức hiểu biết lý
thuyết, hoặc chỉ biết đến những cái cụ thể mà không biết khái niệm khái quát,
trừu tượng. Kết quả là kiến thức của học sinh khơng vững chắc, khơng hồn
chỉnh.
Y
N
H
Ơ
N
- Thí nghiệm Vật lý là nguồn trực tiếp của tri thức: Từ trước đến nay,
chúng ta thường thấy các nhà Vật lý học ln ln làm thí nghiệm để tìm hiểu
những tính chất, những qui luật của thế giới vật chất. Vì vậy, chúng ta có thể
có những nhầm tưởng rằng làm thí nghiệm là tìm thấy những tính chất, những
qui luật có sẵn trong đó, làm thí nghiệm là để cho chúng bộc lộ ra ngoài cho ta
quan sát được. Thực ra, nếu chỉ dựa vào quan sát các thí nghiệm thì ta khơng
thể nào biết được các tính chất qui luật của tự nhiên, thậm chí cịn có thể có
những hiểu biết sai.
KÈ
M
Q
U
Như vậy, quan niệm cho rằng thí nghiệm là nguồn trực tiếp của tri thức đã
dẫn đến một hậu quả tai hại là làm cho giáo viên và học sinh tưởng rằng cứ làm
thí nghiệm là thấy tất cả, khơng cần phải suy nghĩ gì nữa. Đó là chưa kể đến
việc phải làm thí nghiệm như thế nào, dùng những dụng cụ nào, thực hiện
những động tác nào… thì giáo viên và học sinh cũng chỉ biết nhắc lại thí nghiệm
do các nhà khoa học nghĩ ra và bắt chước làm lại. Nếu yêu cầu học sinh tự nghĩ
ra một thí nghiệm để nghiên cứu một tính chất hay một quy luật chưa biết thì
đó thực sự là một thử thách khó khăn đối với họ. Do đó, thí nghiệm có vai trị
giúp rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh.
D
ẠY
Trong dạy học truyền thống, kiến thức Vật lý được phân biệt rõ thành hai
bộ phận khác hẳn nhau: kiến thức lý thuyết và dạy kĩ năng thực hành (gồm kĩ
năng sử dụng các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, các dụng cụ đo lường, các máy
móc phổ biến, kĩ năng bố trí lắp ráp thí nghiệm, tính tốn kết quả đo lường, xác
định sai số, vẽ đồ thị…). Dạy học Vật lý cũng được tách riêng việc dạy kiến
thức lý thuyết và dạy kĩ năng thực hành. Trong khi học kiến thức lý thuyết, học
sinh có thể khơng cần biết làm thí nghiệm, thực hiện các phép đo, vì giáo viên
đã làm hết. Ngược lại, học sinh có thể rất khéo léo trong việc sử dụng các dụng
cụ máy móc để làm thí nghiệm nhưng khơng hiểu biết cơ sở lý thuyết của thí
10
nghiệm đó. Đặc biệt, trong điều kiện trang thiết bị còn thiếu thốn, trong dạy
học, người ta dễ dàng bỏ qua phần thực hành, kết quả là học sinh chỉ biết “lý
thuyết suông”. Việc tách rời lý thuyết và thực hành như thế khiến học sinh có
những kiến thức lý thuyết cũng không vững chắc, không áp dụng được vào hoạt
động thực tiễn.
3.2. Vai trị của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại
O
FF
IC
IA
L
Hiện nay, mục tiêu của chương trình trung học khơng chỉ dừng lại ở việc
trang bị kiến thức cho học sinh mà còn chú trọng hình thành ở họ năng lực giải
quyết vấn đề, năng lực tự hoạt động nhận thức. Quá trình hình thành năng lực
sáng tạo của học sinh không chỉ được quan tâm ở khâu vận dụng kiến thức vào
trong thực tiễn mà còn được chú trọng ngay trong khâu xây dựng kiến thức
mới. Mục tiêu dạy học mới đó khơng thể tách rời kiến thức lý thuyết và kĩ năng
thực hành mà xem nó là hai mặt của của một thể thống nhất của phẩm chất của
học sinh. Với mục tiêu đó, thí nghiệm Vật lý cũng có vai trị mới – vai trị thí
nghiệm đối với hoạt động nhận thức của học sinh. Cụ thể như sau:
N
H
Ơ
N
- Thí nghiệm là phương tiện làm xuất hiện vấn đề cần phải nghiên cứu,
kích thích sự tìm tịi suy nghĩ của học sinh: Thí nghiệm làm xuất hiện trước học
sinh một hiện tượng mới lạ, xảy ra trái với suy nghĩ thông thường của học sinh
và với vốn kiến thức đã có, học sinh khơng giải thích được. Như vậy, thí nghiệm
giúp làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, kích thích sự tị mị, nhu cầu hiểu biết,
tức là thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề.
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
- Thí nghiệm là phương tiện hỗ trợ việc xây dựng giả thuyết: Trong nghiên
cứu Vật lý, khi đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới lạ, nếu người nghiên cứu
chưa có một hiểu biết hay kinh nghiệm nào có liên quan thì khó có thể đưa ra
được một dự đốn có căn cứ. Để tránh khỏi một dự đoán vu vơ, nhà nghiên cứu
thực hiện một thí nghiệm thăm dị để xác định sơ bộ phương hướng diễn biến
của hiện tượng, dựa trên đó làm cơ sở xây dựng giả thuyết. Thí nghiệm trong
trường hợp này chưa khẳng định một điều gì cả mà chỉ gợi lên một hướng suy
nghĩ. Tất nhiên, cùng một thí nghiệm cũng có thể gợi ra những suy nghĩ khác
nhau, những dự đốn khác nhau. Đối với học sinh, vì chưa có nhiều kiến thức
Vật lý và kinh nghiệm thì việc dùng thí nghiệm để tạo ra cho họ một số kinh
nghiệm thực tế ban đầu, hỗ trợ cho việc xây dựng giả thuyết là rất quan trọng,
nếu khơng thì nhiều trường hợp, học sinh sẽ rơi vào tình trạng hồn tồn bế tắc.
- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết: Trên
con đường tìm tòi nghiên cứu để giải quyết vấn đề mới, nhà khoa học lúc đầu
phải đưa ra câu trả lời dự đốn (giả thuyết). Giả thuyết đó tuy có căn cứ nhưng
khơng chắc chắn vì khơng suy ra được từ những kiến thức đã biết. Vậy muốn
biết giả thuyết đó có đúng khơng, nghĩa là có phù hợp với thực tế khách quan
khơng thì bắt buộc phải làm thí nghiệm kiểm tra. Thực tiễn là tiêu chuẩn của
chân lí. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết thì giả thuyết đó trở
11
thành chân lý khách quan, trở thành kiến thức khoa học. Nếu khơng phù hợp
thì phải bỏ đi và xây dựng giả thuyết mới.
O
FF
IC
IA
L
Vì giả thuyết là mới mẻ, chưa từng có nên thí nghiệm để kiểm tra giả
thuyết cũng là mới mẻ, chưa từng có. Giả thuyết thường có tính trừu tượng khái
quát, thí nghiệm lại chỉ là một biểu hiện trong một trường hợp cụ thể, với những
điều kiện có thể quan sát được. Bởi vậy, trước khi làm thí nghiệm kiểm tra giả
thuyết, cần phải đảm bảo rằng, lập luận suy từ giả thuyết khái quát ra biểu hiện
cụ thể trong thí nghiệm phải chặt chẽ, khơng sai sót. Trong nhiều trường hợp,
q trình suy luận đó khá dài dịng, cần sử dụng cả lập luận lơgic và biến đổi
toán học khá phức tạp, rất dễ phạm sai lầm. Như vậy, thí nghiệm khơng phải
kiểm tra trực tiếp giả thuyết mà mà kiểm tra gián tiếp qua hệ quả của nó. Một
giả thuyết có thể có nhiều hệ quả trong những điều kiện khác nhau. Càng kiểm
tra bằng thí nghiệm được nhiều hệ quả thì giả thuyết càng có giá trị cao. Đến
một lúc, người ta phát hiện ra kết quả thí nghiệm khơng phù hợp với kết quả
nào đó thì phải bổ sung, sửa đổi kiến thức cũ để xây dựng một kiến thức mới,
trong đó kiến thức cũ như một trường hợp riêng.
N
H
Ơ
N
Tính mới mẻ của thí nghiệm kiểm tra thể hiện ở nhiều mặt: sử dụng thiết
bị mới, cách bố trí thí nghiệm mới, cách xử lý thí nghiệm đo lường, độ chính
xác của phép đo…Bởi vậy, người nghiên cứu phải chế tạo ra dụng cụ thí nghiệm
mới, đề xuất phương án thí nghiệm mới, nghĩ ra một phương án mới nâng cao
tính hiệu quả, độ chính xác của thí nghiệm…
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
- Thí nghiệm là phương tiện để phát triển hoạt động nhận thức tích cực
sáng tạo của học sinh. Bản thân thí nghiệm là khách quan, vơ cảm với mọi
người, nó khơng kích thích mà cũng khơng kìm hãm tư duy của học sinh. Có
khi làm những thí nghiệm rất khó nhưng chỉ địi hỏi khả năng thành thạo chứ
khơng địi hỏi thêm sự sáng tạo. Thí nghiệm chỉ có tác dụng phát triển tính tích
cực, sáng tạo của học sinh với sự tổ chức hướng dẫn của giáo viên. Trong tiến
trình dạy học giải quyết vấn đề, giáo viên cần chú ý bồi dưỡng cho học sinh các
yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như sau: năng lực đề xuất giả thuyết, phân
tích mơ tả các hiện tượng, q trình Vật lý, tổng hợp các mặt, các khía cạnh
trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ
phép qui nạp, đối chiếu các kết quả này với giả thuyết (hoặc hệ quả) đã đề xuất,
giải thích, so sánh các hiện tượng, q trình Vật lý, các ứng dụng trong sản xuất
và trong đời sống của các kiến thức đã học. Để phát triển năng lực sáng tạo của
học sinh, cần tận dụng nhiều hình thức khác nhau của thí nghiệm, trong đó có
thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiệm vụ thiết kế - kĩ thuật. Q trình làm việc
tự lực với thí nghiệm của học sinh sẽ làm tăng hứng thú nhận thức, niềm đam
mê nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ
đặt ra và góp phần phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết và thực
hành (tức là giữa lí luận và thực tiễn). Như ta đã thấy, sự suy luận lí thuyết
12
thuần túy hay một thí nghiệm đứng riêng khơng kèm theo phân tích lí thuyết
thì đều khơng thể cho phép
IC
IA
L
có được kết luận đúng đắn về bản chất hay quy luật của tự nhiên. Mặt khác,
phải có lí luận chặt chẽ, sắc bén thì mới có thể dự đốn được những hệ quả cụ
thể trong thực tiễn của những lí thuyết trừu tượng. Người nghiên cứu Vật lý
theo phương pháp thực nghiệm phải ln kết hợp cả hai mặt đó mới đạt được
kết quả. Học sinh hoạt động nhận thức theo phương pháp đó sẽ đồng thời phát
triển cả hai mặt: tư duy lí thuyết và khả năng thực hành. Cách sử dụng thí
nghiệm đúng với vai trị của nó như trên sẽ tạo ra một lớp học sinh vừa có tư
duy sáng tạo, vừa có khả năng thực hành giỏi.
FF
4. Xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật
lý ở trường trung học cơ sở
4.1. Khái niệm “thí nghiệm đơn giản”
Ơ
N
O
Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm được tiến hành với các dụng cụ (vật liệu)
thông thường, dễ kiếm, rẻ tiền được giáo viên, học sinh sưu tầm, thiết kế và chế
tạo để nghiên cứu các hiện tượng Vật lý đơn giản thuộc phạm vi chương trình,
kiến thức phổ thơng. Việc chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm đơn giản khơng mất
nhiều thời gian, công sức nhưng vẫn đảm bảo được mục tiêu dạy học.
H
Như vậy, theo cách hiểu này thì thí nghiệm đơn giản gồm hai loại:
U
Y
N
Loại thứ nhất: Thí nghiệm được tiến hành với những dụng cụ (vật liệu) có
sẵn, dễ kiếm, rẻ tiền do giáo viên và học sinh sưu tầm, tập hợp (mỗi một dụng
cụ thí nghiệm được tận dụng từ một hay vài vật liệu hoặc vật dụng sẵn có mà
giáo viên và học sinh khơng phải chế tạo).
M
Q
- Loại thứ hai: Thí nghiệm được tiến hành với những dụng cụ được giáo
viên, học sinh thiết kế và tự tay chế tạo từ những dụng cụ (vật liệu) dễ kiếm, rẻ
tiền.
KÈ
4.2. Ý nghĩa của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong
dạy học Vật lý
D
ẠY
Vấn đề giáo viên và học sinh tham gia xây dựng (thiết kế, chế tạo, cải tiến)
và vận dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý có ý nghĩa rất lớn đối
với quá trình giáo dục về mặt nhận thức, sư phạm và kinh tế.
a) Về mặt nhận thức:
Do học sinh tự tay chế tạo và sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản nên
các em có thể hiểu các vấn đề khoa học sâu sắc, chính xác và bền vững hơn.
Nó cũng góp phần bồi dưỡng kĩ năng thực hành và giúp học sinh phát triển
13
năng lực sáng tạo, kích thích hứng thú, chủ động tìm tịi giải quyết vấn đề, góp
phần nâng cao chất lượng kiến thức trong học tập.
FF
IC
IA
L
Việc học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản là cần thiết trong các
hoạt động cụ thể của quá trình dạy học. Thật vậy, sự huy động học sinh cùng
tham gia chế tạo và sử dụng thí nghiệm khơng những tạo cho học sinh có thói
quen nghiên cứu kiến thức trước khi đến lớp mà cịn tạo điều kiện cho các em
có sự chuẩn bị trước câu hỏi, thắc mắc để trao đổi kĩ hơn về các thí nghiệm
được tiến hành trên lớp cũng như ngoài giờ học. Mặt khác, học sinh tự tìm kiếm
những vật liệu, có trong đời sống hàng ngày để tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm
đơn giản càng làm cho các em thấy được mối quan hệ gắn bó giữa Vật lý và
đời sống. Việc học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản sẽ tạo điều kiện
cho các em tự lực làm việc nhiều hơn, nâng cao tinh thần hợp tác, trao đổi kiến
thức, chia sẻ kinh nghiệm trong quá trình làm việc.
Ơ
N
O
Vấn đề sử dụng thí nghiệm đơn giản cịn rất cần thiết trong dạy học Vật lý
ở trường phổ thơng, bởi vì các thí nghiệm có sẵn trong phịng thí nghiệm, trong
nhiều trường hợp, cái “hiện đại” của thiết bị có thể che lấp mất cái bản chất Vật
lý của hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm mà học sinh cần nhận thức. Chính sự
gần gũi, đơn giản của thí nghiệm kích thích học sinh tìm tịi kiến thức.
H
b) Về mặt sư phạm:
D
ẠY
KÈ
M
Q
U
Y
N
Ở các nước phát triển, vấn đề tự làm đồ dùng dạy học chỉ đặt ra cho học
sinh như là một khâu của quá trình dạy học. Đối với giáo viên, vấn đề này chỉ
khuyến khích, tự nguyện; cịn chủ yếu là giáo viên khai thác, tận dụng những
đồ dùng dạy học đã được trang bị khá phong phú ở trường. Ở nước ta cũng như
các nước đang phát triển khác, vấn đề này đặt ra cho giáo viên như là một biện
pháp, nhằm làm phong phú thêm đồ dùng dạy học cho nhà trường, đồng thời
bồi dưỡng nghiệp vụ sư phạm cho giáo viên. Thật vậy, cũng như các ngành lao
động khác, nếu người thợ thể hiện trình độ tay nghề của mình qua cơng cụ lao
động thì trình độ nghiệp vụ của người giáo viên phải được thể hiện qua việc sử
dụng thiết bị dạy học, sao cho kết quả dạy học đạt hiệu quả cao tương tự như
năng suất lao động của người thợ. Nhưng thiết bị dạy học của người giáo viên
có tính đặc thù riêng của nó và nghiệp vụ sư phạm của giáo viên sẽ được bồi
dưỡng qua quá trình sử dụng thiết bị dạy học. Đặc biệt trong dạy học Vật lý,
các dụng cụ thí nghiệm đơn giản tự làm thõa mãn tính thời sự, phục vụ kịp thời
những vấn đề mà xã hội đặt ra, phù hợp với đặc điểm của từng địa phương và
trình độ nhận thức của học sinh trong những điều kiện cụ thể. Vì vậy, nó đem lại
hiệu quả sư phạm cao hơn. Đó là những đặc điểm các dụng cụ do các nhà máy, cơ
sở sản xuất không thể nào đáp ứng được.
c)Về mặt kinh tế:
14
FF
IC
IA
L
Khi nói đến ý nghĩa kinh tế của thiết bị dạy học tự làm nói chung, thí
nghiệm đơn giản tự làm trong dạy học Vật lý nói riêng, chúng ta hãy xem xét
vấn đề tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản thủ công (gọi là sản xuất thủ công)
của giáo viên và học sinh so với sản xuất công nghiệp có tiết kiệm hơn hay
khơng? Đứng về mặt năng suất lao động thuần túy mà xét, năng suất lao động
cũng như chất lượng sản phẩm của sản xuất thủ công kém hơn nhiều so với sản
xuất công nghiệp. Nhưng tiết kiệm ở đây là: dụng cụ tự làm đem lại hiệu quả
sư phạm cao hơn; huy động được năng lực và trí sáng tạo của hàng triệu giáo
viên và học sinh; tận dụng được nguồn vật tư rất phong phú và đa dạng mà nền
sản xuất xã hội nhiều khi không được chú ý đến. Mặt khác, hiện nay, nước ta
chưa thể cung cấp đầy đủ trang thiết bị cho hệ thống các trường trên toàn quốc,
những dụng cụ thí nghiệm tự làm của giáo viên và học sinh từ những vật liệu
dễ kiếm, sẵn có, rẻ tiền sẽ là nguồn bổ sung trang thiết bị rất tốt cho phị ng thí
nghiệm của nhà trường.
N
H
Ơ
N
O
Trong những năm qua, mặc dù nhà nước đã cố gắng đầu tư vào sản xuất
thiết bị dạy học, nhưng đến nay, trừ một số trường trọng điểm của trung ương
và địa phương, các trường khác vẫn chưa được trang bị đầy đủ các thiết bị dạy
học, và đặc biệt thiếu thốn ở các trường ở vùng miền khó khăn. Chính vì vậy,
bên cạnh từng bước trang bị cho các trường những trang thiết bị dạy học cần
thiết, cần động viên, khuyến khích và tạo điều kiện về mọi mặt để giáo viên và
học sinh tự làm đồ dùng dạy học nhằm khắc phục những khó khăn thiếu thốn
hiện tại.
Y
4.3. Các yêu cầu đối với việc xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc
sống:
Q
U
Để việc sử dụng thí nghiệm đơn giản đem lại hiệu quả, giáo viên và học
sinh cần lưu ý những điểm sau:
M
- Trước khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, giáo viên và học sinh cần tìm
hiểu nguyên tắc, cấu tạo của dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
KÈ
- Cần lưu ý học sinh khi sử dụng thí nghiệm đơn giản phải nhẹ nhàng,
khéo léo để tránh hỏng hóc hoặc quá giới hạn sử dụng đối với các dụng cụ đo.
ẠY
- Trước khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, học sinh cần hiểu rõ nguyên lý
hoạt động của chúng.
D
- Các thí nghiệm đơn giản phải được sử dụng hợp lý và đưa ra đúng lúc
trong tiến trình dạy học sao cho gây hứng thú học tập cho học sinh.
- Khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, học sinh cần hiểu được mục đích của
thí nghiệm; trực tiếp đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết;
tự tay tiến hành thí nghiệm; quan sát, thu thập số liệu và rút ra kết luận trên cơ
sở phân tích các kết quả thí nghiệm thu được.
- Phải đảm bảo an tồn trong khi sử dụng các thí nghiệm đơn giản.
15
- Thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống hằng ngày của học sinh, nhằm
tạo động lực tự nghiên cứu tiếp theo.
4.4. Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc
sống trong dạy học Vật lý
IC
IA
L
Thí nghiệm đơn giản có khả năng sử dụng dưới nhiều hình thức trong quá
trình dạy học Vật lý:
FF
- Các thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình
dạy học: đặt vấn đề (tạo tình huống có vấn đề), hình thành kiến thức mới (khảo
sát hoặc minh họa), củng cố và vận dụng các kiến thức đã học (trong đó có sự
đề cập các ứng dụng của kiến thức Vật lý trong sản xuất đời sống) và cũng có
thể dùng để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh.
O
- Các thí nghiệm đơn giản có thể được giáo viên và học sinh tiến hành
trong chương trình chính khóa hoặc ngoại khóa, trên lớp hoặc ở nhà.
H
Ơ
N
- Việc chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành
các thí nghiệm có thể giao cho từng học sinh hoặc các nhóm học sinh làm ở nhà
hay trong giờ ngoại khóa, khơng những để củng cố các kiến thức đã học mà có
khi cịn để cung cấp các dữ liệu thực nghiệm chuẩn bị cho nội dung kiến thức
ở các bài học sau.
Y
N
- Cùng một nội dung kiến thức Vật lý, giáo viên có thể tiến hành thí
nghiệm trên lớp với dụng cụ có sẵn trong phịng thí nghiệm, cịn học sinh được
giao nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm này nhưng với dụng cụ thí nghiệm đơn giản
do chính tay mình chế tạo.
Q
U
- Giáo viên cũng có thể làm thí nghiệm trên lớp với dụng cụ đơn giản, yêu
cầu học sinh về nhà chế tạo lại hoặc chế tạo nó theo phương án khác (nếu có
thể).
KÈ
M
- Với dụng cụ thí nghiệm đơn giản do mình chế tạo, học sinh tiến hành thí
nghiệm mà giáo viên đã biểu diễn trên lớp nhưng nghiên cứu sâu hơn mối liên
hệ giữa các
đại lượng Vật lý được đề cập trong nội dung thí nghiệm.
ẠY
4.5. Vị trí của thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
D
Thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở tất cả các pha của tiến trình dạy học
nêu và giải quyết vấn đề:
a) Tạo tình huống có vấn đề:
Trong nhiều bài học, thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở pha thứ nhất:
chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức để tạo tình huống có vấn đề. Do ưu
điểm của thí nghiệm đơn giản là thành công ngay, cho kết quả mâu thuẫn với
kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của
16
học sinh nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tịi kiến thức mới của học sinh.
Những thí nghiệm đơn giản thường làm bằng những vật liệu rẻ tiền; ít tốn thời
gian chuẩn bị, lắp ráp, thao tác; hấp dẫn đối với học sinh nên thường được dùng
trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, đề xuất vấn đề cần nghiên
cứu.
IC
IA
L
Thí dụ: thí nghiệm về sự phồng lên trở lại của quả bóng bàn bị bẹp trong
nước nóng (sự nở vì nhiệt của khơng khí); thí nghiệm về sự sơi của nước nóng
trong một bình kín khơng phải bằng cách đun nóng nước mà nhờ đổ nước lạnh
lên vỏ ngồi bình (sự sơi dưới áp suất thấp)...
b) Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết
Ơ
N
O
FF
Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới (giải quyết vấn đề, kiểm tra tính
đúng đắn của giả thuyết để đề xuất, xác nhận kết quả xem sự phù hợp của lý
thuyết và thực nghiệm), thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở pha thứ hai: học
sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tịi giải quyết vấn đề. Ở chương
“Nhiệt học”, Vật lý 10, ban cơ bản, học sinh có thể dựa trên đụng cụ đo áp suất
sẵn có và kết hợp với các dụng cụ đơn giản khác như cốc thủy tinh, ống nhựa...
để tiến hành thí nghiệm nhằm thực hiện giải pháp đã đề xuất.
c) Vận dụng kiến thức
Q
U
Y
N
H
Trong một số bài học, thí nghiệm đơn giản cịn được sử dụng ở pha thứ ba
của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. Trong giai đoạn này, thí nghiệm đơn
giản có thể được sử dụng một cách đa dạng trong q trình củng cố (ơn tập, đào
sâu, mở rộng, hệ thống hóa kiến thức và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học
sinh. Các thí nghiệm đơn giản khơng những dùng để củng cố kiến thức, kỹ năng
của học sinh trong các giờ học trên lớp mà cả các giờ ngoại khóa và ở nhà. Việc
tiến hành các thí nghiệm trong giai đoạn củng cố được giao cho học sinh dưới
dạng những nhiệm vụ
M
có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn
của học sinh, chứ không đơn thuần chỉ là hoạt động tay chân đơn giản.
KÈ
4.6. Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản gắn kết
cuộc sống:
D
ẠY
Giáo viên có thể gợi ý hoặc chỉ ra cho học sinh những vật liệu cần thiết có
thể thấy trong đời sống hàng ngày để các em sưu tầm và sử dụng vào việc chế
tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo và lắp ráp một số thí
nghiệm đơn giản trong bài học mà giáo viên đã chế tạo để sử dụng. Trên cơ sở
đó, giáo viên gợi ý để các em có thể suy nghĩ cách thay thế một số chi tiết nhỏ
của dụng cụ thí nghiệm bằng những vật liệu đơn giản, gần gũi với các em nhằm
17
kích thích và lơi cuốn các em tham gia vào hoạt động này một cách tự giác.
Giáo viên cũng có thể đưa ra cho học sinh một số mẫu thiết kế mà giáo viên đã
làm để các em về nhà nghiên cứu, và từ đó có thể đề xuất những phương án
khác nhằm chế tạo dụng cụ thí nghiệm đó.
Giáo viên cần hướng dẫn học sinh cách gia công một số vật liệu để chế tạo
được các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
FF
IC
IA
L
Giáo viên có thể tổ chức các nhóm làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản để
hỗ trợ lẫn nhau. Các nhóm có thể hoạt động trong cả năm, giáo viên phân cơng
mỗi nhóm làm một vài dụng cụ thí nghiệm, khi cần có thể cung cấp cho các
nhóm khác dùng, nhằm tạo nên chất lượng của dụng cụ thí nghiệm tốt hơn và
số lượng cũng được nhiều hơn.
O
Giáo viên cần khuyến khích động viên từng cá nhân học sinh tự làm dụng
cụ và tiến hành thí nghiệm đơn giản nhằm phát huy tính năng động, tự lực và
độc lập sáng tạo của học sinh.
N
5. Qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm gắn kết cuộc sống
trong dạy học Vật lý
N
H
Ơ
Trên cơ sở lí luận dạy học về việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực,
sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lý và vai trị của thí nghiệm đối với
hoạt động nhận thức của học sinh, tác giả Nguyễn Anh Thuấn, đã đề xuất qui
trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm ở trường như sau.
5.1. Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý
Q
U
Y
Việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm bao gồm các quá trình thiết kế, chế
tạo thiết bị mới, cải tiến, hồn thiện các thiết bị thí nghiệm đã có sao cho chúng
thỏa mãn được các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư
phạm đối với các thiết bị thí nghiệm.
M
a) Yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật
KÈ
- Tạo ra hiện tượng rõ ràng, điều khiển được các yếu tố tác động. Các số
liệu thu thập từ thí nghiệm đảm bảo độ chính xác chấp nhận được ở trường phổ
thông.
D
ẠY
- Chất lượng vật liệu dùng để chế tạo thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo tuổi
thọ cao và độ bền chắc.
- Quá trình chế tạo thiết bị thí nghiệm cần áp dụng các thành tựu công
nghệ chế tạo mới của khoa học – kĩ thuật.
b) Yêu cầu về mặt sư phạm
- Các thiết bị thí nghiệm cần đơn giản: số chi tiết khơng nhiều, cấu tạo
gọn, ít hỏng, dễ sửa chữa, dễ dàng vận chuyển và bảo quản.
18
IC
IA
L
- Cần thiết kế, chế tạo các bộ thí nghiệm Vật lý sao cho có thể làm được
nhiều thí nghiệm khơng chỉ ở một chương, một phần mà cịn những phần khác
nhau của chương trình Vật lý, khơng phải chỉ vì lí do kinh tế mà cịn cho phép
học sinh không tốn nhiều thời gian nghiên cứu tác dụng, cách sử dụng các chi
tiết, giúp học sinh dễ dàng thực hiện được các thí nghiệm, tận dụng được thời
gian đi sâu nghiên cứu cái mới được đề cập trong trong các thí nghiệm và thấy
được sự liên kết được các kiến thức đã học.
- Thời gian chuẩn bị các thí nghiệm khơng địi hỏi nhiều, dễ dàng tập hợp,
thay đổi các chi tiết, thao tác bằng tay không phức tạp, có thể lắp ráp từng bước
và chắc chắn.
FF
- Các thiết bị thí nghiệm có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn của q
trình dạy học: tạo tình huống có vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố và
vận dụng kiến thức.
Ơ
N
O
- Các thiết bị thí nghiệm phải hỗ trợ được q trình nhận thức tích cực,
sáng tạo của học sinh, nhất là trong giai đoạn phát hiện vấn đề cần giải quyết,
hỗ trợ việc xây dựng giả thuyết, để kiểm tra giả thuyết hoặc để kiểm tra hệ quả
suy được từ giả thuyết.
Y
N
H
- Các thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo các yêu cầu mĩ thuật: các đường nét,
hình khối cân xứng, khối lượng khơng q nặng, màu sắc làm nổi bật được các
chi tiết quan trọng. Riêng đối với các thiết bị thí nghiệm biểu diễn cần có kích
thước đủ lớn, các bộ phận trong thiết bị phải được bố trí sao cho học sinh tồn
lớp quan sát được biểu biễn của hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm.
U
c) Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý
Q
Trên cơ sở xác định các yêu cầu của việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm,
q trình xây dựng các thiết bị thí nghiệm có thể được tiến hành theo các giai
đoạn sau:
KÈ
M
- Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng mà học sinh cần có được trong
q trình học tập.
- Xác định các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học nội dung này.
D
ẠY
- Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các thiết bị thí nghiệm để xác định được
hiện nay đã có những thiết bị thí nghiệm nào cho phép tiến hành các thí nghiệm
đã xác định? Việc tiến hành các thí nghiệm với những thiết bị thí nghiệm này
có những ưu, nhược điểm gì? Có đáp ứng được các u cầu đã nêu ở trên không,
nhất là yêu cầu đối với việc dạy học phát triển tính tích cực sáng tạo của học
sinh.
Giai đoạn nghiên cứu này đi tới kết luận: một số thí nghiệm đã có sẵn và
đáp ứng được các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm; cũng đã có một số thiết
bị thí nghiệm mà việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm này chưa phát huy được
vai trò của chúng với hoạt động nhận thức của học sinh, cần cải tiến hoàn thiện;
19
khơng có thiết bị thí nghiệm nào để tiến hành một số thí nghiệm đã xác định ở
trên.
IC
IA
L
Đối với trường hợp cần nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các thiết bị thí
nghiệm có sẵn (nhưng chưa đáp ứng nhu cầu dạy học) và nghiên cứu thiết kế,
chế tạo các thiết bị thí nghiệm mới thì trong cả hai trường hợp, các thiết bị thí
nghiệm được chế tạo mới hoặc được cải tiến, hoàn thiện phải đảm bảo được các
yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm.
FF
- Sản xuất thử thiết bị thí nghiệm, tiến hành nhiều lần các thí nghiệm với
thiết bị thí nghiệm, trước hết nhằm đảm bảo thí nghiệm thành cơng. Sau đó, cần
phân tích, đánh giá thiết bị thí nghiệm này để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết
bị có thể đạt được tối đa các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về
mặt sư phạm.
O
- Đưa thiết bị thí nghiệm đã đề xuất vào dạy thực nghiệm sư phạm để tiếp
tục xác định những khó khăn, hạn chế trong q trình sử dụng nhằm bổ sung
hồn chỉnh thiết bị thí nghiệm.
Ơ
N
- Sản xuất thiết bị mẫu, soạn tài liệu hướng dẫn, trình Bộ giáo dục và đào
tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt và trang bị cho các trường phổ thông.
H
5.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý
N
Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học Vật lý
thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu về mặt kĩ thuật và về
mặt phương pháp dạy học.
Y
a) Yêu cầu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.
M
Q
U
- Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm
phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm
vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho
học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí
nghiệm.
KÈ
- Xác định rõ các thiết bị thí nghiệm cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến
trình thí nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, cần sử dụng các thiết bị thí
nghiệm nào,
D
ẠY
bố trí ra sao, cần tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cần quan sát, đo
đạc cái gì). Khơng xem nhẹ các thí nghiệm đơn giản.
- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất
cả các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm
vụ cụ thể.
- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm
phải thành cơng (hiện tượng xảy ra phải quan sát được rõ ràng, kết quả đo có
độ chính xác chấp nhận được).
20
- Việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải tuân
theo các qui tắc an tồn.
b) Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.
- Giai đoạn 1: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng làm xuất hiện vấn đề cần
nghiên cứu.
IC
IA
L
Trong giai đoạn làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu ở học sinh, giáo viên
có thể sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các bước sau:
+ Bước 1: Giáo viên mơ tả một hồn cảnh thực tiễn tạo nên một vấn đề
“hấp dẫn” và yêu cầu học sinh dự đốn hiện tượng có thể xảy ra.
FF
+ Bước 2: Giáo viên làm một thí nghiệm, hoặc giáo viên cho học sinh làm
một thí nghiệm đơn giản để học sinh thấy được hiện tượng diễn ra khơng phù
hợp với dự đốn của mình.
Ơ
N
O
+ Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh phát biểu vấn đề của bài học.
Căn cứ vào trình độ của học sinh, vào nội dung của bài học mà giáo viên lựa
chọn và đưa ra mức độ thích hợp nhằm yêu cầu học sinh tự lực phát biểu vấn
đề của bài học.
H
Lúc đầu, giáo viên có thể đưa ra mức độ cao hơn thăm dị, sau đó giáo
viên hướng dẫn và giảm bớt khó khăn cho học sinh khi cần thiết.
N
- Giai đoạn 2: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để hỗ trợ việc đề xuất giả
thuyết của học sinh
U
Y
Trong giai đoạn giáo viên hướng dẫn học sinh đề xuất giả thuyết, thiết bị
thí nghiệm có thể được sử dụng theo các bước sau:
M
Q
+ Bước 1: Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất giả thuyết để nêu nguyên
nhân của vấn đề đã được phát biểu ở giai đoạn trước. Học sinh có thể đề xuất
giả thuyết dựa trên một số gợi ý sau:
− Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có.
KÈ
− Dựa trên sự tương tự.
ẠY
− Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đốn giữa
chúng có mối quan hệ nhân quả.
D
− Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời,
cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng.
− Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều q trình.
− Dự đốn về mối quan hệ định lượng.
21
