Đề tài: Vận dụng phương pháp mô hình hóa vào dạy học phần điện học trong chương trình Vật lý trung học phổ thông

MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
Phương pháp mơ hình hóa là một trong những phương pháp nhận thức khoa
học đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và ứng dụng từ lâu, trong rất nhiều
lĩnh vực như toán học, tin học, giáo dục, quản lí giáo dục,… Trong vật lý và dạy
học vật lý cũng vậy. Phương pháp mơ hình hóa trong vật lý nói chung và dạy học
vật lý nói riêng có được đề cập trong một số giáo trình, bài giảng như: “Các kiểu tổ
chức dạy học hiện đại trong dạy học vật lý ở trường phổ thông” của tác giả Đỗ
Hương Trà, “Lí luận dạy học Vật lí 1” của tác giả Phạm Hữu Tòng, "Bài giảng
Phương pháp dạy học vật lý ở trường THPT" của tác giả Phạm Kim Chung, … Tuy
nhiên trong những tài liệu đó các bài viết về phương pháp mơ hình hóa chủ yếu vẫn
mang tính rất khái qt và khơng có nhiều thơng tin. Trong cuốn “Các kiểu tổ chức
dạy học hiện đại trong dạy học vật lý ở trường phổ thông” của tác giả Đỗ Hương
Trà, phương pháp mơ hình hóa trong vật lý và dạy học vật lý có được đề cập sâu
hơn so với những tài liệu còn lại nhưng cũng khơng có nội dung nào nói về việc
việc vận dụng phương pháp mơ hình hóa trong từng phần kiến thức thuộc chương
trình vật lý ở trường phổ thơng.
Ngồi ra, hầu như chưa có một cơng trình nghiên cứu khoa học nào của sinh
viên nghiên cứu vận dụng phương pháp mô hình hóa vào trong dạy học bằng việc
vạch rõ các mơ hình được sử dụng, mức độ áp dụng của phương pháp mơ hình
trong một bài dạy, một tiết dạy cùng những chú ý của phương pháp mơ hình trong
q trình giảng dạy tiết học đó.
2. Tính cấp thiết của đề tài
Vật lý là một mơn học có tính ứng dụng cao trong đời sống và trong kĩ thuật
nên môn học này thường đem lại nhiều hứng thú cho HS đặc biệt cho HS thích tìm
tịi sáng tạo. Tuy nhiên vật lý mang nhiều lý thuyết mới phức tạp. Để học tốt môn
học này người HS cần nắm chắc những kiến thức cũ và điều này không phải HS
nào cũng thực hiện được. Để giúp HS có thể dễ dàng tiếp cận với kiến thức mới và
1

củng cố lại những kiến thức cũ thì người GV cần có phương pháp dạy học phù hợp.
Một thực trạng đang diễn ra hiện nay là nhiều GV vật lý phổ thông đang đứng
trước những vấn đề về tổ chức dạy học đáp ứng các yêu cầu của mục tiêu giáo dục
làm chỗ dựa cho các đổi mới một cách thực tế việc dạy và học vật lý. Người GV
ngày nay càng có nhiều cơ hội tiếp cận một cách tự nhiên và dễ dàng qua nhiều con
đường trực tiếp và gián tiếp với nhiều mơ hình, nhiều phương pháp dạy học khác
nhau đã và đang được áp dụng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới. Với mong
muốn giúp cho người GV vật lý có thể truyền đạt kiến thức tốt nhất cho HS thì
phương pháp dạy học bằng mơ hình là một trong những sự lựa chọn có thể đem lại
hiệu quả cao. Mơ hình vật lí sẽ giúp cho HS có cái nhìn trực quan, bản chất về đối
tượng đang xét đồng thời cụ thể hóa đối tượng vật lý. Ngồi ra, mơ hình có tính
sinh động sẽ giúp tăng sức hấp dẫn cho tiết dạy, bài dạy. Các mơ hình, dù là ở cấp
độ trừu tượng cao hay thấp cũng đều có giá trị to lớn trong nhận thức và tư duy.
Phương pháp mơ hình là một trong những phương pháp nhận thức khoa học đã
được vận dụng vào trong dạy học. Phương pháp mô hình ngày càng trở nên quan
trọng khơng chỉ trong vật lý mà còn trong các ngành xã hội và khoa học khác. Phần
điện học là một trong những phần được cho là khó khăn đối với HS. Mơ hình giúp
cho GV có những bài dạy phần điện học hiệu quả hơn so với cách dạy truyền
thống, giúp HS có hứng thú học tập hơn.
Vì vậy, với mong muốn vận dụng được nhiều phương pháp dạy học khác nhau
vào giảng dạy vật lý nhằm mục đích nâng cao chất lượng dạy và học, chúng tôi
chọn đề tài “Vận dụng phương pháp mơ hình hóa vào dạy học phần Điện học
trong chương trình Vật lý THPT” để nghiên cứu. Nhóm thực hiện đề tài hi vọng
đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho nhiều sinh viên ngành sư phạm Vật lí.
3. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài
3.1. Mục tiêu của đề tài
+ Nhận diện được các mơ hình có thể sử dụng trong dạy học phần Điện học.
+ Nêu rõ được các giai đoạn, các mức độ của việc áp dụng phương pháp mô
2

hình hóa trong q trình dạy học mơn Vật lý.
+ Thiết kế được một số giáo án Vật lý phần điện học trong chương trình Vật
lý THPT chương trình chuẩn có áp dụng các giai đoạn của phương pháp mơ hình
hóa trong q trình dạy học.
+ Kiểm nghiệm và đánh giá được tính khả thi của việc vận dụng phương pháp
mơ hình hóa vào q trình dạy học phần Điện học trong chương trình Vật lý THPT.
3.2. Nhiệm vụ của đề tài
+ Tìm hiểu về phương pháp mơ hình hóa.
+ Tìm hiểu chương trình vật lí THPT phần Điện học.
+ Thiết kế một số giáo án phần điện học chương trình chuẩn có sử dụng
phương pháp mơ hình.
+ Kiểm nghiệm và đánh giá tính khả thi của đề tài thơng qua:
 Nhờ giáo viên THPT giảng dạy theo các giáo án đã thiết kế, đánh giá ban
đầu kết quả học tập ở HS.
 Trao đổi với các thầy cô chuyên mơn, xin ý kiến đóng góp.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Việc vận dụng phương pháp mơ hình hóa trong dạy học.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Phần điện học trong chương trình Vật lý THPT.
5. Nội dung nghiên cứu
- Nội dung 1: Tìm hiểu về mơ hình và phương pháp mơ hình hóa nói chung.
- Nội dung 2: Tìm hiểu về phương pháp mơ hình hóa trong vật lý và dạy học
vật lý.
- Nội dung 3: Tìm hiểu về cấu trúc, nội dung phần điện học trongchương trình
vật lý THPT và nhận diện một số dạng mơ hình được sử dụng trong phần điện học.
- Nội dung 4: Thiết kế một số giáo án có sử dụng phương pháp mơ hình
trong phần Điện học chương trình chuẩn.
3

- Nội dung 5: Kiểm nghiệm, đánh giá.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Trên cơ sở những tài liệu sưu tầm được,
chúng tơi phân tích và tổng hợp thành những nội dung cơ sở lý luận của đề tài.
- Phương pháp chuyên gia: Soạn phiếu hỏi ý kiến các thầy cô giáo thuộc bộ
môn vật lí trường Đại học Hùng Vương và các thầy cơ ở trường THPT Vũ Thê
Lang về những nội dung của đề tài quan tâm.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:
+ Lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng là hai lớp 11 và hai lớp 12
trường THPT Vũ Thê Lang;
+ Nhờ một số giáo viên ở trường THPT Vũ Thê Lang giảng dạy các giáo án
mà nhóm tác giả đã thiết kế;
+ Đánh giá ban đầu hiệu quả của việc vận dụng phương pháp mơ hình thơng
qua bài kiểm tra trên lớp đối chứng và thực nghiệm.

4


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Mô hình
1.1.1. Khái niệm mơ hình
Khái niệm mơ hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông dụnghàng
ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học tự nhiên HS
thường gặp mơ hình tế bào, mơ hình động cơ đốt trong, tức là vật chất có cấu tạo
không gian giống như vật chất mà ta cần nghiên cứu. Mơ hình ngun tử, mơ hình
phân tử lại mơ tả những vật thể mà ta chỉ biết được những tính chất của chúng chứ
khơng quan sát trực tiếp được.
Trong vật lí, mơ hình được định nghĩa như sau: “Mơ hình là một hệ thống

được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất. Hệ thống đó phản
ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu (đối tượng gốc) hoặc tái tạo
nó, vì vậy nghiên cứu mơ hình sẽ cho ta những thơng tin về đối tượng gốc” [7, tr.63].
Theo định nghĩa này, cần đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa mơ hình với đối
tượng vật chất. Một mơ hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng vật chất.
Cùng một đối tượng vật chất nhưng có thể có thể có nhiều mơ hình khác nhau.
Theo Halbwachs: “ Những dấu hiệu bao gồm trong các hình vẽ, các giản đồ,
các kí hiệu toán học hay đơn giản hơn, những mệnh đề được thành lập bởi các từ,
những hệ thống sẽ được dùng để biểu diễn cảnh huống. Với một hệ thống các dấu
hiệu như trên, chúng ta gọi là một mô hình”.
Khái niệm “mơ hình”, theo định nghĩa chung nhất của nó thì là một cái gì đó
(một vật thể, một phương trình...) nó cho phép thay thế cái ngun gốc này bởi sự
trung gian giúp cho dễ hiểu hơn đối với nhận thức. Quan hệ giữa mơ hình với thực
tế có thể hoặc là sự tương tự về hình thức bề ngoài, hoặc là sự tương tự cái cấu trúc
bị che khuất, hoặc là sự tương tự chức năng, hiệu quả.
1.1.2. Tính chất và phân loại của mơ hình
a. Tính chất của mơ hình

5


Vì mơ hình chỉ phản ánh một số thuộc tính bản chất của đối tượng vật chất
nên một đối tượng có thể có nhiều mơ hình đại diện cho nó. Sau khi tham khảo
chúng tơi thấy, mơ hình có những tính chất sau:
* Tính tương tự vật gốc:
Một hệ thống chỉ có thể được coi là mơ hình của vật gốc khi có thể chuyển
được những kết quả nghiên cứu trên mơ hình sang vật gốc. Nghĩa là nó có sự tương tự
giữa mơ hình và vật gốc. Sự tương tự đó có thể là đồng cấu hoặc đẳng cấu.
Sự tương tự có thể về cấu trúc, khi đó sự tương tự chủ yếu ở mối quan hệ
giữa các phần tử của hai hệ thống. Cũng có thể là sự tương tự về chức năng, nghĩa

là các phần tử tương ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhưng cấu trúc
có thể khác nhau. Sự tương tự cũng có thể giống nhau hay khơng giống nhau hồn
tồn ở kết quả các quá trình trong hai hệ thống. Các phần tử thuộc hai hệ thống này
khơng có điểm nào giống nhau nhưng kết quả thu được trong quá trình biến đổi
toán học lại phù hợp với kết quả thu được bằng thực nghiệm.
Trong dạy học vật lí, tính chất tương tự với vật gốc của mơ hình có ý nghĩa
quan trọng. Sử dụng tính chất này khi xây dựng mơ hình, HS được rèn luyện một
loạt các thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối liên hệ có tính khái qt,
có tính quy luật của các sự vật, hiên tượng tự nhiên đa dạng, phong phú. Sử dụng
tính chất này cịn nâng cao hiệu quả giờ học, thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính
hệ thống của các kiến thức vì nó tạo điều kiện cho HS liên hệ cái chưa biết với cái
đã biết, phát hiện các mối quan hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác
nhau của vật lí cũng như những dấu hiệu giống và khác nhau của chúng.
* Tính đơn giản:
Thực tế khách quan vơ cùng đa dạng và phong phú. Mỗi mơ hình chỉ phản
ánh một thuộc tính nào đó của thực tế. Trong khi xây dựng mơ hình ta phải thực
hiện các thao tác trừu tượng hóa, khái quát hóa những thao tác ấy bao giờ cũng dẫn
đến một sự đơn giản hóa vì ta đã tước bỏ những chi tiết thứ yếu, chỉ còn lại những
thuộc tính và những mối liên hệ bản chất. Như vậy, tính đơn giản của mơ hình là
6


một tất yếu khách quan, nó mang lại hiệu quả lớn lao trong việc sử dụng mơ hình.
Nhờ tính đơn giản này của mơ hình mà nhà nghiên cứu có thể nắm chắc những vấn
đề cơ bản của thực tế khách quan, khái quát hóa chúng mà rút ra những quy luật.
Nếu khơng dùng những mơ hình đơn giản để nghiên cứu mà nghiên cứu ngay
những hiện tượng thực tế phức tạp thì nhiều trường hợp quy luật bị lu mờ và nhà
nghiên cứu có thể bị nhầm lẫn.
* Tính trực quan:
Trước hết tính trực quan của mơ hình thể hiện ở chỗ dễ dàng nhận biết bằng

các giác quan. Ta có thể cảm giác tri giác, trực tiếp trên mơ hình, nhưng nhiều khi
khơng làm được việc đó trên các hiện tượng thực tế.
Tính trực quan cũng thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những
quan hệ không thể trực tiếp tri giác được. Khái niệm trực quan cịn được mở rộng
trong trường hợp mơ hình khơng trực tiếp diễn tả hiện tượng thực tế mà so sánh với
một hiện tượng thực tế khác mà ta có thể tri giác bằng giác quan được. Rõ ràng
mức độ trực giác gián tiếp còn phụ thuộc vào vốn hiểu biết của chính chủ thể, do
chủ thể đã tích lũy được từ trước.
Một số mơ hình có thể nhận biết trực tiếp bằng trực giác. Cịn những mơ hình
lí tưởng giúp ta “ vật chất hóa” các tính chất, các mối quan hệ không thể tri giác
được. Mô hình lí tưởng giúp ta tưởng tượng ra các tính chất và các mối quan hệ này.
Ý nghĩa của tính trực quan của mơ hình trong dạy học thể hiện ở chỗ, làm cho HS
dễ hình dung các hiện tượng vật lí khơng thể quan sát trực tiếp được, dễ hiểu hơn
các khái niệm trừu tượng.
* Tính quy luật riêng:
Khi xây dựng mơ hình, người ta một hệ thống để mơ tả đặc tính của vật gốc.
Hệ thống này tn theo những quy luật riêng, nhiều khi khơng cịn giống quy luật
biến đổi của vật hoặc hệ thống vật gốc. Từ sự vận động của các quy luật riêng có
thể rút ra kết luận thì kết luận mới có khả năng chuyển tải sang hệ thống thực.

7


Nhờ tính chất này mà với mơ hình ta khơng chỉ dừng lại ở sự mơ tả, tìm hiểu
các tình huống vật lí mà cịn phát hiện ra những tính chất mới, cung cấp những
thơng tin mới.
* Tính lí tưởng:
Mơ hình xuất phát từ thực tiễn, được xây dựng dựa trên thực tiễn và phản
ánh thực tiễn. Nhưng khi ta mơ hình hóa một vật, một mối quan hệ nào đó ta đã
thực hiện một sự trừu tượng hóa, khái qt hóa, phản ánh các thuộc tính của vật thể

ở mức hồn thiện cao. Như vậy mơ hình nào cũng có tính lí tưởng ít hay nhiều. Một
mơ hình vật lí chỉ phản ánh đến một mức độ nhất định, một vài mặt của một tình
huống vật lí.
Mơ hình có chức năng đại diện tức là phản ánh thực tiễn nhưng sau sự trừu
tượng hóa và khái quát hóa cao thì mơ hình trở nên lí tưởng. Có nghĩa là khơng có
mơ hình nào mơ tả hoặc giống hệt thực tiễn ở mọi khía cạnh, bởi vì nếu mơ hình
giống hệt thực tiễn thì nó khơng cịn tính đại diện nữa và nó mất đi tính ưu việt.
Mơ hình có tính lí tưởng càng cao thì càng tổng qt, càng bao trùm được
nhiều đối tượng, càng giúp ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng
nhưng khi đưa vào thực tế gặp nhiều khó khăn vì ta phải bổ sung vào cấu trúc
chung của mơ hình rất nhiều yếu tố cụ thể phù hợp với các tính chất đối tượng
nghiên cứu.
b. Phân loại mơ hình
 Dựa vào đối tượng nghiên cứu, mơ hình được chia làm 2 loại:
* Mơ hình vĩ mơ
Mơ hình vĩ mơ là những mơ hình có được từ sự đơn giản hóa các đối tượng
vĩ mơ cần nghiên cứu. Những mơ hình này có tác dụng giúp đơn giản hóa vật thực
để nghiên cứu các đối tượng thực nhưng chúng có mức độ trừu tượng thấp, khơng
có vai trị trong việc xây dựng lí thuyết mới.
* Mơ hình vi mơ

8


Mơ hình vi mơ là những mơ hình quan niệm về những đối tượng, những thực
thể không thể quan sát trực tiếp.
Các mơ hình này mức độ trừu tượng cao, chúng có tác dụng lớn trong việc
xây dựng các lí thuyết vật lí, gồm có hai loại sau:
+ Mơ hình lượng tử: là hình ảnh về đối tượng vi mơ theo lí thuyết lượng tử,
là mơ hình biểu tượng có mức độ trừu tượng cao nhất.

+ Mơ hình tốn học (mơ hình kí hiệu): biểu diễn cấu trúc bằng hệ thống các
phương trình, các đường hình học…
 Dựa vào vật liệu của mơ hình, có thể chia làm 3 loại:
* Mơ hình vật chất: là mơ hình vật thể trên đó phản ánh những tác động cơ
bản về mặt hình học, Vật lý học, động lực học, chức năng học của đối tượng nghiên
cứu. Loại mơ hình này chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức, khi
cần hình thành những biểu tượng hoặc thu thập những kiến thức có tính chất kinh
nghiệm.
* Mơ hình lí tưởng: Là những mơ hình trừu tượng trên đó về ngun tắc
người ta chỉ áp dụng những thao tác tư duy lý thuyết. Các mơ hình lý thuyết có thể
có nhiều loại, tuân theo mức độ trừu tượng khác nhau, gồm có:
+ Mơ hình kí hiệu: là hệ thống những lý luận được dùng để mô tả, thay thế
những sự vật, hiện tượng Vật lý thực (mơ hình cơng thức tốn, mơ hình đồ thị, mơ
hình logic tốn,…)
+ Mơ hình biểu tượng: là dạng trừu tượng nhất của mơ hình lý tưởng, những
mơ hình trừu tượng khơng tồn tại trong khơng gian, trong thực tế mà chỉ có trong tư
duy của ta. Ta chỉ nên algorit để tạo ra mơ hình rồi hình dung nó trong óc chứ
khơng cần làm ra mơ hình cụ thể.
1.2. Phương pháp mơ hình hóa
Cơ sở lí thuyết của phương pháp mơ hình là lí thuyết tương tự. Theo một số
tài liệu mà chúng tôi tham khảo thì sự giống nhau một phần về tính chất hay về các
mối quan hệ có thể chuyển những thơng tin thu thập được từ một đối tượng này
9


sang một đối tượng khác. Sự suy luận tương tự chỉ mang tính chất là giả thuyết, là
nguồn gốc tri thức mới. Những nhận thức đó chỉ trở thành nhận thức khoa học khi
chúng được kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm.
Cùng với sự phát triển chung của khoa học, vật lí học lượng tử và cơ học
tương đối dẫn đến việc phải xem xét lại các nguyên tắc khoa học luận. Trước đây

các nhà thực nghiệm đã xem hoạt động khoa học như là công việc khám phá các
định luật của tự nhiên, cũng giống như hoạt động của các nhà thám hiểm tự nhiên
phát hiện được các miền đất lạ chưa ai biết. Họ chỉ tin tưởng những gì có thể quan
sát và đo lường trực tiếp. Ngày nay với vật lí lượng tử, khi mà các định luật của cơ
học cổ điển khơng cịn áp dụng cho các hạt vi mơ thì phương cách nhìn thực tại
theo các quan điểm duy thực và thực chứng đã bị đảo lộn. Các quan điểm này hạn
chế khả năng của con người tiếp tục đi sâu nhận thức thế giới. Một đường lối tiếp
cận cái mới được gợi lên từ câu nói sau đây của Albert Einstein: “ Trong nỗ lực để
thấu hiểu vũ trụ của chúng ta, chúng ta phần nào giống như một người cố gắng
chiêm ngưỡng cái cơ cấu của một chiếc đồng hồ được che kín. Anh ta nhìn mặt
đồng hồ, xem các kim chuyển động, nghe tiếng tích tắc, nhưng khơng có cách nào
mở cái hộp đựng máy ra. Nếu anh ta là một kỹ sư, anh ta có thể hình dung một hình
ảnh nào đó của cái chi phối tất cả cái mà anh ta quan sát, nhưng anh ta không bao
giờ tin chắc rằng hình ảnh ấy là duy nhất có thể giải thích được các quan sát của
mình. Anh ta sẽ khơng bao giờ có điều kiện đối chiếu hình ảnh đó với cơ cấu thực,
và thậm chí anh ta cũng khơng thể hình dung được khả năng hay ý nghĩa của một
sự đối chiếu như thế”.
Nếu dựa trên việc xây dựng mơ hình lí thuyết (mơ hình trong tư duy) của đối
tượng gốc và nghiên cứu trên mơ hình, tức là vận hành mơ hình lí thuyết (tiến hành
thí nghiệm trong tư duy bằng các thao tác lí thuyết, thao tác logic) để rút ra câu trả
lời cần có, nó có tính chất là một điều tiên đốn về đối tượng gốc (và sẽ kiểm tra,
đối chiếu với thực nghiệm) thì phương pháp nhận thức này được gọi là phương

10


pháp mơ hình hóa (phương pháp mơ hình hóa lí thuyết hoặc phương pháp thực
nghiệm trong tư duy)
1.3. Phương pháp mơ hình hóa trong vật lí
Trong phương pháp mơ hình, người ta dựng lại những tính chất cơ bản của vật

thể, hiện tượng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng dưới dạng mơ hình. Việc
nghiên cứu trên mơ hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối tượng thực
tiễn, những kết quả nghiên cứu trên mơ hình sẽ chuyển sang cho những đối tượng
gốc cho phép ta thu được những thông tin mới về đối tượng gốc.
1.3.1. Vị trí, vai trị của phương pháp mơ hình hóa trong vật lí
Trong lịch sử vật lí, phương pháp mơ hình đóng vai trị rất quan trọng trong
việc xây dựng và hồn chỉnh các thuyết. Khơng có mơ hình về ête vũ trụ thì trong
bối cảnh lịch sử khoa học thế kỉ 19 khơng thể xây dựng được lí thuyết về các hiện
tượng điện từ. Macxoen dùng mơ hình ête vũ trụ để xây dựng các phương trình
Macxoen. Mặc dù được xây dựng từ mơ hình cơ học là ête giả định nhưng không
mang trong chúng một hệ số đặc trưng nào cho mơi trường đó, trong những trường
hợp này mơ hình là phương tiện, cơng cụ nhận thức tương tự như “bộ giàn giáo” để
xây dựng tòa nhà, khi xây xong thì “bộ giàn giáo” bị dỡ bỏ.
Những mơ hình được sử dụng đầu tiên trong vật lí học là mơ hình vĩ mơ. Từ
giữa thế kỉ 19 xuất hiện các mơ hình vi mơ. Thế kỉ 20 xuất hiện mơ hình lượng tử.
Ví dụ sự phát triển của các mơ hình về cấu tạo ngun tử. Đầu tiên là mẫu cổ điển
do Thômsơn đưa ra vào năm 1906: nguyên tử gồm các electron nằm trong một môi
trường điện tích dương, electron di chuyển trong mơi trường điện tích dương hình
cầu và các electron phân bố thành từng lớp. Mẫu này giải thích được định tính một
số tính chất của các nguyên tử nhưng không được thành công lắm. Mẫu Thơmsơn
khơng giải thích được sự tán xạ của chùm hạt ở trên lá vàng. Năm 1915, Somefod
cho rằng: electron chuyển động theo quỹ đạo hình elip, mơ men động lượng của
electron trên quỹ đạo cũng khác nhau. Mẫu này khơng giải thích được sự tách vạch
quang phổ trong từ trường ngồi. Đến năm 1916, ơng đưa thêm vào mẫu của mình:
11


hình chiếu của mơ men từ lên phương của từ trường ngồi cũng được lượng tử hóa.
Năm 1925, Gao Smit và Ulnibec lại bổ sung mỗi electron có mơ men quay riêng
gọi là Spin. Cuối cùng là mẫu nguyên tử theo cơ học lượng tử.

Nhờ áp dụng phương pháp mô hình mà trong nhiều trường hợp đã làm xuất
hiện những lí thuyết mới. Chẳng hạn mơ hình sóng Đơbrơi đã dẫn đến cơ học
lượng tử.
Nhờ phương pháp mơ hình hóa, thu được các kết luận với tư cách là các mơ hình
hệ quả logic của thuyết hoặc giả thuyết khoa học. Những hệ quả này cho phép:
- Giải thích một cách lí thuyết những sự kiện thực tế, những định luật thực
nghiệm (đã thu được bằng phương pháp thực nghiệm), nhờ đó có thể khẳng định
giá trị khoa học của các tri thức mới đó.
- Đối chiếu với các bằng chứng thực nghiệm đã được khẳng định để kiểm tra
khẳng định giá trị của các thuyết, hoặc giả thuyết khoa học được dùng làm cơ sở xuất
phát cho việc xây dựng và vận hành mơ hình; hoặc để xem xét chỉnh lí, bổ sung hoặc
bác bỏ thuyết hoặc giả thuyết đã được sử dụng để rút ra các hệ quả đó.
- Tiên đốn những sự kiện, hiện tượng thực tế, các định luật của thực tế
khách quan mà tiếp đó sẽ được kiểm tra, hợp thức hóa nhờ phương pháp thực
nghiệm để xây dựng được tri thức mới. Một mô hình khơng phải chỉ dùng để mơ tả
và giải thích các hiện tượng vật lí mà nó cịn dùng để tiên đốn những hiện tượng
mới. Khơng có chức năng tiên đốn này, mơ hình mất đi vai trị quan trọng của nó
trong khoa học.
1.3.2. Các giai đoạn của phương pháp mơ hình hóa trong vật lí
Cơ sở lí thuyết của phương pháp mơ hình là lí thuyết tương tự, các kết luận
rút ra từ sự tương tự có tính giả thuyết, vì vậy mơ hình cũng có tính giả thuyết. Đây
là hai phương pháp cơ bản để xây dựng giả thuyết khoa học.
Các giai đoạn của phương pháp mơ hình:

12


* Giai đoạn 1: Lựa chọn, xây dựng mơ hình, thay thế đối tượng gốc bằng “vật đại
diện” chỉ tồn tại trong tư duy nhà nghiên cứu, chỉ có những tính chất và mối quan
hệ chính của đối tượng gốc mà nhà nghiên cứu quan tâm.

Nghiên cứu các tính chất của đối tượng gốc bằng quan sát thực nghiệm xác
định được một tập hợp tính chất của các đối tượng làm cơ sở xây dựng mơ hình.
Giai đoạn này là cơ sở để xây dựng mơ hình.
* Giai đoạn 2: Dựa vào kết quả của sự tương tự, hình dung sơ bộ về đối tượng
nghiên cứu.
Ở giai đoạn này, trí tưởng tượng và trực giác nhạy bén giữ vai trò quan trọng
mà nhờ chúng người ta có thể suy ra những tính chất và các mối quan hệ của đối
tượng nghiên cứu và thay thế nó bằng mơ hình chỉ mang tính chất và các mối quan
hệ mà ta quan tâm.
Lúc đầu mơ hình chỉ tồn tại trong óc, nó có thể trở thành mơ hình thật (khi
người nghiên cứu dùng phương pháp mơ hình vật chất), cịn trong trường hợp mơ
hình là lí tưởng người ta đem đối chiếu biểu tượng với vật thật đã biết.
* Giai đoạn 3: Thao tác trên mơ hình (vận hành mơ hình để rút ra kết luận với
tính cách là một hệ quả lơgic).
Sau khi xây dựng mơ hình, người ta áp dụng những phương pháp lý thuyết
hoặc thực nghiệm khác nhau từ tư duy trên mơ hình và thu được kết quả, những
thơng tin mới.
Với các mơ hình vật chất, người ta làm thí nghiệm thực trên đó để kiểm
chứng hiệu quả.
Với các mơ hình lí tưởng người ta tiến hành suy luận lơgic (các thao tác tư
duy lí thuyết) trên nó kết hợp chặt chẽ với logic của ngơn ngữ tốn học phù hợp.
Trong q trình mơ hình vận hành (trong óc, nhờ tưởng tượng), người ta hình dung
ra các đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất của mơ hình (các đại lượng vật lí lí
thuyết), hình dung ra sự biến đổi của chúng khi mơ hình hoạt động, hình dung ra
mối quan hệ giữa chúng (biểu diễn bằng các cơng thức tốn học mơ tả trong các
13


phương trình vật lí lí thuyết). Sau đó người ta hình dung kiểm chứng chúng bằng
thí nghiệm tưởng tượng thuần túy. Hệ quả rút ra từ suy luận và thí nghiệm tưởng

tượng phải được chuyển về từ đối tượng nghiên cứu để phân định xem mơ hình có
phù hợp với đối tượng hay khơng. Thí nghiệm tưởng tượng tuy khơng có thực
nhưng có thể thực hiện được và có vai trị rất lớn trong khoa học. Trong phương
pháp mơ hình lí tưởng người ta đã biết trước hành vi của mơ hình trong những điều
kiện xác định. Điều người ta muốn tìm hiểu thêm là hệ quả của những hành vi đó
như thế nào. Thí nghiệm tưởng tượng thực chất là một thao tác lôgic chứ không
phải là một phương pháp nghiên cứu khách quan, những kết quả trên mô hình phải
được chuyển về đối tượng nghiên cứu xem có phù hợp hay khơng.
* Giai đoạn 4: Xử lí kết quả
- Nếu bản thân mơ hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải
kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mơ hình với
những kết quả thu được trực tiếp bằng đối tượng gốc. Nếu sai lệch thì phải điều
chỉnh ngay chính mơ hình, có trường hợp phải bỏ hẳn mơ hình đó và thay bằng một
mơ hình khác.
- Nếu bản thân mơ hình khơng phải là đối tượng của nhận thức mà chỉ là
phương tiện để nghiên cứu thì việc xử lí kết quả, hợp thức mơ hình là phải phân
tích những kết quả thu được trên mơ hình thành những thơng tin về đối tượng
nghiên cứu, nếu những thông tin ấy không phù hợp cũng phải chỉnh lí lại mơ hình.
Trong nhiều trường hợp mơ hình chỉ phản ánh được một hay một số mặt của đối
tượng nghiên cứu, cịn nhiều mặt khác thì khơng phản ánh được, thậm chí phản ánh
sai lệch. Những mơ hình đã được kiểm nghiệm trên thực tế là những mô hình hợp
thức và dùng để phản ánh một số mặt của thực tế khách quan. Nó có thể thay đổi,
hồn chỉnh thêm hoặc bị bác bỏ khi người ta có thêm thơng tin chính xác hơn về
đối tượng gốc.
- Kiểm tra khả năng có thể chấp nhận được của kết quả để có thể chuyển kết
quả về đối tượng gốc, hợp thức hóa mơ hình bằng cách đối chiếu với thực nghiệm,
14


chỉnh lí, bổ sung kết quả hoặc mơ hình nếu cần. Thực nghiệm kiểm chứng tính

đúng đắn của mơ hình sẽ được thẩm định nếu thực nghiệm kiểm chứng phù hợp với
hệ quả được tiên đốn, khi đó mơ hình được chấp nhận (được hợp thức hóa), cịn
ngược lại thì phải điều chỉnh mơ hình hoặc loại bỏ và thay thế bằng mơ hình giả
thuyết khác và khi đó phải quay về bước xây dựng mơ hình.
Một đối tượng (hay một loại đối tượng cùng loại) có thể có nhiều mơ hình đại
diện, các mơ hình này có thể hồn tồn khác nhau, khơng thể bằng bất cứ một sự cố
gắng nào để hợp nhất chúng.
1.4. Phương pháp mơ hình hóa trong dạy học vật lí
1.4.1. Vai trị của mơ hình trong dạy học vật lí
Ở nhà trường phổ thơng, chúng ta có thể sử dụng phương pháp mơ hình như
một phương pháp độc lập trong việc dạy học một số kiến thức vật lí. Việc dạy học
vật lí khơng chỉ giới hạn trong việc truyền thụ cho HS những tri thức của bộ môn
này, mà điều quan trọng hơn là qua đó hình thành cho HS năng lực nhận thức sáng
tạo đối với thế giới tự nhiên, năng lực phản ánh thế giới hiện thực. Do đó cần phải
tạo điều kiện để cho hoạt động học tập ngày càng tốt đối với tiến trình xây dựng tri
thức của các nhà khoa học vật lí. Làm được như vậy, HS sẽ vừa tiếp nhận được tri
thức, vừa tiếp nhận được con đường nhập cuộc vào xây dựng tri thức vật lí. HS sẽ
khơng mơ hồ trong việc phải vượt qua những trở ngại khoa học để hiểu đúng đắn
bản chất và vai trị của các lí thuyết khoa học, biết kiến tạo lí thuyết đó, nhằm hiểu
biết sâu rộng hơn về tri thức khoa học.
Xuất phát từ những quan niệm trên, các nhà khoa học cho rằng cần vận dụng
phương pháp mơ hình đã và đang được dùng trong các lí thuyết bộ mơn vật lí vào
việc giảng dạy bộ môn này trong nhà trường.
Trong nghiên cứu khoa học vật lí, mơ hình và phương pháp mơ hình có chức
năng nhận thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tính mới, hiện tượng mới, quy
luật mới. Nếu xem xét quá trình học tập của HS là một quá trình hoạt động nhận
thức thì mơ hình cũng có chức năng như trong nghiên cứu khoa học vật lí. Phương
15

pháp mơ hình là phương pháp quan trọng trong khoa học vật lí. Học tập vật lí sử
dụng phương pháp mơ hình cùng với những phương pháp nhận thức khác giúp cho
hoạt động nhận thức của HS thuận lợi, hiệu quả và đảm bảo tính khoa học hơn.
Mặc dù HS nhiều khi không đủ khả năng để xây dựng mô hình, nhưng bằng cách
này hay cách khác GV có thể sử dụng mơ hình như phương tiện để HS hoạt động
nhận thức.
Trong khoa học, mơ hình vật chất có tác dụng hạn chế nhưng trong dạy học ở
cấp độ phổ thơng thì loại mơ hình này lại có tác dụng quan trọng giúp HS hiểu
được những điều không quan sát được trực tiếp (hoặc phức tạp khó hiểu).
Ví dụ như trong nghiên cứu khoa học, những mơ hình vật chất có vai trị rất
hạn chế vì nó ít mang lại những thơng tin mới khi thao tác trên mơ hình. Nhưng
trong dạy học, nhiều mơ hình lại có tác dụng quan trọng làm cho HS hiểu được
những cái không quan sát trực tiếp được.
Mơ hình lí tưởng có vai trị quan trọng trong khoa học nhưng để xây dựng và
sử dụng nó địi hỏi HS có tư duy trừu tượng phát triển ở trình độ khá cao, phải có
kiến thức, kinh nghiệm bản thân dồi dào, có cơ sở thực nghiệm phong phú, nhưng
với loại mơ hình này, HS vẫn cần được biết, cần được trải qua những giai đoạn
quan trọng của những phát minh khoa học quan trọng khi xây dựng mơ hình để
hình dung được người ta đã xây dựng chúng như thế nào và quan trọng hơn, đó là
HS hiểu được bản chất giả định và giá trị to lớn của mơ hình trong nhận thức (giải
thích và tiên đoán) thế giới khách quan. Bởi vậy, trong dạy học ở trường phổ thông,
trong khuân khổ bài học khơng cho phép chúng ta tổ chức q trình học tập sao cho
HS hoàn toàn “khám phá lại” các định luật vật lí, xây dựng các mơ hình nhưng
cũng phải để cho HS “trải nghiệm” những giai đoạn của sự phát minh khoa học,
hiểu được ý nghĩa của các sự kiện xuất phát, vai trị của mơ hình, tầm quan trọng
của sự kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả lí thuyết. Trong dạy học vật lí ở
trường phổ thơng, ta ít có điều kiện để áp dụng đầy đủ các giai đoạn của phương
pháp mơ hình để giải quyết một vấn đề nhận thức. Tùy theo hoàn cảnh cụ thể về
16

trình độ HS, nội dung vấn đề, phương tiện thí nghiệm mà định ra mức độ tham gia
của HS một cách hợp lí vào các giai đoạn của phương pháp mơ hình.
1.4.2. Những u cầu khi dạy về các mơ hình lí tưởng trong vật lí
Việc dạy học các mơ hình vật lí dù là loại nào cũng cần thỏa mãn các yêu cầu
sau:
* Làm rõ giá trị của mô hình:
Các mơ hình, dù là ở cấp độ trừu tượng cao hay thấp cũng đều có giá trị to
lớn trong nhận thức (chức năng giải thích) và tư duy (chức năng tiên đốn):
- Các mơ hình vật lí là cơng cụ để giải thích thực tại khách quan: Mơ hình có
mức độ trừu tượng càng cao thì giá trị giải thích càng sâu sắc và giá trị giải thích
trong phạm vi thực tại càng rộng lớn.
- Các mơ hình có giá trị tiên đốn, vì thế đó là cơng cụ mạnh mẽ để tư duy:
Các mơ hình có trước có mức độ trừu tượng nhất định là cơ sở để nghiên cứu và
lĩnh hội các mơ hình mức độ trừu tượng cao hơn.
* Làm rõ tính giả định (bản chất giả thuyết) của mơ hình:
Mặc dù mơ hình có giá trị giải thích và tiên đốn thực tại nhưng bản chất của
nó là giả định. Mơ hình là kết quả của sự xây dựng, óc sáng tạo khoa học, nó sẽ
ln cịn giá trị trong một phạm vi giải thích nhất định và ở mức độ sâu sắc nhất
định nhưng nó có thể được thay bằng mơ hình tốt hơn, có thể khác biệt hồn tồn
với mơ hình trước đó và mơ hình mới có thể có phạm vi giải thích rộng hơn bao
trùm các mơ hình trước đó, mức độ giải thích có thể sâu sắc hơn… Vì thế khi dạy
học mơ hình khơng nên gieo vào đầu HS sự tin tưởng tuyệt đối vào bất cứ mơ hình
nào, nhất là các mơ hình biểu tượng, mà nên chỉ ln cho họ thấy giá trị của nó song
song với những giá trị mà nó có thể gặp phải và nhất định sẽ có mơ hình tốt hơn, phù
hợp hơn để giúp người ta vượt qua khó khăn đó…
Làm rõ bản chất giả định của mơ hình là giúp cho HS khơng nhầm lẫn giữa
mơ hình và thực tại khách quan mà nó đại diện, là dạy học tuân theo những quy luật
của nhận thức luận hiện đại, là góp phần trang bị nhận thức luận đúng đắn cho HS.
17

1.4.3. Các mức độ sử dụng phương pháp mơ hình hóa trong dạy học vật lí
Phương pháp mơ hình được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vật lí, nhưng
đồng thời cũng cịn rất nhiều khó khăn địi hỏi ở HS một trình độ tư duy phát triển,
một vốn hiểu biết rộng rãi.
Khi đưa vào dạy học ở trường phổ thông, ta thường không áp dụng đầy đủ các
khâu của phương pháp mơ hình để giải quyết trọn vẹn một vấn đề. Trong trường hợp
này ta chỉ quan tâm đến việc xây dựng mơ hình của một hiện tượng và dừng lại ở
việc sử dụng mơ hình để giải thích hiện tượng đó. Trong trường hợp khác ta lại chú ý
đến việc giải thích một hiện tượng mới dựa vào một mơ hình đã có sẵn mà HS khơng
có khả năng xây dựng được. Ta phải làm như vậy là vì:
- Có sự khác nhau cơ bản giữa mục đích nghiên cứu của nhà vật lí và mục
đích dạy học của người GV. Mục đích nghiên cứu của nhà vật lí là phải tìm cho
được cái mới, cịn mục đích dạy học là bước đầu tập luyện cho HS cách suy nghĩ
sáng tạo, rèn luyện kĩ năng...Cho nên có thể làm từng bước từng phần tùy theo
hoàn cảnh cụ thể.
- Do sự khống chế của thời gian, điều kiện trang thiết bị của nhà trường, trình
độ khoa học của GV và HS. Đối với học sinh có học lực trung bình thì hầu hết sử
dụng phương pháp mơ hình đến mức độ 3, còn với học sinh học lực khá trở lên có
thể tham gia sử dụng mơ hình ở mức độ 4. Riêng đối với các em có nhận thức tốt,
các em có thể sử dụng mơ hình ở cả 5 mức độ.
Trên cơ sở tham khảo các tài liệu, chúng tôi nhận thấy hầu hết các tài liệu đã
thống nhất những hình thức sử dụng phương pháp mơ hình trong dạy học vật lí phổ
thơng theo mức độ u cầu cần đạt đối với HS có trình độ từ thấp đến cao là:
* Mức độ 1:
GV trình bày các sự kiện thực tế mà HS không thể giải thích bằng kiến thức
kinh nghiệm đã có, sau đó đưa ra mơ hình mà các nhà khoa học xây dựng, HS vận
dụng nó để giải thích các hiện tượng trên. Ở mức độ này,HS có phần thụ động tiếp

18


thu mơ hình, điều quan trọng là họ phân biệt được mơ hình và thực tế và sử dụng
được mơ hình để giải thích thực tế.
* Mức độ 2:
HS sử dụng mơ hình mà GV đưa ra để giải thích các hiện tượng khác tương
tự hiện tượng ban đầu nằm trong phạm vi giải thích của mơ hình để thấy rõ giá trị
giải thích của mơ hình.
* Mức độ 3:
HS sử dụng mơ hình GV đưa ra để tiên đốn hiện tượng mới trên cơ sở đã
hiểu rõ về mô hình mà giáo viên đưa ra cùng với kiến thức mình đã có. Mức độ này
thường áp dụng cho HS có học lực khá trở lên. Tùy vào năng lực của HS mà các
em có những tiên đốn về hiện tượng mới khác nhau.
* Mức độ 4:
HS dưới sự hướng dẫn của GV tham gia vào cả bốn giai đoạn của việc xây
dựng mơ hình, nhờ đó nắm vững tính năng của mơ hình và sử dụng nó để giải thích
các vấn đề nhận thức.
Sau khi xây dựng xong mơ hình, GV hướng dẫn HS vận dụng mơ hình để
giải thích hoặc dự đốn một số hiện tượng mới. Điều đó có tác dụng khẳng định
thêm giá trị nhận thức, phát hiện cái mới của phương pháp mơ hình.
Kết luận chương 1
Phương pháp mơ hình là phương pháp nhận thức khoa học, nó giúp cho HS
dễ nắm bắt kiến thức qua từng bài học một cách đơn giản, dễ hiểu và gần gũi với
thực tế.
Dạy học theo phương pháp mô hình nâng cao được chất lượng giờ học,tạo cơ
sở ban đầu cho việc phát triển năng lực sáng tạo của HS. Để vận dụng phương pháp
mơ hình thì người GV cần biết cách sử dụng các loại mơ hình khác nhau phù hợp
với từng bài học cụ thể và hiểu được các mức độ sử dụng của phương pháp mơ
hình dựa trên trình độ của HS.

19


CHƯƠNG 2. VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HĨA VÀO DẠY HỌC
PHẦN ĐIỆN HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THPT
2.1. Cấu trúc và nội dung của phần điện học trong chương trình vật lý THPT
2.1.1. Vị trí của phần điện học.
Điện học là một phần của vật lí nghiên cứu tập hợp các hiện tượng và q
trình vật lí, liên quan đến sự tồn tại, chuyển động và tương tác của các hạt mang
điện. Nó cũng là một trong những phần kiến thức quan trọng trong chương trình
Vật lí THPT. Điện học được bố trí ở phần đầu chương trình lớp 11 và giữa của
chương trình lớp 12 sau chương “ Sóng cơ và sóng âm”.
2.1.2. Cấu trúc và nội dung của phần điện học
Trong vật lí THPT, điện học được chia ra làm 7 chương: Tĩnh điện học (điện
tích và điện trường), những định luật cơ bản của dòng điện khơng đổi (dịng điện
khơng đổi), dịng điện trong các mơi trường, từ trường, cảm ứng từ, dịng điện xoay
chiều, dao động và sóng điện từ.
Đối với HS lớp 11, do chưa học các kiến thức về dao động nên những vấn
đề về dịng điện xoay chiều và sóng điện từ các em sẽ được tìm hiểu ở lớp 12. Để
tập trung vào kiến thức cơ bản nhất của phần điện học, sách giáo khoa trình bày
những nội dung chính theo cấu trúc sau đây:
a, Cấu trúc và nội dung phần điện học lớp 11
 Chương 1 “Điện tích. Điện trường” gồm các nội dung sau:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Định luật Cu-Lơng.

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Điện tích. Định luật Cu-lơng

+ Thuyết electron. Định luật bảo tồn + Thuyết electron. Định luật bảo tồn

điện tích.

điện tích

+ Ngun lí chồng chất điện trường.

+ Điện trường

+ Cơng của lực điện. Hiệu điện thế.

+ Công của lực điện. Hiệu điện thế

+ Vật dẫn và điện môi trong điện + Vật dẫn và điện môi trong điện trường
trường.

+ Tụ điện
20


+ Tụ điện và năng lượng điện trường.
+ Năng lượng điện trường
 Chương 2 “Dịng điện khơng đổi” gồm các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Dịng điện khơng đổi và nguồn điện.

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Dịng điện khơng đổi. Nguồn điện

+ Điện năng và công suất điện. Định + Pin và acquy
luật Jun-Len-xơ.

+ Điện năng và cơng suất điện. Định luật

+ Định luật Ơm đối với tồn mạch.

Jun-Len-xơ
+ Định luật Ơm đối với tồn mạch
+ Định luật Ôm đối với các loại mạch

điện. Mắc các nguồn điện thành bộ
 Chương 3 “Dòng điện trong các môi trường”, bao gồm các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Dịng điện trong kim loại.

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Dịng điện trong kim loại

+ Hiện tượng nhiệt điện. Hiện tượng + Hiện tượng nhiệt điện. Hiện tượng
siêu dẫn.

siêu dẫn.

+ Dòng điện trong chất điện phân, chân + Dịng điện trong chất điện phân. Định
khơng, chất khí và chất bán dẫn.

luật Fa-ra-đây

+ Định luật Fa-ra-đây

+ Dịng điện ttrong chân khơng

+ Dịng điện trong chất khí
+ Dòng điện trong chất bán dẫn

+ Linh kiện bán dẫn
 Chương 4 “Từ trường”, gồm các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Từ trường

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Từ trường

+ Lực từ. Cảm ứng từ.

+ Phương và chiều của lực từ tác dụng

+ Từ trường của dịng điện chạy trong lên dịng điện
các dây dẫn có hình dạng đặc biệt.

+ Cảm ứng từ. Định luật Am-pe

+ Lực Lo-ren-xơ

+ Từ trường của một số dịng điện có
dạng đơn giản
21


+ Tương tác giữa hai dòng điện thẳng
song song. Định nghĩa đơn vị ampe
+ Lực Lo-ren-xơ

+ Khung dây có dịng điện đặt trong từ
trường
+ Sự từ hóa các chất. Sắt từ
+ Từ trường Trái Đất
 Chương 5 “Cảm ứng từ”, gồm các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Hiện tượng cảm ứng điện tù

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện

+ Định luật Len-xơ về chiều dòng điện động cảm ứng
cảm ứng

+ Suất điện động cảm ứng trong một

+ Suất điện động cảm ứng

đoạn dây dẫn chuyển động

+ Tự cảm. Suất điện động tự cảm. Năng + Dịng điện Fu-cơ
lượng từ của cuộn dây tự cảm.

+ Hiện tượng tự cảm

+ Năng lượng từ trường
b, Cấu trúc và nội dung phần điện học lớp 12
 Chương 3 “Dòng điện xoay chiều”, gồm các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Đại cương về dịng điện xoay chiều.

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Dòng điện xoay chiều. Mạch điện

+ Các mạch điên xoay chiều.

xoay chiều chỉ có điện trở thuần

+ Mạch có R, L, C mắc nối tiếp.

+ Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện,

+ Cơng suất điện tiêu thụ của mạch điện cuộn cảm.
xoay chiều. Hệ số công suất.

+ Mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Cộng

+ Truyền tải điện năng, máy biến áp.

hưởng điện

+ Máy phát điện xoay chiều.

+ Cơng suất của dịng điện xoay chiều.

+ Động cơ không đồng bộ ba pha.

Hệ số công suất
+ Máy phát điện xoay chiều
+ Động cơ không đồng bộ ba pha

22


+ Máy biến áp. Truyền tải điện
+ Bài tập về dòng điện xoay chiều
+ Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện
xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp
 Chương 4 “Dao động và sóng điện từ”, gồm có các nội dung:
Nội dung theo chương trình cơ bản
+ Mạch dao động

Nội dung theo chương trình nâng cao
+ Dao động điện từ

+ Điện từ trường

+ Bài tập về dao động điện từ

+ Sóng điện từ

+ Điện từ trường
+ Sóng điện từ
+ Truyền thơng bằng sóng điện từ

2.2. Các loại mơ hình sử dụng trong dạy học phần điện học
2.2.1. Mơ hình vật chất
Mơ hình vật chất chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức, khi
cần hình thành những biểu tượng hoặc thu thập kiến thức có tính chất kinh nghiệm.
Tuy ít mang lại thơng tin mới khi thao tác trên mơ hình, nhưng trong dạy học nhiều
mơ hình vật chất có tác dụng quan trọng làm cho HS hiểu được những cái không

quan sát trực tiếp được. Loại mơ hình này có chức năng mơ tả và giải thích là chủ
yếu. Những mơ hình vật chất có thể đưa vào dạy học phần điện học là:
+ Mô hình tụ xoay và mơ hình chai Lây-đen được sử dụng trong dạy học ở
bài tụ điện. Mơ hình tụ xoay sẽ giúp HS dễ dàng nắm được cấu tạo của tụ xoay mà
các em không thể tiếp xúc hàng ngày ngồi thực tế. Mơ hình chai Lây-đen giúp HS
có thể hình dung thêm về tiến trình của sự phát triển tụ điện.
+ Mơ hình máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha được sử dụng trong bài
máy phát điện xoay chiều. Mơ hình này có thể làm giáo cụ trực quan, là công cụ để
GV dạy học tốt hơn. Máy phát điện xoay chiều HS đã có thể nhìn thấy tuy nhiên
cấu tạo bên trong nó thì các em chưa thể quan sát kĩ được. Vì vậy, việc xây dựng
mơ hình là rất cần thiết.
23


Do không quan sát được trực tiếp cấu tạo và khó hình dung được ngun lí
hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha nên GV có thể đưa ra mơ hình
máy phát điện xoay chiều một pha. Mơ hình này sẽ giúp HS hình dung một cách
trực quan về máy phát điện một chiều. GV có thể dùng mơ hình giới thiệu với HS
cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha. Mơ hình máy phát điện xoay chiều
một pha gồm có hai phần chính:
- Phần cảm tạo ra từ thơng bằng các nam châm quay; đó là một vành tròn,
trên gắn các nam châm mắc xen kẽ nối tiếp nhau và quay tròn xung quanh trục.
- Phần ứng gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vịng trịn.
Quan sát mơ hình HS dễ dàng hiểu được cơ chế tạo ra dòng điện một chiều.
Cũng giống như máy phát điện xoay chiều một pha, mô hình động cơ khơng đồng
bộ ba pha sẽ giúp HS dễ dàng hiểu được cấu tạo cũng như nguyên lí hoạt động của
động cơ không đồng bộ ba pha.
2.2.2. Mô hình biểu tượng
Mơ hình biểu tượng được sử dụng phổ biến trong vật lý học nhưng rất khó.
Trong phần điện học mơ hình này vừa là đối tượng nhận thức của HS (nội dung dạy

học), vừa là phương tiện nhận thức (để HS hình dung cấu trúc vật chất).
- Các mơ hình biểu tượng được sử dụng trong phần điện học:
+ Mơ hình cấu tạo ngun tử. Học sinh khơng thể nhìn thấy ngun tử, khơng thể
cảm nhận ngun tử bằng các giác quan. Nguyên tử còn rất trừu tượng trong tư duy
học sinh. Vì vậy, việc xây dựng mơ hình cấu tạo nguyên tử để áp dụng vào việc dạy
học là rất cần thiết.
2.2.3. Mơ hình kí hiệu
Mơ hình kí hiệu là dạng cụ thể của mơ hình lí thuyết. Đó là hệ thống những
kí hiệu dùng với tư cách như mơ hình: hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các cơng
thức, các phương trình tốn học. Trong vật lí thường sử dụng mơ hình kí hiệu dạng
tốn học. Mơ hình thuộc dạng này có bản chất vật lí khác với vật gốc, chúng diễn tả

24


các đặc tính và các mối quan hệ giữa đặc tính của những vật gốc bằng những hệ
thức tốn học.
Trong phần điện các mơ hình được sử dụng là:

 Mơ hình đồ thị, hình vẽ:
+ Mơ hình đường sức từ, mơ hình đường sức điện.
+ Mơ hình điện trường đều.
+ Mơ hình đồ thị đường đặc trưng vơn – ampe kế của các chất, các môi
trường khác nhau.
+ Sơ đồ thí nghiệm ở phần điện và từ.

 Mơ hình tốn học:
+ Các phương trình của định luật Ơm đối với toàn mạch và các loại đoạn
mạch, các định luật Fa-ra-đây.
+ Biểu thức của định luật Jun–Len-xơ, định luật Cu-lông.

+ Mô hình giản đồ vectơ quay.
+ Đồ thị E(t) của sóng mang.
+ Biểu thức của dòng điện tức thời.
2.3. Vận dụng phương pháp mơ hình vào dạy học phần điện học trong chương
trình vật lý trung học phổ thơng
2.3.1. Quy trình thiết kế một số giáo án phần điện học trong chương trình vật lý
trung học phổ thơng.
Gồm các bước:
Bước 1: Nghiên cứu nội dung bài dạy
Bước 2: Xác định những nội dung dạy học có thể vận dụng phương pháp mơ hình
Bước 3: Vận dụng vào soạn bài phần điện học
Bước 4: Kiểm nghiệm, đánh giá bài soạn
2.3.2. Thiết kế một số giáo án sử dụng phương pháp mơ hình

25