Sử dụng ngôn ngữ lập trình mathematica để giải một số bài toán về năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân chương trình sách giáo khoa vât lý 12 ban nâng cao

Ờ

Ả

Ơ

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

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Bùi Văn Lốt, đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành luận văn này. Nhân dịp này tơi xin gửi lời
cảm ơn đến Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội, cảm ơn Ban giám hiệu, tổ Lý trường THPT Cổ
Loa – Hà Nội, cảm ơn các bạn học viên lớp Cao học Lý luận và phương pháp dạy học Vật Lí
khóa 4, các em học sinh, người thân trong gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tôi
thực hiện đề tài này.
Cuối cùng, dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng song bản luận văn chắc chắn cịn
nhiều thiếu sót. Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 8 năm 2011
Học viên
Trần Quí Nam


BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Cơng nghệ thơng tin và truyền thơng
Giáo viên

GV

Máy tính điện tử

MTĐT

Khoa học kỹ thuật

KHKT

Thiết bi dạy học

TBDH

Phương tiện dạy học

PTDH

Học sinh

HS

Phương pháp

PP

Phương pháp dạy học

PPDH

Bài tập vật lý

BTVL

Thực nghiệm

TN

Đối chứng

ĐC

2


Sách giáo khoa

SGK

Công nghệ thông tin

CNTT

Trung học phổ thông

THPT

3

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang ở kỷ nguyên của nền kinh tế tri thức, sự bùng nổ thông tin và

sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, làm cho mâu thuẫn giữa lượng tri
thức cần phải trang bị cho học sinh với thời lượng có hạn của tiết học ngày càng trở
nên gay gắt. Trong bối cảnh đó, phương pháp dạy học truyền thống mà chủ yếu là
thầy thơng báo kiến thức trị lắng nghe và ghi chép khơng cịn phù hợp. Đó là tất
yếu khách quan đòi hỏi phải đổi mới phương pháp dạy và học.
Đổi mới phương pháp dạy học không chỉ cung cấp kiến thức mà còn phải

xây dựng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh đồng thời còn
phải rèn luyện cho học sinh phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung và Vật
lý học nói riêng. Tuy nhiên, phương pháp dạy học các bộ mơn khoa học tự nhiên
nói chung và bộ mơn Vật lý nói riêng ở trường phổ thơng vẫn mang nặng tính
chất thơng báo, tái hiện. Học sinh ít được tạo điều kiện bồi dưỡng các phương
pháp nhận thức, rèn luyện và tư duy khoa học, phát triển năng lực giải quyết vấn
đề.

Mặc dù về mặt lý luận và thực tiễn khách quan cho thấy hiệu quả, lợi ích
to lớn của việc dạy học điện tử, nhưng tới nay những công trình nghiên cứu, tài
liệu về phương pháp xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng chúng trong quá
trình dạy học để nâng cao chất lượng, đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức
và phát huy óc sáng tạo vẫn chưa được các nhà lý luận dạy học quan tâm đúng
mức, vì vậy việc triển khai cịn gặp nhiều khó khăn.
Đổi mới phương pháp dạy học bên cạnh cung cấp kiến thức cho học sinh,

cần phải rèn cho học sinh năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực
làm việc độc lập và năng lực tự nghiên cứu khoa học.

1


Tại các trường học phổ thông trên cả nước hiện nay nói chung và trên địa
bàn thành phố Hà Nội nói riêng, học sinh ít được tạo điều kiện rèn luyện tư duy,
nhận thức một cách logic, khoa học, năng lực tự giải quyết vấn đề. Trong đổi
mới phương pháp dạy học, chúng ta cần phải có thời gian để dần chuyển từ
phương pháp dạy học truyền thống – giáo viên là trung tâm, là người truyền đạt

kiến thức, người học tiếp thu kiến thức một cách thụ động sang phương pháp
dạy học hiện đại, lấy người học làm trung tâm. Ở đây, giáo viên là người đóng
vai trị hướng dẫn người học chủ động tiếp cận kiến thức một cách khoa học.
Có thể thấy rất rõ điều vơ lý là trong khi chúng ta mong muốn đưa người
học về vị trí trung tâm trong giáo dục, ý kiến người học sẽ định hướng cho cách
học của chính mình và cho cả sự phát triển của nền giáo dục thì chúng ta lại
không quan tâm tới ý kiến, suy nghĩ của người học. Tuy chúng ta muốn học sinh,
sinh viên, học viên chủ động trong học tập, chủ động trong nghiên cứu và là
trung tâm của giáo dục, nhưng lại tiến hành theo phương thức gị bó, ép buộc, áp
đặt mà khơng xem xét cơng việc đó có phù hợp với ý kiến của người học, với

thời đại không.
Việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào q trình dạy học trong thời điểm
hiện nay là hoàn toàn phù hợp với xu thế của thời đại, nhất là đối với các trường
học ở các thành phố, thị xã – nơi có điều kiện cơ sở vật chất, nhanh chóng tiếp
thu cơng nghệ. Đặc biệt ở Hà Nội – là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị…
của cả nước thì việc ứng dụng cơng nghệ vào dạy học là hồn tồn cần thiết và
khả thi. Để đáp ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm tốn học
Mathematica là một giải pháp tối ưu hiện nay vì trình độ tin học của giáo viên
chưa cao không nên chọn phần mềm mạnh nhưng khó sử dụng. Phần mềm

Mathematica dễ sử dụng, có đầy đủ tính năng đồ họa, tính tốn và đặc biệt đây là
công cụ mạnh trong việc giúp giáo viên xây dựng các mơ hình vật lý một cách

2


dễ dàng, thuận tiện. Đó cũng chính là một trong những lý do giúp tôi chọn đề
tài “Sử dụng ngôn ngữ lập trình Mathematica để giải một số bài tốn về “
năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân” chương trình sách giáo

khoa Vật lý lớp 12 Ban nâng cao” làm đề tài Luận văn thạc sĩ của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng lý luận về giải bài tập Vật lý và sử dụng hệ thống phần mềm
Mathematica giải một số bài tập thuộc phần “ năng lượng liên kết và sự phóng
xạ của hạt nhân” sách giáo khoa lớp nâng cao lớp 12. Tổ chức dạy học hệ
thống bài tập đã soạn thảo nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
3. Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy, học của giáo viên và học sinh khi có sự hỗ trợ bởi phần
mềm tốn học Mathematica trong việc giải bài tập vật lý.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giải bài tập Vật lý, nghiên cứu phần mềm
Mathematíca trong việc tổ chức dạy học vật lý nói chung và trong dạy soạn thảo
và dạy một số bài tập thuộc phần “ năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt
nhân”.
- Nghiên cứu những vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật
lý tại các trường Trung học phổ thơng (THPT) nói chung, tại trường THPT Cổ
Loa nói riêng trong việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ giải các
bài tập vật lý.

5. Phạm vi nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu q trình dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng
trong trường THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mềm toán học Mathematica trong

việc giải các bài tập vật lý, cụ thể là giải một số bài tập vật lý trong phần “ năng
lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân”. Với mục đích nâng cao khả năng

3


ứng dụng công nghệ thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc
nhóm, năng lực nhận thức. Giúp người học chủ động giải quyết vần đề khi gặp

phải trong quá trình dạy học và giúp người dạy có thêm cơng cụ trong việc dạy
các bài tập.
6. Giả thuyết khoa học
Tin học hóa q trình dạy học đã và đang chiếm ưu thế. Đặc biệt là việc
ứng dụng các phần mềm vào quá trình dạy học, phần mềm Mathematica một

cách hợp lý, nó mang lại hiệu quả cao trong day học.
Xây dựng các mơ hình mơ phỏng các hiện tượng vật lý, hỗ trợ giảng dạy,
từ đó dễ ràng giúp học sinh đưa ra các phương án giải quyết vấn đề trong phần
“ năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân”, qua đó giúp cho học sinh

thể hiện năng lực bản thân, rèn luyện, phát triển khả năng tư duy, sáng tạo một
cách toàn diện.
7. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận

Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm, trong tổ chức,

điều khiển diễn biến quá trình dạy học giải bài tập. Từ đó học sinh giải quyết

những vấn đề gặp phải trong quá trình nhận thức.
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica và những tài liệu liên quan
trong việc thiết kế, giải quyết các vấn đề trong giải bài tập vật lý phục vụ quá
trình dạy học.
Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách
tham khảo, từ đó xác định chính xác nội dung, các khái niệm, các cách giải bài
tập vật lý mà học sinh cần phải nắm được khi học phần “ năng lượng liên kết và
sự phóng xạ của hạt nhân” của chương hạt nhân nguyên tử.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

4


Nghiên cứu q trình dạy học trong trường THPT nói chung và trường
THPT Cổ Loa nói riêng thơng qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận
với các đồng nghiệp và đánh giá của học sinh. Từ đó đánh giá tình hình dạy, học
phần “năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt nhân” của học sinh phổ
thơng.
Nghiên cứu q trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần mềm
Mathematica mô phỏng, giải các bài tập vật lý bằng các mơ hình, phục vụ cơng
tác giảng dạy ở trường THPT.
8. Đóng góp của đề tài

Luận văn đã cho thấy lợi ích, tầm quan trọng của việc ứng dụng Công
nghệ thông tin trong dạy học theo phương pháp hiện đại.
Mở ra hướng trong việc kết hợp giữa phương pháp dạy học truyền thống
với phương pháp dạy học hiện đại một cách hiệu quả.
9. Cấu trúc Luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính
của luận văn được trình bày thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài
Chương 2: Những nét cơ bản phần mềm toán học Mathematica. Phân tích

một số dạng bài tập phần “ năng lượng liên kết và sự phóng xạ của hạt
nhân”.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

5


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học
1.1.1. Khái quá chung

Việc đổi mới phương pháp dạy học để giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu
đào tạo con người mới với thực trạng lạc hậu nói chung của phương pháp dạy

học còn lạc hậu ở nước ta hiện nay. Nhu cầu này đã được thể hiện bức xúc trong
các nghị quyết của Đảng, các văn bản chỉ đạo của Nhà nước, Bộ Giáo dục. Đặc
biệt, vấn đề trên đã được viết thành các điều khoản trong Luật Giáo dục của
nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam.

Phải thừa nhận rằng trong tình hình hiện nay, phương pháp dạy học ở
nước ta cịn có những nhược điểm phổ biến:
· Thầy thuyết trình tràn lan;
· Tri thức được truyền thụ dưới dạng có sẵn, ít yếu tố tìm tịi, phát hiện;

· Thầy áp đặt, trò thụ động;

6


· Thiên về dạy, yếu về học, thiếu hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo

của người học;
· Khơng kiểm soát được việc học.

Mâu thuẫn giữa yêu cầu đào tạo con người để xây dựng xã hội cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa với thực trạng lạc hậu của phương pháp dạy học đã đòi
hỏi phải sinh thúc đẩy cuộc vận động đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các
cấp trong ngành Giáo dục và Đào tạo từ một số năm cuối thập kỷ thế kỷ XX đến
nay. Những tư tưởng chủ đạo của cuộc đổi mới được phát biểu dưới nhiều hình
thức khác nhau: “Phát huy tính tích cực’’; “Phương pháp dạy học tích cực’’;
“Phương pháp giáo dục tích cực’’; “Hoạt động hóa người học’’; “Tích cực hóa

hoạt động học tập; “Dạy học lấy người học làm trung tâm’’,...
Hiện nay, chúng ta đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão của CNTT –
TT. Sự ra đời của máy tính điện tử (MTĐT), sau đó là sự ra đời của internet đã
mở ra một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ. Ngày nay CNTT – TT
được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của kinh tế, văn hóa, xã hội. Tiêu biểu
như thư tín, thư điện tử, chính phủ điện tử, bệnh viện số hóa, giáo dục điện

tử…Có thể nói CNTT – TT đã và đang xâm nhập vào mọi ngõ ngách của cuộc
sống và trở thành một công cụ đắc lực không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.
Việc ứng dụng CNTT – TT trở thành xu hướng, là nhu cầu thiết yếu để nâng cao
hiệu quả hoạt động của con người trong bất kỳ lĩnh vực nào, giáo dục khơng nằm
ngồi biên giới đó.

Xuất phát từ những ưu điểm về mặt kỹ thuật và tiềm năng về mặt sư phạm
của CNTT – TT mà Đảng và Nhà nước ta đã xác định ứng dụng CNTT – TT
trong giáo dục là một chính sách quan trọng. Điều này được thể hiện qua chỉ thị
số 29/2001/CT – Bộ GD&ĐT ngày 30 tháng 7 năm 2001; Chỉ thị số 58 của Bộ

7


chính trị ký ngày 17/10/2000 về đẩy mạnh ứng dụng và phát triển CNTT phục
vụ cho sự cơng nghiệp hóa , hiện đại hóa; Chỉ thị số 40/CT – TW của Ban chấp
hành trung ương Đảng Khóa X về việc xây dựng, nâng cao chất lượng đội ngũ

nhà giáo và cán bộ quản lý giáo dục; Quyết định số 47/2001/QĐ – TTg của Thủ
tướng chính phủ ngày 4/4/2001; Luật giáo dục năm 2005.

Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn
học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui,
hứng thú học tập cho học sinh” (Luật giáo dục 2005, chương II, mục 2, điều 28,
khoản 2).
Cốt lõi của đổi mới PPDH là hướng tới hoạt động tích cực, chủ động,
chống lại thói quen học tập thụ động. Đổi mới nội dung và hình thức hoạt động
của giáo viên (GV) và học sinh (HS), đổi mới hình thức tổ chức dạy học, đổi
mới hình thức tương tác xã hội trong dạy học với định hướng:
- Bám sát mục tiêu giáo dục phổ thông;
- Phù hợp với nội dung dạy học cụ thể;
- Phù hợp với đặc điểm lứa tuổi học sinh;
- Phù hợp với cơ sở vật chất, các điều kiện dạy học của nhà trường;
- Phù hợp với việc đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả dạy – học;

8


- Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các
- PPDH tiên tiến, hiện đại với việc khai thác những yếu tố tích cực của các
phương pháp dạy học truyền thống;

-Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học và đặc biệt
lưu ý đến những ứng dụng của CNTT.

1.2. Quan điểm chung về đổi mới phương pháp dạy học
1.2.1. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay
Ngành Giáo dục ln đưa ra khẩu hiệu “Biến q trình đào tạo thành quá
trình tự đào tạo”. Cuộc cải cách giáo dục lần thứ hai được bắt đầu năm 1980 đã
phần nào phát huy tính tích cực, nhằm tạo ra thế hệ những người lao động sáng
tạo, chủ động, làm chủ đất nước.
Nhưng trên thực tế, cho tới nay ở các trường THPT phương pháp dạy và

học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lượng kiến thức được định sẵn
trong sách giáo khoa, học sinh học một cách thụ động. Tình trạng chung trong
các trường học hiên nay phổ biến vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài

cùng với vấn đáp mang tính tái hiện, minh họa.
1.2.2. Bản chất của công cuộc đổi mới phương pháp dạy học
Vận dụng những thành tựu của lý luận dạy học hiện đại trên thế giới, đặc
biệt là lý thuyết hoạt động vận dụng vào dạy học và một số quan điểm của dạy
học kiến tạo, dạy học khám phá, các nhà nghiên cứu giáo dục Việt Nam đã nêu
bật được bản chất của công cuộc đổi mới phương pháp dạy học ở Việt Nam.
phương pháp dạy học cần hướng vào việc tổ chức cho người học học tập trong

hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo.
Định hướng này nêu bật bản chất của đổi mới phương pháp dạy học là học

tập trong hoạt động và bằng hoạt động, hay nói gọn: hoạt động hóa người học.

9


Theo đó mỗi nội dung dạy học đều liên hệ với những hoạt động nhất định.
Trước hết đó là những hoạt động đã được tiến hành trong quá trình lịch sử hình

thành và ứng dụng những tri thức được bao hàm trong nội dung này, cũng chính là
những hoạt động để người học có thể kiến tạo và ứng dụng những tri thức trong
nội dung đó. Tất nhiên, cịn phải kể tới cả những hoạt động có tác dụng củng cố tri
thức, rèn luyện những kỹ năng và hình thành những thái độ có liên quan, phát
hiện được những hoạt động như vậy trong một nội dung là vạch được một con
đường để người học chiếm lĩnh nội dung đó và đạt được những mục tiêu dạy học

khác, cũng đồng thời là cụ thể hóa được mục tiêu dạy học nội dung đó và chỉ ra
được một cách kiểm tra xem mục tiêu dạy học đó có đạt được hay không và đạt
đến mức độ nào. Cho nên điều căn bản của phương pháp dạy học là khai thác

những hoạt động như trên tiềm tàng trong mỗi nội dung để đạt được mục tiêu dạy
học. Quan điểm này thể hiện rõ nét mối liên hệ giữa mục tiêu, nội dung và phương
pháp dạy học. Nó hồn tồn phù hợp với luận điểm cơ bản của giáo dục học cho
rằng con người phát triển trong hoạt động và học tập diễn ra trong hoạt động.
Hoạt động liên hệ với các yếu tố: chủ thể, đối tượng, mục tiêu, phương
tiện, kết quả; đối với hoạt động học, còn liên hệ đến một yếu tố quan trọng, đó là
người thầy. Cụ thể hóa bản chất nêu trên ta có một số đặc trưng sau đây:

(1). Xác lập vị trí chủ thể của người học, bảo đảm tính tự giác, tích cực,
chủ động và sáng tạo của hoạt động học được thực hiện độc lập hoặc trong giao
lưu.
Người học là chủ thể kiến tạo tri thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành thái
độ chứ khơng phải là nhân vật bị động hồn tồn làm theo lệnh của thầy giáo.

Với định hướng “hoạt động hóa người học’’, vai trò chủ thể của người học được
khẳng định trong quá trình họ học tập trong hoạt động và bằng hoạt động của
bản thân mình.

10


Tùy theo mục tiêu và hồn cảnh cụ thể, có thể tổ chức cho học sinh hoạt
động độc lập hoặc trong giao lưu, cả hai trường hợp đều rất quan trọng đối với
phương pháp dạy học. Một mặt, mặc dầu trong q trình học tập vẫn có cả

những phần học sinh hoạt động dưới sự dẫn dắt của thầy hoặc có sự hỗ trợ của
bạn, nhưng hoạt động độc lập của học sinh là thành phần không thể thiếu để đảm
bảo việc học thành công. Mặt khác, do bản chất xã hội của việc học, phương tiện
giao lưu ngày càng được quan tâm và nhấn mạnh trong phương pháp dạy học,

những yếu tố của dạy học hợp tác: học theo nhóm, theo cặp, tranh luận,...ngày
càng được tăng cường.

(2). Tri thức được cài đặt trong những tình huống có dụng ý sư phạm:
Tri thức là đối tượng của hoạt động học tập. Để dạy một tri thức nào đó,
thầy giáo khơng nên trao ngay cho học sinh điều mình muốn dạy; cách làm tốt
nhất thường là cài đặt tri thức đó vào những tình huống thích hợp để học sinh
chiếm lĩnh nó thơng qua hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo của bản thân.

Theo lý thuyết kiến tạo[14], học tập là một q trình trong đó người học
xây dựng kiến thức cho mình bằng cách thích nghi với mơi trường sinh ra những
mâu thuẫn, những khó khăn và những sự mất cân bằng. Tuy nhiên, một mơi
trường khơng có dụng ý sư phạm thì khơng đủ để chủ thể kiến tạo tri thức theo
đúng yêu cầu xã hội mong đợi. Vì thế, điều quan trọng là thiết lập những tình

huống có dụng ý sư phạm để người học học tập trong hoạt động, học tập bằng
thích nghi.
(3). Dạy việc học, dạy tự học thơng qua tồn bộ q trình dạy học
Các nhà Tâm lý học đã chứng minh rằng năng lực của mỗi cá nhân được hình thành
và phát triển chủ yếu trong quá trình hoạt động và giao lưu của con người. Con
đường tối ưu nhất, có hiệu quả nhất để nâng cao chất lượng đào tạo và đạt được

mục tiêu giáo dục – đào tạo là: học bằng hoạt động tự học, tự nghiên cứu của người

11


học, thơng qua chính bằng hoạt động tự lực chiếm lĩnh kiến thức, mà hình thành
năng lực và thái độ cho học sinh.

Hoạt động học nhằm mục tiêu cải tạo, phát triển chính học sinh là hoạt
động khơng ai có thể làm thay. Vì thế, địi hỏi học sinh phải tự giác, tích cực,

sáng tạo, phải có khả năng tự học. Các nghiên cứu về dạy học phát triển đã cho
kết quả rằng trong quá trình phát triển của mỗi cá nhân đều có tính tích cực bên
ngồi và tính tích cực bên trong. Tính tích cực bên ngồi thể hiện ở ý chí quyết
tâm thực hiện các yêu cầu học tập của giáo viên, nhà trường. Các thao tác hành
vi bên ngồi có thể kiểm sốt được. Tính tích cực b ên trong thể hiện ở chỗ người
học sinh có động cơ học tập, mục đích học tập tiếp thu các tác động bên ngoài để

biến thành nhu cầu nhận thức, tích cực đào sâu suy nghĩ một cách chủ động tự
giác, tự lực. Tính tích cực bên trong dẫn đến sự độc lập phát triển của mỗi cá
nhân học sinh, là cơ sở cho tự học suốt đời. Người giáo viên Vật lý cần quán triệt
tư tưởng dạy học là sự hợp tác giữa giáo viên và học sinh.

- Tự tạo và khai thác những phương tiện dạy học để tiếp nối và gia tăng
sức mạnh của con người.
- Tạo niềm lạc quan học tập dựa trên lao động và thành quả của bản thân
người học.

- Xác định vai trò mới của người thầy với tư cách người thiết kế, ủy thác,
điều khiển và thể chế hóa.

Trong hoạt động hóa người học, sự xác lập vị trí chủ thể của người học
khơng hề làm suy giảm vai trị của người thầy giáo, mà ngược lại càng nâng cao
vai trò trách nhiệm của người thầy. Vai trò người thầy đã được chuyển đổi, thầy
không phải là nguồn phát tin duy nhất, Dạy học trong cách nhìn mới sẽ khơng
cịn là cái dạy học vốn có với quyền uy tối thượng cung cấp và ban phát các chân
lý khách quan, định đoạt tính đúng sai của các nhận thức và lý giải của con

12


người, mà là dạy học trong tương lai, dạy học sẽ được phát triển trong sự tương
tác thường xuyên với các bối cảnh của tự nhiên và xã hội, các bối cảnh ln ln

trong tình trạng bị tác động của những xáo trộn ngẫu nhiên, bất định và khơng dự
đốn trước được. Vai trò người thầy quan trọng hơn, nặng nề hơn, thể hiện:
· Thiết kế, là lập kế hoạch, chuẩn bị quá trình dạy học về mặt mục tiêu,

nội dung, phương pháp, phương tiện và hình thức tổ chức;
· Ủy thác, là biến ý đồ dạy của thầy thành nhiệm vụ học tập tư nguyện,
tư giác của học sinh, là chuyển giao cho học sinh không phải những tri

thức dưới dạng có sẵn mà là những tình huống để học sinh hoạt động
thích nghi;
· Điều khiển, kể cả điều khiển về mặt tâm lý, bao gồm sự động viên,
hướng dẫn, trợ giúp và đánh giá;
· Thể chế hóa, là xác nhận những kiến thức mới phát hiện, đồng nhất hóa

những kiến thức riêng lẻ mang màu sắc cá thể, phụ thuộc vào hoàn
cảnh và thời gian của từng học sinh thành tri thức khoa học của xã hội,
tuân thủ chương trình về mức độ yêu cầu, cách thức diễn đạt và định vị
tri thức mới trong hệ thống tri thức đã có, hướng dẫn vận dụng và ghi
nhớ hoặc giải phóng khỏi trí nhớ nếu thấy khơng cần thiết.
Từ định hướng học tập trong hoạt động và bằng hoạt động, phân tích các
thành phần của hoạt động về mặt lý luận và thực tiễn, từ đó rút ra các thành tố
cơ sở của phương pháp dạy học. Các thành tố cơ sở của phương pháp dạy học

thể hiện các tư tưởng chủ đạo của quan điểm hoạt động trong phương pháp dạy
học Vật lý.
* Cho học sinh thực hiện và tập luyện những hoạt động và hoạt động thành
phần tương thích với nội dung và mục tiêu dạy học;
* Gợi động cơ cho các hoạt động học tập;

13


* Dẫn dắt học sinh kiến tạo tri thức, đặc biệt là tri thức phương pháp như
phương tiện và kết quả của hoạt động;

* Phân bậc hoạt động là căn cứ điều khiển quá trình dạy học
1.2.3. Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học
Đứng trước yêu cầu của sự cơng nghiệp hóa, hiện đại hố đất nước, sự

thách thức trên con đường cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành Giáo dục phải
tiến hành đổi mới một cách tồn diện, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phương
pháp dạy và học. Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của nước ta hiện nay,
mà là vấn đề đã và đang được hầu hết các quốc gia quan tâm trong chiến lược
phát triển đất nước – chiến lược phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho các mục
tiêu kinh tế và xã hội.
1.2.4. Đổi mới dạy và học theo quan điểm CNTT
1.2.4.1. Dạy và học theo quan điểm CNTT
Theo quan điểm CNTT [13], học là q trình thu nhận thơng tin có định
hướng, có sự tái tạo và phát triển thông tin; dạy là phát thơng tin và giúp người

học thực hiện q trình trên một cách có hiệu quả. Để đổi mới PPDH, người ta
tìm những "Phương pháp làm tăng giá trị lượng tin, trao đổi thông tin nhanh hơn,
nhiều hơn và hiệu quả hơn".
Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật (KHKT), quá trình dạy học đã sử
dụng phương tiện dạy học (PTDH) như: phim chiếu để giảng bài với đèn chiếu
Overhead; phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa trên lớp với Projector; phần
mềm dạy học giúp học sinh học bài trên lớp và ở nhà; công nghệ kiểm tra, đánh
giá trắc nghiệm trên máy tính; sử dụng internet, thiết bị đa phương tiện,
networking để dạy học.

Dạy học với các phương tiện hiện đại trên sẽ có các ưu thế như: GV
chuẩn bị bài một lần thì sử dụng được nhiều lần; các phần mềm dạy học giúp

14

giáo viên và học sinh dễ dàng hơn trong việc vẽ hình và giải quyết các bài Vật
lý. Giúp bài giảng sinh động hơn, dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi
nhanh của khoa học hiện đại; hỗ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt với
những bài khó giảng, khái niệm phức tạp; HS khơng bị thụ động, có nhiều thời
gian nghe giảng để đào sâu suy nghĩ và điều quan trọng hơn là nhiều HS được dự
và nghe giảng bài của GV giỏi.
1.2.4.2. Một số hướng chính trong việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lý
- Khai thác, tìm kiếm thơng tin
Mạng internet là một kho kiến thức khổng lồ của nhân loaị về tất cả các
lĩnh vực. Nó cho phép người sử dụng tra cứu, tìm kiếm thơng tin nhanh hơn bất
cứ phương tiện nào khác, và nó thể hiện ở bất cứ phương tiện nào khác và có thể
thực hiện ở bất cứ nơi nào có nối mạng internet. Bên cạnh đó, máy tính cho phép
người sử dụng làm việc trực tiếp với các dữ liệu có sẵn, từ đó hình dung ra sự
phong phú đa dạng của nó để phân tích hay làm sáng tỏ một vấn đề Vật lý học.

- Học tập dựa trên những thông tin phản hồi
Máy tính có khả năng cung cấp thơng tin nhanh và chính xác các thơng tin phản
hồi dưới góc độ khách quan. Từ những thông tin phản hồi như vậy cho phép
người học có thể đưa ra những ước đốn của mình và do đó có thể thử nghiệm,
thay đổi những ý tưởng của mình.

- Khả năng quan sát các mơ hình - Hỗ trợ hoạt động khám phá và giải
quyết vấn đề
Với khả năng và tốc độ xử lý của máy tính giúp người học đưa ra nhiều ví
dụ khi khám phá các vấn đề trong Vật lý học. Máy tính sẽ trợ giúp người học
quan sát, xử lí các mơ hình và từ đó đưa ra lời giải trong trường hợp tổng quát.
- Phát hiện các mối quan hệ trong Vật lý học

15


Máy tính cho phép xử lí các biểu bảng, thống kê, đồ họa một cách chính
xác và liên kết chúng lại với nhau. Việc thay đổi một vài thành phần và quan sát
các thành phần còn lại giúp người học phát hiện ra mối quan hệ tương tự giữa
các đại lượng.

- Thao tác với các hành động
Người học có thể sử dụng máy tính để biểu diễn các biểu đồ, các quỹ tích

một cách sinh động, giúp người học hình dung các hiện tượng, quá trình diễn
biến của hiện tượng một cách dễ dàng.
1.2.4.3. CNTT với vai trò PTDH, TBDH
CNTT với vai trò PTDH, TBDH cần phải đảm bảo các yêu cầu[13]:
Sử dụng CNTT như công cụ DH cần được đặt trong toàn bộ các PPDH
nhằm phát huy sức mạnh của cả hệ thống đó. Mỗi PPDH đều có những chỗ
mạnh và chỗ yếu, ta cần phát huy chỗ mạnh và hạn chế những chỗ yếu của mỗi
phương pháp.

Phát huy vai trị của người thầy trong q trình sử dụng CNTT như PTDH,
TBDH. Khơng thủ tiêu vai trị của người thầy mà trái lại còn phát huy hiệu quả
hoạt động của thầy trong quá trình dạy học sử dụng CNTT. Chẳng hạn khi sử
dụng CNTT thay GV trong một số khoảng thời gian, do được giải phóng khỏi
việc DH đồng loạt cho cả lớp, GV có thể đi sâu giúp đỡ những học sinh cá biệt
(kể cả cá biệt yếu và giỏi) với thời gian dài hơn nhiều so với việc DH không sử
dụng CNTT.
Sử dụng CNTT như PTDH, TBDH khơng phải chỉ nhằm thí điểm DH với
CNTT mà cịn góp phần dạy học về CNTT.
Sử dụng CNTT như một PTDH, TBDH không phải chỉ thực hiện DH với

trang thiết bị của CNTT mà cịn góp phần thúc đẩy việc đổi mới PPDH ngay cả
trong điều kiện khơng có máy.

16


1.3. Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học
Giáo dục của Thế kỉ 21 đang đứng trước sự phát triển như vũ bão của các
tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của
CNTT. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước với mục tiêu đưa nước ta tiến lên từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành

một nước công nghiệp vào năm 2020. Nhân tố quyết định sự thắng lợi của công
cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước chính là nguồn lực con người.
Trước yêu cầu mới của xã hội, con người có học vấn hiện đại khơng chỉ có khả
năng lấy tri thức ra từ trí nhớ ở dạng có sẵn, đã được học ở trường mà cịn phải

biết tự mình chiếm lĩnh, sử dụng linh hoạt các tri thức đã học vào từng trường
hợp cụ thể một cách sáng tạo, mang lại hiệu quả cơng việc cao nhất. Chính vì thế
mà một trong những yêu cầu cấp bách hiện nay là đổi mới phương pháp dạy học.
Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ IX đã khẳng định “Đổi mới phương pháp
dạy và học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực đào tạo của người học, coi
trọng thực hành, thực nghiệm, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học
chay, đổi mới và thực hiện nghiêm minh chế độ thi cử… ” Như vậy mục tiêu của

việc đổi mới phương pháp dạy học là giúp cho học sinh tích cực chủ động sáng
tạo trong học tập, xóa bỏ thói quen học tập thụ động. Từ những nhận định trên có
thể thấy rằng việc đổi mới PPDH cần phải đặt trong một hệ thống chứ không thể
coi PPDH là một thành tố độc lập.
1.3.1. Xác định nhu cầu, phong cách học của học sinh

Mơn học vật lí được triển khai bắt đầu từ việc tìm hiểu và nhận diện được
nhu cầu và phong cách học tập của học sinh[8]. Các thông tin đầy đủ về nhu cầu,
kỳ vọng và phong cách học tập của học sinh sẽ giúp giáo viên phác họa được kế
hoạch tổ chức triển khai và quản lí hiệu quả việc dạy học, thúc đẩy các quá trình
tìm kiếm cơ hội hỗ trợ cho học sinh trong suốt quá trình dạy học. Trong quá trình

17


tìm hiểu học sinh, giáo viên có thể áp dụng nhiều phương pháp để thu thập thông
tin về học sinh. Các phương pháp cần đảm bảo tính tích hợp, đa chiều, mở và
đơn giản được tiến hành bằng các con đường tự nhiên nhất.

1.3.2. Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học
Xây dựng hệ thống mục tiêu dạy học được coi là khâu trọng tâm cho việc
lập kế hoạch dạy học và kiểm tra đánh giá sau này [ 12 ].
Mục tiêu dạy học được xây dựng nhằm thực hiện 2 chức năng chính:
Định hướng trong dạy và học.
Căn cứ để kiểm tra đánh giá kết quả tiến bộ của học sinh.

Dựa trên mục tiêu yêu cầu của phân phối chương trình, giáo viên cần cụ
thể hóa các mục tiêu đáp ứng các chỉ số về các tiêu chí hành vi (làm được gì?),
tiêu chí thực hiện (làm được bao nhiêu là đủ) và tiêu chí điều kiện (làm được
trong điều kiện nào?).

Tham khảo tiêu chí SMART trong xây dựng mục tiêu:
S (specific): cụ thể, chi tiết, rõ ràng, dễ hiểu,
M (measuable): quan sát được, đo đếm được,

A (achiveable): khả thi, vừa sức,

R (realistic): thực tế,
T (time-scale): có giới hạn về thời gian,
Gợi ý xây dựng mục tiêu dạy học
Xác định mục tiêu chuẩn (trung bình) cần phải đạt,

Bắt đầu bằng tuyên bố: “sau bài học này (phần này, chương này...)
người học sẽ/có thể/phải:…………….”,

Sử dụng các động từ chỉ hành vi, có thể quan sát, lượng hóa được,
Sử dụng 6 thang bậc tư duy nhận thức của B.J.Bloom [14]để phân
cấp mức mục tiêu:

18


Gộp nhóm các mục tiêu cùng cấp.
Bảng 1.1. Hệ thống hóa các mục tiêu theo ma trận
Nội dung

Mục tiêu
Bậc 1

Bậc 2

Bậc 3

Nội dung 1
Nội dung 2
Nội dung 3
Nội dung N

Chia sẻ ý kiến đồng nghiệp
1.3.3. Xác định yêu cầu về nội dung bài dạy học
- Q trình “cấu trúc hóa” lại nội dung cho phù hợp với điều kiện dạy
học cụ thể
Nội dung chương trình (ND1) và nội dung dạy học cụ thể trên lớp (ND2).
ND1: là toàn bộ nội dung kiến thức được thiết kế mang tính tổng thể,
chung cho một cấp học, chương trình học, được được trình bày theo một trật tự
logic khoa học, được qui định và thể chế hóa (chương trình sách giáo khoa).
ND2: là những nội dung dạy học theo chương trình nhưng đã được cấu
trúc lại nhưng vẫn đảm bảo tính hệ thống, logic khoa học, được trình bày trong
các hình thức dạy học khác nhau mang dấu ấn cá nhân của giáo viên (trong từng
trường hợp dạy học cụ thể).
Như vậy, để đảm bảo thực hiện đúng, đủ các yêu cầu về nội dung dạy học

của chương trình đề ra, đảm bảo mục tiêu dạy học đồng thời dung hòa được
những áp lực về thời gian, không gian, đối tượng. Bất kỳ giáo viên nào cũng cần
phải thực hiện quá trình “cấu trúc hóa” lại nội dung cho phù hợp với điều kiện
dạy học cụ thể.
Việc cấu trúc lại nội dung chương trình dạy học giúp cho giáo viên:

19


Tăng khả năng áp dụng đa dạng các phương pháp và hình thức tổ

chức dạy học (trong và ngồi giờ lên lớp).
Phân bổ thời gian triển khai một cách hợp lý (có thể coi là một trong
những giải pháp “giảm tải” hiện nay).
Tăng cơ hội dạy học phân hóa (cho tồn lớp/ nhóm/cá nhân).
Tăng cơ hội học tập tích cực cho học sinh.

Kích thích tính chủ động của học sinh.
Thiết kế đa dạng các bài tập thực hành, tình huống có vấn đề, bài tập
nghiên cứu…
1.4. Lí luận về bài tập vật lý
1.4.1. Lí luận về bài tập Vật lí
Khi giáo viên thực hiện q trình “cấu trúc hóa” lại nội dung cho phù hợp
với điều kiện dạy học cụ thể thì cơng việc quan trọng, tốn nhều cơng sức và thời
gian là lựa chọn thiết kế hệ thống bài tập vật lý (BTVL).
Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu lí luận dạy học bộ mơn Vật
lí, người ta hiểu những bài tập Vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một

cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng Vật lí, hình
thành các khái niệm, phát triển tư duy Vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng
vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn.Nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư
duy định hướng tích cực ln luôn là việc giải bài tập. Về thực chất, mỗi một

vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa trong mỗi tiết học
Vật lí chính là một bài tập đối với học sinh.
Một trong những đặc trưng của phương pháp dạy học mới, hiện đạiphương pháp dạy học tích cực là tơn trọng vai trị chủ đạo của người học, kích
thích tính độc lập, sáng tạo, trau dồi khả năng tự giáo dục cho mỗi người. Giáo

viên giúp học sinh nắm được phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp

20


hoạt động học tập (nhận thức) cũng như phương thức hoạt động trong cuộc sống
xã hội. Qua việc tự giành lấy kiến thức ở học sinh hình thành phát triển năng lực
hoạt động trí tuệ, năng lực giải quyết vấn đề. Nói cách khác, học sinh phát triển

trong hoạt động và học tập diễn ra trong hoạt động. Chính vì lẽ đó, học sinh cần
phải được huấn luyện ngay từ khâu xây dựng kiến thức cho đến khâu vận dụng
nó vào thực tế. Giải bài tập Vật lí là một trong những hình thức luyện tập chủ
yếu và được tiến hành nhiều nhất. Do vậy, các bài tập Vật lí có tác dụng cực kì
quan trọng trong việc hình thành rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và tìm tòi
kiến thức cho học sinh. Chúng được sử dụng trong các tiết học theo các mục
đích khác nhau:

- Hình thành và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, vận dụng kiến thức vào thực
tiễn.
- Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự nếu học sinh có thể vận dụng thành
thạo chúng vào việc hồn thành những bài tập lí thuyết và thực hành.
- Hình thành kiến thức mới (kể cả cung cấp những kiến thức thực tiễn).
- Ôn tập những kiến thức đã học, củng cố những kiến thức cơ bản của bài
giảng.
- Phát triển tư duy Vật lí.
Trong thực tiễn dạy học, tư duy Vật lí thường được hiểu là “kĩ năng quan
sát các hiện tượng Vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ
phận thành phần và xác lập ở trong chúng những mối liên hệ giữa các mặt định
tính và định lượng của các hiện tượng và của các đại lượng Vật lí, đốn trước hệ

quả từ các lí thuyết và áp dụng được kiến thức của mình. Trừ một số bài tập đơn
giản chỉ đề cập đến một hiện tượng Vật lí , đa số các hiện tượng nêu lên trong
những bài tập là phức tạp. Để giải được chúng phải phân tích hiện tượng phức
tạp ấy thành các hiện tượng đơn giản, thành phần, nghĩa là phải phân tích một

21


bài tập phức tạp thành các bài tập đơn giản, thành phần. Đồng thời thơng thường

trong q trình giải quyết các tình huống cụ thể nêu lên trong bài tập, học sinh
phải vận dụng các thao tác tư duy để tìm hiểu, giải quyết vấn đề và rút ra kết
luận cần thiết. Nhờ thế, tư duy được phát triển và năng lực làm việc tự lực của
học sinh được nâng cao.
- Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo, đặc biệt là giúp phát hiện
trình độ, phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh trong
học tập đồng thời góp phần giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục
những sai lầm đó.
- Giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp.
1.4.2. Sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học Vật lí. Những yêu cầu chung trong
dạy học bài tập Vật lí
- Cần dự tính kế hoạch về việc sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học.
+ Xác định mục đích sử dụng bài tập:
§ Dùng bài tập làm xuất hiện vấn đề trong các tiết nghiên cứu

tài liệu mới.
§ Dùng bài tập hình thành kiến thức mới.
§ Dùng bài tập để củng cố, bổ sung, hồn thiện những kiến

thức lí thuyết đã học.
§ Lựa chọn bài tập điển hình nhằm hướng dẫn học sinh vận

dụng kiến thức đã học để giải, từ đó hình thành phương pháp
giải chung cho mỗi loại bài tập đó.
§ Dùng bài tập để kiểm tra,đánh giá chất lượng kiến thức của học

sinh.

22