Luận văn thạc sĩ xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học các định luật bảo toàn vật lí 10 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐĂNG HÙNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP
TRONG DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2019


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐĂNG HÙNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP
TRONG DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH
Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ mơn vật lí
Mã số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ANH THUẤN

THÁI NGUYÊN - 2019

LỜI CAM ĐOAN
Luận văn: Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học “Các định luật
bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
được thực hiện từ tháng 05 năm 2018 đến tháng 08 năm 2019.
Tôi xin cam đoan:
Luận văn được sử dụng các thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, các thơng tin
đó đã được chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lí và đưa vào luận văn đúng quy định.
Luận văn là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên
cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được cơng bố, sử dụng trong
bất kì cơng trình nghiên cứu của tác giả nào khác.
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 9 năm
2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Đăng Hùng

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phịng Đào tạo, khoa Vật lí, tập thể
anh chị em lớp cao học Vật lí K25 trường Đại học sư phạm Thái Nguyên.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các đồng chí giáo viên tổ Vật lí KTCN cùng các em học sinh trường THPT Cao Bá Quát Gia Lâm đã giúp đỡ, tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong công việc và thực nghiệp sư phạm.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy giáo - TS. Nguyễn
Anh Thuấn, người đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian tơi nghiên cứu để tơi
hồn thành luận văn này.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã dành
tình cảm, giúp đỡ, động viên tơi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành

luận văn.
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 9 năm
2019
Tác giả

Nguyễn Đăng Hùng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................. ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................... vi
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................ 2
3. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 2
4. Giả thuyết khoa học............................................................................................. 2
5. Nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................................... 2
6. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 3
7. Đóng góp của đề tài.............................................................................................. 3
8. Cấu trúc của đề tài................................................................................................ 4
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ
SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH...............5
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề................................................................................ 5

1.1.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề......................................................... 5
1.1.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề............................................................ 5
1.1.3. Các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề................................... 8
1.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí................................................. 8
1.2.1. Dạy học giải quyết vấn đề........................................................................... 8
1.2.2. Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề................................................................. 9
1.3. Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học vật lí..........................10
1.3.1. Xây dựng video đo trực tiếp..................................................................... 11
1.3.2. Sử dụng video đo trực tiếp........................................................................ 12
1.4. Thực trạng dạy học “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10................................. 13
1.4.1. Thực trạng về việc dạy của giáo viên........................................................ 13

iii


1.4.2. Thực trạng về việc học của học sinh......................................................... 13
1.4.3. Thực trạng về thiết bị thí nghiệm.............................................................. 14
1.5. Kết luận chương 1........................................................................................... 14
Chương 2: XÂY DỰNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP VÀ SOẠN THẢO TIẾN
TRÌNH DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” - VẬT LÍ 10..................16
2.1. Mục tiêu dạy học “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10.................................... 16
2.2. Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10........18
2.2.1. Sự cần thiết xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo
tồn” - Vật lí 10

18

2.2.2. Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10..19
2.3. Soạn thảo tiến trình dạy học “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10...................53
2.3.1. Soạn thảo tiến trình dạy học “Định luật bảo tồn động lượng” - Vật lí 10 53

2.3.2. Soạn thảo tiến trình dạy học “Định luật bảo tồn cơ năng” - Vật lí 10.....54
2.4. Kết luận chương 2........................................................................................... 56
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................... 57
3.1. Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm..........................57
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm................................................................ 57
3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm............................................................... 57
3.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm.......................................................... 57
3.1.4. Công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm.................................................. 58
3.2. Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm........................................... 58
3.2.1. Các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong
thực nghiệm sư phạm

58

3.2.2. Đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong
thực nghiệm sư phạm

62

3.3. Kết luận chương 3........................................................................................... 70
KẾT LUẬN.............................................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 74
PHỤ LỤC
.......................................................................................................................

iv


Chữ viết tắt
CĐ

DH
GQVĐ
GV
HS
NL
TH
THPT
TN
TNSP
VDĐTT
VĐ
VL

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Cấu trúc của NL GQVĐ........................................................................... 5
Bảng 2.1. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 1........................................................ 22
Bảng 2.2. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 2........................................................ 24
Bảng 2.3. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 3........................................................ 26
Bảng 2.4. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 4........................................................ 28
Bảng 2.5. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 5........................................................ 30
Bảng 2.6. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 6........................................................ 32
Bảng 2.7. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 7........................................................ 34
Bảng 2.8. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 8........................................................ 36
Bảng 2.9. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 9........................................................ 38
Bảng 2.10. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 10...................................................... 40
Bảng 2.11. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 11....................................................... 43
Bảng 2.12. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 12...................................................... 45

Bảng 2.13. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 13...................................................... 47
Bảng 2.14. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 14...................................................... 49
Bảng 2.15. Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 15...................................................... 52
Bảng 3.1: Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ trong DH kiến thức “Định luật bảo
toàn động lượng” - VL 10 58
Bảng 3.2: Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ trong DH kiến thức “Định luật bảo
toàn cơ năng” - VL 10

v

60


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Sơ đồ khái qt tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí
thuyết của kiểu DH GQVĐ 10

Hình 2.1.

Ảnh chụp bố trí TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên
cùng khối lượng. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam. 2. Vật đứng
n m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.2.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với
vật đứng yên cùng khối lượng

Hình 2.3.

21

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với
vật đứng yên cùng khối lượng theo thời gian

Hình 2.4.

20

22

Ảnh chụp bố trí TN2: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên
có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 300 gam. 2.
Vật đứng yên m2 = 190 gam. 3. Đệm khí 23

Hình 2.5.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN2: Vật CĐ đến va chạm mềm với
vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn

Hình 2.6.

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với
vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian

Hình 2.7.

23

24

Ảnh chụp bố trí TN 3: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ
cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 =
300 gam. 2. Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.8.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 3: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật
CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn

Hình 2.9.

25

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với
vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian

Hình 2.10.

25

26

Ảnh chụp bố trí TN 4: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ ngược

chiều có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 300
gam. 2. Vật CĐ ngược chiều m2 = 190 gam. 3. Đệm khí
Hình 2.11.

27

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 4: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật
CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn 27

vi


Hình 2.12.

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với
vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian

Hình 2.13.

28

Ảnh chụp bố trí TN 5: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng
yên cùng khối lượng. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam. 2. Vật
đứng yên m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.14.

29

Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN5: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật đứng yên cùng khối lượng 29

Hình 2.15.

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật đứng yên cùng khối lượng theo thời gian 30

Hình 2.16.

Ảnh chụp bố trí TN 6: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng
yên có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 300 gam.
2. Vật đứng yên m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.17.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 6: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với
vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn

Hình 2.18.

31
31

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật đứng n có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 32

Hình 2.19.

Ảnh chụp bố trí TN 7: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ
cùng chiều cùng khối lượng. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam.
2. Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.20.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 7: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với
vật CĐ cùng chiều cùng khối lượng

Hình 2.21.

33
33

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật CĐ cùng chiều cùng khối lượng theo thời gian 34

Hình 2.22.

Ảnh chụp bố trí TN 8: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ
cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 =
300 gam. 2. Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam. 3. Đệm khí

Hình 2.23.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 8: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với
vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn

Hình 2.24.

35
35

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 36

vii


Hình 2.25.

Ảnh chụp bố trí TN 9: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ
ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn. 1. Vật CĐ đến va chạm m1 =
300 gam. 2. Vật CĐ ngược chiều m2 = 190 gam. 3. Đệm khí 37

Hình 2.26.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 9: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với
vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn

Hình 2.27.

37

Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi
với vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 38

Hình 2.28.

Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật rơi tự do................................................... 39

Hình 2.29.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 10: Vật rơi tự do..................................... 39

Hình 2.30.

Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật rơi tự do theo thời gian.....................41

Hình 2.31.

Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng.....................41

Hình 2.32.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 11: Vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng.......42

Hình 2.33.

Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng theo thời gian 43

Hình 2.34.

Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ ném ngang......................................... 44

Hình 2.35.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 12: Vật CĐ ném ngang..........................44

Hình 2.36.

Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ ném ngang theo thời gian..........45

Hình 2.37.

Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ ném xiên............................................ 46

Hình 2.38.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 13: Vật CĐ ném xiên.............................46

Hình 2.39.

Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ ném xiên theo thời gian.............47

Hình 2.40.

Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ trên máng cong.................................. 48

Hình 2.41.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 14: Vật CĐ trên máng cong...................48

Hình 2.42.

Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ trên máng cong theo thời gian. . .49

Hình 2.43.

Ảnh chụp bố trí TN 15: Vật dao động điều hịa.................................... 50

Hình 2.44.

Ảnh chụp màn hình VDĐTT 15: Vật dao động điều hịa.....................51

Hình 3.1.

HS thảo luận đề xuất giả thuyết định luật bảo tồn động lượng...........63

Hình 3.2.

HS sử dụng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo toàn động lượng
65

Hình 3.3.

HS báo cáo kết quả dùng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo
tồn động lượng

65

Hình 3.4.

HS thảo luận đề xuất giả thuyết định luật bảo toàn cơ năng.................67

Hình 3.5.

HS sử dụng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo tồn cơ năng .. 69

Hình 3.6.

HS báo cáo kết quả dùng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo
toàn cơ năng 69

viii

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài

Nghị quyết số 29-NQ/TW năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và
đào tạo của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI đã nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ
phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng
tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một
chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo
cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển NL. Chuyển từ
học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã
hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và
truyền thông trong dạy và học”. Điều 29 Luật giáo dục sửa đổi được Quốc hội nước
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIV, kỳ họp thứ 7 thông qua tháng 6 năm
2019 cũng chỉ rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự
giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học;
bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận
dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học
tập cho HS” [17].
Hiện nay, việc DH VL ở trường THPT vẫn đa số là thông báo và giải thích. Mỗi
trường THPT đều có phịng TN được trang bị thiết bị TN VL, mặc dù chúng được bổ
sung và sửa chữa hằng năm nhưng vẫn còn chưa đầy đủ, thiết bị cũ, hỏng, kém chất
lượng hoặc sai số lớn, việc sử dụng TN VL mất nhiều thời gian cơng sức, một số nhân
viên phịng TN khơng có kiến thức chuyên sâu về TN VL nên một số phòng TN VL
chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng TN để tổ chức các hoạt động DH tích cho HS
theo hướng thường xuyên, liên tục và chủ động. Bên cạnh đó, một số hiện tượng VL
xảy ra rất nhanh, nhỏ nên khó quan sát được bằng mắt thường, khó thu thập số liệu
thủ công khi tiến hành…
VDĐTT (Direct measurement videos) là các video về CĐ và tương tác của các

vật được bổ sung thêm các đường lưới, thước, thông tin khung hình (số thứ tự khung
hình, tốc độ khung hình - khoảng thời gian giữa 2 khung hình liên tiếp) để HS có thể
đo được tọa độ của từng vật tại mỗi thời điểm [28].

1


Người GV sử dụng VDĐTT đã xây dựng trong quá trình DH VL cho phép
nghiên cứu kiến thức VL trực tiếp và dễ dàng mà không cần sử dụng thêm các cơng
cụ - phần mềm phân tích video các hiện tượng q trình giảng dạy. Các VDĐTT có
thể thay thế cho TN thật và do đó có thể sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình
DH một cách đúng đắn, khách quan, logic và khoa học.
Tôi nhận thấy rằng hướng sử dụng VDĐTT trong các quá trình, hiện tượng VL
nói chung và DH VL nói riêng là hướng nghiên cứu rất hiệu quả bởi các quá trình VL
diễn ra mà mắt thường khó quan sát được hết như: ném ngang, va chạm, rơi tự do,…
Sử dụng VDĐTT có thể rất tiết kiệm được thời gian, cơng sức mà vẫn đảm bảo được
sự khách quan, thể hiện được đúng được bản chất VL. Ngoài ra, đây cũng là một
phương pháp nghiên cứu bổ sung hữu hiệu cho các TN truyền thống để các TN đó
hồn thiện hơn.
Từ các lí do trên, chúng tơi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng
video đo trực tiếp trong dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát
triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng VDĐTT đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt khoa
học sư phạm và sử dụng chúng trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 theo DH
GQVĐ nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
3. Đối tượng nghiên cứu
Nội dung kiến thức “Các định luật bảo toàn” - VL 10.
Các VDĐTT về “Các định luật bảo tồn” - VL 10.
Q trình tổ chức DH “Các định luật bảo tồn” - VL 10 theo DH GQVĐ có sử

dụng VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
4. Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng VDĐTT đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt
khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong DH “Các định luật bảo tồn” - VL 10 theo
DH GQVĐ thì sẽ phát triển được NL GQVĐ của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích đã đề ra, đề tài có các nhiệm vụ chủ yếu sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về con đường hình thành một định luật VL trên cơ sở

đó để vận dụng vào DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10.
2


- Nghiên cứu cơ sở lí luận DH hiện đại trên thế giới và ở Việt Nam về việc tổ

chức các hoạt động nhận thức nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về VDĐTT, xây dựng và sử dụng VDĐTT dùng

trong tổ chức các hoạt động nhận thức cho HS.
- Nghiên cứu mục tiêu DH “Các định luật bảo tồn” - VL 10.
- Tìm hiểu thực trạng DH và sử dụng TN VL trong một số kiến thức “Các định

luật bảo toàn” - VL 10 qua đó tìm hiểu các sai lầm có thể gặp phải của GV và HS khi
sử dụng TN VL, xác định được những khó khăn mà GV THPT có thể gặp phải trong
quá trình tổ chức các hoạt động nhận thức nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
- Nghiên cứu và xây dựng VDĐTT đảm bảo các yêu cầu về mặt khoa học kĩ

thuật, khoa học sư phạm, thẩm mĩ trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 nhằm
phát triển NL GQVĐ cho HS.

- Xác định các VDĐTT cần tiến hành trong quá trình DH “Các định luật bảo

tồn” - VL 10.
- Soạn thảo các tiến trình DH các kiến thức về “Các định luật bảo toàn” - VL 10

trong đó có sử dụng VDĐTT theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS.
- Tiến hành TNSP tiến trình DH đã soạn thảo.
- Phân tích các kết quả TNSP thu được để kiểm tra giả thuyết của đề tài.
6. Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, chúng tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về cơ sở lí luận DH:

Văn bản pháp luật, sách giáo khoa, luận án, luận văn, website… làm cơ sở lí luận
định hướng mục đích nghiên cứu, nội dung kiến thức để xây dựng tiến trình DH và
xây dựng các VDĐTT phù hợp.
- Nghiên cứu trong phòng TN: Xây dựng các VDĐTT về “Các định luật bảo toàn”.
- TNSP: Tiến hành TNSP theo tiến trình đã xây dựng, sau đó phân tích kết quả

sư phạm rồi rút ra kết luận của đề tài.
7. Đóng góp của đề tài

Xây dựng được các VDĐTT để kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng và
định luật bảo toàn cơ năng.
Tiến hành thực nghiệm với các VDĐTT đã xây dựng để kiểm nghiệm định luật
bảo toàn động lượng trong các TH va chạm của hai vật và kiểm nghiệm định luật bảo

3

toàn cơ năng trong các TH vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực và vật chỉ chịu tác
dụng của lực đàn hồi.
Soạn thảo tiến trình DH của hai nội dung kiến thức Định luật bảo toàn động và
Định luật bảo tồn cơ năng trong đó có sử dụng các VDĐTT đã xây dựng theo DH
GQVĐ nhằm triển NL GQVĐ của HS.
8. Cấu trúc của đề tài
Ngoài danh mục chữ viết tắt, phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ
lục, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng video đo
trực tiếp trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
Chương 2: Xây dựng video đo trực tiếp và soạn thảo tiến trình dạy học “Các
định luật bảo tồn” - Vật lí 10
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4


Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG
VIDEO ĐO TRỰC TIẾP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề
1.1.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề
NL GQVĐ của HS được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái
độ, cảm xúc, động cơ của HS đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh
cụ thể mà các giải pháp khơng có sẵn ngay lập tức [27].
1.1.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề
Có nhiều quan điểm trình bày về cấu trúc NL GQVĐ của HS, theo chúng tôi,
cấu trúc NL GQVĐ của HS gồm các nội dung sau [22], [27]:
Bảng 1.1. Cấu trúc của NL GQVĐ

Năng lực
thành tố
1. Tìm
hiểu VĐ

1.
tì
V

1.
V
ng

1.
V


Năng lực
thành tố
2. Đề xuất

2.

giải pháp

lạ

bằ

ng

m

2.

th

qu

2.

gi

G

3. Thực

3.

hiện giải

ho

pháp

để

GQVĐ

gi

3.

hi


6
Năng lực
thành tố

3.

và

cá

qu

ng

qu

hi
4. Đánh

4.

giá việc

qu

GQVĐ,

G

phát hiện

đi

VĐ mới

vi

4.

V

qu


Nội dung cấu trúc NL GQVĐ của HS được chúng tôi vận dụng trong việc xây
dựng VDĐTT, soạn thảo tiến trình và đánh giá NL GQVĐ của HS trong TNSP.

7


1.1.3. Các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề
Có bốn biện pháp phát triển NL GQVĐ của HS gồm: Tăng cường sử dụng TN
trong DH, tổ chức cho HS giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và chế tạo dụng cụ
TN dựa trên các nguyên tắc VL, thường xuyên sử dụng phương pháp DH GQVĐ

trong DH và đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú trọng phát triển NL
GQVĐ nhưng trong đề tài này chúng tơi trình bày hai biện pháp đã sử dụng [22].
a) Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học
+ Qua các TN VL, HS sẽ hiểu rõ hơn bản chất của các hiện tượng, định luật,

quá trình VL đang được nghiên cứu, và diễn ra trong đời sống hằng ngày từ đó tăng
cường khả năng vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn đời sống. Việc tăng cường
sử dụng TN VL cũng giúp HS rèn luyện kĩ năng thực nghiệm.
+ Việc tăng cường sử dụng TN VL trong dạy và học không những giúp HS tự

tin vào khả năng thực hiện TN của bản thân, từ mức độ đơn giản là sao chép, làm theo
mẫu cho trước mà cịn giúp HS hình thành khả năng tự đề xuất phương án TN, tự chế
tạo dụng cụ và tự tiến hành TN độc lập.
b) Thường xuyên sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong

dạy học
- DH GQVĐ là phương pháp hiệu quả để DH môn VL ở cấp THPT.
- Để thực hiện tốt công việc này, GV cần lưu ý:
+ Khai thác và sử dụng tối đa các bài học có thể sử dụng DH GQVĐ.
+ Khuyến khích HS tự lực thực hiện đầy đủ các giai đoạn GQVĐ.
+ Tạo điều kiện tối đa cho HS tiến hành TN VL.
1.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí
1.2.1. Dạy học giải quyết vấn đề
VĐ là dùng để chỉ một khó khăn, nhiệm vụ nhận thức mà HS khó có thể giải
quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khn mẫu có sẵn, nghĩa là không
thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tịi sáng tạo để giải
quyết và khi giải quyết được thì HS thu nhận được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành
động mới [22].
Theo V.Ơkơn: “DH GQVĐ dưới dạng chung nhất là tồn bộ các hành động
như tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt (nêu ra) các VĐ (tập cho HS quen dần để

8


tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để GQVĐ,
kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hố và củng
cố các kiến thức đã tiếp thu được” [15].
1.2.2. Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề
Tiến trình xây dựng kiến thức theo DH GQVĐ trong DH VL được tiến hành
theo hai con đường: Con đường lí thuyết hoặc con đường thực nghiệm. Trong đề tài
này, chúng tôi vận dụng DH GQVĐ theo con đường lí thuyết để xây dựng tiến trình
DH “Các định luật bảo tồn” - VL 10.
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của
kiểu DH GQVĐ trong môn VL được thể hiện qua sơ đồ sau [22], [27]:
1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát từ kiến thức

cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử

2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3. Giải quyết vấn đề

3.1. Giải quyết vấn đề
GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận tốn học
- Suy đoán giải pháp GQVĐ:
+ Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.
+ Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi đến câu trả lời.
Làm thế nào để kiểm nghiệm kết
3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luậnquảlí thuyếtđãđạt nhờđượcTN:từ suy luận lí
- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN: thuyết nhờ TN

+ Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu được từ suy

luận lí thuyết khơng?
+ Nếu khơng được, suy luận logic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm được
nhờ TN.
Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết
hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như
thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí những dữ
liệu TN này như thế nào?

9


4. Rút ra kết luận
- Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra rừ suy luận lí thuyết. Có 2 khả năng
xảy ra:
+ Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm được nhờ suy luận lí thuyết thì kết quả
này trở thành kiến thức mới.
+ Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm được nhờ suy luận lí thuyết thì
cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận các kiến thức đã biết. Nếu quá
trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và q trình suy luận khơng mắc
sai lầm thì kết quả TN địi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Q trình kiểm tra tính đúng
đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến
thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết.
Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là TH riêng, TH giới hạn của kiến
thức mới.
Hình 1.1. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết
của kiểu DH GQVĐ
1.3. Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học vật lí
VDĐTT (Direct measurement videos) là các video về CĐ và tương tác của các

vật được bổ sung thêm các đường lưới, thước, thông tin khung hình (số thứ tự khung
hình, tốc độ khung hình - khoảng thời gian giữa 2 khung hình liên tiếp) để HS có thể
đo được tọa độ của từng vật tại mỗi thời điểm [28].
VDĐTT trong DH VL thường là những video ngắn, chất lượng tốt, độ phân giải
cao và số khung hình trong một giây lớn. HS có thể phân tích VDĐTT bằng cách sử
dụng các cơng cụ đo đã được bổ sung trên video trước khi quay hoặc sau khi quay.
VDĐTT có nhiều điểm so với thiết bị TN VL mà ta cần phát huy như: HS sử dụng
VDĐTT từ các nguồn có sẵn mà khơng bị hạn chế theo cách tương tự với thiết bị TN
VL thông thường, VDĐTT có thể sử dụng đi sử dụng lại nhiều lần mà khơng bị tiêu
hao hay hỏng hóc như TN VL, sử dụng VDĐTT có thể rút ngắn nhiều lần thời gian
nghiên cứu, bất cứ HS nào cũng có sử dụng VDĐTT ở bất kì đâu nếu có mạng
internet và thiết bị kết nối, VDĐTT cho chúng ta nhiều ý tưởng thực hiện với nhiều
cách thức phong phú, VDĐTT đặc biệt có ưu điểm với các q trình VL mà giới hạn
con người khơng cho phép như: q trình diễn ra rất nhanh, rất chậm, độc hại, nguy
hiểm, tiêu hao nhiều vật liệu với chi phí lớn…
10


1.3.1. Xây dựng video đo trực tiếp
Chúng ta có thể tạo VDĐTT nếu chúng ta có kiến thức, nhu cầu, máy ảnh kĩ
thuật số hoặc điện thoại với số khung hình quay được lớn hơn 120 fps và một vài
phần mềm chỉnh sửa video như: Wondershare Filmora, CorelDRAW, Adobe
Photoshop, Vegas Pro, Windows Media Player,… để xử lí video phù hợp với video
đạt yêu cầu trong giảng dạy. Các VDĐTT phải có chất lượng hình ảnh tốt và tạo ra sự
hứng thú cho HS, sử dụng VDĐTT đó sẽ đưa HS đến VĐ cần giải quyết và tìm ra
chân lí khoa học. VDĐTT rèn cho HS khả năng thực hiện các phép đo trong VL để có
được các số liệu qua đó nghiên cứu được VĐ đặt ra. Ví dụ: qua VDĐTT sự rơi tự do
của một vật, HS xác định được thời gian CĐ trong quãng đường ∆s rất ngắn dựa vào
số khung hình diễn ra đồng thời xác định được ∆s bằng thước thẳng được gắn trước
hoặc sau khi quay video ở nhiều vị trí kèm theo với đo khối lượng và độ cao khác

nhau thì có thể nghiên cứu định luật bảo toàn cơ năng.
Để đáp ứng được các yêu cầu của VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS
thì các yếu tố: Nội dung video, máy quay, ánh sáng, màu nền là những VĐ quan trọng
nhất mà người xây dựng VDĐTT cần phải lựa chọn thật kĩ thì mới cho hiệu quả cao
[35].
a) Nội dung video

Người xây dựng VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS cần phải xác được
định nội dung video ứng với mỗi quá trình, hiện tượng VL tức là ta phải xác định
được đối tượng, hồn cảnh để quay video hay nói cách khác là ta phải trả lời các câu
hỏi như: quay cái gì, quay ở đâu, quay lúc nào, quay như thế nào…? Ví dụ, để xây
dựng VDĐTT trong DH “Định luật bảo toàn cơ năng” - VL 10 nhằm phát triển NL
GQVĐ của HS ta có thể quay các VDĐTT sau: vật rơi tự do, vật chuyển động trên
mặt phẳng nghiêng, vật chuyển động ném ngang, vật chuyển động ném xiên, vật
chuyển động trên máng cong, vật dao động điều hịa.
b) Máy quay
Ống kính máy quay được đặt vng góc với mặt phẳng CĐ của vật sao cho máy
quay cho video rõ nét và trung thực nhất. Máy quay là máy ảnh kĩ thuật số hoặc điện
thoại thông minh với số khung hình quay được lớn hơn 120 fps, tuy nhiên nếu số
11


khung hình quay được trong một giây lớn hơn 120 fps và độ phân giải cao sẽ cho
video có chất lượng tốt hơn. Hiện nay, với sự phát triển rất nhanh của cơng nghệ, trên
thị trường có rất nhiều điện thoại thơng minh nhỏ gọn thuận tiện cho q trình sử
dụng với nhiều chức năng hiện đại mà vẫn cho video quay ở chế độ siêu chậm (super
slow motion) ở tốc độ 960 fps, ở tốc độ này, đoạn video sẽ chậm hơn gấp 32 lần so
với thực tế, vì video thơng thường có tốc độ là 30fps. Chúng cũng có thể quay video
HDR 4K hỗ trợ chống rung quang học OIS hoặc chống rung điện tử EIS và khả năng
thay đổi khẩu độ giữa f/1.5 và f/2.4 để phù hợp với nhiều hồn cảnh chụp hơn với

chất lượng hình ảnh full hd rất tuyệt vời, có thể kể đến như: Sony Xperia XZ2, Sony
Xperia XZ Premium, Sony Xperia XZ2 Compact, Samsung Galaxy S9, Samsung
Galaxy S9+…
c) Ánh sáng
Ánh sáng mặt trời sẽ là nguồn sáng rất tốt cho VDĐTT, ánh sáng mặt trời sẽ làm
cho video có độ sáng đều, đối tượng trong video trung thực và rõ nét rất phù hợp với
việc dùng VDĐTT để nghiên cứu hiện tượng VL. Dẫu vậy, khi cần quay video trong
điều kiện không đủ sáng ta cần có nguồn sáng khác hỗ trợ một cách chủ động, khi đó
ta nên dùng các loại đèn sử dụng nguồn điện một chiều để ánh sáng tạo ra khơng bị
nhấp nháy như của dịng điện xoay chiều 50Hz hoặc 60Hz.
d) Màu nền
Trong TH không nên dùng phông nền tự nhiên mà nên dùng màu nền là màu
trắng hoặc đen vì hai màu này cho độ tương phản tốt giúp nổi bật đối tượng, giúp cho
các phép đo được rõ ràng đồng thời làm HS tập trung vào đối tượng, quá trình VL
đang diễn ra trong VDĐTT chứ khơng tập trung vào màu nền của nó [28].
1.3.2. Sử dụng video đo trực tiếp
VDĐTT cho phép nghiên cứu q trình, hiện tượng VL thực nên VDĐTT có thể
sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình DH:
- Mơ tả tình huống làm xuất hiện VĐ
- GQVĐ:
+ Hỗ trợ đề xuất giả thuyết
+ TN kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm tra hệ quả suy ra từ giả thuyết

12


+ TN kiểm nghiệm kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm nghiệm hệ

quả suy ra từ kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết
- Vận dụng kiến thức: giao cho HS các nhiệm vụ học tập

1.4. Thực trạng dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10

Để tìm hiểu thực trạng của việc dạy, việc học và việc sử dụng TN VL ở
trường THPT nội dung kiến thức “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10, chúng tơi
đã tiến hành điều tra thực tiễn việc dạy của GV, việc học của HS ở một số
trường THPT trên địa bàn.
Để thu thập được những thông tin trên chúng tôi đã sử dụng các phương
pháp điều tra sau:
-

Trực tiếp trao đổi với GV dạy VL ở một số trường THPT.

-

Tham quan phòng TN và tìm hiểu thực trạng sử dụng thiết bị TN, tiến

hành TN với một số bộ dụng cụ TN.
-

Dự giờ một số GV bộ môn VL giảng dạy khối lớp 10.

-

Điều tra thơng qua phiếu điều tra, phiếu thăm dị ý kiến của GV.

-

Điều tra thăm dị HS thơng qua trao đổi, vấn đáp và phiếu điều tra.

Kết quả điều tra như sau:
1.4.1. Thực trạng về việc dạy của giáo viên
Đa số GV VL vẫn sử dụng phương pháp DH truyền thống, ít sử dụng thiết bị TN
do lo ngại sẽ gặp khó khăn, tốn thời gian nên bài giảng như là tóm tắt SGK, rất hạn
chế trong việc: rèn luyện kĩ năng, NL GQVĐ của HS, bài giảng chưa có nhiều ứng
dụng, vận dụng kiến thức VL vào đời sống và khoa học kĩ thuật. Các GV VL sử dụng
các phương pháp DH hiện đại có q trình tổ chức hoạt động DH cịn sơ sài, mang
tính hình thức nên hiệu quả phát triển NL GQVĐ chưa cao.
1.4.2. Thực trạng về việc học của học sinh
Đa số HS tiếp thu kiến thức rất thụ động: chú ý nghe giảng, ghi chép bài, học
thuộc lòng kiến thức và làm bài tập vận dụng. Rất ít HS suy nghĩ và nêu ra các VĐ
băn khoăn, vướng mắc gặp phải trong đời sống hằng ngày. HS chưa được tham gia
nhiều vào các quá trình thiết kế, tiến hành, thu thập và xử lí kết quả TN kiểm chứng.
HS thi thoảng được quan sát TN biểu diễn do GV tiến hành, TN thực hành thiếu
13