Dạy học chương cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lí lớp 10 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

BỘ DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN ĐỨC HOÀN

DẠY HỌC CHƢƠNG
“CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN”
VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN ĐỨC HOÀN

DẠY HỌC CHƢƠNG
“CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN”
VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ mơn Vật lí
Mã số: : 8 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ

NGHỆ AN - 2019

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến cán bộ hƣớng dẫn khoa
học PGS.TS Phạm Thị Phú – ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn tơi trong suốt q
trình nghiên cứu và hồn thành luận văn này.
Gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cô giáo, các nhà khoa học Trƣờng Đại
Học Vinh đã tham gia giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu tại trƣờng.
Chân thành cảm ơn Trƣờng trung học phổ thơng Cửa Lị 2 đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình thực nghiệm sƣ phạm.
Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã ln
ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Nghệ An, tháng 7 năm 2019
Tác giả
Nguyễn Đức Hoàn


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu.............................................................................................. 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2
4. Giả thuyết khoa học ............................................................................................... 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................. 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 3
7. Đóng góp của luận văn .......................................................................................... 4
8. Cấu trúc luận văn ................................................................................................... 4
Chƣơng 1 .................................................................................................................... 5
DẠY HỌC VẬT LÝ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM

CHO HỌC SINH ....................................................................................................... 5
1.1. Năng lực thực nghiệm của học sinh trong học vật lý ......................................... 5
1.1.1. Khái niệm về năng lực ..................................................................................... 5
1.1.2. Dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực ................................................. 5
1.1.2.1. Phân biệt dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực với dạy học theo
tiếp cận trang bị kiến thức .......................................................................................... 6
1.1.2.2. Các yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực ............................................ 7
1.1.2.3. Các loại năng lực .......................................................................................... 7
1.1.3. Năng lực thực nghiệm ...................................................................................... 8
1.1.3.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm.................................................................. 8
1.1.3.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm .............................................................. 8
1.1.3.3. Vị trí của năng lực thực nghiệm ................................................................. 11
1.1.3.4. Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm .................................................... 11
1.2. Các biện pháp phát trển năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý .............. 12
1.2.1. Xây dựng kiến thức mới theo phƣơng pháp thực nghiệm ............................. 13
1.2.1.1. Kĩ thuật dạy học kiến thức mới theo phƣơng pháp thí nghiệm Vật lý. ...... 13
1.2.1.2. Các mức độ dạy học phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý ở trƣờng THPT ... 15


1.2.2. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lý .......................................... 16
1.2.2.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm ................................................................. 16
1.2.2.2. Nhận dạng bài tập thí nghiệm vật lý ........................................................... 17
1.2.2.3. Kĩ thuật thiết kế bài tập thí nghiệm vật lý .................................................. 19
1.3. Quy trình bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua dạy học
một chƣơng .............................................................................................................. 22
Kết luận chƣơng 1 .................................................................................................... 23
Chƣơng 2 .................................................................................................................. 24
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG
“CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 THPT ... 24
2.1. Vị trí, đặc điểm của chƣơng“Cân bằng và chuyển động của vật rắn”

Vật lý 10 Trung học phổ thơng ................................................................................ 24
2.1.1 Vị trí ................................................................................................................ 24
2.1.2 Đặc điểm ......................................................................................................... 24
2.2. Cấu trúc của chƣơng“Cân bằng và chuyển động của vật rắn”Vật lý 10 ..... 25
2.2.1. Mục tiêu dạy học chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ............. 26
2.2.1.1. Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng của chƣơng trình ......................... 26
2.2.1.2. Mục tiêu dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực thực nghiệm ........ 27
2.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm ở một số
trƣờng THPT thị xã Cửa Lò, Nghệ An .................................................................... 27
2.3.1. Mục đích tìm hiểu ......................................................................................... 27
2.3.2. Đối tƣợng tìm hiểu ......................................................................................... 27
2.3.3. Phƣơng pháp điều tra ..................................................................................... 27
2.3.4. Kết quả điều tra .............................................................................................. 28
2.3.4. Nguyên nhân .................................................................................................. 28
2.4. Chuẩn bị các điều kiện dạy học phát triển năng lực thực nghiệm chƣơng
“Cân bằng và chuyển động của vật rắn”. ............................................................ 28
2.4.1. Thí nghiệm ..................................................................................................... 28
2.4.1.1. Khảo sát tình trạng thiết bị dạy học chƣơng “Cân bằng và chuyển động
của vật rắn” ............................................................................................................ 28


2.4.1.2. Lắp đặt và vận hành các thí nghiệm chƣơng“Cân bằng và chuyển động
của vật rắn” ............................................................................................................ 29
2.4.2. Sƣu tầm, biên tập bài tập thí nghiệm ............................................................. 40
2.5. Thiết kế tiến trình dạy học theo định hƣớng phát triển
năng lực thực nghiệm ............................................................................................... 45
2.5.1. Bài học xây dựng kiến thức mới theo phƣơng pháp thực nghiệm ................ 45
Vật lý ........................................................................................................................ 45
2.5.2. Bài học bài tập Vật lý có sử dụng bài tập thí nghiệm.................................... 54
2.5.3. Thiết kế đề kiểm tra đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh chƣơng

“Cân bằng và chuyển động của vật rắn” .................................................................. 58
Kết luận chƣơng 2 .................................................................................................... 63
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................................ 64
3.1. Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm ...................................................... 64
3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ........................................... 64
3.3. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm ........................................................................ 64
3.4. Diễn biến thực nghiệm sƣ phạm ....................................................................... 65
3.5. Đánh giá kết quả của thực tập sƣ phạm ............................................................ 65
3.5.1. Đánh giá định tính .......................................................................................... 65
3.5.2 Đánh giá định lƣợng ....................................................................................... 66
3.5.2. Đánh giá chung ............................................................................................. 72
Kết luận chƣơng 3 .................................................................................................... 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 74
1. Kết luận .............................................................................................................. 74
2. Kiến nghị .............................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 76


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Giáo dục Việt Nam đang phát triển trong bối cảnh thế giới có nhiều thay
đổi nhanh chóng và phức tạp dƣới tác động mạnh mẽ của “các xu thế thế giới” là
sự bùng nổ kinh tế toàn cầu, lối sống toàn cầu và tinh thần quốc gia về văn hóa.
Xu thế phát triển giáo dục trong khu vực và thế giới, “Giáo dục chú trọng
phát triển năng lực ngƣời học, đặc biệt là năng lực vận dụng kiến thức vào giải
quyết các vấn đề trong cuộc sống và tạo ra năng lực học tập suốt đời” [1, trang
40]
Chƣơng trình giáo dục phổ thơng tổng thể sau năm 2017 phải hình thành

và phát triển cho ngƣời học 5 phẩm chất 10 năng lực trong đó có năng lực giải
quyết vấn đề. Năng lực thực nghiệm (hay năng lực giải quyết vấn đề theo
phƣơng pháp thực nghiệm) là một dạng năng lực chuyên biệt của môn Vật lý có
vai trị to lớn để hình thành và phát triển cho ngƣời học.
Mơn Vật lý ở Chƣơng trình trung học phổ thông chủ yếu là vật lý thực
nghiệm, các kiến thức đƣợc xây dựng chủ yếu bằng con đƣờng thực nghiệm.
Nên dạy vật lý ở trƣờng trung học phổ thơng có khả năng hình thành và phát
triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.
Trong quá trình dạy học ở trƣờng trung học phổ thơng hiện nay đang cịn
q nặng về truyền tải nội dung, truyền đạt kiến thức, chƣa chú trọng đến việc:
học sinh học đƣợc cái gì, làm đƣợc cái gì? Trong một tiết học, số lƣợng kiến
thức tƣơng đối nhiều, giáo viên cố gắng để truyền thụ kiến thức cho học sinh,
nên lƣợng thời gian để liên hệ với thực tế, sử dụng các phƣơng tiện dạy học nâng
cao khả năng nhận thức, tiếp thu kiến thức còn hạn chế. Mặt khác, việc chƣa chú
trọng đến thí nghiệm cũng là ngun nhân khiến học sinh khơng quan sát, phân
biệt đƣợc hiện tƣợng thực tế, từ đó khơng hứng thú, ghi nhớ bài học máy móc,
và vận dụng kiến thức vào thực tiễn rất yếu kém dẫn đến việc học sinh chỉ học
đƣợc những lý thuyết đơn thần xa rời với thực tiễn.


2

Nhằm tạo hứng thú trong mơn học Vật lý, thí nghiệm là một trong những
phƣơng pháp hiệu quả đề bồi dƣỡng năng lực cho học sinh, đặc biệt là năng lực
thực nghiệm. Vì việc tiến hành làm thí nghiệm để thấy các hiện tƣợng, quy luật,
tìm ra các mối quan hệ giữa các đại lƣợng Vật lý, hoặc kiểm tra tính chân thực
của lý thuyết, và hƣớng học sinh đi xây dựng kiến thức mới. Vì vậy, nếu đƣa thí
nghiệm vào trong q trình dạy học ở trƣờng phổ thơng có tác dụng lớn trong
việc bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm, gây hứng thú học tập cho học sinh, kích
thích tính tích cực, tự lực, phát triển sáng tạo, gắn lý thuyết với thực hành, góp

phần vào nâng cao hiệu quả học tập.
Chƣơng trình Vật lý lớp 10 trung học phổ thông kiến thức chƣơng “Cân
bằng và chuyển động của vật rắn” có nội dung rất đa dạng và phong phú gần gũi
với thực tế. Kiến thức của chƣơng chủ yếu đƣợc xây dựng từ thực nghiệm. Các
thí nghiệm trong chƣơng tƣơng đối đơn giản, khâu tiến hành thí nghiệm dễ làm
tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo đạc, thu thập và xử lý số liệu, giúp học sinh
giải thích đƣợc rất nhiều hiện tƣợng thƣờng gặp trong thực tế.
Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài
“Dạy học chƣơng Cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lý 10 theo
hƣớng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh”.
2. Mục đích nghiên cứu
Bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học một số kiến
thức chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lý 10 THPT.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Năng lực thực nghiệm.
- Quá trình dạy học Vật lý ở trƣờng trung học phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lý 10 THPT.


3

4. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức cho học sinh lĩnh hội và vận dụng kiến thức phỏng theo
phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý thì sẽ góp phần bồi dƣỡng năng lực thực
nghiệm cho ngƣời học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Tìm hiểu cơ sở lý luận về năng lực và năng lực thực nghiệm;
5.2. Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học chƣơng “Cân bằng và chuyển

động của vật rắn”;
5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học chƣơng “Cân bằng và chuyển động của
vật rắn” ở một số trƣờng trung học phổ thơng trên địa bàn thị xã Cửa Lị;
5.4. Chuẩn bị các thiết bị cần thiết để dạy học chƣơng Cân bằng và
chuyển động của vật rắn nhằm phát triển năng lực thực nghiệm Vật lý;
5.5. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chƣơng “Cân bằng và
chuyển động của vật rắn” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm;
5.6. Xây dựng đề kiểm tra đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh
sau khi học chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”;
5.7. Thực nghiệm sƣ phạm các phƣơng án dạy học đã thiết kế.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu chƣơng trình mơn Vật lý trung học phổ thơng;
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến năng lực thực nghiệm trong dạy
học Vật lí trung học phổ thơng.
6.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu hoạt động dạy và học vật lí ở trƣờng trung học phổ thơng qua
trao đổi trực tiếp với giáo viên và học sinh;
- Thí nghiệm vật lý;
- Thực nghiệm sƣ phạm.
6.3. Phƣơng pháp thống kê toán học


4

7. Đóng góp của luận văn
7.1. Về lí luận
Luận văn đã hệ thống đƣợc cơ sở lí luận về bồi dƣỡng năng lực thực
nghiệm cho học sinh trong dạy học vật lý ở trƣờng trung học phổ thông.
7.2. Về ứng dụng

Sửa chữa đƣợc 1 bộ thí nghiệm, chế tạo 2 bộ thí nghiệm mới dùng cho dạy
học chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” phỏng theo phƣơng pháp
thực nghiệm;
Thiết kế đƣợc 3 kế hoạch bài học (giáo án) dạy học chƣơng ““Cân bằng
và chuyển động của vật rắn” vật lý 10 theo định hƣớng bồi dƣỡng năng lực thực
nghiệm cho học sinh gồm 2 bài học xây dựng kiến thức mới, 1 bài học bài tập;
Biên tập đƣợc 12 bài tập thí nghiệm chƣơng “Cân bằng và chuyển động
của vật rắn”;
Thiết kế 1 đề kiểm tra đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc chia
thành 3 chƣơng:
Chƣơng 1. Dạy học Vật lý phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh
(19 trang).
Chƣơng 2. Phát triển năng lực thực nghiệm trong dạy học chƣơng
“Cân bằng và chuyển động vật rắn” Vật lý 10 trung học phổ thông. (39 trang).
Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm (11 trang).


5

Chƣơng 1.
DẠY HỌC VẬT LÝ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM
CHO HỌC SINH
Chƣơng trình giáo dục phổ thơng mới đƣợc xây dựng theo hƣớng tiếp cận
năng lực. Năng lực thực nghiệm thuộc nhóm năng lực chun mơn, là một năng
lực thành phần của năng lực Vật lý, dạy học Vật lý ở trƣờng trung học phổ thơng
cần hình thành và phát triển cho ngƣời học năng lực này. Giới đây giới thiệu và
phân tích nội hàm khái niệm năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập
Vật lý.

1.1. Năng lực thực nghiệm của học sinh trong học vật lý
1.1.1. Khái niệm về năng lực [7, trang 196]
Năng lực đƣợc hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau:
- Năng lực là sự thành thạo, là khả năng thực hiện một công việc.
- Năng lực là thuộc tính tâm lý phức hợp, là điểm hội tụ của các yếu tố tri
thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và tinh thần trách
nhiệm.
- Năng lực gắn liền với khả năng hành động cho nên phát triển năng lực
chính là phát triển năng lực hành động.
- Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các nhiệm
vụ nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và
kinh nghiệm cũng nhƣ sự sẵn sàng hành động.
Các đặc trƣng cơ bản của năng lực[13]. [18]
- Đặc trƣng thứ nhất: Năng lực bộc lộ ở hoạt động (hành động, công việc)
- Đặc trƣng thứ hai: Năng lực thể hiện hoạt động mang lại hiệu quả, chất
lƣợng thành công.
1.1.2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực
Mục tiêu giáo dục về phẩm chất năng lực ở trong từng giai đoạn của giáo
dục, chƣơng trình các mơn học và hoạt động giáo dục. Năng lực là điều kiện


6

của hoạt động, vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động, cũng nhƣ phát triển
chính trong hoạt động đó.
1.1.2.1. Phân biệt dạy học theo định hướng phát triển năng lực với dạy
học theo tiếp cận trang bị kiến thức [1]. [17]. [18]
Dạy học định hƣớng phát triển năng lực tập trung vào việc mơ tả đầu ra,
có thể coi là “sản phẩm cuối cùng” của quá trình dạy học.
Bảng 1. So sánh chƣơng trình dạy học theo tiếp cận trang bị kiến thức và

chƣơng trình định hƣớng phát triển năng lực
Nội dung

Dạy học theo

Dạy học theo

tiếp cận trang bị kiến

định hƣớng phát triển năng lực

thức
Mục tiêu dạy học đƣợc mô

Kết quả học tập cần đạt đƣợc mô tả

Mục tiêu dạy tả không chi tiết và không

chi tiết và có thể quan sát, đánh giá

học

nhất thiết phải quan sát ,

đƣợc; thể hiện đƣợc mức độ tiến bộ

đánh giá đƣợc

của học sinh một cách liên tục.

Việc lựa chọn nội dung vào Lựa chọn những nội dung nhằm
Nội dung

các khoa học chuyên môn,

đạt đƣợc kết quả đầu ra đã quy

dạy học

không gắn với các tình

định, gắn với các tình huống thực

huống thực tiễn. Nội dung

tiễn. Chƣơng trình chỉ quy định

đƣợc quy định chi tiết trong những nội dung chính, khơng quy
chƣơng trình.

định chi tiết.

Giáo viên là ngƣời truyền

- Giáo viên chủ yếu là ngƣời tổ

Phƣơng

thụ tri thức, là trung tâm

chức, hỗ trợ học sinh tự lực và tích

pháp dạy

của q trình dạy học. Học

cực lĩnh hội tri thức. Chú trọng sự

học

sinh tiếp thu thụ động

phát triển khả năng giải quyết vấn

những tri thức đƣợc quy

đề, khả năng giao tiếp,...

định sẵn.

- Chú trọng sử dụng các quan
điểm, phƣơng pháp và kỹ thuật dạy


7

học tích cực, các phƣơng pháp dạy
học thí nghiệm, thực hành.
Tổ chức hình thức học tập đa dạng;
Hình thức

Chủ yếu dạy học lý thuyết

chú ý các hoạt động xã hội, ngoại

dạy học

trên lớp học

khóa, nghiên cứu khoa học, hoạt
động trải nghiệm; đẩy mạnh ứng
dụng công nghệ trong dạy học.

Đánh giá kết Tiêu chí đánh giá đƣợc xây

Tiêu chí đánh giá dựa vào năng lực

quả học tập

dựng chủ yếu dựa trên sự

đầu ra, có tính đến sự tiến bộ trong

của ngƣời

ghi nhớ và tái hiện nội dung quá trình học tập chú trọng khả

học

đã học.

năng vận dụng các tình huống thực
tiễn.

1.1.2.2. Các yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực [1]
+ Chƣơng trình giáo dục nhằm hình thành và phát triển cho học sinh
những phẩm chất: yêu nƣớc, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm.
+ Giáo dục phổ thơng hình thành và phát triển cho học sinh năng lực cốt
lõi: là năng lực cơ bản thiết yếu mà bất kỳ ai cũng cần phải có để sống, học tập
và làm việc có hiệu quả.
+ Năng lực đặc biệt: là những năng khiếu về văn nghệ, thể thao, trí tuệ....
nhờ tố chất sẵn có của mỗi con ngƣời.
1.1.2.3. Các loại năng lực [1]
Năng lực hành động là sự kết hợp của các loại năng lực sau:
- Năng lực xã hội: Là khả năng giao tiếp ứng xử xã hội trong những hoàn
cảnh cụ thể.
- Năng lực cá thể: Là khả năng xác định đƣợc, các sở trƣờng, sở thích và
năng khiếu của cá nhân, xây dựng và thực hiện kế hoạch phát triển cá nhân,


8

những quan điểm, chuẩn giá trị đạo đức và động cơ chi phối thái độ và hành vi
ứng xử.
- Năng lực chuyên môn: Là khả năng thực hiện các nhiệm vụ chuyên
môn cũng nhƣ khả năng đánh giá kết quả chun mơn một cách độc lập, có
phƣơng pháp và chính xác về mặt chuyên môn.
- Năng lực phƣơng pháp: Là những khả năng tiếp nhận, xử lý, đánh giá,
truyền thụ và trình bày tri thức.
1.1.3. Năng lực thực nghiệm

1.1.3.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm[13]. [17]
Năng lực thực nghiệm là tổ hợp kỹ năng, kiến thức và thái độ của chủ thể,
cho phép chủ thể giải quyết vấn đề bằng phƣơng pháp thực nghiệm.
Năng lực thực nghiệm là thành tố của năng lực khoa học, các môn khoa
học tự nhiên trong đó Vật lý có khả năng bồi dƣỡng cho học sinh năng lực thực
nghiệm.
1.1.3.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm[13]
Theo cấu trúc nguồn hợp thành năng lực thực nghiệm là tổ hợp kiến thức, kỹ
năng và thái độ đƣợc biểu diễn theo hình 1.1.

+ Kiến thức vật lí liên quan đến quá
trình cần khảo sát
+ Kiến thức về thiết bị, về an tồn
+ Kiến thức về xử lí số liệu, kiến
thức về sai số
+ Kiến thức về biểu diễn số liệu
dƣới dạng bảng biểu, đồ thị

+ Thái độ kiên nhẫn
+ Thái độ trung thực
+ Thái độ tỉ mỉ
+ Thái độ hợp tác
+ Thái độ tích cực

Năng lực thực nghiệm
Kĩ năng
+ Thiết kế phƣơng án thí nghiệm
+ Chế tạo dụng cụ
+ Lựa chọn dụng cụ
+ Bố trí thí nghiệm

+ Thực hiện thí nghiệm
+ Sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng
cụ đo, đọc số liệu
+ Sửa chữa các sai hỏng thông thƣờng
+ Quan sát diễn biến hiện tƣợng
+ Ghi lại kết quả, thu thập số liệu
+ Biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ
thị
+ Tính tốn sai số
+ Biện luận, trình bày kết quả
+ Tự đánh giá cải tiến phép đo

Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc năng lực thực nghiệm


9

Theo các hành động chủ yếu của hoạt động giải quyết vấn đề bằng
phƣơng pháp thực nghiệm của Vật lý học, năng lực thực nghiệm gồm các năng
lực thành tố và đƣợc biểu hiện ở bảng 2 [13, trang 165].
Bảng 2. Các năng lực thành tố của năng lực thực nghiệm
TT

Năng lực
thành tố

1

Biểu hiện hành vi
Mức 1

Mức 2

Mức 3

Phát hiện

Đặt đƣợc những câu hỏi về hiện tƣợng tự nhiên: Hiện

vấn đề

tƣợng diễn ra nhƣ thế nào? Điều kiện diễn ra hiện tƣợng là
gì? Những đại lƣợng nào mơ tả hiện tƣợng? Đo đại lƣợng
đó nhƣ thế nào? Các đại lƣợng trong hiện tƣợng tự nhiên
có mối quan hệ với nhau nhƣ thế nào?
Nhắc lại câu hỏi Đặt đƣợc câu hỏi

2

quan sát và gợi ý

qua quan sát tình

của giáo viên

huống có vấn đề

Đề xuất

Nêu đƣợc ý tƣởng giải quyết vấn đề/ câu trả lời giả định

giả thuyết/

cho vấn đề đặt ra.

dự đoán

Tiếp nhận ý tƣởng Lựa chọn ý tƣởng
đúng

3

Tự lực đặt câu hỏi

Tự lực đề xuất ý
tƣởng đúng

Suy ra hệ quả

Suy luận logíc và suy luận tốn học từ ý tƣởng để có hệ

logic

quả kiểm tra đƣợc bằng thí nghiệm
Lặp lại đúng suy

Suy ra đƣợc hệ quả Tự lực suy ra

luận logic đã có

logíc phù hợp có

đƣợc logíc phù

gợi ý của giáo viên. hợp
4

Xây dựng

Thiết kế sơ đồ thí nghiệm, mơ tả sơ đồ, dụng cụ vật liệu

phƣơng án

thí nghiệm, cách bố trí, tiến hành thí nghiệm, cách thu thập

thí nghiệm

xử lý số liệu thí nghiệm


10

Trình bày đƣợc

Đề xuất phƣơng án

Tự đề xuất đƣợc

phƣơng án thí

thí nghiệm khả thi

phƣơng án thí

nghiệm mà giáo

có gợi ý của giáo

nghiệm khả thi

viên đã nêu

viên.

Lựa chọn thiết

Làm đúng mẫu có

Làm đúng mẫu độc Thao tác linh

bị, lắp ráp thí

hƣớng dẫn

lập

kiểm tra

5

6

7

hoạt phát hiện

nghiệm, sử

và sửa chữa

dụng dụng cụ

đƣợc những

đo lƣờng

hỏng hóc nhỏ

Thực hiện

Thực hiện thí nghiệm theo phƣơng án khả thi đúng quy

thí nghiệm

trình, đạt kết quả
Thực hiện thí

Thực hiện thí

Tự lực thực

nghiệm có hƣớng

nghiệm thành cơng

hiện thí nghiệm

dẫn ở tất cả các

có hƣớng dẫn một

thành cơng

khâu

vài khâu

Thu thập,xử

Đo số liệu, ghi chép sắp xếp số liệu,tính tốn xử lý sai số

lí số liệu

theo đúng quy trình tƣơng ứng với các thiết bị đo đạc quan
sát
Thực hiện với sự

Thực hiện đúng có

hƣớng dẫn ở tất cả sự hƣớng dẫn một

các khâu
8

Tự lực hoàn
toàn

vài khâu

Rút ra kết luận. Nhận xét về tính đúng đắn của giả thuyết/ ý tƣởng. Nêu
kết luận và trả lời cho vấn đề nghiên cứu; Bình luận đánh
giá về phƣơng pháp giải quyết vấn đề.
Lặp lại theo trình

Thực hiện đúng có

Tự lực hồn

bày của giáo viên.

gợi ý

toàn


11

1.1.3.3. Vị trí của năng lực thực nghiệm
Chƣơng trình giáo dục phổ thông môn Vật lý xác định: năng lực đặc thù
trong mục tiêu giáo dục của môn Vật lý là năng lực Vật lý, gồm ba thành phần:
(1) Hiểu biết kiến thức Vật lý

(2) Tìm tịi và khám phá thế giới tự nhiên
(3) Vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn, ứng xử với tự nhiên phù hợp
với yêu cầu bền vững và bảo vệ môi trƣờng.
Nhƣ vậy theo văn bản này, năng lực thực nghiệm thuộc nhóm thứ (2) của
năng lực đặc thù môn Vật lý [13, trang 165].
1.1.3.4. Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm
Từ sơ đồ cấu trúc phƣơng pháp thực nghiệm vật lý [13]
8
7
1

Vấn đề

2

Giả thuyết

3

Hệ quả logíc

4

Thí nghiệm
5
Kiến thức

1

6

Thực tiễn

Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý

Từ sơ đồ cấu trúc phƣơng pháp thực nghiệm ta có thể đƣa ra các tiêu chí
đánh giá năng lực thực nghiệm theo bảng 3 sau.
Bảng 3. Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm
TT
1

Tiêu chí
Đề xuất vấn
đề nghiên cứu

Biểu hiện
Cấp độ 1

Cấp độ 2

Tiếp nhận vấn đề Phát biểu vấn đề
dựa trên quan sát

Cấp độ 3
Tự lực phát biểu
vấn đề quan sát


12

theo hƣớng dẫn của
giáo viên.
2

3

4

Nêu dự đoán

Tiếp nhận dự

khoa học

đoán

Suy ra hệ quả

Tiếp nhận

Lựa chọn dự đoán

đoán
Suy ra hệ quả logic Tự lực suy ra hệ

logic từ dự

có gợi ý của giáo

đoán

viên.

Xây dựng

Tiếp nhận

Tự lực nêu dự

quả logic

Xây dựng phƣơng

Tự lực xây dựng

phƣơng án thí phƣơng án thí

án thí nghiệm với

phƣơng án thí

nghiệm

sự hƣớng dẫn của

nghiệm

nghiệm

giáo viên.

5

Tiến hành thí

Bắt chƣớc

Tiến hành thí

Tự thao tác tiến

nghiệm kiểm

nghiệm với sự

hành thí nghiệm

tra

hƣớng dẫn của
giáo viên.

6

Xử lý số liệu

Làm theo mẫu

thí nghiệm

Xử lý số liệu với sự Tự lực xử lý số

hƣớng dẫn của

liệu

giáo viên.
7

Rút ra kết luận Tiếp nhận kết
luận

Rút ra kết luận với

Tự rút ra kết luận

sự hƣớng dẫn của
giáo viên.

1.2. Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm trong dạy học
Vật lý [13]
Theo Phạm Thị Phú, có 4 biện pháp dạy học phát triển năng lực thực
nghiệm trong môn Vật lý ở trƣờng phổ thông:
Biện pháp 1. Dạy học kiến thức mới theo phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý
Biện pháp 2. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lý.


13

Biện pháp 3. Tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo và nghiên cứu khoa
học (sáng chế kĩ thuật) có nội dung Vật lý.
Biện pháp 4. Tổ chức thi, kiểm tra đánh giá năng lực thực nghiệm của học

sinh.
1.2.1. Xây dựng kiến thức mới theo phương pháp thực nghiệm
1.2.1.1. Kĩ thuật dạy học kiến thức mới theo phương pháp thí nghiệm Vật
lý [13]. [17]
Theo Phạm Thị Phú kĩ thuật dạy học kiến thức mới theo phƣơng pháp thí
nghiệm Vật lý là một tiến trình gồm 7 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Đặt vấn đề nhận thức
Mục tiêu: HS xác định đƣợc câu hỏi cần phải trả lời trong bài học mới.
Phát biểu thành lời.
Biện pháp: Giáo viên. nêu thí dụ, hiện tƣợng, làm thí nghiệm... một cách
tự nhiên để xẩy ra các hiện tƣợng dẫn đến một tình huống: Học sinh dự đoán
diễn biến của hiện tƣợng xẩy ra trong những điều kiện nhất định nào đó, xác lập
mối quan hệ nào đó hoặc tìm ngun nhân của một hiện tƣợng nào đó. u cầu
này ngƣời học khơng thể giải quyết bằng tƣ duy tái hiện.
Giai đoạn 2. Xây dựng giả thuyết (dự đoán khoa học)
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh nêu đƣợc câu trả lời cho câu
hỏi đặt ra mang tính khái quát giả định sơ bộ, chƣa chắc chắn.
Biện pháp: Giáo viên hƣớng dẫn học sinh suy nghĩ dựa trên các cơ sở:
+ Kinh nghiệm sống
+ Suy luận tƣơng tự
+ Suy luận diễn dịch
Giai đoạn 3: Suy ra hệ quả logíc
Mục tiêu:
+ Học sinh nêu ra đƣợc một hệ quả logic có thể kiểm tra bằng thí nghiệm.


14

Biện pháp: Suy luận logíc và suy luận tốn học.
Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả

logíc
Mục tiêu :
+ Đề xuất đƣợc phƣơng án thí nghiệm: dụng cụ, cách bố trí thí nghiệm,
cách xử lí số liệu thí nghiệm.
+ Tiến hành thí nghiệm thực thu thập kết quả, xử lí kết quả, đối chiếu với
hệ quả.
+ Rút ra kết luận về sự phù hợp hay khơng phù hợp của hệ quả với
thí nghiệm.
Biện pháp: Giáo viên hƣớng dẫn học sinh xây dựng phƣơng án thí nghiệm
và tự lực tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
Giai đoạn 5. Thực hiện thí nghiệm
- Giáo viên hƣớng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm thu thập kết quả, xử
lý kết quả, và đối chiếu với hệ quả.
- Rút ra kết luận về sự phù hợp hay không phù hợp của hệ quả với thực
nghiệm
Biện pháp: Thực hiện thí nghiệm biểu diễn hoặc thí nghiệm trực diện theo
nhóm (thí nghiệm định lƣợng), cá nhân (nếu có điều kiện).
Giai đoạn 6. Hợp thức hóa kiến thức mới
+ Học sinh tự lực rút ra kiến thức mới, truyền đạt đƣợc nội dung kiến thức
mới (phát biểu định nghĩa, định luật).
Biện pháp: Học sinh phát biểu, giáo viên. nhận xét bổ sung chính xác hóa
kiến thức mới.
Giai đoạn 7. Vận dụng kiến thức
Mục tiêu: Học sinh nắm vững nội dung kiến thức mới ở mức độ vận dụng,
phân tích, tổng hợp, đánh giá.
Biện pháp:


15

+ Vận dụng tập dƣợt: Học sinh áp dụng để giải thích hiện tƣợng và giải
bài tập trong bài học kiến thức mới.
+ Vận dụng nâng cao: Trong tiết học bài tập, tiết học ứng dụng kỹ thuật
của định luật mới, xác định giới hạn ứng dụng của kiến thức mới.
* Sơ đồ hoạt động học của học sinh theo phƣơng pháp thực nghiệm
Vật lý (Hình 1.3)
1. Xác địnhvấn đề
học tập

7. Áp dụng
định luật

2. Nêu dự đoán
khoa học

6. Rút ra định
luật mới

3. Suy ra hệ quả
logic

5. Tiến hành
thí nghiệm
kiểm tra

4. Xây dựng
phƣơng án thí
nghiệm kiểm tra

Hình 1.3. Sơ đồ hoạt động học của học sinh theo phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý

1.2.1.2. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm Vật lý ở trường
trung học phổ thơng
Có thể hệ thống hóa các mức độ dạy học kiến thức mới theo phƣơng pháp
thực nghiệm Vật lý ở trƣờng trung học phổ thông theo bảng 4.
Bảng 4. Các mức độ dạy học kiến thức mới theo phƣơng pháp thực
nghiệm Vật lý.
Mức độ 1

T
T

Mức độ

Mức độ 3

Học

Học

Học

Học sinh Học

Học

sinh

sinh

sinh

tham gia

sinh

sinh

chứng tham gia chứng (bắt

chứng

tham gia

kiến

kiến

(bắt

Các giai đoạn
1 Xác định vấn đề nhận thức

Mức độ 2

(khuyến kiến

buộc)

buộc)

kích)
X

X

X


16

2 Nêu dự đoán khoa học

X

3 Suy ra hệ quả logic

X

X

X

X

4 Xây dựng PATN kiểm tra

X

X

X

X

5 Tiến hành TN kiểm tra

X

6 Rút ra kiến thức mới

X

X

7 Vận dụng kiến thức mới

X

X

X

X

X
X

X
X

X

X

1.2.2. Sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lý [13]. [17]. [20]
1.2.2.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm Vật lý vừa mang tính lý thuyết vừa mang tính thực
nghiệm, có tác dụng lớn trong việc bồi dƣỡng năng lực thực nghiệm cho học
sinh. Khi giải bài tập thí nghiệm địi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại
lƣợng một đại lƣợng Vật lý nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thơng
số Vật lý, hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải bằng lý thuyết.
Bảng 5 cho thấy sự tƣơng ứng của các kỹ năng thành tố của năng lực thực
nghiệm với các hành động giải bài tập thí nghiệm.
Bảng 5.
Các hành động trong q trình giải

Các kỹ năng thành tố của

bài tập thí nghiệm

năng lực thực nghiệm

1.

Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi câu

hỏi của bài toán phân tích bản chất Vật

1. Đặt vấn đề trên cơ sở các sự
kiện và quan sát. Phân tích vấn đề.

lý của bài tốn.
2.

Xây dựng phƣơng án giải (phƣơng

2. Hình thành giả thiết.

án thí nghiệm), lập luận tính tốn.
3.

Thực hiện giải: Tính tốn lập luận,

trình bày lời giải, (nếu có thể bằng lý

3. Nghiên cứu lý thuyết (suy ra hệ
quả logic từ giả thiết). Lập phƣơng án

thuyết). Hoặc lập phƣơng án thí nghiệm, thí nghiệm kiểm tra.


17

cách quan sát để thu thập số liệu.
4.

Tiến hành thí nghiệm quan sát

4. Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến
hành thí nghiệm xử lý kết quả.

hiện tƣợng, ghi nhận số liệu và xử lý kết
quả.
5.

5. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên
cứu.

Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi

của bài tốn.
1.2.2.2. Nhận dạng bài tập thí nghiệm vật lý
Căn cứ vào phƣơng thức giải và mức độ khó, bài tập thí nghiệm chia thành
hai loại.
a ) Bài tập thí nghiệm định tính
Là bài tập tính tốn định lƣợng; cơng cụ giải là những suy luận logíc trên
cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý và những quan sát định tính mà khơng có
phép đo đạc. Bài tập thí nghiệm định tính gồm bài tập làm thí nghiệm định tính
và bài tập nêu phƣơng án thí nghiệm.
* Bài tập thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tƣợng
Là bài tập mà yêu cầu học sinh
+ Làm thí nghiệm theo chỉ dẫn, và....
+ Quan sát, theo dõi, phát hiện và mô tả hiện tƣợng xẩy ra, và...
+ Giải thích các hiện tƣợng
Câu hỏi của loại bài tập này thƣờng là: (Cái gì xẩy ra nếu...? và tại sao lại
xẩy ra nhƣ vậy?)
Với câu hỏi thứ nhất HS phải làm thí nghiệm quan sát, mơ tả.
Đó là q trình tích lũy sự kiện.
Các hành động tƣ duy và thực hành nêu ra ở trên rõ ràng là có tác dụng tốt
để bồi dƣỡng cho học sinh các thao tác tƣ duy, phân tích, tổng hợp, so sánh, khái

qt hóa, các kỹ năng kỹ xảo thực hành khi tiến hành thí nghiệm, kỹ năng quan
sát có mục đích, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngơn ngữ nói và viết. Với dạng


18

câu hỏi này, học sinh buộc phải liên hệ với những định nghĩa, khái niệm, hiện
tƣợng Vật lý đã học với quan sát các hiện tƣợng xẩy ra trong thí nghiệm.
* Bài tập thiết kế phƣơng án thí nghiệm
Dạng bài tập này là học sinh căn cứ vào yêu cầu của bài toán, vận dụng
các định lý, định luật một cách hợp lý, và thiết kế phƣơng án thí nghiệm để:
+ Đo đạc một đại lƣợng Vật lý nào đó, hoặc...
+ Xác định sự phụ thuộc giữa các đại lƣợng Vật lý với nhau.
Chúng có tác dụng bồi dƣỡng năng lực khoa học, phát triển tƣ duy sáng
tạo, năng lực thiết kế, hình thành trực giác để phát triển năng lực cho học sinh.
Câu hỏi của dạng bài tập này thƣờng là:
- Làm nhƣ thế nào để đo đƣợc ... với các thiết bị ...?
- Hãy tìm cách xác định đại lƣợng ... với các thiết bị ...?
- Nêu phƣơng án đo ... với các dụng cụ ...?
- Lập phƣơng án đo một ...?
b) Bài tập thí nghiệm định lƣợng
Dạng bài tập này yêu cầu học sinh
- Đo đạc các đại lƣợng Vật lý với những thiết bị nào đó.
- Tìm ra mối liên hệ phụ thuộc giữa các đại lƣợng Vật lý liên quan đến
quy luật (với các thiết bị nhất định).
Có thể chia bài tập thí nghiệm định lƣợng làm 3 mức độ.
Mức độ 1. Cho thiết bị hƣớng dẫn học sinh làm thí nghiệm.
Yêu cầu học sinh làm thí nghiệm tìm quy luật/ đo đạc các đại lƣợng.
Mức độ 2. Cho thiết bị.
Yêu cầu học sinh thiết kế phƣơng án thí nghiệm, làm thí nghiệm tìm ra

quy luật hoặc đo đạc.
Mức độ 3.
Yêu cầu học sinh tự chọn thiết bị, thiết lập phƣơng án thí nghiệm, làm thí
nghiệm đo đạc hoặc tìm ra quy luật.


19

* Phạm Thị Phú đã tóm tắt sự phân loại bài tập thí nghiệm trong trƣờng
trung học phổ thơng theo sơ đồ (Hình 1.4).
Bài tập thí nghiệm Vật lý

Bài tập thí nghiệm định lƣợng

Bài tập thí nghiệm định tính

Làm thí nghiệm,
quan sát, mơ tả,
giải thích

Đo lƣờng đại
lƣợng Vật lý

Thiết kế
phƣơng án thí
nghiệm

Thiết kế minh họa
quy luật Vật lý

Ba mức độ
1. Điều gì xẩy
ra nếu...?

1. Làm thế
nào để đo...
với các thiết
bị.

2. Tại sao lại
xẩy ra nhƣ vậy
?

2. Nêu
phƣơng án
đo với các
thiết bị?

MĐ 1: Cho các thiết bị và hƣớng dẫn cách làm;
u cầu làm thí nghiệm đo đạc tìm quy luật.
MĐ 2: Cho thiết bị; yêu cầu lập phƣơng án thí
nghiệm, làm thí nghiệm đo đạc tìm quy luật.
MĐ 3: u cầu tự lựa chọn thiết bị, Lập
phƣơng án thí nghiệm, và làm thí nghiệm đo
đạc, tìm quy luật hoặc chứng minh một quy
luật.

Hình 1.4. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý.
1.2.2.3. Kĩ thuật thiết kế bài tập thí nghiệm vật lý
a) Mục đích

Các bài tập thí nghiệm nhằm củng cố, khắc sâu và mở rộng kiến thức Vật
lý. Nhằm bồi dƣỡng tƣ duy Vật lý cho học sinh bao gồm các thao tác tƣ duy
logíc và thực hành, bồi dƣỡng những thao tác của phƣơng pháp thí nghiệm để
hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm.
Về mặt giáo dục: Các bài tập có nội dung gần gũi với cuộc sống hằng
ngày có thể giải trong lúc đi tham quan, dạo chơi, các bài tập mang tính thiết kế,
chế tạo nhằm bồi dƣỡng hứng thú học Vật lý, khơi gợi trí tị mị, lịng khao khát
khám phá thế giới xung quanh.