Tài liệu Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí lớp 12 nâng cao phần “cơ học” [tt]

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức con người được coi là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội. Để đáp ứng được sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu tố quyết định, do đó điều này đặt ra cho ngành giáo dục là phải đào tạo ra những con người mới có đủ phẩm chất và năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với trình độ phát triển của xã hội. Muốn vậy đòi hỏi ngành giáo dục phải có sự đổi mới một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS). Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy được TTC, tự giác, chủ động và sáng tạo của HS. Điều đó đã được cụ thể hóa tại điều 28 của Luật Giáo Dục (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”. Thực trạng DHVL ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc giảng dạy kiến thức vật lí cho HS vẫn còn mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn HS chỉ ngồi nghe, tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng khai thác các phương tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH. Do đó để nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước thì tại Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa – hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Nghị quyết đã chỉ 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, kỹ 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, kỹ năng, phát triển năng lực…”. Nghị quyết cũng đã chỉ rõ trong quá trình giáo dục phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của quá trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức. Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng. Bởi vậy, trong dạy học vật lí (DHVL) ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS. Mặt khác, sự cần thiết của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động”. Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính trừu tượng, vì vậy cần phải được trực quan hóa trong quá trình dạy học (QTDH). Tuy nhiên, các thiết bị thí nghiệm (TBTN) ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông. - Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh và vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học phổ thông. 1 3. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL. - Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL. - Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN. - Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. - Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN, thực trạng của việc xây dựng và sử dụng TNTT trong DHVL ở trường phổ thông. - Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT. - Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT. - Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ trợ của TNTT. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS. 5. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT. 6. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. 7. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu gồm: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; Phương pháp nghiên cứu thực tiễn; Phương pháp thực nghiệm sư phạm; Phương pháp thống kê toán học. 8. Những đóng góp mới của luận án 8.1. Về mặt lí luận - Trên cơ sở nghiên cứu các khái niệm về TNTT, dựa trên các đặc điểm và các dấu hiệu của T NTT, tác giả đã làm rõ hơn nội hàm khái niệm TNTT và phân loại TNTT. - Căn cứ vào những ưu điểm của TNTT, cũng như các yêu cầu về tự tạo đã đề xuất được quy trình tự tạo TN, quy trình này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN. - Để có thể khai thác có hiệu quả các TNTT trong DHVL nhằm tích cực hóa HĐNT của HS, chúng tôi đã đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, trong quy trình này thì TNTT có thể được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH: sử dụng trong đề xuất vấn đề, sử dụng trong giải quyết vấn đề, và sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức. 8.2. Về mặt thực tiễn - Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, bao gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự 2 phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng; TN về hiện tượng cộng hưởng và TN sự phản xạ sóng. - Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề xuất và các TN đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Các tiến trình DH này nói chung và các TNTT nói riêng đã được tiến hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước đầu đã khẳng định được tính khả thi và hiệu quả của các TN này trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC nhận thức của HS trong QTDH và góp phần nâng cao kết quả học tập của HS. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của luận án gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Chương 3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học” Chương 4. Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí 1.1.1. Những nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới, hiện nay người ta đang quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử dụng TN và phương tiện trực quan trong DHVL, đó là: Xu hướng hiện đại hóa; Xu hướng đa phương tiện và nghiên cứu, khai thác và sử dụng TNTT. Trên thế giới, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT được quan tâm từ rất sớm bởi tính kinh tế và hiệu quả của nó trong DH. Loại TN này bắt đầu được quan tâm bởi các nhà giáo dục ở Canada, trong đó do tổ chức “Les petis desbrouillads” đi tiên phong, sau đó phát triển đến nhiều nước khác như: Đức, Pháp, Mĩ, Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu của việc nghiên cứu là nhằm tạo ra và sử dụng các TN theo hướng tăng cường tính trực quan trong QTDH và rèn luyện kỹ năng thực hành TN cho HS thông qua những TN do HS tự làm từ những vật liệu dễ tìm trong cuộc sống. Tại Hội nghị quốc tế được tổ chức ở trường Đại học Tổng Hợp Cairô, Ai Cập bàn về chuyên đề “Thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền và sự minh họa trong dạy học vật lí”, đã có rất nhiều báo cáo đề cập đến vai trò và tiềm năng của loại TN này trong DHVL ở trường phổ thông. Ở khu vực Châu Á và Châu Đại Dương, vấn đề tự làm đồ dùng DH được tiến hành với sự bảo trợ của UNESCO trong “Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” dưới tiêu đề “Phát triển các thiết bị dạy học rẻ tiền”. Ở Đức, đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu về TNTT như: Hans-Joachim Wilke; D.K Nachtigall; G. Tronicke… Các tác giả này đã đầu tư nghiên cứu về loại TN này và đã công bố các kết quả nghiên cứu trong nhiều công trình khác nhau, chẳng hạn như “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2007); “Experimente 1& 2, Blechendose. Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) của Hans-Joachim Wilke và G. Tronicke. Hay “Qualitative experimente mit einfachen Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) của các tác giả D. K. Nachtigall, J. Dieckhufer, G. Peters. Trong các công trình nghiên cứu này các tác giả đã tự tạo và hướng dẫn cách sử dụng nhiều TN trong các phần khác nhau như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu hết các TN trong đó là TNTT đơn giản làm từ những vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon nước ngọt, vỏ chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả 3 như: J. Duit, W. Muler , Kamel Wassef; M. El-Khishin; N.K Gobran cũng đã quan tâm nghiên cứu về vấn đề này. Xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở những TNTT đơn giản mà người ta đang ngày càng quan tâm đến các TNTT phức tạp. Tác giả Simon Fridrich Klaus, trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã tự tạo được một số TN để DH cho người khiếm thị và các TN này được chế tạo khá công phu và phức tạp. 1.1.2. Những nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà giáo dục học, lí luận DH nghiên cứu về TNTT như: Nguyễn Thượng Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn Giáo, Hà Văn Hùng - Lê Cao Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… Các tác giả đã nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT vào những mục đích khác nhau: sử dụng TNTT như là một phương tiện để tích cực hóa HĐNT của HS; sử dụng TNTT vào việc phát hiện và khắc phục những quan điểm sai lệch của HS; sử dụng TNTT như là một phương tiện hỗ trợ trong tổ chức DH: DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án… Trong công trình luận án “Nghiên cứu quan niệm của HS về một số khái niệm vật lí trong phần Quang học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường trung học cơ sở” của Lê Văn Giáo, tác giả đã nghiên cứu một cách có hệ thống cơ sở lí luận về quan niệm của HS trong DH nói chung và quan niệm của HS về một số khái niệm trong phần Quang học, Điện học nói riêng. Trong nghiên cứu này, tác giả đã xem TNTT là một trong những phương tiện trong việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của HS trong DHVL ở trường phổ thông. Tác giả đã nghiên cứu tự tạo được 12 TN trong phần Quang học, Điện học và đã vận dụng các TN đó vào tiến trình DH khắc phục quan niệm sai lệch của HS, trong các tiến trình DH đó GV sử dụng các TNTT đã xây dựng để đặt vấn đề, làm bộc lộ quan niệm của HS, tiếp đó GV tiến hành TN để làm cho HS thấy sự vô lí của các quan niệm sai lệch của mình, trên cơ sở đó để hình thành quan niệm vật lí cho HS. Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng DH phần Dao động và Sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục thường xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn đã đưa ra 3 biện pháp nâng cao chất lượng DHVL ở các trung tâm giáo dục thường xuyên, đó là: Biên soạn tài liệu tự học có hướng dẫn và tài liệu tra cứu phần Dao động và sóng lớp 12; Tăng cường sử dụng các TN đơn giản tự làm và rèn luyện kĩ năng tự học cho học viên lớn tuổi. Trong đó tác giả đã đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo và sử dụng TNTT trong DH, vì theo tác giả TN là phương tiện trực quan rất quan trọng trong DHVL. Trong nghiên cứu của mình, tác giả đã thiết kế, chế tạo được 8 TN đơn giản trong phần Dao động và Sóng và đã vận dụng vào soạn thảo 6 bài tự học có hướng dẫn và một tài liệu tra cứu thuật ngữ vật lí thuộc phần Dao động và Sóng lớp 12. Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả Đồng Thị Diện và Lê Cao Phan. Trong công trình nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DH Cơ học lớp 6 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện, tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc DHVL theo định hướng phát huy TTC nhận thức, sáng tạo của HS; vai trò của TN vật lí trong DH, đặc biệt là sự cần thiết của việc xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DHVL và vị trí của TN đơn giản trong tiến trình DH GQVĐ. Công trình nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo mới, cải tiến và hoàn thiện được 15 dụng cụ TN đơn giản thuộc phần Cơ học vật lí 6. Tác giả đã vận dụng cơ sở lí luận về sơ đồ lôgic của tiến trình khoa học GQVĐ khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng một tri thức cụ thể và các TNTT đơn giản đã xây dựng vào thiết kế 6 tiến trình DH phần Cơ học vật lí 6. Trong tiến trình DH cụ thể, GV luôn định hướng giúp đỡ HS trong việc tiếp nhận nhiệm vụ học tập và giải quyết nhiệm vụ. Sau mỗi tiết học, GV giao nhiệm vụ học tập về nhà cho HS tìm kiếm nguyên vật liệu và tự đề xuất phương án TN liên quan đến nội dung kiến thức đã học. 4 Tác giả Lê Cao Phan với công trình luận án “Xây dựng và sử dụng các TN vật lí tự làm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS trung học cơ sở”, đã nghiên cứu cơ sở lí luận về vai trò của TN vật lí nói chung và TN tự làm nói riêng trong việc tích cực hóa hoạt động học tập vật lí của HS ở trường THCS. Trong luận án, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và đề xuất 26 TN tự làm với các nguyên vật liệu rẻ tiền và dễ tìm trong cuộc sống hằng ngày; đề xuất được 5 phương án tổ chức hoạt động học tập với các TN vật lí tự làm và thiết kế được 9 giáo án DH minh họa các phương án TN đã đề xuất theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS trong DH. Trong từng tiến trình DH cụ thể, GV liên tiếp tổ chức các tình huống học tập bắt buộc HS phải suy nghĩ trả lời, hoặc định hướng và giúp đỡ HS trong giải quyết nhiệm vụ học tập. Ngoài ra việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL còn được quan tâm nghiên cứu bởi tác giả Huỳnh Trọng Dương. Trong công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH vật lí ở trường trung học cơ sở”, tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DH nói chung và DHVL nói riêng; phân tích và chỉ rõ vai trò của TN vật lí trong việc phát huy TTC trong HĐNT vật lí của HS. Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được 5 biện pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí của HS THCS; đề xuất được 6 biện pháp sử dụng TN trong DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS. Tác giả đã xây dựng được 10 TN vật lí và tiến hành thiết kế tiến trình DH một số kiến thức vật lí lớp 7, lớp 8 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS thông qua các biện pháp sử dụng TN đã đề xuất. Trong quá trình DHVL, TTC nhận thức và sáng tạo của HS được đánh giá thông qua trạng thái biểu hiện trên nét mặt của HS như: hăng hái, không khí giờ học sôi động… Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả: Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý… Trong công trình luận án “Xây dựng và sử dụng TBTN trong DH chương Sóng cơ học ở lớp 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” của Nguyễn Anh Thuấn, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN trong DHVL theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS. Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được quy trình xây dựng TBTN và quy trình sử dụng TBTN trong DHVL. Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đã đề xuất, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN, đó là: kênh sóng nước; mô hình sóng ngang; TBTN về hiện tượng sóng trên các vật đàn hồi; khay sóng nước và nguồn âm dùng mạch IC trong DH chương “Sóng cơ học”. Với 5 TBTN đã xây dựng, tác giả đã tiến hành soạn thảo 4 giáo án DH theo sơ đồ tiến trình GQVĐ khi xây dựng một kiến thức cụ thể theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS. Trong quá trình tổ chức DH, sự phát triển TTC, sáng tạo của HS được xem xét qua từng bài học cụ thể trong quá trình TNSP như: HS phát biểu dự đoán và đề xuất phương án TN kiểm tra dự đoán; HS dùng các từ ngữ chính xác hơn trong việc giải thích, đề xuất các phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức HS tích cực tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức… Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của HS trong DH chương “Dao Động Cơ” ở lớp 12 trường THPT của Dương Xuân Quý, tác giả đã nghiên cứu tổ chức DH GQVĐ theo hình thức hoạt động nhóm theo hướng phát triển TTC nhận thức và phát triển năng lực sáng tạo của HS trong DHVL. Trong đó tác giả đã xây dựng được 6 TBTN thực tập trong chương “Dao động cơ”, bao gồm: TN con lắc lò xo nằm ngang; TN con lắc lò xo thẳng đứng; TN con lắc đơn; TN con lắc vật lí; TN tổng hợp dao động điều hòa và TN dao động cưỡng bức. Trong đó tác giả sử dụng các TBTN đã xây dựng và vận dụng tiến trình DH GQVĐ bằng con đường suy luận lí thuyết để tổ chức DH theo hình thức hoạt động nhóm, đã soạn thảo được 4 bài học tương ứng với 6 nội dung kiến thức trong chương “Dao động cơ” 5 theo hướng phát triển TTC và năng lực sáng tạo của HS. Trong các tiến trình DH kiến thức có sử dụng TBTN thực tập, tác giả đều thực hiện theo sơ đồ đã đề xuất, đó là: làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu; giải quyết vần đề và rút ra kết luận.. 1.2. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết đối với đề tài luận án Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển và mở rộng. Ngày nay, TNTT không chỉ là những TNTT đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại. Do đó để có thể hiểu đầy đủ hơn về loại TN này trong DHVL nhằm khai thác và sử dụng có hiệu quả trong QTDH thì trong nghiên cứu về TNTT cần phải làm rõ hơn về mặt nội hàm của khái niệm này và phân loại. Để việc tự tạo TN đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi và phát huy tốt vai trò của nó trong QTDH, nhất là trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL thì việc tự tạo TN và sử dụng vào tổ chức DH cần phải tuân theo một quy trình nhất định, do đó cần phải nghiên cứu đề xuất được quy trình tự tạo TN và quy trình sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS trong QTDH. Trên cơ sở quy trình đã đề xuất, vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. Phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao là phần có nội dung kiến thức tương đối khó, có tính trừu tượng so với khả năng nhận thức của HS, vì vậy cần phải được trực hóa bằng TN. Bên cạnh đó, các TBTN phần này ở trường phổ thông còn hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT trong DH phần này là rất cần thiết, có tính khả thi. Với hướng nghiên cứu này thì vấn đề đặt ra cho đề tài của luận án là phải giải quyết được những vấn đề sau đây: - Cần phải làm rõ nội hàm của khái niệm TNTT và phân loại TNTT. - Đề xuất quy trình tự tạo TN và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. - Đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 2.1.1. Quá trình nhận thức của học sinh HĐNT của HS trong DHVL cũng trải qua ba giai đoạn giống như quá trình nhận thức của con người, đó là: Nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính và nhận thức thực tiễn. Ba giai đoạn này có mối quan hệ với nhau rất mật thiết. Trong đó, nhận thức cảm tính là giai đoạn đầu tiên của quá trình nhận thức, trong giai đoạn này giúp con người hình thành cảm giác, tri giác và biểu tượng về các sự vật, hiện tượng, làm cơ sở cho quá trình nhận thức tiếp theo là nhận thức lý tính. Nhận thức lý tính còn gọi là tư duy, là giai đoạn phản ánh những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật hiện tượng, những mối quan hệ có tính quy luật và nhận thức lý tính được thể hiện ở các hình thức như: khái niệm, phán đoán và suy luận. Vì vậy, trong DHVL để HS hiểu rõ bản chất của sự vật hiện tượng để đi đến một khái niệm, phán đoán, suy luận nào đó trong quá trình nhận thức thì bắt buộc HS phải luôn thực hiện các thao tác 6 tư duy như: phân tích, tổng hợp, so sánh… và các hành động nhận thức như: xác định bản chất của sự vật hiện tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ. Giai đoạn cuối cùng của quá trình nhận thức, đó là nhận thức thực tiễn. Nhận thức thực tiễn có vai trò kiểm nghiệm tri thức đã thu nhận được. Như vậy, thực tiễn chẳng những là điểm xuất phát của nhận thức, là yếu tố đóng vai trò quyết định đối với sự hình thành và phát triển của nhận thức mà còn là nơi nhận thức luôn hướng tới để kiểm nghiệm tính đúng đắn của nó. Vì thế mà thực tiễn vừa là cơ sở, động lực, mục đích của nhận thức và là tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý. Trong thực tế DH, các hiện tượng vật lí rất phong phú, đa dạng và phức tạp. Vì vậy trong quá trình DHVL, để HS có thể tự lực hoạt động và chiếm lĩnh kiến thức, GV cần rèn luyện cho HS các hành động nhận thức vật lí cụ thể, như: Quan sát hiện tượng tự nhiên, nhận biết đặc tính bên ngoài của sự vật, hiện tượng; Phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản; Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng…. Trong HĐNT của HS luôn xảy ra hai thao tác, đó là: thao tác vật chất và thao tác tư duy. Thao tác vật chất, đó là: Nhận biết bằng các giác quan; Sử dụng các dụng cụ đo; Làm TN (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị)….. và thao tác tư duy bao gồm: phân tích; tổng hợp; so sánh; trừu tượng hóa; khái quát hóa; cụ thể hóa; suy luận quy nạp; suy luận diễn dịch và suy luận tương tự. 2.1.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề Trong QTDH để phát huy TTC nhận thức của HS, chúng tôi đã tìm hiểu tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí, các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. 2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí Trong QTDH để nâng cao chất lượng, hiệu quả DH và giúp GV nhận biết HS có tích cực hay không, chúng tôi đã nghiên cứu khái niệm TTC; Tích cực hóa hoạt động nhận thức, những biểu hiện của TTC nhận thức và các biện pháp phát huy TTC nhận thức của HS trong DHVL. 2.3. Thí nghiệm tự tạo 2.3.1. Khái niệm Trong quá trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT trong DHVL, các tác giả đã đưa ra những định nghĩa khác nhau về TNTT. Theo tác giả Hans-Joachim Wilke (Đức):“Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm được dùng trong dạy học vật lí và được tự tạo ra với những vật liệu và dụng cụ phổ biến trong đời sống hằng ngày”. Các tác giả H. Joachim Schlichting, C. Berthold, D. Binzer, M. Herfert, H. Hilscher, J. Kraus, C. Möller... cho rằng: “Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm được tạo ra với phương tiện chủ yếu là bàn tay với những vật liệu trong đời sống hằng ngày”. Theo tác giả Lê Cao Phan: “Thí nghiệm tự làm là thí nghiệm do giáo viên hoặc học sinh thực hiện bằng các nguyên vật liệu dễ tìm kiếm, rẻ tiền, sẵn có ở địa phương, phù hợp với hoàn cảnh của nhà trường và học sinh”. Còn tác giả Đồng Thị Diện thì cho rằng: “Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm mà việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm đòi hỏi ít vật liệu, dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm và gia công các vật liệu; dễ bố trí, thao tác và không tốn nhiều thời gian”. Các định nghĩa trên tuy có nội dung và cách diễn đạt khác nhau nhưng đều có những điểm chung là: - Yếu tố quan trọng nhất của TNTT là làm bằng tay, bàn tay là phương tiện chủ yếu để tạo ra TN; - Vật liệu dùng để thiết kế, chế tạo TN là những vật dụng phổ biến và dễ tìm kiếm trong đời sống hàng ngày. Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển và mở rộng. Hiện nay, TNTT không chỉ là những TN đơn giản, rẻ tiền mà nó có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại. Do đó, chúng ta có thể hiểu: Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm từ đơn giản đến phức tạp được 7 tạo ra chủ yếu bằng tay từ những nguyên vật liệu, thiết bị, linh kiện phổ biến trong đời sống hằng ngày và được sử dụng trong quá trình dạy học. 2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo 2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản TNTT đơn giản là những TN được tạo ra từ những vật liệu, dụng cụ thông dụng dễ kiếm như: vỏ lon bia, vỏ chai nước khoáng, gỗ… TNTT đơn giản thường là những TN định tính. Người ta cũng có thể gọi TNTT đơn giản là TN đơn giản, rẻ tiền. 2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp TNTT phức tạp là những TN được tạo ra từ các dụng cụ thông dụng nhưng có quá trình gia công, chế tạo dụng cụ TN phức tạp hơn so với TNTT đơn giản. 2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại TNTT hiện đại là những TN được tạo ra trong đó có sử dụng các thiết bị và linh kiện điện tử hiện đại như: vi điều khiển, mạch điện tử, bo mạch, led 7 đoạn, pin mặt trời… Những TN này thường là những thiết bị tự động. 2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo  Ưu điểm - Góp phần làm phong phú thêm các phương tiện trực quan, qua đó trực quan hóa được nhiều hiện tượng và quá trình vật lí. - Dễ chế tạo (đối với TNTT đơn giản): vật liệu, dụng cụ và linh kiện dễ kiếm, phương tiện dùng để gia công đơn giản, không cần kĩ năng phức tạp. - Điểu kiện để thực hiện TN: không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất như mạng điện; phòng bộ môn… nên có thể tiến hành ở các trường phổ thông khác nhau. - Việc bố trí và tiến hành TN đơn giản, không tốn nhiều thời gian. - Kết quả TN: rõ ràng, dễ quan sát, có sức hấp dẫn và kích thích hứng thú học tập của HS; Gần gũi với những hiện tượng trong đời sống hằng ngày. - Dễ thao tác: lắp ráp, tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN. - Dễ vận chuyển, bảo quản và an toàn trong chế tạo cũng như trong quá trình tiến hành TN. - Phát huy tính tích cực, tự lực và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS như: Đề xuất phương án TN; Bố trí TN; Tiến hành TN và xử lí kết quả TN; Thiết kế và chế tạo TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.  Hạn chế: Bên cạnh những ưu điểm, TNTT cũng có những hạn chế nhất định, đó là hạn chế về tính thẩm mĩ và độ bền. Những hạn chế trên là do các dụng cụ TN được gia công thủ công và bằng tay, không được sản xuất theo dây chuyền công nghệ. 2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí  Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh Trong hoạt động DH, TTC của HS có liên quan và chịu ảnh hưởng của các yếu tố như: nhu cầu, động cơ và hứng thú. Do đó trong DHVL, muốn kích thích được hứng thú học tập của HS thì việc sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS phải tạo ra được sư ngạc nhiên bất ngờ, kết quả TN trái với dự đoán của các em HS thì khi đó các yếu tố tiềm ẩn của HS như: tính tò mò, hiếu kì, hiếu động của HS sẽ bị tác động, qua đó sẽ kích thích được hứng thú học tập vật lí của HS trong giờ học. Khi DH bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” vật lí lớp 12 nâng cao, GV có thể sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập vật lí của HS như sau: - GV giới thiệu dụng cụ TN, cách lắp đặt TN như (Hình 2.1a) và nêu các bước tiến hành TN. Sau đó, GV yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN. 8 - HS nêu dự đoán hiện tượng TN xảy ra: Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng cùng lúc; Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2; Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 1. - GV tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng, kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2 (Hình 2.1b), trái với dự đoán của nhiều HS và gây ra cho các em sự ngạc nhiên bất ngờ, qua đó sẽ kích thích hứng thú học tập của các em HS trong giờ học. Hình 2.1a.b. TN momen quán tính phụ thuộc vào sự phân bố đối với trục quay Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh Trong QTDH để phát huy tính tự lực và sáng tạo của HS trong hoạt động học tập thì việc giao nhiệm vụ và hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo TN nhằm kiểm chứng kiến thức đã thu nhận được là một hoạt động mang tính sáng tạo, đòi hỏi cao về tính tự giác, tự lực của HS, do đó có tác dụng rất tốt trong việc tích cực hóa HĐNT của HS. Việc thiết kế, chế tạo TN đòi hỏi HS phải vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn trong việc tự đề xuất và lựa chọn phương án TN thích hợp, trên phương án TN đã chọn HS sẽ tìm kiếm các nguyên vật liệu, dụng cụ TN cần thiết; tự gia công, chế tạo dụng cụ TN theo phương án đã chọn; sau đó lắp ráp, tiến hành TN và giải thích hiện tượng TN. Các hoạt động đó đều góp phần vào việc phát huy TTC nhận thức và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS, làm tăng hứng thú học tập của HS và đặc biệt là đảm bảo niềm tin của HS đối với kiến thức vật lí. Việc vận dụng kiến thức đã biết vào giải thích các kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các kiến thức đó ở nhiều phần khác nhau của chương trình vật lí. Nhờ vậy, chất lượng kiến thức của HS được nâng cao. Đối với những TN do HS tự thiết kế, chế tạo thì khi tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV cần bố trí thời gian để HS trình bày trước lớp về kết quả đạt được. Chẳng hạn: Sau khi GV giao nhiệm vụ cho từng nhóm HS và hướng dẫn HS cách thiết kế, chế tạo nhằm minh họa kiến thức “Momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay”. Khi tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV nên dành thời gian để các nhóm HS báo cáo trước lớp về kết quả TN do các nhóm tự thiết kế và chế tạo. - Nhóm 1, nhóm 2 trình bày trước lớp về kết quả TN do nhóm tự thiết kế, chế tạo (Hình 2.2a; Hình 2.3a). Sau đó, tiến hành TN để minh họa kiến thức đã thu nhận và vận dụng kiến thức đã học vào giải thích hiện tượng TN (Hình 2.2b; Hình 2.3b).  Hình 2.2a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) Hình 2.3a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, 9 chế tạo)  Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh HĐNT vật lí có mối quan hệ rất chặt chẽ với kỹ năng thực hành và TN là một trong những phương tiện quan trọng trong việc phát huy TTC nhận thức, rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS trong DH. khi HS có kỹ năng thực hành thì các em sẽ tham gia tích cực vào quá trình học tập trên lớp cũng như ở nhà. Vì vậy trong DHVL, việc sử dụng TNTT vào tổ chức hoạt động DH đòi hỏi tính tự lực của HS trong việc đề xuất phương án TN; lắp ráp, thao tác tiến hành TN; Xử lí kết quả TN; Sử dụng các dụng cụ đo. Qua đó góp phần vào việc rèn luyện kỹ năng thực hành TN cho HS.  Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo của học sinh Trong DHVL, việc sử dụng TNTT để kiểm tra đánh giá kỹ năng thực hành vật lí của HS dựa vào các tiêu chí sau: Xác định mục đích TN; Bố trí và tiến hành TN; Thu thập và xử lí kết quả TN; Đề xuất phương án TN. Việc kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS có thể được tiến hành trên lớp hoặc hoạt động tự học ở nhà của HS. Trong DHVL, nếu TNTT được sử dụng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS trên lớp nên dựa vào các tiêu chí sau: Quan sát và giải thích được hiện tượng kết quả TN xảy ra; Bố trí và thực hiện được TN theo sự hướng dẫn của GV; Đề xuất được phương án TN để kiểm tra kiến thức đã thu nhận. Nếu TNTT được dùng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS trong hoạt động tự học ở nhà nên dựa vào các tiêu chí sau: Đề xuất được phương án TN; Gia công, chế tạo được các dụng cụ TN; Trình bày được cách lắp ráp, tiến hành TN; Cách thu thập và xử lí kết quả TN. 2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí 2.4.1. Tự tạo thí nghiệm 2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm  Về mặt khoa học - Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công, tạo ra hiện tượng rõ ràng, đúng với bản chất vật lí và điều khiển được các yếu tố tác động; - Quá trình thiết kế, chế tạo cần ứng dụng các thành tựu mới trong khoa học; Có cấu tạo gọn nhẹ, thuận tiện trong quá trình sử dụng (tháo lắp, bố trí và tiến hành TN); Đảm bảo an toàn trong sử dụng, dễ sửa chữa, bảo quản và vận chuyển.  Về mặt sư phạm - TNTT có thể được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới, củng cố và vận dụng kiến thức. - Kết quả của TNTT phải gắn liền với nội dung bài học, xuất hiện đúng lúc trong tiến trình DH, đồng thời kết quả TN phải được sử dụng cho mục đích DH một cách hợp lí, logic và không gượng ép; Phải ngắn gọn, hợp lí và cho kết quả ngay nhằm đảm bảo về mặt thời gian của tiết học. - Tạo điều kiện cho HS phát huy được TTC nhận thức trong và ngoài giờ học thông qua việc đề xuất và lựa chọn phương án TN, thiết kế và chế tạo dụng cụ TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.  Về mặt thẩm mĩ Các dụng cụ TNTT phải có kích thước đủ lớn, đảm bảo cho cả lớp quan sát nhằm giúp cho HS dễ theo dõi diễn biến của TN để có thể rút ra được những kết luận cần thiết; TN phải có màu sắc thích hợp và hình dáng đẹp đẽ lôi cuốn sự chú ý của HS, đặc biệt là cần làm nổi bật bộ phận cần quan sát.  Về mặt kinh tế 10 Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo giá thành không cao nhờ sử dụng các nguyên vật liệu, dụng cụ và linh kiện có sẵn và dễ tìm trong cuộc sống hằng ngày. 2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí Xác định mục tiêu dạy học Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng quy trình tự tạo TN Nghiên cứu nội dung bài học có thể được thực hiện theo 9 bước sau: Bước 1. Xác định mục tiêu dạy học; Bước 2. Nghiên cứu nội dung bài học; Bước 3. Tìm hiểu Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm; Bước 4. Đề xuất, lựa TN Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm chọn phương án thí nghiệm; Bước 5. Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Bước 6. Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm; và linh kiện cần thiết Bước 7. Lắp ráp thí nghiệm; Bước 8. Tiến hành thí nghiệm; Bước 9. Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm Hoàn thiện thí nghiệm. 2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí Lắp ráp thí nghiệm 2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo Tiến hành thí nghiệm - Xác định rõ logic của tiến trình DH, trước khi tiến hành TN GV phải xác định được mục đích của TN (đề xuất vấn đề, giải quyết Hoàn thiện thí nghiệm vấn đề hay củng cố và vận dụng kiến thức). Sơ đồ 2.1. Quy trình tự tạo thí nghiệm - Trước khi tiến hành TN, GV cần định hướng HS vào những hiện tượng cần quan sát. Xác định các nhiệm vụ của HS trong việc quan sát hoặc tiến hành TN. Đối với TN định lượng, HS phải lập bảng giá trị đo trước khi tiến hành TN, xử lí kết quả TN và rút ra kết luận về các dấu hiệu, mối liên hệ của bản chất hiện tượng. Đối với TN định tính, HS phát biểu các kết quả đã quan sát và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng. - Xác định rõ các dụng cụ TN cần sử dụng, sơ đồ lắp ráp, các bước tiến hành TN. - Cần phải kiểm tra sự hoạt động của các dụng cụ TN trước giờ học một cách kỹ lưỡng, tiến hành thử TN nhiều lần để đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công. - Khi sử dụng các TN vào tổ chức hoạt động DH phải tuân theo các quy tắc an toàn, tránh cảm giác lo sợ đối với HS mỗi khi tiến hành TN. 2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo  Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn đề xuất vấn đề Trong giai đoạn mở đầu bài học, TNTT được xem là phương tiện tỏ ra rất có hiệu quả trong việc đề xuất vấn đề cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú, lòng ham thích muốn tìm hiểu nguyên nhân, bản chất của các sự vật hiện tượng. Việc sử dụng TN trong giai đoạn này có thể thực hiện theo các bước sau: Giới thiệu các dụng cụ TN và cách lắp đặt TN; Nêu các bước tiến hành TN; Dựa vào kiến thức, kinh nghiệm sẵn có của HS, GV yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN; Tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng; Từ kết quả TN, GV gợi ý và hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu.  Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn giải quyết vấn đề Trong giai đoạn này, có hai con đường để thực hiện, đó là: con đường quy nạp (dùng TN để hình thành kiến thức) và con đường diễn dịch (kiểm chứng kiến thức bằng TN). - Nếu dùng TNTT để hình thành kiến thức, GV tiến hành TN, HS quan sát thu thập và xử lí số liệu. Sau đó, GV định hướng, giúp đỡ HS trong việc hình thành kiến thức mới. - Nếu dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận, GV hướng dẫn HS đi đến kiến thức mới bằng con đường suy luận lí thuyết: hướng dẫn HS đề xuất giải pháp GQVĐ bằng cách dựa vào những kiến thức đã biết, cách vận dụng các kiến thức đã biết đó như thế nào. Sau đó, GV tiến hành TN để kiểm chứng kiến thức 11 mới thu nhận được: hướng dẫn HS xác định nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra; cách bố trí và tiến hành TN và hướng dẫn HS rút ra kết luận về kết quả TN.  Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức Trong giai đoạn củng cố và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng, TNTT có thể được sử dụng theo ba hướng sau: Thứ nhất: GV sử dụng TNTT để tiến hành TN, yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra và vận dụng các kiến thức mới vào giải thích hiện tượng; Thứ hai: GV hướng dẫn HS tiến hành TNTT, quan sát hiện tượng xảy ra và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng; Thứ ba: GV hướng dẫn và giao nhiệm vụ cho HS về nhà tự đề xuất và lựa chọn phương án TN; tìm kiếm dụng cụ TN; gia công, chế tạo dụng cụ và tiến hành TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận. Việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao có thể được tóm tắt qua sơ đồ sau: ĐỀ XUẤT VẤN ĐÊ Sử dụng TNTT để tạo tình huống có vấn đề trong học tập nhằm kích thích hứng thú học tập của HS. Sau đó, GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu. TỐ CHỨC HĐNT CHO HS VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA TNTT Theo con đường quy - Tiến hành TNTT. - Thu thập và xử lí số liệu. nạp - Rút ra kiến thức mới. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Theo con đường diễn - Bằng con đường suy luận lí thuyết, đi đến kiến thức mới. dịch - Dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận. - GV tiến hành TNTT, HS quan sát và giải thích hiện tượng. CỦNG CỐ, VẬN - HS tiến hành TNTT, quan sát và giải thích hiện tượng. DỤNG - HS tự tạo TN để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận. Sơ đồ 2.2. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL 2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao Để đánh giá thực trạng của việc DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, chúng tôi đã tiến hành điều tra 54 GV và 630 HS ở 5 trường phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp. 2.5.1. Mục đích điều tra - Tìm hiểu các PPDH chủ yếu của GV khi tổ chức DH phần “Cơ học” và tình hình các TBTN ở các trường phổ thông; Tìm hiểu việc thiết kế, chế tạo TN phục vụ cho việc DHVL. - Tìm hiểu những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng TN tổ chức hoạt động DH; - Tìm hiểu hiệu quả của việc sử dụng TN trong DHVL đối với hoạt động học tập của HS trong giờ học (hứng thú, tích cực tham gia xây dựng bài học,…). 2.5.2. Phương pháp điều tra Điều tra GV và HS ở trường phổ thông qua phiếu triều tra; Trực tiếp quan sát phòng thực hành TN vật lí ở một số trường phổ thông và trao đổi với cán bộ quản lí phòng thực hành TN về tình hình TBTN vật lí lớp 12; Trao đổi trực tiếp với GV, HS và dự giờ GV bộ môn. 12 2.5.3. Kết quả điều tra Kết quả điều tra về thực trạng DH phần “Cơ học” cho thấy: - Các TBTN phần “Cơ học” được trang bị tương đối đầy đủ theo danh mục quy định tối thiểu của Bộ nhưng chất lượng không đảm bảo. Vì thế việc sử dụng chúng vào DH gặp khó khăn. - PPDH mà GV sử dụng trong DH phần “Cơ học” chủ yếu là phương pháp thuyết trình. Do đó, HS học tập một cách thụ động, không có cơ hội tham gia vào quá trình tìm kiếm kiến thức, vì vậy HS không có hứng thú trong học tập. - Các hình thức tổ chức hoạt động DH cho HS chưa đa dạng, phong phú và vận dụng một cách linh hoạt nên chưa tạo ra được một môi trường học tập sinh động, sôi nổi và hứng thú. - Một bộ phận GV chậm đổi mới, vẫn sử dụng chủ yếu PPDH truyền thống (truyền thụ kiến thức một chiều), do đó không phát huy được TTC nhận thức của HS trong quá trình học tập. - Trong củng cố bài học, GV thường dùng theo kiểu thông báo, tái hiện kiến thức cho HS là chủ yếu, ít tổ chức tình huống học tập nhằm kích thích hứng thú cho HS trong giờ học. - Nếu có sử dụng TN, GV chỉ sử dụng những TN đã được cung cấp theo danh mục tối thiểu của Bộ. GV rất ít tự tạo TN để sử dụng trong DH, nguyên nhân là do: Chất lượng TBTN không đảm bảo, xuống cấp nên kết quả không chính xác; TBTN thiếu đồng bộ; Việc chuẩn bị TN mất thời gian. - GV đều cho rằng việc tự tạo TN để sử dụng trong DHVL là rất cần thiết nhằm góp phần tích cực hóa HĐNT của HS. Tuy nhiên, nhiều GV cũng cho rằng việc không thường xuyên tự tạo TN là do tốn nhiều thời gian, khó khăn trong việc tìm kiếm dụng cụ và chế tạo dụng cụ TN. - Quan điểm “thi cái gì, dạy cái nấy” còn khá phổ biển ở nhiều GV và HS, trong khi đó việc thi cử không chú ý đến TN và kỹ năng thực hành TN của HS trong DHVL nên GV và HS thường xem nhẹ vai trò của TN. CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC” 3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao Qua nghiên cứu nội dung chương trình vật lí lớp 12 phần “Cơ học”, chúng tôi nhận thấy rằng một số nội dung, kiến thức vật lí sau có thể thiết kế, chế tạo TN để kiểm chứng hoặc minh họa các kiến thức được suy ra bằng con đường suy luận lí thuyết. Sơ đồ 3.1. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT 13 3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao Căn cứ vào các yêu cầu khi tự tạo TN và quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Trong phần này, chúng tôi chỉ trình bày những hình ảnh TN đã xây dựng. 3.2.1. Thí nghiệm tự tạo sóng dừng - Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây - Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây - Sóng dừng phụ thuộc vào tần số của máy phát 3.2.2. Thí nghiệm tự tạo ghi đồ thị dao động điều hòa 3.2.3. Thí nghiệm tự tạo bảo toàn momen động lượng Phương án 1: Chuyển động của Phương án 2: Ghế xoay khung nhôm xoay quanh trục 3.2.4. Thí nghiệm tự tạo giao thoa sóng nước 3.2.5. Thí nghiệm tự tạo khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn 14 Phương án 3: Chuyển động của người gỗ xoay quanh trục 3.2.6. Thí nghiệm tự tạo momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay Phương án 1: Chuyển động của hai hộp tròn trên mặt phẳng nghiêng Phương án 2: Chuyển động của đĩa tròn, vành tròn trên mặt phẳng nghiêng 3.2.7. Thí nghiệm tự tạo hiện tượng cộng hưởng 3.2.8. Thí nghiệm tự tạo sự phản xạ sóng 3.2.9. Thí nghiệm tự tạo momen động lượng của vật rắn đối với trục quay 3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo 3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng” ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ - GV giới thiệu dụng cụ TN: bộ rung, giá đỡ,… và cách bố trí TN. - Nêu các bước tiến hành TN: cung cấp nguồn cho bộ rung; Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp; Quan sát hiện tượng xuất hiện trên sợi dây; Sau đó ta thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát, quan sát hiện tượng xuất hiện trên sợi dây. - Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: Sợi dây sẽ dao động; Xuất hiện sóng truyền trên sợi dây; Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây thay đổi; Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây không thay đổi. - Tiến hành TN cho HS quan sát. - Kết quả TN: trên sợi dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại (bụng sóng) xen kẽ những điểm dao động với biên độ cực tiểu (nút sóng); Số bụng sóng và nút sóng thay đổi khi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát thay đổi. - GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao trên sợi dây lại xuất hiện hiện tượng đó (những bụng sóng và nút sóng xen kẽ cách đều nhau) và hiện tượng đó gọi là gì ? Điều kiện để có hiện tượng đó trên sợi dây là gì và phụ thuộc vào những yếu tố nào? 15 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ  Dùng TN hình thành kiến thức: + Hướng dẫn HS tiến hành TN về sự phản xạ sóng. + Yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra khi dao động của thước đến đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định. + Rút ra kết luận kiến thức mới: Sóng phản xạ có cùng tần số và cùng bước sóng với sóng tới, nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới.  Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lý thuyết bằng TN: - Đề xuất giải pháp: + Phương trình sóng tới tại đầu cố định B: u B  A cos 2  t (1) T + Phương trình sóng tại M cách B một khoảng MB = d: u  A cos 2  t  d  (2)  T M   + Phương trình sóng phản xạ tại B: u '   A cos 2 t  A cos  2 t    B   T T (3) + Phương trình sóng phản xạ tại M: u '  A cos 2  t  d    M   T  (4)     + Từ (3) và (4), ta tìm được phương trình dao động tại M do sóng tới và sóng phản xạ truyền đến:  t d t d  u  u M  u 'M  A cos 2     A cos 2      T  T   + Biên độ dao động tổng hợp tại M: a  2A  2d      2   Nếu khoảng cách (5) thì biên độ dao động tại M bằng không và tại M có một nút sóng. 1  Nếu khoảng cách d   k   thì biên độ dao động có giá trị cực đại, tại đó có một bụng sóng.  22 + Điều kiện để có sóng dừng trên dây đối với hai đầu cố định: - Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: hiện tượng sóng dừng; sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát. - Bố trí và tiến hành TN kiểm tra. - Rút ra kết luận về kết quả TN: + Hiện tượng trên sợi dây đàn hồi xuất hiện những điểm đứng yên xen kẽ với những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là hiện tượng sóng dừng. + Số bụng sóng, nút sóng thay đổi khi ta thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát. CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC - GV cho HS làm bài tập vật lí sau: Tìm số bụng sóng, biết tốc độ truyền sóng trên sợi dây đàn hồi có hai đầu định dài 60 cm là 15 m/s, biết tần số dao động là 50 Hz. 2lf - GV hướng dẫn HS giải bài tập, số bụng sóng được tính theo công thức: n  v - GV sử dụng TN sóng dừng để kiểm tra kết quả của bài toán: biết v=15m/s, điều chỉnh chiều dài của sợi dây l= 60cm và tần số f = 50Hz, quan sát số bụng sóng xuất hiện trên sợi dây. 16 3.3.2. Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ - GV giới thiệu dụng cụ TN: hai hộp tròn, lực kế, mặt phẳng nghiêng, thước thẳng bằng gỗ và cách bố trí TN. - Nêu các bước tiến hành TN: Kiểm tra khối lượng của hai hộp tròn bằng lực kế; Sau đó thả cho hai vật lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát chuyển động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng. - Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: + Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng cùng lúc; + Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2; + Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 1. - Tiến hành TN cho HS quan sát. - Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2. - GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao hai hộp tròn có cùng khối lượng, hình dạng, kích thước bằng nhau và được thả lăn ở cùng một độ cao nhưng hộp tròn 1 lại lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2? GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN: - Đề xuất giải pháp: biểu thức momen quán tính I = mr2 (1); phương trình động lực học của vật rắn M = I. (2). Sau đó thế (1) vào (2) ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen quán tính của vật. - Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay. - Bố trí và tiến hành TN. - Rút ra kết luận về kết quả TN: do momen quán tính của hộp tròn 2 lớn momen quán tính của hộp tròn 1 nên gia tốc góc của hộp tròn 2 nhỏ hơn gia tốc góc của hộp tròn 1. CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC - GV hướng dẫn HS tiến hành TN về chuyển động của đĩa tròn, vành tròn được thả ở cùng một độ cao lăn không trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng. - HS tiến hành TN theo sự hướng dẫn của GV. - GV yêu cầu HS quan sát và giải thích hiện tượng TN: vì sao đĩa tròn, vành tròn có cùng khối lượng và kích thước được thả ở cùng độ cao nhưng đĩa tròn lại lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước vành tròn? - GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng TN. CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm  Mục đích Mục đích của việc TNSP là kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt 17 động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông.  Nội dung  Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1 Quá trình TNSP vòng 1 gồm các bài dạy sau: Bài 2. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng; Bài 11. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng ; Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng.  Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 2 Quá trình TNSP vòng 2 gồm các bài học sau: Bài 2. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng; Bài 6. Dao động điều hòa; Bài 7. Con lắc đơn. Con lắc vật lí; Bài 11. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng; Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng; Bài 16. Giao thoa sóng.  Đối tượng Đối tượng là HS ở các trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp.  Thực nghiệm vòng 1: HS trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố Cao Lãnh và trường THPT Đốc Binh Kiều. Số HS được chọn TNSP vòng 1 là 370 HS, gồm 142 HS thuộc trường THPT Thiên Hộ Dương, 159 HS thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh và 69 HS thuộc trường THPT Đốc Binh Kiều.  Thực nghiệm vòng 2: HS trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố Cao Lãnh, trường THPT Tháp Mười và trường THPT Lấp Vò 2. Số HS được chọn TNSP vòng 2 là 549 HS, gồm 144 HS thuộc trường THPT Thiên Hộ Dương, 157 HS thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh, 86 thuộc trường THPT Tháp Mười và 162 HS thuộc trường THPT Lấp Vò 2.  Công cụ đánh giá và tiến trình thực nghiệm sư phạm  Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Việc đánh giá kết quả TNSP được xem xét qua các mặt sau: * Tính khả thi của các TNTT đã được xây dựng, được đánh giá thông qua các mặt sau: - Đảm bảo về mặt khoa học: Tạo hiện tượng rõ ràng, đúng bản chất vật lí; kết quả TN đảm bảo tính thuyết phục đối với HS. - Đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm: TN gắn liền hữu cơ với bài giảng; ngắn gọn cho kết quả ngay. - Thuận tiện trong quá trình sử dụng: Dễ lắp ráp, đảm bảo an toàn và tiện lợi trong việc bảo quản, sửa chữa và vận chuyển. - Đảm bảo về mặt kinh tế: Các nguyên vật liệu, dụng cụ, thiết bị và linh kiện phải có giá thành vừa phải, dễ tìm và có sẵn trong cuộc sống. * Tính khả thi của tiến trình DH đã soạn thảo, được đánh giá qua các mặt sau: - Các tiến trình DH có phù hợp với nội dung đổi mới PPDH môn vật lí ở trường THPT không? Có thuận lợi để GV dễ dàng thực hiện trong QTDH không? Có phù hợp khả năng tiếp thu kiến thức của các đối tượng HS không? - Việc giảng dạy theo tiến trình DH đã soạn thảo có đảm bảo thời gian quy định của một tiết học không? Có đạt mục tiêu của bài học không? - Việc sử dụng và tiến hành các TNTT chuẩn bị cho giờ học có thuận lợi không? Quá trình tiến hành các TN có nhanh chóng thu được kết quả không? 18 * Hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong tổ chức HĐNT nhằm phát huy TTC, tự lực của HS được đánh gia thông qua: - Số HS tham gia phát biểu, tham gia xây dựng bài học, tự giác giải quyết nhiệm vụ học tập; Số HS thảo luận, trao đổi và tham gia xây dựng kết luận kiến thức; - Chất lượng câu trả lời của HS; Khả năng sử dụng ngôn ngữ vật lí. * Chất lượng nắm vững kiến thức của HS được đánh giá thông qua các mặt sau: - Kết quả học tập của HS thông qua các bài kiểm tra trong quá trình TNSP; - Mức độ nắm vững kiến thức của HS thông qua các bài học trên lớp như: khả năng vận dụng lí thuyết vào làm bài tập, giải thích các hiện tượng trong thực tế có liên quan; khả năng đề xuất các phương án TN, đề xuất các dự đoán kiểm tra, các ý tưởng thiết kế TN; - Về kĩ năng của HS trong các giờ học tập trung vào kĩ năng quan sát, kĩ năng làm việc độc lập hoặc theo nhóm, kĩ năng phân tích, tổng hợp.  Quan sát giờ học Tất cả các giờ học ThN đều được quan sát và ghi chép về các hoạt động chính của GV và HS theo các nội dung sau: - Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động của HS trong tiết học; Các thao tác sử dụng TNTT của GV trong QTDH; - Không khí lớp học, TTC của HS thông qua số lần phát biểu trên lớp, tham gia xây dựng bài học, hoàn thành nhiệm vụ học tập; - Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả các bài kiểm tra); Khả năng vận dụng các kiến thức vào giải thích các hiện tượng vật lí.  Tiến trình thực nghiệm sư phạm Vòng 1: Tiến hành trong học kì I của năm học 2012 – 2013 tại trường THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh và THPT Đốc Binh Kiều. Vòng 2: Tiến hành trong học kì I của năm học 2013 – 2014 tại trường THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2. 4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm  Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1  Kết quả về mặt định tính - Ban đầu, khi tổ chức DH một số kiến thức theo tiến trình đã soạn thảo ở lớp ThN, HS còn bỡ ngỡ, thụ động và chưa mạnh dạn nêu lên các dự đoán hiện tượng TN sắp xảy ra, nhưng ở các tiết học sau thì HS đã mạnh dạn hơn trong việc nêu lên dự đoán hiện tượng. - Ở các tiết học trước các em HS còn thụ động, chưa mạnh dạn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập như: giải thích hiện tượng TN vừa quan sát, đóng góp ý kiến trong thảo luận nhóm,…thì ở các tiết học sau HS đã mạnh dạn hơn, chủ động hơn trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập. - Không khí lớp học ở lớp ThN sinh động hơn, HS học tập tập trung hơn, hứng thú hơn so với nhóm ĐC thể hiện qua số lần phát biểu và tham gia xây dựng bài học. - Ở các lớp ThN thì tư duy vật lí của các em HS được phát triển hơn so các em HS ở lớp ĐC. Vì ở lớp ThN GV luôn sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS như: đề xuất vấn đề nghiên cứu để mở đầu bài học, giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng kiến thức. Do đó để chiếm lĩnh được tri thức thì bắt buộc các em phải thực hiện các thao tác tư duy như: Quan sát, thu thập thông tin và xử lí số liệu, phân tích, so sánh…qua đó tư duy vật lí của các em được phát triển.  Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2  Kết quả về mặt định lượng 19 Để đánh giá chất lượng kiến thức của HS ở lớp ĐC và ThN, GV cho HS thực hiện 02 bài kiểm tra 15 phút và 01 bài kiểm tra một tiết dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm khách quan (xem phụ lục ). Mục đích của bài kiểm tra là so sánh kết quả học tập của HS ở các lớp ThN và ĐC, sau đó tiến hành lập bảng thống kê kết quả điểm các bài kiểm tra và sử dụng các tham số thống kê đặc trưng để tính toán. Bảng 4.1. Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra Số bài đạt điểm xi Tổng số Nhóm bài 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 816 0 0 0 55 121 149 172 130 101 67 21 ThN 831 0 0 0 20 43 84 130 202 165 140 47 Bảng 4.2. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra Số % bài đạt điểm xi Tổng số Nhóm bài 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC ThN 816 831 0 0 0 0 0 0 6,74 2,41 14,83 5,17 18,26 10,11 21,08 15,64 15,93 24,31 12,38 19,85 8,21 16,85 2,57 5,65 Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra kiểm tra Bảng 4.3. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra Số % bài đạt điểm xi trở xuống Tổng số Nhóm bài 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ĐC 816 0 0 0 6,74 21,57 39,83 60,91 76,84 89,21 97,43 100 ThN 831 0 0 0 2,41 7,58 17,69 33,33 57,64 74,50 94,34 100 Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra Biểu đồ 4.2. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra 20