Tổ chức hoạt động nhận thức cho học
sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông
Biên tập bởi:
Nguyễn Xuân Thành
Tổ chức hoạt động nhận thức cho học
sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông
Biên tập bởi:
Nguyễn Xuân Thành
Các tác giả:
Nguyễn Xuân Thành
phamxuanque
PGS.T.S Nguyễn Ngọc Hưng
Phiên bản trực tuyến:
/>MỤC LỤC
1. Quan điểm hiện đại của dạy học vật lý
2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật
lí
3. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
4. Thiết kế tiến trình dạy học bài: chuyển động thẳng biến đổi đều gia tốc
5. Thiết kế tiến trình dạy học bài: đường đi trong chuyển động biến đổi đều
6. Thiết kế tiến trình dạy học bài: chuyển động ném ngang, ném xiên
7. Thiết kế tiến trình dạy học bài: dao động điều hòa. con lắc lò xo
8. Thiết kế tiến trình dạy học bài: định luật bảo toàn động lượng
9. Tài liệu tham khảo Giáo trình tổ chức hoạt động nhân thức
Tham gia đóng góp
1/59
Quan điểm hiện đại của dạy học vật lý
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY
HỌC VẬT LÍ
Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới
Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến

động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình. Sự trao đổi, tranh luận giữa học
sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên nhằm tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía giáo
viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Thông qua các hoạt động
của học sinh với tư liệu học tập và sự trao đổi đó mà giáo viên thu được những thông tin
liên hệ ngược cần thiết cho sự định hướng của giáo viên đối với học sinh.
Hoạt động của giáo viên bao gồm hành động với tư liệu dạy học và sự trao đổi,
định hướng trực tiếp với học sinh. Giáo viên là người tổ chức tư liệu hoạt động dạy học,
cung cấp tư liệu nhằm tạo tình huống cho hoạt động của học sinh. Dựa trên tư liệu hoạt
động dạy học, giáo viên có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động của học sinh
với tư liệu học tập và định hướng sự trao đổi, tranh luận của học sinh với nhau.
Tóm lại, theo quan điểm hiện đại thì dạy học là dạy giải quyết vấn đề, quá trình
dạy - học bao gồm "một hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên tổ chức hoạt
động trí óc và tay chân của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội dung
dạy học, đạt được mục tiêu xác định". Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức định
hướng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lý của học sinh phỏng theo tiến trình của chu
trình sáng tạo khoa học. Như vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của hoạt động
dạy học như sau:
- Giáo viên tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho học sinh): học sinh hăng hái
đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết. Dưới sự chỉ
đạo của giáo viên, vấn đề được diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và
các nội dung cụ thể đã xác định.
- Học sinh tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Với sự theo dõi, định hướng,
giúp đỡ của giáo viên, hoạt động học của học sinh diễn ra theo một tiến trình hợp lí, phù
hợp với những đòi hỏi phương pháp luận.
- Giáo viên chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của học sinh, bổ sung, tổng kết, khái
quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học phù hợp với mục tiêu dạy học các
nội dung cụ thể đã xác định.
3/59
Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động
nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát
thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.
- Khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lô
gíc về cái cần tìm và / hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu
lượm các dữ liệu cần thiết và xen xét, rút ra kết luận về cái cần tìm.
- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả
tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích / tiên đoán các sự kiện và xem xét sự
phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ
suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận
kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ
sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất
phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây
dựng cái cần tìm.
Sơ đồ tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề
Theo tác giả Phạm Hữu Tòng, có thể khái quát tiến trình khoa học giải quyết vấn đề khi
xây dựng, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn một kiến thức cụ thể bởi sơ đồ hình 2.
5/59
6/59
Vai trò của tương tác xã hội trong tiến trình giải quyết vấn đề
Sự xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của riêng một nhà
khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên
xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội - nhận thức. Kết quả
nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người khác. Kết quả đó được
thông báo và trải qua sự tranh luận, phản bác, bảo vệ trong cộng đồng các nhà khoa học.
Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lí, bổ sung, hoàn thiện và được cộng đồng khoa
học chấp nhận. Chính vì vậy, từ sơ đồ trên và có kể đến cả vai trò của tương tác xã hội
trong quá trình xây dựng tri thức, thì có thể minh họa tiến trình xây dựng và bảo vệ tri
thức khoa học bằng sơ đồ hình 3.
7/59
Sự khác biệt giữa nghiên cứu khoa học và dạy học

bước rèn luyện cho học sinh thực hiện một số kỹ năng cơ bản bao gồm các thao tác chân
tay và các thao tác tư duy, giúp cho học sinh có khả năng quan sát, sử dụng các phương
tiện học tập Cuối cùng là phải cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức
vật lý phổ biến như phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô
hình
9/59
Các pha của tiến trình dạy học giải quyết
vấn đề
CÁC PHA CỦA TIẾN TRÌNH DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Để phát huy đầy đủ vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động cá nhân và thảo luận tập
thể nhằm giải quyết vấn đề cũng như vai trò của giáo viên trong việc tổ chức, kiểm tra,
định hướng các hoạt động đó thì với mỗi nhiệm vụ nhận thức cần phải được thực hiện
theo các pha như sau:
Pha "Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề"
- Pha thứ nhất: "Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề". Trong
pha này, giáo viên giao cho học sinh một nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. Dưới sự hướng
dẫn của giáo viên, học sinh quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyện
thực hiện nhiệm vụ. Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban
đầu của học sinh được thử thách và học sinh ý thức được khó khăn. Lúc này vấn đề đối
với học sinh xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của giáo viên vấn đề đó được chính thức diễn
đạt.
Pha "Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề"
- Pha thứ hai: "Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề".
Sau khi đã phát biểu vấn đề, học sinh độc lập hoạt động, xoay trở để vượt qua khó khăn.
Trong quá trình đó, khi cần phải có sự định hướng của giáo viên. Trong quá trình tìm
tòi giải quyết vấn đề, học sinh diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải
quyết vấn đề của mình và kết quả thu được, qua đó có thể chỉnh lý, hoàn thiện tiếp. Dưới
sự hướng dẫn của giáo viên, hành động của học sinh được định hướng phù hợp với tiến
trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần. Qua quá trình
dạy học, cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, các tình huống

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG
BIẾN ĐỔI ĐỀU. GIA TỐC
Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức của bài học.
13/59
Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm để hỗ trợ hoạt động của học sinh trong dạy học
Để có thể tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức theo tiến trình xây dựng kiến
thức trong sơ đồ trên, phương tiện thí nghiệm phải giúp cho học sinh có thể xác định
được vận tốc của các vật theo thời gian. Với các dụng cụ thí nghiệm như bộ cần rung
điện, bộ dùng tia lửa điện hay đồng hồ thời gian thì việc xác định nhiều giá trị vận tốc
trong quá trình chuyển động của vật đòi hỏi phải tốn nhiều thời gian đo đạc, tính toán
nên không thể thực hiện trong một tiết học. Hơn nữa với việc sử dụng đồng hồ đo thời
gian thì việc xác định nhiều vận tốc tức thời trong một chuyển động lại phải thông qua
nhiều chuyển động được coi là giống nhau. Như vậy, việc xác định vận tốc của đồng
thời hai vật chuyển động để có thể so sánh chúng với nhau càng khó khăn hơn gấp bội.
Để giải quyết vấn đề đó, chúng ta sử dụng phần mềm phân tích video xác định được tọa
độ của các vật chuyển động tại mỗi thời điểm, sau đó máy tính sẽ giúp học sinh trong
việc tính toán vận tốc tức thời và cho các bảng số liệu v-t và vẽ các đồ thị v-t. Căn cứ
vào đó học sinh có thể đưa ra nhận xét về sự biến đổi của vận tốc theo thời gian cũng
như so sánh sự biến đổi vận tốc của hai chuyển động mà đưa ra khái niệm gia tốc.
Theo định nghĩa vận tốc trung bình, vận tốc tức thời, chúng ta có thể tính gần
đúng vận tốc của vật chuyển động tại mỗi thời điểm bằng cách tính vận tốc trung bình
trên quãng đường rất ngắn giữa hai điểm lân cận.
14/59
Ví dụ một vật chuyển động có các vị trí sau những khoảng thời gian bằng nhau
Δ t rất nhỏ là A, B, C, D thì vận tốc tức thời của chuyển động đó tại các điểm B, C có
thể được tính gần đúng theo công thức: V
B
= AC/2Δ t = (x
C
- x

sử dụng phần mềm để phân tích đồng thời hai vật chuyển động tăng tốc trong cùng một
tệp phim nhằm so sánh chúng với nhau.
Học sinh hoạt động theo nhóm với phần mềm phân tích video, trong quá trình thao
tác với phần mềm, học sinh phải lần lượt trả lời các câu hỏi trắc nghiệm do phần mềm
đưa ra về dạng chuyển động, sự biến đổi của vận tốc Ngoài việc tránh không để học
sinh chỉ biết kích chuột vào các núm chức năng khi sử dụng phần mềm thì những câu
hỏi này cũng góp phần rèn luyện cho học sinh phương pháp tư duy khoa học khi nghiên
cứu bằng thực nghiệm. Kết quả hoạt động với phần mềm phân tích video, học sinh sẽ
thu được đồng thời hai đồ thị vận tốc là những đường thẳng đi lên. So sánh hai chuyển
động này, học sinh thấy được sự giống nhau của chúng là vận tốc tăng tỉ lệ thuận với
thời gian. Điểm khác nhau là một vật có vận tốc tăng nhanh hơn vật kia. Chính vì sự
khác nhau này dẫn đến việc cần phải tìm đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi vận tốc
của chuyển động, đó là độ biến thiên vận tốc trong một đơn vị thời gian. Từ đồ thị vận
tốc tà đường thẳng đi lên, học sinh viết được công thức v
t
= v
0
+ at và suy ra a = (v
t
-
v
0
)/Δ t chính là độ tăng vận tốc trong một đơn vị thời gian. So sánh hai đồ thị trên màn
hình, chuyển động nào có đồ thị dốc hơn thì có a lớn hơn và vận tốc tăng nhanh hơn.
Trong phần báo cáo kết quả và thảo luận, nếu học sinh mới chỉ dừng lại ở nhận
xét rằng hai chuyển động giống nhau ở chỗ đều có vận tốc tăng tỉ lệ thuận với thời gian
còn khác nhau ở chỗ vật nọ tăng tốc nhanh hơn vật kia thì giáo viên sẽ tiếp tục đưa ra
yêu cầu để học sinh đi tìm đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên vận tốc của chúng như
trên. Cuối cùng, giáo viên thông báo với học sinh rằng chuyển động của các vật như trên
gọi là chuyển động nhanh dần đều. Ngược lại, những chuyển động có vận tốc giảm tỉ lệ

vật chuyển động" và nhận xét về sự biến đổi vận tốc của chúng.
{Học sinh hoạt động tìm tòi giải quyết vấn đề}
HS: Vận tốc của các vật đều tăng tỷ lệ thuận theo thời gian vì có đồ thị v-t là đường
thẳng đi lên. (Hình 11)
GV: Như vậy, hai chuyển động này khác nhau ở điểm nào? Có thể dùng thuộc tính nào
để phân biệt chúng?
HS: Hai chuyển động khác nhau ở chỗ chúng có tốc độ tăng vận tốc khác nhau. Để phân
biệt hai chuyển động, chúng ta cần phải so sánh độ tăng vận tốc của chúng trong một
đơn vị thời gian.
Với vật 1: v
1
= a
1
t + b
1
a
1
= (v
1
- b
1
)/t
Với vật 2: v
2
= a
2
t + b
2
a
2

tỏ được đồ thị đó có dạng là một parabol. Để xác định tọa độ của vật tại mỗi thời điểm
sau những khoảng thời gian bằng nhau ta có thể thực hiện được bằng phương pháp dùng
đồng hồ cần rung điện hay dùng tia lửa điện. Tuy nhiên, từ kết quả thí nghiệm thu được
trên băng giấy, để có được bảng số liệu và đồ thị thì cần rất nhiều thời gian để đo và vẽ
nên không thể hoàn thành trong một tiết học. Chính vì lý do này mà chúng có thể dùng
phần mềm phân tích video để học sinh sử dụng trong giờ học. Nhờ sự trợ giúp của máy
tính mà việc xác định tọa độ của vật và vẽ các đồ thị được thực hiện nhanh chóng, dành
thời gian cho các thao tác trí tuệ của học sinh. Học sinh sẽ sử dụng các bộ thí nghiệm
thực trong các buổi làm thí nghiệm thực hành.
Kết quả thí nghiệm:
22/59
Phân tích tiến trình dạy học
Trong pha chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh, giáo viên đặt ra cho học sinh bài
toán cần xác định vị trí tại thời điểm t của một vật chuyển động nhanh dần đều với vận
tốc ban đầu v
0
, gia tốc a. Với bài toán này, học sinh thấy rằng cần phải tìm hiểu xem
quãng đường mà vật chuyển động nhanh dần đều đi được phụ thuộc như thế nào vào
thời gian chuyển động. Học sinh phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu là tìm công thức
tính đường đi trong chuyển động nhanh dần đều.
Để xây dựng được công thức đường đi trong chuyển động biến đổi đều, học sinh
cần phải nắm được cách biểu diễn đường đi trong chuyển động thẳng đều để từ đó suy
luận tương tự và đưa ra cách biểu diễn đường đi trên đồ thị vận tốc. Vì vậy, trước hết
giáo viên phải yêu cầu học sinh nhắc lại công thức tính đường đi trong chuyển động
thẳng đều, vẽ đồ thị vận tốc - thời gian trên hệ trục tọa độ v-t và cho học sinh thấy rằng
có thể biểu diễn đường đi bằng diện tích của hình chữ nhật giới hạn bởi đồ thị vận tốc
và các trục tọa độ. Sau khi học sinh đã nắm được cách biểu diễn đường đi như trên, giáo
viên gợi ý học sinh suy luận tương tự để đưa ra cách biểu diễn đường đi trong chuyển
động nhanh dần đều trên đồ thị vận tốc.
23/59