BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

TRẦN VIẾT NHÃ
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
KẾT NỐI VỚI MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG
“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 THEO HƢỚNG PHÁT HUY
TÍNH TÍCH CỰC VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO
CỦA HỌC SINH Chuyên ngành : Lí luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Anh Thuấn

HÀ NỘI – 2014

LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết
quả là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kì công trình nghiên cứu
nào khác.

Tác giả luận văn Trần Viết Nhã DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
GV
GV
HS
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA XÂY DỰNG VÀ SỬ
DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG
THPT 5
1.1. Tổ chức dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực, phát triển năng
lực sáng tạo của HS 5
1.1.1. Tính tích cực của HS trong học tập 5
1.1.2. Phát triển năng lực sáng tạo của HS. 8
1.2. Dạy học giải quyết vấn đề. 19
1.2.1. Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề 19
1.2.2.Vấn đề và tình huống có vấn đề 21
1.3. Thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông. 27
1.3.1. Khái niệm về thí nghiệm Vật lí 27
1.3.2. Đặc điểm của thí nghiệm Vật lí 28
1.3.3. Phân loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông
hiện nay 28
1.3.4. Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học 29
1.4. Thí nghiệm kết nối với máy vi tính trong dạy học Vật lí ở trƣờng
phổ thông 36
1.4.1. Vai trò của việc sử dụng thí nghiệm kết nối với máy vi tính trong dạy học
Vật lí 36
1.4.2. Sử dụng thiết bị thí nghiệm kết nối với máy vi tính trong dạy học Vật lí 37
1.5. Thực trạng của việc dạy học bài “Tự cảm” Vật lí 11 ở trƣờng
THPT trên huyện Thái Thụy tỉnh Thái Bình 38
1.5.1. Mục đích và phương pháp điều tra 38


3.4.1. Phân tích diễn biến của giờ học trong quá trình thực nghiệm sư phạm 71
3.4.2. Nhận xét của giờ thực nghiệm 77
3.4.3. Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Đổi mới phƣơng pháp dạy học là một trong những nhiệm vụ quan trọng
của cải cách giáo dục nói chung và cải cách bậc trung học phổ thông nói
riêng, việc đổi mới phƣơng pháp dạy học cũng nhƣ chƣơng trình giáo dục đã
đƣợc thực hiện một cách toàn diện theo hƣớng “lấy ngƣời học làm trung tâm”.
Dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và phát triển năng lực sáng
tạo của HS theo quan điểm học nhƣ nghiên cứu là một trong các mục tiêu
quan trọng trong đào tạo của trƣờng THPT. Để đạt đƣợc mục tiêu đó, nhất
thiết phải khuyến khích, tổ chức cho HS tƣ duy độc lập và đề xuất các dự
đoán (giả thuyết) khoa học trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề cũng
nhƣ đề xuất các phƣơng án kiểm tra các giả thuyết đó.
Để làm đƣợc điều đó không thể không kể đến vai trò của các thiết bị
dạy học trực quan, các dụng cụ thí nghiệm trong các tiết học thực hành. Tuy
nhiên, trong quá trình học tập đƣợc thực hiện tại các phòng thí nghiệm, với
các thiết bị thí nghiệm cũ đã lạc hậu thì không đáp ứng đủ yêu cầu của HS,
nếu trang bị đồng bộ, hiện đại thì chi phí quá cao. Các thí nghiệm truyền
thống và thí nghiệm ghép nối với máy vi tính hiện nay không có để đáp ứng
mục tiêu dạy học này đối với nội dung hiện tƣợng tự cảm.
Ngày nay, máy tính cá nhân đƣợc sử dụng rộng rãi trong việc nghiên

3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Các thí nghiệm hiện có ở Việt Nam và một số nƣớc trên thế giới :
Đức, Mỹ, Trung Quốc…
- Các thiết bị thí nghiệm đƣợc sử dụng trong dạy học tự cảm hiện có ở
Việt Nam.
3
- Các trƣờng THPT ở trên địa bàn huyện Thái Thụy , tỉnh Thái Bình.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế, chế tạo đƣợc thiết bị thí nghiệm và sử dụng chúng trong
dạy học bài “Tự cảm” Vật lí 11 theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề thì có thể
phát huy đƣợc tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lí luận về tổ chức dạy học theo hƣớng phát huy tính tích
cực, phát triển năng lực sáng tạo của HS, dạy học giải quyết vấn đề.
- Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm ghép nối với máy vi tính để tiến hành
các thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch.
- Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Tự cảm” Vật lí 11 có sử dụng thiết
bị thí nghiệm đã chế tạo theo hƣớng phát huy tính tích cực và phát triển năng
lực sáng tạo của HS.
- Thực nghiệm sƣ phạm
6. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lí luận tổ chức hoạt động nhận thức theo lí luận dạy học
hiện đại, từ đó đặt ra yêu cầu cho các thiết bị thí nghiệm cần phải thiết kế,
chế tạo.
- Nghiên cứu thực nghiệm thiết kê, chế tạo và thử nghiệm trong phòng
thí nghiệm.
- Điều tra thực tiễn việc dạy học bài “Tự cảm” tại các trƣờng THPT.
- Dùng thống kê toán học để xử lí, đánh giá kết quả điều tra trong thực
nghiệm sƣ phạm.
7. Đóng góp của đề tài

hội. Khác với động vật, con ngƣời không chỉ tiêu thụ những gì sẵn có trong
thiên nhiên mà còn chủ động, bằng lao động, sản xuất ra những của cải vật
chất cần cho sự tồn tại của xã hội, sáng tạo ra nền văn hóa ở mỗi thời đại.
Hình thành và phát triển tính tích cực xã hội đã là củng cố một trong các
nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục nhằm đào tạo những con ngƣời năng động,
thích ứng và góp phần phát triển cộng đồng. Có thể xem tính tích cực nhƣ là
một điều kiện đồng thời là một kết quả của sự phát triển nhân cách trong quá
trình giáo dục.
Tính tích cực nhận thức trong hoạt động là một tập hợp các hoạt động
nhằm làm chuyển biến vị trí của ngƣời học từ thụ động sang chủ động, từ đối
tƣợng tiếp thu tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả
học tập.
Tính tích cực, nét tính cách rất quan trọng trong nhân cách thể hiện ở
năng lực làm thay đổi thực tiễn, theo nhu cầu, mục đích của mình trong hoạt
động sản xuất, học tập, sáng tạo, đấu tranh,…
Tính tích cực cần phải đƣợc định hƣớng đúng đắn, phải nhằm phục vụ
cho những mục đích tốt đẹp, cao cả, thì hoạt động của con ngƣời mới có giá
trị đích thực, mới đem lại lợi ích cho bản thân và xã hội. Nét tính cách này
6
cần đƣợc giáo dục ngay từ bé bằng cách tạo ra những tình huống để trẻ em tự
tìm cách thỏa mãn đòi hỏi, đôi khi ngƣời lớn có thể mách bảo, nhƣng tránh lối
làm thay khiến tạo dần cho trẻ tính ỷ lại, thụ động, chờ đợi. Kết quả của mỗi
lần tự làm nhƣ vậy sẽ động viên trẻ hăng hái tự lập giải quyết các nhu cầu của
mình và dần dần chủ động tham gia vào công việc chung của gia đình, tập
thể. Để duy trì liên tục tính tích cực cần có sự theo dõi và đánh giá của ngƣời
lớn và tập thể, kể cả khi việc làm thành công cũng nhƣ khi khó khăn, trở ngại.
Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức. Hạt nhân cơ
bản của tính tích cực nhận thức là hoạt động tƣ duy của cá nhân đƣợc tạo nên
do thúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng. Nhu cầu nhận thức cái mới, nhu
cầu vƣơn lên một trình độ cao hơn là nguồn gốc tính tích cực hoạt động nhận

nhau ở từng cá thể HS, bộc lộ rõ ở các lớp HS bé, kín đáo ở HS lớp trên.
G.I. Sukina còn phân biệt những biểu hiện của tính tích cực học tập về
mặt ý chí:
- Tập trung chú ý vào vấn đề đang học
- Kiên trì làm xong các bài tập
- Không nản trƣớc những tình huống khó khăn
- Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học: tiếc rẻ cố làm cho xong
hoặc vội vàng gấp vở chờ đƣợc lệnh ra chơi.
1.1.1.3. Các cấp độ của tính tích cực trong học tập
Khi nói về tính tích cực ngƣời ta thƣờng đánh giá nó ở cấp độ cá nhân
ngƣời học trong quá trình thực hiện mục đích hoạt động chung. Theo
G.I.Sukina, chia tích cực ra làm ba cấp độ:
- Tính tích cực bắt chƣớc, tái hiện (xuất hiện do tác động bên ngoài): HS
bắt chƣớc hành động của GV, của bạn bè.
8
- Tính tích cực tìm tòi (đi liền với quá trình hình thành khái niệm, giải
thích tình huống nhận thức): HS tìm cách độc lập giải quyết bài tập đã nêu ra,
tìm lời giải hợp lí nhất.
- Tích cực sáng tạo (thể hiện khi chủ thể tìm tòi kiến thức mới): HS nghĩ
ra cách giải mới hoặc cố gắng lắp đặt những thí nghiệm mới.
1.1.1.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong học tập.
- Tiến hành dạy học ở những mức độ thích hợp nhất đối với trình độ phát
triển của HS. Một nội dung quá dễ hoặc quá khó đều không gây đƣợc hứng
thú. Nội dung dạy học phải mới, những cái mới không quá xa lạ với HS, cái
mới phải liên hệ với cái cũ, kiến thức phải thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, với
suy nghĩ hàng ngày, thoả mãn nhu cầu nhận thức của HS.
- Phƣơng pháp dạy học phải đa dạng (đặt và giải quyết vấn đề, ThN,
thực hành …), hình thức tổ chức phải phong phú (cá nhân, nhóm, tập thể…).
Phát huy tối đa hoạt động của HS hay nhất là tổ chức tình huống có vấn đề
đòi hỏi nêu dự đoán giả thuyết, tranh luận giữa những ý kiến trái ngƣợc. Bằng

Hình 1.1: Chu trình của quá trình sáng tạo trong vật lí
Trong quá trình này khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai
đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai
đoạn đƣa ra phƣơng án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ lí thuyết.
Trong hai giai đoạn này, không có con đƣờng suy luận lôgic mà phải chủ
yếu dựa vào trực giác. Vấn đề bản chất tâm lí học của trực giác là vấn đề về
cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện đƣợc bằng

Kiểm tra – Thực nghiệm
Các sự kiện khởi đầu
xuất phát
Mô hình - Giả thuyết
trừu tƣợng
Các hệ quả logic
10
con đƣờng suy luận lôgic. Đó là trƣờng hợp mà chủ thể nhận thức không có
đủ tri thức cần thiết cho việc biến cải tình huống dần dần để cuối cùng đi đến
giải quyết đƣợc nhiệm vụ. Ở đây, bắt buộc phải đƣa ra một phỏng đoán mới,
một giải pháp mới chƣa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự.
Tƣ duy trực giác khác với tƣ duy biện giải lôgic là ở chỗ: những bƣớc đi
của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu chặt chẽ, việc giải quyết vấn đề
lại giống nhƣ một phỏng đoán đòi hỏi có một căn cứ lôgic.
Nếu tri thức biện giải đƣợc đạt tới bằng con đƣờng suy luận lôgic liên
tục, liên tiếp, mà trong đó mỗi một tƣ tƣởng tiếp theo đều xuất phát một cách

- Từ những kinh nghiệm thực tế, từ các kiến thức đã có, HS nêu đƣợc
giả thuyết. Trong chế tạo dụng cụ thí nghiệm thì HS đƣa ra đƣợc các phƣơng
án thiết kế, chế tạo dụng cụ và cùng một thí nghiệm có thể đƣa ra đƣợc nhiều
cách chế tạo khác nhau. Đề xuất đƣợc những sáng kiến kĩ thuật để thí nghiệm
chính xác hơn, dụng cụ bền đẹp hơn,…
- HS đƣa ra dự đoán kết quả các thí nghiệm, dự đoán đƣợc phƣơng án
nào chính xác nhất, phƣơng án nào mắc sai số, vì sao?
- Đề xuất đƣợc những phƣơng án dùng những dụng cụ thí nghiệm đã chế
tạo để làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán và kiểm nghiệm lại lí thuyết đã học.
- Vận dụng kiến thức lí thuyết đã học vào thực tế một cách linh hoạt nhƣ
giải thích một số hiện tƣợng vật lí, giải thích kết quả thí nghiệm hoặc các ứng
dụng của vật lí trong kĩ thuật có liên quan.
1.1.2.3. Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS
1.1.2.3.1. Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng
kiến thức mới
Kiến thức vật lí trong trƣờng phổ thông là những kiến thức đã đƣợc loài
12
ngƣời khẳng định; tuy vậy, chúng luôn luôn là mới mẻ đối với HS. Việc
nghiên cứu kiến thức mới sẽ thƣờng xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi
HS phải đƣa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ.
Tổ chức quá trình nhận thức Vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho
HS trên con đƣờng hoạt động sáng tạo dễ nhận biết đƣợc: chỗ nào có thể suy
nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đƣa ra kiến thức mới, giải
pháp mới. Việc tập trung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng
tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tƣ duy trực giác nhạy bén, phong phú. Trong
nhiều trƣờng hợp, GV có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các
nhà bác học.
Theo quan điểm hoạt động, giáo trình vật lí đƣợc xây dựng đi từ dễ đến
khó, phù hợp với trình độ HS,tận dụng đƣợc những kinh nghiệm sống hàng
ngày của họ, tạo điều kiện cho họ có cơ hội đề xuất ra đƣợc những ý kiến

Thí dụ: quan sát hiện tƣợng xảy ra khi hai chùm sáng kết hợp giao nhau,
ta thấy: có những vân sáng và vân tối xen kẽ và cách đều nhau. Hiện tƣợng
này giống nhƣ hiện tƣợng xảy ra khi hai sóng nƣớc kết hợp giao nhau; ta cũng
thấy có những vân dao động với biên độ cực đại và những vân dao động với
biên độ cực tiểu xen kẽ nhau. Từ đó, ta có thể dự đoán là: ánh sáng cũng có
bản chất sóng nhƣ sóng nƣớc. Ở đây, biên độ của sóng ánh sáng biểu hiện ở
cƣờng độ sáng.
- Dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán sự giống nhau về
tính chất.
Thí dụ: Chất khí, chất lỏng, chất rắn đều cấu tạo bởi các phân tử riêng
biệt chuyển động hỗn loạn không ngừng, giữa chúng có những lực hút đẩy.
Thí nghiệm cho biết: chất khí nở ra khi nóng lên, có thể dự đoán: chất lỏng và
chất rắn cũng nở ra khi nóng lên.
14
c) Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tƣợng mà dự đoán giữa
chúng có quan hệ nhân quả.
Thí dụ: Sau một số lần quan sát thấy: khi cho một nam châm chuyển
động tƣơng đối so với một cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây có dòng điện
cảm ứng, ta có thể dự đoán: chuyển động tƣơng đối giữa nam châm và ống
dây là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng
d) Dựa trên nhận xét thấy: Hai hiện tƣợng luôn luôn biến đổi đồng thời,
cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng.
Thí dụ: Quan sát các hạt phấn hoa hòa trong nƣớc, ta thấy: chúng chuyển
động hỗn loạn không ngừng. Khi hơ nóng làm tăng nhiệt độ của nƣớc lên, ta
thấy: vận tốc chuyển động của các hạt phấn hoa (hạt Braonơ) tăng lên; ngƣợc
lại, khi làm giảm nhiệt độ của nƣớc, lại thấy: vận tốc của các hạt phấn hoa
giảm đi. Ta có thể dự đoán: sự tăng giảm nhiệt độ là nguyên nhân làm tăng
giảm vận tốc của các hạt Brao nơ.
e) Dựa trên sự thuận nghịch thƣờng thấy của nhiều quá trình
Thí dụ: Ta quan sát thấy dòng điện sinh ra quanh nó một từ trƣờng, vậy

đó có nghĩa là từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra đƣợc một hệ quả có
thể quan sát đƣợc trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả
rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không.
Hệ quả suy ra đƣợc phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở
cho dự đoán thì mới có ý nghĩa. Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì
dự đoán càng trở thành chắc chắn, sát với chân lí hơn.
Quá trình rút ra hệ quả thƣờng áp dụng suy luận lôgic hay suy luận toán
học. Sự suy luận này phải đảm bảo là đúng qui tắc, qui luật, không phạm sai
lầm. Những qui tắc, qui luật đó đều đã biết; cho nên, về nguyên tắc, sự suy
luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo thực sự, có thể kiểm soát đƣợc.
16
Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất đƣợc phƣơng án kiểm tra hệ
quả đã rút ra đƣợc. Thí dụ nhƣ: sau khi dự đoán rằng “tƣơng tự nhƣ chất lỏng,
chất rắn cũng nở ra khi nóng lên”, ta suy ra một hệ quả về một vật rắn cụ thể
nhƣ một thanh đồng chẳng hạn thanh đồng cũng sẽ nở ra khi bị hơ nóng. Cần
phải bố trí một thí nghiệm nhƣ thế nào để biết đƣợc thanh đồng có thực sự nở
ra khi bị làm nóng lên không? Có những cách nào để làm nóng thanh đồng
lên, có những cách nào để biết đƣợc thanh đồng có nở ra không? Cần đƣa ra
một thiết bị thích hợp để phối hợp hai cách đó, khiến ta có thể đồng thời làm
nóng thanh đồng và nhận biết đƣợc nó nở ra.
Trƣớc đây, HS chƣa bao giờ làm việc này. Thực tế cũng có nhiều cách
làm khác nhau, HS có thể đƣa ra một vài phƣơng án mà họ cho là hợp lí. GV
là ngƣời có nhiều kinh nghiệm hơn, sẽ hƣớng dẫn HS phân tích tính khả thi
của mỗi phƣơng án và chọn ra phƣơng án có triển vọng nhất. Việc tổ chức
thực hiện phƣơng án kiểm tra đó ngay trong lớp học cần có thiết bị thích hợp.
Điều này GV phải chuẩn bị trƣớc, dựa vào kinh nghiệm dạy học của mình.
Chẳng hạn nhƣ HS đƣa ra ý kiến sau:
- Làm nóng thanh đồng lên bằng cách nhúng nó vào nƣớc nóng hoặc hơ
nó trên ngọn lửa của que diêm, cây nến, bật lửa hay ngọn lửa đèn cồn.
- Nhận biết sự nở của thanh đồng bằng cách để nó bên cạnh một thanh

a
t



0
trong đó
v
t
và v
o
là các vận tốc của vật ngay sau tƣơng tác và ngay trƣớc tƣơng tác.
Nếu ta loại trừ đƣợc ma sát để chỉ có hai vật tƣơng tác với nhau thì chuyển
động của vật trƣớc và sau tƣơng tác là chuyển động thẳng đều. Vì vậy, ta có
thể xác định các vận tốc v
t
và v
o
từ các quãng đƣờng mà vật đi đƣợc trƣớc
tƣơng tác, sau tƣơng tác và các khoảng thời gian tƣơng ứng theo công thức
tính vận tốc của chuyển động thẳng đều s=v.t
Việc bố trí một phƣơng án thí nghiệm để quan sát hiện tƣợng hay đo
lƣờng các đại lƣợng cụ thể đã dự đoán có khi tƣơng đối đơn giản (thí dụ nhƣ:
quan sát hiện tƣợng nở vì nhiệt của các vật rắn), nhƣng cũng có khi rất phức
18
tạp (thí dụ nhƣ: trƣờng hợp đo lực tƣơng tác giữa hai vật trong tƣơng tác
chuyển động nói ở trên). Ở trƣờng hợp này, phải tạo ra chuyển động không có
ma sát, phải đo đồng thời cả s và t. Đến đây, tuỳ theo trình độ của HS mà HS
có thể đề xuất nhiều phƣơng án thí nghiệm khác nhau. Thí dụ nhƣ: để khử ma
sát phải dùng vật lăn đƣợc (bi, xe lăn) hoặc đệm không khí; còn để đo đƣợc