BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
----
TRẦN HOÀNG KHA
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ
DUY HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
2
NGHỆ AN - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
----
TRẦN HOÀNG KHA
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG
BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ
DUY HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
4. Giả thuyết khoa học....................................................................................................2
5. Nhiệm vụ nghiên cứu..................................................................................................2
6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................2
7. Đóng góp mới của luận văn........................................................................................2
8. Cấu trúc của luận văn..................................................................................................3
Chương 1: BÀI TẬP THÍ NGHIỆM BỒI DƯỠNG TƯ DUY VẬT LÝ TRONG
DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG..................................................4
1.1. Tư duy trong dạy học vật lý..................................................................................4
1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của tư duy.....................................................................4
1.1.2. Mối liên hệ tư duy vật lý với việc bồi dưỡng năng lực nhận thức cho học sinh....6
1.1.3. Các biện pháp bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học......................................9
1.2. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý................................................................12
1.2.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm.............................................................................12
1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm...............................................................................12
1.3. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong dạy học ở
trường phổ thông. .........................................................................................................15
1.3.1. Các thao tác và hành động tư duy trong giải bài tập thí nghiệm vật lý.............15
1.3.2. Bài tập thí nghiệm – phương tiện bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học.........17
1.3.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng tư duy vật lý
cho học sinh..................................................................................................................17
Kết luận chương 1 .........................................................................................................18
Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM
DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN
TƯ DUY CHO HỌC SINH.......................................................................................19
2.1. Phân tích nội dung và phương pháp giảng dạy chương “ Chất khí” Vật lý 10....19
2.1.1. Đặc điểm và cấu trúc nội dung của chương “Chất khí”....................................19
2.1.2. Nội dung kiến thức cơ bản và kỹ năng học sinh cần đạt dược..........................21
2.2. Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương “ Chất khí” Vật lý 10........22
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTTN
Bài tập thí nghiệm
ĐC
Đối chứng
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
SBT
Sách bài tập
SGK
Sách giáo khoa
THPT
trung học phổ thông, chương “ Chất khí ” là cơ sở của các khái niệm Vật lý như
khái niệm nhiệt độ, áp suất, thể tích,…là chương trọng tâm của phần Nhiệt học.
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là Xây dựng và sử dụng hệ
thống bài tập thí nghiệm nhằm phát triển tư duy cho học sinh trong dạy
học chương “chất khí” Vật lý 10 trung học phổ thông.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý dạy học chương
“chất khí” nhằm phát triển tư duy cho học sinh.
10
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu là bài tập thí nghiệm Vật lý.
- Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn trong chương “ chất khí” Vật lý 10.
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng và sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập thí nghiệm dạy học
chương “ Chất khí” Vật lý lớp 10 thì sẽ phát triển được tư duy trong dạy học Vật
lý cho học sinh trung học phổ thông.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về tâm lý học, về tư duy và phát triển tư duy.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng bài tập thí nghiệm Vật lý
nhằm phát triển tư duy học sinh.
- Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lý chương “ chất khí” phát triển
tư duy học sinh.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả thí nghiệm.
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
6.1. Nghiên cứu lý luận: Tham khảo các tài liệu, văn bản có liên quan
6.2. Nghiên cứu thực tiễn
Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên diễn ra rất phức tạp,nhưng những
định luật chi phối chúng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng thường bị nhiều yếu
tố tác động nối tiếp nhau hoặc chồng chéo lên nhau ta chỉ quan quát được kết
quả tổng hợp cuối cùng. Cho nên, muốn nhận thức đầy đủ những đặc tính, bản
chất và quy luật vận động của hiện tượng tự nhiên thì việc đầu tiên ta phải phân
tích các hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn mà chúng
chỉ bị chi phối, phụ thuộc bởi một số ít nguyên nhân, yếu tố, tốt nhất là một
nguyên nhân, một yếu tố. Có như vậy, thì việc xác lập được mối quan hệ, đặc
tính, bản chất của các hiện tượng, đại lượng vật lý sẽ dễ dàng hơn về mặt định
tính cũng như định lượng.
Quá trình tư duy vật lý có thể chia thành 4 giai đoạn:
- Tập hợp các sự kiện từ đó xây dựng mô hình của các sự kiện ấy.
- Đề xuất giả thuyết hay xây dựng mô hình của các sự kiện.
- Từ mô hình suy luận logic chặt chẽ hoặc dung các công cụ của toán học
để suy ra các hệ quả.
- Dùng thực nghiệm để kiểm tra lại hệ quả.
13
Quá trình nghiên cứu vật lý của học sinh có rất nhiều phương pháp nhận
thức, nhiều hình thức tư duy và sử dụng các dụng cụ thiết bị khác nhau, nhưng
ta có thể hiểu tư duy vật lý dưới hai góc độ sau:
- Tư duy lý thuyết: là hình thức của tư duy logic và thao tác tư duy.
- Tư duy logic: là loại tư duy tuân theo các quy tắc, quy luật của logic học
một cách chặt chẽ, chính xác, không phải sai lầm trong các lập luận, biết phát
hiện ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan.
Các thao tác tư duy: Quá trình tư duy bao gồm các thao tác trí tuệ hay
còn gọi là các thao tác tư duy, ta có các thao tác tư duy như: phân tích, tổng hợp,
so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, …
khác nhau thành một nhóm, một loại.. . trên cơ sở đó chúng ta có những bản
chất thuộc tính giống nhau, mối liên hệ có tính thống nhất , quy luật. kết quả
khái quát hóa cho HS cái nhìn tổng quát về sự vật , hiện tượng vật lý.
1.1.2. Mối liên hệ tư duy vật lý với việc bồi dưỡng năng lực nhận thức cho
học sinh
Trong dạy học vật lý ,GV cần tổ chức quá trình lĩnh hội kiến thức cho HS
phù hợp với con đường biện chứng của quá trình nhận thức vật lý. Trong đó mối
quan hệ giữa tư duy vật lý và quá trình nhận thức vật lý là rất quan trọng rồi từ
đó bồi dưỡng năng lực nhận thức . Để quá trình nhận thức vật lý của HS được
thành công thì HS cần phải thành thạo các phương pháp nhận thức vật lý do GV
hướng dẫn và hình thành.
Phương pháp nhận thức vật lý là những phương pháp khoa học được sử
dụng trong quá trình nghiên cứu vật lý để xây dựng hệ thông kiến thưc vật lý.
Việc định hướng hoạt động nhận thức của HS trong học tập theo con đường của
nhận thức khoa hoc với việc áp dụng lý thuyết gần đúng “ vùng phát triển” của
Vưgốtxki có thể bồi dương cho HS trực giác khoa học.
Tư duy vật lý và phương pháp nhận thức có mối quan hệ mật thiết, không thể
tách rời và hỗ trợ lẫn nhau. Khi sử dụng phương pháp nhận thức thì phải cần
một loạt thao tác tư duy là góp phần phát triển và bồi dưỡng năng lực nhận thức
cho HS.
15
Hệ thống các phương pháp nhận thức vật lý
Nhóm phương pháp triết học
- Phương pháp phân tích
- Phương pháp tổng hợp
- Phương pháp phân tích – tổng hợp
- Phương pháp quy nạp
Hình thành giả thuyết
Phân tích , so sánh , đối
chiếu, trừu tượng hóa ,
khái quát hóa
Phân tích , so sánh , đối
Suy ra hệ quả Lôgic
chiếu cụ thể hóa ( suy
Tiến hành Xây dựng Vẽ đồ thị thí nghiệm
diễn lôgíc và toán học)
Phân tích , so sánh , đối
thí
phương án
chiếu cụ thể
nghiệm
thí nghiệm
Tiến hành Lựa chọn dụng cụ, lắp
kiểm tra
thí nghiệm ráp dụng cụ thí nghiệm ,
tiến hành thí nghiệm quan
đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi HS gặp mâu
thuẫn giữa một bên là nhu cầu , nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một
bên là trình độ kiến thức hay khả năng hiểu biết hiện có không đủ để giải quyết
nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới , tìm giải pháp mới. lúc đó HS
vừa ở trạng thái tâm lý hơi căng thẳng vừa hứng thú , khao khát vượt qua khó
khăn, giải quyết được mâu thuân đế đạt được một trình độ cao hơn trên con
đường nhận thức .[7]
Trong quá trình dạy học vật lý GV có thể tạo ra nhu cầu , hứng thú
bằng cách kích thích bên ngoài như: khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia
đình, chỉ ra một tương lai tốt đẹp … ngoài ra cũng có thể tạo hứng thú ngay
trong quá trình học tập bằng cách đặt HS vào các tình huống học tập : tình
huống phát triển, tình huống lựa chọn, tình huống bế tắt, tình huống ngạc nhiên
bất ngờ, tình huống lạ…
1.1.3.2. Xây dựng một lôgic nội dung phù hợp với đối tượng HS.
Chương trình vật lý phổ thông ở nước ta được xây dựng theo mô hình đồng
tâm có 3 vòng : vòng 1 vật lý 6 – 7 , vòng 2 vật lý 8 -9 , vòng 3 vật lý 10- 11-12.
Lượng kiến thức cũng được các nhà xây dựng nội dung SGK chọn lọc
phù hợp với mặt bằng nhận thức của HS cả nước nhưng vẫn đảm bảo tính khoa
học và hiện đại . Mặc dù, lượng kiến thức vật lý phổ thông đã được trình bày
18
lôgic ,đơn giản , dể hiểu hơn so với vật lý hiện đại nhưng ta lại yêu cầu HS phải
tự lực hoạt động để xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức .Tuy nhiên , đối với mỗi
đối tượng HS cụ thể ở từng vùng, từng trường , từng lớp thì khả năng nhận thức
khác nhau. Do đó sau khi chọn được một nội dung phù hợp thì GV còn phải lựa
chọn, con đường hoạch định con đường hình thành thích hợp với năng lực nhận
thức , những nét riêng của HS mình. Có thể phân chia vấn đề lớn thành một
chuỗi vấn đề nhỏ mà HS có thể tự giải quyết với sự hướng dẫn cần thiết của
Đối với HS con đường tìm kiếm kiến thức quan trọng hơn những kiến
thức cụ thể. Vì lẽ đó trong quá trình hướng dẫn HS tự lực tái tạo kiến thức vật lý
thì GV phải làm cho họ hiểu nội dung của các phương pháp vật lý và sử dụng
các phương pháp này ở các mức độ phù hợp với trình độ của HS và điều kiện
của nhà trường . Sau nhiều lần áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể , GV
có thể giúp HS khái quát hóa thành các trình tự các giai đoạn của mỗi phương
pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt nhận thức vật lý của HS.
Ở trường phổ thông GV có thể sử dụng phương pháp nhận thức vật lý
như: phương pháp thực nghiệm , phương pháp mô hình , phương pháp tương tự .
1.1.3.4. Rèn luyện ngôn ngữ cho HS
“Tư duy luôn luôn phản ánh các mối quan hệ giữa các vật thể dưới
hình thức lời nói” (P.A.Ruđich) . Ta đã biết mỗi khái niệm khoa học nói chung,
vật lý nói riêng đều được diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và phát triển năng lực sử
dụng ngôn ngữ nói và viết là việc làm cần thiết để giúp HS diễn đạt tư tưởng vật
, mô tả đầy đủ và chính xác các sự kiện , để giải thích các hiện tượng và quá
trình tự nhiên.
Ví dụ : khi yêu cầu xác định sự biến thiên của một đại lượng vectơ thì
HS phải diễn tả được sự thay đổi của tất cả các yếu tố của vectơ đó.
Các khái niệm, định luật vật lý thường được phát biểu gồm hai phần: Một phần
nêu lên mặt định tính, một phần nêu lên mặt định lượng nên phải hình thành kỹ
năng ghi chép, kỹ năng diễn đạt các đặc tính của sự vật, kỹ năng diễn đạt các
thông tin chứa đựng trong các công thức toán học.[8]
20
Nhiều khi trong vật lý, vẫn thường dùng những từ ngữ thông thường dùng
trong giao tiếp hằng ngày, nhưng có nội dung phong phú và chính xác hơn.
Nhưng khi gặp một thuật ngữ mới diễn đạt một khái niệm mới thì cần phải giải
thích rõ cho HS và yêu cầu HS sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay
Lúc này các hành động tư duy và thực hành nêu ra ở trên rõ rang có tác dụng tốt
để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát
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 ngôn ngữ nói và viết.
- Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm: là loại bài tập phổ biến nhất trong
các bài tập thí nghiệm ở trường phổ thông bởi thí nghiệm được tiến hành trong
tư duy, suy nghĩ. Vì thế nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện thiếu thốn trang
thiết bị như hiện nay ở các trường phổ thông. Các bài tập này là cơ sở, bước đệm
để HS giải các BTTN định lượng.
Nội dung của loại bài tập này là: HS căn cứ vào yêu cầu của bài toán, vận
dụng các định luật, khái niệm một cách hợp lý, thiết kế phương án thí nghiệm
để:
+ Đo đạc một đại lượng vật lý nào đó
+ Xác định sự phụ thuộc giữa các thông số vật lý.
Dạng bài tập này có tác dụng bồi dưỡng năng lực thiết kế, hình thành trực
giác khoa học, phát triển tư duy sáng tạo cho HS.
+ Làm thế nào để đo được… với các thiết bị …?
+ Hãy tìm cách xác định đại lượng … với các thiết bị…?
+ Nêu phương án đo … với các dụng cụ …?
+ Nêu phương án đo …..?
* BTTN định lượng
Là những bài tập khi giải, yêu cầu HS làm thí nghiệm để đo đạc đại lượng
Vật lý với các thiết bị nào đó, hoặc tìm quy luật về mối liên hệ phụ thuộc giữa
các đại lượng vật lý( với các thiết bị nhất định ).
Dựa theo yêu cầu và điều kiện, có thể chia BTTN định lượng làm 3 mức
độ:
22
Đo lường đại lượng
vật lý
Thiết lập, minh họa
định luật
MĐ1. Cho thiết bị, yêu cầu
HS đo đạc tìm quy luật có
sự hướng dẫn của GV.
MĐ2. Cho thiết bị, yêu cầu
HS lập phương án thí
nghiệm, làm thí nghiệm đo
đạc hoặc tìm quy luật.
MĐ3. Yêu cầu HS lựa chọn
thiết bị, lập phương án thí
nghiệm, làm thí nghiệm đo
đạc, tìm quy luật hoặc
chứng minh một quy luật.
Rõ ràng bài tập thí nghiệm rất đa dạng, phong phú, có thể có nhiều mức độ
yêu cầu, từ đơn giản đến phức tạp. Với nhiều hình thức ra đề khác nhau, giáo
23
viên có thể khai thác sử dụng BTTN ngay trong điều kiện cơ sở vật chất chưa
được trang bị đồng bộ và hiện đại như hiện nay.
1.3. Bài tập thí nghiệm với việc bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong
dạy học ở trường phổ thông.
1.3.1. Các thao tác và hành động tư duy trong giải bài tập thí nghiệm vật lý
5. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên quan sát để thu nhập số liệu.
cứu.
4. Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện
tượng, ghi nhận số liệu và xử lý kết quả.
5. Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi của
bài toán.
Rõ ràng các bước giải BTTN vật lý là hoàn toàn tương tự theo con đường
thực nghiệm nên giải BTTN có nhiều khả năng bồi dưỡng tư duy vật lý cho HS.
24
Phương pháp thực nghiệm vật lý là phương pháp cốt lõi của quá trình dạy
học vật lý. Có thể hiểu phương pháp thực hiện là bao gồm tất cả các khâu của
quá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề, tạo tình huống trên cơ sở các sự kiện thực
nghiệm hay quan sát, đến khâu đưa ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra
giả thuyết đó, thu thập và xử lý kết quả và cuối cùng là rút ra kết luận về vấn đề
nghiên cứu.
Để HS lĩnh hội phương pháp này GV có nhiệm vụ chuyển hóa nó thành
phương pháp dạy học vật lý cho HS.
Phương pháp thí nghiệm vật lý dẫn đến phương pháp thực nghiệm trong
dạy học.
Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận dạy học của dạy học phương pháp
thực nghiệm bằng biện pháp sử dụng các BTTN. Việc giải BTTN, đó là những
nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho
HS.[14]
Khi tiến hành giải BTTN, HS được rèn luyện các thao tác tư duy như:
BTTN là hoạt động tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy cho HS đặc biệt
là tư duy vật lý. Bên cạnh đó việc giải bài tập thí nghiệm của HS cũng giúp GV
phát hiện những HS có năng khiếu đặc biệt về vật lý. Từ đó có hướng bồi dưỡng
để các em trở thành nhân tài của đất nước.
1.3.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng tư
duy vật lý cho học sinh[13]
BTTN vừa là bài tập vừa là thí nghiệm việc giải nó có hiệu quả cao cho sự
pháp triển tư duy của HS để đạt được điều đó GV có thể sử dụng các bước sau:
- Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài toán, phân tích bản chất vật lý của bài
toán.
- Xây dựng phương án giải (phương án thí nghiệm, lập luận, tính toán).
- Thực hiện giải: Tính toán, lập luận, trình bày lời giải, ( nếu có thể giải
bằng lý thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát thu thập số liệu.
Copyright: Tài liệu đại học ©