BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LÊ HỒNG HÀ

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM ẢO
NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC
CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THPT

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý
Mã số

: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Mai Văn Trinh

Nghệ An, Năm 2013
i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân. Với những tình
cảm chân thành và trân trọng nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Mai Văn
Trinh, người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, phòng Sau
đại học trường Đại học Vinh, Lãnh đạo trường THPT Nghi Xuân – Hà Tĩnh, tạo
điều kiện cho tôi trong quá trình làm luận văn.

Dạy học
Dạy học Vật lý
Đối chứng
Giáo viên
Học sinh
Phương pháp dạy học
Phương tiện dạy học
Tích cực
Trung học phổ thông
Thí nghiệm
Thí nghiệm ảo
Thí nghiệm mô phỏng
Thực nghiệm sư phạm
Vật lý

iii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu trúc tâm lý của hoạt động.................................................
Hình 1.2 Sự tương tác trong hệ dạy học ....................................................
Hình 1.3: Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ

6
8

bản...........................................................................................................
Hình 1.4: Các thủ tục tiến hành TNA........................................................
Hình 1.5...................................................................................................
Hình 1.6...................................................................................................

41
41
42
42
42
43
43
44

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng hoạch định các hoạt động của giáo viên và học sinh.......
Bảng 1.2. So sánh phương pháp dạy học tích cực và phương pháp dạy học

12

truyền thống.........................................................................................
Bảng 1.3. Bảng so sánh các đặc điểm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng

19

máy vi tính..............................................................................
Bảng 3.1......................................................................................................
Bảng 3.2. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra......................
Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất.............................................................
Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất lũy tích................................................
Bảng 3.5. Bảng phân loại theo học lực.......................................................
Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các tham số........................................................

3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm.......................................................................................58
Kết luận chương 3................................................................................................................63

PHỤ LỤC

vii


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Thế kỉ XXI, thế giới bước vào thời kì khoa học công nghệ hậu công
nghiệp, thời kì kinh tế tri thức, thương mại điện tử, chính phủ điện tử… Xã hội
loài người phát triển vượt bậc bằng tư duy sáng tạo, tài năng, chất xám của
con người. Trong khi đó, Việt Nam vẫn là một nước đang phát triển với nền
kinh tế nông nghiệp. Để có thể bắt nhịp sự phát triển chung của thế giới, nhân tố
quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập
quốc tế là con người, là nguồn nhân lực. Đó là những con người năng động, sáng
tạo, biết học hỏi và áp dụng sáng tạo tinh hoa văn hóa nhân loại, biết tìm ra lối đi
riêng phù hợp hoàn cảnh cụ thể của dân tộc; đó phải là những con người sản
phẩm của nền giáo dục mới.
Trước những yêu cầu của thời đại đòi hỏi ngành giáo dục phải thực hiện đổi
mới chương trình giáo dục phổ thông một cách đồng bộ từ mục tiêu, nội dung,
phương pháp, phương tiện đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đó khâu
đột phá là đổi mới phương pháp dạy học. Nhà trường phổ thông không chỉ trang bị
cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn phải bồi
dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo ra tri thức mới, cách giải quyết vấn đề mới
trong học tập.
Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định "Đổi mới căn
bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội
hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lý giáo dục,

3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Quá trình dạy và học Vật lý chương trình THPT
Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý.
Hoạt động dạy học Vật lý 11 THPT hiện nay có sự hỗ trợ của thí nghiệm
mô phỏng và thí nghiệm ảo.
3.3. Phạm vi nghiên cứu:
Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học chương
“Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu sử dụng TNMP và TNA một cách hợp lý trong dạy học sẽ có thể kích
thích sự hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức cho học
sinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường phổ thông.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí
nghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông.
5.2. Nghiên cứu nội dung các kiến thức dạy học chương "Cảm ứng điện từ"
Vật lí 11 THPT.
5.3. Sưu tầm, xây dựng một số thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo hỗ trợ
dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT.

3


5.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”
nhằm phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức của học sinh.
5.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài, rút ra những
kết luận về hiệu quả của đề tài.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến hướng phát triển của đề tài.

VÀ THÍ NGHIÊM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ
Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Bản chất của hoạt động học và chức năng của hoạt động dạy
1.1.1. Bản chất của hoạt động học
Quan tâm và nghiên cứu đến đổi mới quá trình DH là phải quan tâm đến bản
thân hoạt động học. Nền GD hiện đại trên thế giới tiến vào thế kỷ 21, tiến vào nền
văn minh trí tuệ “Đặt việc học, người học vào trung tâm của nền GD”.
Mục tiêu của DH là nhằm trang bị cho HS những kiến thức phổ thông, hiện
đại phù hợp với trình độ, với đặc điểm lứa tuổi để HS có thể sử dụng kiến thức
đó một cách tốt nhất trong học tập cũng như trong cuộc sống sau này. Muốn vậy
HS phải tự lực tìm tòi, xây dựng kiến thức mới dưới sự hướng dẫn của GV. Vì
vậy không thể quan niệm sự hình thành kiến thức (hoạt động học) của HS chỉ
đơn giản là sự in vào đầu óc HS những câu chữ, xem như những cái đã có sẵn,
tồn tại độc lập đối với HS.
Theo quan điểm tâm lý học tư duy thì hoạt động học là quá trình phát triển
về thể chất về cấu trúc hành động, cùng một biểu hiện hành vi bên ngoài
giống nhau nhưng cái chất lượng của hoạt động học vấn có thể khác nhau tuỳ
thuộc vào quá trình phát triển của các cấu trúc của các hành động của chủ thể. Ở
đây hành vi được xem như biểu hiện ra bên ngoài của kết quả hoạt động, còn
cách thức để đạt tới kết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hoạt động
học.
Theo quan điểm hiện đại thì hoạt động học phải là quá trình hình thành và
phát triển các dạng thức và hành động xác định của người học, đó là sự thích ứng
của chủ thể với tình huống học tập thích đáng thông qua sự đồng hoá (hiểu được,
làm được) và sự điều tiết (có sự biến đổi của bản thân, tạo được cái mới với chủ
thể) nhờ đó người học phát triển năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách.
Việc học tập của mỗi HS là một hoạt động đặc thù của con người, nó có cấu
trúc bao gồm các thành tố có quan hệ và tác động đến nhau: Một bên là động cơ,
mục đích, phương tiện bên kia là hoạt động, hành động, thao tác.


động cơ ngoài đối tượng cũng có vai trò rất to lớn kích thích TTC hoạt động của
HS. Nhưng động cơ đích thực có tính cơ bản, bền vững, tạo nên sự phát triển
trong DH là động cơ đối tượng.
Hoạt động học của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động.
Hoạt động học được cụ thể thành những hành động, mỗi hành động đều phải
tiến hành nhờ các thao tác để thực hiện nhiệm vụ cụ thể.
Mỗi nhiệm vụ lại xác định rõ mục đích và những điều kiện, phương tiện
để thực hiện nhiệm vụ đó.
Như vậy hoạt động học nói chung là quá trình thích ứng của người học với

6


những tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những
dạng thức hoạt động xác định, phát triển ở những người học những năng lực, thể
chất, tinh thần và nhân cách cá nhân. Nói riêng hoạt động học có chất lượng một
tri thức khoa học phải là quá trình thích ứng của người học với những tình
huống học tập thích đáng. Chính quá trình thích ứng này là hoạt động của
người học xây dựng nên tri thức mới với tư cách là phương tiện tối ưu giải
quyết tình huống mới. Đồng thời đó là quá trình góp phần làm phát triển các
năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học [21].
1.1.2. Bản chất của hoạt động dạy học
Quá trình học tập của HS là quá trình nhận thức thế giới thông qua nhận thức
các tri thức khoa học. Việc DH của mỗi GV là hoạt động đặc thù của con người.
Trong hoạt động dạy học GV phải thực sự là chủ thể của hoạt động dạy, muốn
vậy phải TC sự say mê vào đối tượng (HS - mục tiêu, nội dung môn học, HS
và PP chuyển nội dung môn học thành tri thức, kỹ năng, kỹ xảo…ở HS) tìm
tòi suy nghĩ sáng tạo để thực hiện những nhiệm vụ DH của mình để đạt hiệu quả
tối ưu.
Theo quan điểm về hoạt động có ý thức của A.N Lêônchiepv phải xuất phát

sinh
Thích ứng

Tổ chức

Tư liệu hoạt động
DH (môi trường)

Cung cấp tư
liệu tạo tình
huống

Hình 1.2. Sự tương tác trong hệ dạy học [23]
Theo sơ đồ này, hành động của GV tới HS là sự định hướng của GV đối với
sự tương tác trao đổi giữa HS với nhau qua đó còn định hướng cả sự cung cấp
những thông tin cần thiết cho tổ chức và định hướng của GV đối với hành động
học của HS.
Hành động của HS đối với tư liệu hoạt động DH là sự thích ứng của HS với
tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng trí thức cho bản
thân mình và sự tương tác đó của HS đối với tư liệu đem lại cho GV những thông
tin liên hệ ngược lại cần thiết cho sự chỉ đạo của GV đối với HS.
Tương tác trực tiếp giữa các HS với nhau và giữa HS với GV là sự trao đổi
tranh luận giữa các cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ của xã hội từ phía GV và tập
thể HS trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình và do đó đồng thời
năng lực trí tuệ và nhân cách của họ từng bước phát triển.
1.2. Những định hướng cơ bản trong việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí
ở trường phổ thông [3], [4]

8


Việc đổi mới PPDH của GV đòi hỏi HS phải đổi mới phương pháp học tập.
Đây là một tất yếu đòi hỏi người học phải nỗ lực, chủ động, sáng tạo trong các hoạt

9


động nhận thức của mình. Như vậy, trọng tâm của tiết dạy phải đặt vào hoạt động
của HS trong tiết dạy đó.
Phối hợp các hình thức tổ chức hoạt động học tập ngoài lớp học để tạo điều
kiện cho việc rèn luyện những hoạt động học tập đa dạng của HS, cần phối hợp
nhiều hình thức tổ chức học tập ngoài lớp học, trong đó chuyển dần từ dạy học
truyền thụ kiến thức sang dạy học giải quyết vấn đề như:
– Tổ chức và hướng dẫn cho HS tự học môn VL ở nhà, làm thí nghiệm
thực hành, lấy số liệu thống kê, nghiên cứu học tập, ngoại khóa...
– Tổ chức các nhóm nghiên cứu nhỏ, thi nhóm các nhà nghiên cứu trẻ. Đề
tài nghiên cứu có thể rất đa dạng như làm một thí nghiệm nào đó về VL, tìm hiểu
một ứng dụng nào đó của VL trong thực tế hoặc cấu tạo và hoạt động của một thiết
bị kĩ thuật nào đó...
1.2.3. Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập hợp
tác
Các hình thức tổ chức học tập cá nhân, theo nhóm và theo lớp là các hình
thức vẫn được áp dụng theo PPDH truyền thống. Theo PPDH mới, hình thức học
tập cá nhân vẫn là hình thức học tập cơ bản, có hiệu quả nhưng HS phải có tinh
thần học tập một cách tự giác, chủ động. Học tập hợp tác là hình thức học tập bổ
trợ có tác dụng rèn luyện người học tinh thần hợp tác lao động, chia sẻ kinh
nghiệm, học hỏi lẫn nhau, ý thức trách nhiệm với công việc chung. Phối hợp chặt
chẽ những nỗ lực cá nhân trong tự học với việc học tập hợp tác trong nhóm. Một
trong những hình thức tăng cường hoạt động của HS trên lớp là sử dụng phiếu học
tập cho HS.
Trong học tập, không phải bất kì một nhiệm vụ học tập nào cũng có thể

Đổi mới kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh
Việc rèn luyện kĩ năng là một trong những yêu cầu rất quan trọng trong việc
hình thành nhân cách HS. Hiện nay, rất ít GV chú ý đến lĩnh vực này cho HS.
Trên lớp GV cố gắng truyền đạt kiến thức mà không chú ý đến rèn luyện tư duy,
rèn luyện kĩ năng cho HS. Đổi mới PPDH cũng như kiểm tra, đánh giá coi trọng
những kĩ năng, năng lực thực hành của HS. Như vậy, người GV phải bồi dưỡng
cho HS kĩ năng sống cần thiết bên cạnh truyền thụ kiến thức.
Đổi mới PPDH phải đi đôi với đổi mới đánh giá kết quả học tập của HS.
Việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS phải căn cứ vào mục tiêu của
môn học. Kiểm tra không những trình độ nắm vững kiến thức và vận dụng kiến
thức lí thuyết mà cả kĩ năng thực hành thí nghiệm, đánh giá cao khả năng vận
dụng kiến thức và kĩ năng xử lí và giải quyết sáng tạo những tình huống mới

11


hoặc ít nhiều thay đổi. Phối hợp kiểm tra bằng trắc nghiệm tự luận và trắc
nghiệm khách quan. Tạo điều kiện để HS tự đánh giá kết quả học tập của mình.
1.2.6. Tăng cường sử dụng thiết bị dạy học, chú trọng các thí nghiệm, ứng
dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí
Trong PPDH mới đòi hỏi người GV phải tăng cường khai thác và sử dụng
thành thạo các thí nghiệm sau đây:
– Thí nghiệm cho HS làm trên lớp dưới hình thức cá nhân hay theo nhóm.
– Thí nghiệm do GV với một nhóm HS làm biểu diễn trên lớp.
– Thí nghiệm do HS làm trong phòng thí nghiệm.
Những năm gần đây, CNTT trong các nhà trường đã được quan tâm. Mục
tiêu của việc học tin học trong nhà trường, mối quan hệ giữa tin học với tư cách là
một môn học với việc ứng dụng CNTT trong dạy học đã dần dần được xác định rõ
ràng qua các cấp học. Cán bộ quản lí giáo dục và GV đã từng bước nhận thức đầy
đủ vai trò của CNTT trong dạy học. CNTT được chú trọng ở tất cả các bộ môn

tham khảo tài liệu, làm thí nghiệm,

liệu khác, làm thí nghiệm, quan sát

lấy kết quả thí nghiệm.
hiện tượng, lấy kết quả thí nghiệm.
– Tổ chức cho HS xử lí thông tin và – Xử lí thông tin và báo cáo kết quả
báo cáo kết quả
+ Tổ chức cho HS thảo luận nhóm + Tranh luận với bạn bè trong nhóm để
để nhận xét kết quả, đưa ra kết rút ra nhận xét, kết luận từ những điều
luận và hướng dẫn HS cách lập bảng, tìm hiểu được. Lập bảng, vẽ đồ thị,
vẽ đồ thị, rút ra kết luận từ đồ thị.

nhận xét kết quả.

+ Đánh giá nhận xét, kết luận của HS,
tổ chức hợp thức hoá kiến thức.

+ Báo cáo kết quả trước lớp và trả lời

– Củng cố bài.

các câu hỏi của GV.
– Ghi nhận những kết luận cuối cùng.

– Cho bài tập vận dụng.

– Làm bài tập vận dụng.

1.3. Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Nói chung, TTC là trạng thái hoạt động của các chủ thể, nghĩa là của
người hành động. Vậy TTC nhận thức là trạng thái hoạt động của HS, đặc
trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm
vững kiến thức.
Kết quả của việc học chỉ thực sự có được khi HS tích cực và chủ động tham
gia vào quá trình DH. Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành
cơ bản của nó có thể biểu diễn theo sơ đồ hình 1.3.

14


Nguồn kiến thức

Hoạt động nhận thức

Lời nói sinh động
của GV;

Thái độ đối với việc
học tập: nhu cầu, kiến
thức, hướng tâm lí,
tinh thần trách
nhiệm…

Thực hiện công
tác thực hành và
làm TN; SGK;
Tài liệu khoa học;
Hoạt động thực
tiễn.

Phát hiện mức độ nắm
vững kiến thức.
Sự phát triển chung của
HS, hình thành quan
điểm và niềm tin, phát
triển năng khiếu và thiên
tư

Hình 1.3. Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ bản.
Trong quá trình DH, khối lượng kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS tăng lên,
tầm hiểu biết được mở rộng, quan điểm và niềm tin chính trị được hình thành.
Khía cạnh đặc biệt quan trọng của sự phát triển là sự biến đổi về chất của bản
thân hoạt động nhận thức và tư duy nói chung. Chỉ trong quá trình học tập TC,
HS mới rèn được kĩ năng kiến thức, sự say mê học tập, và cả sự hoàn thiện
những năng lực nhận thức chung và riêng. Tất cả những cái đó dẫn tới việc
hoàn thiện nhân cách nói chung, và làm phong phú thêm những nhu cầu nhân
thức và tinh thần.
Như vậy, việc học cần dựa trên nền tảng của hoạt động nhận thức TC của
HS và đòi hỏi HS phải có thái độ và tinh thần TC như vậy.

15


1.3.2. Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh
HS là chủ thể của quá trình học tập, chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu HS là
người có ý thức chủ động TC và sáng tạo. TTC ở đây là thái độ của HS muốn
nắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và cố gắng để
vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống.
TTC hoạt động nhận thức của HS được biểu hiện qua các dấu hiệu sau:
- Có chú ý học tập không?

người ta phân ra 3 loại TTC:
- TTC tái hiện: Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tư duy tái hiện.
- TTC tìm tòi: Đặc trưng bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm cách độc lập giải
quyết vấn đề, TC về mặt nhận thức, óc sáng tạo, lòng khao khát hiểu biết, hứng thú
học tập.
- TTC sáng tạo: Là cấp độ cao nhất của TTC, đặc trưng bằng sự khẳng định
con đường riêng của mình, không giống như con đường mà mọi người đã thừa
nhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt được mục đích. Dĩ nhiên mức độ sáng tạo
của HS là có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển trí sáng tạo về sau này [29].
1.3.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức
Nhìn chung TTC nhận thức phụ thuộc vào những nhân tố sau đây:
* Bản thân HS
- Đặc điểm hoạt động trí tuệ (tái hiện, sáng tạo...).
- Năng lực (hệ thống tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, sự
trải nghiệm cuộc sống...).
Tình trạng sức khỏe.
- Trạng thái tâm lí (hứng thú, xúc cảm, chú ý, nhu cầu, động cơ, ý chí...).
- Điều kiện vật chất, tinh thần (thời gian, tiền của, không khí đạo đức).
- Môi trường tự nhiên, xã hội.
* Nhà trường:
- Chất lượng quá trình DH - GD (nội dung, PP, phương tiện, hình thức
kiểm tra đánh giá...).
- Quan hệ thầy trò.
- Không khí đạo đức nhà trường.
* Gia đình
- Quan tâm, động viên.
- Tạo điều kiện về cuộc sống
- Tạo môi trường học tập.
* Xã hội


nói chung và biểu dương những HS có thành tích học tập tốt.
- Có sự động viên, khen thưởng từ phía gia đình và xã hội.
* Một vài đặc điểm về tính tích cực của HS
- TTC của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:

18