Lời cảm ơn
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ, góp
ý nhiệt tình của các thầy cô cùng các bạn sinh viên trong khoa Vật lý Trường
ĐH Sư Phạm Hà Nội 2.
Xin trân trọng cảm ơn sự đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn sinh
viên trong khoa Vật lý. Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy
giáo GVC-TS : Nguyễn Thế Khôi đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình
giúp chúng tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này!

Hà Nội, Ngày 20 tháng 05 năm 2007
Sinh viên:

Lương Thị Bích Hảo


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Mục lục
Trang
Mở Đầu

2

Nội dung.

5

Chương 1: Cơ sở lý luận của phương pháp mô hình hoá (PPMHH)
1. Phương pháp nghiên cứu khoa học.
2. PPMHH :
2.1. Khái niệm về mô hình .


50

Phụ lục nghiên cứu

52

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

5
5
7
7
8
9
10
11
11
12
12
13
13

2


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài:

Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
HS bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học theo tư duy
logic khoa học.
Do có tác dụng to lớn trong dạy học đặc biệt là dạy học Vật lý nên việc
phổ biến phương pháp này trong dạy học ở trường THPT là việc làm quan
trọng và cần thiết. Hơn nữa, thực tế dạy học cho thấy các trường THPPT chưa
phát huy được tác dụng tích cực của phương pháp này.
Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện trong môi trường sư phạm,
đứng trước sự đổi mới của giáo dục nước nhà với mong muốn góp một phần
nhỏ vào công cuộc đổi mới, cải tiến phương pháp dạy học Vật lý ở trường
THPT nên chúng tôi chọn đề tài: Sử dụng phương pháp mô hình hoá trong
dạy học Vật lý ở trường THPT.
2.Mục đích nghiên cứu:
Trên cơ sở nghiên cứu một số lí luận về phương pháp nghiên cứu khoa
học, PPMHH trong Vật lí học, tìm hiểu thực tế dạy học theo PPMHH ở trường
THPT, xác định mức độ yêu cầu nắm vững những kiến thức cơ bản các bài
học cụ thể mà thiết kế tiến trình dạy học một số bài theo PPMHH nhằm nâng
cao chất lượng học tập của HS phổ thông .
3. Nhiệm vụ nghiên cứu:
3.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp nghiên cứu khoa học nói
chung và PPMHH.
3.2. Tìm hiểu thực tế dạy học một số bài vật lý ở trường THPT theo
PPMHH.
3.3. Xác định mức độ yêu cầu nắm vững những kiến thức cơ bản các bài
thiết kế.
3.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài Vật lý ở trường THPT theo
PPMHH.
3.5. Bước đầu tiến hành thực nghiệm sư phạm.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

1.1. Khái niệm:
Phương pháp là phạm trù trung tâm của phương pháp luận nghiên cứu
khoa học. Bản chất của PPNCKH chính là việc con người sử dụng một cách có
ý thức các quy luật vận động của đối tượng như một phương tiện để khám phá
chính đối tượng đó. Phương pháp nghiên cứu là con đường dẫn nhà khoa học
đạt tới mục đích sáng tạo.
PPNCKH có các đặc điểm sau:
1.1.1. Phương pháp bao giờ cũng là cách làm việc của chủ thể nhằm vào
các đối tượng cụ thể:
Phương pháp là cách làm việc của chủ thể nên nó gắn chặt với chủ thể và
do đó phương pháp có mặt chủ quan.Mặt chủ quan của phương pháp chính là
năng lực nhận thức, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo của chủ thể, thể hiện
trong việc ý thức được các quy luật vận động của đối tượng và sử dụng chúng
để khám phá chính đối tượng đó.
Phương pháp là cách làm việc của chủ thể và bao giờ cũng xuất phát từ
đặc điểm của đối tượng, phương pháp gắn chặt với đối tượng và vì vậy phương
pháp có mặt khách quan. Mặt khách quan quy định việc chọn cách này hay
cách kia trong hoạt động của chủ thể. Đặc điểm của đối tượng chỉ dẫn cách
lựa chọn phương pháp làm việc. Trong nghiên cứu khoa học cái chủ quan phải
tuân thủ cái khách quan. Các quy luật khách quan tự chúng chưa phải là
phương pháp nhưng nhờ có chúng mà ta phát hiện ra phương pháp. ý thức về
sự sáng tạo của con người phải tiếp cận được các quy luật khách quan của thế
giới.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

6


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT


7


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
- Phương pháp điều tra.
- Phương pháp chuyên gia.
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.
- Phương pháp phân loại, hệ thống hoá lý thuyết.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Phương pháp giả thuyết.
- Phương pháp lịch sử.
1.2.3. Phương pháp toán học.
*Phương pháp nghiên cứu Vật lý:
+ Phương pháp thực nghiệm khách quan.
+ Phương pháp mô hình hoá.
2. Phương pháp mô hình hóa:
2.1. Khái niệm về mô hình:
Mô hình là hệ thống các yếu tố vật chất hoặc ý niệm (trong tư duy).
Hệ thống mô hình được xây dựng gần giống với đối tượng nghiên cứu,
trên cơ sở tái hiện lại những mối liên hệ cơ cấu- chức năng, mối liên hệ nhân
quả của các yếu tố trong đối tượng.
Đặc tính quan trọng của mô hình là sự tương ứng của nó với nguyên
bản, mô hình thay thế đối tượng và bản thân nó lại trở thành đối tượng để
nghiên cứu, chính nó là phương tiện để thu nhận thông tin mới.
Mô hình là sự tái hiện đối tượng nghiên cứu dưới dạng trực quan.Tri
thức thu được từ nghiên cứu các mô hình là cơ sở để chuyển sang nghiên cứu
nguyên bản sinh động, phong phú và phức tạp hơn.
Mô hình lí thuyết có nhiệm vụ xây dựng cấu trúc cái mới chưa có trong

động theo những quy luật giống nhau.
Các loại mô hình lí thuyết được sử dụng trong nghiên cứu Vật lí:
- Mô hình kí hiệu: Đó là hệ thống những kí hiệu dùng để mô tả, thay
thế một sự vật, hiện tượng trong vật lí. Trong Vật lí hay sử dụng loại mô hình
công thức toán.
+ Mô hình công thức toán: Là mô hình có bản chất Vật lí khác với vật
gốc, chúng diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

9


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
+ Mô hình đồ thị: Mỗi đồ thị không những đơn thuần phản ánh mối liên
hệ tham số giữa hai đại lượng Vật lí mà còn mang nhiều thông tin quý báu
khác. Đó chính là chức năng tiên đoán của đồ thị.
+ Mô hình logic-toán: Mô hình này dựa trên ngôn ngữ toán học và được
sử dụng rộng rãi trong các máy tính điện tử.
- Mô hình biểu tượng: Là dạng trừu tượng nhất của mô hình lí tưởng.
Những mô hình không tồn tại trong không gian, trong thực tế mà chỉ có trong
tư duy của ta. Ta chỉ nêu ra Angôrit đã tạo ra mô hình rồi hình dung nó trong
óc chứ không cần làm ra mô hình cụ thể. Với sự hình dung đó, người ta có thể
hiểu được hành vi của mô hình (và do đó hiểu được hành vi của đối tượng
nghiên cứu) bằng suy luận logic.
Mô hình biểu tượng nhiều khi được vật chất hoá dưới một dạng nào đó
để hỗ trợ cho quá trình tư duy.
Trong Vật lí học, những mô hình biểu tượng có tác dụng to lớn đối với
quá trình nhận tức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mô hình kí hiệu và mô
hình biểu tượng trong sáng tạo khoa học Vật lí liên quan mật thiết với nhau và

lý học, tất cả những hiểu biết của chúng ta đều dựa vào sự tương tự, nếu sự
giống nhau về hệ quả mà không cho phép ta kết luận về sự giống nhau về
nguyên nhân thì khoa học vật lý sẽ ra sao? Có cần phải đi tìm nguyên nhân
của tất cả các sự kiện tương tự, không loại trừ gì hết? Liệu điều đó có thực
hiện được không? Y học và những lĩnh vực của vật lý sẽ như thế nào nếu
không có nguyên lý tương tự đó Có thể rút ra được kết luận gì từ rất nhiều
sự kiện thực nghiệm và quan sát?
Trong lịch sử khoa học, phương pháp tương tự đã dẫn đến nhiều phát
minh vĩ đại. Đa số các giả thuyết khoa học ngày nay đều được đề xuất dựa
trên sự tương tự với những nguyên lý, những tiên đề hoặc những kết quả đã có
từ trước trong khoa học và đã đựơc thực nghiệm xác nhận là đúng đắn.
2.4. Tác dụng của PPMHH:
- Cho phép rút ra giả thuyết khoa học từ rất nhiều kết quả của những sự
kiện thực nghiệm hoặc từ kết quả của quá trình tư duy trong óc nhà khoa học
(sử dụng phương pháp quy nạp trong nghiên cứu khoa học).
- Kiểm tra bằng thực tiễn tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, khẳng
định hay bác bỏ giả thuyết khoa học đã xây dựng.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

11


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
3.Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo phương pháp mô hình hoá:
3.1 Con đường nhận thức vật lý :
Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lý nghiên cứu
thế giới tự nhiên nhằm phát hiện ra các đặc tính và quy luật khách quan của
các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên. Vấn đề then chốt đầu tiên phải đặt ra
cho người nghiên cứu là làm thế nào để tìm ra chân lý, làm thế nào để biết


Các hệ quả logic

Thí nghiệm kiểm tra

SĐ 1: Chu trình sáng tạo khoa học theo Razumopxki.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

12


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
3.2.Cấu trúc của hoạt động học :
Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành
phần, có quan hệ và tác động lẫn nhau được biểu diễn theo sơ đồ sau:
Động cơ

Hoạt động

Mục đích

Hành động

Điều kiện

Thao tác.

3.3. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo PPMHH :
Dựa vào cơ sở lý luận của PPMHH khi thiết kế bài giảng theo phương

ở Trường THPT theo phương pháp mô hình hoá

1. Vi nét về thực trạng dạy học Vật lí ở trường THPT theo PPMHH:
Vật lí được nghiên cứu ở trường THPT chủ yếu là vật lí thực nghiệm.
Phương pháp chủ yếu của nó là phương pháp thực nghiệm.
Tuy nhiên, một số bài vật lí có thể sử dụng PPMHH:
- Sử dụng mô hình chất điểm trong nghiên cứu các tính chất của chuyển
động.
- Sử dụng mô hình khí lí tưởng khi nghiên cứu các tính chất của chất
khí.
- Sử dụng mô hình đường sức điện trường trong giảng dạy về điện
trường.
- Sử dụng mô hình đường cảm ứng từ trong giảng dạy về từ trường và
cảm ứng điện từ
Qua thực tế tìm hiểu, trực tiếp trao đổi, trò chuyện với GV và HS, chúng
tôi nhận thấy: PPMHH rất ít được sử dụng trong dạy học Vật lí ở trường
THPT, thể hiện:
- Đa số GV không chú ý theo PPMHH trong dự giờ giảng mẫu, rút kinh
nghiệm giảng dạy trong tổ chuyên môn.
+ Một số bài học có thể sử dụng PPMHH nhưng GVchưa sử dụng hoặc
có sử dụng nhưng chỉ dừng lại ở giai đoạn đầu của PPMHH: Chẳng hạn, với
bài học về các Định luật của chất khí (SGK Vật lí 10,THPT) GV có thể sử
dụng PPMHH với mô hình là chất khí lí tưởng nhưng không có GV nào sử
dụng; với bài: Chất rắn (Đ 50 - SGK Vật lí 10, THPT) có hai GV sử dụng
mô hình cấu trúc mạng tinh thể nhưng chỉ dừng lại ở giai đoạn giới thiệu về
mô hình

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

14



Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Bài 2: Khái niệm từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ
( Đ 56, 57 - SGK vật lí 11, THPT)
- Hiểu được khái niệm từ thông: Định nghĩa, biểu thức, đơn vị đo. Vận
dụng để giải thích các hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Nhận biết, giải thích và tạo ra được hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Nắm được:
+ Định luật cảm ứng điện từ.
+ Định luật Lenxơ.
- Vận dụng các định luật trên để giải bài tập, nghiên cứu tài liệu mới
(hiện tượng cảm ứng điện từ trong các trường hợp đơn giản).
2.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài vật lí ở trường THPT theo
phương pháp mô hình hoá.

Từ trường

Bài 1:

( Đ 46, 47 - SGK vật lí 11, THPT )

I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
- Hiểu được định nghĩa về đường cảm ứng từ.
- Hiểu được từ phổ và các ý nghĩa của các đường mạt sắt của từ phổ.
- Hiểu được:
+ Khái niệm tương tác từ.
+ Nguồn gốc sinh ra từ trường.
- Nắm được khái niệm từ trường đều.


Hoạt động

của GV

của HS

HĐ1:Tìm hiểu khái niệm từ
trường:
TN1: Đặt một kim sắt lại gần Tiến hành TN1. Quan sát TN1.
- Hiện tượng gì - Kim sắt bị
một NC.
325

Hiện tượng: Kim sắt bị tác xảy ra nếu ta đặt hút lại gần NC.
một kim sắt lại
dụng một lực hút.

S

N

gần một NC?

Hình 1
TN2: Đặt một NC lên một tấm Tiến hành TN2.

Quan sát TN2

bìa nằm ngang rồi rắc mạt sắt - Các mạt sắt sắp - Các mạt sắt

Từng đường cong mạt sắt có gõ nhẹ thì các cong

có

thể

thể thay đổi nhưng hình ảnh đường cong sẽ thay đổi nhưng
tổng thể của các đường không thay đổi như thế hình ảnh tổng
đổi.

nào?

thể

của

đường

các

không

đổi .
S

N

Hình 2

3-


18


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
KL:Lực tác dụng lên cực Bắc dụng của NC lên
của kim NC tại mỗi điểm có cực Bắc của kim
một hướng xác định, hướng đó NC tại mỗi điểm
thay đổi theo vị trí của kim NC có
quanh vị trí xung quanh NC.

một

hướng

xác định, hướng
đó thay đổi theo
vị trí của kim NC
quanh vị trí xung
quanh NC.

HĐ2: Tìm hiểu khái niệm -Dựa vào đường - Vẽ các đường
đường cảm ứng từ :

cong mạt sắt em cong mạt sắt.

Vẽ đường cảm ứng từ và lực hãy vẽ các đường
tác dụng lên cực Bắc của kim cong.
-Vẽ các véc tơ - Vẽ các véc tơ


của NC thử đặt
tại

Hình 3

mỗi

điểm

trong không gian

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

19


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
xung quanh NC.
- Từ phổ : Là hình ảnh được -Thông báo khái
tạo bởi các đường mạt sắt.

niệm Từ phổ .

NX: - ở gần hai cực của NC - Em hãy nhận - ở gần hai cực
lực từ tác dụng lên cực Bắc của xét xem ở chỗ của NC lực từ
NC thử đặt tại đó mạnh hơn và nào thì lực từ tác dụng lên
tại đó các dường cảm ứng từ mạnh hơn và ở cực Bắc của
chỗ đó sự phân NC thử đặt tại
mau hơn ở những chỗ khác.
KL: Mô hình đường cảm ứng bố các đường đó mạnh hơn


khoảng

không gian xung
quanh

NC

có

một môi trường
vật chất gọi là Từ
trường.
- Vậy Từ trường - Từ trường: Là
là gì?
môi trường vật

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

20


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
Lưu ý: Từ trường tồn tại ở mọi - Lưu ý HS : Từ chất

tồn

điểm trong không gian quanh trường tồn tại ở trong

khoảng


CMR

Từ trường mang năng lượng vì trường

Từ - Vì từ trường
mang có khả năng

từ trường có khả năng sinh năng lượng?

sinh công làm

40-

công.

- Gợi ý: Dựa vào dịch

43

A= F.S.cos .

ý nghĩa vật lí của NC


F : Lực tác dụng.

công cơ học.

chuyển

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

21


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT
*Tiến trình dạy học bài : Từ trường
Thời
điểm

Nội dung

(Tiết 2).
Hoạt động

Hoạt động

của GV

của HS

HĐ1: Tìm hiểu khái niệm Tiến hành TN1.
tương tác từ:

Quan sát TN1.

- Hai NC vĩnh + Hai cực cùng

TN1: Đặt hai NC vĩnh cửu gần cửu đặt gần nhau tên thì đẩy nhau.
thì chúng tuơng +Hai cực khác

thế nào?
Hiện tượng:- Kim NC bị lệch - Em hãy nhận - Dòng điện
xét kết quả TN cũng dụng lực
đi theo một hướng xác định.
lên NC.
- Kim NC bị lệch đi theo một trên?
- Sự phụ thuộc - Sự định hướng
hướng khác.
NX :- Dòng điện cũng

của kim NC phụ của kim NC phụ

dụng lực lên NC.

thuộc vào yếu tố thuộc vào chiều

- Sự định hướng của kim NC nào?

dòng điện chạy

phụ thuộc vào chiều dòng điện

trong dây dẫn.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

22


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT


30

chiều.

điện cùng chiều:

hút nhau.

Hiện tượng: Hai dây dẫn hút - Hiện tượng gì
nhau .

xảy ra?

A

C

B

D
Hình 4

TH2: Hai dòng điện ngược
chiều.

TH2: - Hai dòng
điện

Hiện tượng: Hai dây dẫn đẩy


D

giữa hai NC.

Hình 5

NX: Hai dòng điện cũng tương
tác với nhau tương tự như tương
tác giữa hai NC.

330

TN4: Đặt một ống dây có dòng
điện I chạy qua lên một tấm
bìa. Rắc mạt sắt xung quanh
ống dây. Gõ nhẹ tấm bìa.
Hiện tượng: Hình ảnh các
đường mạt sắt trong TN4 giống

Tiến hành TN4.

Quan sát TN4.

- So sánh hình - Hình ảnh các
ảnh các đường đường mạt sắt
mạt sắt trong TN trong TN4 giống
với từ phổ của từ phổ của một
một NC thẳng?



24


Sử dụng phưng pháp mô hình hóa trong dạy học Vật lý ở trường THPT

Tương tác từ: Tương tác giữa - Thông báo khái - Đưa ra phương
NC-NC,NC DĐ,DĐ-DĐ có niệm tương tác án tiến
TN5.
cùng bản chất và gọi là tương từ.

hành

tác từ.
- Tương tác từ
cũng là tương tác
giữa

các

hạt

mang điện. Vậy
tương tác từ có
gì

khác

với


điện
chuyển
động.
- Lực tương tác từ gọi là lực từ.

Lương Thị Bích Hảo - Lớp K29 A Vật Lý

động.

25