BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Phạm Huy Tứ

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VẬT LÝ
DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11
CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Vinh, tháng năm 2009


2

Lêi c¶m ¬n
Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo
hướng dẫn khoa học PGS.TS. Phạm Thị Phú đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, khoa sau đại học, khoa vật
lý, bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lý của Trường đại học vinh.
Tôi xin chân thành cảm ơn Sở GD - ĐT tỉnh Hà tĩnh, Ban giám hiệu
trường THPT Hương Khê-Hà Tĩnh, tổ Vật lý trường THPT Hương Khê đã
tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, triển khai nghiên
cứu đề tài và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, đồng
nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
triển khai thực hiện đề tài.
Vinh, tháng 12 năm 2009
Tác giả

BTTN
PPDH
BTVL
BTTNVL
NXB
NXBGD
THPT
THCS

Phương pháp thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm Vật lý
Phương pháp nhận thức
Thí nghiệm
Giáo viên
Học sinh
Bài tập thí nghiệm
Phương pháp dạy học
Bài tập Vật lý
Bài tập thí nghiệm Vật lý
Nhà xuất bản
Nhà xuất bản giáo dục
Trung học phổ thông
Trung học cơ sở

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong sự nghiệp giáo dục đòi hỏi phải đào tạo ra con người có đủ trình
độ kiến thức, năng lực trí tuệ sáng tạo và phẩm chất đạo đức tốt để làm chủ
đất nước. Hội nghị BCH trung ương II, khoá VIII của Đảng đã chỉ rõ “ Khắc


2. Mục đích nghiên cứu


5

- Nghiên cứu và vận dụng PPTN Vật lý dạy học chương “Cảm ứng
điện từ“ Vật Lý 11 chương trình chuẩn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý, quá trình dạy học
Vật lý ở trường trung học phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- DH chương “ Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 chương trình chuẩn.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu vận dụng PPTN một cách hợp lý để dạy chương “Cảm ứng
điện từ” Vật lý 11 chương trình chuẩn sẽ tạo hứng thú học tập, tích cực hoá
hoạt động nhận thức của học sinh góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Tìm hiểu phương pháp (PPTN) trong nghiên cứu Vật lý và dạy
học Vật lý ở trường phổ thông (PT).
5.2. Tìm hiêủ đặc điểm, mục tiêu dạy học, nội dung khoa học, nội
dung dạy học chương
“ Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 chương trình chuẩn.
5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “ Cảm ứng điện từ” ở một
số trường THPT thuộc huyện Hương Khê, Hà Tĩnh.
5.4. Chuẩn bị các điều kiện cần thiết để triển khai dạy học chương “
Cảm ứng điện từ” theo tinh thần của PPTNVL.
5.5. Thiết kế một số tiến trình dạy học chương “ Cảm ứng điện từ”
theo tinh thần của PPTNVL.
5.6. Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các

1.1.

Khái niệm về PPTN trong nghiên cứu Vật lý


7

Có hai cách hiểu khác nhau về khái niệm PPTN Vật lý. [16]
Cách thứ nhất cho rằng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm kiểm
tra đã hoặc để đo đạc với độ chính xác cao một đại lượng Vật lý nào đó. Như
vập PPTN chỉ là khâu thí nghiệm Vật lý. Với cách hiểu này làm giảm vai trò
của PPTN trong quá trình nhận thức. Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa hẹp.
Cách hai cho rằng PPTN bao gồm tất cả các khâu của quá trình nhận
thức từ việc đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiên thực nghiệm hoặc quan sát, đến
khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết quả
và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu. Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa
rộng.
Cách hiểu thứ hai về PPTN đúng với vai trò, vị trí của nó trong quá
trình phát triển của Vật lý học, PPTN bồi dưỡng cho HS phải hiểu được nội
hàm này.
Phương pháp thực nghiệm bao gồm các yếu tố sau:
- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát hoặc sự kiện thực nghiệm
- Đề xuất giả thuyết
- Suy ra hệ quả lôgic từ giả thuyết
- Xác lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của
giả thuyết
- Tiến hành thí nghiệm , xứ lý kết quả.
- Rút ra kết luận xác nhận hoặc bác bỏ giả thuyết.
1.2. Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lý
Galilê được xem là ông tổ của PPTN, là người đầu tiên đã bác bỏ giả

Mô hình

Mô hình

Thực nghiệm

Sự kiện

Việc giải thích cơ chế của hiện tượng, trả lời câu hỏi vì sao là công việc
Sơ đồ 1

của phương pháp lý thuyết, là nhiệm vụ của các nhà Vật lý lý thuyết. Tuy
nhiên các kết luận mà Vật lý lý thuyết nêu ra để giải thích thế giới chỉ được
coi là chân lý chừng nào được thực nghiệm chứng minh.


9

Như vậy xét về toàn thể, để xây dựng tri thức khoa học Vật lý luôn cần
đến thực nghiệm và PPTN đã được công nhận là phương pháp cơ bản của
Vật lý học.
1.3. Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm Vật lý
1.3.1. Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm [17]
Để phân tích cấu trúc hành động và thao tác của PPTN trong nhận thức
khoa học Vật lý ta bắt đầu từ luận điểm của M. Bunseman và V.G.
Razumôpxki. Những giai đoạn điển hình của quá trình nhận thức khoa học
được tóm tắt như sau:
Thực tiễn
thuyết



10

vấn đề tiếp theo, chu trình nghiên cứu mới lại được bắt đầu nhưng ở mức độ
cao hơn, hoàn thiện hơn.
Khi khoa học chưa phát triển, nhà nghiên cứu cùng với đồng nghiệp
thực hiện tất cả các giai đoạn của quá trình nghiên cứu, thậm chí chính họ
còn chế tạo ra các dụng cụ để quan sát. Khi khoa học phát triển thì việc
nghiên cứu được chuyên môn hoá, mỗi nhà nghiên cứu làm việc trong một
lĩnh vực liên quan đến một giai đoạn trong chu trình đã nêu, vì thế có nhà
Vật lý thực nghiệm, các nhà Vật lý lý thuyết chuyên nghiệp. Các nhà Vật lý
nghiên cứu họ biết rõ vị trí của mình trong chu trình nhận thức. Còn khi HS
tiếp nhận tri thức khoa học họ không biết là mình đang ở giai đoạn nào,
những thông tin và công việc mà họ đang làm có tính chất gì nếu họ không
biết về bản thân cấu trúc hoạt động. Điều này làm hạn chế rất nhiều năng lực
tự nhận thức và sáng tạo của HS.
Vận dụng chu trình sáng tạo của Razumopxki vào quá trình nhận thức
Vật lý bằng PPTN, tham khảo ý kiến của Buseman, tiến sĩ Phạm Thị Phú cho
rằng hoạt động nhận thức
Vật lý theo PPTN hiểu theo nghĩa đầy đủ có thể biểu diễn theo sơ đồ
sau [sơ đồ 2]
Error: Reference source not found
- Các " Cung " 1-2-3-4-5-6-7-87 là các hành động cấu thành các hoạt

1
2
động
nhận thức.
Vấn


8

Thực tiễn

Mục đích của hành động này là nêu được vấn đề, phát biểu vấn đề
thành câu hỏi nhận thức. Các thao Sơ
tác:đồQuan
sát thực tiễn, ghi chép số liệu
2


11

quan sát, so sánh phân tích tổng hợp trên cơ sở những tri thức đã có kết hợp
với điều chưa giải quyết hoặc giải quyết chưa triệt để.
Trong lịch sử khoa học “vấn đề” xuất hiện rất đa dạng:
“vấn đề ” xuất phát từ yêu cần thực tế. Trong hoạt động thực tiễn , xuất
hiện những
vấn đề mà giải quyết nó liên quan đến việc phát hiện ra thuộc tính chưa
biết nào đócủa tự nhiên. Thực tiễn luôn là nguồn gốc của vấn đề. “vấn đề”
được hình thành từ một lý thuyết đã có mà lý thuyết ấy chưa triệt để.
Việc đề xuất vấn đề nghiên cứu là việc làm khó khăn và không phải
ai cũng làm được. Phải là người am hiểu rất rõ về lịch sử vấn đề, say mê tìm
tòi nghiên cứu, có óc phán đoán và nghi ngờ, luôn nhìn sự vật, hiện tượng từ
nhiều phía đặc biệt là luôn đặt câu hỏi ngược lại. Khoa học là sản phẩm tinh
thần của những con người dũng cảm, ham hiểu biết, tò mò, dám nghi ngờ (kể
cả những vấn đề được xem là hiển nhiên ). Lôgic của hành động “đề xuất
vấn đề” rất phức tạp, ở đây có sự kết hợp quan sát, tư duy lôgic và trực giác.
Cơ sở của những thao tác tư duy và thực hành trên là niềm đam mê, là hứng
thú tìm hiểu, là vốn tri thức nhất định về lĩnh vực khoa học có liên quan.


ϕ

Sơ đồ 3

ϕ


12

- Từ các tiên đề A suy ra một cách logic đến các khẳng định riêng

ϕ

- Những khẳng định ϕ được đối chiếu với ξ ( kiểm tra bằng thực
nghiệm ).
Như vậy trên cơ sở dữ kiện, dữ liệu đã có ( thu được trong thực tiễn,
thí nghiệm) nhà khoa học nêu lên các giả thuyết mà Anhxtanh gọi là các
"tiên đề" song không có con đường lôgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trò
trực giác đóng vai trò quan trọng.
Trực giác khoa học được rèn luyện qua một quá trình tích luỹ dần dần
về lượng, đến độ nào đó sẽ đột biến nhảy vọt về chất. Trực giác luôn tồn tại
trong mỗi con người, đó là một khả năng, nếu biết khai thác thì khả năng sẽ
được bộc lộ.
Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận
thức cho HS. Việc định hướng hành động nhận thức của HS trong học tập
theo con đường nhận thức khoa học, với việc áp dụng lý thuyết " Vùng phát
triển gần " của Vưgôtxky có thể bồi dưỡng cho HS trực giác khoa học.
Việc hình thành giả thuyết là dựa trên các dữ liệu đó có, đó là sự
tích luỹ về lượng. Ở đây vai trò của ghi nhớ là rất quan trọng. Trực giác có

Giả thuyết được nêu ra dưới dạng một phán đoán: Đó là một nhận định
có thể mang tính bản chất khái quát. Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải
được kiểm tra. Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát là không thể
mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó. Hệ quả lôgic được nêu ra từ giả
thuyết trong PPTN phải thoả mãn hai điều kiện:
- Tuân theo quy tắc lôgic hoặc toán học.
- Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý.
Các phép suy luận lôgic và toán học phải dẫn đến kết luận có
dạng: Biểu thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng Vật lý mà


14

những đại lượng này hoặc phải đo trực tiếp hoặc kết luận phải là một khẳng
định tồn tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được
trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng Vật lý
nào đó.
Giả thuyết quy định nội dung của hệ quả lôgic thông qua tác động của
các quy tắc suy luận lôgic và suy luận toán học đồng thời hệ quả logic là cầu
nối giữa giả thuyết khoa học và thí nghiệm Vật lý.
Việc suy ra hệ quả lôgiccó thể gồm một số trong các thao tác sau : phân
tích, so sánh đối chiếu, suy luận suy diễn (lôgic và toán học), cụ thể hoá.

•

Tiến hành thí nghiệm kiểm tra

Đây là hành động đặc thù của PPTN. Người nghiên cứu tự tạo hiện
tượng, quá trình trong những điều kiện nhất địnhcủa phòng thí nghiệmnhằm
kiểm tra tính xác thực của hệ quả lôgic suy ra từ giả thuyết. Các thao tác tư


Cách xử lý kết quả thí nghiệm đã được vạch sẵn từ khi xây dựng
phương án thí nghiệm. Thông thường xử lý theo kiểu lập bảng, lập tỷ số, tính
trị trung bình, vẽ đồ thị …. Các kỹ năng: Tính toán, lấy sai số, đánh giá độ
chính xác của phép đo được rèn luyện ở thao tác này.
Căn cứ kết quả thí nghiệm người nghiên cứu đánh giá tính chân thực
của hệ quả.
•

Rút ra kết luận

Nếu kết quả thí nghiệm khẳng định hệ quả tức là khẳng định điều tiên
đoán của giả thuyết thì tính chân thực của giả thuyết cũng được khẳng định.
Nếu kết quả thí nghiệm phủ định giả thuyết, nghĩa là giả thuyết chỉ giải
thích được sự kiên đã có nhưng lại không phù hợp với sự kiện mới, người
nghiên cứu phải xem lại hoặc là thí nghiệm hoặc là suy ra hệ quả lôgic có sai
phạm gì không hoặc là xem lại chính bản thân giả thuyết để điều chỉnh thậm
chí thay đổi chừng nào có sự phù hợp của kết quả thí nghiệm với hệ quả của
giả thuyết, đến khi nào giả thuyết mới nêu ra thành chân lý khoa học.
Trong lịch sử phát triển của khoa học, chân lý mang tính tương đối (các
định luật, lý thuyết luôn ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệm
mâu thuẫn với giả thuyết thì chừng đó giả thuyết còn là chân lý. Tính tương
đối còn thể hiện ở phạm vi áp dụng của định luật hoặc lý thuyết.
•

Áp dụng định luật, lý thuyết vào thực tiễn

- Áp dụng định luật để nghiên cứu Vật lý : Từ định luật mới xây dựng,
các nhà nghiên cứu suy ra hệ quả; đó là những hiện tượng mới, quy luật mới,
thực nghiệm mới. Theo Fayman: "Lịch sử các phát minh chứng tỏ rằng khi

Mục tiêu : HS nêu ra được một hệ quả lôgíc có thể kiểm tra bằng thí
nghiệm.
Biện pháp : Suy luận lôgíc và suy luận toán học.
Giai đoạn 4. xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra hệ
quả lôgíc.


18

Mục tiêu : - Đề xuất được phương án thí nghiệm: dụng cụ, cách bố trí
thí nghiệm, cách xử lý số liệu thí nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm thực thu thập kết quả, xử lý kết quả, đối chiếu
với hệ quả.
- Rút ra kết luận về sự phù hợp hay không phù hợp của hệ quả với thực
nghiệm.
Biện pháp: GV hướng dẫn HS xây dựng phương án thí nghiệm và tự lực
tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
Giai đoạn 5. Hợp thức hoá kiến thức mới
Mục tiêu:- HS tự lực rút ra kiến thức mới, truyền đạt được nội dung
kiến thức mới (phát biểu được định nghĩa, định luật).
Biện pháp: HS phát biểu, GV nhận xét, bổ sung chính xác hóa nội dung
kiến thức mới.
Giai đoạn 6. Vận dụng kiến thức mới
Mục tiêu: HS nắm vững nội dung kiến thức mởi mức độ vận dụng, phân
tích tổng hợp, đánh giá.
Biện pháp: - Vận dụng tập dượt: áp dụng để giải thích hiện tượng, giải
bài tập đơn giản ngay trong bài học kiến thức mới.
- Vận dụng nâng cao: tiết học giải bài tập, tiết học về ứng dụng kỹ thuật
của định luật mới, xác định giới hạn ứng dụng kiến thức mới.
1.3.4. Sơ đồ PPTN trong dạy học Vật lý. [17]

Dạy học các kiến thức Vật lý băng phương pháp thực nghiệm là một
hướng ưu tiên ở trường phổ thông. để thực hiện được các giai đoạn của
PPTN, đòi hỏi phải có suy nghĩ sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều
mặt . Bởi vậy người giáo viên phải tuỳ theo nội dung của mỗi kiến thức, tuỳ
theo trình độ của học sinh, điều kiện trang thiết bị ở trường phổ thông mà mà
vận dụng linh hoạt các mức độ sử dụng phương pháp này. Trong mỗi bài học
cụ thể, giáo viên phải tính đến khả năng học sinh có thể thực hiện giai đoạn
nào, ở mức độ nào là thành công nhất để tập trung khai thác, rèn luyện khả
năng cho họ ở mặt đó. Trong dạy học các định luật Vật lý theo PPTN có hai
trường hợp đáng lưu ý sau:
+ Có những định luật Vật lý thực nghiệm nhưng việc suy luận quá phức
tạp hoặc những thí nghiệm quá tinh vi không có điều kiên thực hiện ở trường
phổ thông, giáo viên có thể dùng phương pháp kể chuyện lịch sử để HS biết
cách giải quyết của các nhà bác học.
+ Có những định luật trong lịch sử được phát minh bằng con đường
thực nghiệm nhưng ngày nay có thể coi như một hệ quả của định luật, một lý
thuyết khái quát hơn. Những suy luận này HS có thể hiểu được …Bởi vậy,
để rèn luyện khả năng suy luận sắc bén cũng như giảm bớt khó khăn về tổ
chức các thí nghiệm phức tạp cho nên không dạy những định luật đó theo
PPTN mà chỉ sử dụng một yếu tố của PPTN là làm thí nghiệm kiểm tra minh
hoạ kết luận thu được bằng suy luận lý thuyết.
Trong khi áp dụng PPTN , thường được phối hợp với các phương pháp
nhận thức khác như phương pháp phân tích - tổng hợp, phương pháp quy nạp
- diễn dịch.


20

1.5. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm ở trường THPT. [17]
Như đã phân tích ở mục 1.2 nội dung của phương pháp thực nghiệm rất


Yêu cầu dạy học PPTN ở mức độ này:
- HS phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN và hiểu được
PPTN là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật Vật lý.
- HS phải nắm được cấu trúc của PPTN bao gồm các hành động nào,
thứ tự thực hiện các hành động. Nghĩa là phải hiểu được sơ đồ cấu trúc của
PPTN.
- HS có thể thực hiện một vài khâu mà nội dung Vật lý đơn giản và
trang thiết bị cho phép.
Khi dạy học tường minh PPTN sẽ gặp khó khăn về thời gian và thiết bị
dạy học. Khắc phục các khó khăn này như sau:
Về thời gian: Kết hợp bài học trên lớp nghiên cứu định luật với bài thực
hành, nghĩa là biến thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm trực diệncủa HS
để nghiên cứu định luật.
Về thiết bị: Cần lựa chọn dạy học tường minh nội dung tri thức cơ bản
nào mà thiết bị dễ tìm, đơn giản có thể thực hiện được trong điều kiện lớp
học.
1.5.2. Mức độ 2: Rèn luyện một số kỹ năng cơ bản cần thiết, tối thiểu
của PPTN.
Nội dung: Là HS được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPYN và
trực tiếp tham gia làm các thí nghiệm kiểm tra.
Yêu cầu của mức độ này là:
- Hình thành kỹ năng đo lường trực tiếp các đại lượng Vật lý
- Hình thành kỹ năng tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn để:
+ Đo gián tiếp một số đại lượng Vật lý
+ Viết kết quả đo, đánh giá mức độ chính xác của phép đo
+ Nghiệm lại định luật bằng thí nghiệm theo chỉ dẫn
Biện pháp: Chủ yếu thông qua các thí nghiệm thực hành được tiến
hành theo PPTN ở phòng thí nghiệm. Thực tế do không có phòng học bộ
môn cộng với cách đánh giá hiện nay không đưa ra yêu cầu về hiểu biết và

- GV trình bày mẫu việc xây dựng phương án thí nghiệm của các thí
nghiệm lịch sử


23

- Sử dụng các bài tập thí nghiệm Vật lý có tác dụng lớn trong việc hình
thành và rèn luyện kỹ năng lập phương án thí nghiệm nghiên cứu và tiến
hành thí nghiệm.
- Chuyển một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứu của
HS.
1.5.4. Mức độ 4: HS tự lực nghiên cứu một số vấn đề nhỏ bằng PPTN.
Đây là mức độ cao nhất của dạy học PPTN trong nhà trường.
Đối tượng: HS đã hoàn thành 3 mức độ đã nêu trên hoặc những HS
thực sự có năng khiếu về Vật lý.
Nội dung: HS giải quyết một bài tập do GV giao cho, bài tập mang tính
nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nào đó bằng thí nghiệm, thiết kế
chế tạo dụng cụ đo đơn giản, để đo một đại lượng Vật lý nào đó.......
Biện pháp: Sử dụng các bài tập thí nghiệm.
Như vậy 4 mức độ dạy học PPTN là sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính
phức tạp, khó khăn, tăng dần tính độc lập của HS trong việc sử dụng PPTN.
Có 4 biện pháp chủ yếu để thực hiện các mức độ:
- Dạy học tường minh và không tường minh qua bài học nghiên cứu tài
liệu mới.
- Dạy học PPTN bằng bài tập thí nghiệm Vật lý.
- Dạy học PPTN bằng thí nghiệm thực tập.
- Dạy học PPTN qua thí nghiệm lý tưởng.
1.6. Những nguyên tắc cần quán triệt khi thực hiện dạy học PPTN
Vật lý: [17]
Tri thức về phương pháp nhận thức là loại tri thức đặc thù bởi phương