-1-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN DUY HIỆP

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý
Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh

Vinh - 2010


-2MỤC LỤC
Trang
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI....................................................................6

CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
PPTN

Phương pháp thực nghiệm

GV


từng lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm,
rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm,
đem lại niềm vui, hướng thú học tập cho học sinh”.
PPTN là một phương pháp đặc thù và cơ bản của Vật lý học, hơn nữa
Vật lý phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm, nên phương pháp tiếp cận
các tri thức Vật lý từ thực nghiệm là cách tốt nhất để hiểu sâu sắc bản chất
của hiện tượng, cũng như rèn luyện phương pháp tư duy khoa học. Vì vậy dạy
học Vật lý phổ thông cần thiết và có thể bồi dưỡng PPTN cho HS.
PPTN là một trong những phương pháp để sáng tạo nên kiến thức mới.
Vận dụng PPTN ở các mức độ khác nhau sẽ giúp HS phát triển tư duy sáng
tạo. Dạy học như thế góp phần áp dụng những phương pháp hiện đại để bồi
dưỡng cho HS những năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề.
Chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn có
nhiều bài có thể vận dụng dạy học bằng PPTN thì sẽ mang lại hiệu quả cao.
Trong xu hướng chung đòi hỏi nền giáo dục nước nhà phải đổi mới,
giáo dục phổ thông đã có những đổi mới cụ thể là: Cùng với việc đổi mới
chương trình sách giáo khoa thì các trường phổ thông được trang bị một
lượng thiết bị tương đối nhiều với mục tiêu để nâng cao chất lượng giáo dục.
Tuy nhiên việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các trường phổ thông trong
những năm qua hiệu quả chưa thực sự cao do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Trong đó nguyên nhân chủ yếu là còn nhiều giáo viên chưa nắm vững cơ sở
lý luận của PPTN. Chính vì vậy còn ít sử dụng thiết bị thí nghiệm hoặc có sử
dụng thiết bị thí nghiệm vào dạy học thì hiệu quả mang lại cũng chưa cao.
Từ những lí do trên, tôi đã chọn đề tài: Vận dụng PPTN vào dạy học
chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn làm đề
tài nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu


-5Nghiên cứu đề xuất hệ thống biện pháp, cách thức, thao tác chủ yếu

-6- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học liên quan đến đề tài.
6.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra cơ bản, tiến hành một số thí nghiệm chương “Động lực học chất
điểm”
- Thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông.
6.3. Phương pháp thống kê toán học
Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phương pháp thống kê toán
học.
7. Đóng góp của luận văn
- Làm rõ cơ sở lý luận của PPTN trong dạy học Vật lý.
- Thiết kế một số bài vận dụng PPTN vào dạy học Vật lý chương “Động lực
học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn.
- Có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên sư phạm vật
lý quan tâm đến vấn đề này
8. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Nội dung chính
Chương 1. Cơ sở lý luận của đề tài
Chương 2. Vận dụng PPTN vào dạy học chương “Động lực học chất điểm”
Vật lý 10 chương trình chuẩn.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục.
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Phương pháp nhận thức khoa học
1.1.1. Khái niệm về phương pháp.



khách quan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được.
- Mặt chủ quan của phương pháp thể hiện ở chỗ, phương pháp chỉ tồn tại
trong đầu óc của con người, là ý thức của chủ thể, gằn liền với chủ sử dụng
phương pháp.
• Phương pháp là hoạt động có tổ chức hợp lý

P


-8- Theo lý thuyết hoạt động [ 13,18] , phương pháp là một hoạt động có tổ
chức hợp lý. Hoạt động bao gồm nhiều hành động, mỗi hành động bao gồm
nhiều thao tác. Toàn bộ hoạt động có mục đích lớn chung, mỗi hành động lại
có mục đích riêng, là bộ phận của mục đích chung. Thao tác không có mục
đích tự thân. Như vậy, phương pháp là một hệ có cấu trúc đa cấp, phức tạp.
1.1.2. Phương pháp nhận thức khoa học
Phương pháp nhận thức khoa học là một phạm trù nằm trong phạm trù
phương pháp, dùng để chỉ tập hợp những thủ pháp, những thao tác trí tuệ và
thực hành mà con người phải đi theo để đạt đế chân lí khoa học.
Paplop định nghĩa phương pháp nhận thức khoa học như sau: “Phương
pháp nhận thức khoa học là quy luật vận động nội tại của tư duy con người,
xem như sự phản ánh chủ quan của thế giới khách quan. Nói khác đi, các
phương pháp nhận thức khoa học có thể được xem như những quy luật khách
quan đã được đem cấy vào trong nhận thức của con người khi con người sử
dụng một cách có ý thức và có kế hoạch làm vũ khí để cải tạo thế giới” [ 15] .
Điều này chứng tỏ phạm trù phương pháp nhận thức khoa học vừa
mang tính khách quan vừa mang tính chủ quan. Chúng ta có thể rút ra những
nhận xét sau:
- Phương pháp không thể tách rời với nội dung, mà phải phù hợp vứi
nội dung. Để tiếp nhận mỗi phần nội dung phải có những phương pháp đặc
thù.

Có hai cách hiểu khác nhau về phương pháp thực nghiệm Vật lý.
Cách thứ nhất: Cho rằng PPTN chỉ là một khâu tiến hành thí nghiệm
kiểm tra đã có hoặc để đo đạc đạt độ chính xác cao một đại lương vật lý nào
đó. Như vậy PPTN chỉ là khâu thí nghiệm vật lý. Cách hiểu này làm giảm vai
trò của PPTN trong quá trình nhận thức. Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa
hẹp.


- 10 Cách thứ hai: Cho rằng PPTN theo nghĩa rộng bao gồm tất cả các khâu
của quá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm
hoặc quan sát được 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.
Cách hiểu thứ hai về PPTN đúng với vai trò, vị trí của nó trong quá
trình phát triển của Vật lý học. Bồi dưỡng PPTN cho HS cần hiểu với nội hàm
này.
Phương pháp thực nghiệm bao gồm các yếu tố sau:
- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát 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, xử lý kết quả.
- Rút ra kết luận xác nhận hay bác bỏ giả thuyết.
1.2.2. Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý
Galilê được xem là ông tổ của PPTN, là người đầu tiên bác bỏ giả
thuyết sai lầm bằng thí nghiệm Vật lý. với thí nghiệm nổi tiếng trên tháp Piza
(Italia), người đầu tiên hướng ống kính thiên văn do chính mình chế tạo để
quan sát chuyển động của hành tinh chứng minh giả thuyết về hệ nhật tâm của
Côpecnic, chính ông đã vận dụng PPTN một cách hệ thống và nêu thành
phương pháp của Vật lý.

cơ chế của hiện tượng, trả lời câu hỏi vì sao mà mảnh đất của các phương
pháp lý thuyết, là nhiệm vụ của nhà Vật lý lý thuyết. Tuy nhiên các kết luận
Vật lý lý thuyết nêu ra để giải thích thế giới chỉ được coi là chân lý chừng nào
được thực nghiệm chứng minh.
Như vậy xét 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.
1.2.3. Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm
1.2.3.1. Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm


- 12 Ta xuất phát từ sư đồ của Vunseman và Razumopxki (sơ đồ 3) [ 15] . Một
quá trình nhận thức khoa học đầy đủ diễn ra theo các giai đoạn trên sơ đồ.
Thực tiễn là điểm xuất phát và cũng là mục đích cuối cùng của nhận thức
khoa học để hành động trong thực tế đúng quy luật. Từ thực tiễn xuất hiện
những hiện tượng, sự vật mà lí trí con người chưa giải thích được với tri thức
và kinh nghiệm đã có. Con người tìm cách tìm cách trả lời câu hỏi đó. Khi đó
xuất hiện vấn đề nhận thức (cũng có thể vấn đề xuất hiện từ cơ sở lý thuyết đã
có, việc nghiên cứu những hệ quả của lý thuyết đã có làm xuất hiện những
vấn đề mới).
Thực tiễn

Vấn đề

Giả thuyết

Lý thuyết

Định luật


6

1’

Vấn đề

2

Giả
thuyết

3

Hệ quả
Lôgic

4

Thí nghiệm
kiểm tra

5

Tri thức

7

Thực tiễn
1


ϕ

A

Các hệ
quả
suy ra
từ các
tiên đề

A

A

Sơ đồ 5
Ông viết rõ:
- Chúng ta có các dữ liệu ξ . những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm
tính.


- 15 - A là những tiên đề, từ đó chúng ta suy ra những kết luận, về mặt tâm lý: A
dựa trên cơ sở ξ , nhưng không tồn tại con đường lôgic nào từ ξ đến A. Chỉ
tồn tại mối quan hệ trực giác (tâm lý) và mối liên hệ này luôn được lặp lại.
- Từ các tiền đề A, suy ra một cách lôgic đến khẳng định riêng ϕ .
- Những khẳng định ϕ được đối chiếu với ξ (Kiểm tra bằng thực nghiệm).
Như vậy, trên cơ sở các dữ kiện, dữ kiện đã có (thu được trong thực
tiễn, thí nghiệm), nhà khoa học nêu lên các giả thuyết mà Anhxtanh gọi là
“tiên đề” song không có con đường lôgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trò của
trực giác đóng vai trò quan trọng.
Trực giác khoa học được rèn luyện qua một quá trình tích luỹ về lượng

từng được biết đến. Giả thuyết không đơn thuần chỉ dựa vào suy luận lôcgic
(như phán đoán thông thường) mà là sự kết hợp giữa suy luận lôgic và trực
giác.
• Suy ra hệ quả lôgic
Giả thuyết được nêu ra dưới dạng một phán đoán: Đó là một nhận định
có thể mang tính bản chất, có tính khái quát khái quát. Tính đúng đắn của giả
thuyết cần 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 đươc nêu ra
từ giả thuyết trong PPTN thoả mãn hai điều kiện sau:
- 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 giữa các đại lượng vật lý mà
những đại lượng này phải hoặc 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 trưc tiếp
hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó.


- 17 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 lôgic là cầu
nối giữa giả thuyết khoa học và thí nghiệmVật lý.
• Tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
Đây là hoạt động đặc thù của PPTN. Người nghiên cứu tự tạo hiên
tượng, quá trình trong điều kiện nhất định của phòng thí nghiệm nhằm kiểm
tra tính xác thực của hệ quả lôgic suy ra từ giả thuyết.
Các thao tác tư duy và thực hành của hành động tiến hành thí nghiệm
kiểm tra tính xác thực của hệ quả lôgic:
*Lập phương án thí nghiệm.
Nhà nghiên cứu cần trả lời các câu hỏi sau:
- Cần làm gì để xuất hiện hiện tượng? Phải có các thiết bị nào? Lắp ráp

luật, lý thuyết luôn ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệm mâu
thuẫn với lý thuyết thì chừng đó lý thuyết còn là chân lý. Tính tương đối còn
thể hiện ở phạm vi ứng dụng của định luật hoặc lý thuyết.
• Áp dụng định luật, lý thuyết vào thực tiễn
Áp 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 một
định luật nào đó đúng thì dựa vào đó ta có thể phát minh ra định luật mới. Khi
đã chắc chắn về tính đúng đắn của một định luật nào đó mà trong các quan
trắc không thấy phù hợp thì đó là một điềm báo hiệu có hiện tượng mới, chưa
rõ”.
Như vậy, khi một định luật nào đó đúng, dựa vào đó có thể phát minh ra
định luật mới. Có khi tính đúng đắn của một định luậ hoặc thuyết nào đó đã
được khẳng định, mà trong quan sát hoặc thực nghiệm thấy có điều không
phù hợp thì đó là dấu hiệu có hiện tượng mới. Một dây chuyền phát minh
được tạo ra.


- 19 Áp dụng định luật (lý thuyết) vào thực tiễn kỹ thuật và đời sống: Có thể
nói Vật lý là cơ sở của các ngành kỹ thuật và các quá trình sản xuất. Việc
nghiên cứu khoa học nhằm mục đích cuối cùng là ứng dụng vào thực tiễn,
song việc đưa thành tựu khoa học vào ứng dụng là một quá trình. Theo thời
gian, khoảng cách từ nghiên cứu đến áp dụng đang được rút ngắn lại.
Trong dạy học Vật lý, việc áp dụng các định luật hoặc lý thuyết là việc làm
không thể thiếu, việc làm này được thể hiện ở các hình thức:
+ Bài học nghiên cứu tài liệu mới: Mà một nội dung kiến thức là hệ quả
của các định luật đã học. Là việc vận dụng định luật vào tình huống mới.
+ Bài học bài tập
+ Bài học thực hành
1.2.3.2. Tính chất của phương pháp thực nghiệm

- Sự khác biệt về phương tiện: Nhà bác học có phòng thí nghiệm với máy
móc thiết bị tinh vi, hiện đại, còn HS trong điều kiện nhà trường chỉ có những
thiết bị đơn giản.
Nhà khoa học xây dựng tri thức mới mà loài người chưa biết. Nhà khoa
học phải thực hiện một bước nhảy vọt (đột biến) để tìm ra cái mới cả nhân
loại chưa biết, đó thực chất là hoạt động sáng tạo. Còn HS là xây dựng lại cái
mà loài người đã biết, với sự hướg dẫn của GV, của tài liệu, và phương tiện
thông tin khác. Với mục đích bồi dưỡng PPTN cần đặt HS vào vị trí của nhà
khoa học để họ tự xây dựng tri thức cho mình. Khi đó họ sẽ lĩnh hội được tri
thức cơ bản, lại vừa rèn luyện được phương pháp khoa học.
Xét đến hiệu quả là xét đến chất lượng của sản phẩm và sự chấp nhận
của xã hội về sản phẩm đó. Hiệu quả dạy học thường được đánh giá cao nếu
chất lượng sản phẩm tốt, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại. Học sinh trở
thành con người có vốn tri thức cơ bản làm nền, tư duy nhạy cảm sắc bén, có


- 21 năng lực giải quyết vấn đề, thích nghi nhanh chóng với công việc mà xã hội
phân công, có tác phong làm việc khoa học, ngăn nắp, trung thực, tiếp cận
nhanh với những vấn đề mới nảy sinh trong xã hội hiện đại. Đó là hiệu quả
của dạy học đạt chất lượng cao.
Khi thực hiện bồi dưỡng PPTN Vật lý cho HS, họ sẽ được làm quen với
một con đường xây dựng tri thức Vật lý. Không chỉ được học nội dung các
định luật, khái niệm, lý thuyết Vật lý mà còn được biết tri thức ấy tìm ra như
thế nào; hơn nữa các em có thể tự mình tìm ra tri thức ấy; được trải qua tất cả
các giai đoạn của một chu trình nhận thức khoa học Vật lý. Về mặt giáo
dưỡng, HS nhớ rất lâu và khi quên có thể tự mình xây dựng lại được.
1.4. Các giai đoạn và một số mức độ của từng giai đoạn trong phương
pháp thực nghiệm
1.4.1. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Để giúp HS có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm

Giai đoạn 5: Hợp thức hoá kiến thức.
Mục tiêu: HS tự lực rút ra kiến thức mới, truyền đạt được nội dung kiến thức
mới (phát biểu định nghĩa, định luật)
Biện pháp: HS phát biểu, GV nhận xét, bổ sung chính xác hoá kiến thức mới.
Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức.
Mục tiêu: HS nắm vững nội dung kiến thức mới ở mức độ vận dụng, phân
tích, tổng hợp, đánh giá.
Biện pháp: - Vận dụng tập duyệt: 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 của kiến thức mới.


- 23 1.4.2. Các mức độ trong từng giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Những bài học mà HS tham gia cả sáu giai đoạn trên không nhiều. Đó
là những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sự phân tích quá
phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn giản, sử
dụng những dụng cụ đo lường mà HS đã quen thuộc. Trong nhiều trường hợp,
HS gặp khó khăn không thể vượt qua được thì có thể sử dụng PPTN ở các
mức độ khác nhau, thể hiện ở mức độ HS tham gia vào các giai đoạn của
PPTN.
a. Giai đoạn 1:
Mức độ 1: HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi. GV giới thiệu hiện
tượng xẩy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để cho HS tự lực phát hiện
mhững tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
Mức độ 2: GV tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt, trong đó xuất hiện một
hiện tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của HS, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò
mò, từ đó HS nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp.
Mức độ 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu
HS phát hiện xem trong vấn đề hay hiện tượng đã biết có chỗ nào chưa hoàn

Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp.
Mức độ 2: Hệ quả không quan sát trực tiếp được bằng các dụng cụ đo
mà phải tính toán gián tiếp thông qua việc đo các đại lượng khác.
Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng. Có nhiều trường
hợp, hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể
loại trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số yếu tố (2 đến 3 yếu tố);
như vậy hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng.
d. Giai đoạn 4 và 5:
Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra những điều kiện đúng
như những điều kiện đã nêu ra trong việc suy ra hệ quả.


- 25 Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, HS đã biết thực hiện các phép đo, sử
dụng các dụng cụ đo.
Mức độ 2: HS đã biết nguyên tắc đo các đại lượng, nhưng việc bố trí
thí nghiệm cho sát điều kiên lý tưởng có khó khăn. Giáo viên phải giúp đỡ
bằng cách giới thiệu phương án làm để HS thực hiện.
Mức độ 3: Có nhiều thí nghiệm kiểm tra là những thí nghiệm kinh điển
rất phức tạp và tinh tế, không thể thực hiện được ở trưởng phổ thông. Trong
trường hợp này, GV mô tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả phép
đo để HS gia công các số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thông báo cả kết luận.
e. Giai đoạn 6.
Những ứng dụng của định luật thường có ba dạng: Giải thích hiện
tượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo một thiế bị đáp ứng một yêu cầu của đời
sống sản xuất.
Mức độ 1: Ứng dụng mà trong đó HS chỉ cần vận dụng định luật Vật
lý để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiên tượng hoặc tính toán trong điều kiện
lý tưởng.
Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá để có thể
chỉ cần áp dụng một vài định luật Vật lý.