Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng
đại học vinh
_____________________

Phạm văn nghĩa

xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm
góp phần bồi dỡng t duy sáng tạo cho học sinh
(áp dụng cho chơng động lực học chất điểm
lớp 10 thpt)

Chuyên ngành: Lý luận và ph ơng pháp dạy học Vật lý
Mã số: 60.14.10

luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Mai Văn Trinh

Vinh - 2011


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được
sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và
người thân. Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành tác giả xin bày tỏ lòng biết
ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua.
Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Mai
Văn Trinh - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa
Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm

Học sinh

KHTN

Khoa học tự nhiên

SGK

Sách giáo khoa

SBT

Sách bài tập

THPT

Trung học phổ thông

THCS

Trung học cơ sở

TL

Trả lời

TN

Thí nghiệm


năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động độc lập.
Việc giải các BTTN vật lý là một hình thức hoạt động có thể nâng cao
chất lượng học tập tạo ra nhiều hứng thú cho học sinh. Đó là hoạt động có sự
kết hợp hiệu quả giữa học với hành, lý luận và thực tiễn, phát huy tính tích
cực, trí thông minh, tài sáng tạo, khả năng tháo vát của học sinh. BTTN là


P13

hoạt động tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy cho học sinh. Nhưng đồng
thời thông qua đó giúp phát hiện những năng khiếu cụ thể về vật lý của từng
học sinh.
Qua tìm hiểu ở các trường THPT chúng tôi thấy: Việc sử dụng bài tập
thí nghiệm trong dạy học đối với nhiều giáo viên còn rất mơ hồ. Việc dạy bài
tập ở trường phổ thông chủ yếu tập trung vào các bài tập dạng định tính hoặc
định lượng với nội dung giáo khoa đơn thuần.
Còn việc dạy các BTTN thì hầu như không được chú ý, có chăng thì chỉ
một số trường chuyên có học sinh dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia và
quốc tế. Còn ở các trường phổ thông bình thường thì một phần do cơ sở vật
chất thiếu thốn, những cái có thì không đồng bộ, để làm được bài tập thí
nghiệm cần phải có sự đầu tư về cả vật chất lẫn tinh thần, mặt khác trong các
đề thi học kỳ, tốt nghiệp cũng như thi tuyển sinh đại học chưa đưa BTTN vật
lý vào nên việc dạy học gần như bỏ qua loại bài tập này.
Trong chương trình vật lý 10 THPT Ban KHTN phần cơ học có thể thực
hiện một số thí nghiệm, thiết bị đơn giản, dễ tiến hành nhanh. Các hiện tượng
cơ học vẫn diễn ra và tồn tại bên cạnh mỗi người, cần phải làm cho học sinh
thấy sự tồn tại của nó gắn với những đại lượng vật lý đặc trưng.
Sử dụng BTTN vật lý phần cơ học là cần thiết. Để lựa chọn xây dựng
hệ thống bài tập thí nghiệm phù hợp với nội dung chương trình của sách giáo
khoa và trình độ nhận thức của học sinh, chúng tôi nghiên cứu chương trình

Nghiên cứu chương trình vật lý lớp 10 THPT.
Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng một số thao tác
tư duy, hành động sáng tạo, khả năng vận dụng vào thực tiễn, hướng nghiệp
cho học sinh trong dạy học chương “Động lực học chất điểm”.


P15

Thiết kế thi công một số bài học tiêu biểu sử dụng bài tập thí nghiệm đã
biên soạn để dạy học chương "Động lực học chất điểm".
Thực nghiệm sư phạm
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý luận về tư duy trong nhận thức khoa học và tư duy vật lý.
Nghiên cứu cơ sở lý luận về xây dựng và sử dụng bài tập vật lý, bài tập
thí nghiệm vật lý nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh.
Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham
khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung các kiến thức thuộc chương “Động
lực học chất điểm” vật lý 10 THPT- Ban KHTN.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra thực trạng về việc giảng dạy
bài tập vật lý, đặc biệt là bài tập thí nghiệm ở trường THPT.
Thiết kế một số phương án sử dụng BTTN đã xây dựng vào dạy học
theo giả thuyết khoa học của đề tài.
Thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT, để chỉnh lý, bổ sung, thẩm
định phương án đã thiết kế và kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.
Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả thực nghiệm sư
phạm, từ đó rút ra kết luận đồng thời đề xuất việc áp dụng kết quả nghiên cứu

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO
CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1. TÍCH CỰC HOÁ HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
Trong quá trình dạy học tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
(HS) là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của người giáo viên (GV). Vì thế,
nó luôn luôn là trung tâm chú ý của lý luận và thực tiễn dạy học. Các nhà giáo
dục Đông, Tây, Kim, Cổ đã trao đổi bàn luận nhiều về vấn đề này và cho đến
nay nó vẫn là một trong những vấn đề của giáo dục - dạy học.
1.1.1. Tích cực hoá là gì?
Tích cực hoá là một tập hợp các hành động nhằm chuyển biến vị trí của
người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ
thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập.
1.1.2. Các đặc điểm tính tích cực của học sinh
Tính tích cực của học sinh có hai mặt, đó là mặt tự phát và mặt tự giác:
Mặt tự phát của tính tích cực là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể
hiện ở tính tò mò, hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà
mỗi học sinh đều có, ở những mức độ khác nhau. Chúng ta coi trọng những
yếu tố tự phát này, cần nuôi dưỡng, phát triển chúng trong dạy học.
Mặt tự giác của tính tích cực là trạng thái tâm lý tích cực có mục đích
và đối tượng rõ rệt, do đó khi hoạt động có sự nỗ lực, vượt khó khăn, trở ngại
để chiếm lĩnh đối tượng đó. Tính tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính phê phán
trong tư duy, trí tò mò khoa học…
1.1.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức của học sinh
Trong quá trình dạy học, để phát hiện được HS có tích cực học tập hay
không, người GV cần dựa vào một số dấu hiệu sau đây:


P18


- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực
hành, so sánh, làm việc độc lập và phối hợp chúng với nhau. Kiến thức phải
được trình bày trong dạng động, phát triển và kế thừa lẫn nhau. Những vấn đề
quan trọng, các hiện tượng then chốt có lúc diễn ra đột ngột bất ngờ.
- Sử dụng và phát huy tốt tác dụng của các phương tiện dạy học.
- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập
thể, câu lạc bộ, ngoại khoá…
- GV, bạn bè động viên, khen thưởng khi có thành tích học tập tốt.
- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn,
vào các tình huống mới.
- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS.
- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập.
1.2. TƯ DUY TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC VẬT LÝ
1.2.1. Con đường nhận thức vật lý
Quy luật chung nhất của hoạt động nhận thức đã được V.I.Lênin chỉ rõ:
“Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến
với thực tiễn, đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, của sự
nhận thức hiện thực khách quan”. Nhận thức vật lý là nhận thức chân lý
khách quan.
Trong việc nhận thức thế giới, con người có thể đạt được những mức
độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao từ đơn giản đến phức tạp.
+ Mức độ thấp: là quá trình nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác, tri
giác, trong đó con người phản ánh vào óc những biểu hiện bên ngoài của sự
vật khách quan, những cái đang tác động trực tiếp vào giác quan con người.
+ Mức độ cao gọi là nhận thức lý tính, còn gọi là tư duy, trong đó con
người phản ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật, những
mối quan hệ có tính qui luật giữa các thuộc tính đó.


P20

P21

những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới
thì trong dạy học cần phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Để
làm được điều này chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá
trình nhận thức của nhà khoa học.
1.2.3. Thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý
Các thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý được
chia làm hai nhóm:
* Thao tác tư duy lý thuyết (tư duy lý thuyết) bao gồm: phân tích tổng hợp; so sánh; khái quát hoá; trừu tượng hoá; cụ thể hoá.
* Hành động tư duy thực nghiệm (tư duy thực nghiệm) bao gồm: quan
sát; xây dựng phương án thí nghiệm; lựa chọn lắp ráp thí nghiệm; tiến hành
thí nghiệm; thu thập số liệu; xử lý kết quả thí nghiệm; khái quát hoá rút ra kết
luận.
Tư duy lý thuyết và tư duy thực nghiệm luôn đan xen, gắn kết với nhau
hỗ trợ cho nhau.
1.2.3.1. Tư duy lý thuyết
* Phân tích là sự chia tách đối tượng nghiên cứu ra thành những phần
tử nhỏ hơn nhằm tìm hiểu bản chất của đối tượng nghiên cứu.
* Tổng hợp là sự sắp xếp các số liệu, sự kiện lộn xộn, rời rạc đa dạng
thu thập được qua nghiên cứu lý luận và khảo sát thực tiễn thành những sự vật
hiện tượng và quá trình hoàn chỉnh thống nhất.
* So sánh là một thao tác tư duy rất quan trọng trong quá trình tìm ra
cái mới. Nhờ so sánh, người ta có thể phát hiện ra sự giống nhau và khác nhau
giữa các đối tượng, sự biến đổi của chúng qua thời gian và không gian, ảnh
hưởng của môi trường, điều kiện cần cho quá trình phát triển của sự vật và
hiện tượng.


P22

P23

thuyết còn trừu tượng, chưa thể kiểm nghiệm được thì cần dựa vào kiến thức
đã có để suy luận ra hệ quả logic từ giả thuyết.
Khi đã có giả thuyết và hệ quả logic từ giả thuyết, để tiếp tục nghiên
cứu cần phải lập phương án thí nghiệm và trả lời các câu hỏi dạng:
- Để hiện tượng xuất hiện cần phải làm như thế nào?
- Đại lượng nào cần phải biết?
- Để đo được các đại lượng đó cần phải có dụng cụ gì và bố trí ra sao?...
* Chế tạo, lựa chọn dụng cụ và lắp ráp thí nghiệm: khi đã có
phương án thí nghiệm, người nghiên cứu lựa chọn dụng cụ (có thể đã có,
hoặc tự chế tạo…) và tiến hành lắp ráp. Khi đó người nghiên cứu sẽ trả lời
các câu hỏi dạng:
- Để đo đại lượng này cần phải dùng dụng cụ nào cho phù hợp?
- Các dụng cụ phải được bố trí như thế nào?
* Tiến hành thí nghiệm: sau khi hoàn tất các bước trên thì thí nghiệm
bắt đầu được tiến hành, hiện tượng có thể xuất hiện ngay sau khi lắp ráp, hoặc
có thể sau một số thao tác hiện tượng mới xuất hiện. Trong quá trình tiến
hành thí nghiệm người nghiên cứu phải trả lời các câu hỏi có dạng:
- Để hiện tượng xuất hiện phải làm thế nào?
- Đo đạc các đại lượng liên quan như thế nào?
- Thay đổi các đại lượng này thì có ảnh hưởng gì đến hiện tượng
xảy ra?
Trong quá trình tiến hành thí nghiệm cần phải ghi chép các số liệu liên
quan, các hiện tượng kèm theo. Từ đó xử lý kết quả và đánh giá độ chính xác
của kết quả thu được.
* Khái quát hoá rút ra kết luận: sau khi có kết quả về hiện tượng sự
vật nghiên cứu, người nghiên cứu dùng khả năng phân tích tổng hợp, khái
quát hoá rút ra kết luận vừa nghiên cứu.




P25

khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân HS. Cụ thể, đó là năng lực
tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa
có, đồng thời tạo ra cái chưa biết, chưa có và không bị phụ thuộc, gò bó vào
cái đã có.
* Các phẩm chất quan trọng của tư duy sáng tạo:
+ Tính mềm dẻo.
+ Tính linh hoạt.
+ Tính độc đáo.
+ Tính nhạy cảm.
* Những biểu hiện của năng lực tư duy sáng tạo trong học tập của HS:
+ Năng lực chuyển tải tri thức và kĩ năng từ lĩnh vực quen biết sang
tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học vào điều kiện hoàn cảnh mới.
+ Năng lực nhận thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết, nhìn thấy
chức năng mới của đối tượng quen thuộc.
+ Năng lực biết đề xuất các giải pháp khác nhau khi phải xử lý một tình
huống.
+ Năng lực huy động những kiến thức cần thiết để đưa ra các giả
thuyết hay dự đoán khác nhau để giải thích một hiện tượng.
* Các yếu tố cần thiết trong việc rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo
cho HS:
- Tạo hứng thú học tập cho HS.
- Cung cấp cho HS kiến thức cơ bản vững chắc.
- Dạy cho HS thói quen “nghi ngờ khoa học”.
- Rèn luyện ý thức tư duy độc lập.
1.3.3. Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong quá trình nhận thức vật lý của HS
Trong quá trình nhận thức của HS, tư duy mà HS sử dụng chủ yếu để

Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải là bẩm
sinh, mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể.


P27

Để hình thành năng lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho HS những điều
kiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công hoạt động đó. Những điều
kiện đó là:
- Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động,
bằng cách tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới thường gọi là xây dựng tình huống có vấn đề. Tạo môi trường sư phạm thuận
lợi bằng cách xoá bỏ thói quen học thụ động, lười suy nghĩ, rụt rè, lúng túng.
Phải làm cho HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêng
mình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề chứ không chỉ chờ sự phán xét của giáo
viên.
- Tạo điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ
được giao:
+ Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: bằng cách phân chia
bài học thành những vấn đề nhỏ, vừa với trình độ xuất phát của HS sao cho
họ có thể tự lực giải quyết được với sự cố gắng vừa phải.
+ Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản bao gồm
thao tác chân tay (thao tác vật chất) và thao tác tư duy. Trong học tập vật lý,
những thao tác chân tay phổ biến là: sử dụng các thiết bị để đo lường một số
đại lượng cơ bản, lắp ráp thí nghiệm, chế tạo dụng cụ… Những thao tác tư duy
hay dùng là: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tượng hoá…
+ Cho HS làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý được sử
dụng phổ biến như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự,
phương pháp mô hình, phương pháp thí nghiệm lí tưởng. Trong khi áp dụng
các phương pháp nhận thức vật lý, ta thường phải phối hợp sử dụng các
phương pháp suy luận lôgic như phân tích, tổng hợp, qui nạp, diễn dịch…

mục tiêu và nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường THPT.
BTTN giúp bồi dưỡng và rèn luyện cho HS các thao tác tư duy như:
phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án TN, lựa chọn dụng cụ
TN, lắp ráp TN, quan sát, đo đạc xử lí số liệu, trừu tượng hoá, khái quát hoá


P29

và cả trực giác khoa học. Mặt khác, HS còn được rèn luyện năng lực thực
nghiệm, năng lực hoạt động độc lập. Việc giải các BTTN, như là những
nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức
cho HS. BTTN đã khắc phục được tình trạng giải bài tập một cách hình thức,
áp dụng công thức một cách máy móc. BTTN giúp cho giáo viên phát hiện
và bồi dưỡng các em có năng khiếu về vật lý học và về kĩ thuật. Cùng một
BTTN HS có thể đưa ra nhiều phương án giải khác nhau, gây ra sự tranh luận
sôi nổi trong lớp tạo không khí sư phạm tốt. Vì thế BTTN giúp các em hình
thành năng lực giao tiếp, rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ. Trong quá trình
làm TN các kĩ năng và kĩ xảo sử dụng máy móc, dụng cụ đo lường và các
thiết bị TN cũng như một số kĩ năng khác được phát triển. BTTN có ý nghĩa
to lớn về mặt đức dục, trí dục, những BTTN có tính nghiên cứu, tạo điều kiện
thuận lợi để giáo dục tính tích cực nhận thức, hoạt động thực tiễn của HS.
1.4.3. Các bước trong quá trình giải BTTN vật lý
Để giải một BTTN vật lý chúng ta có thể tiến hành theo các bước
sau đây:
1 - Đọc kĩ đề bài, phân tích yêu cầu của bài toán.
2 - Xây dựng phương án giải: lập luận, thiết kế qui trình giải BT.
3 - Tiến trình giải bài toán:
- Lập phương án thí nghiệm.
- Lựa chọn thiết bị, có thể phải cải tiến, chế tạo một số thiết bị và lắp
ráp TN như phương án đã được xác lập.

thích bản chất của hiện tượng. Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng cho HS các
thao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và viết.
* Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN.
Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì TN được tiến
hành trong tư duy. Do đó nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bị


P31

TN còn chưa đầy đủ như hiện nay. Các bài tập này là tiền đề cho HS giải các
BTTN định lượng. Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế phương
án TN để đo các đại lượng vật lý, hoặc để quan sát một quá trình vật lý, một
định luật.
Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như:
+ Cho các thiết bị … hãy tìm cách đo …
+ Cho các thiết bị … nêu phương án đo …
+ Trình bày cách đo …
Ví dụ:
1. Nêu phương án thí nghiệm xác định lực ma sát giữa hộp phấn và mặt bàn
nếu trong tay em chỉ có một lực kế.
2. Hãy tìm phương án và làm thí nghiệm để thiết lập sự phụ thuộc của lực
ma sát vào trọng lượng của vật.

1.4.4.2. Bài tập thí nghiệm định lượng
Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằng
các thiết bị; tìm mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý. BTTN định lượng có
thể ở các mức độ tăng dần như sau:
Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí
nghiệm. Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận.
Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biên


Thiết kế
phương án
TN

1. Làm thế nào để
đo…với các thiết bị ?
2. Nêu PATN đo …
với các thiết bị …

Bài tập TN định lượng

Đo lường đại
lượng Vật lý

Thiết lập, minh
hoạ quy luật Vật
lý

Ba mức độ

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn
cách làm thí nghiệm, yêu cầu
đo đạc, tìm quy luật.
MĐ2: Cho thiết bị
Yêu cầu: Lập PATN, làm thí
nghiệm đo đạc, tìm quy luật.
MĐ3: Yêu cầu: Lựa chọn thiết
bị, lập PATN, làm thí nghiệm.