BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
-----CHU ĐÌNH ĐỨC

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH
QUA DẠY HỌC BÀI TẬP THÍ NGHIỆM QUANG HÌNH
LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Nghệ An, năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
------

CHU ĐÌNH ĐỨC

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH
QUA DẠY HỌC BÀI TẬP THÍ NGHIỆM QUANG HÌNH
LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60.14.01.11

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS. TS PHẠM THỊ PHÚ

Nghệ An, năm 2015

5. HS

Học sinh

6. HSG

Học sinh giỏi

7. NLTN

Năng lực thực nghiệm

8. PATN

Phương án thí nghiệm

9. PPDH

Phương pháp dạy học

10. PPTN

Phương pháp thực nghiệm

11. TKHT

Thấu kính hội tụ

12. TKPK


toàn diện giáo dục, chỉ rõ: Giáo dục Việt Nam sau năm 2015 chuyển từ nền giáo
dục theo tiếp cận nội dung (chủ yếu trang bị kiến thức) sang nền giáo dục theo
tiếp cận năng lực (hướng tới phát triển cho người học các năng lực để đáp ứng
yêu cầu thực tiễn).
Theo [13]: Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu
ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân
cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn
nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống
và nghề nghiệp. Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách
chủ thể của quá trình nhận thức.


5

Dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học không qui định
những nội dung dạy học chi tiết mà qui định những kết quả đầu ra. Trên cơ sở
đó, đưa ra những định hướng chung về việc lựa chọn nội dung, phương pháp, tổ
chức và đánh giá kết quả dạy học nhằm đảm bảo thực hiện được mục tiêu dạy
học tức là đạt được kết quả đầu ra mong muốn. Trong chương trình định hướng
phát triển năng lực, mục tiêu học tập, tức là kết quả học tập mong muốn được
mô tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được. HS cần đạt được những kết quả
yêu cầu đã qui định trong chương trình.
Trong dạy học Vật lý, bài tập là một phương tiện, phương pháp dạy học tích
cực, có tác dụng to lớn trong việc thực hiện nhiệm vụ: Giáo dưỡng; Phát triển
năng lực tư duy; Giáo dục nhân cách đạo đức; Giáo dục kĩ thuật tổng hợp.
Bài tập thí nghiệm Vật lý là dạng bài tập mà khi giải phải sử dụng thí
nghiệm Vật lý. Vì vậy BTTN vừa phát huy chức năng của BT, vừa phát huy
chức năng của thí nghiệm. Do đó, BTTN có khả năng to lớn trong việc bồi
dưỡng năng lực thí nghiệm cho HS.
Quang hình là một phần quan trọng trong chương trình vật lý THPT, đây

Thanh Hóa;
5.5. Tìm hiểu mục tiêu dạy học, nội dung dạy học phần quang hình Vật lý 11
THPT;
5.6. Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm quang hình Vật lý 11 THPT;
5.7. Đề xuất các phương án dạy học bài tập thí nghiệm quang hình để bồi dưỡng
năng lực thực nghiệm cho học sinh;
5.8. Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế.
6. Phương pháp nghiên cứu


7

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu các tài liệu lý luận về phương pháp thực nghiệm khoa học;
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và các tài liệu liên quan;
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Thực nghiệm Vật lý
- Thực nghiệm sư phạm
- Điều tra, quan sát
- Phương pháp thống kê toán học
7. Đóng góp mới của đề tài
Về lý luận
Xác định được các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh.
Về nghiên cứu ứng dụng
- Xây dựng được hệ thống 20 bài tập thí nghiệm quang hình, nhằm bồi dưỡng
năng lực thực nghiệm cho HS;
- Thiết kế 3 tiến trình dạy học BTTN quang hình bồi dưỡng năng lực thực
nghiệm cho học sinh:
+ Bài học luyện giải bài tập
+ Bài học tự chọn

ngoài lớp ...Cần chuẩn bị tốt về phương pháp đối với các giờ thực hành để đảm
bảo yêu cầu rèn luyện kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, nâng
cao hứng thú cho người học.
Việc đổi mới phương pháp dạy học của GV được thể hiện qua các đặc trưng
cơ bản sau:
- Dạy học thông qua tổ chức liên tiếp các hoạt động học tập, từ đó giúp học sinh
tự khám phá ra những điều chưa biết chứ không phải thụ động tiếp thu những tri
thức được sắp đặt sẵn. Theo tinh thần này, GV là người tổ chức và chỉ đạo học
sinh tiến hành các hoạt động học tập như nhớ lại kiến thức cũ, phát hiện kiến
thức mới, vận dụng sáng tạo kiến thức đã biết vào các tình huống học tập hoặc
tình huống thực tiễn…
- Chú trọng rèn luyện cho HS những tri thức, phương pháp để họ biết cách đọc
sách giáo khoa và các tài liệu học tập, biết cách tự tìm lại những kiến thức đã có,
biết cách suy luận để tìm tòi và phát hiện kiến thúc mới…Các tri thức phương
pháp thường là những quy tắc, quy trình, phương thức hành động . Tuy nhiên
cũng cần coi trọng cả các phương pháp có tính dự đoán, giả định…Cần rèn
luyện cho HS các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, đặc biệt hóa, khái
quát hóa, tương tự, quy lạ về quen…Để dần hình thành và phát triển tiềm năng
sáng tạo của HS.
- Tăng cường phối hợp học tập cá thể với học tập hợp tác theo phương châm:
“ Tạo điều kiện cho HS nghĩ nhiều hơn, làm nhiều hơn và thảo luận nhiều hơn”.
Điều đó có nghĩa, mỗi HS vừa cố gắng tự lực một cách độc lập, vừa hợp tác chặt
chẽ với nhau trong quá trình tiếp cận, phát hiện và tìm tòi kiến thức mới. Lớp


11

học trở thành môi trường giao tiếp thầy – trò và trò – trò nhằm vận dụng sự hiểu
biết và kinh nghiệm của từng cá nhân, của tập thể trong giải quyết các nhiệm vụ
học tập chung.


hình thành và phát triển không phải một loại năng lực mà là được hình thành
đồng thời nhiều năng lực, hoặc nhiều năng lực thành tố mà ta không cần tách
biệt từng thành tố trong quá trình dạy học.
- Về nội dung dạy học: Cần xây dựng các hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng
gắn với thực tiễn.
- Về kiểm tra đánh giá: Về bản chất đánh giá năng lực cũng phải thông qua đánh
giá khả năng vận dụng kiến thức và kĩ năng thực hiện nhiệm vụ của HS trong
các tình huống phức tạp khác nhau. Trên cơ sở này, các nhà nghiên cứu nhiều
quốc gia khác nhau đề ra các chuẩn năng lực trong giáo dục tuy có khác nhau
nhưng khá tương đồng về nội hàm. Trong chuẩn năng lực đều có những nhóm
năng lực chung . Trên cơ sở năng lực chung, các nhà lý luận dạy học bộ môn cụ
thể hóa thành những năng lực chuyên biệt. Tuy nhiên không dừng ở các năng
lực chuyên biệt, các tác giả đều cụ thể hóa thành năng lực thành phần, những
năng lực thành phần này được cụ thể hóa thành các thành tố liên quan đến kiến
thức, kĩ năng…Để định hướng quá trình dạy học, kiểm tra đánh giá của giáo
viên.
Dạy học tất cả các môn học trong nhà trường đều phải hướng tới phát triển
người học. Vật lý ở trường THPT chủ yếu là Vật lý thực nghiệm. Vì thế, ngoài
việc hướng tới hình thành các năng lực cho HS, môn Vật lý còn phải hình thành
cho HS năng lực thực nghiệm như là một năng lực chuyên biệt. Trong luận văn
này, chúng tôi nghiên cứu dạy học nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm qua
dạy học phần Vật lý quan trọng của chương trình Vật lý THPT: Phần quang
hình.
Trong phần tiếp theo, chúng tôi giới thiệu các kết quả nghiên cứu lý luận về
năng lực thực nghiệm, cấu trúc của năng lực thực nghiệm, biểu hiện năng lực
thực nghiệm và tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của HS trong học tập
Vật lý ở trường THPT.
1.2. Năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập vật lý
1.2.1. Khái niệm về năng lực thực nghiệm

1

Năng lực tự học

- Lập được kế hoạch tự học và điều chỉnh, thực hiện kế
hoạch có hiệu quả
- Tìm kiếm thông tin về nguyên tắc cấu tạo, hoạt động
của các ứng dụng kĩ thuật
- Đánh giá được mức độ chính xác của nguồn tin


14

- Đặt được câu hỏi về sự vật quanh ta
- Tóm tắt được nội dung vật lý trọng tâm của văn bản.
- Tóm tắt thông tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái
niệm, bảng biểu sơ đồ khối
- Tự đặt câu hỏi và thiết kế, tiến hành được phương án
thí nghiệm để trả lời cho câu hỏi đó.
2

Năng

lực

quyết

vấn

giải - Đặc biệt quan trọng là năng lực thực nghiệm

lực

tự

Không có tính đặc thù


15

Nhóm năng lực về quản lý xã hội
5

Năng lực giao - Sử dụng được ngôn ngữ vật lý để mô tả hiện tượng
tiếp

- Lập được bảng và mô tả bảng số liệu thực nghiệm
- Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước
- Vẽ được sơ đồ thí nghiệm
- Mô tả được sơ đồ thí nghiệm
- Đưa ra các lập luận logic. Biện chứng

6

Năng lực hợp tác - Tiến hành thí nghiệm theo nhóm
- Tiến hành thí nghiệm theo các khu vực khác nhau
Nhóm năng lực công cụ (Các năng lực này sẽ được hình thành trong quá

trình hình thành năng lực ở trên)
7



Năng lực tính - Mô hình hóa quy luật vật lý bằng các công thức toán
toán

học
- Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra
hệ quả hoặc ra kiến thức mới.


16

Năng lực thực nghiệm thuộc nhóm năng lực chuyên biệt, môn Vật lý có
khả năng bồi dưỡng cho học sinh năng lực thực nghiệm, vì Vật lý là môn khoa
học thực nghiệm.
Theo Phạm Thị Phú: Năng lực thực nghiệm là tổ hợp kĩ năng, kiến thức và
thái độ của chủ thể, cho phép chủ thể xử lý được tình huống gặp phải bằng
phương pháp thực nghiệm.
Biểu hiện của năng lực thực nghiệm [13]
- Đặt được những câu hỏi về hiện tượng tự nhiên: Hiện tượng diễn ra như thế
nào? Điều kiện diễn ra hiện tượng là gì? Những đại lượng nào mô tả được hiện
tượng? Đo lường đại lượng đó như thế nào? Các đại lượng trong hiện tượng tự
nhiên có mối quan hệ với nhau như thế nào?
- Đưa ra được các phương án tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi đã đặt ra:
+ Nêu được dự đoán (giả thuyết)
+ Xây dựng phương án thí nghiệm
+ Mô hình hóa phương án thí nghiệm
+ Dự đoán kết quả thí nghiệm.
- Óc tò mò quan sát, sự khéo léo, niềm say mê thực hành thí nghiệm
- Thực hiện được các phương án tìm câu trả lời bằng thực nghiệm:
+ Có kĩ năng sử dụng các thiết bị đo

+ Thay đổi các đại lượng
+ Sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng
cụ đo, đọc số liệu
+ Sửa chưa các sai hỏng thông thường
+ Quan sát diễn biến hiện tượng
+ Ghi lại kết quả
+ Biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ
thị
+ Tính toán sai số
+ Biện luận, trình bày kết quả
+ Tự đánh giá cải tiến phép đo

Sơ đồ 1.1: Cấu trúc năng lực thực nghiệm
1.2.3. Vị trí vai trò của năng lực thực nghiệm trong hệ thống năng lực cần
bồi dưỡng cho học sinh
Về vị trí
Năng lực thực nghiệm thuộc nhóm năng lực chuyên biệt của môn Vật lý.
Trong năng lực chuyên biệt của môn Vật lý, năng lực thực nghiệm thuộc nhóm
năng lực về phương pháp, dựa vào [13] có thể mô hình hóa vị trí của năng lực
thực nghiệm trong môn Vật lý bằng sơ đồ 1.2:
Năng lực chuyên biệt
Năng lực sử
dụng kiến thức
Vật lý

Năng lực trao đổi
thông tin

Năng lực về phương pháp
Năng lực

Quan sát

HQLG

TNKT

Kết luận

Thực tiễn

Thí nghiệm
Từ sơ đồ PPTN ở trên có thể đưa ra các tiêu chí đánh giá năng lực thực
nghiệm như sau:
V1: Tiếp nhận vấn đề


19

TC1: Đề xuất vấn đề nghiên cứu

V2: Phát biểu vấn đề dựa trên quan sát
theo hướng dẫn của giáo viên
V3: Tự lực phát biểu vấn đề qua quan sát
D1: Tiếp nhận dự đoán

TC2: Nêu dự đoán khoa học

D2: Lựa chọn dự đoán
D3: Tự lực nêu dự đoán.
H1: Tiếp nhận

1.3. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý


20

1.3.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm Vật lý (BTTN)
Bài tập thí nghiệm là những bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí
nghiệm để xác định một đại lượng Vật lý nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc
giữa các thông số Vật lý, hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết. Bài
tập thí nghiệm vừa mang tính lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác
dụng lớn trong việc bồi dưỡng cho học sinh PPTN của nhận thức Vật lý. Có thể
thấy rõ qua việc so sánh các giai đoạn của PPTN với các bước tiến hành khi giải
một bài tập thí nghiệm như sau[8]:
Các yếu tố của PPTN

Các bước trong quá trình giải BTTNVL

1. Đặt vấn đề trên cơ sở các sự 1.Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài toán
kiện và quan sát. Phân tích vấn đề phân tích bản chất Vật lý của bài toán.
2. Hình thành giả thuyết.

2. Xây dựng phương án giải (phương án thí
nghiệm, lập luận, tính toán)

3. Nghiên cứu lý thuyết (suy ra hệ 3. Thực hiện giải: Tính toán, lập luận, trình
quả logic từ giả thuyết). Lập bày lời giải, (nếu có thể giải bằng lý thuyết).
phương án thí nghiệm kiểm tra.

Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát
thu thập số liệu.

Một trong các ưu thế của BTTN là có thể gây hứng thú học tập của học
sinh. Khi thực hiện các thí nghiệm sẽ xuất hiện những điều mới, bất ngờ...Gây
sự tò mò, ngạc nhiên và do đó kích thích hứng thú học tập. Trong khi lập
phương án để tiến hành thí nghiệm, học sinh thường dự đoán quá trình diễn ra
của hiện tượng, hay kết quả thí nghiệm. Nếu như kết quả diễn ra đúng như dự
kiến, học sinh tin vào sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Nếu thực
nghiệm xảy ra không như dự đoán, các hiện tượng hoàn thành mới lạ, sẽ gây sự
ngạc nhiên thú vị, thu hút các em tìm lời giải thích. Khi giải các bài tập thí
nghiệm, những cái mới lạ trái với suy nghĩ thông thường của HS làm cho các em
phải suy nghĩ về những điều xảy ra trong thí nghiệm và xa hơn nữa là sự liên hệ
đến những sự vật, hiện tượng xảy ra trong tự nhiên. Các câu hỏi “tại sao hiện
tượng này lại xảy ra như thế?”, “hiện tượng đó bị chi phối bởi các quy luật
nào?”, “có thể giải thích được chúng không?”...Tự nó sẽ nảy sinh trong óc của
các em và từ đó tạo nhu cầu học tập[8].
Như vậy hoạt động giải bài tập thí nghiệm luôn gây được hứng thú lớn đối
với HS, lôi cuốn được sự chú ý của HS vào các vấn đề bài tập yêu cầu, phát huy
tính tích cực tìm tòi, khám phá và sáng tạo. Những số liệu khởi đầu về mặt lí
thuyết của bài tập sẽ được kiểm tra tính đúng đắn thông qua các kết quả thu
được bằng con đường thực nghiệm.


22

Củng cố, khắc sâu và nâng cao kiến thức Vật lý
Để giải các bài tập thí nghiệm Vật lý, học sinh phải vận dụng kiến thức lý
thuyết vào thực tiễn, điều đó giúp các em khắc sâu kiến thức. Nhờ vậy kiến thức
các em nắm được sẽ chính xác hơn, vững chắc hơn, có tính hệ thống hơn. Các
BTTN cũng có thể sử dụng để nghiên cứu các kiến thức mới và hình thành tri
thức Vật lý mới, tức là nâng cao kiến thức Vật lý cho HS. Vì vậy việc thường
xuyên giải BTTN sẽ góp phần đáng kể trau dồi kiến thức Vật lý cho HS.

khách quan. Như vậy khó có thể kiểm tra đánh giá được kĩ năng thực hành của
học sinh. Nếu trong giờ kiểm tra, đánh giá có sử dụng BTTN thì học sinh sẽ rèn
luyện loại bài tập này từ đó làm cho các kĩ năng thực hành, năng lực tư duy của
học sinh được phát triển.
1.3.3. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý :Theo [8] căn cứ vào mức độ
khó khăn khi tiến hành giải bài tập và phương thức giải, chúng tôi chia BTTN
thành hai loại:
1.3.3.1. Các bài tập thí nghiệm định tính: Những bài tập này không có các
phép đo đạc, tính toán định lượng. Công cụ để giải là những suy luận logic trên
cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý và những quan sát định tính.
a. Bài tập thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tượng - Đó là những bài tập
yêu cầu HS:
- Làm thí nghiệm theo chỉ dẫn
- Quan sát theo mục tiêu đã chỉ sẵn
- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có.
Câu hỏi của loại bài tập này thường là: (Cái gì xảy ra nếu....?, và tại sao lại
xảy ra như vậy?)
Với câu hỏi thứ nhất HS phải làm thí nghiệm để quan sát, mô tả. Đó là quá
trình tích lũy sự kiện.


24

Với câu hỏi thứ hai, HS buộc phải liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong thí
nghiệm với những định nghĩa, khái niệm, hiện tượng Vật lý đã học. Các hành
động tư duy và thực hành nêu ra ở trên rõ ràng là có tác dụng tốt để bồi dưỡng
cho HS các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, các kĩ
năng, kĩ xảo thực hành khi tiến hành thí nghiệm, kĩ năng quan sát có mục đích,
khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói, viết.
b. Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm: Đây là loại bài tập phổ biến nhất

Mức độ 2. Cho thiết bị.

Bài tập thí nghiệm

Yêu cầu. HS thiết kế phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm tìm qui
luật hoặc đo đạc.
Mức
độ 3. định
Yêu tính
cầu HS.
BTTN

BTTN định lượng

- Tự lựa chọn thiết bị.
- Thiết kế phương án thí nghiệm.
Làm -TN,
Thiết
kế tìm quy luật.Đo lường đại
Thiết lập, minh
Làm thí nghiệm đo đạc
hoặc
quan sát, mô
lượng VL
họa quy luật VL
PATN
thể tóm tắt sự phân loại BTTNVL trong trường phổ thông bằng sơ đồ sau:
tả, giải Có
thích
Sơ đồ 1.3: Phân loại hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý[8].