B ô GIÁO DUC VÀ ĐÀO TAO
•

•

•

TRƯỜNG ĐAI HOC s ư PHAM HÀ NÔI 2
•

•

•

•

NGUYỄN KIM SỸ

XÂY DựNG VÀ S ử DỤNG BÀI TẬP
•

•

THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
•

CHƯƠNG “ĐỘNG
•

Lực HỌC CHẤT
•

TRƯỜNG ĐAI HOC s ư PHAM HÀ NÔI 2
•

•

•

•

NGUYỄN KIM SỸ

XÂY DựNG VÀ S ử DỤNG BÀI
• TẬP
THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC

•

•

•

CHƯƠNG “ĐỘNG
•

Lực HỌC CHẤT
•

•

ĐIẺM” VẬT LÍ 10 THPT

thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô giáo tổ
Vật lí, trường THPT Lý Nhân Tông, Thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh đã
nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá
trình nghiên cứu và thực nghiệm đề tài.
Cuối cùng, tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, người
thân, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tác giả trong quá tành học tập
và thực hiện đề tài.
Dù đã rất cố gắng nhưng luận văn không thể tránh khỏi những thiếu
sót, tác giả mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô giáo và các bạn.
Bắc Ninh, ngày 20 tháng 1 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Kim Sỹ


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác.

Tác giả

Nguyễn Kim Sỹ


CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTTN


SGK

: Sách giáo khoa

SP

: Sư phạm

TBTN

: Thiết bị thí nghiệm

THCS

: Trung học cơ sở

THPT

: Trung học phổ thông

TN

: Thí nghiệm

TNSP

: Thực nghiệm sư phạm

VĐ

1.1.1.3. Phương pháp giải bài tập vật l í ............................................... 8
1.1.1.4. Lựa chọn hệ thống bài tập vật lí trong dạy học một
chương, phần của giáo trình vật tí.......................................................10
1.1.1.5. Hướng dẫn học sình giải bài tập vật l í ...................................14
1.1.2. Thỉ nghiệm về vật lí trong dạy học giải quyết vẩn đ ề .....................19
1.1.2.1. Vị trí, chức năng và vai trò của thí nghiệm vật lí...................19
1.1.2.2. Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiêm............................... 22
1.1.3. Bài tập thí nghiệm về vật l í ............................................................ 29
1.1.3.1. Định nghĩa..............................................................................29


1.1.3.2. Tấc dụng trong dạy học........................................................30
1.1.3.3. Tổ chức dạy học bài tập thí nghiệm về vật lí........................33
1.2. Phát triển tính tích cực, năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật
l í ................................................................................................................. 37
1.2.1. Phát triển tỉnh tích cực nhận thức.................................................37
1.2.2. Phát triển năng lực sáng tạo.........................................................41
1.3. Thực trạng xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm trong
dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT..................46
1.3.1. Chất lượng nắm vững kiến thức và giải bài tập của H S...............46
1.3.2. Sử dụng bài tập của G V................................................................48
Chương 2. HỆ THÓNG BÀI TẬP THỈ NGHIỆM VỀ VẬT L Í TRONG
DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG Lực HỌC CHẤT ĐIỀM” - VẬT L Ỉ 10
THPT............................................................................................................. 50
2.1. Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10
THPT.......................................................................................................... 50
2.2. Hệ thống bài tập thí nghiệm trong dạy học chương “Động lực học
chất điểm” - Vật lí 10THPT.......................................................................51
2.2.1. Hệ thống bài tập thí nghiệm..........................................................51
2.2.1.1. Bài tập thí nghiệm định tính..................................................51

nền kinh tế tri thức của thế kỉ 21, sự nghiệp giáo dục nước ta phải đổi mới
mạnh mẽ, đổi mói toàn diện và đồng bộ, nhằm tạo ra những con người mói có
trình độ văn hóa cao, giàu tính sáng tạo và năng động, có kĩ năng thực hành
giỏi, biết sử dụng những phương tiện mói và hiện đại. Đáp ứng với những đòi
hỏi đó, sự nghiệp giáo dục và đào tạo phải có nhiệm vụ: “Đổi mới phương
pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học, khuyến khích tự học, áp dụng
những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư
duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề” [5], hay theo Nghị quyết Trung
ương II khóa VIII: “Phải đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục
lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học.
Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương pháp hiện đại vào
quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thíri gian tự học, tự nghiên cứu cho
học sinh, nhất là sinh viên đại học” [7].
Vì lẽ đó mà giáo dục không ngừng đổi mới, hiện đại hóa về mục tiêu, nội
dung và phương pháp dạy học để phản ánh những thành tựu hiện đại về các
lĩnh vực khoa học tự nhiên, khoa hoa xã hội - nhân văn, trang bị cho HS vốn
kiến thức và kĩ năng cơ bản cần thiết, phải tạo cho các em năng lực tự học, tự
vạch ra con đường và phương pháp tư duy, hành động dẫn đến chiếm lĩnh
kiến thức mới, để khi vào đời hoặc trong lao động sản xuất và trong khoa học
kĩ thuật nhanh chóng tiếp thu cái mói.
Một trong những phương pháp để rèn luyện cho HS các kĩ năng, mở rộng
và vận dụng kiến thức hoặc củng cố, ôn tập đó là việc giải BTVL. BTVL có vai


2

trò quan trọng, được sử dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình dạy học, giải
BTVL sẽ rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức, các kĩ năng cơ bản
giúp cho HS hiểu sâu hơn những qui luật, hiện tượng vật lí, biết phân tích và
giải thích được những hiện tượng vật lí thường gặp. Thông qua bài tập HS có

nhận thức, năng lực sáng tạo của HS.
3. Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu: HĐ dạy học bài tập vật lí ở trường THPT.


3

b.

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống BTTN trong dạy học chương “Động

lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống BTTN trên có tính khoa học và đề ra cách
sử dụng nó trong HĐ dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10
THPT thì có thể phát huy được tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo
của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc dạy học vật lí theo hướng phát triển
tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS, đặc biệt là lí luận về dạy
học giải quyết vấn đề và việc xây dựng, sử dụng hệ thống BTTN vật lí.
5.2. Nghiên cứu chương trình, SGK, SGV để xác định mục tiêu dạy học
chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT. Từ đó, xác định hệ
thống BTTN cần xây dựng và sử dụng trong dạy học trong chương này.
5.3. Điều tra thực tiễn việc dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT nhằm tìm hiểu phương pháp dạy học của GV và HS, tình
trạng TBTN và việc xây dựng sử dụng hệ thống BTTN trong dạy học chương
này.
5.4. Xây dựng hệ thống BTTN và soạn thảo tiến trình dạy học một số
kiến thức thuộc chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT nhằm
phát triển tính tích cực học tập, năng lực sáng tạo của HS.

- Vận dụng cơ sở lí luận đó để thiết kế tiến trình dạy học theo hướng sử
dụng các BTTN thuộc chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT.
- Bổ sung thêm vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV, HS THPT và học
viên cao học cùng chuyên ngành.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn
gồm ba chương:


5

Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học bài tập thí nghiệm
chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10THPT.
Chương 2. Hệ thống bài tập thí nghiệm về vật lí trong dạy học chương
“Động lực học chất điểm” - Vật lí 10THPT.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.


6

Chương 1
C ơ SỞ LÍ LUÂN
• VÀ THƯC TIỄN CỦA DAY HOC BÀI TẢP
•

•

•

•

liệu giáo khoa chính là một bài tập đối vói HS. HS tìm tòi câu trả lòi và tiến
hành giải đáp cho VĐ đó chính là HS đã giải bài tập. Giữa bài tập và lí thuyết
có mối quan hệ chặt chẽ vói nhau, về một khía cạnh nào đó thì BTVL được
coi là phương tiện để dạy học vật lí.


7

1.1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lỉ trong dạy học
Trong quá trình dạy học vật lí, việc giải BTVL là một trong những loại
HĐ tự lực quan trọng của HS. BTVL có vai trò quan trọng đặc biệt, chúng
được sử dụng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học.
- BTVL có thể coi như là phương tiện nghiên cứu hiện tượng mói hoặc
xây dựng một khái niệm mói cho HS, nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội được
kiến thức mói một cách sâu sắc và vững chắc. Khi nghiên cứu một vấn đề
mói, HS được tiếp cận vói bản chất của hiện tượng vật lí bằng nhiều con
đường khác nhau như: Kể chuyện, tiến hành TN, giải BTTN...Qua đó, tính
tích cực của HS sẽ phát triển và do đó chiều sâu cũng như độ vững chắc của
kiến thức sẽ đạt đến mức tối đa khi “Tình huống” có vần đề được tạo ra.
Trong nhiều trường hợp nhờ tình huống này có thể làm xuất hiện một dạng
bài tập mà trong quá trình giải HS sẽ phát hiện lại quy luật vật lí, chứ không
phải tiếp thu quy luật vật lí dưới hình thức sẵn có. Để đạt được mục đích này,
ta có thể sử dụng bài tập định tính hay định lượng hoặc BTTN.
- BTVL là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện cho HS
kĩ năng, kĩ xảo, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. BTVL còn giúp
cho HS rèn luyện thói quen vận dụng các kiến thức của mình, để phân tích
các hiện tượng vật lí khác nhau xảy ra trong hiện tượng tự nhiên, kĩ thuật và
đòi sống. Đối vói việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp, BTVL có một ý nghĩa to
lớn, đó là một trong những phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với
thực hành, và đòi sống.

toán vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện
tượng vật lí được đề cập và trên cơ sở kiến thức vật lí, toán để nghĩ tới những
mối quan hệ có thể có của các cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho có thể
thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó
chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm vói những cái đã
biết, tức là tìm được lòi giải đáp [9].
Vì vậy, HĐ giải BTVL có hai công việc cơ bản sau:
+ Xác lập được những mối liên hệ cơ bản, cụ thể dựa trên sự vận dụng
kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.


9

+ Tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập được,
đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề đặt ra trong bài toán.
Điều đó có nghĩa là, việc giải BTVL là phải xác lập được những mối liên
hệ cụ thể cần thiết giữa cái phải tìm và cái đã cho, dựa trên sự vận dụng kiến
thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán. Tức là phải trả lời được câu hỏi:
“Việc giải bài toán này cần xác định được những mối liên hệ cơ bản nào? Sự
xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa vào vận dụng kiến thức vật lí
gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài toán?”.
Việc nắm vững những điều đó sẽ giúp cho GV có sự định hướng phương
pháp dạy giải BTVL một cách đúng đắn và có hiệu quả. Đối với những bài
tập đơn giản khi vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể, ta có thể thấy
ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm vói những cái đã cho. Nhưng
đối với những bài tập phức tạp hơn, thường không thể dẫn ra ngay được mối
liên hệ trực tiếp giữa cái phải tìm với cái đã cho. Vì vậy, GV cần có sự hướng
dẫn giúp đỡ HS đúng lúc và đúng chỗ.
Đối vói những bài tập định tính, không cần tính toán phức tạp nhưng vẫn
cần có sự suy luận lôgic từng bước để đi đến kết luận.

họ chưa biết từ trước hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác. Nói cách
khác, đó là tiết học mà họ thu được kiến thức mói, hoặc tuy không thu được
kiến thức mới nhưng có cách hiểu biết mới về kiến thức đã học, hoặc thấy rõ
phạm vi, giới hạn áp dụng kiến thức.
Trong các tiết học này, BTVL có thể được sử dụng ở một khâu đề xuất
VĐ, GQVĐ, củng cố hoặc tất cả các khâu đó.
• Bài tập đề xuất vấn đề
Mỗi một kiến thức khoa học đều là một lời giải đáp cho một câu hỏi. Nếu
không có câu hỏi, không có VĐ thì không thể có kiến thức khoa học. Cho nên
việc nghiên cứu tài liệu mới thường bắt đầu bằng việc nêu VĐ. Theo
I.Ia.Lemer: “Cái được gọi là vấn đề dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay
được đặt ra đối với người chưa hề biết trước câu trả lời mà phải tìm tòi sáng


11

tạo, và để tìm ra câu trả lời đó ngưòi ta phải có những tài liệu nào đó làm cơ
sở xuất phát”.
N.M.Zvereva đã vạch ra rằng: Trong quá trình xây dựng VĐ, có thể sử
dụng một số biện pháp. Trong số đó, “việc xây dựng các vấn đề dạy học bằng
các bài tập không những sẽ kích thích được hứng thú cao của học sinh đối với
những tài liệu mới sắp được học, mà còn tạo được khả năng củng cố những
kiến thức đã có, và xây dựng được mối liên quan giữa những kiến thức đã có
và cả những kiến thức mới” [24, tr.28].
V.G.Razumôvxki gọi bài tập đề xuất VĐ “là bài tập, trong đó nêu ra một
yêu cầu xác định được thực hiện trên cơ sở hiểu biết các định luật vật lí,
nhưng lại không có chỉ dẫn trực tiếp, tường minh các định luật nào để giải bài
, A

Ị

hồ, hãy so sánh độ lớn của các lực tương tác giữa hai xe, thì bài 1 được giải
bằng lập luận lôgic để đưa ra được cách đo lực gián tiếp qua đo khối lượng và
gia tốc, còn bài 2 - chỉ có thể tìm được câu trả lòi ở thí nghiệm: Không phải
đo (hay tính toán) được trực tiếp từ các lực tương tác giữa hai xe hay gia tốc
mà chúng thu hoạch được trong tương tác, mà phải đo gián tiếp qua các đại
lượng khác là khối lượng và quãng đường đi được trong cùng một khoảng
thòi gian nhất định của từng xe.
Các phương pháp dạy học được sử dụng trong trường phổ thông rất
phong phú. Căn cứ vào tính chất của HĐ nhận thức do HS thực hiện khi lĩnh
hội những dạng nội dung khác nhau, vào tính chất HĐ của GV - người tổ
chức HĐ đa dạng đó của HS, M.N.Xcatkin và I.Ia.Lemer đã phân chia chúng
thành năm loại: 1) Giải thích - minh họa; 2) Tái hiện; 3) Trình bày nêu VĐ;
4) Tìm tòi từng phần (ơrixtic); 5) Nghiên cứu. Chúng lại được phân làm hai
nhổm: Tái hiện; Sáng tạo. Tìm tòi từng phần thuộc nhóm sáng tạo, là phương
pháp dạy học trong đó: “Giáo viên tổ chức cho học sinh tham gia giải quyết
từng bước tìm tòi.. .Giáo viên xây dựng bài làm, chia nó thành những bài tập
phụ, vạch ra các bước tìm tòi, còn học sinh thì thực hiện các bước ấy” [1,
tr.80]. Phương pháp dạy học được thể hiện dưới ba hình thức:
+ Đưa HS tuần tự tiến dần tói việc giải quyết tự lực các VĐ bằng cách sơ
bộ dạy cho họ hoàn thành từng bước việc giải quyết, từng giai đoạn nghiên
cứu, hình thành dần dần cho các em kĩ năng;


13

+ Chia bài tập phân hóa thành một loạt các bài tập bộ phận, bài tập cơ
bản. Mỗi bài tập ấy giúp tiến dần một cách dễ dàng tói việc giải quyết bài tập
phân hóa ban đầu.
+ Tổ chức đàm thoại ơrixtic, bao gồm một loạt các câu hỏi liên hệ lẫn
nhau, mỗi câu hỏi là một bước trên con đường dẫn tói việc GQVĐ và phần

1.1.1.5. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
Dù chỉ giải các bài tập giáo khoa về vật lí, bất kì một HS nào cũng có thể
gặp ít nhiều khó khăn khi vận dụng tri thức đã học để giải bài tập. Vì vậy, cần
có sự trợ giúp của GV khi HS giải BTVL. Nhưng để hướng dẫn HS giải được
một bài tập thì trước hết GV phải giải được bài tập đó, phải nắm vững lời giải
và phương pháp dạy giải bài toán đó.
a)

Các bước chung của việc giải bài tập vật lí

Giải BTVL là một quá trình tiếp cận VĐ, được tổ chức để thực hiện việc
thu thập và xử lí thông tin theo từng giai đoạn. Khi giải muốn đạt được kết
quả chắc chắn thì đó phải là một hành động được tổ chức một cách có kế
hoạch, chặt chẽ và có hiệu quả, nhằm đạt được một mục đích xác định. Không
thể có một phương pháp chung vạn năng nào để có thể áp dụng giải mọi
BTVL. Tuy nhiên từ việc phân tích HĐ giải BTVL, ta có thể tùy theo từng
dạng bài tập mà có những hướng dẫn chung về phương pháp giải như sau.
• Bước 1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc và tìm hiểu ý nghĩa vật lí của các từ ngữ trong đề bài đã cho, ghi
ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm bằng các kí kiệu, các chữ cái
theo qui ước SGK.
- Mô tả lại hiện tượng được nêu trong bài, vẽ hình minh họa (nếu cần),
đổi các đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống thống nhất.
- Nếu cần phải dùng đồ thị hoặc TN để thu thập dữ liệu cần thiết.
• Bước 2: Xác lập mối liên hệ giữa các dữ liệu đã biết và cái phải tìm.


15

- Căn cứ vào những điều đã cho biết xác định xem bản chất hiện tượng

được phương pháp giải bài toán cụ thể, phải vận dụng nhiều hiểu biết về tư
duy giải bài toán vật lí để xem xét việc giải bài tập cụ thể. Giải bài tập đó
nhằm mục đích gì cho HS để từ đó xác định kiểu hướng dẫn thích hợp [13, ứ
114-121].
• Hướng dẫn theo mẫu
Sự hướng dẫn theo mẫu còn gọi là kiểu hướng dẫn Angôrit. Đó là hướng
dẫn theo một qui tắc hành động hay chương trình hành động được xác định
một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, hành động theo một tình tự. Như


17

vậy, hướng dẫn Angôrit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ
thể cần thực hiện và tành tự thực hiện các hành động sơ cấp, HS hiểu một
cách đơn giản và nắm vững hành động đó, đòi hỏi HS phải tự mình thực hiện
các hành động đã được GV chỉ ra. Trên cơ sở đó, HS sẽ giải được bài tập vói
kết quả như ý muốn. Vì vậy, đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học
việc giải bài tập để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các
hành động, đảm bảo các hành động đó là hành động sơ cấp đối với HS, đòi
hỏi GV phải sử dụng được Angôrit giải bài tập. Để từ đó HS áp dụng mẫu này
giải bài tập khác cùng loại và tương tự.
Kiểu hướng dẫn Angôrit thường được áp dụng khi cần vận dụng cho HS
phương pháp giải một loại bài tập điển hình cụ thể nào đó, nhằm luyện tập
cho HS kĩ năng giải một loại toán xác định nào đó. Ngưòi ta xây dựng các
Angôrit giải cho từng loại toán cơ bản điển hình là để luyện tập cho HS kĩ
năng giải các loại bài tập đó dựa trên việc làm cho HS thực hiện Angôrit giải.
Kiểu hướng dẫn Angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo cho HS giải được bài
tập được giao một cách chắc chắn, kĩ năng giải toán của HS được rèn luyện có
hiệu quả. Tuy nhiên, khi giải bài tập mà GV chỉ hướng dẫn cho HS áp dụng
theo mẫu thì HS chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo