ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ PHƢƠNG NHUỆ

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM
KẾT NỐI MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC PHẦN DÕNG ĐIỆN
XOAY CHIỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VẬT LÍ 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ PHƢƠNG NHUỆ

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM
KẾT NỐI MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC PHẦN DÕNG ĐIỆN
XOAY CHIỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VẬT LÍ 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ
CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Kim Chung


Công nghệ thông tin

CSVT

Cơ sở vật chất

DH

Dạy học

DHVL

Dạy học Vật lí

HS

Học sinh

TBTN

Thiết bị thí nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

TNTH

Thí nghiệm thực hành


Vật lí

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho học
sinh THPT trong dạy học vật lí………………………………………….

22

Bảng 1.2. Thống kê phiếu khảo sát học sinh THPT Hồng
Hà……………...........................................................................................

28

Bảng 2.1. Danh mục các thiết bị thí nghiệm..............................................

39

Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số báo cáo chuẩn bị trước khi tiến hành
thí nghiệm ………………………………………....................................

63

Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm số báo cáo sau khi tiến hành thí
nghiệm.........................................................................................................

64


Hình 2.6. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của UL và IL giữa hai đầu cuộn
cảm thuần theo thời gian……………………………………………….

35

Hình 2.7. Bộ dụng cụ thí nghiệm Vật lí phần điện, từ và dao
động.....................................................................................................

38

Hình 2.8. Mạch tạo dao động điện từ LC………………………………

40

Hình 2.9. Bố trí mạch tạo dao động điện từ LC…………………………

41

Hình 2.10. Mạch dao động LC có thêm điện trở R………………………

42

Hình 2.11. Bố trí mạch tạo dao động điện từ tắt dần……………………

44

Hình 2.12. Hình ảnh dao động điện từ tắt dần trên màn hình phần mềm
Soundcard Oszilloscope…………………………………………..…….

45



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1.Lý do nghiên cứu………………………………………………………...
2.Mục đích nghiên cứu…………………………………………………….
3.Nhiệm vụ nghiên cứu……………………………………………………
4.Khách thể và đối tượng nghiên cứu…..………………………………….
5.Vấn đề nghiên cứu..……………………………………………………...
6.Giả thiết khoa học…..……………………………………………………
7.Giới hạn phạm vi nghiên cứu…………………………………………...
8.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài…………………………...........
9.Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….
10.Cấu trúc luận văn………………………………………………………
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1.Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm thí nghiệm Vật lí …………...................
1.1.1.Thí nghiệm Vật lí …………………………………………………...
1.1.2.Đặc điểm thí nghiệm Vật lí ……………………………………........
1.2.Vai trò thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông
1.2.1.Vai trò thí nghiệm trong DHVL ở trường phổ thông theo quan điểm
của lý luận nhận thức………………………………………………............
1.2.2.Vai trò thí nghiệm trong DH VL ở trường phổ thông theo quan điểm
của lý luận dạy học …………………………………...................................
1.3.Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông
trong dạy học Vật lí ......................................................................................
1.3.1.Khái niệm kĩ năng.................................................................................
1.3.2.Kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông trong dạy
học Vật lí ......................................................................................................
1.4. Thí nghiệm biểu diễn và những yêu cầu cơ bản khi sử dụng ..............
1.5. Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường

27
27
28
30

TÍNH TRONG DẠY HỌC PHẦN DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ DAO
ĐỘNG ĐIỆN TỪ – VẬT LÍ 12

2.1. Phân tích nội dung các bài phần Dòng điện xoay chiều và Dao động
điện từ - Vật lí 12 .……………………………………………....................

31

2.1.1. Nội dung các bài phần Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ
2.1.2. Xác định mục tiêu các bài học ............................................................

31
36

8


2.2. Xây dựng một số thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học phần
Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ - Vật lí 12….............................
2.2.1. Ý tưởng xây dựng thí nghiệm…………………….............................
2.2.2. Xây dựng một số thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học phần
Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ……………………...................
2.3. Tổ chức hoạt động dạy học sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong
phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ - Vật lí 12........................
2.4. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong


57
57
63
68
69
72
76

9


MỞ ĐẦU
1. Lý do nghiên cứu
Đối với môn vật lí bậc THPT, quan điểm xây dựng chương trình là
coi trọng phương pháp thực nghiệm. Yêu cầu rèn luyện cho học sinh những kĩ
năng như quan sát hiện tượng vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hoặc trong
các thí nghiệm, sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của vật lí, biết lắp ráp
và tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn giản, thu thập và xử lí thông tin thu
được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay
bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án
thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra.
Do các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, cồng kềnh, tốn nhiều thời gian
chuẩn bị dụng cụ, việc tiến hành thí nghiệm có nhiều khó khăn cho giáo viên
trong dạy học. Một số bộ thí nghiệm phần Điện học được thiết kế với bảng
mạch lắp sẵn có ưu điểm dễ thao tác tiến hành thí nghiệm và đảm bảo thí
nghiệm thành công, tuy nhiên do các bảng mạch và thiết bị nhỏ chỉ phù hợp
với các thí nghiệm thực hành của học sinh, việc tiến hành thí nghiệm biểu
diễn của giáo viên là hạn chế.
Để đáp ứng việc giảng dạy chương trình vật lí ở Trung học phổ thông,

điện từ - Vật lí 12 với các bộ thí nghiệm đã xây dựng được.
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các
bài thí nghiệm và các tiến trình dạy học đã xây dựng.
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu:
Quá trình dạy và học thực hành Vật lí của giáo viên và học sinh lớp 12
trường THPT Hồng Hà, thành phố Hà Nội.
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Thiết bị thí nghiệm Vật lí và sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí
phần Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ - Vật lí 12.

11


5. Vấn đề nghiên cứu
Đề tài tập trung vào nghiên cứu vấn đề cơ bản sau:
Làm thế nào để xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm kết nối máy vi
tính trong việc dạy học phần Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ - Vật
lí 12 nhằm rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh THPT.
6. Giả thuyết khoa học
Việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm phần Dòng điện xoay chiều và dao
động điện từ - Vật lí 12 - kết nối máy vi tính bằng các vật liệu đơn giản, dễ
chế tạo và thiết kế tiến trình dạy học theo con đường thực nghiệm sẽ nâng cao
trình độ kiến thức, kĩ năng thí nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí phần
Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ - Vật lí 12.
7. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
- Các nghiên cứu khảo sát được tiến hành trên phạm vi các trường trung
học phổ thông trên địa bàn thành phố Hà Nội, với đơn cử là trường THPT
Hồng Hà - Hà Nội
- Số liệu sử dụng đề tài này được thu thập trong khoảng thời gian từ

Chƣơng 2. Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm kết nối máy tính
trong dạy học phần Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ -Vật lí 12.
Chƣơng 3. Thực nghiệm sư phạm.

13


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1.

Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm thí nghiệm Vật lí

1.1.1. Thí nghiệm Vật lí
Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người
vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều
kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có
thể thu nhận được tri thức mới. Cụ thể, thí nghiệm là quá trình tạo ra một hiện
tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, thu thập
dữ liệu. [14,tr 124]
Mục đích của thí nghiệm là tạo ra được hiện tượng và thu được các dữ
liệu quan sát, đo đạc, còn mục đích của thực nghiệm khoa học là dựa trên việc
tiến hành thí nghiệm để đề xuất hoặc kiểm tra xác minh giả thuyết khoa học.
Dựa trên việc thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm (thao tác
với các vật thể, thiết bị, dụng cụ, quan sát, đo đạc, xử lý số liệu) để thu được
thông tin trả lời cho vấn đề đặt ra. [10, tr125]
1.1.2. Đặc điểm thí nghiệm Vật lí
Thí nghiệm Vật lí có các đặc điểm sau:
- Quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó (biến phụ thuộc) do
sự biến đổi của đại lượng khác (biến độc lập).

thức khách quan. [11, tr 289-290]
 Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã
thu được.
Mọi giả thuyết khoa học trong quá trình nghiên cứu vật lí đều phải được
kiểm tra bằng thực nghiệm trước khi coi chúng là các quy luật vật lí. Trong
nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã
biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các
thí nghiệm khác. Nhờ vậy, người ta sẽ thu được những tri thức có tính khái
quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp
riêng, trường hợp giới hạn. Một số kiến thức có thể được rút ra nhờ suy luận

15


logic chặt chẽ từ kiến thức đã biết, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính
đúng đắn của chúng. [11, tr 290-291]
 Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào
thực tiễn.
Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các
thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của
tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của
các thiết bị cần chế tạo hoặc do lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân
về mặt an toàn. Khi đó thí nghiệm được sử dụng với tư cách như thí nghiệm
với mô hình, như một phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã
thu được vào thực tiễn.
 Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí
Việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức được dùng phổ biến
trong nghiên cứu vật lí (phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình) là
một nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bản vật lí ở trường phổ
thông. Thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật

sáng tạo của học sinh.
Trong quá trình thí nghiệm cá nhân hoặc nhóm, học sinh phải tiến hành
một loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: thiết kế phương án, lập kế hoạch thí
nghiệm, thu thập và xử lí số liệu. Vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu
để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. Quá trình làm việc tự lực với thí
nghiệm sẽ khơi gợi sự hứng thú, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của
sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra, góp phần phát triển động
lực quá trình học tập của học sinh.

17


c. Thí nghiệm là phương tiện để củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ
thống hóa và vận dụng) kiến thức, kĩ năng của học sinh.
Việc củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh được tiến hành ngay ở mỗi
bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập,
các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương, trong các giờ
ngoại khóa ở lớp, ở nhà. Các thí nghiệm ở giai đoạn củng cố không phải là sự
lặp lại các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại kiến thức cũ mà phải có những
yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của học sinh, giúp
học sinh thấy được những biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời
sống và sản xuất của các kiến thức này.
d. Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng
của học sinh.
Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kĩ năng của học sinh,
giáo viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu
khác nhau. Thông qua các hoạt động trí tuệ-thực tiễn của học sinh trong quá
trình thí nghiệm, cho thấy kiến thức, kĩ năng hiện có của học sinh.
e. Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và phát
triển kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của học sinh.

công, phối hợp những công việc tự lực của học sinh trong tập thể, quá trình
này bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dựng các chuẩn mực hành động
tập thể cho học sinh. [11, tr 310-311]
1.3.

Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ
thông trong dạy học Vật lí

1.3.1. Khái niệm kĩ năng
Theo Từ điển tiếng Việt, kĩ năng là khả năng vận dụng những kiến thức
trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế; kĩ xảo là khả năng đạt đến mức thuần
thục; năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên, sẵn có để thực
hiện một hoạt động nào đó.

19


Như vậy kĩ năng và kĩ xảo thuộc cùng một phạm trù, chỉ khác nhau ở
trình độ cao thấp, đó là phạm trù hoạt động học và làm, hay nói rõ hơn là hoạt
động học tập các kiến thức và vận dụng chúng vào trong việc giải quyết các
vấn đề thực tế, coi đó là hành động cần thiết cho việc đạt được mục đích.
Kĩ năng là khả năng của con người thực hiện các hoạt động nhất định
dựa trên việc sử dụng các kiến thức và kĩ xảo đã có [14, tr. 42]. Cơ sở tâm lý
của kĩ năng là sự hiểu mối liên hệ tương hỗ giữa mục đích hoạt động, các điều
kiện hoạt động và các cách thức thực hiện hoạt động. Nhờ quá trình luyện tập,
một số kĩ năng nhất định có thể trở thành kĩ xảo.
Như vậy, có thể hiểu: Kĩ năng là khái niệm chỉ mức độ thành thạo (của
chân, tay) khi thao tác lên một đối tượng vật chất nào đó (kĩ năng hành động).
Hay kĩ năng là khái niệm chỉ mức độ linh hoạt của việc vận dụng một kiến
thức vào việc giải một bài tập, một bài toán nào đó (kĩ năng trí tuệ).

những mục đích riêng.
+ Trả lời được câu hỏi yêu cầu của bài thí nghiệm là làm gì (đo, xác định,
chứng minh, giải thích,…) với đối tượng nào?.
+ Tìm được mối quan hệ giữa các hiện tượng cần nghiên cứu với các vấn
đề có liên quan.
2. Kĩ năng đề xuất phương án thí nghiệm
+ Mô tả được các bước tiến hành thí nghiệm (nhớ được tiến trình thí
nghiệm).
+ Khả năng tự đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm (khác với các
phương án đã được trình bày trong sách giáo khoa)

21


STT
1

Các kĩ năng thiết kế thí nghiệm

Các kĩ năng tiến hành thí
nghiệm

Xác định mục đích thí nghiệm
Sử dụng dụng cụ, thiết bị thí

2

Đề xuất phương án thí nghiệm

nghiệm, lắp đặt (lắp ráp) thí

có tính qui luật.
Vận dụng kiến thức để giải

6

thích các hiện tượng, quá trình
vật lí quan sát được hay các số
liệu thu thập được.
Bảng 1.1. Bảng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho
học sinh THPT trong dạy học Vật lí.
3. Kĩ năng xây dựng sơ đồ, bố trí thiết bị thí nghiệm

+ Khả năng đọc và hiểu sơ đồ lí thuyết.

22


+ Biết lựa chọn dụng cụ thí nghiệm cho phù hợp.
+ Giải thích được công dụng, nguyên tắc hoạt động của từng dụng cụ,
thiết bị có trong bài thí nghiệm. Đọc và hiểu các kí hiệu, thông số kĩ thuật ghi
trên dụng cụ, thiết bị.
+ Lắp đúng thí nghiệm theo sơ đồ lí thuyết với các dụng cụ đã chọn
4. Kĩ năng trình bày hiện tượng quan sát được, trình bày số liệu dưới
dạng bảng, đồ thị các dạng khác nhau để làm nổi bật dấu hiệu bản chất, mối
quan hệ có tính qui luật.
+ Kĩ năng trình bày một vấn đề (viết, nói).
+ Kĩ năng trình bày vấn đề bằng đồ thị, hoặc/ và bằng biểu bảng...
5. Kĩ năng phân tích, xử lí số liệu để tìm ra dấu hiệu bản chất, mối liên
hệ có tính qui luật trong hiện tượng, quá trình nghiên cứu
+ Khả năng phán đoán.

+ Khả năng xác định đại lượng cần đo , đa ̣i lươ ̣ng cầ n giữ nguyên , không
thay đổ i trong khi làm thí nghiê ̣m.
+ Khả năng dự đoán trước kết quả thí nghiệm.
+ Kĩ năng điều chỉnh các dụng cụ và thiết bị đo trong quá trình tiến hành
thí nghiệm để hiện tượng, quá trình xảy ra rõ và/ hoặc sai số thấp.
+ Xác định góc độ quan sát rõ và toàn bộ quá trình hiện tượng vật lí xảy ra.
+ Kĩ năng phát hiện và xử lí nh ững sự cố bất thường trong lúc tiến hành
thí nghiệm (đố i với những thí nghiê ̣m nguy hiể m, phức ta ̣p).

24


3. Kĩ năng quan sát và thu thập dấu hiệu bản chất của quá trình vật lí
nghiên cứu hay các số liệu thí nghiệm
+ Kĩ năng chọn mốc, chọn vật chỉ thị.
+ Kĩ năng lựa chọn phương pháp đo, phương pháp khảo sát.
+ Kĩ năng đọc và ghi số liệu . Chọn góc độ quan sát, đọc số liệu trên
dụng cụ đo đúng.
+ Kĩ năng quan sát và nhận xét được các biểu hiện trên dụng cụ khi đo.
1.4. Thí nghiệm biểu diễn và những yêu cầu cơ bản khi sử dụng
Dựa vào hoạt động của GV và HS, có thể phân TNVL thành hai loại:
thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành. Đối với thí nghiệm biểu diễn,
dựa vào mục đích sử dụng thí nghiệm, có thể phân các loại như sau:
+ TN mở đầu: là những TN được dùng để đặt vấn đề định hướng bài
học. TN mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay.
+ TN nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu
bài mới. TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm
chứng.
+ TN củng cố: là những TN được dùng để cũng cố bài học. Cũng như
TN mở đầu, TN cũng cố cũng phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay.