BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI

PHẠM THỊ MINH NGUYỆT

CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
THÍ NGHIỆM VỀ SÓNG DỪNG ÂM
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI - NĂM 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI

PHẠM THỊ MINH NGUYỆT

CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
THÍ NGHIỆM VỀ SÓNG DỪNG ÂM
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 12
Chuyên ngành: LL&PPDH Bộ môn Vật lí
Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Mạnh Thảo

HÀ NỘI - NĂM 2014


dục và đào tạo, khoa học và công nghệ là quốc sách hàng đầu”.
Nhận thức được xu thế của thời đại, Đảng và Nhà nước ta kịp thời đề ra
những chủ trương đúng đắn nhằm điều chỉnh và lãnh đạo sự phát triển của
nền giáo dục. Nghị quyết của Đảng đã chỉ rõ: “Cần ưu tiên hàng đầu cho việc
nâng cao chất lượng dạy và học, đổi mới chương trình, nội dung và phương
pháp dạy học”. Luật giáo dục 2005 cũng quy định: “Phương pháp giáo dục phổ
thông phải phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS phù hợp với đặc
điểm từng môn…”. Trong những năm gần đây, thực hiện sự chỉ đạo của Đảng
và Nhà nước, ngành giáo dục đã không ngừng đổi mới, cải cách nội dung
chương trình, SGK, đưa ra những phương pháp dạy học theo lí luận hiện đại
nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo và nâng cao năng lực tích lũy, tự chủ tìm tòi
xây dựng và chiếm lĩnh tri thức cho HS, bước đầu đã đạt được những thành tựu
đáng kể. Tuy nhiên kết quả vẫn chưa được như mong muốn, thực tế vẫn còn tồn
tại nhiều bất cập, chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới trong dạy học.
Vật lí học là một bộ môn khoa học thực nghiệm, do đó việc sử dụng
các thiết bị TN trong dạy học là rất quan trọng. Nó đòi hỏi người GV không

1


những biết hướng dẫn HS thiết lập phương án, lắp ráp và tiến hành các TN mà
đòi hỏi họ phải biết chế tạo các bộ TN không có sẵn. Mặt khác, chưa hẳn các
phương án TN được đưa ra đã là những phương án tối ưu, đôi khi rất cồng
kềnh, đắt tiền mà độ chính xác lại không cao.
“Sóng cơ” là phần rất quan trọng trong chương trình Vật lí phổ thông.
Vì vậy, việc tổ chức cho HS hoạt động nhận thức theo yêu cầu của đổi mới
phương pháp dạy học là hết sức cần thiết. Tuy nhiên, qua tìm hiểu thực tế dạy
học ở các trường THPT hiện nay, chúng tôi nhận thấy việc tổ chức hoạt động
dạy học chương “Sóng cơ” còn gặp rất nhiều khó khăn, cụ thể là:
- Về mặt nhận thức, GV và các nhà quản lí giáo dục còn lúng túng

4. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
- Xây dựng và sử dụng các thiết bị thí nghiệm về sóng dừng âm trong
dạy học Vật lí 12 THPT.
- Quá trình tổ chức dạy học giải quyết vấn đề, hoạt động dạy của GV và
hoạt động học của HS trong dạy học kiến thức về sóng dừng âm.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
Để đạt được mục đích nghiên cứu đã đề ra, đề tài phải thực hiện những
nhiệm vụ nghiên cứu chính sau đây:
- Nghiên cứu các quan điểm hiện đại về dạy học Vật lí ở trường THPT,
đặc biệt là việc thiết kế tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, tổ chức tình
huống dạy học, vị trí và các cách thức sử dụng thí nghiệm trong tiến trình dạy
học giải quyết vấn đề, các kiểu định hướng của giáo viên trong hoạt động dạy
học nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập.
- Nghiên cứu nội dung các kiến thức cơ bản về sóng dừng lớp 12, để từ
đó xác định nội dung các kiến thức cơ bản mà học sinh cần phải nắm vững và
các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học các kiến thức đó.
- Nghiên cứu xây dựng các phương án thí nghiệm từ đó chế tạo các
thiết bị thí nghiệm để sử dụng trong dạy học kiến thức về sóng dừng âm lớp
12 THPT.
3


- Điều tra thực tế dạy học các kiến thức về sóng dừng ở lớp 12 nhằm
tìm hiểu phương pháp dạy của GV và phương pháp học của HS, các khó khăn
của GV và các sai lầm phổ biến của HS về sóng dừng, tình trạng thiết bị thí
nghiệm về sóng dừng ở trường THPT. Từ đó, thử đề xuất nguyên nhân các
khó khăn, sai lầm đó để tìm biện pháp khắc phục.
- Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức về sóng dừng âm trong đó có
sử dụng những thiết bị thí nghiệm đã xây dựng được nhằm phát huy tính tích
cực của học sinh trong học tập.

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận của việc tổ chức tình huống học tập theo
tình huống có vấn đề nhằm phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức
của HS.
- Chế tạo và sử dụng được một số thiết bị thí nghiệm về sóng dừng âm
trong chương trình Vật lí 12 THPT.
- Soạn thảo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nội dung kiến thức về
sóng dừng âm trong SGK Vật lí 12 có sử dụng thiết bị thí nghiệm đã chế tạo.
8. Cấu trúc của đề tài
Luận văn gồm 107 trang, ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận văn
gồm 3 chương.
Chương 1: Cơ sở lí luận của đề tài.
Chương 2: Chế tạo các thiết bị thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy
học các kiến thức về “Sóng dừng âm”.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

5


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Thí nghiệm trong dạy học vật lí
1.1.1. Đặc điểm của 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.
Thí nghiệm vật lí có một số đặc điểm sau:
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có
chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có
thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi thí nghiệm

hoạt động như thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, đo đạc,
xử lí kết quả thí nghiệm.
b. Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã
thu được
Trong nhiều trường hợp, kết quả của thí nghiệm phủ định 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, thường 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.
c. Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được
vào thực tiễn
Trong việc vận dụng các tri thức lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo
các thiết bị kĩ 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 lí do về mặt kinh tế hay những nguyên
7


nhân về mặt an toàn. Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện
tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn.
d. Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí
Bồi dưỡng phương pháp nhận thức vật lí (phương pháp thực
nghiệm và phương pháp mô hình) cho học sinh là một trong những việc
hình thành kiến thức cơ bản cho học sinh ở trường phổ thông. Thí nghiệm
có vai trò quan trọng trong cả hai phương pháp nhận thức vật lí này.
1.1.2.2. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận dạy học
a. Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau
của quá trình dạy học
Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của
quá trình dạy học: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới,

cầu khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp; từ việc cho học sinh quan sát thí
nghiệm rồi nhận xét đến việc cho học sinh trực tiếp tiến hành các thí nghiệm
rồi trả lời một số câu hỏi nhất định. Mức độ tự lực của học sinh trong quá
trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo
bảng hướng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất
cả các giai đoạn của thí nghiệm.
b. Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn
diện của học sinh.
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng
vào việc phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn
luyện kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ
chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể
khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh.
c. Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học vật lí
9


1.1.3. Các loại thí nghiệm đƣợc sử dụng trong dạy học vật lí
Có hai loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ
thông: Thí nghiệm biểu diễn (thí nghiệm do giáo viên tiến hành là chính, có
thể có sự hỗ trợ của giáo viên) và thí nghiệm thực tập (thí nghiệm do học
sinh tự thực hành dưới sự hướng dẫn của giáo viên).
1.1.3.1. Thí nghiệm biểu diễn
Thí nghiệm biểu diễn được giáo viên tiến hành ở trên lớp, trong các
giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức
của học sinh. Căn cứ vào mục đích lí luận dạy học của thí nghiệm biểu
diễn trong quá trình nhận thức của học sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm:

hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kĩ thuật. Thông
qua đó, giáo viên cũng có thể kiểm tra được mức độ tiếp thu kiến thức của
học sinh.
Thí nghiệm củng cố có thể được sử dụng không chỉ trong các tiết học
nghiên cứu kiến thức mới mà cả trong những giờ luyện tập, hệ thống hóa
kiến thức đã học.
1.1.3.2. Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp
(trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các
mức độ tự lực khác nhau.
Có thể chia thí nghiệm thực tập thành ba loại: Thí nghiệm trực
diện, thí nghiệm thực hành, thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà.
a. Thí nghiệm trực diện
- Tùy theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm
mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng hay thí nghiệm củng cố.
- Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới hình thức thí nghiệm
đồng loạt (tức là tất cả các nhóm học sinh cùng một lúc tiến hành các thí
nghiệm như nhau với các dụng cụ giống nhau để giải quyết cùng một
nhiệm vụ) nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể (tức là các
11


nhóm học sinh cùng một lúc tiến hành các thí nghiệm khác nhau thường với
cùng một dụng cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận, để đi tới giải
quyết được nhiệm vụ tổng quát).
b. Thí nghiệm thực hành
Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp
(trong phòng thí nghiệm) mà sự tự lực làm việc cao hơn so với thí nghiệm
trực diện. Học sinh dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí
nghiệm, rồi viết báo cáo thí nghiệm.

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến
trình thí nghiệm. Không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản
- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào
tất cả các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các
nhiệm vụ cụ thể.
- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí
nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy ra quan sát được rõ ràng, kết quả đo
có độ chính xác chấp nhận được).
- Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các
qui tắc an toàn.
1.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí
1.2.1. Cơ sở lí luận của kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy
học vật lí
Liên quan đến thuật ngữ “ DHGQVĐ”, trên thế giới, các nhà giáo dục
đã dùng các thuật ngữ sau:
- DHNVĐ ( Problem posing).
- DHGQVĐ ( Problem solving).
- DH đặt và GQVĐ ( Problem posing and solving)
- DH theo vấn đề ( Problem – based – instruction) viết tắt PBI.
Theo chúng tôi , các thuật ngữ “DHNVĐ”, “DHGQVĐ”, “DH đặt và
GQVĐ” hay “DH theo vấn đề” ... là những cách gọi khác nhau của cùng một
13


nội hàm và mang tính lịch sử. Thực ra về bản chất, cấu trúc và chức năng của
cách tiếp cận dạy học nêu trên đều giống nhau, những mỗi cách tiếp cận chỉ
khác nhau ở chỗ đã nhấn mạnh vào một khâu nào đó của quá trình phát hiện
và GQVĐ. Chính vì thế, hiện nay các nhà sư phạm đều thống nhất dùng thuật
ngữ “ DHGQVĐ”. Theo quan điểm lí luận nhận thức, hoạt động nhận thức
của con người chỉ thực sự bắt đầu khi họ gặp phải mô thuẫn giữa một bên là

Pha thứ nhất:
Chuyển giao
nhiệm vụ bất ổn
hóa tri thức,
phát biểu vấn đề

Pha thứ hai
Học sinh hành
động độc lập tự
chủ, trao đổi
tìm tòi giải
quyết vấn đề.

Pha thứ ba:
Tranh luận thể
chế hóa, vận
dụng tri thức
mới

Hình b
Sơ đồ các pha của tiến
trình dạy học giải quyết
vấn đề

2.Phát biểu vấn đề - bài toán

3.Giải quyết vấn đề: Suy đoán
thực hiện giải pháp

4.Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem

Quan niệm và giải pháp ban đầu HS được thử thách. HS ý thức được
khó khăn ( vấn đề xuất hiện )
Dưới sự hướng dẫn của giáo viên vấn đề được chính thức diễn đạt.
*Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi
giải quyết vấn đề ( tương ứng với (3) và (4) trong sơ đồ a).
Học sinh độc lập xoay trở vượt qua khó khăn, có sự định hướng của
GV khi cần.
Học sinh diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải
quyết vấn đề và kết quả thu được, qua đó có thể chỉnh lí, hoàn thiện tiếp.
Dưới sự hướng dẫn của GV, hành động của HS được định hướng phù hợp
với tiến trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần.
16


*Pha thứ ba:Tranh luận, thể chế hóa, vận dụng tri thức mới ( tương
ứng với (5) và (6) trong sơ đồ a)
Dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận,bảo vệ cái xây dựng được.
Giáo viên chính xác hóa, bổ xung thể chế hóa tri thức mới.
Học sinh chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng.
Razumôpxki cho rằng sự sáng tạo dựa trên tư duy trực giác, không có
con đường suy luận lôgic để sáng tạo ra cái mới. Rèn luyện tư duy trực giác
sáng tạo cho HS bằng cách tạo ra tình huống thích hợp trong đó vấn đề cần
giải quyết được phát biểu dưới dạng phù hợp với trình độ HS, nằm trong vùng
phát triển gần của HS, sao cho với sự lỗ lực cá nhân, HS có thể tự lực vượt
qua trở ngại, tìm được cách giải quyết vấn đề.
Như vậy vấn đề đặt ra cho HS không còn có ý nghĩa là vấn đề đặt ra
cho khoa học Vật lí mà thường chỉ có các nhà khoa học mới giải quyết được.
Ở đây vấn đề đã được đơn giản hóa, cụ thể hóa, thậm chí chia nhỏ hơn và HS
được hỗ trợ các trang thiết bị hiện đại có hiệu quả hơn để giải quyết vấn đề.
Như vậy cùng một vấn đề có thể được diễn đạt ở các mức độ khác nhau. Giáo

lời. Khi gặp khó khăn, có nhu cầu trao đổi, HS có thể quay sang bên cạnh để
hỏi các bạn cùng bàn, cùng tổ của mình. Như vậy, trong tình huống học tập
này, các nhóm nhỏ có thể được thành lập một cách ngẫu nhiên, phù hợp với
quy luật xã hội của một lớp học.
Cá nhân HS phát biểu ý kiến trả lời cho câu hỏi của GV. Dưới sự
hướng dẫn của GV, HS từ chỗ quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra đến chỗ sẵn sàng
nhận và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ. Lúc này, các nhóm nhỏ 2 – 4 em tích
cực thảo luận và tranh luận hơn để tìm hướng giải quyết nhiệm vụ đặt ra.
Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban đầu của
mỗi HS trong nhóm được thử thách, chọn lọc và mỗi cá nhân ý thức được khó
khăn. Lúc này, vấn đề đối với HS xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của GV vấn
đề đó được chính thức diễn đạt.

18


- Trong pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập, tích cực, trao đổi,
tìm tòi giải quyết vấn đề
Sau khi đã phát biểu vấn đề, HS độc lập HĐ, xoay trở để vượt qua khó
khăn. Một xu hướng chung trong việc giải quyết các vấn đề khó khăn là tập
trung tư duy của tập thể, là HĐ nhóm. Lúc này các nhóm trung bình được
thành lập một cách có chủ định theo sự chỉ đạo của GV. GV cần thể hiện rõ
vai trò định hướng của mình mà trước tiên thể hiện ở việc chia nhóm HS.
Không nên chia các nhóm HS quá nhỏ vì số lượng phương tiện dạy học (TN,
mô hình,…) cần cung cấp cho các nhóm quá nhiều. Cũng không nên chia các
nhóm HS quá lớn vì như vậy các em sẽ khó HĐ, bàn bạc, thảo luận chung với
nhau. Tùy thuộc vào điều kiện phương tiện dạy học, bàn ghế, không gian lớp
học, số lượng HS,….mà có thể chia lớp thành 4, 5 hoặc 6 nhóm.
Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, có thể do chủ định hoặc ngẫu
nhiên mà mỗi nhóm sẽ có một nhóm trưởng để điều hành quá trình HĐ của


KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Trong chương này, chúng tôi đã trình bày những tư tưởng cơ bản của
phương pháp dạy học mới. Xuất phát từ mong muốn phát huy tính tích cực
của HS trong học tập và vận dụng các quan điểm của lí luận dạy học hiện đại,
đề tài nhận thấy rằng con đường hữu hiệu nhất để phát huy tính tích cực của
HS là tổ chức hoạt động dạy học tuân theo tiến trình dạy học giải quyết vấn
đề, trong đó đặc biệt chú ý đến vị trí của thí nghiệm trong tiến trình dạy học
giải quyết vấn đề. Để soạn thảo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề theo
hướng phát huy tính tích cực của HS thì cần phải:
- Thiết lập được sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình nhận thức khoa học
đối với kiến thức cần dạy, từ đó làm cơ sở để soạn thảo tiến trình dạy học giải
quyết vấn đề theo các pha của tiến trình xây dựng tri thức mới trong nghiên
cứu khoa học.
- Hiểu được vai trò và vị trí của thí nghiệm trong các pha của tiến trình
dạy học giải quyết vấn đề, vai trò của thí nghiệm trong phát triển nhân cách
toàn diện của HS.
- Để học sinh tích cực tham gia vào việc xây dựng kiến thức mới, giáo
viên cần phải tổ chức được các tình huống có vấn đề, trong đó đặc biệt chú ý
đến vai trò của các thí nghiệm được sử dụng ở các pha khác nhau của tiến
trình dạy học.
- Với vai trò định hướng hoạt động học tập cho HS, GV phải đưa ra
được hệ thống các câu hỏi đề xuất vấn đề tương ứng với vấn đề cần giải
quyết, đồng thời tổ chức hợp lí hoạt động của cá nhân và tập thể sao cho phát
huy được tính tích cực của HS trong học tập.
Tất cả những điều này sẽ được chúng tôi vận dụng để thiết kế tiến trình
dạy học các kiến thức về sóng dừng, trong đó có sử dụng một số thiết bị thí
nghiệm ở chương 2 của luận văn này.

21