B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM H NI

INH TH HNG

CHế TạO Và Sử DụNG Bộ NGUồN TầN Số CAO Để NGHIÊN
CứU
TíNH CHấT CủA ĐIIệN KHáNG VàO TầN Số TRONG DạY HọC Về
DòNG ĐIệN XOAY CHIềU ở LớP 12
Chuyờn ngnh: Lớ lun v phng phỏp dy hc b mụn Vt lớ
Mó s: 60.14.01.11

LUN VN THC S KHOA HC GIO DC

Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS Nguyn Mnh Tho

H NI - 2016

LI CM N


Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban chi ủy,Ban lãnh đạo,
đảng bô, phòng Sau Đại học, ban chủ nhiệm khoa Vật lí và thầy cô giáo trong
tổ bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí trường Đại học sư
phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng
dẫn – PGS. TS Nguyễn Mạnh Thảo đã hướng dẫn tận tình, động viên, giúp đỡ
em trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học và hoàn thành luận văn.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn
Văn Hợp đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu lí thuyết

THPT

- Thiết bị thí nghiệm

TBTN

- Bài tập

BT

- Thí nghiệm

TN

- Phó giáo sư, tiến sĩ

PGS.TS

- Nhà xuất bản

NXB

- Suy luận lý thuyết

SLLT

- Phụ lục

PL


thức vật lí cũng có những điểm khác biệt so với các môn học khác. Muốn quá
trình vật lí diễn ra vừa khoa học, vừa phát triển năng lực và kích thích được tinh
thần tích cực, say mê của học sinh thì bài học Vật lí không thể thiếu được các thí
nghiệm.
Tuy nhiên qua quá trình tìm hiểu tình hình dạy học môn Vật lí hiện nay
ở các trường phổ thông, kết quả chỉ ra rằng: thực trạng dạy học vật lí hiện nay
chưa đáp ứng được tính khoa học thực nghiệm của bộ môn Vật lí. Tình trạng
thiếu thiết bị, dụng cụ hoặc có nhưng chất lượng thấp, không đồng bộ là hiện
tượng phổ biến ở hầu hết các trường phổ thông. Đây là lí do khiến nhiều giáo
viên dạy không có thí nghiệm “dạy chay”. Do đó bài học Vật lí cũng vì thế
mà giảm tính hấp dẫn, hứng thú đối với học sinh.
5


Như vậy lí luận và thực tiễn đều chỉ ra rằng các thí nghiệm Vật lí đóng
vai trò vô cùng quan trọng góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn
Vật lí.
Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức về dòng điện xoay chiều
là một trong những kiến thức quan trọng trong chương Vật lí 12. Bộ thí
nghiệm nghiên cứu về mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp đang dùng ở
trường THPT hiện nay mới chỉ nghiên cứu đến sự phụ thuộc của điện áp và
cường độ dòng điện xoay chiều vào độ lớn của điện trở (R), điện dung (C) và
độ tự cảm (L). Trong khi đó khi tần số thay đổi thì độ lớn của dung kháng,
cảm kháng cũng thay đổi, từ đó ảnh hưởng lên dòng điện xoay chiều chạy
trong đoạn mạch thì chưa được nghiên cứu một cách trọn vẹn. Vì giới hạn
nghiên cứu của máy phát âm tần ở các trường THPT hiện nay mới chỉ dừng
lại ở mức dưới 1 kHz. Để giải quyết vấn đề trên, chúng tôi nhận thấy cần
nghiên cứu và sử dụng bộ nguồn tần số cao để tiếp tục nghiên cứu sự phụ
thuộc của điện kháng vào tần số và sử dụng vào dạy học sao cho hiệu quả.
Bởi vì nếu làm được việc này thì không những mở rộng ,củng cố được kiến

dạy học nhằm tăng cường tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập.
- Phân tích phần kiến thức trong chương Dòng điện xoay chiều nhằm
tìm hiểu cấu trúc nội dung và đặc điểm các kiến thức cần xây dựng.
- Nghiên cứu các bộ TN nghiên cứu về dòng điện xoay chiều đang sử
dụng ở một số trường THPT để tìm ra những nội dung kiến thức có thể
nghiên cứu được và chưa nghiên cứu được từ những bộ thí nghiệm đó.
- Nghiên cứu bộ TN có sử dụng bộ nguồn tần số cao do học viên cao
học K23 Đào Thị Thu Thảo đã nghiên cứu và chế tạo.
- Sử dụng bộ TBTN có sử dụng bộ nguồn tần số cao do học viên cao
học K23 Đào Thị Thu Thảo đã nghiên cứu và chế tạo để nghiên cứu tính chất
của điện kháng vào tần số.

7


- Thiết kế tiến trình dạy học về sự thay đổi tính chất của điện kháng vào
tần số nhằm mở rộng kiến thức cho học sinh về dòng điện xoay chiều, phát
huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của tiến trình
dạy học đã thiết kế.
6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài luận văn
- Nghiên cứu lý thuyết (nghiên cứu sách, báo về lí luận dạy học Vật lí
hiện đại, về thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí;
nghiên cứu các kiến thức cơ bản và các thí nghiệm về dòng điện xoay chiều)
- Điều tra khảo sát thực tế (nghiên cứu các thiết bị hiện có ở một số trường
THPT. Dự giờ, tham khảo giáo án dạy học, trao đổi với GV, HS về tình hình dạy
học các kiến thức về chương "Dòng điện xoay chiều" ở trường đó
- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm (nghiên cứu các ưu, nhược điểm
của bộ thí nghiệm về dòng điện xoay chiều đã có).
- Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT tiến trình dạy học đã soạn thảo.

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 các 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.
Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể
nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong đó các đại lượng khác được
giữ không đổi
Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như
dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần
thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên
cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu
Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được
các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác.
Có thể lặp lại được thí nghiệm. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí
nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như sau thì khi bố trí lại hệ nghiệm thí
nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lí phải diễn ra
trong thí nghiệm giống như các lần thí nghiệm trước đó
1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí
1.1.2.1. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận nhận thức

10


Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong dạy học vật lí ở trường
phổ thông, thí nghiệm có các chức năng sau :
Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp

+ Hình thành kiến thức, kĩ năng mới: Nó cung cấp một hệ thống các dữ
liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng
đắn củ giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành
kiến thức mới.
+ Củng cố ( ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa và vận dụng) kiến
thức, kĩ năng của HS.
+ Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS.
Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện
của HS
+ Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn
luyện kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của HS.
+ 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 HS.
+ Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể
khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS.
Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học
vật lí.
+ Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lí
xảy ra dướ dạng thuần khiết. Chính nhờ thí nghiệm, ta có thể nghiên cứu các
hiện tượng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được,
thay đổi được, có thể quan sát, đo đặc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới

12


nhận thức được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy
luật giữa chúng với nhau.
+ Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng thu được
những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lí.
1.1.3. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí

Căn cứ vào mục đích lí luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong
quá trình nhận thức của HS, thí nghiệm biểu diễn gồm những loại sau:
Thí nghiệm mở đầu: nhằm mục đích giới thiệu cho HS biết sơ bộ về
hiện tượng sắp nghiên cứu. GV cũng có thể giới thiệu thí nghiệm sau khi đã
giới thiệu với HS một hiện tượng vật lí nào đó mà họ thấy hoặc chưa thấy
trong thực tế, nhằm minh họa cụ thể hiện tượng hay củng cố cho những nhận
xét về hiện tượng đó. Dùng thí nghiệm mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề,
thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện
tượng mới, gây hứng thú học tập cho HS.
Thí nghiệm nghiên cứu về hiện tượng: là thí nghiệm nhằm xây dựng
nên hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên
cứu kiến thức mới. Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm:
+ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp những
dữ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra được tính đúng
đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết
được vấn đề, từ đó xây dựng nên kiến thức mới.
+ Thí nghiệm nghiên cứu minh họa là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại
kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết, dựa trên những phép
suy luận logic chặt chẽ.
Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến
thức đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản

14


xuất và đời sống, đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc
giải thích hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kĩ thuật.
Thông qua đó, GV cũng có thể kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS.
1.1.3.2. Thí nghiệm thực tập
Vai trò của thí nghiệm thực tập:

phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học nhằm giải quyết một nhiệm
vụ trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi thí nghiệm phải đảm bảo cho học
sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của 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.
Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm
phải thành công.
Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân thủ theo các quy
tắc an toàn.
1.1.5. Thí nghiệm thực tập sử dụng trong dạy học vật lí ở trường trung
học phổ thông
1.1.5.1. Các yêu cầu chung đối với TBTN
a. Các yêu cầu chung đối với TBTN.
TBTN được chế tạo để sử dụng trong dạy học vật lí phải đáp ứng được
các yêu cầu theo 4 tiêu chí: yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, yêu cầu về mặt
sư phạm, yêu cầu về mặt kinh tế và yêu cầu về mặt thẩm mĩ. Các yêu cầu này
không độc lập mà phụ thuộc lẫn nhau.
- Các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật
* Cho phép tiến hành được TN với hiện tượng xảy ra rõ ràng, dễ thực
hiện các thao tác TN. Các TN định lượng phải cung cấp được số liệu có độ
chính xác phù hợp với các yêu cầu đối với TN vật lí phổ thông.
16


* Cần bền vững, hoạt động ổn định, tiêu thụ ít năng lượng, các chi tiết
được chế tạo từ các vật liệu có độ bền cao.
* Có quy trình chế tạo, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tiện lợi, cần
ứng dụng các thành tựu công nghệ mới trong chu trình chế tạo.
* Đảm bảo sự an toàn khi sử dụng trong dạy học.

nhất thuộc phạm vi của một chương trình hoặc của một phần chương trình vật
lí phổ thông.
- TBTN thực tập có thể tạo điều kiện để thực hiện các phương án TN
với các số đo ở nhiều giá trị khác nhau mà vẫn hoạt động ổn định.
- TBTN thực tập cần được chế tạo từ các vật liệu có độ bền cao để có
thể sử dụng với tần suất lớn vì trong một giờ học sẽ có nhiều lượt HS làm TN.
- TBTN thực tập có thể cho phép thực hiện được một số phương án bố
trí và tiến hành TN khác nhau nhưng vẫn đạt được mục đích.
- TBTN thực tập cần đáp ứng được yêu cầu cao nhất về an toàn cho
người sử dụng.
- TBTN cần có số lượng các chi tiết cơ bản không nhiều nhưng có
nhiều tác dụng, dễ tháo lắp, đổi chỗ khi cần thiết và thời gian lắp ráp ngắn.
- Được chế tạo để thời gian bố trí và thực hiện các TN không quá dài
nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức dạy học
1.1.5.2. Quy trình xây dựng TBTN thực tập sử dụng trong dạy học vật lí
Để đáp ứng được các yêu cầu nêu trên, quy trình xây dựng các
TBTNthực tập bao gồm các bước sau:
- Căn cứ vào mục tiêu dạy học từng nội dung kiến thức để xác định các
TN cần tiến hành.
- Dựa vào thực trạng TBTN để đề ra các thiết bị:
* Nếu chưa có TBTN thì cần phải chế tạo mới đáp ứng các yêu cầu của
TBTN thực tập.
* Nếu đã có TBTN biểu diễn thì xem xét xem co thể tìm cách cải tiến
để tạo ra các TBTN thực tập được không.
18


- Chế tạo mẫu, tiến hành thử nghiệm nhiều lần các TN với mẫu để điều
chỉnh nhằm đưa ra mẫu hoàn chỉnh.
- TNSP đánh giá mẫu để cải tiến hoàn thiện tiếp để chế tạo TBTN

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4. Rútrakếtluận ( kiếnthứcmới)

5. Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếptheo

Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết.
GV giao cho HS một nhiệm vụ có tiềm ẩn VĐ. Từ cái đã biết và nhiệm
vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái còn chưa biết, về một cách giải
quyết không có sẵn nhưng hi vọng để tìm tòi, xây dựng được.
- Khái niệm VĐ: Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức
mà HS không giải quyết chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu
sẵn có, nghĩa là không dùng tư duy tái hiện thông thường để giải quyết, mà

20


phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết được HS thu nhận được
kiến thức, kĩ năng, cách hành động mới.
VĐ chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi
mà câu trả lời là một cái mới mà phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng được, chứ
không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có.
Khái niệm “ tình huống có VĐ”: tình huống trong đó xuất hiện vấn dề
cần giải quyết mà HS có nhu cầu mong muốn giải quyết, tự thấy mình có khả
năng tham gia giải quyết và do đó sẽ suy nghĩ để đưa ra giải pháp riêng của
mình, tự tìm tòi cách giải quyết thích hợp.
Giai đoạn 2: Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)
Dưới sự hướng dẫn của GV, HS cần phát biểu vấn đề cần giải quyết
(nêu câu hỏi cần trả lời, mà câu trả lời cho câu hỏi nêu ra chính là nội dung
kiến thức mới cần xây dựng).

Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết các nhiệm vụ đặt
ra tiếp theo
Trên cơ sở vận dụng kiến thức mới đã thu được để giải thích, tiên đoán
các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, lại đi tới chỉ
ra phạm vi áp dụng của kiến thức đã xây dựng được và dẫn tới xây dựng
những mô hình mới (các kiến thức mới).
Như vậy:
- TN trong quá trình xây dựng kiến thức như đã nêu thể hiện mối liên
hệ biện chứng giữa hành động lí thuyết và hành động thực nghiệm, giữa suy
diễn và quy nạp, giữa tư duy lôgic và tư duy trực giác.

22


-Trong dạy học, việc thiết lập được sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng
kiến thức theo kiểu dạy học PH& GQVĐ là cần thiết cho việc xác định mục tiêu
dạy học và soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể kiến thức mới (thiết kế việc tổ
chức, kiểm tra, định hướng hành động học của HS đối với kiến thức cần dạy).
Tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học PH& GQVĐ diễn ra
theo một trong hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực
nghiệm
1.2.2. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lý thuyết của kiểu
DHPH&GQVĐ
Phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học,
tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lý thuyết của kiểu dạy học
DHPH&GQVĐ có các giai đoạn sau:

23