BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
-------------------------------------

LÝ CHIẾN DÌN

XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM
VÀ SỬ DỤNG KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO
ĐỂ DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC PHẦN
“NHIỆT HỌC” Ở TRƯỜNG THCS MIỀN NÚI
Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ
Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN ĐỨC VƯỢNG

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo giảng dạy ở Khoa
vật lý, Phòng sau đại học trường đại học Sư phạm Hà Nội 2, trường đại học
sư phạm Hà Nội, Viện khoa học giáo dục Việt Nam đã quan tâm giúp đỡ tác
giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo phản biện đã đọc
và cho những nhận xét quý báu đối với bản luận văn này.
Nhân đây, tác giả cũng gửi lời cảm ơn các thầy giáo, cô giáo 4 trường
THCS huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai đã tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm đề
tài.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trần Đức


CNTT
CT-BGD&ĐT

Công nghệ thông tin
Chỉ thị - Bộ giáo dục và đào tạo

DH
ĐC
HS
THCS

Dạy học
Đối chứng
Học sinh
Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TNg

Thực nghiệm

TN
HS

Thí Nghiệm
Học sinh

Bảng 3.2: Tổng hợp mức độ sôi nổi của lớp thực nghiệm và đối chứng ........ 67
Bảng 3.3: Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra .......................... 68
Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ........................................... 69
Bảng 3.5: Bảng phân phối tần xuất luỹ tích của hai nhóm ............................. 70
Bảng 3.6: Bảng phân loại theo học lực của hai nhóm..................................... 72
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp các tham số của hai nhóm ...................................... 74


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm ĐC và TNg ...................... 69
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất luỹ tích của hai nhóm ..................... 71
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân loại theo học lực của hai nhóm ............................ 72


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất .............................................................. 70
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần xuất luỹ tích................................................. 71


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................. 1
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................... 4
III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ....................................................................... 4
IV. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................. 5
V. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ........................................................................ 5
VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 5
1. Nghiên cứu lý thuyết ..................................................................................... 5
2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ............................................................... 5
3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .............................................................. 5

1.3.2.2. Ứng dụng thí nghiệm ảo xây dựng bài giảng điện tử ........................ 18
1.4. Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập vật lí ở trường phổ
thông ................................................................................................................ 18
1.4.1. Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập vật lí ............................ 19
1.4.2. Một số đặc điểm của HS miền núi liên quan đến tính tích cực hoạt động
nhận thức ......................................................................................................... 20
1.4.3. Các phương pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS
trong DH vật lí................................................................................................. 21
1.4.3.1. Khái niệm về phương pháp dạy học tích cực..................................... 21
1.4.3.2. Những dấu hiệu đặc trưng của các phương pháp dạy học nhằm phát
huy tính tích cực nhận thức cho HS ................................................................ 22
1.4.3.3. Các phương pháp dạy học tích cực .................................................... 25
1.5. Thực trạng của việc sử dụng phối hợp thí nghiệm tư tạo với các thí
nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường THCS miền núi .............................. 26
1.5.1. Mục đích, phương pháp điều tra ........................................................... 26


1.5.2. Kết quả điều tra ..................................................................................... 27
1.5.2.1. Cơ sở vật chất .................................................................................... 27
1.5.2.2. Tình hình học tập của HS ................................................................... 28
1.5.2.3. Tình hình dạy của GV vật lý .............................................................. 29
KẾT LUẬN CHƯƠNG I ................................................................................ 30
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG KẾT
HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO VÀO DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC CHO
HỌC SINH MIỀN NÚI ................................................................................... 31
2.1. Khái quát nội dung phần "Nhiệt học" THCS ........................................... 31
2.1.1. Tư tưởng chỉ đạo việc lựa chọn và cấu trúc nội dung chương trình và cơ
sở định hướng việc đổi mới PPDH vật lí ở cấp THCS ................................... 31
2.1.2. Cấu trúc nội dung phần "Nhiệt học" THCS .......................................... 33
2.2. Xây dựng một số TN tự tạo phần "Nhiệt học", vật lý lớp 8 .................... 34

3.3. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................. 66
3.3.1. Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học 66
3.3.2. Phân tích kết quả định lượng dựa trên kết quả bài kiểm tra ................. 66
3.3.3. Khống chế các tác động ngoài ảnh hưởng đến kết quả của TNSP ....... 66
3.4. Kết quả thực nghiệm ................................................................................ 67
3.4.1. Đánh giá kết quả dịnh tính ................................................................... 67
3.4.2. Đánh giá Kết quả định lượng ................................................................ 68
3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê .............................................................. 74
3.5. Đánh chung kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................. 76
KẾT LUẬN CHƯƠNG III.............................................................................. 77
KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 81


1

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Bước vào thế kỷ 21 - thế kỷ mà tri thức và kỹ năng của con người được
coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Trong xã hội tương lai - xã hội
dựa vào tri thức, nền giáo dục phải đào tạo ra những con người thông minh,
có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và tính nhân văn.
Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu và nền kinh tế tri thức đang đưa xã
hội loài người tới một kỷ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo
dục mới và phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã
hội thay đổi. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục
tiêu lớn được ngành giáo dục và đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là
mục tiêu chính được nghị quyết TW2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể:
"Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối
truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng

dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục là
một nhiệm vụ quan trọng và có ý nghĩa quyết định sự phát triển CNTT của
đất nước" [4]. DH vật lí với ứng dụng của CNTT để chế tạo các thí nghiệm
ảo góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình DH, đồng thời nó cũng khắc
phục được những giờ dạy mà thiết bị thông thường không thể thực hiện được.
Các quá trình, các hiện tượng vật lí và sự biến đổi của các đại lượng vật lí
thường rất khó quan sát hoặc không thể quan sát được một cách đầy đủ vì quá
trình diễn ra rất nhanh hoặc diễn ra trong một kích thước rất nhỏ. Điều đó gây
khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra quy luật của chúng. Thí nghiệm ảo đã,
đang và sẽ có vai trò to lớn trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy và
học môn vật lí trong nhà trường.


3
Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức phần "Nhiệt học" là
những nội dung trừu tượng vì nó đi sâu về thế giới vi mô song lại có nhiều
ứng dụng rộng rãi trong đời sống thực tế và kỹ thuật, có thể phát huy cao tính
sáng tạo và năng lực hoạt động thực tiễn của học sinh.
Lịch sử nghiên cứu vấn đề
Nước ta có nhiều công trình nghiên cứu về tổ chức hoạt động nhận thức
cho HS theo hướng phát huy tính tích cực cũng như các công trình nghiên cứu
về TN tự tạo hay các đề tài nghiên cứu về thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí
như:
- "Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH một
số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT" của TS Trần Huy Hoàng [ 9].
- "Sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi
tính vào dạy học phần cơ - nhiệt lớp 10 THPT" của Thạc sĩ giáo dục học Trần
Thị Ngọc Ánh, trường Đại học sư phạm - Đại học Huế[ 1 ]
- "Nghiên cứu TN tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn giản, rẻ tiền
nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực

DH hiện nay ở trường phổ thông.
- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ DH của bộ môn vật lí ở
trường phổ thông hiện nay.
2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra giáo dục: phỏng vấn gián tiếp bằng phiếu hỏi và tọa đàm trực
tiếp với các đối tượng là giáo viên, học sinh về thực trạng dạy học vật lí ở
trường THCS miền núi
- Quan sát sư phạm: Dự giờ của giáo viên vật lí.
3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở các trường THCS miền núi có đối
chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể làm nổi bật vai trò của


6
việc sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH kiến thức phần
"Nhiệt học" ở trường THCS miền núi.
4. Phương pháp thống kê toán học
- Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và kiểm định để trình bày kết
quả thực nghiệm sư phạm và kiểm tra giả thuyết thống kê về sự khác biệt
trong kết quả học tập của hai nhóm ĐC và TNg.
Đóng góp của đề tài
- Góp phần làm rõ hơn cơ sở lý luận của TN, vai trò của TN tự tạo đơn
giản và sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý tại
các trường THCS miền núi.
- Đề xuất được một số phương án xây dựng một số TN tự tạo, sử dụng
trong dạy học kiến thức phần Nhiệt học ở trường THCS.
- Có thể làm tài liệu tham khảo cho GV dạy bộ môn Vật lý ở các trường
THCS.
Cấu trúc luận văn
Luận văn được trình bày gồm các phần: Phần mở đầu, 3 chương, phần

từng bước cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho người học, qua đó củng cố
niềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi người, tạo
nên tư duy đúng đắn và tích cực.


8
Thông qua TN, lí thuyết được tái hiện một cách sinh động và đầy
thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh được sự giáo điều trong
DH vật lí.
1.1.2.2. TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS
HS khi bắt đầu học vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có
một số hiểu biết nhất định về hiện tượng vật lí, những hiểu biết ban đầu ấy gọi
là quan niệm HS. Tuy nhiên, những hiểu biết đó không thể xem là cơ sở để
nghiên cứu vật lí, vì cùng một hiện tượng, mỗi HS sẽ có một cách hiểu khác
nhau. Mặt khác, đa số quan niệm HS đều sai lệch so với bản chất của hiện
tượng và quá trình vật lí. Ngay cả khi những hiểu biết không sai lệch với bản
chất vật lí của sự vật, hiện tượng thì những quan niệm đó cũng không hoàn
toàn chính xác và đầy đủ. Bên cạnh đó, chương trình vật lí phổ thông còn
chứa đựng những nội dung kiến thức hoàn toàn mới mẻ đối với HS. Do đó,
trong DH vật lí, GV cần phải có biện pháp khắc phục những quan niệm sai
lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh được rằng một trong những
biện pháp khắc phục quan niệm HS có hiệu quả nhất là sử dụng TN. Vì HS
chỉ có thể tự giác từ bỏ những ý nghĩ sai lầm khi tự nhận ra những quan niệm
của mình là vô lí, mâu thuẫn với thực tế. Thông qua TN, quan niệm HS sẽ dần
dần được bộc lộ, qua đó, GV có kế hoạch điều chỉnh, khắc phục các quan
niệm này cho người học.
1.1.2.3. TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật
tổng hợp cho HS.
Ngoài những TN do GV biểu diễn, minh họa, có những TN do HS tự

quan sát có chủ định. Bên cạnh đó, sau khi quan sát TN, việc thu thập, phân
tích, xử lí kết quả số liệu của HS được rèn luyện từng ngày, qua đó nâng cao
khả năng tư duy của người học.


10
1.1.2.6. TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS
TN luôn đòi hỏi học sinh tính tỷ mỷ, thận trọng, trung thực, kiên trì, sự
chính xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đoàn kết giúp đỡ nhau trong công
việc và đó là những phẩm chất của con người lao động khoa học và sáng tạo.
HS được trực tiếp tiến hành TN trong dạy học vật lý thực sự đặt họ vào vai trò
của người nghiên cứu, HS phải tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu, nêu ra
giả thuyết khoa học, rút ra các hệ quả, đề xuất được phương án và tự tiến
hành được TN. Khi được tự tiến hành TN, HS được rèn luyện kỹ năng thu
thập số liệu, đo đạc chính xác và xử lí số liệu một cách trung thực. Thông
thường mỗi phép đo trong TN vật lí đều được thao tác nhiều lần, do đó tạo
cho HS đức tính kiên trì và cẩn thận để sai số trong các lần đo là chấp nhận
được.
1.1.2.7. TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của
quá trình DH
Trong hầu hết các giai đoạn của quá trình dạy học, TN có vai trò là bộ
phận của các phương pháp nhận thức, có thể được sử dụng trong tất cả các
giai đoạn của quá trình dạy học bao gồm: đề xuất vấn đề, vận dụng, củng cố,
kiểm tra kiến thức của HS... qua đó từng bước nâng cao hiệu quả DH vật lí.
1.1.3. Phân loại TN trong DH Vật lí
1.1.3.1. TN biểu diễn của giáo viên
Loại TN này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống TN Vật lí phổ thông, là
loại TN do GV tiến hành, HS quan sát. Từ các TN này GV tái tạo lại các hiện
tượng vật lí qua đó giúp việc khảo sát mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí khi
tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó.

HS. Đồng thời thông qua đó GV kiểm tra được mức độ tiếp thu bài giảng của


12
HS. TN củng cố không chỉ được sử dụng trong các tiết học nghiên cứu mà cả
trong những giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức.
1.1.3.2.TN thực tập về vật lí của HS
TN thực tập về Vật lí là loại TN do chính HS thực hiện ở mức độ độc
lập tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn chỉ đạo của GV. TN thực tập về
Vật lí gồm các loại sau:
- TN trực diện:
Là loại TN mà dưới sự hướng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu
tài liệu mới, mỗi HS tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà
trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết. TN trực diện có thể tiến
hành theo hình thức đồng loạt hay theo hình thức cá thể; có thể làm TN mở
đầu, TN nghiên cứu hiện tượng, TN củng cố hay TN minh họa.
- TN thực hành Vật lí:
Là loại TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN mà sự tự lực
của HS cao hơn so với ở TN trực diện. HS dựa vào tài liệu đã in sẵn mà tiến
hành TN, thu thập kết quả và viết báo cáo TN.
TN thực hành được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần
của chương trình. TN thực hành thường có nội dung phong phú có thể định
tính hay định lượng song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc
Vật lí hoặc đo các đại lượng Vật lí.
- TN quan sát vật lí ở nhà:
Đây là hình thức TN tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do HS độc
lập tiến hành không có sự kiểm soát của GV, là một dạng hoạt động tự lực
của HS, có tính độc lập và sáng tạo cao.
Tóm lại, trong hệ thống TN trên đây ta thấy dù thực hiện dưới hình thức
nào, phương pháp nào thì TN Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá



14
- Dụng cụ TN gần gũi trong cuộc sống hàng ngày, dễ kiếm, rẻ tiền nên
có thể triển khai rộng rãi cho GV tham gia chế tạo TN một cách dễ dàng.
- Phần lớn các TN tự tạo được gia công một cách đơn giản, không đòi
hỏi những yêu cầu kĩ năng thực hành phức tạp.
- Việc bố trí và thao tác tiến hành TN tương đối dễ dàng, không mất
nhiều công sức, tốn quá nhiều thời gian.
- Tiến hành TN tự tạo không yêu cầu cao về mặt cơ sở vật chất, do đó
tạo điều kiện cho GV tiến hành TN mọi lúc, mọi nơi, góp phần đa dạng hóa
các hình thức dạy học.
- TN tự tạo làm đơn giản hóa hiện tượng, giúp HS nhanh chóng nắm
bắt các hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu, gắn liền lí thuyết với thực
tiễn.
- HS có thể dễ dàng học hỏi và tự chế tạo những TN cho riêng mình,
qua đó luyện được kĩ năng thực hành, tính cẩn thận, kiên trì và vượt khó, qua
đó củng cố niềm say mê khoa học đối với bộ môn vật lí.
1.2.3. Những yêu cầu đối với TN tự tạo[ 8]
Ngoài những yêu cầu chung đối với việc sử dụng TN trong DH, khi chế
tạo và sử dụng TN tự tạo cần đặc biệt chú ý đến các yêu cầu sau:
- Phải đảm bảo tính khoa học
Kết quả TN phải đúng với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng, bảo
đảm tính đúng đắn, khoa học, không được xa rời thực tế. Do đó, TN tự tạo
cần thể hiện trọng tâm của hiện tượng cần nghiên cứu, tránh rườm rà, khó
quan sát, gây nhiễu cho HS trong việc rút ra kết luận về hiện tượng vật lí. Dù
TN tự tạo có đơn giản, cho kết quả nhanh chóng thì những kết quả đó cũng
phải rõ ràng, chính xác và thuyết phục.
- Phải đảm bảo tính sư phạm