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

MAI Á KY

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY
HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “SÓNG ÁNH SÁNG”
VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội, 2018


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

MAI Á KY

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY
HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “SÓNG ÁNH SÁNG”
VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH
Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 8 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC


2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3
4. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 4
6. Các phương pháp nghiên cứu.................................................................... 4
7. Đóng góp mới của đề tài .......................................................................... 5
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ................. 6
1.1. Năng lực thực nghiệm ............................................................................ 6
1.1.1. Khái niệm về năng lực..................................................................... 6
1.1.2. Năng lực chuyên biệt môn vật lý [2] ............................................... 8
1.1.3. Khái niệm năng lực thực nghiệm .................................................. 15
1.1.4 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm. ............................................. 16
1.2. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng NLTN cho HS trong dạy học
vật lý ............................................................................................................ 17
1.3. Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh ............ 18
1.3.1. Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học ........................... 18
1.3.2. Tổ chức cho học sinh giải thích các hiện tượng trong tự nhiên
và chế tạo dụng cụ thí nghiệm dựa trên các nguyên tắc vật lý............... 20
1.3.3. Thường xuyên sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy
học ........................................................................................................... 22
1.3.4. Đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú trọng
phát triển năng lực thực nghiệm ............................................................. 22


1.4. Quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh ........ 26
1.5. Những nguyên tắc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý................. 29
1.5.1. Nguyên tắc tính mục đích của bài học .......................................... 29
1.5.2. Nguyên tắc liên hệ chặt chẽ giữa bồi dưỡng năng lực và nội
dung ......................................................................................................... 30

2.3.2 Thiết kế các thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức phần
“Sóng ánh sáng” Vật lí 12 THPT ........................................................... 40
2.4 Thiết kế một số tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm trong
phần “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 THPT ....................................................... 42
Kết luận chương 2 ....................................................................................... 64
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................... 65
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm........................................................... 65
3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm ........................................................... 65
3.3. Tổ chức thực nghiệm sư phạm ............................................................. 65
3.3.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm................................................... 65
3.3.2. Thời gian thực nghiệm .................................................................. 66
3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm............................................... 67
3.4.1. Kết quả thực nghiệm ..................................................................... 67
3.4.2. Đánh giá kết quả ........................................................................... 71
Kết luận chương 3 ....................................................................................... 74
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 78
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

HS

Học sinh

GV


TB

Trung bình


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí .................................................... 10
Bảng 1.2. Cấp độ các năng lực........................................................................ 13
Bảng 1.3. So sánh đánh giá kiến thức,kĩ năng và đánh giá năng lực.............. 23
Bảng 1.4. Ma trận đánh giá năng lực thực nghiệm của HS ............................ 25
Bảng 3.1. Số liệu HS các mẫu được chọn để thực nghiệm sư phạm ............. 66
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá NLTN ................................................................. 67
Bảng 3.3. Thống kê điểm ............................................................................... 69
Bảng 3.4. Xử lí kết quả để tính các tham số .................................................. 69
2

Bảng 3.5. Tổng hợp các tham số x , S , S, V ................................................. 70
Bảng 3.6 Tính tần suất i và tần suất luỹ tích hội tụ lùi


i

i

........................ 70


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Các thành tố của năng lực thực nghiệm............................................ 9

dụng được vào trong thực tiễn cuộc sống.
Trong dạy học vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnh
kiến thức cho học sinh thì cách tốt nhất là dạy cho học sinh biết sử dụng các
phương pháp nhận thức vật lý, trong đó PPTN là phương pháp đặc thù của
nghiên cứu vật lý. Vì vậy việc trang bị, bồi dưỡng cho học sinh năng lực thực
nghiệm trong dạy học vật lý là hết sức cần thiết.


Vật lý là một khoa học thực nghiệm. Các khái niệm vật lý, các định luật
vật lý đều gắn với thực tế. Trong chương trình vật lý phổ thông, nhiều khái
niệm vật lý và hầu hết các định luật vật lý được hình thành bằng con đường
thực nghiệm. Thông qua thí nghiệm, ta xây dựng được những biểu tượng cụ
thể về sự vật và hiện tượng. Như vậy, trong quá trình học tập vật lý, HS ngoài
việc suy luận lôgic, các em cần phải biết làm TN để quan sát, thu thập xử lí số
liệu nhằm rút ra kiến thức mới hoặc đối chiếu, kiểm tra lại các hệ quả vật lí đã
có từ các suy luận lôgic. Tuy nhiên, thực tế dạy học lại cho thấy rằng, HS dễ
dàng học thuộc các định nghĩa, nhớ rõ các khái niệm, các định luật, thậm chí
rất thành thạo sử dụng các công thức, thay số dễ dàng để giải quyết nhanh các
bài tập vật lí, HS cũng háo hức với việc làm TN, và cũng có một số HS biết
tên nhiều dụng cụ TN, nhưng nhiều HS lại bối rối, lúng túng, vụng về khi sử
dụng các thiết bị TN, không hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ
TN. Điều đó chứng tỏ rằng khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn hay
năng lực thực nghiệm của HS còn rất hạn chế.
Trong chương trình vật lý 12, Chương “Sóng ánh sáng” là chương mà
các nội dung chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm,nghiên cứu về các hiện
tượng của sự truyền ánh sáng. Vận dụng kiến thức của chương có thể giải
thích được nhiều hiện tượng trong cuộc sống.
Theo sự tìm hiểu của bản thân ,tôi thấy đã có một số đề tài nghiên cứu
liên quan đến phần “Sóng ánh sáng” như: “Lựa chọn thiết kế tiến trình dạy
học bài tập phần “sóng ánh sáng” (vật lý 12 cơ bản) nhằm phát huy tính tích

4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được các thí nghiệm và sử dụng phù hợp trong dạy hoc
một số kiến thức phần “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 THPT thì sẽ góp phần bồi
dưỡng được NLTN cho HS.


5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực
thực nghiệm cho HS trong dạy học vật lý ở trường THPT.
5.2. Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm trong quá trình bồi dưỡng NLTN
cho HS.
5.3. Xây dựng các thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm thực hành đồng loạt
và đề xuất qui trình sử dụng chúng trong dạy học một số kiến thức phần
“Sóng ánh sáng” Vật lý 12
5.4. Thực nghiệm sư phạm.
6. Các phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, các văn bản của Nhà nước và của
ngành Giáo dục về đổi mới giáo dục phổ thông.
- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học và các tài liệu liên quan đến
NLTN trong dạy học vật lí.
- Nghiên cứu các sách báo, luận văn, tạp chí chuyên ngành liên quan đến
nội dung kiến thức của đề tài.
- Nghiên cứu chương trình, SGK, sách bài tập, tài liệu tham khảo vật lí 12.
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu hoạt động dạy và học của GV và HS trong giờ học vật lí ở
trường THPT qua trao đổi trực tiếp với GV và HS.
- Dùng phiếu điều tra để tìm hiểu thực trạng của việc bồi dưỡng NLTN
cho HS lớp 12 ở trường THPT.
6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

đẹp một loạt hoạt động nào đó, khắc phục được những khó khăn nhanh chóng
và dễ dàng hơn những người khác và đạt kết quả cao.
Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương
ứng. Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động
hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc. Còn năng lực
chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm
vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt
động rộng hơn. Người có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các
phép đo đạc, tính toán còn đề xuất được giả thuyết, nêu được phương án TN
kiểm tra, xử lí các số liệu đo lường để rút ra kết quả, giải thích, đánh giá các
kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát.
Như vậy, dù định nghĩa theo cách nào thì năng lực vẫn gắn liền với khả
năng thực hiện, nghĩa là phải biết hành động, phải làm được chứ không dừng
lại ở hiểu. Và những hành động này lại gắn với những yêu cầu cụ thể về kiến
thức, kỹ năng, trách nhiệm, thái độ để hoàn thành tốt nhiệm vụ đặt ra 2,9.


Đặc điểm của năng lực:
Có sự tác động của một cá nhân cụ thể tới một đối tượng cụ thể (kiến
thức, quan hệ xã hội,…) để có một sản phẩm nhất định; do đó có thể phân biệt
người này với người khác. Năng lực là một yếu tố cấu thành trong một hoạt
động cụ thể.
Năng lực chỉ tồn tại trong quá trình vận động, phát triển của một hoạt
động cụ thể. Vì vậy, năng lực vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động.
Đề cập tới xu thế đạt được một kết quả nào đó của một công việc cụ thể,
do một con người cụ thể thực hiện (năng lực học tập, năng lực tư duy, năng
lực tự quản lý bản thân, … Vậy không tồn tại năng lực chung chung.
Phân loại năng lực:
Năng lực chung: Năng lực chung là những năng lực cơ bản, thiết yếu
hoặc cốt lõi… làm nền tảng cho mọi hoạt động của con người trong cuộc sống

 Năng lực sáng tạo …
Tuy nhiên việc hình thành, phát triển và đánh giá các năng lực này như


một chỉnh thể là việc làm hết sức khó khăn và đòi hỏi cần có thời gian. Do đó
ta cần tiếp tục chia nhỏ các năng lực trên thành các năng lực thành phần.
Tiếp theo, ta cần chỉ ra các thao tác liên quan đến từng năng lực thành
phần, mà các thao tác này có thể nhận biết được và đưa ra chỉ bảo rõ ràng về
mức độ chất lượng của từng thao tác. Giống như kĩ năng, chất lượng các thao
tác có thể được đánh giá dựa trên sự thuần thục, tốc độ thực hiện, độ chính
xác của thao tác…
Vậy khi muốn đánh giá một năng lực, ta cần làm rõ nội hàm năng lực đó
bằng cách chỉ ra những kiến thức, kĩ năng và thái độ cần có làm nền tảng cho
việc thể hiện, phát triển năng lực đó, sau đó xây dựng các công cụ đo kiến
thức, kĩ năng, thái độ quen thuộc.


Cụ thể để đánh giá năng lực thực nghiệm, một trong các năng lực quan
trọng của HS trong học tập vật lí, ta cần chỉ ra những thành tố làm nền tảng
của năng lực thực nghiệm được trình bày ở Hình 2.

Hình 1.1: Các thành tố của năng lực thực nghiệm
Khi xây dựng các công cụ đánh giá, ta có thể xây dựng công cụ đánh giá
từng thành tố hoặc đồng thời nhiều thành tố của năng lực, tuy nhiên để việc
đánh giá được chính xác và có độ tin cậy cao, ta đánh giá càng ít thành tố
càng tốt.
Sau khi phân chia năng lực thành các thành phần như vậy, ta tổng hợp
được nhóm các năng lực thành phần cần phải hình thành và phát triển trong
môn Vật lí nói chung và ở cấp THPT nói riêng, theo bảng .


thông tin từ các nguồn khác nhau để giải
quyết vấn đề trong học tập vật lí
- P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình
để xây dựng kiến thức vật lí
- P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán
học phù hợp trong học tập vật lí.


- P6: chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện
tượng vật lí
- P7: đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ
quả có thể kiểm tra được.
- P8: xác định mục đích, đề xuất phương án,
lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm
và rút ra nhận xét.
- P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí
nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được
khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này.
HS có thể
- X1: trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí
bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc
thù của vật lí
- X2: phân biệt được những mô tả các hiện
tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và
ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành )
Nhóm NLTP trao đổi thông - X3: lựa chọn, đánh giá được các nguồn
tin

thông tin khác nhau,
- X4: mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt

cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau
về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
- C5: sử dụng được kiến thức vật lí để đánh
giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí
nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và
của các công nghệ hiện đại


- C6: nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các
mối quan hệ xã hội và lịch sử.
Để đánh giá và giúp GV phân loại HS, người ta cũng đưa vào bảng phân
cấp độ năng lực thành 3 bậc.
Bảng 1.2 : Cấp độ các năng lực [2,tr.52-54]
Cấp độ

Nhóm năng lực

I

Năng lực sử dụng KI Tái hiện kiến
kiến thức

thức:

II

III

KII Vận dụng KIII Liên kết và chuyển
kiến thức


PIII Lựa chọn và vận

phương

phương pháp

các phương

dụng các phương pháp

pháp (tập trung

chuyên biệt

pháp chuyên chuyên biệt để giải

vào năng lực thực - Áp dụng, mô tả biệt
nghiệm và năng

các phương pháp

lực mô hình hóa) vật lí, đặc biệt là

quyết vấn đề

- Sử dụng

- Lựa chọn và áp dụng


kiến thức theo
hướng dẫn
Năng lực trao đổi XI Làm theo mẫu XII Sử dụng
thông tin

XIII Tự lựa chọn cách

diễn tả cho trước hình thức

diễn tả và sử dụng

- Diễn tả một đối diễn tả phù

- Lựa chọn, vận dụng

tượng đơn giản

hợp

gian bằng nói và

- Diễn tả một thức diễn tả một cách

viết hoặc theo

đối tượng

có tính toán và hợp lí

mẫu cho trước

CIII

- Áp dụng sự

- Bình luận - Tự đưa ra những

đánh giá có sẵn

những đánh đánh giá của bản thân

- Nhận thấy tác

giá đã có

động của kiến

-

thức vật lí

những quyết

Đưa

- Đánh giá ý ghĩa của
ra các kiến thức vật lí
- Sử dụng các kiến


- Phát biểu được

đánh giá

Tuy các năng lực hoặc năng lực thành phần có thể khác nhau nhưng khi
phân tích chúng thành các thành tố năng lực cụ thể thì ta sẽ thu được các
thành tố năng lực về cơ bản là giống nhau.
1.1.3. Khái niệm năng lực thực nghiệm
Trong từ điển Tiếng Việt khái niệm năng lực thực nghiệm được định
nghĩa là “khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ
và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình
huống đa dạng của cuộc sống”.
Năng lực thực nghiệm vật lý là một trong những năng lực chuyên biệt
của bộ môn vật lý. Năng lực thực nghiệm vật lý có thể hiểu là khả năng vận
dụng các kiến thức, kỹ năng thực nghiệm trong lĩnh vực vật lý cùng với thái
độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tiễn. Đó có thể là khả
năng giải thích được một hiện tượng vật lý, thực hiện thành công một TN vật
lý, hay khả năng chế tạo các dụng cụ thiết bị đơn giản hoạt động dựa trên các
nguyên tắc vật lý để phục vụ cuộc sống... Trong quá trình học tâp ở trường
phổ thông thì bồi dưỡng NLTN cho HS là việc rất cần thiết.[7],[8],[11].