SKKN Xây dựng thí nghiệm sử dụng trong giảng dạy chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn – Vật lí 10 Trung học phổ thông”.

1.2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo các thí nghiệm đơn giản và đề xuất tiến trình sử dụng chúng theo hướng bồi dưỡng năng lực nhận thức cho học sinh, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10 Trung học phổ thông.
1.3. Phạm vi của đề tài
Xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí chương III “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”, Vật lí lớp 10 ở trường Trung học phổ thông.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
– Nghiên cứu lí luận và thực tiễn, khảo sát thực tế nhằm đánh giá sơ bộ tình hình dạy và học thí nghiệm chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”, Vật lí 10 ở trường Trung học phổ thông
– Phân tích, thống kê, tổng hợp dựa trên cơ sở kết quả nghiên cứu. Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo kế hoạch. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm và đối chiếu với mục đích đã đề ra.
1.5.Tính mới của đề tài
Đề tài đưa ra được một số tiến trình dạy học theo quy trình thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”, Vật lí 10 ở trường Trung học phổ thông nhằm nâng cao hiệu của và chất lượng dạy học.
1
PHẦN 2.NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
1.1. Cơ sở lí luận.
1.1.1. Khái niệm thí nghiệm và thí nghiệm tự tạo trong Vật lí.
– Về thí nghiệm Vật lí nói chung: 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 được tri thức mới.
– Về thí nghiệm tự tạo nói riêng: Thí nghiệm tự tạo có thể là thí nghiệm định tính hoặc định lượng đi từ đơn giản đến phức tạp, được xây dựng từ những vật liệu, dụng cụ phổ biến trong đời sống hằng ngày và phương tiện chính tạo ra thí nghiệm là bằng tay. Thí nghiệm tự tạo được sử dụng ngay trong quá trình dạy học. Thí nghiệm tự tạo có thể là thí nghiệm theo mẫu trong SGK, có thể là cải tiến một thí nghiệm nào đó có sẵn hoặc là tự tạo một thí nghiệm mới trong dạy học.
1.1.2. Đặc điểm của thí nghiệm trong dạy học Vật lí.
Thí nghiệm trong dạy học Vật Lí có một số đặc điểm như sau:
+ Thí nghiệm phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm có thể trả lời được các câu hỏi đã nêu ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Cần xác định rõ ba yếu tố cấu thành của thí nghiệm: đối tượng nghiên cứu, phương tiện tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện để quan sát, đo đạc để thu nhận kết quả.
+ Trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi, có thể làm biến đổi được các điều kiện của thí nghiệm để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng.
+ Khống chế, kiểm soát các điều kiện của thí nghiệm 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 tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm.
+ 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. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc.
+ Có thể lặp lại được thí nghiệm.
1.1.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông.
– Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức: Trong dạy học Vật Lí, thí nghiệm như là một công cụ giúp cho học sinh nhìn nhận, phân tích được thực
2
tại khách quan, từ đó thu nhận được các kiến thức khoa học của đối tượng được nghiên cứu. Khi học sinh còn chưa biết hay biết quá ít về các quá trình, hiện tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng để cung cấp cho học sinh những dữ liệu cảm tính (biểu tượng, số liệu đo đạc, hiện tượng xảy ra…) đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu. học sinh hoàn toàn có thể thông qua thí nghiệm để trả lời những câu hỏi về hiện tượng quan sát được, hay những sự đặc biệt về số liệu đo đạc… Từ đó, học sinh bước đầu đã có thể đưa ra được những giả thuyết, tạo tiền đề, cơ sở cho việc khái quát hóa về quá trình, hiện tượng đó.
– Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được: Thực tế cho thấy, việc sử dụng thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của lí thuyết, không những làm tăng cường tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh mà còn tạo được niềm tin về kiến thức mà học sinh đã lĩnh hội.
– Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn: Việc sử dụng thí nghiệm không những giúp học sinh nhìn nhận được một cách trực quan nhất về sự vận dụng tri thức lý thuyết vào thực tiễn mà còn cho học sinh kiểm chứng được tính đúng đắn của tri thức đó. Chính vì vậy có thể thấy được rằng thí nghiệm cơ bản vừa dẫn đến hình thành lý thuyết vật lí mới và bên cạnh đó còn làm xuất hiện nhiều ngành kỹ thuật mới.
– Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí: Ở trường phổ thông, phương pháp nhận thức vật lí được sử dụng phổ biến nhất đó là: phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình. Đối với cả hai phương pháp nhận thức vật lí này, thí nghiệm đóng một vai trò vô cùng quan trọng.
1.1.4. Các loại thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông.
Thí nghiệm vật lí được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên cách phân loại phổ biến và được nói đến nhiều nhất đó là phân thành 2 loại chính:
+ Thí nghiệm biểu diễn: Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm do giáo viên trình bày trên lớp. Thí nghiệm biểu diễn có thể được giáo viên sử dụng để khởi động ngay từ hoạt động đầu tiên trong tiến trình dạy học, hoặc cũng có thể sử dụng để xây dựng kiến thức mới, kiểm chứng, củng cố hay luyện tập. Thông qua thí nghiệm biểu diễn để dẫn dắt học sinh giải quyết vấn đề được đặt ra hay để minh họa và kiểm tra tính đúng đắn của một tri thức nào đó.
+ Thí nghiệm thực tập: Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tiến hành ở nhà hoặc trên lớp tùy theo từng mức độ tự lực khác nhau.
3
Trong đó được phân loại thành từng dạng thí nghiệm nhỏ theo sơ đồ hình 1.1
Thí nghiệm vật lí
Thí nghiệm biểu diễn
Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm mở đầu
Thí nghiệm nghiên cưu hiện tượng mới
Thí nghiệm củng cố
Hình 1.1. Sơ đồ phân loại các dạng thí nghiệm trong dạy học Vật lí
1.1.5. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông.
Để phát huy được triệt để chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí thì khi sử dụng thí nghiệm buộc phải tuân theo một số yêu cầu nhất định.
– Xác định rõ tiến trình dạy học, trong đó việc tiến hành thí nghiệm được thực hiện ở khâu nào, nhằm mục đích gì ?
– Xácđịnhrõcácdụngcụcầnsửdụng,cáchsắpxếplắpđặt,cáchtiếnhành thí nghiệm (với mục đích thí nghiệm đã đề ra, chúng ta cần quan sát được hay đo đạc cái gì, theo đó thì cần sử dụng các dụng cụ nào, sắp xếp ra sao, tiến hành như thế nào?).
– Giáoviêncầnchuẩnbịkĩcàng,đảmbảothínghiệmphảithànhcông(quan sát được hiện tượng, số liệu đo đạc có độ chính xác cao).
– Đảmbảotuânthủtheonhữngquytắcvàkỹthuậtantoànkhisửdụngdụng cụ và tiến hành thí nghiệm.
1. 2. Cơ sở thực tiễn
1.2.1. Ưu điểm của thí nghiệm tự tạo.
+ Dễ chế tạo: dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ tìm kiếm, dể thiết kế, giáo viên có thể tự chế tạo mà không cần kĩ năng phức tạp.
+ Thí nghiệm không tốn nhiều thời gian nhưng dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục, gần gũi với đời sống hằng ngày.
+ Không đòi hỏi khắt khe về kĩ năng lắp ráp hay tiến hành thí nghiệm cũng như không đòi hỏi về cơ sở vật chất, nguyên vật liệu nên hoàn toàn thuận lợi và dễ dàng trong quá trình chế tạo và sử dụng của giáo viên.
Thí nghiệm trực diện
Thí nghiệm thực hành
Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà của học sinh
4
+ Thí nghiệm đơn giản dễ dàng vận chuyển, đảm bảo an toàn trong chế tạo hay trong quá trình thực hiện.
+ Pháthuyđượctínhsángtạovàkíchthíchđượchứngthúhọctậpcủahọcsinh.
1.2.2. Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông.
– Kích thích hứng thú học tập của học sinh: Việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh là một trong những phương tiện rất có hiểu quả để kích thích hứng thú học tập của học sinh. Thí nghiệm tự tạo thường là thí nghiệm đơn giản, ngắn gọn, nhừn lại cho kết quả trái với dự đoán của nhiều học sinh vì vậy sẽ gây ra cho các em sự bất ngờ, nó tác động trực tiếp vào tính tò mò, hiếu kì, hiếu động của học sinh, qua đó kích thích được hứng thú học tập của học sinh đối với bộ môn vật lí.
– Phát huy tính tự lực, sáng tạo, tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh:
Để có thể hoàn thành được nhiệm vụ học sinh phải vận dụng các kiến thức đã thu nhận vào thực tiễn thông qua việc đề xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm phù hợp, dựa trên phương án đã chọn học sinh tiếp tục phải tìm kiếm dụng cụ, vật liệu cần thiết, sau đó tự mình gia công, chế tạo, lắp ráp những dụng cụ đó để tiền hành và giải thích hiện tượng thí nghiệm. Chính vì vậy mà hình thành được cho học sinh tính tự lực, năng động, sáng tạo. Bên cạnh đó, các hoạt động này đã góp phần vào việc phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức và kỹ năng thực hành thí nghiệm cho các em, kích thích sự tò mò hứng thú tìm hiểu và đặc biệt là độ ti tưởng của các em vào kiến thức vật lí.
Mặt khác chúng ta có thể nhận thấy rằng, số lượng trang thiết bị có sẵn tại các trường phổ thông hiện nay còn chưa đầy đủ về số lượng cũng như chưa hoàn toàn đảm bảo về chất lượng để đáp ứng hết nhu cầu sử dụng. Do đó việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lí là rất cần thiết. Nó giúp cho việc tổ chức dạy học trở nên đơn giản, thuận tiện và hiều quả hơn. Ngoài ra, giáo viên sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học sẽ chủ động hơn trong quá trình lựa chọn, thiết kế và tổ chức dạy học ở nhiều bước. Ví dụ như đặt vấn đề, hình thành hoặc kiểm chứng kiến thức mới; củng cố, luyện tập và mở rộng kiến thức; kiểm tra, đánh giá trình độ nhận thức và kỹ năng của học sinh.
– Rèn luyện kĩ năng thực hành thí nghiệm của học sinh: Một trong những phương tiện quan trọng trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh chính là thí nghiệm bởi vật lí có mối quan hệ rất chặt chẽ với kỹ năng thực hành. Việc sử dụng thí nghiệm tự tạo đòi hỏi tính tự lực cao ở học sinh, qua đó nâng cao một số kỹ năng thực hành cho học sinh như:
+ Kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm. + Kỹ năng chế tạo dụng cụ thí nghiệm.
+ Kỹ năng lắp ráp thí nghiệm.
+ Kỹ năng tiến hành thí nghiệm.
+ Kỹ năng xử lý kết quả.
5
1.2.3. Yêu cầu khi xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông.
– Yêu cầu khi xây dựng thí nghiệm đơn giản.
+ Về mặt khoa học: Đảm bảo thành công khi tiến hành thí nghiệm, quan sát được rõ hiện tượng, đúng bản chất vật lí. Cấu tạo gọn, nhẹ, thuận tiện trong quá trình lắp ráp, bố trí, tiến hành thí nghiệm và đảm bảo độ an toàn trong quá trình vận chuyển hay sử dụng.
+ Về mặt sư phạm: Không yêu cầu bắt buộc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong quá trình cụ thể nào, việc lựa chọn giai đoạn tùy thuộc vào nội dung bài học. Tuy nhiên, kết quả phải gắn liền với nội dung bài học.
+ Về mặt thẩm mĩ: Đảm bảo kích thước đủ lớn để HS quan sát dễ dàng, lựa chọn màu sắc, hình dạng thích hợp và đặc biệt làm nổi bật bộ phận quan trọng.
+ Về mặt kinh tế: thí nghiệm tự tạo đơn giản phải được xây dựng đảm bảo giá thành phù hợp, không quá cao. Ưu tiên sử dụng các nguyên vật liệu đơn giản, dễ kiếm và quen thuộc trong đời sống hằng ngày hoặc có thể tận dụng từ những linh kiện hỏng hóc.