Tài liệu Xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo phần dao động cơ vật lý 12 bằng phần mềm macromedia flash nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN HUY THÁIXÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO PHẦN DAO ĐỘNG CƠ, VẬT LÍ12 BẰNG PHẦN MỀM MACROMEDIA FLASH NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰCTHỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LI CHUYÊN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌCBỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 60 14 01 11Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Kim Chung HÀ NỘI–2016 MỤC LỤCMỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài8 2. Mục đích nghiên cứu9 3. Nhiệm vụ nghiên cứu94. Khách thể và đối tượng nghiên cứu10 5. Vấn đề nghiên cứu10 6. Giả thuyết khoa học10 7. Giới hạn phạm vi nghiên cứu11 8. Đóng góp mới của đề tài11 9. Phương pháp nghiên cứu11 10. Cấu trúc của luận văn11 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.............7 1.1. Thí nghiệm Vật lí và vai trò trong dạy học ở trường phổ thông13 1.1.1. Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí13 1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở THPT14 1.1.3. Các loại thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông20 1.1.4. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT21 1.1.5. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm22 1.2. Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông trong dạy học Vật lí22 1.2.1. Khái niệm kĩ năng22 1.2.2. Sự hình thành và phát triển kĩ năng23 1.2.3. Kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT24 1.2.4. Các cấp độ phát triểnkĩ năng thí nghiệm của học sinh27 1.2.5. Các giai đoạn phát triển kĩ năng30 1.3. Năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT32 1.3.1. Khái niệm về năng lực thực nghiệm:32 1.3.2. Cấu trúc của năng lực thực nghiệm.331.3.3. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí33 1.3.4 Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm Vật lí cho học sinh.Error! Bookmark not defined. 1.4. Vai trò của thí nghiệm thực hành trong rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT.Error! Bookmark not defined. 1.4.1. Thí nghiệm thực hành Vật líError! Bookmark not defined. 1.4.2. Nội dung, hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành trong dạy học Vật lí ở trường THPTError! Bookmark not defined. 1.5. Sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học Vật líError! Bookmark not defined. 1.5.1. Khái niệm phần mềm dạy họcError! Bookmark not defined. 1.5.2. Những yêu cầu chung đối với phần mềm dạy họcError! Bookmark not defined. 1.5.3. Phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học Vật líError! Bookmark not defined. 1.6. Thực trạng của việc rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trườngTHPTError! Bookmark not defined. 1.6.1. Mục đích tìm hiểuError! Bookmark not defined. 1.6.2. Nội dung tìm hiểuError! Bookmark not defined. 1.6.3. Phương pháp tìm hiểuError! Bookmark not defined. 1.6.4. Kết quả tìm hiểuError! Bookmark not defined. 1.7. Kết luận chương 1Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 2:XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VẬT LÍẢOHỖ TRỢ THỰC HÀNH VẬT LÍCHƢƠNG DAO ĐỘNG CƠ VẬT LÍ12, BANCƠ BẢN THPT..............................................................................Error! Bookmark not defined. 2.1. Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học bài thí nghiệm thực hành Chương Dao động cơ.Error! Bookmark not defined. 2.1.1. Vị trí của bài thí nghiệm thực hành trong chương Dao động cơError! Bookmark not defined. 2.1.2. Mục tiêu bài thí nghiệm thực hành Chương Dao động cơError! Bookmark not defined. 2.1.3. Nội dung bài thực hành: “Khảo sát các định luật thực nghiệm củaError! Bookmark not defined. 2.1.4. Những khó khăn khi làm bài thí nghiệm thực hành Chương Dao động cơ.Error! Bookmark not defined. 2.2. Đề xuất các giải pháp xây dựng và sửdụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thực hành Vật lí chương Dao động cơError! Bookmark not defined. 2.2.1. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ quá trình tự học, tự nghiên cứu ở nhà của học sinh (Hỗ trợ tìm kiếm và trao đổi thông tin)Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo ...(Hỗ trợ thực hiện Quy trình)Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ quá trình kiếm tra, đánh giáError! Bookmark not defined. 2.3. Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thựcError! Bookmark not defined. 2.3.1. Ý tưởng xây dựng phần mềmError! Bookmark not defined. 2.3.2. Xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật lí ảo bằng Macromedia Error! Bookmark not defined. 2.4. Sử dụng phần mềm thí nghiệm Vật lí ảo hỗ trợ thực hành Vật lí chương Dao động cơ.Error! Bookmark not defined. 2.4.1. Các bước tổ chức thí nghiệm thực hành với sự hỗ trợ của thí nghiệm Vật lí ảo.Error! Bookmark not defined. 2.4.2. Thiết kế tiến trình dạy học thực hành thí nghiệm “Khảo sát thựcError! Bookmark not defined. 2.5. Kết luận chương 2Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM...............................................83 3.1. Mục đích, đối tượng, nội dung thực nghiệm sư phạm.Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.Error! Bookmark not defined. 3.1.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm.Error! Bookmark not defined. 3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm.Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Chuẩn bị thực nghiệmError! Bookmark not defined. 3.2.2. Phương thức tổ chức quá trình thực nghiệm sư phạmError! Bookmark not defined. 3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạmError! Bookmark not defined. 3.3.1. Phân tích định tínhError! Bookmark not defined. 3.3.2. Phân tích kết quả định lượngError! Bookmark not defined. 3.4. Hiệu quả của biện pháp đề tài đã đề xuấtError! Bookmark not defined. 3.5. Kếtluận chương 3Error! Bookmark not defined. 9MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trước yêu cầu cấp bách của công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, trước nhu cầu hội nhập, đòi hỏi giáo dục đại học Việt Nam phải có những đổi mới mạnh mẽ. Nghị quyết số 14/2005 của Chính phủ về đổi mới cơ bản và toàn diện GDĐH Việt Nam giai đoạn 2006-2020 đã nêu: “Mục tiêu chung là đổi mới cơ bản và toàn diện GDĐH, tạo được chuyển biến cơ bản về chất lượng, hiệu quả và quy mô, đáp ứng yêu cầu của sựnghiệpCông nghiệp hoá-hiện đại hóa đất nước, hội nhập kinh tế quốc tế” và yêu cầu giáo dục, đào tạo sinh viên trong thời kỳ mới: "Phát triển tiềm năng nghiên cứu sáng tạo, kĩ năng nghề nghiệp, năng lực hoạt động trong cộng đồng và khả năng lập nghiệp của người học"Môn Vật lílà môn học không thể thiếu các bài thí nghiệm, đặc biệt là các bài thí nghiệm thực hành của học sinh, bởi Vật lícũng như một số môn học khác, là một môn khoa học thực nghiệm. Việc nắm vững mục đích, cơ sở lý thuyết liên quan đến các thí nghiệm, các kĩ năng lắp ráp cũng như các thao tác khi tiến hành thí nghiệm có ý nghĩa rất lớn. Nó góp phần quan trọngtrong quá trình tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực và tự lực của học sinh. Đồng thời,thí nghiệm Vật lícòn tạo ra và nâng cao hứng thú học tập cho học sinh, tạo cho học sinh niềm tin khoa học bằng những kiến thức đã thu nhận đượctrong quá trình học.Trong nhữngnăm trở lạiđây, phòng thí nghiệm ở các trường phổ thông đã được trang bị một cách khá đầy đủ về số lượngthiết bị thí nghiệm, nhưng vẫn còn nhiều khó khăn cần phải khắc phục, như nhiều dụng cụ thí nghiệm chưa đảm bảo yêu cầu, cán bộ quản lý thí nghiệm thì không chuyên nên việc chuẩn bị thí nghiệm cho một tiết học trên lớp còn nhiều khó khăn. Đồng thời, mỗi tiết học chỉ diễn ra trong thời gian 45 phút, không đủ để thực hiện hoàn chỉnh một bài thực hành Vật lí, gây trở ngại cho cả thày và trò. Trong mỗi giờ thực hành Vật lí, thời gian chủ yếu dành cho thao tác giới thiệu và lắp ráp thiết bị nên thời gian để đo đạc và xử lýkết quả còn lại rất ít. Muốn có nhiều thời gian hơn, người thày phải dành thời gian để chuẩn bị trước cho bài thực hành trước khi lên lớp. Để làm được điều này thì các bài thực hành Vật lícần được bố trí trong các phòng chuyên môn riêng biệt để mỗi khi có tiết thí nghiệm thực hành, học sinh chỉ cần lên phòng học chuyên môn và tiến hành các thao tác đo đạc, tính toán. Tuy nhiên, hiện nay có rất ít các trường phổ thông đượctrang bịphòng học chuyên môn nên giáo viên vẫn phải mang các thiết bị, đồ dùngthí nghiệm lên lớp học để hướng dẫn cũng như cho học sinh làm thí nghiệm thực hành. Điều này dẫn đến thiết bị thí nghiệm có thể bị hỏng hóc, bị lỗitrong quá trìnhvận chuyển, khiến cho chất lượng quá trình dạy và học còn nhiềuhạn chế. Nhiều khi do phân phối chương trình, có nhiều lớp cùng tiến hành bài thực hành, mà số lượng bộ dụng cụ có hạn, nên phải lùi thời gian thực hành lại, 10dẫn tới hiệu quả giảng dạy giảm sút. Một lý do nữa là, bài thực hành được chia làm 2 tiết, tiết 1 nêu ra cơ sở lý thuyết, giới thiệu dụng cụ, các phương án, các bước thực hành; tiết 2 sẽ cho học sinh thực hành, thu thập số liệu, xử lý số liệu. Tiết 1 chỉ có giới thiệu dụng cụ thí nghiệm và học sinh chỉ quan sát thí nghiệm thì không thể hiểu phương án thí nghiệm, cũng như nắm vững cácbước tiến hành thí nghiệm. Điều đó sẽ dẫn tới khi làm thí nghiệm thực hành, học sinh có thể thu được các số liệu xa rời thực tế.Hiện nay, việc ứng dụng CNTT đã góp phần khắc phục những khó khăn cho giáo viên khi lên lớp, nâng cao hứng thú học tập cho họcsinh khi làm bài thực hành. Đồng thời CNTT cũng làm phong phú thêm các bài thí nghiệm thực hành, thí nghiệm biểu diễn, tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với công nghệ hiện đại, với nhiều loại hình thí nghiệm, loại hình kiểm tra trực tiếp trên máy tính từ đó nâng cao chất lượng giảng dạy của giáo viên cũng như việc học tập của học sinh.Có rất nhiều phần mềm tin học được sử dụng trong quá trình dạy học, trong đó phần mềm Macromedia Flashlà phần mềm có khả năng lập trình đa phương tiện, có khả năng xử lý hình ảnh cũng như video rất tốt. Nó có khả năng chạy tốt trên cả máy tính cá nhân và mạng Internet nên được sử dụng ngày càng nhiều để phát triển các phần mềm dạy học. Có thể dùng phần mềm Macromedia Flash đểlập trình thí nghiệm ảo dựa trên các thí nghiệmthực sẽ góp phần giải quyết các khó khăn và nâng cao được chất lượng dạy học Vật líhiện nay. Trong chương trình Vật lílớp 12 thì chương Dao động cơ có nhiều hiện tượng Vật líphức tạp, thậm chí khó thực hiện trong điều kiện thựctế, các thí nghiệm đòi hỏi phải sử dụng những dụng cụ đo mà học sinh chưa được rèn luyện các kĩ năng sử dụng. Vì vậy, để tiến hành các thí nghiệm trong phần này, học sinh gặp phải nhiều khó khăn.Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo phần Dao động cơ -Vật lí12 bằng phần mềm Macromedia Flash nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh”2. Mục đích nghiên cứuXây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo hỗ trợ dạy học Vật línhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh quacác bài thí nghiệm thực hành chương Dao động cơ -Vật lí12, ban Cơ bản THPT.3. Nhiệm vụ nghiên cứu-Nghiên cứu cơ sở lý luận về vai trò của thí nghiệm Vật lítrong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh ở các trường THPT.-Nghiên cứu cơ sởlý luận về thí nghiệm ảo và những yêu cầu đối với thí nghiệm ảo. 11-Ứng dụng CNTT để xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật líảo trong chương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT) đáp ứng các yêu cầu cơ bản của thí nghiệm thực hành hiện nay(đòi hỏi nâng cao tính tích cực, tự lực của học sinh trong khi chuẩn bị, tiến hành và sử dụng các thí nghiệm Vật líphổ thông).-Nghiên cứu việc sử dụng hiệu quả các thí nghiệm Vật líảo đã xây dựng trong quá trình dạy bài thực hành chương Dao động cơ.-Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các bài thí nghiệm thực hành Vật líảo và các tiến trình dạy học đã xây dựng. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứuKhách thể:-Quá trình dạy và học thí nghiệm thực hành có sử dụng thí nghiệm Vật líảo trong các bài của chương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT) của giáo viên và học sinh lớp 12 trường THPT Phổ Yên –Thị xã Phổ Yên –Thái Nguyên.Đối tượng:-Bài thí nghiệm thực hành chương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT)-Quá trình nhận thức, kĩ năng thí nghiệm của học sinh khi được tổ chức học thực hành thí nghiệm có sử dụng phối hợp các thiết bị thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo.5. Vấn đề nghiên cứuĐề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau:-Ứng dụng CNTT để xây dựng bài thí nghiệm thực hành Vật líảo trong chương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT) như thế nào để đáp ứng các yêu cầu cơ bản của thí nghiệm thực hành Vật líhiện nay ?-Việc sử dụng thí nghiệm Vật líảo hỗ trợ trong quá trình dạy bài thực thành thí nghiệm Vật lítrong chương Dao động cơ như thế nào để có hiệu quả và đúng mục đích ?6. Giả thuyết khoa họcXây dựng các phần mềm thí nghiệm Vật líảo tương tự như thí nghiệm thật cả về hình ảnh, quy trình, thao tác thí nghiệm và thiết kế tiến trình dạy học có sự kết hợp giữa thí nghiệm Vật líảo và thí nghiệm thật hướng tới các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng thí nghiệm cần hình thành ở học sinh. Từ đó nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí. 127. Giới hạn phạm vi nghiên cứuVề nội dung nghiên cứu: -Sử dụng phần mềm Macromedia Flash để xây dựng thí nghiệm ảo trong bài thí nghiệm thực hành của chương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT).-Sử dụng thí nghiệm ảo để dạy tiết thực hành thí nghiệm Vật líchương Dao động cơ (Vật lí12, ban Cơ bản THPT).8. Đóng góp mới của đề tài-Về lý luận. Đề tài phát triển lý luận về rèn luyện kĩ năng thí nghiệm Vật lícho học sinh THPT.-Về ý nghĩa thực tiễn. Kết quả nghiên cứu có thể được vận dụng vào việc rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh THPT môn Vật lí.9. Phương pháp nghiên cứu-Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lý luận về thí nghiệm trong dạy và học Vật líở trường THPT; lý luận về thí nghiệm ảo, các yêu cầu đối với thí nghiệm ảo.-Phương pháp nghiên cứu thực tiễn(điều tra, quan sát, chuyên gia...): + Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học thí nghiệm thực hành trong chương Dao động cơ.+ Tham khảo các ý kiến của các chuyên gia giáo dục, chuyên gia tin học về xây dựng và sử dụng thí nghiệm thực hành Vật líảo.-Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành dạy song song lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Một lớp sử dụng các thiết bị thí nghiệm thật của phòng thí nghiệm và một lớp sử dụng bài thí nghiệm thực hành ảo kết hợp với thiết bị thí nghiệm thật.-Phương pháp thống kê toán học: nhằm phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.10. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung bản luận văn được chia thành ba chương:Chƣơng 1.Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.Chƣơng 2.Xây dựng vàsử dụng thí nghiệm Vật líảo hỗ trợ thực hành Vật líchương Dao động cơ –Vật lí12, ban Cơ bản THPT.Chƣơng 3.Thực nghiệm sư phạm CHƢƠNG 1CƠSỞLÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀTÀI1.1. Thí nghiệm Vật lívà vai trò trong dạy học ở trường phổ thông1.1.1. Thí nghiệm Vật lí vàđặc điểm của thí nghiệm Vật líThí nghiệm Vật lí(TNVL) là sự tác động một cách 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 độngvà các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [5, tr. 76]Theo một số định nghĩa thì thí nghiệm là:-Một sự thử nghiệm trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm minh hoạ cho một chân lí đã biết, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, xác định tính hiệu quả của cái gì đó mà chưa được xác nhận.-Một sự thử nghiệm hay một quá trình trong điều kiện có thể kiểm soát được nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học hay đưa ra một phát hiện mới.Thí nghiệm Vật lícó cácđặc điểm sau:-Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập một cách có chủ định sao cho thông quaquá trìnhthí nghiệm, có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được các giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.Mỗi thí nghiệm có ba yếu tốcấu thành cần được xác định rõ, bao gồm đối tượng cần nghiên cứu,phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động.-Các điều kiện của thí nghiệm có thểlàm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượngnào đó, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi.Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát theonhư dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ quá trìnhphân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các tác động gây nhiễu.-Đặc điểm đóng vai tròquan trọng của thí nghiệm là khả năngcó thể quan sát được nhữngbiến đổicủa đại lượng nào đó được gây ra bởisự biến đổi của 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.-Đặc tính có thể lặp lại của thí nghiệm. Tức là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau,khi bố trí lại hệthốngthí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm thìhiện tượng, quá trình Vật líphải diễn ra trong thí nghiệm giống như các lần thí nghiệm trước đó. [7, tr. 56-61] 15Trong nghiên cứu khoa học nói chung, đặc biệt trong nghiên cứu vật lí thì thí nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng.Các định nghĩa này đề cập đến các nội dung sau:-Mục đích của thí nghiệm (kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết, đưa ra một phát hiện mới hay minh hoạ cho một qui luật đã biết)-Đặc điểm của hoạt động thí nghiệm (sự thử nghiệm hay một quá trình trong điều kiện có thể kiểm soát được)-Trong các định nghĩa trên, nội hàm đầy đủ của hoạt động gọi là thí nghiệm với tư cách là một quá trình chưa được chú ý trình bày.1.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật líở THPT1.1.2.1. Vai trò thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thứcXu hướng dạy học hiện đại coi kiến thức về phương pháp hoạt động là một loại kiến thức cơ bản, quan trọng, đó là kiến thức công cụ. Học tập vật lí tốt nhất là dùng chính phương pháp nhận thức của Vật lí (Phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình), tổ chức quá trình học tập của học sinh tương tự với quá trình nghiên cứu của các nhà khoa học.Con đường nhận thức Vật lí cũngđã được nhiều nhà Vật lí chỉ ranhư Newton, A.Einstein, M.Planck, M.Born ... V.G. Razumôpxki đã khái quát thành chu trình nhận thức như sau: Từ việc khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình trừu tượng giả định (có tính chất như một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra hệ quả lý thuyết (bằng suy luận lôgíc hay suy luận toán học); Để rồi, những hệ quả lý thuyết ấy sẽ được kiểm tra bằng thực nghiệm.+ Nếu thực nghiệm phù hợp với những hệ quả trên thì mô hình giả thuyết là đúng và đó là cơ sở để giải thích thực tế.+ Nếu thực nghiệm không xác định những hệ quả lý thuyết ấy thì hoặc làm mô hình lý thuyết không phù hợp hoặc tìm ra giới hạn áp dụng cho mô hình giả thuyết. Chu trình nhận thức khoa họcnàyđượcV.G. Razumôpxkikhái quát bằngsơ đồ như trên hình1.1. [5]Hình 1.1: Sơ đồChu trình sáng tạo theo V.G. Razumôpxki.[5]Mô hình giả định trừu tƣợngCác hệ quả lôgícThí nghiệmkiểm traNhững sự kiện khởi đầu 16Do mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản ánh một mặt của thực tế nên khi ta mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ đến một lúc ta gặp những sự kiện thực nghiệm mới không thể giải thích được bằng mô hình cũ, lúc này ta phải bổ sung, chỉnh lý mô hình cũ cho phù hợp hoặc thậm chí phải bỏ đi để xây dựng một mô hình mới cho một chu trình mới của quá trình nhận thức. Như vậy, chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà được mở rộng dần dần, làm giàu thêm kiến thức khoa học và cũng nhờ đó mà con người ngày càng tiếp cận gần hơn với chân lý khách quan.Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau:"đề xuất vấn đề -suy đoán giải pháp -khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm -kiểm tra, vận dụng kết quả".-Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được. Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi.Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.-Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgíc về cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm.-Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích/tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm.Sự xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của riêng một nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội -nhận 17thức. Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗtrợ của người khác. Kết quả đó được thông báo và trải qua sự tranh luận, phản bác, bảo vệ trong cộng đồng các nhà khoa học. Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lí, bổ sung, hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận. Trong dạy học vật lí, cần tạo điều kiện cho học sinh trải qua các giai đoạn của các giai đoạn nhận thức theo các nhà khoa học, để học sinh khám phá ra các kiến thức Vật lí, tái tạo lại, biến chúng thành vốn liếng của bản thân mình. Những trải nghiệm đó sẽ là cơ sở để sau này, người học hoàn toàn có thể khám phá ra được những kiến thức mới.Quá trình hoạt động nhận thức Vật líthường diễn ra những hành động phổ biến sau: -Quan sáthiện tượng Vật líxảy ra rồi từ đó phân tíchnóđược thành những hiện tượng đơn giản, xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng và tìm ra những dấu hiệu đặc trưng, bản chất của sự vật, hiện tượng.-Tìm ra những tính chất chung; mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng.-Mô hình hoá những sự kiện quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lý tưởng để sử dụng chúng làm công cụ tư duy.-Đo đạc các đại lượng Vật lí, tìm ra mối quan hệ dưới dạng hàm số giữa các đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học.-Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định; giải thích một hiện tượng thực tế.-Xây dựng một giả thuyết, từ giả thuyết suy ra hệ quả.-Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hệ quả).-Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật lí.-Diễn đạtbằng lời những kết quả thu được. Đánh giá kết quả hành động.-Tìm phương pháp chung để giải quyết một loạt các vấn đềtương tự. Cuối cùng, mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều thao tác, được sắp xếp theo một trình tự xác định. Ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, công cụ thích hợp. Những thao tác phổ biến trong quá trình nhận thức Vật lílà:-Thao tác vật chất: + Nhận biết bằng giác quan.+ Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, hơ nóng, làm biến dạng,cọ xát,...+ Sử dụng các dụng cụ đo. 18+ Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị ...).+ Thu thập tài liệu, ghi nhận số liệu thực nghiệm.+ Thay đổi các điều kiện thí nghiệm, điều chỉnh....-Thao tác tư duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, quy nạp, diễn dịch,....Tùy thuộc vào vốn hiểu biết của con người, khối kiến thức đã có về đối tượng cần nghiên cứumà thí nghiệm có những vai trò quan trọng khác nhau. Trong dạy học Vật líở trường phổ thông, thí nghiệm có các vaitrò sau:+ Thí nghiệm là phương tiện để học sinh thu nhận tri thức. Khi học sinh hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng như là một phương tiện để phân tích hiện thực khách quan thông qua quá trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quannhư: thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sátvà đo đạc được từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu. + Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà học sinh đã thu được. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức học sinh 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, học sinh 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.+ Thí nghiệm là phương tiện học sinh vận dụng những tri thức đã tiếp thu được vào thực tiễn. Trong quá trìnhvận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, vận dụng, học sinh sẽgặp phải nhữngkhó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật hoặc các lý do khách quan khác. 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. + Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí. Thí nghiệm Vật líđặc biệt đóng vai trò quan trọng đối với các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lí, đó là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình, cụ thể như sau:-Phương pháp thực nghiệm,làphươngphápthuthậpcácsựkiệntrongnhữngđiềukiệnđượctạoramộtcáchđặcb iệt(tạorakinhnghiệmmới,lýthuyếtmớiđểkhẳngđịnhnhữngmốiliênhệdựkiếnsẽcótrong nhữngđiềukiệnmới)đảmbảochosựthểhiệntíchcực,chủđộngcủacáchiệntượng,sựkiệnn ghiêncứu.Phương pháp thực nghiệm khoa học là một trong các phương pháp cơ bản trong nghiên cứu khoa học. Song chỉ được sử dụng khi và chỉ khi đặt ra bài toán làm sáng tỏ các mối liên hệ, sự phụ thuộc, giữa các hiện tượng nghiên cứu và sự 19thể hiện các giả định, kiểm định các giả thuyết.Có 3 điều kiện để sử dụng phương pháp thực nghiệm khoa học:+ Biết được chính xác những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự nảy sinh và diễn biến của các hiện tượng nghiên cứu.+ Xác định được những nguyên nhân của các hiện tượng do vạch ra được các điều kiện ảnh hưởng.+ Lặp lại thí nghiệm nhiều lần tuỳ theo ý muốn và như vậy sẽ thu được, tích luỹ được những tài liệu định lượng mà từ đó có thể phán đoán về tính điển hình hay ngẫu nhiên của các hiện tượng nghiên cứu.Phươngphápthựcnghiệmđược chia ra gồm 4 giai đoạn:1-Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời.2-Đề xuất giả thuyết.3-Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgíc rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm.4-Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu kết quảthuđược không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm.-Phương pháp mô hình,là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các đối tượng, các quá trình ... bằng cách xây dựng các mô hình của chúng (các mô hình này bảo toàn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên cứu) và dựa trên mô hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực. Phương pháp mô hìnhgồm 4 giai đoạn: 1-Thu thập các thông tin về đối tượng gốc. Ở giai đoạn này các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ thí nghiệm, qua thí nghiệm có thể loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc.2-Xây dựng mô hình. Căncứ trên các thông tin thuộc tính và mối quan hệ bản chết của đối tượng gốc, ta xây dựng nên mô hình cho đối tượng. Nếu mô hình là vật chất người ta sẽ phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó.3-Thu thập các thông tin trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết.4-Kiểm tralạihệ quả trên đối tượng gốc. Trong giai đoạn này, thông qua thí nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được trênmô hình với những kết quả thu được trên vật gốc, kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụngcủa mô hình.[5], [7] 201.1.2.2. Vai trò thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học.Theo quan điểm của lý luận dạy học, thí nghiệm có các vai trò sau:+ Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy họcnhư: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh.Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề, đặc biệt có hiệu quả trong giai đoạn đề xuất vấn đề cầnnghiên cứu. Các thí nghiệm được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị cũng như thời gian tiến hành thí nghiệm. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó quy nạp, khái quát hoá, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới.Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học sinh. Những thí nghiệm loại này được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hànhsau mỗi chương, trong các giờ ngoại khoá ở lớp, ở nhà.Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh. Thông qua các hoạt động trí tuệ -thực tiễn của học sinh trong quá trình thí nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện tượng Vật líhayquá trình Vật lídiễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm...), học sinh sẽ chứng tỏ những kiến thức về hiện tượng Vật líđang đề cập, kiến thức về phương pháp và cả kỹ năng của bản thân mình.Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh, giáo viên cần có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm ở nhiều mức độ yêu cầu khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp. 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.+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh. Hiện nay dạy học không chỉ truyền thụ kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn góp phần phát triển nhân cách cho học sinh một cách toàn diện. Cho nên trong dạy học Vật línói chung và thí nghiệm Vật línói riêng cũng không nằm ngoài quy luật đó. Qua thí nghiệm Vật lílàm cho học sinh hứng thú học tập và quá trình thu nhận thông tin của học sinh ngày càng mang rõ nét tính tích cực, tự lực sáng tạo khi học tập môn Vật lí. Như vậy quá tình tiếp cận các thí nghiệm Vật lídần dần trong học sinh xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách 21ý thức của học sinh giữa Vật lívà cuộc sống muôn màu muôn vẻ để tạo cho học sinh hứng thú nhận thức.Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về Vật lícủa học sinh. Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học.+ 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. + Thí nghiệm là phương tiện giúp đơn giản hoá và trực quan các kiến thức trong dạy học Vật lí. Do thí nghiệm Vật lílà một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật línên thông qua mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này. Các kiến thức về phương pháp mà học sinh lĩnh hội được có ý nghĩa quan trọng, mở rộng vượt qua khỏi giới hạn môn Vật lísang cácmôn học khác, lĩnh vực khác. 1.1.3. Các loại thí nghiệm Vật líở trường phổ thôngThí nghiệm Vật líở trường phổ thông được chia ra các loại thí nghiệm sau đây:-Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: là loại thí nghiệm do giáo viên tiến hành, học sinh là người quan sát. Loại thí nghiệm này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật líphổ thông. Trong quá trình thực hiện,người giáo viên tái tạo lại các hiện tượng Vật líqua đó giúp người học khảo sát mối liên hệ giữa các hiện tượng khi tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó.Loại thí nghiệmnàyđược giáo viên sử dụng phổ biến trong các bài giảng. Với việc làm sống lại trước mắt học sinh những hiện tượng cần nghiên cứu, loại thí nghiệm này nếu được tiến hành hợp lý sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn và tiếp thu một cách có căn cứ khoa học.Căn cứ theo mục đích dạy học, thí nghiệm biểu diễn có thể được phân loại như sau:+ Thí nghiệm mở đầu: Loại thí nghiệm này được tiến hành vàođầu giờ học nghiên cứu lý thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề làm nảy sinhmâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, kích thích tính tò mò, gây hứng thú học tập cho học sinh. + Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại thí nghiệm được dùng để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tượngVật lí. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể phân thành hai loại: thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm minh họa. Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát được tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra từ thực nghiệm. Thí nghiệm minh họa là thí nghiệm sau khi giáo viên đã hướng dẫn học sinh đưa ra kết luận, định luật, quy tắc bằng cách suy luận lý thuyết, sau đó dùng thí nghiệm kiểm chứng lại những nhận định ấy. Thí nghiệm loại này được sử dụng khi thí nghiệm nghiên cứu khảo sát khó thực hiện do phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu không đầy đủ, chính xác.+ Thí nghiệm củng cố: Được thực hiện ở cuốitiết học, có thể giúp đào sâu kiến thức cho học sinh, giúp học sinhghinhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho học sinh. Đồng thời thông qua đó giáo viên kiểm tra được mức độ tiếp thu bài giảng của học sinh. -Thí nghiệm thực tậpVật lílà loại thí nghiệm do chính học sinh thực hiện ở mức độ độc lập,tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của giáo viên. Thí nghiệm thực tập về Vật lígồm các loại sau: +Thí nghiệm trực diện:Là loại thí nghiệm mà dưới sự hướng dẫn của giáo viên trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, mỗi học sinh tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết.+ Thí nghiệm thực hành Vật lí:Là loại thí nghiệm được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần của chương trình. Thí nghiệm thực hành thường có nội dung có thể là định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc Vật líhoặc đo các đại lượng Vật lí. + Thí nghiệm và quan sát Vật líở nhà:Đây là hình thức thí nghiệm tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do học sinh độc lập tiến hành không có sự kiểm soát của giáo viên, là một dạng hoạt động tự lực của học sinh, có tính độc lập và sáng tạo cao.Tóm lại, hệ thống thí nghiệm trên đây dù thực hiện dưới hình thức nào,phương pháp nào thì thí nghiệm Vật lícũng đóng một vai trò to lớn trong quá trình dạy và học Vật lí.1.1.4. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lítrong quá trìnhtổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT -Thí nghiệm phải trình bày quá trìnhxảy ra của hiện tượng Vật lícần nghiên cứu một cách ổn định và chính xác (tức là thí nghiệm đó phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau...). -Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (học sinh) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật lícần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh. Giáo viên đóng vai trò là ngườihướng dẫn học sinh cách thuthập thông tin vì các em còn ít kinh nghiệm. 231.1.5. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệmTrong những năm trước đây, hoạt động thực hành thí nghiệm vẫn được thực hiện cách thức: Bài thực hành được chia ra thành 02 tiết theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục, trong đó 01 tiết người học được tổ chức hướng dẫn nghiên cứu mục đích, cơ sở lý thuyết, đồng thời đưa ra phương án thí nghiệm. Từ đó được hướng dẫn thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm thực hành. Sau đó có 01 tiết người học được trực tiếp tiến hành các thao tác thí nghiệm thực hành trên các dụng cụ thí nghiệm theo các phương án đã được đưa ra và lựa chọn trong tiết học thứ nhất. Điều này gây ra không ít khó khăn cho người học vì thao tác thí nghiệm thực hành còn chưa được nhuần nhuyễn trong tiết thứ nhất nhưng phải trực tiếp tiến hành thao tác đo đạc trong tiết thứ 2, dẫn đến kết quả của quá trình thí nghiệm thực hành không đạt hiệu quả cao, đôi khi quá trình thí nghiệm thực hành còn không thành công. Với lý do đó, cần phải đổi mới cách thức tổ chức hoạt động thí nghiệm thực hành, cần phải tiến hành hoạt động này một cách có hiệu quả. Vừa để người học lĩnh hội được mục đích cũng như cơ sở của hoạt động thí nghiệm thực hành, vừa để người học nắm chắc các phương pháp cũng như thao tác trong quá trình tiến hành thí nghiệm thực hành. Người giáo viên lúc này chỉ đóng vai trò là người hỗ trợ, đứng phía sau, đưa ra những gợi ý để người học tự tìm tòi, vận dụng vốn kiến thức, hiểu biết của mình để thiết kế phương án và tiến hành theo phương án đã được thống nhất và đưa ra trong tập thể.Đó là xu hướng mới trong tổ chức hoạt động thí nghiệm thực hành và đang ngày càng trở nên phổ biến.1.2. Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông trong dạy học Vật lí1.2.1. Khái niệm kĩ năng“Kĩ năng là khả năng ứng dụng tri thức khoa học vào thực tiễn; khả năng vận dụng những kiến thức trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế”.[10]“Kĩ năng (và cả năng lực) là khả năng học được, rèn luyện được nhằm thực hiện hành động có kết quảđược dự định trước và thường với chi phí thấp nhất vềthời gian, sức lực hay cả hai” [11]. Ở định nghĩa này, cả mặt năng lực hiểu theo nghĩa của Tâm lí học lẫn mặt năng lực về thực hiện hành động đều được chú ý. Quan điểm này cũng được tác giả Đặng Thành Hưng bàn đến trong các nghiên cứu của mình. Theo Đặng Thành Hưng: “Kĩ năng chính là hình thái kép của cả hai loại năng lực: năng lực – Ability –theo nghĩa Tâm lí học và Competency -năng lực thực hiện hành động (Performance). Vì vậy, kĩ năng có bản chất tâm lí nhưng có hình thức vật chất là hành vi hoặc hành động”. 24Ngoài ra, còn có một số định nghĩa khác về kĩ năng, các định nghĩa này bao hàm thêm các nghĩa như: kĩ năng có nguồn gốc cơ sở dựa trên kiến thức, được hình thành và phát triển qua huấn luyện, kinh nghiệm; thông qua nỗ lực suy nghĩ,ví dụ như: “Kĩ năng là khả năng, năng lực để làm tốt việc gì đó, dựa trên kiến thức, sự luyện tập và khả năng tự nhiên; là sự thành thạo và sự khéo léo trong khi thực hiện”.Các định nghĩa về kĩ năng ở trên đề cập đến khái niệm kĩ năng với các đặc điểm chung, các đặc điểm cơ bản của khái niệm, đó là tính chất hai mặt của kĩ năng, mặt năng lực hiểu theo nghĩa của Tâm lí học và mặt năng lực về thực hiện hành động. Các mặt năng lực này dựa trên cơ sở là kiến thức, khả năngtự nhiên. Kĩ năng được phát triển dựa trên luyện tập cả về lĩnh vực trí tuệ lẫn chân tay.1.2.2. Sự hình thành và phát triển kĩ năng Hệ thống kĩ năng không đơn thuần là kĩ năng thực hiện các thao tác hoạt động chân tay mà còn cả kĩ năng hoạt động trí tuệ, nhờ những kĩ năng này mà sinh viên có thể áp dụng các phương pháp hoạt động trí tuệ từ đối tượng này sang đối tượng khác, nhận thức và biến đổi chúng.Kĩ năng có cơ sở dựa trên kiến thức, xuất phát từ cấu trúc kĩ năng: hiểu mục đích, biết cách thức đi đến kết quả và hiểu những điều kiện để triển khai cách thức đó. Để hình thành kĩ năng, cần có kiến thức làm cơ sở cho việc hiểu biết, luyện tập từng thao tác riêng rẽ cho đến khi thực hiện được một hành động theo mục đích, yêu cầu. Những thao tác cụ thể cần được luyện tập nhiều lần mới quen và ghi nhớ được, khi cần thì đã biết cách thao tác chúng.Nghiên cứu về phát triển kĩ năng, quan điểm của Piaget cũng đồng nhất với quan điểm của Vưgôtxki về sự phát triển tri thức, kĩ năng. Sự phát triển này diễn ra qua các giai đoạn, các giai đoạn là chung cho tất cả mọi người, điều khác biệt là ở tốc độ nhanh chóng trong sự xuất hiện của các giai đoạn, mỗi giai đoạn bắt nguồn từ giai đoạn trước sát nhập và làm biến đổi giai đoạn đó và chuẩn bị cho giai đoạn sau. Tuy cáckĩ năng trong giai đoạn trước còn sót lại nhưng vai trò của nó trong tổ chức thì thay đổi. Có những kĩ năng hình thành không cần luyện tập, cần biết vận dụng hiểu biết và kĩ năng tương tự đã có thể chuyển sang thực hiện các hành động mới. Đây mới là yêu cầu là biết làm (kĩ năng bậc thấp), cần luyện tập và bổ sung kiến thức để mỗi hành động được thực hiện một cách thật hoàn hảo, linh hoạt. Ban đầu, sinh viên có thể thực hiện được kĩ năng nào đó, ở mức độ tối thiểu (không thành thạo). Cùng với thời gian vànhờ sự hướng dẫn của giảng viên và 25giáo viên hướng dẫn thực hành, họ nắm được và thực hiện được kĩ năng mà không cần phải suy nghĩ nhiều (thành thạo). Sự vận dụng kiến thức dễ dàng hay khó khăn tùy thuộc vào khả năng nhận dạng kiểu nhiệm vụ, bài tập, tứclà tìm kiếm, phát hiện những thuộc tính và quan hệ vốn có trong nhiệm vụ hay bài tập để thực hiện một mục đích nhất định, vì thế, sự hình thành kĩ năng trong dạy học chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:-Nội dung của bài tập hay nhiệm vụ đặt ra được cụ thểhóa hay bị che phủ bởi những yếu tố phụ làm chệch hướng đến sự hình thành kĩ năng. Ví dụ: Phát triển kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học VL đối với SV sư phạm không phải là đặt ra nhiệm vụ tiến hành TN như thế nào, kết quả TN chính xác như thế nào?, mà nhiệm vụ đặt ra đối với SV là lựa chọn TN gì?, thực hiện với mục đích dạy học gì?, cần tổ chức dạy học với các TN như thế nào?.-Tâm thế, thói quen và năng lực tự học cũng ảnh hưởng đến sự hình thành kĩ năng. Tạo tâm thế thuận lợi trong học tập cũng giúp cho sinh viên dễ dàng trong việc hình thành kĩ năng. Tự học, tự điều chỉnh đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng học tập, quá trình tự học, tự điều chỉnh liên quan đến tự quan sát, tự quyết định và tự đánh giá. Việc rèn luyện cho sinhviên có được phương pháp, kĩ năng, ý chí tự học, biết linh hoạt vận dụng kiến thức vào tình huống mới sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy tiềm năng vốn có của mỗi con người, phát huy nội lực, làm cho kết quả học tập nhân lên, đồng thời sớm thích ứng vớicuộc sống, lao động và cộng đồng. -Khả năng khái quát đối tượng một cách toàn thể. Ví dụ quá trình sinh viên sư phạm thực hành TNVLPT, đối tượng ở đây không phải là thí nghiệm mà là dạy học với các thí nghiệm. Đòi hỏi sinh viên nhận thức tổng quát từ mục đích của thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm, đặc biệt là lập kế hoạch và triển khai bài học với các thí nghiệm.1.2.3. Kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh trong dạy học Vật líở trường THPTTheo cấu trúc chương trình giáo dục phổ thông, môn Vật lí, quan điểm xây dựng chương trình là coi trọng kiến thức về phương pháp nhận thức đặc thù của Vật líhọc như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình. Yêu cầu rèn luyện cho học sinh những kĩ năng như quan sát hiện tượng Vật lítrong tự nhiên, trongđời sống hoặc trong các thí nghiệm, sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm Vật líđơn giản, thu thập và xử lý thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình Vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra. [2, tr 5-7] 26Trên cơ sở định nghĩa về kĩ năng và dựa trên các hoạt động cơ bản nhất của người nghiên cứu trong tiến trình thực hiện của một thí nghiệm, các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện cho học sinh trong dạy học Vật líở trường THPT có thể chia thành hai nhóm: kĩ năng thiết kếthí nghiệm và kĩ năng tiến hành thí nghiệm. (Bảng 1.1)Bảng 1.1. Bảng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho học sinh THPT trong dạy học Vật lí.STTKĩ năng thiết kế thí nghiệmKĩ năng tiến hành thí nghiệm1Xác định mục đích thí nghiệm2Đề xuất phương án thí nghiệmSử dụng dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, lắp rápthí nghiệm theo sơ đồ3Xây dựng sơ đồ, bố trí thiết bị thí nghiệmTiến hành thí nghiệm đảm bảo hiện tượng Vật líxảy ra và quan sátđượcrõ ràng quá trình, hiện tượng4Xácđịnh cách trình bày số liệu bằngbảng, đồ