Tài liệu Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học vật lí 10 gắn kết cuộc sống học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH ---------a&b-------- TRẦN NGỌC TIẾN PHÁT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 GẮN KẾT CUỘC SỐNG HỌC SINH Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 GẮN VỚI CUỘC SỐNG HỌC SINH Người thực hiện: Trần Ngọc Tiến Phát Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Nga TP. Hồ Chí Minh, năm 2019 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài...................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................. 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 2 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................ 2 5. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu ................................................. 2 6. Đóng góp của đề tài ................................................................................ 3 7. Cấu trúc luận văn ................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH 1.1. Khái niệm thí nghiệm ........................................................................... 4 1.2. Thí nghiệm vật lý .................................................................................. 4 1.3. Thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh ............................ 6 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm gắn kết với cuộc sống .................................... 6 1.3.2. Các đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống ............................. 6 1.3.3. Vai trò thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học vật lý 8 1.3.4. Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý ............ 8 1.4. Chức năng của thí nghiệm vật lý trong dạy học ................................ 9 1.5. Phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học ....................................... 13 1.6. Tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh. ..................................................................................................................... 15 1.7. Tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh.. 17 1.8. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. ...................................................................................... 19 1.9. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống. ...................................................................................... 21 CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 10 2.1. Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 ............................................. 24 2.1.1. Nội dung kiến thức bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” (SGK cơ bản) ........................................................................................... 24 2.1.2. Nội dung kiến thức chương chất khí (SGK cơ bản). ...................... 25 2.1.3. Nội dung kiến thức bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” (SGK cơ bản). ................................................................................................................. 29 2.2. Xây dựng thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức phần vật lý 10. ............................................................................................................ 30 2.2.1. Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. ................................. 30 2.2.2. Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí. ................. 34 2.2.3. Thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn. .......................... 38 2.3. Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức vật lý 10 ............................................................................................................. 44 2.3.1. Tổ chức dạy học bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” ..... 44 2.3.2. Tổ chức dạy học bài “Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí”. ................................................................................................. 51 2.3.3. Tổ chức dạy học bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”. ....................... 59 2.4. Đánh giá kết quả. ................................................................................ 66 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm. ....................................................... 72 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm....................................................... 72 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm................................................. 72 3.4. Tổ chức thực nghiệm sư phạm .......................................................... 73 3.5. Kết quả và đánh giá thực nghiệm sư phạm………………………...98 3.5.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm. .................................................. 100 3.5.2. Đánh giá tính tích cực ................................................................ 100 3.5.3. Đánh giá năng lực sáng tạo ....................................................... 101 3.5.4. Đánh giá định lượng................................................................... 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 109 LỜI CẢM ƠN Quá trình làm luận văn gặp phải nhiều khó khăn, tuy nhiên rất may mắn được sự giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tận tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Vì vậy, xin cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Quý thầy, cô giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, sự nhiệt huyết với nghề cho em và các bạn sinh viên khác trong suốt quá trình học tập tại trường. - Thầy TS. Nguyễn Thanh Nga, giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn thực hiện khoá luận. Trải qua nhiều môn học xuyên suốt với thầy từ lúc còn là học sinh năm 2, được thầy hướng dẫn cả về kiến thức, kĩ năng cũng như học tập sự yêu nghề, yêu học sinh của thầy. Qua khoảng thời gian làm việc với thầy giúp em trưởng thành rất nhiều. - Thầy ThS. Hoàng Phước Muội, phó phòng chuyên môn Trường THCS – THPT Hoa Sen đã hỗ trợ rất nhiều từ xây dựng, chuẩn bị và giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của dự án. - Cô Nguyễn Y Phụng đã hỗ trợ rất nhiều trong việc hướng dẫn dạy học. - Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lý, các anh chị trong ban chủ nhiệm câu lạc bộ “STEM” đã tạo điều kiện cho em tham dự, quan sát, tiếp cận học sinh, phân tích tiến trình, thực nghiệm sư phạm tại trường, làm cơ sở để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. TPHCM, 25 tháng 4 năm 2019 Trần Ngọc Tiến Phát DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung ĐHSP Đại học Sư phạm GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh TS Tiến sĩ TLHD Tài liệu hướng dẫn DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Bảng tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS .................................. 19 Bảng 1. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh. .............................. 21 Bảng 2. 1: Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi của lò xo ............. 30 Bảng 2. 2 Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí ........................................................................................................................ 34 Bảng 2. 3 Bảng dụng cụ khí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn ..... 38 Bảng 3. 1 Bảng đánh giá tính tích cực .......................................................... 100 Bảng 3. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo .................................................. 104 Bảng 3. 3 Bảng điểm kiểm tra kiến thức sau ba bài học của lớp 10C1 ........ 107 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Sơ đồ tiến trình dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống ................. 17 Hình 2. 1. Đồ thị đường đẳng nhiệt ................................................................ 27 Hình 2. 2 Đồ thị đường đẳng tích ................................................................... 28 Hình 2. 3 Đồ thị đường đẳng áp ..................................................................... 29 Hình 2. 4 Mô hình thí nghiệm thanh kim loại dãn nở vì nhiệt ....................... 59 Hình 2. 5 Hình quả bóng bay bị bóp............................................................... 70 Hình 3. 1 Giáo viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết theo tiến trình mẫu ở chương 2 ......................................................................................................... 73 Hình 3. 2. Giáo viên ổn định lớp, chia nhóm và giới thiệu ............................ 74 Hình 3. 3. Học sinh đọc sách giáo khoa ......................................................... 75 Hình 3. 4. Học sinh xem tài liệu hướng dẫn và sách giáo khoa ..................... 76 Hình 3. 5. Học sinh thực hiện vẽ sơ đồ tư duy ............................................... 77 Hình 3. 6. Cả lớp thực hiện vẽ sơ đồ tư duy ................................................... 78 Hình 3. 7. Một nhóm đại diện thuyết trình về sơ đồ tư duy ........................... 79 Hình 3. 8. Học sinh trong lớp đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình .................. 80 Hình 3. 9. Nhóm thuyết trình thực hiện phản biện ......................................... 81 Hình 3. 10. Giáo viên nhận xét phần tranh luận của hai nhóm....................... 82 Hình 3. 11. Giáo viên tiến hành giao nhiệm vụ. ............................................. 83 Hình 3. 12. Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm ............................................ 84 Hình 3. 13. Các nhóm thực hiện thí nghiệm ................................................... 85 Hình 3. 14. Các nhóm tiến hành chia nhiệm vụ cho mỗi thành viên .............. 86 Hình 3. 15. Hình ảnh thí nghiệm của một nhóm ............................................ 87 Hình 3. 16. Hình ảnh một nhóm hoàn thành mô hình .................................... 88 Hình 3. 17. Sản phẩm của nhóm 4 .................................................................. 89 Hình 3. 18. Một nhóm tiến hành vận hành sản phẩm trước lớp ..................... 90 Hình 3. 19. Một thành viên khác trong nhóm hỗ trợ bạn. .............................. 91 Hình 3. 20. Giới thiệu thí nghiệm và cách thực hiện trước lớp. ..................... 92 Hình 3. 21. Nhóm thứ 2 tiến hành thí nghiệm ................................................ 93 Hình 3. 22 Thí nghiệm thành công ................................................................. 94 Hình 3. 23. Giáo viên đặt câu hỏi cho lớp ...................................................... 95 Hình 3. 24. Nhóm thực hiện thành công trả lời .............................................. 96 Hình 3. 25. Hình ảnh sản phẩm thành công.................................................... 97 Hình 3. 26. Giáo viên tổng kết và kết thúc tiết học ........................................ 98 Hình 3. 27. Hình ảnh sản phẩm của 6 nhóm................................................... 99 Hình 3. 28. Học sinh thích thú với phần giới thiệu của giáo viên ................ 101 Hình 3. 29. Học sinh chú ý theo dõi giáo viên hướng dẫn. .......................... 101 Hình 3. 30. Học sinh tiến hành phần hỏi đáp. .............................................. 101 Hình 3. 31. Học sinh trong nhóm hỗ trợ nhau hoàn thành nhiệm vụ học tập. ...................................................................................................................... 102 Hình 3. 32. Mô hình của nhóm 3 .................................................................. 102 Hình 3. 33. Một thành viên nhóm 2 đang hoàn thành phiếu học tập. ........... 103 Hình 3. 34. Hình ảnh nhóm 3 tích cực trao đổi để hoàn thành sơ đồ tư duy.103 Hình 3. 35. Bản vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn ...................................................................................................................... 104 Hình 3. 36. Mô hình thí nghiệm của nhóm 3 ................................................ 104 Hình 3. 37. Mô hình thí nghiệm của nhóm 1. ............................................... 105 Hình 3. 38. Mô hình thí nghiệm của nhóm 5 ................................................ 105 Hình 3. 39. Mô hình thí nghiệm của nhóm 2 ................................................ 106 Hình 3. 40. Đồ thì biểu diễn điểm số học sinh lớp 10c1 sau bài kiểm tra. ... 107 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, tốc độ phát triển công nghệ đang diễn ra nhanh hơn bao giờ hết, các máy móc và phần mềm mới liên tục ra đời, đòi hỏi học sinh - chủ nhân tương lai của đất nước không chỉ hiểu biết các kiến thức trên lí thuyết mà còn phải biết vận dụng lí thuyết đã học vào thực tiễn cuộc sống. Thực trạng dạy học hiện nay tại Việt Nam, dạy học thí nghiệm gắn với cuộc sống của học sinh còn rất khó khăn, các thí nghiệm trong sách giáo khoa vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế khiến cho giáo viên và học sinh vẫn chưa mặn mà với thí nghiệm. Nhiều công trình nghiên cứu dạy học thí nghiệm như: “Các phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học vật lí” tác giả Hà Văn Hùng ĐHSP Vinh, “Những thực nghiệm khoa học lí thú, bổ ích, dễ làm” của nhóm tác giả Vũ Bội Tuyền và Văn Thị Đức, “Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon” tác giả Nguyễn Ngọc Hưng ĐHSP Hà Nội,…Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chưa thể hiện nhiều sự gắn kết thí nghiệm vật lý với cuộc sống của học sinh, chủ yếu tập trung vào xây dựng và sử dụng các thí nghiệm hỗ trợ dạy học trong chương trình vật lý phổ thông. Đó là lí do chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết với cuộc sống của học sinh”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết với cuộc sống nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Quá trình dạy học vật lý cho học sinh THPT có sử dụng thí nghiệm - Phạm vi nghiên cứu + Nội dung kiến thức vật lí 10 (Cơ bản) 4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học vật lý có sử dụng các thí nghiệm gắn kết với cuộc sống thì sẽ giúp học sinh hứng thú, phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo. 5. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau: Nhiệm vụ 1: Hệ thống cơ sở lý luận cho đề tài - Khái niệm, vai trò và chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý. - Đặc điểm thí nghiệm dạy học vật lý gắn kết cuộc sống. - Tiến trình thiết kế và tổ chức dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. - Tính tích cực, năng lực sáng tạo của học sinh. Nhiệm vụ 2: Xây dựng nội dung - Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 có sử dụng thí nghiệm. - Thiết kế thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý. - Lên kế hoạch tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. Nhiệm vụ 3: Thực nghiệm sư phạm 2 - Tổ chức thực nghiệm trên đối tượng HS lớp 10 tại trường THPT. - Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm. 6. Đóng góp của đề tài Xây dựng được 5 thí nghiệm gắn kết với cuộc sống của học sinh trong nội dung kiến thức vật lí 10. Xây dựng được 3 bộ tài liệu hướng dẫn, nhiệm vụ học tập, kế hoạch dạy học tương ứng với mỗi thí nghiệm. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo thì luận văn gồm có ba chương: Chương 1: Cơ sở lí luận dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh Chương 2: Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức Vật lý 10 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH 1.1. Khái niệm thí nghiệm Theo Từ điển Tiếng Việt của Hoàng Phê , thí nghiệm có 2 nghĩa: “Thí nghiệm là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh’’ hay “Thí nghiệm là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã xác định để nghiên cứu chứng minh”. Một số quan điểm khác cho rằng: TN là một sự thử nghiệm hay kiểm tra một lí thuyết khoa học bằng cách thao tác với yếu tố trong môi trường để quan sát kết quả có phù hợp với các tiên đoán lí thuyết hay không. [8] TN còn được hiểu là: Quá trình tạo dựng một sự quan sát hay thực hiện một phép đo. TN là sự quan sát hiện tượng nghiên cứu trong các điều kiện được kiểm tra chính xác, cho phép theo dõi tiến trình của hiện tượng và tái tạo nó mỗi lần lặp lại các hiện tượng này. [8] 1.2. Thí nghiệm vật lý Theo Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông của nhóm tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, “Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào 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”. Trong Vật lí học, TN là phương pháp, là cách thức mà bằng cách nào đó con người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên các sự vật, hiện tượng xảy ra trong những điều kiện nhất định. Sự phân tích về mặt lí thuyết các điều kiện và quá trình xảy ra trong đó đóng vai trò hết sức quan trọng. Sự tác động đó có thể là trực tiếp hay gián tiếp thông qua các thiết bị máy móc gọi là công cụ TN. 4 Từ các phân tích trên, ta có thể hiểu TN là quá trình con người tác động một cách có chủ đích, hệ thống lên một đối tượng trong một điều kiện nhất định nhằm mục đích xác định. TN bao gồm các thành phần sau đây: + Một lí thuyết hay giả thuyết + Đối tượng, hệ thống, quá trình phản ánh lí thuyết đó. + Các thao tác lên đối tượng, hệ thống, quá trình theo một trình tự nhất định và trong những điều kiện xác định. Thí nghiệm vật lí (TNVL) là TN để nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí. Kết quả của TNVL nhiều khi là các định luật, các ứng dụng kĩ thuật nhưng nhiều khi chỉ để chứng minh một giả thuyết hoặc hình thành một giả thuyết Vật lí mới. Thí nghiệm vật lý có một số 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. Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: 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 thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi 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 (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện 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 5 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. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước. 1.3. Thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm gắn kết với cuộc sống Theo tác giả Nguyễn Đăng Thuấn (2018): “Thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống là các thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề thực tiễn cuộc sống, được thực hiện bằng các phương tiện gần gũi, thực hiện trong các hoàn cảnh cuộc sống và trả lời các câu hỏi vật lý cũng như câu hỏi gần gũi khác từ cuộc sống”. Như vậy, thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống của học sinh ở đây được hiểu là gắn kết theo hai phương diện: - Xuất phát từ các tình huống có vấn đề trong cuộc sống hằng ngày của học sinh, học sinh biết nhưng không giải thích được mà phải cần dùng kiến thức vật lí. - Thí nghiệm được thiết kế bằng những dụng cụ, thiết bị quen thuộc, gần gũi, dễ kiếm đối với học sinh, trên cơ sở hướng dẫn từ giáo viên thì học sinh có thể tự thực hiện được. 1.3.2. Các đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống Thí nghiệm gắn kết cuộc sống có những đặc trưng sau: - Thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề, tình huống thực tiễn. Ví dụ: Thí nghiệm sự nổi xuất phát từ tình huống pha nước chanh ở nhà, ban đầu hạt chanh nổi lên, sau khi pha thêm muối thì hạt chanh chìm xuống. - Thí nghiệm được thực hiện nhờ các phương tiện, hoặc trên các đối tượng gần gũi với cuộc sống. 6 Ví dụ: Thí nghiệm sự co giãn nhiệt của chất khí theo nhiệt độ có thể sử dụng chai thủy tinh và quả trứng luộc. - Thí nghiệm giải quyết các vấn đề của cuộc sống. Ví dụ: Thí nghiệm thiết kế cầu từ các que kem theo các thiết kế khác nhau (khảo sát sự cân bằng) giúp giải thích được các câu hỏi về tính bền vững trong thiết kế cầu hình dạng cong lên. - Thí nghiệm có sự tham gia hợp tác của các cá thể trong cuộc sống. Tức là có thể có sự hợp tác, tham gia, quan sát của người khác, cha mẹ hoặc bạn bè. - Thí nghiệm có thể được thực hiện tại nhà, ngoài cuộc sống, chứ không nhất định làm trong phòng thí nghiệm. Ví dụ: Thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước có thể được thực hiện bằng cách rung hai quả cầu trên mặt hồ. - Thí nghiệm có thể được học sinh quay lại, giới thiệu trên mạng Internet, tăng cường tính tương tác, phản hồi từ xã hội, qua đó giúp học sinh tăng sự tự tin, tích cực trong nghiên cứu thí nghiệm và phát triển năng lực. - Thí nghiệm có thể có tính liên môn, xuyên môn. Ví dụ: Thí nghiệm khảo sát suất điện động thực vật liên quan đến sinh – vật lý. Tuy nhiên, cần chú ý rằng, khi thiết kế và sử dụng các thí nghiệm gắn kết cuộc sống, tránh sa đà vào các yếu tố gắn kết cuộc sống mà bỏ qua các yêu cầu tối thiểu của một thí nghiệm, nhất là thí nghiệm trong dạy học. Đó là, luôn làm rõ các thành phần của thí nghiệm (đâu là đối tượng tác động, đâu là công cụ tác động); làm rõ các thao tác của thí nghiệm (để có thể thực hiện lại và rút ra những cải tiến ở các lần tiếp theo); làm rõ mục đích thí nghiệm, giả thuyết, kết quả của thí nghiệm so sánh với giả thuyết; làm rõ mức độ chính xác, nhất là các yếu tố có thể ảnh hưởng đến thí nghiệm. 7 1.3.3. Vai trò thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học vật lý - Quá trình học tập ngày nay cần hướng đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh. Vì vậy, sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý là hoàn toàn đúng đắn. Nó tạo điều kiện cho giáo viên – học sinh gắn kết các kiến thức vật lý vào thực tiễn, qua đó phát triển năng lực quan sát, giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Sự hấp dẫn và gần gũi của các thí nghiệm gắn kết cuộc sống với đối tượng học sinh. Những thí nghiệm gắn kết cuộc sống thường dẫn đến những kết quả thú vị, những khía cạnh vật lý thú vị trong cuộc sống, từ đó tạo sức hút mãnh liệt với đối tượng học sinh, nhất là học sinh trung học. Qua đó, giúp học sinh yêu thích khoa học nói chung và vật lý nói riêng, qua đó tạo động cơ học tập tốt cho học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống có thể được thực hiện ngoài nhà trường, tạo cơ hội cho học sinh kết nối, tương tác với xã hội. Hình thành năng lực giao tiếp, kĩ năng sống, thỏa mãn nhu cầu khẳng định. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống là con được tốt để thực hiện cá thể vật lý, đa dạng vật lý trong dạy học. Việc thực hiện thí nghiệm cùng mục đích nhưng với các phương tiện, vật dụng khác nhau của từng học sinh giúp giáo viên quan tâm tốt hơn đến từng đối tượng, có biện pháp giáo dục phù hợp hơn. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống là cơ hội đổi mới dạy và học vật lý theo định hướng phát triển năng lực học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn sáng tạo cho học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống hoàn thiện quá trình tư duy của học sinh, bắt đầu từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng. 1.3.4. Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống để đạt hiệu quả cao trong dạy học vật lý bao gồm những việc sau: Xây dựng và lựa chọn thí nghiệm gắn kết cuộc 8 sống phù hợp; Thiết kế các kế hoạch dạy học phù hợp; Tiến hành, quan sát, tiếp nhận phản hồi và cải tiến. Các thí nghiệm gắn kết với cuộc sống được chọn lựa trước hết phải phù hợp với nội dung kiến thức dạy học vật lý. Sự liên quan có thể không cần trực diện, nhưng phải nói lên hiện tượng hoặc quy luật vật lý đang thể hiện. Thí nghiệm được chọn lựa phải đảm bảo tính khả thi trong điều kiện của nhà trường, giáo viên và học sinh. Thí nghiệm được lựa chọn, bản thân nó phải được giáo viên xác định mục đích sử dụng và phù hợp với kết hoạch dạy học cụ thể. Hiện nay, tổ chức dạy học theo các chủ đề kiến thức là cơ hội rất tốt để giáo viên thiết kế các hoạt động dạy học đưa vào đó các thí nghiệm gắn kết cuộc sống. Hiệu quả nhất, thông thường, các thí nghiệm gắn kết được dùng để nghiên cứu hiện tượng, làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, hoặc để kiểm tra, ứng dụng kiến thức (tổ chức ở giai đoạn sau của quá trình dạy học). Cũng như mọi kế hoạch dạy học khác, việc sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống đòi hỏi tâm thế của người giáo viên trong việc triển khai thí nghiệm, đặt vấn đề, định hướng tư duy và hướng dẫn học sinh học tập. Các kĩ thuật dạy học hiện đại, các câu hỏi mở, định hướng và sự kiên nhẫn của giáo viên trong việc chờ đợi học sinh tư duy, khả năng lôi kéo học sinh vào cùng tìm hiểu hiện tượng là những yếu tố ảnh hưởng quyết định đến một thí nghiệm gắn kết cuộc sống được sử dụng thành công trong dạy học. Để tăng cường phát triển năng lực cho học sinh, các thí nghiệm được thực hiện ở nhà nên được kèm theo các báo cáo, video thí nghiệm và các phân tích đi kèm. Cũng có thể yêu cầu học sinh chia sẻ với mọi người xung quanh, trên Internet để tăng thêm tính tương tác. 1.4. Chức năng của thí nghiệm vật lý trong dạy học Trả lời câu hỏi vai trò và chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý, bản chất là trả lời câu hỏi sau: Thí nghiệm vật lý có thể đóng những vai gì, có 9 thể thực hiện giúp thực hiện được những yêu cầu gì trong quá trình tổ chức dạy và học vật lý nói chung, và trong tiến trình nhận thức của người học nói riêng? Việc trả lời làm rõ câu hỏi này giúp chúng ta khẳng định được việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý là cần thiết, đồng thời giúp chúng ta xác lập được sẽ sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn nào, sử dụng như thế nào, sử dụng kiểu thí nghiệm nào trong quá trình tổ chức dạy học vật lý. Mặt khác, quá trình dạy và học là một quá trình trong đó tồn tại hoạt động dạy (hướng dẫn) của giáo viên và hoạt động học (nhận thức) của học sinh, vì thế, cần phân tích vai trò và chức năng của thí nghiệm vật lý trong quá trình dạy và học trên hai quan điểm: Quan điểm lý luận nhận thức và quan điểm lý luận dạy học. Nếu phân tích dựa trên quan điểm của lý luận nhận thức, TN có các vai trò và chức năng như sau: - Thí nghiệm là phương tiện nhận thức, giúp con người tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết. Trong quá trình nhận thức, TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong dạy học vật lí, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp HS trong việc phân tích đối tượng cần nghiên cứu, thu nhận những thông tin về đối tượng nghiên cứu, phân tích kết quả để tiếp tục nghiên cứu hoặc kiểm chứng kiến thức. - Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và kiến thức mà người làm thí nghiệm thu nhận được. Trong dạy học vật lí, TN giúp kiểm tra kiến thức vật lí đã được khái quát hoá từ lý thuyết. Trong trường hợp này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực 10