Tài liệu Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học chương chất khí vật lí 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ HẰNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ HẰNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí Mã số : 8 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. DƯƠNG XUÂN QUÝ THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố, sử dụng trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Hằng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn khoa học: TS. Dương Xuân Quý, Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí, Khoa Vật lí; Phòng Sau đại học, Ban giám hiệu Trường đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường THPT Chuyên Thái Nguyên tỉnh Thái Nguyên và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện, động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình thực nghiệm sư phạm cũng như quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên giúp đỡ, động việc tôi trong quá trình nghiên cứu luận văn này. Thái Nguyên, ngày 18 tháng 4 năm 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .............................................................. iv Danh mục các bảng.............................................................................................. v MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ...................................................................................... 2 3. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 2 4. Đối tương nghiên cứu ..................................................................................... 2 5. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2 6. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 7. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 8. Cấu trúc luận văn ............................................................................................. 3 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH THÔNG QUA SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC ................................... 4 1.1. Cơ sở lí luận về phát triển năng lực thực nghiệm ......................................... 4 1.1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực .......................................... 4 1.1.2. Năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lí ............................................... 6 1.2. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí theo định hướng năng lực .............. 9 1.2.1. Khái niệm và phân loại BTTN .................................................................. 9 1.2.2. Tác dụng của BTTN trong việc phát triển năng lực thực nghiệm........... 10 1.2.3. Việc xây dựng bài tập thí nghiệm............................................................ 11 1.2.4. Việc giải bài tập thí nghiệm..................................................................... 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn 1.2.5. Việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lí............................. 15 1.3. Cơ sở thực tiễn ............................................................................................ 16 1.3.1. Thực trạng chung của việc sử dụng BTTN ở trường THPT ........................ 17 1.3.2. Nguyên nhân của thực trạng trên ................................................................ 17 Kết luận chương 1 ............................................................................................. 19 Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BTTN CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” - VẬT LÍ 10............................................................................. 20 2.1. Phân tích nội dung và phương pháp dạy học chương “chất khí” .............. 20 2.1.1. Đặc điểm và cấu trúc nội dung của chương “chất khí” ........................... 20 2.1.2. Nội dung kiến thức cơ bản và kĩ năng học sinh cần đạt được................. 20 2.2. Nghiên cứu xây dựng hệ thống BTTN chương “chất khí”......................... 27 2.2.1. Mục đích, yêu cầu .................................................................................... 27 2.2.3. Hệ thống bài tập thí nghiệm ..................................................................... 28 2.3. Một số hướng sử dụng BTTN trong dạy học ............................................. 39 2.3.1. Sử dụng BTTN trong các tiết luyện tập, ôn tập một cách thường xuyên ..... 40 2.3.2. Tổ chức luyện tập dưới hình thức giao bài tập cho nhóm ....................... 40 2.3.3. Sử dụng BTTN trong tiến trình dạy học................................................. 41 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 54 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 55 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ........................................... 55 3.1.1. Mục đích .................................................................................................. 55 3.1.2. Nhiệm vụ ................................................................................................. 55 3.2. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ......................................................... 55 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .......................................................... 56 3.3.1. Phương pháp tiến hành ............................................................................ 56 3.3.2. Thời gian và diễn biến thực nghiệm sư phạm ......................................... 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn 3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................... 57 3.4.1. Tiêu chí đánh giá ..................................................................................... 57 3.4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................. 57 3.4.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. ................................................. 58 Kết luận chương 3 .............................................................................................. 62 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 64 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 BTTN Bài tập thí nghiệm 2 DH Dạy học 3 GQVĐ Giải quyết vấn đề 4 GV Giáo viên 5 HS Học sinh 6 THPT Trung học phổ thông 7 TN Thí nghiệm 8 SGK Sách giáo khoa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm. ......................... 7 Bảng 1.2: Rubric đánh giá việc giải BTTN của HS .......................................... 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chương trình giáo dục THPT của nước ta thay đổi từ phương pháp DH theo lối “truyền thụ một chiều sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực, phẩm chất; đồng thời phải truyền cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra đánh giá năng lực vận dụng kiến thức GQVĐ”. Giải bài tập vật lí và BTTN sẽ giúp HS phân tích, nhận biết những trường hợp phức tạp. Qua đó, kiến thức môn vật lí được HS hiểu sâu sắc hơn, ghi nhớ dễ dàng hơn. Đặc biệt khi xây dựng và sử dụng BTTN hợp lí sẽ giúp HS phát triển được năng lực GQVĐ, năng lực thực nghiệm, năng lực hợp tác. Vai trò to lớn của BTTN đã được thừa nhận, tuy nhiên việc đưa BTTN vào DH vẫn còn nhiều hạn chế. Do mục đích thi cử, việc giải bài tập vật lí còn mang nặng về “ giải toán vật lí ”, nhiều HS chỉ máy móc áp dụng công thức mà không chỉ ra được hiện tượng, sự vật vật lí tại đó. GV mới chỉ quan tâm đến việc HS giải thành tạo các bài tập vật lí mà chưa chú trọng đến phát triển năng lực cho HS. Trong quá trình DH và tìm hiểu các tiết thực hành nói chung và các tiết của chương “ Chất khí ” nói riêng, chúng chúng tôi nhận thấy HS vẫn còn nhiều lúng túng về các kĩ năng TN (đặc biệt khi đưa ra một yêu cầu TN khác với nội dung SGK). Việc đưa vào giảng dạy các BTTN cũng đã có nhưng còn rất ít và chưa khai thác một cách hiệu quả nhằm phát triển các năng lực cho HS trong đó có năng lực thực nghiệm - một năng lực quan trọng với môn khoa học thực nghiệm như bộ môn Vật lí. Thực trạng việc dạy thực hành ở các trường THPT hiện nay còn nhiều hạn chế, chưa kích thích GV, HS tự làm đồ dùng TN, chưa phát huy được khả năng sáng tạo của người thầy, trò. Để thực hiện được, chúng tôi triển khai đề tài: Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học chương “Chất khí” - Vật lí 10. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng các bài tập thí nghiệm chương “Chất khí” - Vật lí 10 để sử dụng trong dạy học theo định hướng phát triển năng lực nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của HS. 3. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được các BTTN chương “Chất khí” - Vật lí 10 và sử dụng trong DH phù hợp với định hướng năng lực thì sẽ góp phần phát triển được năng lực thực nghiệm của HS. 4. Khách thể và đối tương nghiên cứu 4.1. Khách thể Quá trình DH vật lí lớp 10 ở trường THPT. 4.2. Đối tượng - Việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS. - Bài tập thí nghiệm chương “Chất khí” 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài này chúng tôi nghiên cứu các biện pháp, vai trò xây dựng và sử dụng một số BTTN vật lí của chương “ Chất khí ” trong chương trình Vật lí 10 THPT với việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích trên chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau đây: 6.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng BTTN vật lí trong việc phát triền năng lực thực nghiệm của HS THPT. 6.2. Xây dựng, nghiên cứu và đề xuất một số BTTN hợp lí để đáp ứng được vai trò của TN vật lí trong việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS. 6.3. Soạn thảo tiến trình DH dựa vào các phương pháp sử dụng BTTN nhằm phát huy tính tích cực, chủ động trong hoạt động nhận thức của HS. 6.4. Thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT để đánh giá kết quả và rút ra kết luận. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu cơ sở lí luận giáo dục học, tâm lí học và lí luận DH bộ môn theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về vấn đề đổi mới phương pháp DH hiện nay ở trường THPT. - Nghiên cứu nội dung, kỹ năng, mục tiêu và nhiệm vụ DH vật lí ở trường THPT. - Nghiên cứu vai trò của BTTN và TN vật lí trong việc phát triển năng lực thực nghiệm của HS. 7.2. Phương pháp điều tra quan sát. - Tìm hiểu và trao đổi với GV ở trường THPT để nắm bắt được tình trạng sử dụng BTTN trong DH vật lí. - Xây dựng mẫu phiếu điều tra để tìm hiểu những khó khăn khi sử dụng BTTN trong DH vật lí ở THPT. 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Để kiểm tra vai trò của BTTN trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS sẽ tiến hành thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT có đối chứng. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh thông qua bài tập thí nghiệm. Chương 2: Xây dựng hệ thống BTTN chương “ Chất khí ” - vật lí 10. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm KẾT LUẬN CHUNG 1. Kết quả đạt được. 2. Đề xuất kiến nghị. 3. Hướng nghiên cứu mở rộng của đề tài. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH THÔNG QUA SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC 1.1. Cơ sở lí luận về phát triển năng lực thực nghiệm. 1.1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực. “Sự phát triển của xã hội hiện đại đòi hỏi giáo dục phổ thông nước ta cần chuyển từ chỗ quan tâm xem HS học được cái gì, học chỉ để nhớ và thuộc kiến thức tạm thời để đi thi, sang việc quan tâm xem HS vận dụng được gì vào cuộc sống thông qua việc học. Việc DH thay vì chỉ dừng ở mục tiêu DH hình thành các kiến thức đơn môn, kĩ năng giải toán gắn với nội dung môn học còn cần hướng tới mục tiêu xa hơn là trên cơ sở kiến thức, kĩ năng đã được hình thành, phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa và thiết thực trong cuộc sống. Việc đổi mới DH định hướng năng lực được thể hiện rõ trong việc xác định lại các thành tố của quá trình DH như: mục tiêu DH, phương pháp DH, nội dung DH và kiểm tra đánh giá” [6]. 1.1.1.1. Mục tiêu dạy học vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển năng lực. “Theo tài liệu tập huấn GV THPT 2014 [10], môn Vật lí đóng góp một phần quan trọng trong việc thực hiện các mục tiêu của Giáo dục Phổ thông. Trong quá trình học tập Vật lí, với các phương pháp và các hình thức tổ chức DH khác nhau, HS vừa chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vừa phát triển các phẩm chất và năng lực, bao gồm: - Hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản của Vật lí học (các khái niệm, các định luật, các thuyết vật lí và những ứng dụng kĩ thuật điển hình) - Những phương pháp nhận thức điển hình trong nghiên cứu Vật lí (Phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình....) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn - Những kĩ năng, kĩ xảo quan trọng, cơ bản khi thực hiện các hoạt động cả trí óc và chân tay (tổng hợp, phân tích, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, xây dựng phương án, chế tạo, lắp ráp, tiến hành TN, đánh giá kết quả TN, xây dựng báo cáo sản phẩm...) - Phát triển thế giới quan, nhân sinh quan, hình thành thái độ, cách thức sống hợp lí trong tự nhiên và xã hội. - Phát triển năng lực hoạt động, cách thức thực hiện các nhiệm vụ trong cuộc sống trên cơ sở hệ thống kiến thức, phương pháp làm việc...” 1.1.1.2. Phương pháp dạy học. “Quan điểm của chương trình giáo dục THPT tổng thể [5] đã được thông qua xác định rõ về phương pháp và hình thức tổ chức DH nhằm đạt được mục tiêu giáo dục: Những quan điểm chính: - Đổi mới phương pháp DH sao cho HS là trung tâm của quá trình. HS tự xác định vấn đề, lựa chọn các giải pháp và thực hiện giải pháp, tự xác định các ứng dụng hợp lí vào cuộc sống bằng các cách thức khác nhau trong môi trường học tập thân thiện mà GV là người giúp đỡ, động viên, chia sẻ. - Sử dụng các kiểu tổ chức DH hiện đại tạo môi trường học tập tích cực. Xây dựng môi trường giáo dục kết hợp gia đình, nhà trường và xã hội.” 1.1.1.3. Nội dung dạy học. Xây dựng tình huống học tập có thể thu hút được sự quan tâm của HS dựa vào các hoạt động ở trong đời sống. Từ đó HS sẽ cần đặt ra những câu hỏi, tìm hiểu sự việc, hiện tượng. HS sẽ được GV hướng dẫn để thực hiện các vấn đề nghiên cứu. Cuối cùng HS sẽ vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống thật hiệu quả. Qua đó, năng lực của HS được hình thành. 1.1.1.4. Kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực. “Những quan điểm cơ bản để đổi mới về kiểm tra đánh giá kết quả học tập môn vật lí theo định hướng phát triển năng lực [4] cần thực hiện gồm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn - Kết quả học tập của HS thể hiện mức độ đạt được của các mục tiêu DH. - Việc đánh giá kết quả học tập của HS nhằm điều chỉnh quá trình DH, HS tự điều chỉnh việc học tập và nhằm xác nhận trình độ học tập của HS. - Việc đánh giá cần thực hiện theo quá trình học tập, dựa trên các sản phẩm hoạt động của HS, căn cứ theo hồ sơ học tập trong suốt quá trình thực hiện các chủ đề DH.” 1.1.2. Năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lí. “Theo [7], năng lực là khả năng cá nhân có thể sử dụng kiến thức, kĩ năng, thái độ của mình một cách linh hoạt, có tổ chức và thực hiện tác động một cách tự nhiên, trong những tình huống cụ thể để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra với tinh thần trách nhiệm cao và thực hiện thành công nhiệm vụ đó.” 1.1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lí. Khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng đã học để áp dụng vào giải quyết các vấn đề cần nghiên cứu liên quan đến lí thuyết và thực nghiệm là năng lực thực nghiệm trong DH vật lí. Năng lực thực nghiệm trong DH Vật lí là năng lực chuyên biệt của bộ môn Vật lí. HS cần vận dụng các kiến thức lí thuyết đã được học vào các hoạt động thực nghiệm để khái quát vấn đề, đánh giá và giải thích các vấn đề cần nghiên cứu. 1.1.2.2. Các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm. “Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu [1] cho thấy, năng lực thực nghiệm gồm những năng lực thành phần sau: - Phát hiện được vấn đề cần giải quyết và đưa ra được những dự đoán, giả thuyết. - Thiết kế các phương án TN. - Lựa chọn hoặc chế tạo được dụng cụ TN, tiến hành TN theo phương án đã thiết kế. - Xử lí và trình bày kết quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn - Đưa ra được những nhận xét, đánh giá quá trình thực hiện hay đánh giá kết quả để rút ra các kết luận.” Các thành tố của năng lực thực nghiệm có thể được xem xét với các mức độ như bảng 1.1 Bảng 1.1: Các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm. Mức độ điểm) 4 3 2 1 0 Tiêu chí Phát hiện Phát hiện Phát hiện Phát hiện Chưa phát Không đúng vấn đề đúng vấn đề đúng vấn đề hiện ra vấn nhìn ra mâu vấn đề và diễn đạt và diễn đạt và diễn đạt đề và nhờ thuẫn hay bằng câu hỏi bằng câu hỏi bằng câu hỏi GV thì HS vấn đề cần gọn, khái còn rườm rà còn rườm rà mới diễn đạt giải quyết dù quát đúng hoặc lý giải các lý giải bằng câu hỏi GV có giải đắn; đưa ra lúng túng lúng được các căn chưa rõ túng, còn rườm rà thích, gợi hoặc lý giải mở. cứu cho việc lúng túng lựa chọn Quá Lựa chọn Hầu như Không tham trình được các chi được các chi thiếu một số chưa chọn gia hoạt động xây tiết của thiết tiết dựng bị; phương bố trí án chọn Lựa chọn Lựa nhưng chi tiết, vẽ được các chi hoặc không vẽ cách việc vẽ cách cách bố trí tiết và chưa thực hiện thí bố trí thí thí nghiệm và vẽ cách bố trí được yêu cầu thí nghiệm và đề nghiệm và đề lên kế hoạch thí nghiệm ra kế hoạch ra kế hoạch tiến tiến hành hợp tiến lí. hành không đề ra hành chưa hợp lí. chưa rõ ràng. nghiệm, nào. kế hoạch tiến hành hợp lí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn Mức độ điểm) 4 3 2 1 0 Tiêu chí Tự lựa chọn Lựa chọn và Còn 2. Hoạt lúng Cần nhiều sự Không lắp động lựa và lắp ráp lắp ráp (hoặc túng mất hỗ trợ để lắp ráp được như chọn, chế (hoặc thời ráp chế chế tạo) thí nhiều được thiết kế, yêu lắp tạo) thiết bị nghiệm gần gian khi lắp thiết bị và cầu thực hiện tạo, ráp thiết thí nghiệm theo theo ráp (hoặc chế vận hành. hợp lí theo thiết kế, còn tạo) thiết bị bị thiết thuận kế, khó khăn khi vận tiện tiến hành. hành được. cho việc tiến hành. Tự thực hiện Tự thực hiện Thực Tiến hành thí được nghiệm thí được thí được nghiệm theo nghiệm thí hướng nghiệm thu thập kế hoạch và nhưng còn có thu kết hiện Cần có sự Không thể dẫn thực hiện và theo mẫu thì được thí thập mới thực nghiệm dù đã quả thu được các lỗi về vận được số liệu hiện được thí có chỉ dẫn và xử lí số liệu hợp lí. hành và thu nhưng cần hỗ nghiệm thập số liệu. số liệu trợ của giáo thu Cần hướng Hướng dẫn quát kết kết quả để rút rút ra được dẫn xem xét dẫn cụ thể nhưng vẫn Khái Cần thập được số liệu. viên. Tự khái quát Cần gợi ý để và xét, khái hướng quả và ra được nhận nhận rút ra xét, đánh giá đánh giá so mới rút ra thực nghiệm ra được mối nhận xét so với kết với kết quả lí được và báo quả lí thuyết cáo kết quả thuyết quát với số liệu không nhận nhận để rút xét, đánh giá được ra quan hệ gì từ một bảng số liệu so với kết nhận xét quả lí thuyết Nguồn: [9] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn 1.2. Bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí theo định hướng năng lực. 1.2.1. Khái niệm và phân loại BTTN. 1.2.1.1. Khái niệm BTTN. - Theo Nguyễn Đức Thâm [15], bài tập thí nghiệm về cơ bản là phải làm thí nghiệm để đo đạc một đại lượng hoặc khảo sát một quá trình vật lí. - Theo Nguyễn Thượng Chung [6], bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi cả lí thuyết và thực nghiệm, cả trí óc và tay chân…để thực hiện nhiệm vụ đặt ra. 1.2.1.2. Phân loại BTTN. Dựa vào tính chất của bài tập chia BTTN thành 2 loại: BTTN định tính và BTTN định lượng. a, BTTN định tính. Khi giải BTTN định tính HS không cần thực hiện phép tính toán phức tạp, không cần thực hành TN lấy số liệu mà chỉ cần suy nghĩ đưa ra các lập luận. Để giải BTTN định tính HS cần thực hiện những phép suy luận logic dựa trên những khái niệm, quy luật, định luật và các quan sát thu được trong phòng TN qua đó sẽ phát triển tư duy của HS. Việc giải BTTN định tính giúp HS hiểu rõ bản chất hiện tượng, quy luật vật lí. BTTN định tính có thể chia làm hai loại. - BTTN quan sát và giải thích hiện tượng Câu hỏi của dạng bài tập này thường là “Cái gì xảy ra nếu …?” và “… Tại sao lại xảy ra như vậy?”. - Bài tập thiết kế phương án TN để giải quyết yêu cầu định tính của đề bài Đây là những bài tập yêu cầu HS đề xuất phương án TN theo yêu cầu của đề bài theo các mức độ khác nhau. Với bài tập loại này, HS cần trả lời được câu hỏi “Cần kiểm nghiệm kết luận nào?”, “Cần sử dụng những dụng cụ TN nào?”, “Bố trí các dụng cụ ra sao?”, “Tiến hành TN như thế nào?”, “Thu được những kết quả định tính và định lượng như thế nào?”… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn b, BTTN định lượng. BTTN định lượng là loại BTTN mà khi giải yêu cầu HS phải tiến hành TN, thu thập và xử lí số liệu để trả lời câu hỏi mà đề bài đặt ra. Các câu hỏi có thể là đo đạc một đại lượng vật lí hoặc tìm quy luật về mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí. Bài tập định lượng có thể được xây dựng với các mức độ khác nhau. 1.2.2. Tác dụng của BTTN trong việc phát triển năng lực thực nghiệm. Theo các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế: “BTTN chứa đựng yếu tố lí thuyết và yếu tố TN. HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết (suy luận lô gic, đưa ra lập luận dựa trên các bằng chứng) và gắn với quá trình TN (lựa chọn, chế tạo dụng cụ, thiết bị; lắp ráp và tiến hành TN; xử lí số liệu TN; khái quát rút ra nhận xét, đánh giá)” [12]. 1.2.2.1 Ôn tập, củng cố và mở rộng kiến thức. Để tìm lời giải cho BTTN HS sẽ cần vận dụng được những kiến thức đã học một cách linh hoạt. Những kiến thức này sẽ được ghi nhớ và dễ dàng vận dụng vào đời sống. Quá trình giải BTTN sẽ xuất hiện những trường hợp không đúng với lí thuyết đã được học. HS có thể phát triển kiến thức theo một định hướng mới. 1.2.2.2. Phát triển tư duy, trí tưởng tượng, khả năng sáng tạo thực tiễn; phát huy hứng thú học tập và phương pháp tư duy khoa học. Để tìm lời giải cho BTTN HS cần vận dụng được những kiến thức đã học, suy luận logic để thu được kết quả thực nghiệm. Qua đó sẽ làm tăng khả năng tư duy của HS. 1.2.2.3. Phát triển năng lực của HS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn Giải BTTN HS sẽ phát triển các kĩ năng như khái quát hóa, tổng hợp, so sánh, phân tích; kĩ năng lập kế hoạch giải quyết một vấn đề. Năng lực thực nghiệm được phát triển trong quá trình tìm lời giải cho BTTN vì BTTN là loại bài tập yêu cầu tính tự lực của HS cao. 1.2.2.4. Giúp HS làm quen với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Các bước giải BTTN : xác định cơ sở lí thuyết, xây dựng phương án TN, tiến hành TN, xử lí số liệu và nhận xét kết quả thu được. Đây là cách để HS làm quen với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. 1.2.2.5. Khai thác được các thiết bị thí nghiệm sẵn có. Khi xây dựng BTTN GV nên cân nhắc để HS có thể thực hiện được với các dụng cụ TN có sẵn trong phòng TN, các thiết bị TN chế tạo cần đơn giản, kinh phí thấp, dễ tìm kiếm. Như vậy khi sử dụng BTTN trong DH sẽ giúp HS tiếp xúc nhiều với dụng cụ TN, góp phần tăng hứng thú học tập trong các giờ học thực hành. 1.2.3. Việc xây dựng bài tập thí nghiệm. “Xây dựng BTTN theo quy trình 4 bước [11] và tóm tắt như sau: Bước 1: Nghiên cứu các nội dung Vật lí xem có thể đo đại lượng nào? Khảo sát quá trình gì?; Xem xét khả năng xây dựng các TBTN từ phòng TN hay từ đời sống. Bước 2: Xác lập các mục tiêu dạy BTTN được xây dựng. Bước 3: Viết đề bài theo cấu trúc: * Nội dung bài tập: Mô tả điều kiện, bối cảnh trong đó diễn ra quá trình vật lí, hiện tượng vật lí, các dữ kiện của bài toán và đưa ra yêu cầu như: yêu cầu xác lập mối quan hệ; yêu cầu tính giá trị một đại lượng vật lí; yêu cầu xác lập phương án TN; yêu cầu về chế tạo, lựa chọn bố trí TN; yêu cầu lí giải cách thức hoạt động của thiết bị đã bố trí; yêu cầu đo đạc và xử lí số liệu. * Dụng cụ TN : Nêu rõ các dụng cụ TN đã cho; dụng cụ cần xây dựng; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – Đại học Thái Nguyên http://lrc.tnu.edu.vn