Nghiên Cứu Xây Dựng Và Sử Dụng Thí Nghiệm Tự Tạo Trong Dạy Học Vật Lý 10

Nghiên cứu thí nghiệm tự tạo trong dạy học nhiệt học vật lý 10, hướng đến giải quyết vấn đề tại trường THPT, nâng cao hiệu quả giảng dạy.

• Tác giả: Dương Thị Nhật
• Người hướng dẫn: TS. Võ Thị Hoa
• Trường học: Trường Đại Học Quảng Nam
• Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Xây Dựng Và Sử Dụng Một Số Thí Nghiệm Tự Tạo Trong Dạy Học Phần Nhiệt Học Vật Lý 10 Cơ Bản Theo Hướng Dạy Học Nêu Và Giải Quyết Vấn Đề Ở Trường THPT
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Quảng Nam

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC BIỂU ĐỒ
• MỤC LỤC
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC BIỂU ĐỒ
• LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
• GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
• ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• BỐ CỤC LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 1.1. DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
• 1.1.1. Những khái niệm dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 1.1.2. Các giai đoạn của dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 1.1.2.1. Giai đoạn 1: Đề xuất vấn đề
• 1.1.2.2. Giai đoạn 2: Nghiên cứu giải quyết vấn đề và kết luận
• 1.1.2.3. Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng kiến thức
• 1.1.3. Mức độ của dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 1.1.4. Ưu điểm và nhược điểm của dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 1.2. THÍ NGHIỆM VẬT LÝ
• 1.2.1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm Vật lý
• 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 1.2.3. Phân loại thí nghiệm
• 1.2.4. Những yêu cầu đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý
• 1.2.5. Thí nghiệm tự tạo
• 1.2.5.1. Khái niệm thí nghiệm tự tạo
• 1.2.5.2. Ưu và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo
• 1.2.6. Thực trạng của vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý
• 1.2.6.1. Tình hình sử dụng chung của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý
• 1.2.6.2. Tình hình cụ thể của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý lớp 10
• 1.2.7. Nguyên nhân các thực trạng
• 1.2.8. Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học
• 1.3. TỔNG KẾT CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 10 CƠ BẢN
• 2.1. Quy trình chung khi tiến hành chế tạo thí nghiệm
• 2.2. Thiết kế và chế tạo thí nghiệm
• 2.3. Thí nghiệm kiểm chứng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
• 2.4. Thí nghiệm tìm hiểu về sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn
• 2.5. Thí nghiệm kiểm chứng nội dung của thuyết động học phân tử chất khí
• 2.6. Thí nghiệm về hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng
• 2.7. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo nhằm tích cực hoạt động học tập của học sinh theo hướng dạy học nêu và giải quyết vấn đề
• 2.8. Thiết kế giáo án thực nghiệm sư phạm
• 2.9. TỔNG KẾT CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.7.1. Đánh giá định tính
• 3.7.2. Đánh giá định lượng
• 3.8. TỔNG KẾT CHƯƠNG 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Những kết quả đạt được
• Một số kiến nghị
• Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Thí Nghiệm Tự Tạo Trong Dạy Học Vật Lý 10

Nghiên cứu thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý 10 là một phương pháp giáo dục hiện đại, giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan và sinh động. Việc áp dụng thí nghiệm tự tạo không chỉ nâng cao chất lượng dạy học mà còn khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện của học sinh. Theo nghiên cứu của Dương Thị Nhật (2019), việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Nhiệt học Vật lý 10 đã mang lại nhiều kết quả tích cực.

1.1. Khái niệm về thí nghiệm tự tạo trong dạy học

Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm được thiết kế và thực hiện bởi giáo viên hoặc học sinh, nhằm mục đích minh họa các khái niệm vật lý. Những thí nghiệm này thường sử dụng các vật liệu dễ kiếm và đơn giản, giúp học sinh dễ dàng thực hiện và hiểu bài học hơn.

1.2. Lợi ích của thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý

Việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành, tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề. Học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức một cách thụ động mà còn chủ động khám phá và tìm hiểu.

II. Vấn đề và Thách thức Trong Việc Sử Dụng Thí Nghiệm Tự Tạo

Mặc dù thí nghiệm tự tạo mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng chúng trong dạy học Vật lý 10 cũng gặp phải không ít thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là thiếu thốn về cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm. Nhiều trường học không có đủ điều kiện để trang bị các dụng cụ cần thiết cho việc thực hiện thí nghiệm.

2.1. Thiếu thốn về cơ sở vật chất

Nhiều trường học gặp khó khăn trong việc cung cấp đủ thiết bị thí nghiệm cho học sinh. Điều này dẫn đến việc giáo viên không thể thực hiện các thí nghiệm tự tạo một cách hiệu quả, ảnh hưởng đến chất lượng dạy học.

2.2. Khó khăn trong việc thiết kế thí nghiệm

Giáo viên cần có kiến thức vững vàng về lý thuyết và thực hành để thiết kế các thí nghiệm tự tạo. Việc thiếu kinh nghiệm có thể dẫn đến việc thí nghiệm không đạt yêu cầu hoặc không mang lại hiệu quả như mong đợi.

III. Phương Pháp Thiết Kế Thí Nghiệm Tự Tạo Hiệu Quả

Để thiết kế thí nghiệm tự tạo hiệu quả trong dạy học Vật lý 10, giáo viên cần tuân thủ một số nguyên tắc cơ bản. Việc lựa chọn thí nghiệm phù hợp với nội dung bài học và khả năng của học sinh là rất quan trọng. Ngoài ra, giáo viên cũng cần chuẩn bị kỹ lưỡng về vật liệu và quy trình thực hiện.

3.1. Lựa chọn thí nghiệm phù hợp

Thí nghiệm cần được lựa chọn dựa trên nội dung bài học và khả năng tiếp thu của học sinh. Các thí nghiệm đơn giản, dễ hiểu sẽ giúp học sinh dễ dàng tiếp cận kiến thức hơn.

3.2. Chuẩn bị vật liệu và quy trình thực hiện

Giáo viên cần chuẩn bị đầy đủ vật liệu và thiết bị cần thiết cho thí nghiệm. Quy trình thực hiện cũng cần được hướng dẫn rõ ràng để học sinh có thể thực hiện một cách an toàn và hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Thí Nghiệm Tự Tạo Trong Dạy Học

Việc áp dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý 10 đã cho thấy nhiều kết quả tích cực. Học sinh không chỉ hiểu bài tốt hơn mà còn phát triển được nhiều kỹ năng cần thiết cho việc học tập và nghiên cứu sau này. Các thí nghiệm tự tạo giúp học sinh có cái nhìn thực tế hơn về các hiện tượng vật lý trong cuộc sống.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm

Nghiên cứu của Dương Thị Nhật cho thấy rằng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo đã nâng cao đáng kể kết quả học tập của học sinh. Học sinh có khả năng giải quyết vấn đề tốt hơn và tự tin hơn trong việc thực hiện các thí nghiệm.

4.2. Phản hồi từ học sinh và giáo viên

Phản hồi từ học sinh cho thấy họ cảm thấy hứng thú hơn với môn học khi được thực hiện các thí nghiệm tự tạo. Giáo viên cũng nhận thấy sự tiến bộ rõ rệt trong khả năng tư duy và thực hành của học sinh.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Trong Nghiên Cứu Thí Nghiệm Tự Tạo

Nghiên cứu thí nghiệm tự tạo trong dạy học Vật lý 10 không chỉ mang lại lợi ích cho học sinh mà còn góp phần nâng cao chất lượng giáo dục. Để phát triển hơn nữa, cần có sự đầu tư về cơ sở vật chất và đào tạo giáo viên. Việc chia sẻ kinh nghiệm và tài liệu giữa các giáo viên cũng là một yếu tố quan trọng.

5.1. Đề xuất cải tiến trong giáo dục

Cần có các chương trình đào tạo giáo viên về phương pháp dạy học thí nghiệm tự tạo. Điều này sẽ giúp giáo viên tự tin hơn trong việc áp dụng phương pháp này trong lớp học.

5.2. Tương lai của thí nghiệm tự tạo trong giáo dục

Thí nghiệm tự tạo sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong dạy học Vật lý. Việc phát triển các tài liệu hướng dẫn và chia sẻ kinh nghiệm giữa các giáo viên sẽ giúp nâng cao hiệu quả dạy học.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống giáo dục phổ thông, Vật lý là môn khoa học thực nghiệm; phần lớn tri thức vật lý hình thành từ quá trình quan sát và thí nghiệm. Việc đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi chuyển dịch từ truyền thụ một chiều sang phát huy tính chủ động, bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực hành cho học sinh. Phần "Nhiệt học" trong chương trình Vật lí 10 ban Cơ bản chứa đựng nhiều nội dung gắn liền với hiện tượng đời sống thực tế, đòi hỏi cao về phương tiện trực quan.

Tuy nhiên, thực tế tại các trường trung học phổ thông (THPT) cho thấy cơ sở vật chất phục vụ thí nghiệm phần này còn nhiều thiếu thốn. Thiết bị được cấp phát thiếu tính đồng bộ, nhanh xuống cấp hoặc hư hỏng trong quá trình vận chuyển và bảo quản, thiếu linh kiện thay thế, dẫn đến việc đo đạc thường sai số lớn hoặc không thực hiện được. Xuất phát từ thực trạng đó, khóa luận tập trung nghiên cứu chế tạo và sử dụng các bộ thí nghiệm tự tạo bằng vật liệu sẵn có, chi phí thấp nhằm phục vụ phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 5 nội dung:

1. Áp dụng hiệu quả các biện pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề.
2. Hệ thống hóa cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo kết hợp dạy học nêu và giải quyết vấn đề.
3. Áp dụng quy trình thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự tạo.
4. Chế tạo một số thí nghiệm phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT.
5. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài học cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng nêu và giải quyết vấn đề.

Để hiện thực hóa mục tiêu, tác giả xác định 5 nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng, sử dụng thí nghiệm theo hướng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở trường THPT.
2. Đánh giá thực trạng sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm tự tạo nói riêng trong dạy học Vật lý THPT.
3. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm phần Nhiệt học Vật lí 10 THPT.
4. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng nêu và giải quyết vấn đề.
5. Triển khai các tiến trình dạy học và thí nghiệm tự tạo vào thực tiễn để đánh giá hiệu quả sư phạm.

Giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu thiết kế, chế tạo được các thí nghiệm phần Nhiệt học Vật lí 10 và đưa vào quá trình dạy học một cách hiệu quả thì sẽ góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, qua đó nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý ở trường THPT.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lý luận, thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo; một số thí nghiệm phần Nhiệt học Vật lí 10 cơ bản; quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo.
• Phạm vi không gian và đối tượng khảo nghiệm: Trường THPT Trần Văn Dư, huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam.
• Phạm vi nội dung: Các bài học thuộc phần Nhiệt học trong chương trình sách giáo khoa Vật lí 10 ban Cơ bản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài kết hợp giữa lý luận dạy học nêu và giải quyết vấn đề với phương pháp sử dụng thí nghiệm thực hành trong bộ môn Vật lý:

• Dạy học nêu và giải quyết vấn đề: Dựa trên việc đưa học sinh vào các tình huống có vấn đề (chứa đựng mâu thuẫn nhận thức mà kiến thức cũ chưa giải quyết được, kích thích nhu cầu nhận thức). Văn bản phân loại 4 dạng tình huống: tình huống phát triển/hoàn chỉnh, tình huống lựa chọn, tình huống bất ngờ và tình huống bế tắc. Cấu trúc quá trình dạy học gồm 3 giai đoạn: Đề xuất vấn đề; Nghiên cứu giải quyết vấn đề và kết luận; Củng cố và vận dụng kiến thức. Mức độ tham gia của học sinh được chia thành 4 cấp độ tùy thuộc vào mức độ tự chủ từ khâu phát hiện đến khâu giải quyết vấn đề.
• Thí nghiệm tự tạo: Là những thiết bị, mô hình do giáo viên và học sinh tự chế tạo dựa theo mẫu sách giáo khoa, cải tiến từ thiết bị sẵn có hoặc tự sáng chế từ các nguyên vật liệu đời sống đơn giản, dễ kiếm. Bốn yêu cầu kỹ thuật và sư phạm bắt buộc đối với dụng cụ tự tạo gồm: tính khoa học, tính sư phạm, tính thẩm mỹ và tính khả thi.

Hệ thống phương pháp nghiên cứu được triển khai:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích các văn kiện của Đảng, chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo về đổi mới giáo dục phổ thông; tổng quan lý luận tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học môn Vật lý; phân tích chương trình và sách giáo khoa Vật lí 10 ban Cơ bản.
• Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Trao đổi trực tiếp, lấy ý kiến của giáo viên bộ môn Vật lý tại các trường THPT để làm rõ thực trạng quản lý và sử dụng thiết bị thí nghiệm.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm tại trường THPT Trần Văn Dư để đối chiếu, kiểm tra tính khả thi của các dụng cụ tự tạo và tiến trình bài dạy.
• Phương pháp thống kê toán học: Xử lý định tính và định lượng các dữ liệu điểm số, phân phối tần số, tần suất tích lũy của bài kiểm tra sau thực nghiệm sư phạm.

Nguồn dữ liệu nghiên cứu: Nội dung chương trình Vật lí 10 cơ bản; các công trình nghiên cứu về thiết bị dạy học tự tạo của Huỳnh Trọng Dương (2007), Trần Thị Trang (2013), Trương Ngọc Điều (2010); phản hồi thực tế từ giáo viên Vật lý và kết quả kiểm tra của học sinh tại trường THPT Trần Văn Dư.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở học sinh trung học phổ thông

Chương 1 hệ thống hóa bản chất của dạy học nêu và giải quyết vấn đề, phân tích vai trò của phương tiện trực quan và khảo sát thực trạng giáo dục phổ thông. Tác giả tổng hợp 4 mức độ phân cấp hoạt động giữa giáo viên (GV) và học sinh (HS):

Mức độ	Đặt vấn đề	Giải quyết vấn đề	Kết luận
Mức độ 1	GV thực hiện	GV thực hiện	GV thực hiện
Mức độ 2	GV thực hiện	GV hướng dẫn, HS thực hiện	GV và HS phối hợp
Mức độ 3	GV gợi mở, HS phát hiện	HS tự lực, GV hỗ trợ khi cần	HS và GV phối hợp
Mức độ 4	HS tự phát hiện	HS tự lực giải quyết	HS kết luận, GV cố vấn

Về thực trạng dạy học Vật lý tại trường THPT, văn bản chỉ ra những bất cập mang tính cố hữu:

• Đa số giáo viên vẫn thiên về phương pháp thuyết trình truyền thống, dạy chay; thí nghiệm chỉ được tiến hành đối phó trong các tiết thao giảng, dự giờ hoặc thi giáo viên dạy giỏi.
• Sĩ số lớp học quá đông (từ 37 đến 42 học sinh/lớp), gây khó khăn cho việc tổ chức hoạt động nhóm và quản lý không gian phòng thí nghiệm. Lịch thực hành của các lớp cùng khối thường xuyên trùng lặp.
• Thiếu kinh phí hỗ trợ việc tự chế tạo thiết bị; các trường chưa tổ chức định kỳ các cuộc thi đồ dùng dạy học tự làm; chưa có chính sách, chế độ đãi ngộ thỏa đáng đối với giáo viên dành thời gian nghiên cứu dụng cụ.

Nhằm tháo gỡ rào cản, tác giả đề xuất 5 nhóm biện pháp: dùng thí nghiệm tự tạo để khơi gợi tính tò mò; dùng thí nghiệm kích hoạt hoạt động tìm kiếm tri thức; dùng thí nghiệm để củng cố và rèn luyện kỹ năng; hướng dẫn học sinh tự chế tạo thí nghiệm ở nhà (thông qua quy trình 7 bước cụ thể); phối hợp thí nghiệm với các thiết bị nghe nhìn (camera, máy chiếu).

Chương 2: Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm tự tạo trong dạy học phần Nhiệt học Vật lý 10 cơ bản

Chương 2 trình bày quy trình 9 bước chế tạo dụng cụ thí nghiệm tổng quát:

1. Xác định mục đích khoa học và mục đích dạy học.
2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tài liệu liên quan.
3. Thiết kế phương án, sơ đồ và mô hình.
4. Tìm kiếm vật liệu, thiết bị.
5. Lắp ráp chi tiết theo sơ đồ thiết kế.
6. Thử nghiệm, vận hành thử và tinh chỉnh.
7. Xây dựng tiến trình dạy học có tích hợp thí nghiệm.
8. Triển khai thí nghiệm vào giờ dạy thực tế.
9. Rút kinh nghiệm, hoàn thiện mô hình.

Tác giả đã chế tạo 4 bộ thí nghiệm định tính phục vụ các bài học trọng tâm:

Tên thí nghiệm	Vật liệu chế tạo	Nguyên lý hoạt động và hiện tượng	Ứng dụng bài dạy
Kiểm chứng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt	2 vỏ chai nhựa (Pepsi/Coca), 4 van xăm xe máy, 1 miếng săm xe, dây cao su (1,5 m cắt thành 2 đoạn 50 cm và 1 đoạn 30 cm), 1 bình nhựa, khóa điều chỉnh, xi lanh, kim tiêm, giá đỡ gỗ.	Khi mở khóa, nước từ khay chảy vào xi lanh qua chai 2 làm mực nước dâng cao, nén lượng khí bên trên. Áp suất khí tăng truyền qua ống nối sang chai 1, nén mặt nước chai 1 đẩy dòng nước phun ra ở kim tiêm thành vòi phun.	Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
Sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn	1 pin điện hóa, 1 bóng đèn LED, dây dẫn 60 cm, 2 thanh nhôm tròn nhỏ dài 10 cm, khung gỗ và đế đỡ.	Hai thanh nhôm được đặt cách nhau một khe hở nhỏ trong mạch điện nối tiếp với đèn LED. Dùng đèn cồn đốt nóng, nhôm nở dài làm kín mạch khiến đèn LED bật sáng; khi nguội, nhôm co lại làm đèn tắt.	Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn
Kiểm chứng thuyết động học phân tử chất khí	1 bình nước sôi, 1 bong bóng cao su, 1 vỏ chai nhựa (Aquafina), 1 ca nhôm có đường kính lớn hơn chai.	Bong bóng bọc kín miệng chai nhựa rồi đặt vào ca nhôm. Đổ nước sôi vào ca, nhiệt độ truyền vào chai làm các phân tử khí chuyển động hỗn loạn nhanh hơn, tăng tần suất va chạm vào thành bình và màng bóng, làm bóng căng phồng lên.	Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí
Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng	Khung dây đồng, vòng dây chỉ buộc lỏng trên khung, dung dịch xà phòng.	Nhúng khung vào dung dịch xà phòng tạo màng căng. Khi chọc thủng phần màng bên trong vòng dây chỉ, lực căng bề mặt của màng xà phòng còn lại kéo đều dây chỉ về mọi phía vuông góc, làm vòng chỉ tự động căng tròn.	Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Bên cạnh việc chế tạo thiết bị, tác giả xây dựng quy trình thiết kế giáo án gồm 5 bước và áp dụng cụ thể vào Bài 36 "Sự nở vì nhiệt của vật rắn". Bài giảng xác lập ma trận mục tiêu chi tiết gồm: nhóm năng lực kiến thức (K1 đến K4), nhóm năng lực phương pháp (P1, P2, P3, P5, P7, P8) và nhóm năng lực trao đổi thông tin (X1, X5, X6, X8). Chuỗi hoạt động dạy học được phân bổ thành 4 hoạt động nối tiếp kết hợp 3 phiếu học tập xử lý số liệu thực nghiệm.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Nội dung chương 3 được thiết kế nhằm kiểm định tính khả thi của các bộ thí nghiệm tự tạo và đánh giá tác động của tiến trình dạy học đề xuất lên chất lượng lĩnh hội của học sinh:

• Tổ chức thực nghiệm: Lựa chọn mẫu học sinh tại trường THPT Trần Văn Dư (huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam) được phân chia thành nhóm thực nghiệm (dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo kết hợp giải quyết vấn đề) và nhóm đối chứng (dạy học theo phương pháp truyền thống).
• Công cụ đo lường và hệ thống tham số: Sử dụng bài kiểm tra đánh giá kiến thức sau thực nghiệm. Dữ liệu điểm số được tác giả cấu trúc và xử lý thông qua hệ thống bảng biểu thống kê bao gồm: Bảng 3.1 (Mẫu thực nghiệm), Bảng 3.2 (Bảng phân phối tần số $f_i$ các điểm số $X_i$), Bảng 3.3 (Bảng phân phối tần suất), Bảng 3.4 (Phân phối tần suất tích lũy), Bảng 3.5 (Phân loại theo học lực của học sinh) và Bảng 3.6 (Các tham số thống kê đặc trưng như điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn).
• Kết quả đánh giá định tính: Học sinh nhóm thực nghiệm thể hiện thái độ hứng thú, tích cực tham gia thảo luận nhóm, chủ động quan sát hiện tượng và tiếp thu bản chất vật lý tự nhiên hơn so với phương pháp dạy chay.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của nghiên cứu:

• Xây dựng thành công quy trình chế tạo dụng cụ thí nghiệm gồm 9 bước và quy trình thiết kế giáo án nêu và giải quyết vấn đề gồm 5 bước.
• Chế tạo hoàn chỉnh 4 mô hình thí nghiệm tự tạo cho phần Nhiệt học từ các phế liệu, vật tư sinh hoạt hàng ngày (vỏ chai nhựa, săm van xe máy cũ, kim tiêm, bong bóng, thanh nhôm, khung dây đồng). Các mô hình hoạt động ổn định, hiện tượng trực quan rõ ràng.
• Thiết kế giáo án thực nghiệm chi tiết cho bài học "Sự nở vì nhiệt của vật rắn", tích hợp phiếu học tập định lượng và định hướng rõ các chỉ số năng lực chuyên môn cho học sinh.

Các giải pháp và kiến nghị của tác giả:

• Đối với nhà trường và tổ chuyên môn: Cần đầu tư kinh phí hợp lý cho hoạt động tự làm đồ dùng dạy học; thành lập các câu lạc bộ, hội thảo trao đổi kinh nghiệm chế tạo thiết bị giữa giáo viên trong và ngoài trường; tổ chức thường niên các hội thi sáng tạo đồ dùng dạy học.
• Đối với giáo viên: Cần khắc phục tâm lý ngại tốn thời gian, chủ động phân loại các bài học có thể tích hợp thí nghiệm tự chế; tăng cường giao nhiệm vụ tự làm thí nghiệm đơn giản tại nhà cho học sinh nhằm phát triển tư duy sáng tạo kỹ thuật.
• Đối với cấp quản lý giáo dục: Cần có chế độ khen thưởng, cộng điểm thi đua hoặc giảm trừ định mức tiết dạy cho giáo viên tích cực nghiên cứu, chế tạo thiết bị dạy học.

Đóng góp của đề tài so với nghiên cứu trước: Khóa luận kế thừa kết quả của các công trình đi trước (Huỳnh Trọng Dương - 2007 về THCS, Trần Thị Trang - 2013 về phần Điện học lớp 11, Trương Ngọc Điều - 2010 về Nhiệt học lớp 10 nâng cao), nhưng tập trung giải quyết đúng thực trạng thiếu thốn thiết bị tại các trường THPT vùng huyện (cụ thể là huyện Phú Ninh, Quảng Nam) áp dụng cho chương trình Vật lí 10 ban Cơ bản. Tác giả đã biến các nguyên vật liệu phế thải thành phương tiện trực quan hiệu quả, kết hợp chặt chẽ việc biểu diễn thí nghiệm với quy trình 4 mức độ dạy học nêu vấn đề.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Các bộ thí nghiệm chế tạo được chủ yếu phục vụ khảo sát định tính hiện tượng, chưa thực hiện được các phép đo định lượng chính xác tuyệt đối do vật liệu thô sơ.
• Độ bền cơ học của vật liệu tái chế (nhựa, cao su, chỉ) không cao, dễ bị lão hóa hoặc biến dạng sau một thời gian bảo quản.
• Tính thẩm mỹ của các mô hình còn hạn chế, phụ thuộc vào tay nghề gia công thủ công của giáo viên.
• Phạm vi thử nghiệm chỉ mới triển khai tại trường THPT Trần Văn Dư trong phạm vi một số bài học của phần Nhiệt học lớp 10.

Hướng phát triển:

• Tiếp tục nghiên cứu, cải tiến kết cấu để nâng cao độ bền, tính thẩm mỹ và bổ sung các cảm biến/thước đo giúp chuyển hóa các thí nghiệm định tính thành thí nghiệm định lượng.
• Mở rộng phạm vi thiết kế thí nghiệm tự tạo sang các phần kiến thức khác trong chương trình Vật lý phổ thông (Cơ học, Quang học, Điện từ học) cho cả khối 11 và 12.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này hữu ích cho:

• Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Vật lý tại các trường đại học, cao đẳng sư phạm làm tài liệu tham khảo khi thực tập sư phạm hoặc nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp về lý luận dạy học.
• Giáo viên bộ môn Vật lý tại các trường THPT (đặc biệt là các trường vùng khó khăn, thiếu thiết bị thực hành chuẩn) tham khảo ý tưởng chế tạo đồ dùng dạy học giá rẻ và cách tổ chức hoạt động dạy học nêu vấn đề.

Phần đáng tham khảo nhất trong khóa luận là bản hướng dẫn vật liệu, các bước lắp ráp 4 mô hình thí nghiệm tại Chương 2 và cấu trúc giáo án thực nghiệm chi tiết của Bài 36 với hệ thống phiếu học tập cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình thí nghiệm kiểm chứng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt trong khóa luận hoạt động dựa trên cấu tạo nào? Thí nghiệm sử dụng 2 vỏ chai nhựa (Pepsi/Coca-Cola), 4 van xăm xe máy, ống cao su, 1 bình nhựa trên đỉnh, van khóa điều chỉnh cùng một bộ xi lanh - kim tiêm làm vòi phun. Khi mở khóa, nước từ khay chảy xuống xi lanh vào chai 2, dồn nén không khí; áp suất khí tăng truyền qua dây dẫn sang chai 1, ép nước trong chai 1 phun ngược lên vòi kim tiêm.

2. Thí nghiệm kiểm chứng sự nở vì nhiệt của vật rắn được thiết kế nhằm báo hiệu hiện tượng bằng cách nào? Tác giả bố trí 2 thanh nhôm tròn nhỏ dài 10 cm trên khung gỗ có chừa một khe hở nhỏ ở giữa, nối liên tiếp vào mạch điện chứa nguồn pin và bóng đèn LED. Khi dùng đèn cồn hơ nóng, nhôm nở dài khép kín khe hở, làm thông mạch điện và đèn LED bật sáng; khi để nguội, nhôm co lại ngắt mạch, đèn LED tắt.

3. Tác giả đề xuất quy trình hướng dẫn học sinh tự làm thí nghiệm ở nhà gồm mấy bước? Quy trình gồm 7 bước:

1. Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo và tiến hành.
2. Liệt kê các chi tiết, vật liệu có thể tìm kiếm được trên thị trường hoặc trong gia đình.
3. Vẽ sơ đồ tổng thể thiết bị, thí nghiệm.
4. Vẽ sơ đồ cấu tạo từng chi tiết và lưu ý khi gia công.
5. Hướng dẫn cách lắp ráp chi tiết theo sơ đồ tổng thể.
6. Hướng dẫn vận hành thử thiết bị.
7. Đưa vào sử dụng trong học tập.

4. Khóa luận phân chia dạy học nêu và giải quyết vấn đề thành các giai đoạn nào? Tiến trình gồm 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Đề xuất vấn đề (đưa học sinh vào tình huống có vấn đề nhằm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức).
• Giai đoạn 2: Nghiên cứu giải quyết vấn đề và kết luận (đề xuất giải pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm để rút ra tri thức mới).
• Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng kiến thức (vận dụng tri thức giải quyết vấn đề tương tự hoặc mới mẻ hơn).

Kết luận

Khóa luận của tác giả Dương Thị Nhật đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học Vật lí 10 Cơ bản tại trường THPT Trần Văn Dư. Công trình cung cấp giải pháp kỹ thuật sư phạm cụ thể với 4 mô hình thí nghiệm trực quan, dễ chế tạo từ phế liệu đời sống, giúp khắc phục tình trạng thiếu hụt cơ sở vật chất ở trường phổ thông. Kết quả nghiên cứu khẳng định việc tích hợp thí nghiệm tự chế vào mô hình dạy học nêu và giải quyết vấn đề là hướng đi khả thi, góp phần nâng cao tính chủ động và chất lượng tiếp thu của học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Giải quyết vấn Kết luận đề 1 GV GV GV 2 GV GV + HS GV+HS 3 HS + GV HS + GV HS+GV 4 HS HS HS+ GV 1. Ưu điểm và nhược điểm của dạy học nêu và giải quyết vấn đề STT Nội dung Đánh giá Ƣu điểm Nhƣợc điểm 1 Người học tự hám phá iến thức mới trong quá trình giải quyết vấn đề X 2 Thúc đẩy học tập t ch cực X 3 Giúp người học hình thành hả năng tự định hướng trong quá trình học tập X 4 Dễ dàng dẫn tới tình trạng người học hông c hả năng hay chưa tự tin ph mặc các hoạt động cho X người hác trong nh m 5 GV cần giám sát chặt chẽ nếu hông người học c thể đi sai hướng giải quyết X 6 Một số người học hông th ch hợp hoặc chưa quen với hình thức học tập này X 7 Phát triển ỹ năng tư duy phản biện, hả năng làm 8 việc độc lập và t nh dễ th ch ứng trong các hoàn X cảnh mới 8 HS hông chỉ lĩnh hội được iến thức mà quan trọng hơn là giúp HS phát triển được ĩ năng giải quyết vấn đề và phát triển thêm nhiều ĩ năng hác X ( ĩ năng sử dụng dụng cụ th nghiệm, đọc tài liệu, làm việc nh m…). 9 GV tốn thời gian để lập ế hoạch và thực hiện quá trình dạy học X 10 Tốn nhiều thời gian trên lớp X 11 Đòi hỏi cơ sở vật chất dạy học ở một mức độ nhất định X 12 Giúp GV hiểu rõ hơn về năng lực của người học X 13 Khuyến h ch hợp tác, trao đổi và thảo luận, trên cơ sở đ hình thành ĩ năng sống. X 14 Giúp người học c thể giải quyết vấn đề trong học tập cũng như thực tế theo nhiều cách hác nhau X 15 Tạo sự tự tin cho người học hi đối đầu với các tình huống hác nhau X 1.

Thí nghiệm Vật lí 1. Khái niệm và đặc điểm của thí nghiệm Vật lí 1. Khái niệm TNVL Th nghiệm Vật lý là sự tác động c chủ định, c hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực hách quan. Thông qua sự phân t ch các điều iện mà trong đ đã diễn ra sự tác động và các ết quả của sự tác động, ta c thể thu được tri thức mới.

Đ c điểm của TNVL Các điều iện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập c chủ định sao cho thông qua TN, c thể trả lời được câu hỏi đặt ra, c thể iểm tra được giả 9 thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi TN c ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, PT gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và PT quan sát, đo đạc để thu nhận các ết quả của sự tác động. Các điều iện của TN c thể biến đổi được để ta c thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong hi các đại lượng hác được giữ hông đổi. Các điều iện TN phải được hống chế, iểm soát đúng như dự định nhờ SD các thiết bị TN c độ ch nh xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân t ch thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu,hạn chế tối đa các nhiễu.

Đặc điểm quan trọng nhất là t nh c thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đ , do sự biến đổi của đại lượng hác. Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của PT quan sát, đo đạc. C thể lặp lại được TN. Với các thiết bị TN, các điều iện TN như nhau thì hi bố tr lại TN, tiến hành lại TN, các QTV phải diễn ra trong TN giống như các TN trước đ.

Vai trò của thí nghiệm theo quan điểm dạy học nêu và giải quyết vấn đề - TN c thể được SD trong tất cả các giai đoạn hác nhau của tiến trình DH. TN V c thể được SD trong tất cả các giai đoạn hác nhau của tiến trình DH như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề củng cố iến thức và iểm tra đánh giá iến thức ỹ năng, ỹ xảo của HS. [5] Việc SD TN để tạo tình huống c vấn đề là rất c hiệu quả trong DH. Do ết quả TN mâu thuẫn với iến thức đã biết, với inh nghiệm sẵn c hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên n tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi iến thức, hứng thú tìm tòi iến thức mới của HS.

Các TN được SD để tạo tình huống c vấn đề thường là các TN đơn giản, t tốn thời gian chuẩn bị và tiến hành. TN c vai trò qua trọng trong việc hình thành iến thức mới. N cung cấp một cách c hệ thống các cứ liệu TNg, để từ đ hái quát h a quy nạp, iểm tra được t nh đúng đắn của giả thuyết hoặc hiệu quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành iến thức mới. Để giảm t nh áp đặt, GV c thể tiến hành những TN, để minh họa iến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản.

10 - TN c thể được SD một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống h a, vận dụng) iến thức, ỹ năng của HS. - TN g p phần vào việc phát triển toàn diện HS. - TN là PT nhằm g p phần nâng cao chất lượng iến thức và rèn luyện ỹ năng, ỹ xảo V cho HS. Nhờ TN HS c thể hiểu sâu hơn bản chất V của các hiện tượng, định luật, quá trình.

được nghiên cứu và do đ c hả năng vận dụng iến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. [5] - TN là PT g p phần quan trọng vào việc giáo dục ỹ thuật tổng hợp cho HS. Thông qua việc tiến hành TN, HS c cơ hội rèn luyện ỹ năng, ỹ xảo thực hành, g p phần thiết thực vào việc giáo dục ỹ thuật tổng hợp cho HS. TN còn là điều iện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức t nh cẩn thận, iên trì,.

Xét trên phương diện thao tác ỹ thuật, chúng ta hông thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự héo léo tay chân của HS. [5] - TN là phương tiện ch th ch hứng thú học tập của HS. TN là PT gây hứng thú, là yếu tố ch th ch t nh tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đ làm cho HS t ch cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức. [5] - TN là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của HS.

TN là PT tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đ g p phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Qua TN đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đ c thể phát huy vai trò cá nhân hoặc t nh cộng đồng trách nhiệm trong công việc của HS. [5] - TNV g p phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và QTV. [5] TN g p phần đơn giản hoá hiện tượng, tạo trực quan sinh động để hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ.

TN V g p phần làm đơn giản hoá các hiện tượng phức tạp trong tự nhiên, làm nổi bật những h a cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và QTV giúp HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài. Phân loại thí nghiệm Sơ đồ 1.1: Phân loại thí nghiệm Vật lí 1. Những yêu cầu đối với việc sử dụng TN trong dạy học Vật lí Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đ việc sử dụng TN phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Cần xác định rõ dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ mục đ ch của TN (trình tự thao tác như thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?).

Đảm bảo HS ý thức được rõ ràng và tham gia t ch cực vào tất cả các giai đoạn TN bằng cách giao cho HS các nhiệm vụ cụ thể. TN phải thành công, c ết quả rõ ràng. Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những qui tắc và ỹ thuật an toàn. Thí nghiệm tự tạo 1.

Khái niệm thí nghiệm tự tạo TN tự tạo là TN được GV và HS làm ra theo mẫu trong SGK, hoặc là TN được cải tiến từ các thiết bị máy m c, hoặc là TN tự tạo theo ý tưởng, sáng iến mới bằng những dụng cụ đơn giản, dễ iếm trong đời sống hằng ngày. Ưu và nhược điểm của thí nghiệm tự tạo Ưu điểm của thí nghiệm tự tạo - Dụng cụ cho TN là những dụng cụ đơn giản, dễ iếm nên GV và HS c thể tự chế tạo. - TN c hình thức gọn nhẹ, đơn giản, dễ lắp ráp, dễ SD nên c thể thực hiện mọi lúc mọi nơi. - Dễ lắp ráp, tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN.

Vì vậy, với cùng một dụng cụ TN, trong nhiều trường hợp ta c thể thay thế các chi tiết phụ trợ là c thể tiến hành được TN hác. - TN dễ thành công, cho ết quả rõ ràng, thuyết phục nhưng lại t tốn thời gian. Thao tác tiến hành TN hông đòi hỏi phải c những ỹ năng đặc biệt nên GV nào cũng c thể làm được. Không đòi hỏi hắc he về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành TN được.

- TN phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên rất thuận lợi trong DH. Nhược điểm của thí nghiệm tự tạo: - Độ bền của dụng cụ thường hông cao. - TN đơn giản rẻ tiền chủ yếu là những TN định t nh, t c TN định lượng. - T nh thẩm mỹ của TN thường hông cao.Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong quá trình dạy học đối với học sinh Việc chế tạo và SD các dụng cụ TN tự tạo, giúp HS nắm vững iến thức sâu sắc, ch nh xác và bền vững hơn.

Trong nhiều trường hợp, việc tiến hành TN, giải th ch và tiên đoán ết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các iến thức đã học ở nhiều phần hác nhau của V .