Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. Ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ rèn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh phần cơ học -Vật lý 10, Trung học phổ thông. Thực nghiệm sư phạm.
xv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Thí nghiệm Vật lý và đặc điểm thí nghiệm Vật lý 1. Thí nghiệm Vật lý Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.
Cụ thể, thí nghiệm là quá trình tạo ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, thu thập dữ liệu. [14,tr 124] Mục đích của thí nghiệm là tạo ra được hiện tượng và thu được các dữ liệu quan sát, đo đạc, còn mục đích của thực nghiệm khoa học là dựa trên việc tiến hành thí nghiệm để đề xuất hoặc kiểm tra xác minh giả thuyết khoa học. Dựa trên việc thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị, dụng cụ, quan sát, đo đạc, xử lý số liệu) để thu được thông tin trả lời cho vấn đề đặt ra. Đặc điểm thí nghiệm Vật lý Thí nghiệm Vật lý có các đặc điểm sau: - Quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó (biến phụ thuộc) do sự biến đổi của đại lượng khác (biến độc lập).
- 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 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 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. - Có thể lặp lại thí nghiệm.
[10, tr 286] xvi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Vai trò thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trƣờng phổ thông 1. Vai trò thí nghiệm trong DHVL ở trường phổ thông theo quan điểm của lý luận nhận thức Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức: Khi học sinh chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó, các dữ liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết. Việc thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát, đo đạc được từ thí nghiệm là cơ sở cho những khái quát về tính chất, mối liên hệ phổ biến, có tính chất quy luật của các đại lượng vật lí trong hiện tượng, quá trình vật lí được nghiên cứu.
Như vậy, thí nghiệm được sử dụng như là kẻ phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan. [11, tr 289-290] Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được. Mọi giả thuyết khoa học trong quá trình nghiên cứu vật lí đều phải được kiểm tra bằng thực nghiệm trước khi coi chúng là các quy luật vật lí. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức 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, người ta 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. Một số kiến thức có thể được rút ra nhờ suy luận logic chặt chẽ từ kiến thức đã biết, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của chúng. [11, tr 290-291] Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn. Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị cần chế tạo hoặc do lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn.
Khi đó thí nghiệm được sử dụng với tư cách như thí nghiệm với mô hình, 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 Việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức được dùng phổ biến trong nghiên cứu vật lí (phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình) là một nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bản vật lí ở trường phổ thông. Thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí nên trong 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 có ý nghĩa quan trọng, vượt qua khỏi giới hạn môn Vật lí.
Vai trò thí nghiệm trong DH VL ở trường phổ thông theo quan điểm của lý luận dạy học Trong dạy học vật lí, thí nghiệm có vai trò quan trọng, chúng giúp cho học sinh hệ thống kiến thức, trực quan các hiện tượng, hình thành khái niệm, nghiên cứu các định luật một cách trực tiếp trên các đối tượng cần nhận thức trong giờ học. Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn xvii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khác nhau của quá trình dạy học: hình thành kiến thức mới, củng cố kiến thức đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh. Vai trò của thí nghiệm vật lí theo quan điểm lí luận dạy học như sau: a. Thí nghiệm là phương tiện tổ chức tình huống, định hướng hành động, kích thích hứng thú học tập Vật lí.
Cơ sở định hướng của hành động có tầm quan trọng đặc biệt với chất lượng, hiệu quả của hành động. Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc giúp đỡ cho sự hình thành cơ sở định hướng khái quát hành động của học sinh. Giáo viên cần tổ chức các tính huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh để qua đó học sinh chiếm lĩnh được tri thức đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của mình. Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề đặc biệt có hiệu quả trong giai đoạn đề xuất vấn đề cần nghiên cứu.
Do kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức đã biết, kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với dự đoán của học sinh nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của học sinh. Thí nghiệm là phương tiện tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. Trong quá trình thí nghiệm cá nhân hoặc nhóm, học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: thiết kế phương án, lập kế hoạch thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu. Vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm sẽ khơi gợi sự hứng thú, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra, góp phần phát triển động lực quá trình học tập của học sinh. Thí nghiệm là phương tiện để củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa và vận dụng) kiến thức, kĩ năng của học sinh. Việc củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh 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 hành sau mỗi chương, trong các giờ ngoại khóa ở lớp, ở nhà. Các thí nghiệm ở giai đoạn củng cố không phải là sự lặp lại các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại kiến thức cũ mà phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của học sinh, giúp học sinh thấy được những biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và sản xuất của các kiến thức này.
Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh. Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kĩ năng của học sinh, giáo viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác nhau. Thông qua các hoạt động trí tuệ- thực tiễn của học sinh trong quá trình thí nghiệm, cho thấy kiến thức, kĩ năng hiện có của học sinh. Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và phát triển kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của học sinh.
Thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, hình thành khái niệm, định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, nghiên cứu các ứng dụng trong sản xuất và đời xviii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sống của các kiến thức đã học. Thí nghiệm góp phần vào việc phát hiện và khắc phục các sai lầm của học sinh, đồng thời do thí nghiệm là bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí nên học sinh cũng được làm quen và vận dụng các phương pháp này. Vì vậy thí nghiệm có tác dụng nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh. Nhờ thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau.
Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng quá trình Vật lí. Trong thí nghiệm do học sinh tự tiến hành, học sinh được rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo thí nghiệm. Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.