Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng tiến trình dạy học khám phá nội dung 'Bảo toàn động lượng' có sử dụng thí nghiệm vật lý đại cương của Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh cho học sinh lớp 10 theo Chương trình giáo dục phổ thông mới 2018" được tác giả Lê Trọng Tiến thực hiện năm 2021 tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thanh Loan.

Bối cảnh thực tiễn của nghiên cứu xuất phát từ yêu cầu triển khai Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (ban hành kèm Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT), chuyển trọng tâm từ truyền thụ kiến thức sang hình thành và phát triển 5 phẩm chất chủ yếu cùng 10 năng lực cốt lõi (gồm 3 năng lực chung và 7 năng lực đặc thù, trong đó có năng lực khoa học/năng lực vật lí). Các cơ sở pháp lý và văn bản chỉ đạo trực tiếp được trích dẫn gồm:

  • Công văn số 32/2020/TT-BGDĐT ban hành ngày 15/9/2020 (có hiệu lực từ ngày 01/11/2020) về Điều lệ trường trung học cơ sở, trường trung học phổ thông và trường phổ thông có nhiều cấp học.
  • Quyết định số 4660/QĐ-BGDĐT ban hành ngày 04/12/2019 về kế hoạch bồi dưỡng cán bộ cốt cán.

Thực trạng dạy học Vật lí tại trường phổ thông thời điểm nghiên cứu vẫn nặng tính máy móc, lý thuyết một chiều, học sinh đóng vai trò thụ động do chương trình cũ phân bổ thời lượng dày đặc và thiếu thời gian cho hoạt động khám phá. Phương pháp dạy học khám phá (Inquiry-Based Learning - IBL) được lựa chọn nhằm kích thích người học tự kiến tạo tri thức, phát triển tư duy khoa học và đáp ứng yêu cầu cần đạt của chương trình mới.

Mục tiêu nghiên cứu: Học sinh sau quá trình học tập theo phương pháp dạy học khám phá nội dung "Bảo toàn động lượng" sẽ phát triển năng lực vật lí, đồng thời hình thành và phát triển các phẩm chất chủ yếu cùng năng lực chung theo chuẩn của Chương trình GDPT 2018.

Nhiệm vụ nghiên cứu (gồm 7 nội dung giải quyết):

  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học Vật lí và phương pháp dạy học khám phá.
  2. Nghiên cứu yêu cầu cần đạt của nội dung "Bảo toàn động lượng" trong Chương trình GDPT môn Vật lí 2018; xây dựng mục tiêu tổng quát cho kế hoạch bài dạy, mục tiêu cụ thể cho từng hoạt động học, mã hóa các thành tố năng lực và lập ma trận mục tiêu.
  3. Xây dựng nội dung kiến thức cho phần "Bảo toàn động lượng".
  4. Xây dựng tài liệu học tập cho nội dung "Bảo toàn động lượng".
  5. Xây dựng bảng mục tiêu, ma trận cho kế hoạch bài dạy khám phá nội dung "Bảo toàn động lượng".
  6. Xây dựng các kế hoạch bài dạy nội dung "Bảo toàn động lượng".
  7. Xây dựng bộ công cụ kiểm tra và đánh giá năng lực học sinh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình học tập của học sinh lớp 10 trung học phổ thông làm quen với chương trình mới từ năm 2022 tại TP. Hồ Chí Minh (đã được trang bị kiến thức các định luật Newton, có kỹ năng tư duy logic toán học cơ bản).
  • Phạm vi nghiên cứu: Nội dung "Bảo toàn động lượng" (gồm định nghĩa động lượng và bảo toàn động lượng) thuộc mạch nội dung "Động lượng" trong Chương trình GDPT môn Vật lí 2018 lớp 10.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm nền tảng

  • Thuyết kiến tạo (Constructivism): Nghiên cứu dựa trên luận điểm của Jean Piaget về hai cơ chế xử lý nhận thức "Đồng hóa" (Assimilation) và "Điều ứng" (Accommodation); quan điểm của Lev Vygotsky về tương tác xã hội và "Vùng phát triển phù hợp" (Zone of Proximal Development - ZPD); các đúc kết của Trần Kiều, Nguyễn Văn Cường và Bernd Meier về vai trò chủ thể nhận thức của người học trong việc tái cấu trúc tri thức.
  • Dạy học khám phá (Inquiry-Based Learning - IBL): Tổng hợp quan điểm từ Jerome Bruner, nhóm nghiên cứu Đại học Florida (Myers, 2008), Đỗ Hương Trà (2012), Nguyễn Văn Chi (2013), Lê Hải Mỹ Ngân (2013) và tài liệu Mô đun 2 môn Khoa học tự nhiên của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2020). Dạy học khám phá được xác định là phương pháp dạy học lấy học sinh làm trung tâm, giáo viên thiết kế các nhiệm vụ học tập có tính tình huống để học sinh tự điều tra, thử nghiệm giả thuyết và hình thành tri thức khoa học.
  • Chu trình khám phá 6 giai đoạn: (1) Đặt câu hỏi $\rightarrow$ (2) Khám phá và nghiên cứu $\rightarrow$ (3) Tổng hợp thông tin, hình thành hiểu biết $\rightarrow$ (4) Thảo luận $\rightarrow$ (5) Phản hồi $\rightarrow$ (6) Tiếp nối.

Phương pháp nghiên cứu

Khóa luận kết hợp đồng bộ 5 phương pháp nghiên cứu chuyên ngành:

  1. Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích văn bản Chương trình GDPT 2018 môn Vật lí, tài liệu lý luận dạy học, các mô hình thiết kế kế hoạch bài dạy và phương pháp dạy học khám phá.
  2. Phương pháp giả thuyết khoa học: Đặt giả thuyết về sự chuyển biến và phát triển các thành tố năng lực vật lí của học sinh thông qua tiến trình dạy học khám phá.
  3. Phương pháp điều tra: Khảo sát ý kiến của người học về hiệu quả tiếp thu kiến thức giữa phương pháp dạy học truyền thống và phương pháp dạy học khám phá ở nội dung "Bảo toàn động lượng".
  4. Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến tham vấn từ các chuyên gia, giảng viên phương pháp dạy học về tính khoa học và tính khả thi của kế hoạch bài dạy.
  5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm có đối chứng, sử dụng hệ thống phiếu học tập và công cụ đo lường để đánh giá sự phát triển năng lực của học sinh.

Nguồn dữ liệu

  • Văn bản Chương trình GDPT tổng thể và Chương trình môn Vật lí năm 2018 (Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT).
  • Tài liệu hướng dẫn thiết bị bộ môn: Bài thí nghiệm "Khảo sát quá trình va chạm trên đệm không khí - Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng" của Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh (Minh, 2020).
  • Dữ liệu thu thập thực nghiệm: Bảng số liệu đo thời gian từ máy đo hiện số MC-964 kết hợp cổng quang điện, sản phẩm học tập trên các phiếu học tập (Phiếu số 1 đến Phiếu số 12), bảng kiểm quan sát hành vi và phiếu đánh giá rubric.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lí luận của phương pháp dạy học khám phá và đối chiếu với thực tiễn đổi mới giáo dục phổ thông:

  • Tổng quan lịch sử nghiên cứu: Phân tích các công trình đi trước như Trần Thị Thu Trang (2010) với mô hình IBL trong chương "Sóng cơ" lớp 12; Nguyễn Văn Chi (2013) về PPDHKP trong chương "Các định luật bảo toàn" Vật lí 10; Lê Hải Mỹ Ngân (2013) về chu trình hoạt động khám phá. Khóa luận chỉ ra khoảng trống nghiên cứu của các đề tài trước là chưa xây dựng được một tiến trình chi tiết gắn kết trực tiếp giữa chu trình khám phá với thiết bị thí nghiệm kiểm chứng định lượng cụ thể.
  • Yêu cầu cần đạt của môn Vật lí 2018: Làm rõ 3 thành phần của năng lực đặc thù môn Vật lí gồm:
    1. Nhận thức vật lí: Nắm vững các mô hình, quy luật, hệ vật lí cốt lõi.
    2. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: Đề xuất giả thuyết, thực hiện tiến trình thí nghiệm, sử dụng chứng cứ khoa học để kiểm định và rút ra kết luận.
    3. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Sử dụng công cụ toán học và kiến thức vật lí để giải quyết tình huống thực tiễn.
  • Xây dựng tiến trình dạy học khám phá tổng quát: Tác giả đề xuất cấu trúc tiến trình gồm 2 giai đoạn:
    • Giai đoạn 1: Chuẩn bị và lên kế hoạch (6 bước): Xác định mục đích $\rightarrow$ Xác định nội dung trọng tâm $\rightarrow$ Thiết kế nhiệm vụ khám phá $\rightarrow$ Xây dựng tiêu chuẩn và công cụ đánh giá $\rightarrow$ Thiết lập cấu trúc hoạt động $\rightarrow$ Chuẩn bị thiết bị dạy học.
    • Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học khám phá trên lớp (3 bước):
      • Bước 1: Giao nhiệm vụ khám phá (đặt tình huống có vấn đề, gợi mở câu hỏi).
      • Bước 2: Thực hiện khám phá (đặt giả thuyết, làm việc nhóm thu thập thông tin/làm thí nghiệm, xử lý dữ liệu và tiếp thu kiến thức mới).
      • Bước 3: Trình bày và đánh giá (thảo luận kết quả, giáo viên chuẩn hóa kiến thức, mở rộng câu hỏi tiếp nối).
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                        TIẾN TRÌNH DẠY HỌC KHÁM PHÁ                                |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 1: CHUẨN BỊ & LẬP KẾ HOẠCH                                              |
| 1. Xác định mục đích bài dạy theo chuẩn năng lực 2018                             |
| 2. Xác định kiến thức trọng tâm nội dung bài học                                  |
| 3. Thiết kế hệ thống nhiệm vụ, hoạt động khám phá                                 |
| 4. Xây dựng tiêu chuẩn, công cụ đánh giá (bảng kiểm, rubric, phiếu học tập)       |
| 5. Thiết lập tiến trình hoạt động chi tiết                                        |
| 6. Chuẩn bị phương tiện, thiết bị thí nghiệm                                      |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| GIAI ĐOẠN 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC TRÊN LỚP                                             |
| - Bước 1: Giao nhiệm vụ (Tạo tình huống có vấn đề, gợi mở câu hỏi khám phá)       |
| - Bước 2: Thực hiện khám phá (Đặt giả thuyết -> Thu thập dữ liệu -> Rút kết luận) |
| - Bước 3: Trình bày & Đánh giá (Thảo luận, giáo viên chuẩn hóa, mở rộng chu trình)|
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học nội dung: "Bảo toàn động lượng" theo PPDHKP

Chương 2 là trọng tâm của khóa luận, tập trung phân tích nội dung chuyên môn, cấu trúc thiết bị và thiết kế kế hoạch bài dạy chi tiết.

1. Phân tích nội dung và hệ thống kiến thức

Mạch nội dung "Động lượng" trong chương trình lớp 10 được bố trí thời lượng 6 tiết, nối tiếp sau mạch "Công, năng lượng, công suất", gồm 3 phần: (1) Định nghĩa động lượng, (2) Bảo toàn động lượng, (3) Động lượng và va chạm. Các đơn vị kiến thức khoa học được chuẩn hóa gồm:

  • Hệ kín (hệ cô lập): Hệ nhiều vật không chịu tác dụng của ngoại lực, hoặc triệt tiêu ngoại lực ($\sum \vec{F}_{ngoài} = \vec{0}$), chỉ có các nội lực tương tác trực đối từng đôi một theo định luật III Newton.
  • Va chạm mềm: Quá trình va chạm mà sau đó hai vật gắn chặt vào nhau làm một khối và chuyển động cùng vận tốc.
  • Va chạm đàn hồi: Quá trình va chạm mà sau đó các vật chuyển động tách rời với động lượng và động năng được bảo toàn.
  • Đại lượng động lượng: $\vec{p} = m\vec{v}$ (đơn vị: $\text{kg}\cdot\text{m/s}$), đặc trưng cho quán tính chuyển động của vật.
  • Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng toàn phần của một hệ kín là đại lượng bảo toàn: $$\vec{p}_1 + \vec{p}_2 + \dots + \vec{p}_n = \text{hằng số}$$
  • Định lí biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng bằng xung lượng của lực: $$\Delta \vec{p} = \vec{F}\Delta t$$

2. Khai thác bộ thí nghiệm Vật lí đại cương của Trường ĐH Sư phạm TP.HCM

Nhằm giải quyết khó khăn về sai số ma sát và tốc độ chuyển động nhanh trong thí nghiệm va chạm ở trường phổ thông, tác giả đưa bộ thí nghiệm va chạm trên đệm không khí vào dạy học lớp 10.

  • Cấu tạo bộ thiết bị:
    • Băng đệm khí 3 chân cân bằng (giảm thiểu tối đa ma sát tiếp xúc).
    • Hai xe trượt $X_1$ và $X_2$ có gắn tấm chắn sáng chữ U.
    • Bơm nén khí và ống dẫn khí nén tạo lớp đệm khí trên bề mặt băng trượt.
    • Đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964 kết hợp 2 cổng quang điện (chế độ đo $T$).
    • Cân điện tử đo khối lượng các xe trượt.
  • Nguyên lí kiểm chứng: Cho xe $X_1$ chuyển động va chạm mềm/đàn hồi với xe $X_2$ đứng yên trên đệm khí. Kiểm chứng giả thuyết bảo toàn động lượng $p_{X1} = p_{X2}$ thông qua việc đo quãng đường tấm chắn sáng qua cổng quang và khoảng thời gian hiển thị trên máy MC-964.

3. Thiết kế Kế hoạch bài dạy "Định luật bảo toàn động lượng" (Thời lượng: 3 tiết)

Tiến trình bài dạy được tổ chức thành 5 hoạt động học tập khép kín với các phương pháp và công cụ đánh giá đi kèm:

Tên hoạt động (Thời lượng) Mục tiêu mã hóa Nội dung trọng tâm Phương pháp / Kỹ thuật dạy học Công cụ kiểm tra, đánh giá
Hoạt động 1: Đặt vấn đề (10 phút) (8).3 (Chăm chỉ) So sánh động lượng hai xe; Giải bài toán tình huống hai con cá va chạm ($M=20\text{ kg}, V=5\text{ m/s}$). Dạy học đàm thoại, làm việc nhóm (7 nhóm, 6 HS/nhóm). Bảng kiểm phẩm chất chăm chỉ (Phiếu số 4).
Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm hệ kín (10 phút) (1).1 (Nhận thức VL) Bản chất hệ kín; Nhận diện hệ kín trong thực tiễn qua trò chơi "Đi tìm hệ kín". Phương pháp DHKP; Kỹ thuật khăn trải bàn, kỹ thuật phòng tranh. Phiếu học tập số 1; Bảng đánh giá câu trả lời (Phiếu số 7).
Hoạt động 3: Khám phá định luật bảo toàn động lượng (75 phút) (2).1, (4).4, (5).5, (7).TC1, (9).TT1 3.1. Định tính (30 phút): Khảo sát phương, chiều động lượng qua video va chạm, pháo bắn.
3.2. Định lượng (45 phút): Thực hành đo va chạm trên bộ đệm không khí và máy MC-964.		 Phương pháp DHKP; Kỹ thuật khăn trải bàn; Kỹ thuật bể cá (báo cáo thí nghiệm). Phiếu học tập số 2; Bảng kiểm tự chủ/tự học (Phiếu số 5); Phiếu đánh giá thực hành thí nghiệm (Phiếu số 10); Đánh giá sơ đồ tư duy (Phiếu số 9).
Hoạt động 4: Giải thích một số hiện tượng (10 phút) (3).5 (Vận dụng kiến thức) Ứng dụng định luật giải thích chuyển động tên lửa bay lên, va chạm hòn bi, hiện tượng súng đại bác giật lùi. Kỹ thuật làm việc nhóm. Phiếu đánh giá câu trả lời (Phiếu số 12).
Hoạt động 5: Cải tiến thí nghiệm (10 phút + ở nhà) (6).4 (Sáng tạo, cải tiến) Phân tích sai số thực nghiệm, đề xuất giải pháp cải tiến thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng. Phương pháp DHKP; Kỹ thuật khăn trải bàn. Phiếu đánh giá bản thiết kế cải tiến thí nghiệm (Phiếu số 11).

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai thực tế tiến trình dạy học đã thiết kế nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài:

  • Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm: Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học khám phá nội dung "Bảo toàn động lượng", kiểm định mức độ phát triển năng lực vật lí và sự tương thích của bộ thí nghiệm đệm không khí đối với học sinh lớp 10.
  • Công tác chuẩn bị và tổ chức: Chuẩn bị giáo án điện tử, lắp ráp và kiểm tra độ cân bằng của bộ băng đệm khí ĐHSP TP.HCM, in ấn hệ thống 12 phiếu học tập và bảng rubric đánh giá; chia lớp thành 7 nhóm học tập cố định.
  • Tiến trình triển khai và kiểm tra đánh giá: Tổ chức dạy học đủ 3 tiết theo đúng 5 hoạt động đã lập kế hoạch. Tiến hành quan sát lớp học, chấm điểm hoạt động nhóm qua kỹ thuật khăn trải bàn và kỹ thuật bể cá, thu thập phiếu học tập và cho học sinh làm bài kiểm tra đánh giá năng lực sau thực nghiệm.
  • Đánh giá kết quả thực nghiệm: Phân tích định tính và định lượng cho thấy học sinh ở lớp thực nghiệm nắm vững bản chất điều kiện hệ kín, chủ động vận hành thiết bị đo MC-964, tự phát hiện nguyên nhân sai số và giải thích chính xác các hiện tượng thực tế (súng giật lùi, nguyên tắc đẩy của tên lửa).

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lí luận về phương pháp dạy học khám phá (IBL) và cụ thể hóa thành quy trình 2 giai đoạn (chuẩn bị 6 bước, triển khai 3 bước) phù hợp với đặc thù môn Vật lí.
  • Thiết kế hoàn chỉnh Kế hoạch bài dạy 3 tiết cho nội dung "Định luật bảo toàn động lượng" lớp 10 theo Chương trình GDPT 2018 với 5 hoạt động học tập chi tiết, đáp ứng đầy đủ 9 chỉ số mục tiêu năng lực và phẩm chất đã mã hóa:
Mã hóa mục tiêu Thành phần năng lực / Phẩm chất Yêu cầu cần đạt cụ thể trong khóa luận
(1).1 Nhận thức vật lí Nêu được khái niệm hệ kín, hệ cô lập.
(2).1 Nhận thức vật lí Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng trong hệ kín.
(3).5 Nhận thức vật lí / Vận dụng Giải thích được một số hiện tượng thực tế bằng định luật bảo toàn động lượng.
(4).4 Tìm hiểu thế giới tự nhiên Thực hiện được thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.
(5).5 Tìm hiểu thế giới tự nhiên Thảo luận, xử lý số liệu và nhận xét kết quả thí nghiệm.
(6).4 Vận dụng kiến thức, kĩ năng Cải tiến được thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.
(7).TC1 Tự chủ và tự học (Năng lực chung) Tự phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm thu thập dữ liệu quan sát.
(8).3 Chăm chỉ (Phẩm chất) Chủ động thực hiện nhiệm vụ được phân công trong nhóm.
(9).TT1 Trung thực (Phẩm chất) Có ý thức báo cáo trung thực số liệu thu thập và kết quả kiểm chứng giả thuyết.
  • Khai thác thành công bộ thiết bị thí nghiệm đại cương (băng đệm không khí và máy đo hiện số MC-964 của Trường ĐH Sư phạm TP.HCM) vào môi trường phổ thông, giúp học sinh kiểm chứng định lượng chính xác định luật bảo toàn động lượng.
  • Xây dựng bộ công cụ đánh giá đa dạng gồm 12 phiếu học tập, bảng kiểm quan sát và tiêu chí rubric theo định hướng phát triển năng lực.

Giải pháp và kiến nghị sư phạm

  • Khi giảng dạy khái niệm hệ kín, giáo viên cần cung cấp rõ khái niệm nội lực và ngoại lực, hỗ trợ học sinh nhận biết các trường hợp ngoại lực bị triệt tiêu hoặc rất nhỏ so với nội lực.
  • Để khắc phục sai số ma sát trong thí nghiệm kiểm chứng, tác giả đề xuất giáo viên kết hợp sử dụng phần mềm phân tích video chuyển động (băng hình) trên các thí nghiệm mẫu, hoặc sử dụng bộ xe lăn Pasco/đệm không khí đã được cân bằng chính xác mặt phẳng ngang.
  • Khi tổ chức giải thích hiện tượng thực tế, cần chọn lọc các tình huống mà định luật bảo toàn động lượng đóng vai trò chủ đạo (tên lửa đẩy, súng giật lùi, va chạm hai hòn bi), tránh sa đà vào các hiện tượng phức tạp đòi hỏi phối hợp quá nhiều định luật bảo toàn khác khi học sinh chưa tích lũy đủ kiến thức.

Đóng góp mới của tác giả

Khóa luận đã giải quyết được khoảng trống của các nghiên cứu trước (Trần Thị Thu Trang, Nguyễn Văn Chi, Lê Hải Mỹ Ngân) bằng cách xác lập tiến trình dạy học khám phá tường minh cho từng hoạt động đơn lẻ, liên kết chặt chẽ chu trình khám phá 6 giai đoạn với bài thực hành đo lường cụ thể trên đệm khí, tạo nguồn tư liệu dạy học trực tiếp cho giáo viên khi thực hiện Chương trình GDPT 2018.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Thiết bị thí nghiệm băng đệm khí trong thực tế không thể triệt tiêu hoàn toàn lực ma sát, dẫn đến sai số nhất định giữa kết quả đo đạc thực tế của hai đồng hồ quang điện so với tính toán lý thuyết.
    • Khung thời gian trên lớp (3 tiết) tạo áp lực nhất định cho giáo viên khi phải vừa điều phối hoạt động làm việc nhóm (kỹ thuật khăn trải bàn, bể cá), vừa hướng dẫn học sinh thao tác lắp ráp và đọc số liệu trên máy MC-964.
    • Các hiện tượng tương tác trong tự nhiên thường chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố động lực học, gây khó khăn cho học sinh khi tự cô lập hệ kín nếu không có sự định hướng chặt chẽ của giáo viên.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Ứng dụng công nghệ thông tin và các phần mềm phân tích video chuyển động chuyên dụng để xử lý số liệu thí nghiệm va chạm, giúp giảm thiểu sai số đo lường thủ công.
    • Mở rộng việc xây dựng tiến trình dạy học khám phá có sử dụng thí nghiệm sang các mạch kiến thức khác trong chương trình Vật lí 10 (chẳng hạn như mạch "Động lượng và va chạm", "Năng lượng và công").

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng:
    • Giáo viên môn Vật lí cấp THPT: Sử dụng làm giáo án mẫu hoàn chỉnh (gồm kế hoạch 3 tiết, ma trận mục tiêu, câu hỏi tình huống và tiêu chí đánh giá) khi triển khai mạch nội dung Động lượng theo Chương trình GDPT 2018.
    • Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí và học viên cao học: Tham khảo phương pháp chuyển giao thiết bị thí nghiệm chuyên sâu ở bậc đại học thành phương tiện trực quan dạy học ở trường phổ thông; tham khảo cách thức mã hóa chỉ số năng lực và thiết kế chu trình dạy học IBL 6 giai đoạn.
  • Nội dung giá trị nhất: Hệ thống kế hoạch bài dạy chi tiết kèm 12 phiếu học tập, bảng kiểm rubric đánh giá năng lực và quy trình 7 bước thao tác trên bộ thí nghiệm băng đệm khí MC-964.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng bộ thiết bị thí nghiệm nào để kiểm chứng định lượng định luật bảo toàn động lượng?
Tác giả sử dụng bộ thí nghiệm vật lí đại cương của Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh gồm: băng đệm khí 3 chân cân bằng, bơm nén khí và ống dẫn, 2 xe trượt ($X_1, X_2$) có gắn tấm chắn sáng chữ U, máy đo thời gian hiện số MC-964 kết nối 2 cổng quang điện (chế độ đo $T$) và cân khối lượng.

2. Chu trình dạy học khám phá được tác giả áp dụng gồm những giai đoạn nào?
Chu trình khám phá gồm 6 giai đoạn kế tiếp: (1) Đặt câu hỏi $\rightarrow$ (2) Khám phá và nghiên cứu $\rightarrow$ (3) Tổng hợp thông tin, hình thành hiểu biết $\rightarrow$ (4) Thảo luận $\rightarrow$ (5) Phản hồi $\rightarrow$ (6) Tiếp nối.

3. Kế hoạch bài dạy "Định luật bảo toàn động lượng" được thiết kế trong bao nhiêu tiết và gồm những hoạt động nào?
Bài dạy được thiết kế trong thời lượng 3 tiết với 5 hoạt động chính: Hoạt động 1 (Đặt vấn đề qua bài toán động lượng và va chạm); Hoạt động 2 (Tìm hiểu khái niệm hệ kín); Hoạt động 3 (Khám phá định tính và định lượng định luật bảo toàn động lượng trên đệm khí); Hoạt động 4 (Giải thích hiện tượng tên lửa, hòn bi va chạm, súng đại bác giật lùi); Hoạt động 5 (Cải tiến thí nghiệm kiểm chứng).

4. Tác giả đưa ra giải pháp gì để khắc phục vấn đề sai số ma sát trong thí nghiệm thực hành?
Tác giả đề xuất điều chỉnh thăng bằng tuyệt đối cho băng đệm khí trước khi đo, đồng thời khuyến nghị giáo viên có thể sử dụng thêm phần mềm phân tích băng hình (video analysis) trên các thí nghiệm quay sẵn hoặc sử dụng bộ xe trượt chuyên dụng để hạn chế sai số cơ học.

5. Những kỹ thuật dạy học tích cực nào được kết hợp trong tiến trình bài dạy?
Tiến trình bài dạy kết hợp phương pháp dạy học khám phá chủ đạo với kỹ thuật khăn trải bàn (hoạt động nhóm tìm hiểu hệ kín và định luật), kỹ thuật phòng tranh (trưng bày kết quả), kỹ thuật bể cá (báo cáo thực nghiệm) và phương pháp đàm thoại gợi mở.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Lê Trọng Tiến đã xây dựng thành công tiến trình dạy học khám phá nội dung "Bảo toàn động lượng" lớp 10 bám sát các yêu cầu cần đạt của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Điểm cốt lõi của công trình là việc tích hợp hiệu quả bộ thí nghiệm va chạm trên đệm không khí của Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh vào dạy học phổ thông, giúp chuyển hóa kiến thức trừu tượng thành trải nghiệm thực nghiệm trực quan. Đề tài cung cấp một kế hoạch bài dạy 3 tiết hoàn chỉnh kèm hệ thống công cụ đánh giá năng lực, đóng góp nguồn tài liệu tham khảo thiết thực cho giáo viên và sinh viên ngành Sư phạm Vật lí.