Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nước nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài Giao thoa sóng - Vật lý 12(nâng cao)

------------- NGUYỄN QUANG LINH Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nƣớc nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao). Chuyên ngành: Lý luận và Phƣơng pháp dạy học Vật Lý Mã số: 60.14.10 Luận văn thạc sỹ Khoa học Giáo dục Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học: TS. Trần Đức Vượng Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận t ình của TS.Trần Đức Vượng. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người Thầy của mình đã từng bước hướng dẫn và giúp đỡ tác giả t rong nghiên cứu khoa học. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học t rường ĐHSP - ĐHTN đã t ạo mọ i đ iều k iện t huận lợ i cho t á c giả t rong suốt quá tr ình học tập và làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo t rong khoa Vật l í trường ĐHSP - ĐHTN đã tận t ình giảng dạy, giúp đỡ và đưa ra nhiều ý kiến quý báu về mặt chuyên môn t rong quá t r ình tác giả nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 10 năm 2009 Tác giả NGUYỄN QUANG LINH 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU...........................................................................................................5 1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................5 2. Mục tiêu nghiên cứu......................................................................................6 3. Giả thuyết khoa học.......................................................................................7 4. Tổng quan vấn đề nghiên cứu......................................................................7 5. Nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................................7 6. Phƣơng pháp nghiên cứu..............................................................................8 7. Đóng góp của luận văn.................................................................................9 8. Cấu trúc của luận văn....................................................................................9 CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN...................................................................11 1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG..........................................................................................11 1.1.1. Đặc điểm của môn học Vật lí ở trƣờng phổ thông................................11 1.1.2. Mục tiêu dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông.........................................11 1.2. PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC..............................................13 1.2.1. Tính tích cực trong học tập...................................................................13 1.2.2. Đặc trƣng của phƣơng pháp dạy học tích cực ......................................15 1.2.3. Các phƣơng pháp dạy học tích cực.......................................................17 1.3. THÍ NGHIỆM VẬT LÍ, ĐẶC ĐIỂM, YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ .................................................................................19 1.3.1. Thí nghiệm Vật lí..................................................................................19 1.3.2. Đặc điểm của thí nghiệm Vật lí............................................................20 1.3.3. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông ..............................................................................................21 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.3.4. Các loại thí nghiệm trong dạy học Vật lí...............................................25 1.3.5. Các yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí...................................................27 Kết luận chƣơng I ...............................................................................31 CHƢƠNG II: XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC NỘI DUNG KIẾN THỨC BÀI “GIAO THOA SÓNG” – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) .........................................................................32 2.1. NỘI DUNG KIẾN THỨC VÀ CÁC THÍ NGHIỆM CẦN TIẾN 2.2. HÀNH TRONG BÀI...............................................................................32 2.1.1. Các nội dung cần tiến hành trong bài....................................................32 2.1.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong bài.................................................32 2.3. THỰC TẾ DẠY BÀI “GIAO THOA SÓNG” Ở MỘT SỐ TRƢỜNG PHỔ THÔNG.........................................................................32 2.3.1. Mục đích điều tra..................................................................................32 2.3.2. Phƣơng pháp điều tra............................................................................33 2.3.3. Kết quả điều tra.....................................................................................33 2.4. THIẾT KẾ XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM VỀ GIAO THOA SÓNG NƢỚC..........................................................................................36 2.3.1. Giới thiệu khái quát bộ thí nghiệm.......................................................36 2.3.2. Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm...........................................................38 2.3.3. Giải thích kết quả thu đƣợc...................................................................40 2.3.4. Một số lƣu ý khi tiến hành thí nghiệm..................................................42 2.3.5. Những ƣu nhƣợc điểm của bộ thí nghiệm đã thiết kế...........................42 2.4. SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI GIAO THOA SÓNG – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO)......................................................................42 2.4.1. Sơ đồ biểu đạt lôgic của tiến trình khoa học giải quyết vấn đề dạy học bài Giao thoa sóng.................................................................................42 2.4.2. Thiết kế bài soạn bài Giao thoa sóng....................................................45 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.4.3. Phƣơng án kiểm tra đánh giá................................................................52 Kết luận chƣơng II..............................................................................53 CHƢƠNG III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM............................................54 3.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM..................54 3.1.1. Mục đích TNSP....................................................................................54 3.1.2. Nhiệm vụ của TNSP.............................................................................54 3.2. ĐỐI TƢỢNG VÀ NỘI DUNG TNSP.....................................................54 3.2.1. Đối tƣợng TNSP...................................................................................54 3.2.2. Nội dung TNSP ....................................................................................55 3.3. NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN KHI TIẾN HÀNH TNSP …….………………………………………………………..…..55 3.3.1. Những thuận lợi....................................................................................55 3.3.2. Những khó khăn....................................................................................56 3.4. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TNSP...................................56 3.4.1. Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học........................................................................................57 3.4.2. Phân tích kết quả định lƣợng dựa trên kết quả bài kiểm tra..................57 3.4.3. Khống chế các tác động ảnh hƣởng đến TNSP.....................................57 3.5. ĐÁNH GIÁ CỤ THỂ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC ĐÃ SOẠN THẢO BÀI “GIAO THOA SÓNG”...................................................................59 3.5.1. Tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo..................................59 3.5.2. Tính khả thi của bộ thí nghiệm đã thiết kế............................................63 3.6. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THÔNG QUA BÀI KIỂM TRA ...........................................................................63 3.6.1. Yêu cầu chung về việc xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm.................63 3.6.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm...............................................................65 3.7. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ TNSP..............................................................68 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Kết luận chƣơng III................................................................................69 KẾT LUẬN CHUNG.............................................................................70 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................73 PHỤ LỤC ..............................................................................................76 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nƣớc ta đang bƣớc vào giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa với mục tiêu đến năm 2020 Việt Nam sẽ cơ bản trở thành một nƣớc công nghiệp. Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là con ngƣời, việc này cần đƣợc bắt đầu từ giáo dục phổ thông mà trƣớc hết đó là một hệ thống phẩm chất và năng lực đƣợc hình thành trên một nền tảng kiến, thức kĩ năng đủ và vững chắc. Trong nền giáo dục đó, quá trình dạy học phải phát huy đƣợc tính tích cực, chủ động của ngƣời học để đào tạo ra những ngƣời lao động có khả năng sáng tạo, thích ứng nhanh với những yêu cầu, những đòi hỏi của thời kỳ mới. Do vậy, đổi mới nội dung và phƣơng pháp dạy học là vấn đề mang tính thời sự. Từ Nghị quyết Trung ƣơng 4 khóa VII (tháng 1 năm 1993), Nghị quyết Trung ƣơng 2 khóa VIII (tháng 12 năm 1996) đến Nghị quyết Hội nghị lần thứ II Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VIII năm 1997 đều khẳng định: “Phải đổi mới phương pháp đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh”. Điều đó đã đƣợc thể chế hóa trong điều 28 Luật Giáo Dục năm 2005 và đƣợc cụ thể hóa trong các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt là chỉ thị số 14 (tháng 4 năm 1999). Có thể nói cốt lõi của đổi mới dạy và học là hƣớng tới hoạt động học tập chủ động, phát huy tính tích cực của học sinh. Vì vậy, hiện nay toàn ngành giáo dục đã và đang từng bƣớc đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phƣơng pháp dạy học nhƣ thiết kế lại chƣơng trình và nội dung sách giáo khoa, đổi mới 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên phƣơng pháp dạy học, tăng cƣờng thiết bị và phƣơng tiện dạy học… Bộ môn Vật Lí cũng không nằm ngoài những bƣớc đổi mới đó. Tuy nhiên, bộ môn Vật Lí có những đặc thù riêng, đặc biệt là phần thí nghiệm. Thực tiễn giảng dạy trong nhà trƣờng phổ thông hiện nay cho thấy, các thí nghiệm đƣợc cung cấp không đủ cả về chủng loại và số lƣợng, chất lƣợng thiết bị không cao, việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong các bài giảng còn hạn chế do nhiều nguyên nhân trong đó có một nguyên nhân là giới hạn về mặt nghiên cứu của thí nghiệm… Điều này dẫn tới những khó khăn nhất định cho giáo viên (GV) và học sinh (HS) trong quá trình dạy và học. Đối với nội dung kiến thức bài “Giao thoa sóng” - Vật Lí 12 (nâng cao) qua điều tra và trao đổi với một số GV tác giả nhận thấy có một số vấn đề sau: - Kiến thức bài học trừu tƣợng - Hiện tƣợng giao thoa sóng nƣớc xảy ra nhanh, khó quan sát - Trong quá trình học, HS còn tiếp nhận kiến thức một cách thụ động. - Các trƣờng đã đƣợc trang bị bộ thiết bị thí nghiệm về sóng nƣớc đầu năm 2009 nhƣng rất ít đƣợc sử dụng. - Thí nghiệm về sóng nƣớc đƣợc cung cấp chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu định tính về sóng tròn, nhiễu xạ qua khe hẹp và giao thoa sóng trong trƣờng hợp hai sóng tới cùng pha. Từ những vấn đề đó, tác giả chọn đề tài nghiên cứu là: Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nƣớc nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao). 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm về sóng nƣớc và thiết kế tiến trình dạy học các nội dung kiến thức bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm phát huy tính tích cực của HS. 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu thiết kế, chế tạo đƣợc bộ thí nghiệm về sóng nƣớc - Vật lí 12 (nâng cao) và xây dựng đƣợc tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm này trên quan điểm lý luận dạy học hiện đại một cách hợp lý thì sẽ phát huy đƣợc tính tích cực, chủ động của HS trong học tập. 4. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Đề cập đến vấn đề dạy học nội dung kiến thức bài Giao thoa sóng trong những năm gần đây có một số đề tài nghiêm cứu sau: - Đoàn Văn Đức (2006), Chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh khi dạy học một số kiến thức phần sóng cơ học (Vật lí 12 – Trung học phổ thông), Đề tài luận văn thạc sỹ Giáo dục. - Hoàng Thị Lan Hƣơng (2006), Sử dụng phối hợp các thí nghiệm thật và thí nghiệm mô phỏng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh khi dạy học một số kiến thức phần “sóng cơ” theo chương trình thí điểm Vật lí 12 – Ban Khoa học Tự nhiên – Bộ 2, Đề tài luận văn Thạc sỹ Giáo dục. Các đề tài của các tác giả trên cũng đã thể hiện đƣợc sự đổi mới phƣơng pháp giảng dạy đó là hƣớng tới hoạt động học tập chủ động, phát huy tính tích cực của ngƣời học. Tuy nhiên nhƣ tác giả đã nêu ra ở mục 1 của phần này các thí nghiệm còn hạn chế về mặt nghiên cứu, theo điều tra của tác giả tại một số trƣờng việc tiếp thu kiến thức của học sinh còn gặp khó khăn, còn thụ động, rất nhiều HS còn hiểu nhầm một số đặc điểm của sự giao thoa sóng. Do đó tác giả thực hiện đề tài này nhằm khắc phục những vấn đề đã nêu. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Với những mục đích lý luận và thực tiễn nhƣ đã nêu, tác giả xác định những nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể nhƣ sau: 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và nhà nƣớc về mục tiêu, nhiệm vụ giáo dục trong giai đoạn hiện nay, các yêu cầu và định hƣớng về đổi mới phƣơng pháp dạy học. - Tìm hiểu các đề tài, các bài viết liên quan tới sự giao thoa sóng. - Nghiên cứu các quan điểm lý luận dạy học hiện đại về: Các phƣơng pháp tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí; sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí; thiết kế tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực của HS. - Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm tìm ra những khó khăn của GV và HS trong giảng dạy cũng nhƣ lĩnh hội kiến thức có liên quan. - Nghiên cứu kiến thức có liên quan tới bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm xác định những mục tiêu dạy học cụ thể. - Soạn thảo tiến trình dạy học bài Giao thoa sóng. - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THPT nhằm đánh giá tính khả thi của các phƣơng án thí nghiệm và thiết kế tiến trình dạy học đã thiết kế, qua đó bổ sung, sửa chữa các phƣơng án thí nghiệm và tiến trình dạy học đã thiết kế. 6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu của đề tài, tác giả lựa chọn sử dụng phối hợp các phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận dạy học: Nghiên cứu lý luận về thí nghiệm trong dạy và học Vật lí ở trƣờng THPT; các yêu cầu đối với một bộ thí nghiệm ở trƣờng phổ thông. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn: + Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học nội dung kiến thức bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Xin ý kiến của các chuyên gia giáo dục, chuyên gia cơ khí. + Tổng kết kinh nghiệm: Tìm hiểu kinh nghiệm việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm. - Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm - Phƣơng pháp thống kê toán học: Nhằm phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm. 7. ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN Từ việc thực hiện đề tài tác giả hi vọng đóng góp một phần nhỏ công sức của mình vào kho tàng phƣơng pháp dạy học Vật lí với những nội dung thực tiễn cơ bản nhƣ sau: + Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về việc phát huy tính tích cực trong dạy học + Thiết kế đƣợc 01 bộ thí nghiệm về sóng nƣớc với các thí nghiệm có thể thực hiện: - Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng sóng tròn trên mặt nƣớc - Thí nghiệm sóng phẳng trên mặt nƣớc - Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng nhiễu xạ qua 1 khe hẹp và qua 2 khe hẹp - Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng giao thoa sóng với độ lệch pha giữa hai sóng tới là bất kì. + Thiết kế đƣợc tiến trình dạy học khoa học với các nội dung kiến thức bài Giao thoa sóng. 8. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Luận văn đƣợc trình bày gồm các phần: Phần mở đầu, 3 chƣơng, phần phụ lục và tài liệu tham khảo. Các vấn đề cụ thể trong từng chƣơng đƣợc trình bày nhƣ sau: 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1. Mục tiêu của dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông 1.2. Phƣơng pháp dạy học tích cực 1.3. Thí nghiệm Vật lí, đặc điểm, yêu cầu của thí nghiệm Vật lí Kết luận chƣơng I CHƢƠNG II: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC NỘI DUNG KIẾN THỨC BÀI GIAO THOA SÓNG - Vật Lí 12 (nâng cao) 2.1. Nghiên cứu nội dung kiến thức bài Giao thoa sóng 2.2. Tìm hiểu thực tế dạy học bài Giao thoa sóng ở trƣờng THPT 2.3. Thiết kế các phƣơng án thí nghiệm 2.4. Soạn thảo tiến trình dạy học bài Giao thoa sóng Kết luận chƣơng II CHƢƠNG III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm 3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.5. Đánh giá cụ thể tiến trình dạy học đã soạn thảo bài Giao thoa sóng 3.6. Đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học. Kết luận chƣơng III 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1.1.1. Đặc điểm của môn học Vật lí ở trƣờng phổ thông Vật lí học là môn khoa học nghiên cứu các hình thức vận động cơ bản nhất của vật chất, là cơ sở của nhiều ngành khoa học tự nhiên. Môn học Vật lí ở trƣờng phổ thông có các đặc điểm cơ bản sau: - Vật lí học ở trƣờng phổ thông chủ yếu là vật lí học thực nghiệm. Phƣơng pháp nghiên cứu của nó chủ yếu là phƣơng pháp thực nghiệm. Đó là phƣơng pháp nhận thức có hiệu quả trên con đƣờng đi tìm chân lý khách quan. - Vật lí nghiên cứu các dạng vận động cơ bản nhất của vật chất nên nhiều kiến thức Vật lí liên quan chặt chẽ với các vấn đề cơ bản của Triết học, tạo điều kiện thuận lợi phát triển thế giới quan khoa học của HS. - Vật lí học là cơ sở lí thuyết của việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng trong đời sống và sản xuất. - Vật lí học là khoa học chính xác, đòi hỏi vừa phải có kỹ năng quan sát tinh tế, và sự khéo léo khi tác động vào các dụng cụ thí nghiệm, vừa phải có tƣ duy lôgic chặt chẽ, biện chứng, vừa phải trao đổi lý luận để khẳng định chân lý [3]. 1.1.2. Mục tiêu dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông Mục tiêu xuyên suốt của giáo dục phổ thông là giáo dục toàn diện, coi trọng mặt trí, đức, thể, mĩ nhằm đào tạo những con ngƣời lao động có trí tuệ, có nhân cách, năng động và sáng tạo, chủ động thích ứng với nền kinh tế tri thức và sự phát triển của thời đại. Trong đó mục tiêu dạy học Vật lí cụ thể đƣợc xác định nhƣ sau: 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.1.2.1. Về kiến thức Đạt đƣợc một hệ thống kiến thức Vật lí phổ thông, cơ bản, phù hợp với những quan điểm hiện đại, bao gồm: - Các khái niệm về các sự vật, hiện tƣợng và các quá trình Vật lí thƣờng gặp trong đời sống. - Các đại lƣợng, các định luật, các nguyên lý Vật lí cơ bản. - Những nội dung chính của một số thuyết Vật lí quan trọng nhất. - Các ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và trong sản xuất. - Các phƣơng pháp chung của nhận thức khoa học và các phƣơng pháp đặc thù của Vật lí, trƣớc hết là phƣơng pháp thực nghiệm và phƣơng pháp mô hình. 1.1.2.2. Về kĩ năng Khi học môn Vật lí HS cần phải đạt đƣợc các kĩ năng cơ bản sau đây: - Biết quan sát các hiện tƣợng và các quá trình Vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm; Biết điều tra, sƣu tầm, tra cứu các tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết. - Sử dụng đƣợc các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí, biết lắp ráp, tiến hành các thí nghiệm Vật lí cơ bản. - Biết phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu đƣợc, từ đó rút ra kết luận hoặc đƣa ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất hiện tƣợng hoặc quá trình Vật lí. - Vận dụng kiến thức để mô tả, giải thích các hiện tƣợng và các quá trình Vật lí, các bài toán Vật lí hay các vấn đề đơn giản trong đời sống lao động sản xuất. - Sử dụng các thuật ngữ Vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác các hiểu biết cũng nhƣ những kết quả thu đƣợc. 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.1.2.3. Về thái độ - Có hứng thú học tập Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng những đóng góp của Vật lí học cho sự tiến bộ xã hội cũng nhƣ công lao của các nhà khoa học. - Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập cũng nhƣ trong sinh hoạt, trong làm việc. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng nhƣ bảo vệ môi trƣờng tự nhiên. - Có thế giới quan, nhân sinh quan, tƣ duy khoa học và những phẩm chất, năng lực theo mục tiêu giáo dục phổ thông [3], [7]. 1.2. PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC Phƣơng pháp dạy học tích cực là thuật ngữ rút gọn để chỉ một nhóm phƣơng pháp giáo dục (dạy học) theo hƣớng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của ngƣời học, thực chất là các cách dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS. 1.2.1. Tính tích cực trong học tập - Tính tích cực trong học tập của HS là sự tự nguyện, sự khao khát, mong muốn tham gia vào quá trình phát hiện, tìm hiểu và giải quyết vấn đề gặp phải trong quá trình học tập. - Có thể nhận biết đƣợc sự tích cực của HS trong quá trình học tập dựa vào các dấu hiệu nhƣ: + HS khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung câu trả lời của bạn, thích đƣợc phát biểu ý kiến của mình về vấn đề đƣợc nêu ra. + HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chƣa đƣợc trình bày rõ. 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + HS chủ động vận dụng linh hoạt các kiến thức, kỹ năng đã học để nhận ra vấn đề mới. + HS mong muốn đƣợc đóng góp những thông tin mới lấy từ các nguồn khác nhau cho bạn bè, thầy cô. Ngoài ra GV còn có thể nhận thấy ở những biểu hiện về mặt cảm xúc của học sinh nhƣ: thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trƣớc một nội dung nào đó của bài học... G. I. Sukina còn phân biệt những dấu hiệu nhận biết của tính tích cực của HS theo các tiêu chí sau: + Tập trung chú ý vào vấn đề đang học + Kiên trì làm xong bài tập + Không nản trƣớc những tình huống khó khăn + Thái độ phản ứng khi trống báo hết giờ. Thông qua những biểu hiện về tính tích cực của HS trong quá trình nhận thức mà giáo viên có thể nhận ra những hạn chế của mình trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Từ đó tìm cách khắc phục những hạn chế mắc phải. - Tính tích cực học tập của HS có thể chia làm ba cấp độ sau: + Bắt chước: HS tích cực bắt chƣớc hoạt động của GV, của bạn bè. Ở đây HS cũng phải có sự tập trung, sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp. + Tìm tòi: HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, mò mẫm những cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lý nhất. + Sáng tạo: HS cố tìm ra cách giải mới, độc đáo, tìm ra hƣớng phát triển của bài toán hoặc cố gắng lắp đặt các thí nghiệm mới để chứng minh nội dung của bài học... Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn, nhƣng đó chính là mầm mống để phát triển sáng tạo sau này [3], [7], [9]. 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.2.2. Đặc trƣng của phƣơng pháp dạy học tích cực - Dạy học tăng cƣờng phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của HS Trong phƣơng pháp tổ chức, ngƣời học - đối tƣợng của hoạt động “dạy”, đồng thời là chủ thể của hoạt động “học” - đƣợc cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo. Thông qua đó tự khám phá những điều mình chƣa biết, chƣa rõ chứ không phải thụ động tiếp thu những gì mà GV đã sắp đặt. Đƣợc đặt vào tình huống của đời sống thực tế, ngƣời học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình, từ đó vừa nắm đƣợc kiến thức, kỹ năng mới vừa nắm đƣợc phƣơng pháp “làm ra” kiến thức, kỹ năng đó, và đƣợc bộc lộ, phát huy tiềm năng sáng tạo của mình. Theo cách dạy này, GV không chỉ đơn giản truyền đạt tri thức mà còn hƣớng dẫn hành động. Nội dung và phƣơng pháp dạy học phải giúp cho từng HS biết hành động và tích cực tham gia các chƣơng trình hành động cộng đồng [7], [9]. - Dạy và học chú trọng phƣơng pháp và phát huy năng lực tự học của HS Phƣơng pháp tích cực xem việc rèn luyện phƣơng pháp học tập cho HS không chỉ là biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là một mục tiêu dạy học. Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh với sự bùng nổ thông tin và sự phát triển nhƣ vũ bão của khoa học kỹ thuật thì không thể nhồi nhét ngày càng nhiều kiến thức vào trong đầu óc HS để “theo kịp thời đại” mà phải quan tâm tới dạy phƣơng pháp học, phƣơng pháp nghiên cứu. Trong phƣơng pháp học thì cốt lõi là phƣơng pháp tự học. Nếu rèn luyện cho ngƣời học có đƣợc phƣơng pháp, kỹ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi con ngƣời, 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên kết quả học tập theo đó sẽ nâng lên gấp bội. Vì vậy, ngày nay ngƣời ta nhấn mạnh hoạt động học trong quá trình dạy học, nỗ lực tạo ra sự chuyển biến từ học thụ động sang học chủ động, đặt vấn đề tự học ngay trong trƣờng phổ thông chứ không chỉ ở đại học [9]. - Dạy học phân hóa kết hợp với học tập hợp tác Trong một lớp học mà trình độ kiến thức, tƣ duy của HS không đồng đều thì khi áp dụng phƣơng pháp dạy học tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hóa về cƣờng độ, mức độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập của HS, nhất là khi bài học đƣợc thiết kế thành một chuỗi hoạt động độc lập. Áp dụng phƣơng pháp dạy học tích cực ở trình độ càng cao thì sự phân hóa càng lớn. Tuy nhiên, trong học tập không phải mọi tri thức, kỹ năng, thái độ đều hình thành bằng các hoạt động cá nhân. Lớp học là môi trƣờng giao tiếp giữa thầy – trò và trò – trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đƣờng chiếm lĩnh nội dung học tập. Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể mà ý kiến mỗi cá nhân đƣợc bộc lộ, qua đó ngƣời học tự nâng mình lên một trình độ mới. Bài học sẽ huy động đƣợc vốn hiểu biết và kinh nghiệm sống của cả thầy và trò. Trong nhà trƣờng, phƣơng pháp hoạt động hợp tác đƣợc tổ chức ở cấp nhóm, tổ, lớp hoặc trƣờng. Đƣợc sử dụng phổ biến trong dạy học là hoạt động hợp tác theo nhóm nhỏ 4 đến 6 ngƣời. Học tập hợp tác làm tăng hiệu quả học tập, nhất là lúc phải giải quyết vấn đề gay cấn, lúc xuất hiện nhu cầu thực sự giữa các cá nhân để hoàn thành nhiệm vụ chung. Trong hoạt động theo nhóm nhỏ sẽ không thể có hiện tƣợng ỷ lại, tính cách năng lực của mỗi thành viên đƣợc bộc lộ, uốn nắn, phát triển ý thức tổ chức, tình bạn, tinh thần hợp tác. Mô hình hợp tác trong xã hội đƣợc đƣa vào trong học đƣờng sẽ làm cho học sinh quen dần với sự phân công hợp tác trong xã hội. 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trong nền kinh tế thị trƣờng đã xuất hiện nhu cầu hợp tác liên quốc gia, năng lực hợp tác phải trở thành một mục tiêu giáo dục mà nhà trƣờng có nhiệm vụ truyền cho HS. Về mặt hình thức trên lớp học, HS chủ động tìm tòi kiến thức, GV chỉ là ngƣời thiết kế, tổ chức, hƣớng dẫn các hoạt động học tập. Công việc có vẻ nhàn nhã hơn, nhƣng trƣớc đó khi soạn giáo án, GV phải đầu tƣ công sức, thời gian hơn nhiều so với phƣơng pháp dạy học truyền thống. Không những vậy, trong quá trình đi tìm kiến thức mới GV đóng vai trò là ngƣời gợi mở, xúc tác, động viên, cố vấn, dẫn dắt và là trọng tài cho các cuộc tranh luận; điều này đòi hỏi GV phải có một trình độ chuyên môn sâu rộng, trình độ sƣ phạm cao [9]. - Kết hợp đánh giá của thầy với đánh giá của trò và tự đánh giá Hoạt động đánh giá rất đa dạng: Đánh giá chính thức và không chính thức; đánh giá bằng định tính và định lƣợng; đánh giá bằng kết quả và bằng biểu lộ thái độ, tình cảm; đánh giá thông qua sản phẩm... [3]. - Tăng cƣờng khả năng, kỹ năng vận dụng vào thực tế GV phải là ngƣời biết đánh giá khả năng đáp ứng của cơ sở vật chất hiện có, khả năng của HS, từ đó tối ƣu hóa các điều kiện đã có. Biết sử dụng các phƣơng tiện dạy học hiện đại và sử dụng một cách hợp lý khi có điều kiện [3]. - Đem lại niềm vui hứng thú học tập cho HS Tăng tính tích cực chủ động sáng tạo; tăng khả năng tự học; tăng tính tự tin; tăng khả năng hợp tác trong học tập và làm việc; tăng cơ hội đƣợc đánh giá và tự đánh giá của HS [3]. 1.2.3. Các phƣơng pháp dạy học tích cực Thực hiện dạy học tích cực không có nghĩa là gạt bỏ các PPDH truyền thống. Trong hệ thống các PPDH quen thuộc từ trƣớc tới nay đã có nhiều phƣơng pháp dạy học tích cực. Lý luận dạy h._.ọc đã chỉ rõ, về mặt hoạt động 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên nhận thức thì phƣơng pháp thực hành “tích cực” hơn phƣơng pháp trực quan, phƣơng pháp trực quan “sinh động” hơn phƣơng pháp thuyết trình. Nhƣ vậy muốn dạy và học tích cực thì cần phát triển phƣơng pháp thực hành, phƣơng pháp trực quan theo kiểu tìm tòi từng phần hoặc nghiên cứu phát hiện, nhất là đối với bộ môn Vật lí. Đổi mới PPDH cần kế thừa, phát huy những mặt tích cực của hệ thống các PPDH đã quen thuộc, đồng thời học hỏi, vận dụng một số PPDH mới, phù hợp với hoàn cảnh, điều kiện dạy học ở từng khu vực, từng trƣờng. Môi trƣờng học tập mới khuyến khích hình thành thói quen tự học và tự đánh giá của HS, thói quen học cả đời. Hƣớng thay đổi từ “Thày giáo chỉ đạo toàn bộ quá trình học tập của HS” sang “Huấn luyện viên tổ chức hoạt động học tập sáng tạo của HS”. Từ những nhận xét trên, tác giả thấy nên quan tâm tới một số phƣơng pháp dạy học dƣới đây: - Dạy và học vấn đáp Vấn đáp (đàm thoại) là phƣơng pháp trong đó GV đặt ra những câu hỏi để HS trả lời, hoặc có thể tranh luận với nhau và với cả GV, qua đó HS lĩnh hội đƣợc bài học, điều này giúp HS có thể bộc lộ hết suy nghĩ của mình và tiếp thu bài học một cách chủ động. - Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề Một trong những yêu cầu cấp thiết trong xã hội hiện nay đó là việc phát hiện sớm và giải quyết nhanh và hợp lí những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn là một năng lực đảm bảo sự thành đạt trong cuộc sống. Vì vậy, tập dƣợt cho HS biết phát hiện, đặt ra và giải quyết những vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộc sống không chỉ có ý nghĩa giới hạn ở tầm PPDH mà phải đặt ra nhƣ một mục tiêu giáo dục. Trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, HS vừa nắm đƣợc tri thức mới, vừa nắm đƣợc phƣơng pháp chiếm lĩnh tri thức 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên đó, phát triển tƣ duy tích cực sáng tạo, đƣợc chuẩn bị một năng lực thích ứng với cuộc sống hiện tại và tƣơng lai, phát hiện kịp thời và giải quyết các vấn đề nảy sinh một cách hợp lý. Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề không chỉ giới hạn ở phạm trù PPDH, nó đòi hỏi cải tạo nội dung, đổi mới cách tổ chức quá trình dạy học trong mối quan hệ thống nhất với PPDH. - Dạy và học hợp tác trong nhóm nhỏ PPDH hợp tác trong nhóm nhỏ là một phƣơng pháp mới đối với đa số GV. Phƣơng pháp này giúp các thành viên trong nhóm chia sẻ kinh nghiệm của bản thân, các băn khoăn, cùng nhau xây dựng kiến thức mới bằng cách nói ra những điều mình suy nghĩ. Mỗi ngƣời có thể nhận rõ trình độ hiểu biết của mình về vấn đề đang đề cập, thấy đƣợc nhu cầu của mình trƣớc vấn đề đó ở mức độ nhƣ thế nào. Bài học trở thành quá trình học hỏi lẫn nhau chứ không chỉ là sự tiếp nhận thụ động từ GV. Thành công của buổi học phụ thuộc vào sự nhiệt tình tham gia của mọi thành viên, nó nhƣ một phƣơng pháp trung gian giữa sự làm việc độc lập của từng HS với sự làm việc chung của cả lớp. Trong hoạt động đó, tƣ duy tích cực của HS phải đƣợc phát huy và một trong những ƣu điểm của phƣơng pháp này là rèn luyện năng lực hợp tác giữa các thành viên trong tổ chức lao động. Cần tránh khuynh hƣớng hình thức và lạm dụng, cho rằng tổ chức hoạt động nhóm là biểu hiện tiêu biểu nhất của đổi mới PPDH [3], [7], [9]. 1.3. THÍ NGHIỆM VẬT LÍ, ĐẶC ĐIỂM, YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 1.3.1. Thí nghiệm Vật lí Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngƣời vào các đối tƣợng 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 đƣợc tri thức mới [3]. 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.3.2. Đặc điểm của thí nghiệm Vật lí Thí nghiệm Vật lí có một số đặc điểm cơ bản sau: - Các điều kiện của thí nghiệm phải đƣợc lựa chọn và đƣợc thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời đƣợc câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra đƣợc giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. - Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần đƣợc xác định rõ: đối tƣợng cần nghiên cứu; phƣơng tiện gây tác động lên đối tƣợng cần nghiên cứu và phƣơng 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 đƣợc để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lƣợng, trong khi các đại lƣợng khác giữ không đổi. - Các điều kiện của thí nghiệm phải đƣợc khống chế, kiểm soát đúng nhƣ dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thƣờng xuyên các yếu tố của đối tƣợng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hƣởng của các nhiễu. - Đặc điểm đặc biệt quan trọng của thí nghiệm là tính có thể quan sát đƣợc các biến đổi của đại lƣợng nào đó do sự biến đổi của đại lƣợng khác. Điều này đạt đƣợc nhờ các giác quan của con ngƣời và sự hỗ trợ của các phƣơng tiện quan sát, đo đạc. - Có thể lặp lại thí nghiệm. Tức là, với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm nhƣ nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tƣợng, quá trình Vật lí phải diễn ra trong thí nghiệm giống nhƣ ở các lần thí nghiệm trƣớc đó [7], [9]. 21 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.3.3. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông 1.3.3.1. Theo quan điểm lý luận nhận thức Chức năng của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con ngƣời về đối tƣợng cần nghiên cứu. Trong dạy học Vật lí ở phổ thông thí nghiệm có các chức năng sau: - Thí nghiệm là phƣơng tiện của việc thu nhận tri thức Khi HS hoàn toàn chƣa có hoặc có ít hiểu biết về đối tƣợng cần nghiên cứu thì thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ là một phƣơng tiện phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập đối tƣợng nghiên cứu một cách chủ quan: thiết kế phƣơng án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát, đo đạc đƣợc từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tƣợng cần nghiên cứu. - Thí nghiệm là phƣơng tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đƣợc Trong nhiều trƣờng hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đƣa ra giả thuyết khoa học mới và phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, ngƣời ta sẽ thu đƣợc những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trƣớc đó nhƣ là những trƣờng hợp riêng, trƣờng hợp giới hạn. - Thí nghiệm là phƣơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đƣợc vào thực tiễn Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, ngƣời ta thƣờng gặp nhiều khó khăn do tính trừu tƣợng 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 đƣợc sử dụng nhƣ một phƣơng tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu đƣợc vào thực tiễn. 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Thí nghiệm là một bộ phận của các phƣơng pháp nhận thức Vật lí Thí nghiệm đặc biệt đóng vai trò quan trọng ở các phƣơng pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lí (phƣơng pháp thực nghiệm và phƣơng pháp mô hình). Phƣơng pháp thực nghiệm gồm 4 giai đoạn: + Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời + Đề xuất giả thuyết +Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm + Xây dựng và thực hiện phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Nhƣ vậy, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phƣơng pháp thực nghiệm. Phƣơng pháp mô hình gồm 4 giai đoạn: +Thu thập các thông tin về đối tƣợng gốc. Ở giai đoạn này các thông tin về đối tƣợng gốc thƣờng đƣợc thu thập nhờ thí nghiệm, qua thí nghiệm có thể loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tƣợng gốc, đƣa ra đƣợc mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm + Xây dựng mô hình. Từ thông tin thu đƣợc về đối tƣợng gốc ta tiến hành loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tƣợng, bố trí dụng cụ quan sát… + Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết. Tiến hành thu thập và xử lý số liệu, tìm các mối quan hệ bản chất của đối tƣợng gốc. Nếu mô hình là vật chất ngƣời ta sẽ phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó. 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Kiểm tra hệ quả trên đối tƣợng gốc. Trong giai đoạn này, thông qua thí nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu đƣợc từ mô hình với những kết quả thu đƣợc trên vật gốc ta kiểm tra đƣợc tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của mô hình. 1.3.3.2. Theo quan điểm của lý luận dạy học - Thí nghiệm có thể đƣợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kỹ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu đƣợc và kiểm tra; đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS. 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. Các thí nghiệm đƣợc sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thƣờng là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị và tiến hành. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra đƣợc tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Thí nghiệm có thể đƣợc sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của HS. Những thí nghiệm loại này đƣợc 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 chƣơng, trong các giờ ngoại khoá hay thậm chí khi HS ở nhà. Thí nghiệm là phƣơng tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của HS. Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của HS trong quá trình thí nghiệm (thiết kế phƣơng án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện tƣợng thí nghiệm, quá trình Vật lí diễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên nghiệm cần thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm...), HS sẽ chứng tỏ không những kiến thức về sự kiện mà cả kiến thức về phƣơng pháp, không những kiến thức mà cả kỹ năng của mình. Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của HS, GV có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp; từ việc cho HS quan sát thí nghiệm rồi nhận xét đến việc cho HS trực tiếp tiến hành các thí nghiệm rồi trả lời một số câu hỏi nhất định. Mức độ tự lực của HS trong quá trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo bảng hƣớng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc HS hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai đoạn của thí nghiệm. - Thí nghiệm là phƣơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của HS. Thí nghiệm là phƣơng tiện để nâng cao chất lƣợng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của HS. Bởi vì, thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tƣợng, quá trình Vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học. Do thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phƣơng pháp nhận thức Vật lí, nên mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, HS sẽ đƣợc làm quen và vận dụng có ý thức các phƣơng pháp nhận thức này. Các kiến thức về phƣơng pháp mà HS lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, nó vƣợt khỏi giới hạn môn Vật lí. Thí nghiệm là phƣơng tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Thí nghiệm là phƣơng tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dƣỡng các phẩm chất đạo đức của HS. 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Thí nghiệm là phƣơng tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học Vật lí. Nhờ thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tƣợng, các quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế đƣợc, thay đổi đƣợc, có thể quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức đƣợc nguyên nhân của mỗi hiện tƣợng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau. Thí nghiệm là phƣơng tiện trực quan giúp HS nhanh chóng thu đƣợc những thông tin chân thực về các hiện tƣợng quá trình Vật lí. Kiểu thí nghiệm này đặc biệt phát huy tác dụng trong dạy học Vật lí có sử dụng phƣơng pháp mô hình [3], [7], [9], [11]. 1.3.4. Các loại thí nghiệm trong dạy học Vật lí 1.3.4.1. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên Loại thí nghiệm này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật lí phổ thông, là loại thí nghiệm do GV tiến hành, HS quan sát (cũng có thể có sự hỗ trợ của HS). Từ các thí nghiệm này GV tái tạo lại các hiện tƣợng Vật lí qua đó giúp việc khảo sát mối liên hệ giữa các đại lƣợng Vật lí khi tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó. Đây là loại thí nghiệm đƣợc GV rất hay dùng trong bài giảng. Với việc làm sống lại trƣớc mắt HS những hiện tƣợng cần nghiên cứu, loại thí nghiệm này nếu đƣợc tiến hành hợp lý sẽ giúp HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn và tiếp thu một cách có căn cứ khoa học, không bị áp đặt. Tuỳ theo mục đích dạy học, thí nghiệm biểu diễn gồm những loại sau: - Thí nghiệm mở đầu: Loại thí nghiệm này tiến hành ngay từ đầu giờ nghiên cứu lý thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tƣợng mới, kích thích tính tò mò, gây hứng thú học tập cho HS, lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức. 26 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại thí nghiệm đƣợc dùng để hình thành kiến thức mới, nhằm đƣa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tƣợng. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà ngƣời ta có thể phân thành hai loại: thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ. Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát đƣợc tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra từ thực nghiệm tức là theo con đƣờng quy nạp. Thí nghiệm loại này khi tiến hành thƣờng khó thực hiện do các thí nghiệm thƣờng phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu không đầy đủ, chính xác, số thí nghiệm tiến hành chỉ có giới hạn nên kết luận đƣa ra không có tính thuyết phục cao. Thí nghiệm minh hoạ là thí nghiệm đƣợc tiến hành theo con đƣờng diễn dịch, tức là sau khi GV đã hƣớng dẫn HS đƣa ra kết luận, định luật, quy tắc bằng những phép suy luận lôgic chặt chẽ, thì dùng thí nghiệm kiểm chứng lại những kết luận, định luật hay quy tắc ấy. Hình thức thí nghiệm này hay đƣợc sử dụng hơn do nó chỉ mang tính chất kiểm nghiệm lại các kết luận đã có nên HS sẵn có định hƣớng về cái phải làm và phù hợp với trình độ nhận thức của HS hơn. - Thí nghiệm củng cố: Đƣợc thực hiện ở cuối tiết học có thể đào sâu kiến thức cho HS, giúp HS nhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho HS. Đồng thời thông qua đó GV kiểm tra đƣợc mức độ tiếp thu bài giảng của HS. Thí nghiệm củng cố không chỉ đƣợc sử dụng trong các tiết học nghiên cứu mà cả trong những giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức. 1.3.4.2. Thí nghiệm thực tập về Vật lí của HS Thí nghiệm thực tập về Vật lí là loại thí nghiệm do chính HS thực hiện ở mức độ độc lập tích cực khác nhau dƣới sự hƣớng dẫn chỉ đạo của GV. Thí nghiệm thực tập về Vật lí gồm các loại sau: 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Thí nghiệm trực diện: Là loại thí nghiệm mà dƣới sự hƣớng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, mỗi HS tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết. Thí nghiệm trực diện có thể tiến hành theo hình thức đồng loạt hay theo hình thức cá thể; có thể làm thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tƣợng, thí nghiệm củng cố hay thí nghiệm minh họa. - Thí nghiệm thực hành Vật lí: Là loại thí nghiệm do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng thí nghiệm mà sự tự lực của HS cao hơn so với ở thí nghiệm trực diện. HS dựa vào tài liệu đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm, thu thập kết quả và viết báo cáo thí nghiệm. Thí nghiệm thực hành đƣợc tiến hành sau khi học xong một chƣơng, một phần của chƣơng trình. Thí nghiệm thực hành thƣờng có nội dung phong phú có thể định tính hay định lƣợng song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc Vật lí hoặc đo các đại lƣợng Vật lí. - Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà: Đây là hình thức thí nghiệm tổng hợp đƣợc tiến hành ngoài lớp học do HS độc lập tiến hành không có sự kiểm soát của GV, là một dạng hoạt động tự lực của HS, có tính độc lập và sáng tạo cao. Tóm lại, trong hệ thống thí nghiệm trên đây ta thấy dù thực hiện dƣới hình thức nào, phƣơng pháp nào thì thí nghiệm Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá trình dạy và học Vật lí. 1.3.5. Các yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí 1.3.5.1. Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm Vật lí Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học Vật lí thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu chung về mặt kỹ 28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên thuật và về mặt phƣơng pháp dạy học nhƣ: - Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm 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. - Xác định rõ các dụng cụ thí nghiệm cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thí nghiệm . Không xem nhẹ các dụng cụ đơn giản. - Thí nghiệm phải trình bày quá trình, hiện tƣợng Vật lí cần nghiên cứu xảy ra một cách ổn định (thí nghiệm phải thành công ngay và xảy ra nhƣ nhau trong các điều kiện giống nhau…) và chính xác. - Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho ngƣời nghiên cứu (học sinh) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tƣợng Vật lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của HS. - Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các quy tắc an toàn. 1.3.5.2. Những yêu cầu cơ bản đối với thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn là hữu dụng trong các trƣờng hợp nhƣ: thí nghiệm quá phức tạp, mất nhiều thời gian, khó đảm bảo an toàn trong quá trình HS làm thí nghiệm, không đủ dụng cụ để trang bị đồng loạt cho HS. Việc sử dụng phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm, chỉ sử dụng thí nghiệm nhƣ là một sự trình diễn đơn thuần và phải tuân thủ các yêu cầu của việc đặt kế hoạch thí nghiệm, chuẩn bị thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, tiến hành và xử lý kết quả thí nghiệm. - Các yêu cầu về việc đặt kế hoạch thí nghiệm + Nghiên cứu kỹ lƣỡng việc chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm và sử dụng thành thạo chúng. 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Trƣớc giờ học phải kiểm tra sự hoạt động của dụng cụ thí nghiệm sẽ tiến hành, đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động tốt. Công việc kiểm tra chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thể tiến hành nhiều lần, cho kết quả rõ ràng, đơn trị. - Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm Việc bố trí thí nghiệm phải đảm bảo các HS ngồi ở cuối lớp cũng có thể quan sát rõ đƣợc dụng cụ thí nghiệm, cách tiến hành và kết quả thí nghiệm. Muốn vậy, ta cần phải thực hiện các yêu cầu sau: + Lắp ráp từng bƣớc các dụng cụ thí nghiệm trƣớc mắt HS. + Phải mô tả kĩ những bộ phận, những dụng cụ mà HS mới nhìn thấy lần đầu hoặc ít gặp. + Chỉ đặt trên bàn những dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm. + Bố trí các dụng cụ ở nhiều độ cao khác nhau, thay đổi độ sáng của phòng học (nếu cần). + Sắp xếp các chi tiết của dụng cụ thí nghiệm một cách hợp lý, không bị che khuất nhau. + Dùng vật chỉ thị để làm nổi bật bộ phận chính, các dây nối… + Đối với mỗi thí nghiệm phải có hình vẽ thống nhất tối đa với thí nghiệm. - Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm. + Trong quá trình làm thí nghiệm, cần định hƣớng HS vào những trong điểm cần quan sát. + Đối với thí nghiệm định lƣợng, phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lý trƣớc khi tiến hành thí nghiệm. + Trong suốt quá trình thí nghiệm GV phải đứng gần dụng cụ thí nghiệm nhƣng không đƣợc che khuất tầm nhìn của HS. + Thí nghiệm cần đƣợc lặp lại vài lần, chú ý đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải thỏa mãn, phải cho kết quả rõ ràng, đơn trị. 30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả thí nghiệm + Việc thu nhận các cứ liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hóa rút ra kết luận. + Việc xử lý các kết quả thí nghiệm phải đƣợc dành đủ thời gian và thực hiện một cách chu đáo nhƣ: Đối với thí nghiệm định tính, HS phải phát biểu các kết quả đã quan sát thấy, phân tích, suy luận lôgic để rút ra kết luận. Đối với thí nghiệm định lƣợng, các kết quả phải rành mạch, chính xác, làm tròn có ý nghĩa kết quả. Phải tính toán sai số (nếu cần). Từ việc xử lý kết quả thí nghiệm, hƣớng dẫn HS rút ra kết luận về các dấu hiệu, các mối liên hệ bản chất trong hiện tƣợng, quá trình vật lí đang nghiên cứu, phát biểu chúng bằng lời hay bằng biểu thức toán học. 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên KẾT LUẬN CHƢƠNG I Để giải quyết các vấn đề đặt ra trong luận văn, trong phần này tác giả đã nghiên cứu tổng hợp các cơ sở lý luận phục vụ cho quá trình thực hiện đề tài. Các cơ sở lý luận đã nghiên cứu là: - Mục tiêu, nhiệm vụ của dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông - Vấn đề phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lí - Thí nghiệm Vật lí, đặc điểm, yêu cầu của thí nghiệm Vật lí - Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông - Các yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí Từ việc phân tích cơ sở lý luận tác giả nhận thấy thí nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng trong tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí cho HS phổ thông. Chính vì vậy, việc chế tạo và sử dụng các thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông và sử dụng nó một cách hợp lí là một trong những yêu cầu không thể thiếu trong giai đoạn hiện nay. Tất cả những vấn đề đó sẽ đƣợc tác giả nghiên cứu, sử dụng trong việc thiết kế, chế tạo một bộ thí nghiệm về sóng nƣớc đảm bảo các yêu cầu của một bộ thí nghiệm đó là: tính khoa học, tính sƣ phạm, tính thẩm mỹ,.. và sử dụng trong bài dạy có liên quan nhằm phát huy tính tích cực của HS trong quá trình lĩnh hội các kiến thức có liên quan. 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƢƠNG II: XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC NỘI DUNG KIẾN THỨC BÀI “GIAO THOA SÓNG” – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) 2.1. NỘI DUNG KIẾN THỨC VÀ CÁC THÍ NGHIỆM CẦN TIẾN HÀNH TRONG BÀI 2.1.1. Các nội dung cần tiến hành trong bài Trong bài này GV cần xây dựng cho HS các đơn vị kiến thức sau: - Nêu đƣợc hiện tƣợng giao thoa của hai sóng là gì - Áp dụng phƣơng trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa, hình dạng vân giao thoa trên mặt nƣớc. - Thiết lập công thức xác định vị trí các điểm có biên độ dao động cực đại và các điểm có biên độ dao động cực tiểu trong miền giao thoa của hai sóng. - Bố trí đƣợc thí nghiệm kiểm tra với sóng nƣớc. - Xác định điều kiện để có vân giao thoa. 2.1.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong bài - Thí nghiệm về giao thoa sóng của hai nguồn dao động cùng pha, cùng biên độ, cùng tần số. - Thí nghiệm về giao thoa sóng của hai nguồn dao động ngƣợc pha, cùng biên độ, cùng tần số. 2.2. THỰC TẾ DẠY BÀI “GIAO THOA SÓNG” Ở MỘT SỐ TRƢỜNG PHỔ THÔNG 2.2.1. Mục đích điều tra - Tìm hiểu phƣơng pháp dạy của GV và phƣơng phƣơng pháp học của HS, những khó khăn của GV và HS, các sai lầm phổ biến của HS khi học nội dung kiến thức có liên quan. 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Tìm hiểu thực tế sử dụng dụng cụ thí nghiệm có liên quan tới kiến thức đã nêu và tình trạng các bộ thí nghiệm Giao thoa sóng ở trƣờng phổ thông. - Trên cơ sở đó tìm hiểu nguyên nhân của các vấn đề cần khắc phục và đề xuất hƣớng giải quyết nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. 2.2.2. Phƣơng pháp điều tra Để thực hiện nhiệm vụ trên tác giả đã tiến hành: - Điều tra GV: Tác giả trao đổi trực tiếp với GV, xem giáo án cụ thể và dự giờ dạy thực của GV, phát phiếu điều tra lấy thông tin từ các GV (tác giả đã trao đổi với một số GV trƣờng THPT Gia Bình số II, huyện Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh, trƣờng THPT Thuận Thành số I, huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh và một số GV tỉnh Thái Nguyên). - Điều tra HS: Trao đổi trực tiếp với một số HS khối lớp 12 (trƣờng THPT Gia Bình số II, huyện Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh, một số HS tại tỉnh Thái Nguyên). 2.2.3. Kết quả điều tra Tác giả đã tiến hành phát phiếu điều tra GV tại một số trƣờng phổ thông trung học (nội dung phiếu điều tra xem tại phụ lục 1). Kết quả điều tra nhƣ sau: 2.2.3.1. Tình hình dạy - Bài soạn của GV bài Giao thoa sóng thƣờng sất sơ sài, chủ yếu là tóm tắt kiến thức, các câu hỏi trong SGK, dù đã phân định các hoạt động nhƣng các hoạt động của HS và của GV còn nêu rất chung chung, nội dung kiến thức không nêu rõ, không theo đúng pha của tiến trình dạy học hiện đại. Việc tổ chức định hƣớng hoạt động học của HS còn chƣa đƣợc thể hiện rõ trong giáo án. - Hầu nhƣ GV không sử dụng thí nghiệm trong quá trình giảng dạy. Tuy thực tế, dù không có bộ thí nghiệm Giao thoa sóng nƣớc GV vẫn có thể sử dụng một số thí nghiệm khảo sát đơn giản về hiện tƣợng giao thoa nhƣ thí nghiệm dùng cần rung chẳng hạn. 34 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Ngoài ra các GV còn cho biết chỉ có các giáo án thi GV dạy gỏi, các bài dạy có ngƣời dự giờ thì GV mới soạn cẩn thận hơn và có sử dụng thí nghiệm trong bài giảng, còn nói chung GV cho rằng việc chuẩn bị thí nghiệm mất thời gian và không quen sử dụng nên không sử dụng chúng trong đa số giờ dạy của mình. 2.2.3.2. Nội dung bài Giao thoa sóng Qua điều tra kết quả cho thấy - 28,5% GV cho rằng lƣợng kiến thức trong bài là quá sức HS - 71,5% GV cho rằng lƣợng kiến thức trong bài vừa sức HS - 42,9% GV cho rằng kiến thức bài học có tính trừu tƣợng cao - 21,4% GV cho rằng bố cục bài học là hợp lý 2.2.3.3. Tình hình trang thiết bị thí nghiệm Về tình hình trang thiết bị thí nghiệm, nhƣ đã đƣợc tác giả nêu ở trên, bộ thí nghiệm về Giao thoa sóng nƣớc đa số đƣợc cung cấp cho các trƣờng vào khoảng đầu năm 2009, khi đó kiến thức phần này theo chƣơng trình đã đi qua vì vậy đa số GV cũng không quan tâm tới chúng. Còn việc tiến hành thí nghiệm với âm thoa thì một số trƣờng không có phòng thí nghiệm nên GV cũng chẳng biết là những thiết bị thí nghiệm để ở đâu, có những thiết bị gì. Những trƣờng có phòng thí nghiệm thì GV lại không sử dụng thí nghiệm này trên lớp do thí nghiệm này nếu tiến hành thì phải cho HS làm mà lại không đủ âm thoa để tiến hành…. Ở trƣờng đƣợc dạy theo chƣơng trình thí điểm thì đƣợc cung cấp bộ thí nghiệm Giao thoa sóng nƣớc theo phƣơng thức dùng đèn điện có công suất lớn hắt hình ảnh giao thoa lên trần cũng khá phức tạp, hình ảnh quan sát không rõ vì phòng học nhiều ánh sáng, công suất đèn không đủ…. Kết quả điều tra qua phiếu điều tra cho thấy: - 14,2% GV chƣa đƣợc sử dụng bộ thí nghiệm 35 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - 42,9% GV đã đƣợc tiến hành thí nghiệm - 71,5% GV chƣa thực hiện thí nghiệm trong giờ dạy của mình - 100% GV cho rằng cần phải cải tiến bộ thí nghiệm 2.2.3.4. Tình hình học tập của HS và những khó khăn, sai lầm mà HS thƣờng gặp phải Qua thực tế giảng dạy ở trƣờng phổ thông và qua trao đổi với một số GV giảng dạy bộ môn Vật lí, tác giả có một số nhận xét sau về quá trình lĩnh hội kiến thức có liên quan của HS: - Đa số HS học tập còn thụ động, công nhận các kết quả mà thày (cô) giáo cung cấp - HS xác định đƣợc điều kiện để xảy ra hiện tƣợng giao thoa - HS chỉ tập trung nhớ công thức để làm bài tập mà đôi khi không hiểu bản chất, ý nghĩa công thức đó. - HS xác định đƣợc vị trí các giá trị của k trong công thức d = k (tập hợp những điểm dao động với biên độ cực đại tạo thành 1 đƣờng thẳng - đƣờng trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn và những đƣờng hypebol đối xứng nhau qua đƣờng thẳng đó ứng với các giá trị của k cũng đối xứng nhau qua giá trị k = 0 nằm tại đƣờng thẳng nói trên, khi hai nguồn cùng pha) nhƣng hay bị nhầm trong trƣờng hợp ứng với công thức d = (k+ 2 1 ) là vị trí các giá trị của k cũng nhƣ với trƣờng hợp trên. - Trong trƣờng hợp hai nguồn ngƣợc pha HS vẫn nghĩ rằng tập hợp những điểm nằm trên đƣờng trung trực của đoạn thẳng nối hai nguồn dao động với biên độ cực đại (thực tế là chúng đứng yên, không dao động). - Nếu làm bài tập mà độ có độ lệch pha giữa hai nguồn thì ít HS xây dựng lại đƣợc công thức. 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - HS không liên hệ đƣợc giữa bài toán giao thoa và bài toán tổng hợp dao động nên gặp khó khăn khi giải quyết bài toán biên độ dao động của hai nguồn khác nhau. 2.2.3.5. Đề xuất giải pháp khắc phục Trên cơ sở tìm hiểu nguyên nhân dẫn tới những khó khăn của GV và HS trong quá trình giảng dạy, lĩnh hội kiến thức có liên quan, tác giả tiến hành đề tài n._. ở lớp thực nghiệm, theo giáo án GV giảng dạy theo cách thứ nhất. Sau giờ giảng qua trao đổi với các GV trực tiếp giảng dạy và các đồng nghiệp cùng tổ chúng tôi đã đi đến thống nhất sử dụng cách giải quyết thứ hai bởi nó có những ƣu điểm nhƣ đã nêu ở trên. Khi đƣa ra nhận xét về tập hợp các điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu sau khi đã tìm ra điều kiện ∆d, qua quan sát tác giả nhận thấy đa số HS còn thụ động, chấp nhận kết quả GV đƣa ra. Ở lớp thực nghiệm dù đã lƣờng trƣớc vấn đề này, tác giả đã trao đổi rất kĩ với GV giảng dạy tuy vậy HS vẫn còn lúng túng, còn ở lớp đối chứng thì HS đa số chấp nhận kết quả. Về điểm này qua trao đổi chúng tôi nhận thấy GV cần phải lấy một ví dụ cụ thể ( = 2cm chẳng hạn) sau đó xét với k = 1 rồi tìm tập hợp những điểm có d2 – d1 = 2, lúc này HS dễ nhận ra đƣợc tập hợp những điểm đó là một đƣờng hypebol từ đó suy ra với các giá trị có thể của k ta đƣợc họ những đƣờng 62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hybepol. GV cũng cần chỉ rõ với k = 0 thì ta đƣợc một đƣờng thẳng (là đƣờng trung trực của S1S2) chứ không phải đƣờng hybepol.  Hoạt động 4: Thí nghiệm kiểm tra hiện tƣợng giao thoa của hai sóng mặt nƣớc Bởi hình thức tạo ra dao động hơi khác so với hình mô tả trong SGK nên khi sử dụng bộ thí nghiệm GV cần nêu gắn gọn cơ chế tạo ra hai dao động của máy phát dao động. Trƣớc khi điều chỉnh cho hai nguồn dao động ngƣợc pha GV yêu cầu HS đƣa ra sự đoán về hình ảnh sẽ quan sát đƣợc, từ đó HS hiểu rõ hơn về hiện tƣợng giao thoa và không bị nhầm khi làm bài tập. Phần điều kiện để phần tử vật chất tại điểm M nào đó dao động với biên độ cực đại, cực tiểu có thể đƣa ra ngay hoặc ra bài tập về nhà.  Hoạt động 5: Kết luận về hiện tƣợng giao thoa của hai sóng mặt nƣớc Ở hoạt động này, do đã học bài “sóng dừng” nên ở cả hai lớp đa số HS đều trả lời đƣợc câu hỏi. Tuy vậy từ đây GV cũng cần phải nhấn mạnh rằng sóng dừng chỉ là một trƣờng hợp riêng của giao thoa sóng và không chỉ có sóng nƣớc mà bất kì sóng nào (sóng âm, sóng điện từ…) cũng có thể có sự giao thoa.  Hoạt động 6: Điều kiện để có hiện tƣợng giao thoa GV có thể xuất phát từ vị trí nào đó mà phần tử vật chất dao động với biên độ cực tiểu. Nếu độ lệch pha giữa hai sóng thay đổi thì rõ ràng có lúc điểm đó sẽ dao động. Từ đó nếu  biến đổi thì ta không quan sát đƣợc các vân giao thoa và đƣa ra điều kiện để có hiện tƣợng giao thoa.  Hoạt động 7: Ứng dụng Với hoạt động này GV có thể cho HS đọc rồi nêu kết luận.  Hoạt động 8: Sự nhiễu xạ của sóng Với hoạt động này GV có thể cho HS về nhà đọc thêm. 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  Hoạt động 9: Củng cố, dặn dò Qua phân tích và trao đổi chúng tôi nhận thấy lƣợng kiến thức của bài này là khá nhiều và vì vậy trong hoạt động này GV cần nhanh chóng kết luận trọng tâm của giờ học sau đó làm một số bài tập ví dụ trong SGK. Với một số nhận xét cơ bản và với những điểm cần lƣu ý nhƣ ở trên tác giả nhận thấy giáo án đã đƣa ra hoàn toàn có tính khả thi, đảm bảo đƣợc các yêu cầu đã đề ra, đặc biệt tích cực hóa đƣợc hoạt động nhận thức của HS. 3.5.2. Tính khả thi của bộ thí nghiệm đã thiết kế Với việc giảng dạy có thí nghiệm, bài học có tính hiệu quả cao hơn rất nhiều nhƣ: HS chăm chú hơn, sôi nổi hơn, GV không mất nhiều thời gian để mô tả hiện tƣợng hay kết quả của các thí nghiệm mà HS lại nhớ lâu hơn, hiểu rõ và chính xác hơn, có niềm tin vào khoa học hơn… Đặc biệt với thành công của bộ thí nghiệm mà tác giả đã thiết kế, chế tạo tác giả tin tƣởng vững chắc rằng nó sẽ giúp HS hiểu rõ hơn, chính xác hơn sự giao thoa sóng; giúp GV dễ dàng và nhanh chóng hơn trong quá trình mô tả hiện tƣợng này. Ngoài ra bộ thí nghiệm này còn có thể đƣợc sử dụng tại các trƣờng đại học, nó giúp sinh viên nghiên cứu kĩ hơn về hiện tƣợng giao thoa sóng với độ lệch pha bất kì. Đối tƣợng mà tác giả hƣớng tới là HS cấp trung học phổ thông, tuy nhiên nếu chế tạo cho sinh viên các trƣờng đại học thì có thể xét đến cả trƣờng hợp biên độ dao động của hai nguồn khác nhau. 3.6. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THÔNG QUA BÀI KIỂM TRA 3.6.1. Yêu cầu chung về việc xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm Việc xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm sƣ phạm gồm các bƣớc: - Lập bảng thống kê kết quả kiểm tra các bài thực nghiệm sƣ phạm; tính điểm trung bình cộng của các lớp thực nghiệm (X ) và lớp đối chứng (Y ). 64 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Lập bảng xếp loại học tập: Vẽ biểu đồ xếp loại học tập qua bài kiểm tra để so sánh kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. - Lập bảng phân phối tần suất, vẽ đƣờng biểu diễn sự phân phối tần suất của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng qua mỗi lần kiểm tra để so sánh kết quả giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. - Tính toán tham số thống kê theo các công thức sau: + Điểm trung bình cộng là tham số đặc trƣng cho sự tập trung của số liệu: Lớp thực nghiệm: X = n xn ii  ; Lớp đối chứng: Y = n yn ii  + Phƣơng sai nhóm thực nghiệm: S 2 X = n )XX(n 2 ii  ; + Phƣơng sai nhóm đối chứng : S 2 Y = n )YY(n 2 ii  ; + Độ lệch chuẩn: X = 2 XS ; Y = 2 YS (Phƣơng sai S2 và độ lệch chuẩn  là tham số đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng). + Hệ số biến thiên V chỉ mức độ phân tán. VX = X X 100%; VY = Y Y 100%; + Hệ số Student (Là hệ số kiểm tra sự tồn tại của hệ số tƣơng quan): ttt = 22 )( YX SS nYX   Trong đó: Xi là các giá trị điểm của nhóm thực nghiệm. Yi là các giá trị điểm của nhóm đối chứng. n là số HS đƣợc kiểm tra ni là số HS đạt điểm kiểm tra Xi(Yi). 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.6.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm Trong quá trình dự giờ, qua quan sát, theo dõi quá trình học tập của HS, qua việc phân tích băng hình đồng thời phối hợp với kết quả kiểm tra tác giả có đánh giá cơ bản nhƣ sau: - Đánh giá định tính: Giờ học ở lớp thực nghiệm HS tích cực giơ tay phát biểu bài hơn, tích cực tham gia đề xuất các vấn đề mới khi đƣợc GV gợi mở nhiều hơn, giờ học sôi nổi hơn,...so với lớp đối chứng. Ngoài ra khi kết thúc giờ học các em HS còn ùa lên để xem gần hơn bộ thí nghiệm, đƣa ra một số thắc mắc cho chúng tôi,yêu cầu chúng tôi thực hiện lại thí nghiệm... - Đánh giá định lƣợng: Tác giả căn cứ vào kết quả của các bài kiểm tra trắc nghiệm nhằm đánh giá chất lƣợng nắm kiến thức và kỹ năng của học sinh. Kết quả của các bài kiểm tra đƣợc tổng hợp theo bảng 3.3; Phân phối tần suất kết quả kiểm tra đƣợc tổng hợp theo bảng 3.4 (Đề bài kiểm tra xin xem phụ lục 3). Bảng 3.3: Xếp loại kiểm tra Nhóm Số HS Kém Yếu T. Bình Khá Giỏi 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm 39 0 01 11 23 04 % 0 2,56 28,20 58,97 10,26 Đối chứng 39 0 04 16 17 02 % 0 10,26 41,02 43,59 5,13 Điểm trung bình cộng: Nhóm thực nghiệm: X = 6,95 Nhóm đối chứng: Y = 6,33 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.4: Phân phối tần suất kết quả kiểm tra Điểm Nhóm thực nghiệm Nhóm đối chứng Xi(Yi) ni  (%) 2( )i in X X ni  (%) 2( )i in Y Y 0 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 1 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 2 0 0,0 0,00 0 0,0 0,00 3 1 2,6 15,60 0 0,0 0,00 4 0 0,0 0,00 4 10,3 21,78 5 3 7,7 11,41 4 10,3 7,11 6 8 20,5 7,22 12 30,77 1,33 7 15 38,4 0,04 15 38,46 6,67 8 8 20,5 8,82 2 5,13 5,55 9 4 10,3 16,81 2 5,13 14,22 10 0 0,0 0,00 0 0,0 0,0 Tổng 39 100 59,90 39 100 56,66 0 10 20 30 40 50 60 70 Yếu Kém T.Bình Khá Giỏi Thực nghiệm Đối chứng Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra 67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm Đối chứng Đồ thị 3.1: Đồ thị đƣờng phân bố tần suất Các tham số thống kê: - Phƣơng sai: S 2 X = n )XX(n 2 ii  = 1,54 S 2 Y = n )YY(n 2 ii  = 1,45 - Độ lệch chuẩn: X = 2 XS = 1,24 Y = 1,20 - Hệ số biến thiên: VX = X X 100% = 22,16% VY = Y Y 100% = 19,02% - Hệ số Student: ttt = 22 )( YX SS nYX   = 3,18 Tra bảng hệ số Student với hệ số ý nghĩa  = 0,01; n = 78 > 60 ta có t(n,) = t(78;0,01) = 2,36 < ttt Nhƣ vậy, giá trị của hệ số Student theo tính toán lớn hơn giá trị trong bảng lý thuyết với độ tin cậy 99%. Điều này khẳng định giá trị trung bình cộng điểm kiểm tra là có ý nghĩa. 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.7. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ TNSP Qua việc tổ chức, theo dõi và phân tích diễn biến các giờ TNSP, trao đổi với GV và HS tại các trƣờng thực nghiệm, đánh giá kết quả lĩnh hội tri thức của HS qua các bài kiểm tra tác giả nhận có một số nhận xét sau: - Mức độ hứng thú, tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức của HS nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng. - HS ở nhóm thực nghiệm HS đã dần dần hình thành đƣợc thói quen hoạt động nhận thức trong học tập trong các giờ học Vật lí có sử dụng TN - Các tham số thống kê: Phƣơng sai (S2), độ lệch chuẩn (), hệ số biến thiên của nhóm thực nghiệm luôn nhỏ hơn nhóm đối chứng. Nghĩa là độ phân tán về điểm số xung quanh giá trị trung bình của nhóm đối chứng là nhỏ. - Hệ số Student theo tính toán có giá trị lớn hơn các giá trị t(n,) tra trong bảng phân phối Student. Điều này khẳng định điểm số thực nghiệm của nhóm thực nghiệm là hoàn toàn có nghĩa chứ không phải là ngẫu nhiên. - Chất lƣợng học tập của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng đƣợc thể hiện ở chỗ: + Điểm trung bình của HS ở nhóm thực nghiệm X = 6,95, cao hơn nhóm đối chứng Y = 6,33 + Điểm khá giỏi của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng; điểm của nhóm thực nghiệm đa số tập trung ở điểm 7, 8, 9 còn ở nhóm đối chứng chủ yếu tập trung ở các điểm 6, 7, 8 - Các đƣờng biểu diễn sự phân phối tần suất trong kết quả kiểm tra của nhóm thực nghiệm đều nằm về bên phải và dịch chuyển theo chiều tăng của điểm số X, so với nhóm đối chứng, chứng tỏ chất lƣợng học tập của nhóm thực nghiệm tốt hơn nhóm đối chứng. 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên KẾT LUẬN CHƢƠNG III Trên cơ sở phân tích số liệu điều tra và xử lý kết quả TNSP bằng phƣơng pháp thống kê toán học có thể rút ra một số kết luận sau: + Các phƣơng án thí nghiệm đạt hiệu quả dạy học cao, kích thích hứng thú, phát huy đƣợc tính tích cực, tự lực của HS, thể hiện đƣợc rõ vai trò quan trọng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí. + Tiến trình các bài soạn thảo phù hợp với trình độ nhận thức của HS và với thời gian hạn hẹp của tiết học. Kết quả thu đƣợc trong quá trình TNSP là chân thực khách quan. + Hệ thống câu hỏi định hƣớng phù hợp với lôgic hình thành kiến thức. Qua việc tổ chức các tình huống học tập và đƣa ra các câu hỏi phát vấn cùng với sự định hƣớng hoạt động học tập của GV nhằm tạo cơ hội để HS tham gia vào các quá trình tìm tòi, giải quyết vấn đề, tạo động cơ thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của HS dẫn đến chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS đƣợc nâng lên. + Qua bài giảng thực nghiệm với sự chỉ dẫn của GV, HS đã mạnh dạn đề xuất đƣợc nhiều ý kiến có giá trị cho bài học, độc đáo và có khả năng nêu dự đoán, kiểm tra dự đoán đƣợc thông qua quan sát thí nghiệm. + Trong quá trình học tập HS đƣợc tham gia xây dựng bài, rút ra kết luận, đƣợc trao đổi, tranh luận, diễn đạt suy nghĩ của mình thông qua sự trả lời các câu hỏi trƣớc các bạn và GV. Từ đó tạo hứng thú, kích thích tích cực, tự lực học tập của HS. Đồng thời qua đó GV kiểm soát đƣợc hoạt động nhận thức của HS, kịp thời uốn nắn, khắc phục khó khăn và sai lầm của HS. Kết quả TNSP chứng tỏ đề tài có tính khả thi, phù hợp với đặc điểm nhận thức của HS, giả thuyết khoa học của đề tài là đúng đắn. 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên KẾT LUẬN CHUNG 1. KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu đề tài “Thiết kế, chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa sóng nƣớc nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao)” tác giả nhận thấy tuy trình độ năng lực còn hạn chế song dƣới sự hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình của TS. Trần Đức Vƣợng và sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu đã đặt ra. Những kết quả thu đƣợc bao gồm:  Về lí luận: - Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về việc phát huy tính tích cực trong dạy học. Các khái niệm nhƣ hứng thú, tích cực, tự lực học tập của HS, các phƣơng pháp dạy học nâng cao chất lƣợng học tập của HS đã đƣợc trình bày và phân tích cụ thể. Thực trạng dạy học Vật lí ở một số trƣờng phổ thông đã đƣợc khảo sát, điều tra thu đƣợc các dữ liệu cần thiết phục vụ cho đề tài. Từ đó đã vận dụng để làm sáng tỏ thêm lý thuyết hoạt động dạy và học theo hƣớng phát huy tính tích cực của HS; GV là ngƣời tổ chức chỉ đạo, hƣớng dẫn, giúp đỡ cho HS tham gia vào quá trình tìm tòi, giải quyết vấn đề, tạo điều kiện phát triển hoạt động nhận thức, tích cực, tự lực cho HS. - Làm rõ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí, xây dựng cấu trúc các bƣớc sử dụng thí nghiệm theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí, đồng thời khẳng định những khả năng vận dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông.  Về thực tiễn: - Thiết kế đƣợc 01 bộ thí nghiệm về sóng nƣớc với các thí nghiệm có thể thực hiện bao gồm: + Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng sóng tròn trên mặt nƣớc + Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng nhiễu xạ qua khe hẹp 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Thí nghiệm sóng phẳng trên mặt nƣớc + Thí nghiệm khảo sát hiện tƣợng giao thoa sóng với độ lệch pha giữa hai sóng tới là bất kì - Vận dụng những quan điểm của lý luận dạy học hiện đại soạn thảo đƣợc tiến trình dạy học bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) có sử dụng thí nhiệm đã thiết kế, chế tạo nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của HS. Quá trình thực nghiệm sƣ phạm chứng tỏ tính khả thi của bộ thí nghiệm đã chế tạo và phƣơng án dạy học đã đƣợc soạn thảo. Kết quả đề tài chứng tỏ việc tổ chức thí nghiệm trong dạy học Vật lí phù hợp với đặc điểm nhận thức và tâm sinh lý của HS phổ thông. HS đã bƣớc đầu làm quen với việc quan sát thí nghiệm để nghiên cứu Vật lí, hào hứng, phấn khởi để tiếp thu, nắm vững kiến thức. 2. HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN Bên cạnh những đóng góp của luận văn nhƣ tác giả đã nêu ở trên, luận văn còn một số hạn chế sau: - Bộ thí nghiệm mới chỉ dừng lại ở thí nghiệm biểu diễn mà chƣa thể ở thí nghiệm thực tập. Điều này một phần cũng xuất phát từ việc chƣơng trình không yêu cầu tiến hành thí nghiệm biểu diễn, một phần cũng xuất phát từ việc quá trình quan sát thí nghiệm phải ở khoảng cách nhất định mới có thể qua sát rõ và nhƣ vậy nếu cho HS làm thì HS cũng khó quan sát. - Do điều kiện hạn chế về thời gian, tác giả mới chỉ thực nghiệm tại hai lớp. Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả của nó chƣa mang đầy đủ tính khái quát. Điều này là do khi tác giả nhận đề tài thì phần kiến thức có liên quan HS đã học xong, nếu phải đợi đến giữa tháng 9/2009 mới thực nghiệm thì tác giả không kịp hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Vì vậỵ, tác giả phải tiến hành vào thời gian hè nên số lớp có thể thực nghiệm bị hạn chế. 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3. KIẾN NGHỊ Qua việc triển khai nghiên cứu đề tài, tác giả có một số đề xuất, kiến nghị sau: - Bố cục của bài Giao thoa sóng - Vật lí 12 (nâng cao) là hợp lý, tuy nhiên lƣợng kiến thức còn nhiều. Tác giả đề nghị bộ Bộ Giáo dục & Đào tạo cho mục 4 của bài này vào phần đọc thêm. - Tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong các giờ học bộ môn Vật lí ở trƣờng phổ thông - Đề nghị Bộ Giáo dục & Đào tạo, các cơ quan có liên quan nghiên cứu, cải tiến bộ thí nghiệm tác giả đã thiết kế, chế tạo để có thể sản xuất đồng loạt và cung cấp cho các trƣờng phổ thông trong cả nƣớc. - Tăng cƣờng cơ sở vật chất: phòng học, lớp, bàn ghế đúng tiêu chuẩn do Bộ Giáo dục & Đào tạo quy định, đặc biệt là phòng học bộ môn, thiết bị thí nghiệm đáp ứng việc tiến hành thí nghiệm trong giờ dạy. - Chú trọng bồi dƣỡng cho GV năng lực tổ chức thực hiện các tiết học có sử dụng thí nghiệm. - Nghiên cứu biên chế một cán bộ chuyên trách về thí nghiệm tại mỗi trƣờng để giúp cho GV thực hiện các thí nghiệm trong giờ dạy đƣợc thuận lợi hơn. - Đề nghị trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên cho phép các học viên nhận đề tài sớm hơn để chúng tôi có nhiều thời gian nghiên cứu hơn, thuận lợi hơn trong quá trình chọn đề tài và trong quá trình thực nghiệm, tránh đƣợc những khó khăn nhƣ tác giả gặp phải. 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đoàn Văn Đức (2006), Chế tạo và sử dụng bộ thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh khi dạy học một số kiến thức phần sóng cơ học (Vật lí 12 – Trung học phổ thông), Đề tài luận văn thạc sỹ Giáo dục. [2]. Hoàng Thị Lan Hƣơng (2006), Sử dụng phối hợp các thí nghiệm thật và thí nghiệm mô phỏng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh khi dạy học một số kiến thức phần “sóng cơ” theo chương trình thí điểm Vật lí 12 – Ban Khoa học Tự nhiên – Bộ 2, Đề tài luận văn Thạc sỹ Giáo dục. [3]. Nguyễn Văn Khải (chủ biên), Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2008), Lý luận dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Giáo dục. [4]. Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên), Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tƣ (2008), Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục. [5]. Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên), Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tƣ (2008), Bài tập Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục. [6]. Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên), Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tƣ (2008), Sách giáo viên Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục. [7]. Nguyễn Trọng Sửu, Nguyễn Hải Châu (2007), Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục trung học phổ thông, NXB Giáo dục. [8]. Phạm Hữu Tòng (2001), Lý luận dạy học Vật lí, NXB Giáo dục. 74 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên [9]. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003), Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sƣ phạm. [10]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học Vật lí, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. [11]. Tô Văn Bình (2006), Thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông (Bài giảng chuyên đề đạo tạo Cao học Thạc sỹ), Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên. [12]. Nguyễn Văn Khải (1999), Những vấn đề cơ bản của lý luận dạy học vật lí (Bài giảng chuyên đề đạo tạo Cao học Thạc sỹ), Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên, Thái Nguyên. [13]. Lâm Quang Thiệp (2004). Những cơ sở của kỹ thuật trắc nghiệm, Bộ Giáo dục và Đào tạo, Vụ Đại học. [14]. Tổ PPGD Vật lý trƣờng ĐHSP Hà Nội. Giáo trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí THPT (Bài giảng cho sinh viên khoa Vật lí), trƣờng ĐHSP Hà Nội. [15]. Tổ PPGD Vật lý trƣờng ĐHSP - ĐH Thái Nguyên. Giáo trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí THPT (Bài giảng cho sinh viên khoa Vật lí), trƣờng Đại học Sƣ phạm, Thái Nguyên. [16]. Thái Duy Tuyên (1999), Những vấn đề cơ bản của giáo dục hiện đại, NXB Giáo dục, Hà Nội [17]. Viện hàn lâm khoa học Liên Xô, Viện Hàn lâm khoa học Sƣ phạm CHDC Đức (1983), Phương pháp giảng dạy Vật lí trong các trường phổ thông Liên Xô và Cộng hoà dân chủ Đức, NXB Giáo dục, Hà Nội. [18]. Lê Công Thiêm, Nguyễn Đức Vũ (2004), Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục, NXB ĐHSP Hà Nội. 75 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên [19]. Lê Công Thiêm (chủ biên), Một số vấn đề hiện nay của phương pháp dạy học đại học, NXB Giáo dục, Hà Nội. [20]. Lê Công Thiêm, Lê Văn Giáo, Lê Thúc Tuấn (2006), Thiết kế bài dạy học vật lí và trắc nghiệm khách quan môn Vật lý trung học phổ thông, NXB giáo dục, Hà Nội. [21]. Nguyễn Thị Hồng Việt (2003), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý trường THPT, NXB Giáo dục, Hà Nội. [22]. Hoàng Chúng (1983), Phương pháp thống kê toán học trong khoa học giáo dục, NXB Giáo dục. [23]. Hồ Ngọc Đại (1983), Tâm lý học dạy học, NXB Giáo dục, Hà Nội. [24]. I.F.Kharlamụp (1978), Phát huy tính tích cực học tập của HS như thế nào, Tập 1, NXB Giáo dục. 76 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên PHỤ LỤC 1 PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN VỀ BỘ THÍ NGHIỆM GIAO THOA SÓNG NƢỚC (Phiếu chỉ phục vụ nghiên cứu khoa học không có mục đích đánh giá giáo viên) I. Thông tin cá nhân: Họ và tên: ...............................................................................Nam  Nữ  Trƣờng: .......................................................................................................... Năm công tác: ................................................................................................. Năm giảng dạy chƣơng trình lớp 12: .............................................................. Cách góp ý: Hãy đánh dấu X vào những ô tƣơng ứng với ý kiến mà thày (cô) đồng ý. II. Nội dung phỏng vấn Câu 1: Thày cô hãy cho biết một vài thông tin về bộ thí nghiệm giao thoa sóng nƣớc  Chƣa từng nhìn thấy  Mới chỉ nhìn thấy, chƣa sử dụng  Đã nghiên cứu, làm thử nhƣng chƣa sử dụng vào bài giảng trên lớp  Đã sử dụng vào bài giảng trên lớp Câu 2: Theo thày (cô) nội dung chƣơng trình bài “giao thoa sóng” (Bài 16, SGK nâng cao, chƣơng II, Vật lí 12) có đặc điểm: - Về lƣợng kiến thức:  Quá sức HS  Vừa sức HS  Dƣới sức HS - Về tính trừu tƣợng:  Cao  Trung bình  Thấp - Về bố cục bài học:  Hợp lí  Chƣa hợp lí 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Câu 3: Theo thày (cô) bộ thí nghiệm giao thoa sóng nƣớc đã đƣợc cung cấp tại phòng thí nghiệm có đặc điểm: - Về sự cần thiết trong bài giảng:  Cần thiết  Có hay không đều đƣợc  Không cần - Về khả năng thành công của thí nghiệm:  Cao  Trung bình  Thấp - Về tính thuận tiện:  Dễ sử dụng  Trung bình  Khó sử dụng - Về khả năng điều chỉnh:  Dễ điều chỉnh  Trung bình  Khó điều chỉnh - Về thẩm mỹ:  Đẹp  Trung bình  Ít thẩm mỹ Câu 4: Quan điểm của thày (cô) về sự cải tiến bộ thí nghiệm  Cần cải tiến  Không cần cải tiến Câu 5: Nếu cải tiến thì cần phải cải tiến theo hƣớng  Dễ sử dụng hơn  Dễ điều chỉnh các thông số hơn  Hình ảnh quan sát rõ hơn  Khoảng thay đổi tần số rộng hơn  Phải thay đổi đƣợc khoảng cách của hai nguồn  Chỉ cần xét đƣợc hai trƣờng hợp hai nguồn cùng pha và ngƣợc pha  Phải khảo sát đƣợc trƣờng hợp độ lệch pha của hai nguồn là bất kì  Phải thay đổi đƣợc biên độ dao động của hai nguồn Xin chân thành cảm ơn các thày, cô! 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ BỘ THÍ NGHIỆM GIAO THOA SÓNG NƢỚC Hình 3.10. Hình ảnh gian thoa trên màn nhừa mờ Hình 3.8. Màn nhựa mờ Hình 3.8. Bể nƣớc và gƣơng phẳng Hình 3.6. Máy phát dao động Hình 3.7. Hệ thống cam lệch tâm Hình 3.9. Hình ảnh giao thoa sóng trên mặt nƣớc 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên PHỤ LỤC 3: NỘI DUNG ĐỀ KIỂM TRA Câu 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói về sự giao thoa sóng? A. Giao thoa sóng là sự tổng hợp các sóng khác nhau trong không gian. B. Điều kiện để có giao thoa là các sóng phải là sóng kết hợp nghĩa là chúng phải cùng tần số, cùng pha hoặc có hiệu số pha không đổi theo thời gian. C. Quỹ tích những điểm dao động cùng pha là một hyperbol. D. Điều kiện để biên độ sóng cực đại là các sóng thành phần phải ngƣợc pha. Câu 2: Trong hiện tƣợng giao thoa sóng trên mặt một chất lỏng với hai nguồn có cùng phƣơng trình dao động u0 = ACos(t) và khoảng cách hai nguồn là ℓ. Điểm M cách hai nguồn d1 và d2 có biên độ dao động cực đại khi: A. d1 – d2 = k )/2 B. d1 + d2 = k  C. d1 – d2 = (2k+ 1)/2 D. d1 – d2 = k  Câu 3: Tại hai điểm A, B trên mặt nƣớc dao động cùng tần số 16(Hz), cùng pha cùng biên độ. Điểm M trên mặt nƣớc dao động với biên độ cực đại với MA = 30(cm) và MB = 25,5(cm), giữa M và đƣờng trung trực của AB có hai dãy cực đại khác. Vận tốc truyền sóng trên mặt nƣớc là: A. 36cm/s B. 24cm/s C. 20,6cm/s D. 28,7cm/s Câu 4: Hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 10(cm) có chu kì sóng là 0,2(s). Vận tốc truyền sóng trong môi trƣờng là 25(cm/s). Số cực đại giao thoa trong khoảng S1S2 (kể cả S1 và S2 ) là: A. 4. B. 3 C. 5 D. 7 Câu 5: Trong các yếu tố sau đây của hai nguồn phát sóng: I- Cùng pha. II- Cùng biên độ. III- Cùng chu kì. IV- Hiệu số pha không đổi theo thời gian. Muốn có hiện tƣợng giao thoa sóng hai nguồn sóng phải thoả mãn các yếu tố: 80 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên A. I, II B. II, III C. II, IV D. III, IV Câu 6: Hai nguồn dao động S1,S2 kết hợp, cùng pha, cùng tần số 10(Hz) và có biên độ a1 = 5(cm), a2 = 7(cm). Vận tốc truyền sóng là 1(m/s). Điểm M cách S1 50(cm) và cách S2 30(cm) dao động với biên độ: A. 7(cm) B. 0 C. 2(cm). D. 12(cm) Câu 7: Trên mặt thoáng của chất lỏng có hai nguồn kết hợp A, B có phƣơng trình dao động là: A Bu u 2Cos10 t(cm)  . Vận tố truyền sóng là 3m/s. Phƣơng trình sóng tại M cách A, B một khoảng lần lƣợt d1 = 15cm; d2 = 20cm là: A. 7 u 2Cos Cos(10 t )(cm) 12 12      B. 7 u 4Cos Cos(10 t )(cm) 12 12      C. 7 u 4Cos Cos(10 t )(cm) 12 12      D. 7 u 2 3Cos(10 t )(cm) 6     Câu 8: Trên mặt chất lỏng tại có hai nguồn kết hợp A, B dao động với chu kỳ 0,02s. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 15cm/s. Trạng thái dao động của M1 cách A, B lần lƣợt những khoảng d1 = 12cm; d2 = 14,4cm và của M2 cách A, B lần lƣợt những khoảng d1 = 16,5cm; d2 = 19,05cm là: A. M1 và M2 dao động với biên độ cực đại. B. M1 đứng yên không dao động và M2 dao động với biên độ cực đại . C. M1 dao động với biên độ cực đại và M2 đứng yên không dao động. D. M1 và M2 đứng yên không dao động. Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa trên mặt nƣớc có hai nguồn kết hợp S1 và S2 dao động cùng tần số f = 20(Hz), cùng biên độ và cùng pha ban đầu. Vận tốc truyền sóng trên mặt nƣớc là 60(cm/s). Tại điểm M có MS1 = 30(cm) và MS2 = 50(cm). Từ M vào đƣờng trung trực của S1S2 còn có bao nhiêu vân cực đại (không tính đƣờng qua M và đƣờng trung trực của S1S2) A. 4 vân. B. 5 vân. C. 6 vân. D. 7 vân. 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Câu 10: Hiện tƣợng giao thoa sóng xảy ra khi có: A. Hai sóng chuyển động ngƣợc chiều nhau giao nhau. B. Hai sóng dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau. C. Hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng pha, cùng tần số giao nhau. D. Hai sóng xuất phát từ hai nguồn cùng pha, cùng biên độ giao nhau. Câu 11: Khi có hiện tƣợng giao thoa của 2 sóng nƣớc cùng biên độ, cùng phƣơng và ngƣợc pha, những điểm nằm trên đƣờng trên đƣờng trung trực của đƣờng thẳng nối 2 nguồn sẽ: A. Dao động với biên độ lớn nhất B. Dao động với biên độ nhỏ C. Dao động với biên độ bất kì D. Đứng yên Câu 12: Trong hiện tƣợng giao thoa sóng cơ học với hai nguồn A và B thì khoảng cách ngắn nhất giữa điểm dao động với biên độ cực đại với điểm dao động cực tiểu trên đoạn AB là: A. 0,25 B. 0,5 C. Bội số của  D.  Câu 13: Ý nghĩa của hiện tƣợng giao thoa sóng là: A. Khi có hiện tƣợng giao thoa xảy ra thì có thể kết luận đối tƣợng đang nghiên cứu có bản chất sóng. B. Khi có hiện tƣợng giao thoa xảy ra thì có thể kết luận hai sóng giao thoa là 2 sóng có cùng biên độ. C. Khi có hiện tƣợng giao thoa xảy ra thì đo đƣợc vận tốc truyền sóng. D. Cả 3 ý nghĩa trên đều đúng. Câu 14: Trong thí nghiệm giao thoa sóng âm trong không khí, hai nguồn âm A, B có phƣơng trình uA = uB = Cos1160t (m). Vận tốc âm trong không khí là 348 m/s. Tại một điểm M cách nguồn âm A, B d1 = 4,2 m và d2 = 5,7 m: 82 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên A. Nghe thấy âm to nhất. B. Không nghe thấy gì . C. Âm có độ to trung bình D. Không kết luận đƣợc. Câu 15: Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm dao động với tần số 20Hz. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1,5m/s. Số gợn lồi và số điểm đứng yên không dao động trên đoạn AB là: A. Có 14 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. B. Có 13 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động. C. Có 14 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. D. Có 13 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động. Câu 16: Phƣơng trình sóng tại một điểm là y = 25sin(20t + 5x) cm, trong đó x đo bằng cm và t đo bằng giây. Phát biểu nào sau đây là sai? A. Biên độ sóng là 25(cm) B. Vận tốc truyền sóng là 4(cm/s). C. Vận tốc dao động cực đại là 5(m/s) D. Sóng truyền theo chiều dƣơng trục ox. Câu 17: Hai điểm MN = 20(cm) trên mặt chất lỏng dao động cùng pha cùng tần số 50(Hz) và cùng biên độ. Vận tốc truyền sóng là 100(cm/s). Trên MN có số điểm không dao động là: A. 18 B. 19 C. 21 D. 20 Câu 18: Trong hiện tƣợng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng với hai nguồn có cùng phƣơng trình dao động u = U0Cost. Nhận xét nào sau đây là sai? A. Phần tử dao động với biên độ lớn nhất là 2A B. Mọi phần tử đều có biên độ nằm trong khoảng 0 tới 2A C. Phần tử chất lỏng tại nguồn dao động với biên độ A D. Cả A, B đều sai 83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Câu 19: Một sóng âm đƣợc mô tả bởi phƣơng trình: y = Asin2π         x T t . Vận tốc dao động cực đại của phần tử môi trƣờng bằng 4 lần vận tốc truyền sóng khi: A. λ = 4πA B. λ = 2 A C. λ = πA D. λ = 4 A Câu 20: Hai nguồn S1, S2 dao động kết hợp cùng tần số 10Hz, với biên độ 5cm và 7cm, vận tốc truyền sóng là 1m/s. Điểm M cách S1 50cm; cách S2 30cm dao động với biên độ: A. 7cm B. 0 C. 2cm D. 12cm ._.