THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ

THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN EBOOK PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ

MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU..................................................................................... 1 Phần I:MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ............ 3 1. Một số khái niệm cơ bản ......................................................................... 3 1.1. Khái niệm trực quan ............................................................................. 3

IC IA L

1.2. Khái niệm phương tiện trực quan .......................................................... 3 1.3. Khái niệm phương tiện dạy học ............................................................ 3 1.4. Khái niệm phương tiện giáo dục ........................................................... 3 1.5. Khái niệm thiết bị dạy học .................................................................... 4

FF

1.6. Khái niệm hiệu quả .............................................................................. 4 1.7. Khái niệm hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học ......................................... 4

O

1.8. Khái niệm chất lượng dạy học .............................................................. 5 2. Thí nghiệm Vật lý ................................................................................... 5

N

3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lý ........................................... 10

Ơ

3.1. Vai trò của thí nghiệm Vật lý trong dạy học truyền thống..................... 10

H

3.2. Vai trò của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại................... 11

N

4. Xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý ở trường trung học cơ sở .............................................................................. 13

Y

4.1. Khái niệm “thí nghiệm đơn giản”........................................................ 13

U

4.2. Ý nghĩa của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học

Q

Vật lý ....................................................................................................... 13 4.3. Các yêu cầu đối với việc xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc

M

sống: ........................................................................................................ 15

KÈ

4.4. Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý ................................................................................. 16

ẠY

4.5. Vị trí của thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề ........... 16

D

4.6. Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống: ........................................................................................................ 17 5. Qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý .......................................................................................... 18 5.1. Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ................. 18 5.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ................... 20

Phần II: XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG QUÁ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ.............................. 25 2.1.Sự tồn tại và áp suất gây bởi không khí. ............................................... 25 2.2.Không khí có trọng lượng không ? ....................................................... 25 2.3.Không khí nóng không khí lạnh cái nào nặng hơn? ............................... 26

IC IA L

2.5.Trạng thái cân bằng ............................................................................. 27 2.6.Tác dụng của sức căng mặt ngoài......................................................... 28 2.7.vật nổi ................................................................................................ 29 2.8.Áp suất không khí ............................................................................... 29

FF

2.9.Tác dụng của áp suất – Bỏ trứng vào chai............................................. 30 2.10.Áp suất mao dẫn và áp suất trong phòng............................................. 31

O

2.11.Bình phun và nguyên tắc tên lửa ........................................................ 32

N

2.12.Quan sát sóng âm .............................................................................. 32

Ơ

2.13.Sự truyền âm trong không khí............................................................ 33 2.14.Sự dãn nở vì nhiệt ............................................................................. 33

H

2.15.Hấp thụ nhiệt .................................................................................... 34

N

2.16.Nguyên lý máy chụp hình đơn giản .................................................... 34

Y

2.17.Sự phản xạ toàn phần của ánh sáng .................................................... 35

U

2.18.Ánh sáng qua hai vật trong suất có cùng chiết suất : vật biến mất ........ 36

Q

2.19.Động cơ điện..................................................................................... 37 2.20. Lực từ.............................................................................................. 38

M

2.21. Truyền âm qua môi trường vật chất – Nói chuyện qua điện thoại tự tạo

KÈ

................................................................................................................ 39

2.22. Đối lưu chất khí: .............................................................................. 40

ẠY

2.24. Loa điện điện ................................................................................... 41 2.25. Tương tác từ của hai cuộn dây có dòng điện chạy qua ........................ 43

D

2.26. Dòng điện xoay chiều ....................................................................... 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................... 45

LỜI GIỚI THIỆU

IC IA L

Một trong những mục tiêu của đổi mới giáo dục ở nước ta hiện nay là: Giáo dục con người Việt Nam phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm năng của mỗi cá nhân; có hiểu biết và kỹ năng cơ bản, khả năng sáng tạo để làm chủ bản thân, sống tốt và làm việc hiệu quả. Để hướng tới mục tiêu đó, cần phải có sự đổi mới đồng bộ về mục tiêu giáo dục, chương trình giáo dục, phương pháp giáo dục, cách thức kiểm tra đánh giá và công tác quản lí giáo dục. Theo hướng đi này, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những dự kiến thay đổi đối với chương trình giáo dục phổ thông, từ mục tiêu đến nội dung, phương pháp, các hình thức tổ chức dạy học và cách thức kiểm tra đánh giá.

Toàn bộ các dự kiến này được thể hiện trong Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Chúng ta đang ở thế kỉ 21, thế kỉ mà thế giới đang xảy ra sự bùng nổ khoa học và công nghệ, đây cũng là thế kỉ mà tri thức và trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quan trọng quyết định sự phát triển của xã hội.

Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với các nước trong khu vực và trên thế giới. Tình hình trên đòi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ, trong đó đổi mới về phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt. Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và đã nêu rõ trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Mục tiêu chủ yếu là giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả các bậc học, coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy, sáng tạo và năng lực thực hành. Rõ ràng, ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới, mục đích giáo dục hiện nay không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề.

Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực của bản thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ.

D

ẠY

Vật lý là một bộ môn khoa học thực nghiệm. Tư tưởng chủ đạo của sách giáo khoa mới là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn là thông qua các thí nghiệm và thực hành gắn với cuộc sống . Điều đó không chỉ tích cực hoá việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học. Vì thế, các phương tiện thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong quá trình dạy học Vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay.

Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm Vật lý gắn kết cuộc sống là hoạt động nhiều ý nghĩa và có nhiều 1

tác dụng: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập và sáng tạo của học sinh.

IC IA L

Tài liệu này nhằm giới thiệu đến giáo viên Vật lý Trung học cơ sở tham gia bồi dưỡng thường xuyên hè năm 2018 một số vấn đề chung về thí nghiệm Vật lý và giới thiệu một số thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong quá trình dạy học. Mục tiêu đặt ra là nhằm giúp giáo viên có cơ sở để chuẩn bị tốt hơn cho việc thực hiện chương trình sách giáo khoa mới.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Nhóm biên soạn đã cố gắng trình bày tài liệu theo cách thức cô đọng, cụ thể để giúp giáo viên có thể tự nghiên cứu trong quá trình bồi dưỡng. Do thời gian biên soạn gấp gáp nên có thể tài liệu này vẫn còn những hạn chế nhất định. Tác giả rất mong nhận được những góp ý xây dựng từ nhiều kênh để bổ sung, hoàn thiện thêm.

2

Phần I MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1. Một số khái niệm cơ bản 1.1. Khái niệm trực quan

IC IA L

Khái niệm trực quan thường được sử dụng rộng rãi trong dạy học nhưng “trực quan là gì” thì lại ít được định nghĩa trong các tài liệu sư phạm. Từ sự nghiên cứu lí luận và qua trải nghiệm thực tiễn, ta có thể hiểu: Trực quan là khái niệm biểu thị tính chất của hoạt động nhận thức, trong đó, những thông tin thu được từ các sự vật và hiện tượng của thế giới bên ngoài nhờ sự cảm nhận trực tiếp của các cơ quan cảm giác của con người .

FF

1.2. Khái niệm phương tiện trực quan

N

O

Phương tiện trực quan là những công cụ mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trình dạy học nhằm tạo ra những biểu tượng, hình thành những khái niệm cho học sinh thông qua sự tri giác trực tiếp bằng các giác quan của của học sinh.

Ơ

Thí dụ: các vật tự nhiên như cây, hoa quả, các sản phẩm, máy móc; các vật tượng trưng như: tranh ảnh, bản đồ, mô hình, phim ảnh… dùng để dạy học.

H

1.3. Khái niệm phương tiện dạy học

Q

U

Y

N

Phương tiện dạy học là một khái niệm rộng hơn phương tiện trực quan. Đó là những công cụ mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trình dạy học nhằm đạt được mục tiêu dạy học. Những công cụ này giúp người giáo viên tổ chức, điều khiển quá trình dạy học thông qua các hoạt động như kích thích hoạt động nhận thức, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra đánh giá…, và giúp học sinh tổ chức hoạt động nhận thức của mình một cách hiệu quả .

Các phương tiện dạy học được sử dụng chủ yếu trong nhà trường là:

KÈ

M

- Các vật thật (động vật, thực vật trong tự nhiên; các khoáng vật; mẫu hóa chất; các hiện tượng Vật lý, Hóa học); các vật tượng trưng (bản đồ, sơ đồ, biểu đồ, đồ thị, bản vẽ…); vật tạo hình (tranh ảnh, mô hình, hình vẽ, phim…).

- Thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm.

D

ẠY

- Các phương tiện mô tả đối tượng và hiện tượng bằng lời nói, bằng kí hiệu (sách giáo khoa, sách hướng dẫn, các tài liệu in, các công thức, phương trình…).

- Các phương tiện kĩ thuật dạy học (phương tiện nghe – nhìn, camera, máy dạy học, máy kiểm tra, computer…) .

1.4. Khái niệm phương tiện giáo dục Phương tiện giáo dục là một khái niệm rộng dùng để chỉ tất cả các dụng cụ (phương tiện) mà giáo viên và học sinh sử dụng trực tiếp trong quá trình giáo dục 3

(nghĩa rộng) thông qua các hoạt động của nó (dạy học, lao động sản xuất, vui chơi, sinh hoạt tập thể, hoạt động xã hội…) và các điều kiện dạy học cần thiết cho các hoạt động đó (nhà cửa, bàn ghế, xưởng, trường, sân bãi…) .

1.5. Khái niệm thiết bị dạy học

IC IA L

Thiết bị dạy học là thuật ngữ chỉ một đối tượng vật chất hoặc một tập hợp đối tượng vật chất, mà đối với giáo viên, chúng là phương tiện để điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh; còn đối với học sinh, đó là nguồn tri thức, là phương tiện để học sinh lĩnh hội tri thức, hình thành kĩ năng nhằm thực hiện các mục đích dạy học .

FF

Thiết bị dạy học được cung cấp cho các trường phổ thông hiện nay còn là một sản phẩm hàng hoá đặc biệt, vì nó phải tuân theo các tiêu chí rất chặt chẽ và phải đáp ứng nhiều yêu cầu của người sử dụng.

1.6. Khái niệm hiệu quả

O

Theo cuốn Đại từ điển Tiếng Việt : “Hiệu quả là kết quả như yêu cầu của việc làm mang lại.”

Ơ

N

Quan niệm này cho thấy, hiệu quả là một khái niệm luôn gắn liền với một việc làm, một hoạt động nhất định. Nói đến hiệu quả là nói đến kết quả mang lại của một việc làm, một hoạt động so với yêu cầu nêu ra.

H

1.7. Khái niệm hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học

U

Y

N

Dựa vào định nghĩa khái niệm “hiệu quả” ở trên, ta có thể nêu ra định nghĩa khái niệm “hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học” như sau: “Hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học là kết quả việc sử dụng thiết bị dạy học mang lại so với yêu cầu đặt ra đối với việc sử dụng thiết bị dạy học.”

Q

Để xác định hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học thì trước hết phải xác định các yêu cầu đối với việc sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học.

KÈ

M

Trong quá trình dạy học, học sinh tiến hành nhận thức thế giới dưới sự điều khiển của giáo viên và nhờ các thiết bị dạy học. Thiết bị dạy học là công cụ lao động sư phạm của giáo viên và học sinh. Sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

D

ẠY

- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo cung cấp cho học sinh thông tin về các hiện tượng và đối tượng nghiên cứu một cách đầy đủ và chính xác, làm cho học sinh hiểu sâu và nắm chắc kiến thức, tránh chủ nghĩa hình thức trong kiến thức của học sinh.

- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao tính trực quan của dạy học, mở rộng khả năng tiếp cận các đối tượng, hiện tượng.

- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo kích thích hứng thú học tập ở học sinh, thoả mãn nhu cầu nhận thức của học sinh.

- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao nhịp độ nghiên cứu tài liệu học tập của học sinh.

4

- Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh, tạo điều kiện để học sinh hoạt động tự lực chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ năng.

Vậy hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học là kết quả đáp ứng năm yêu cầu trên của việc sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học.

1.8. Khái niệm chất lượng dạy học

IC IA L

Theo cuốn Đại từ điển Tiếng Việt : “Chất lượng là cái làm nên phẩm chất, giá trị của con người, sự vật. Chất lượng là cái tạo nên bản chất sự vật, làm cho sự vật này khác với sự vật kia.”

O

FF

Ở đây, dạy học là hoạt động cơ bản để thực hiện mục tiêu giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ thành những chủ nhân tương lai có đức, có tài, làm cho học sinh trở thành những người lao động thông minh, người công nhân có ý thức. Sản phẩm của hoạt động dạy học là sự phát triển về trí tuệ (kiến thức, kĩ năng) và nhân cách của học sinh. Xét theo mục tiêu đào tạo con người mới thì chất lượng dạy học bao gồm chất

Ơ

N

lượng nắm vững kiến thức, kĩ năng, sự phát triển các năng lực, sự chuyển biến, phát triển về thái độ, phẩm chất nhân cách của học sinh.

N

H

Theo tác giả Phạm Hữu Tòng thì chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh được thể hiện qua các dấu hiệu sau: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính áp dụng được và tính bền vững. Cụ thể như sau:

Y

- Tính chính xác của kiến thức được đặc trưng bởi sự phù hợp nội dung biểu đạt kiến thức của học sinh với nội dung khoa học của kiến thức đó.

Q

U

- Tính khái quát của kiến thức được đặc trưng bởi tỉ lệ dấu hiệu bản chất trong các dấu hiệu mà học sinh chọn dùng để phản ánh (trình bày lại) về sự vật, hiện tượng.

M

- Tính hệ thống của kiến thức được đặc trưng bởi mức độ hiểu biết của học sinh về các mối liên hệ giữa kiến thức này với các kiến thức khác.

KÈ

- Tính áp dụng được của kiến thức đặc trưng bởi khả năng học sinh huy động, sử dụng kiến thức đó vào hoạt động nhận thức hoặc hành động thực tiễn.

D

ẠY

- Tính bền vững của kiến thức được đặc trưng bởi mức độ đầy đủ, chính xác của kiến thức mà học sinh tái hiện được sau khi lĩnh hội kiến thức một khoảng thời gian.

2. Thí nghiệm Vật lý Khi bàn về khái niệm “thí nghiệm” nói chung và “thí nghiệm Vật lý” nói riêng, cuốn Đại từ điển Tiếng Việt định nghĩa: “Thí nghiệm là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh...”.

5

Tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa: “Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan.

Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.” .

Từ các định nghĩa trên, ta thấy thí nghiệm Vật lý có một số đặc điểm sau:

IC IA L

a) Tính mục đích và kế hoạch của thí nghiệm: Một thí nghiệm bất kỳ được lập ra luôn phải nhằm tới một mục đích cụ thể nào đó và phải có một kế hoạch hành động. Mục đích của thí nghiệm rất đa dạng và nó thay đổi theo sự phát triển của khoa học, kỹ thuật. Do đó, kế hoạch tiến hành thí nghiệm cũng đa dạng và không có một mẫu chung.

O

FF

b) Những yếu tố cơ bản: Một thí nghiệm thường phải xác định được nhiệm vụ thí nghiệm và đối tượng nghiên cứu; người làm thí nghiệm cũng cần lựa chọn phương pháp nghiên cứu và cách thức phù hợp để thực hiện phương pháp ấy, dùng toán học và suy luận lôgic để xử lý kết quả thí nghiệm nhằm rút ra những kết luận cần thiết.

H

Ơ

N

c) Một thí nghiệm bao giờ cũng mang tính chủ quan. Đó là do: thí nghiệm luôn phụ thuộc vào đặc điểm các cơ quan cảm giác của người làm thí nghiệm; khả năng cảm nhận, năng lực và kiến thức của người làm thí nghiệm; việc xác lập mục đích và phương pháp nghiên cứu của người làm thí nghiệm; các thao tác của người làm thí nghiệm.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

d) Mọi thí nghiệm đều được gắn liền với một hệ thống lý thuyết. Đó là do: các thí nghiệm đều sử dụng các dụng cụ thí nghiệm mà các dụng cụ này lại là kết quả của các hoạt động lý thuyết trước đó; thí nghiệm bao giờ cũng diễn ra theo một mục đích xác định được xây dựng trên cơ sở của một hệ thống kiến thức nhất định; các kết quả thí nghiệm không ghi lại được toàn bộ diễn biến của hiện tượng mà chỉ ghi lại được những nút nhất định.

6

Bảng 1.1. So sánh thí nghiệm Vật lý của nhà nghiên cứu và thí nghiệm Vật lý của học sinh Thí nghiệm Vật lý của

Thí nghiệm Vật lý của

thí nghiệm

các nhà nghiên cứu

học sinh

IC IA L

Các thành phần

Tìm tri thức mới cho nhân Tìm tri thức mới cho bản Mục đích thí nghiệm loại

FF

thân mình

O

Có sự hỗ trợ của sách giáo

N

Phương án thí nghiệm Tự mình vạch ra

Ơ

khoa và giáo viên

H

Nhiều loại, phức tạp, yêu Ít loại, đơn giản, dễ lắp ráp,

N

Dụng cụ thí nghiệm

dễ thực hiện

U

Y

cầu cao về kĩ thuật

Q

Có sự hỗ trợ của sách giáo

Thực hiện thí nghiệm Hoàn toàn tự tiến hành

KÈ

M

khoa và giáo viên Có độ chính xác cao

Có độ chính xác không cao

D

ẠY

Kết quả thí nghiệm

Làm thí nghiệm Vật lý là để qua đó thu nhận được tri thức mới, nhưng thí nghiệm Vật lý của học sinh khác với thí nghiệm Vật lý của các nhà nghiên cứu ở những điểm được trình bày trong bảng 1.1.

Như vậy, làm thí nghiệm Vật lý là hoạt động có mục đích, có cách thức thực hiện, có thứ tự các hành động, thao tác, sử dụng các phương tiện tương ứng với các điều kiện nhất định. Mặc dù là thành phần của hoạt động nhận thức nhưng việc làm thí nghiệm khác với các hoạt động suy luận lí thuyết. Sự khác 7

nhau đó đơn thuần ở chỗ khi làm thí nghiệm Vật lý, người ta phải sử dụng phối hợp các giác quan, các thao tác chân tay với các thao tác trí tuệ.

Hoạt động làm thí nghiệm Vật lý gồm có ba giai đoạn: Chuẩn bị, thực hiện và kiểm tra, xử lí kết quả. Mỗi giai đoạn lại gồm một số hành động. Cấu trúc chung của hoạt động làm thí nghiệm của học sinh có thể được mô tả bằng sơ đồ hình 1.1. Cụ thể từng giai đoạn như sau:

IC IA L

- Giai đoạn chuẩn bị thí nghiệm:

+ Các hành động tâm lí bên trong: Cụ thể hóa mục đích thí nghiệm; tìm hiểu phương án, tiến trình thí nghiệm; đối chiếu phương án với điều kiện cụ thể về dụng cụ, thiết bị; ghi nhớ các bước thực hiện thí nghiệm.

FF

+ Các hành động bên ngoài: tập hợp vật liệu, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị điều khiển, dụng cụ đo, thiết bị hỗ trợ quan sát, ghi nhận cần thiết; lắp ráp vận hành thử; kẻ bảng để ghi số liệu...

N

O

Trong giai đoạn chuẩn bị, khi vận hành thử, nếu thấy kh ông thực hiện được thì người làm thí nghiệm có thể phải xem lại việc lắp ráp, việc chọn dụng cụ, cũng có thể phải sử dụng thiết bị khác thay thế.

Ơ

- Giai đoạn thực hiện thí nghiệm:

N

H

+ Chủ yếu là các hành động bên ngoài: tác động vào sự vật cho hiện tượng xảy ra, điều khiển quá trình Vật lý; quan sát sự vật, hiện tượng, quá trình Vật lý; đo các đại lượng Vật lý; ghi nhận các diễn biến của quá trình, các số liệu thí nghiệm.

U

Y

+ Các hành động tâm lí bên trong: đối chiếu các bước triển khai thực tế với kế hoạch ban đầu; điều chỉnh thao tác bên ngoài cho phù hợp.

Q

+Có thí nghiệm khi thực hiện chỉ cần quan sát mà không phải đo đạc. Có nhiều thí nghiệm khi thực hiện ta vừa quan sát, vừa phải đo đạc các đại lượng.

M

- Giai đoạn xử lí, đánh giá kết quả thí nghiệm:

KÈ

+ Có các hành động: xử lí các số liệu, diễn biến hiện tượng thu thập được; so sánh đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm; quyết định dừng lại hay làm lại.

D

ẠY

+ Sau khi xử lí các hiện tượng, số liệu, đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm, đạt mục đích thì kết thúc thí nghiệm, chưa đạt mục đích thì làm lại. + Sau khi xử lí các hiện tượng, số liệu, đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm, đạt mục đích thì kết thúc thí nghiệm, chưa đạt mục đích thì làm lại.

Chuẩn bị thí nghiệm 8

1. Làm rõ mục đích thí nghiệm.

2. Tìm hiểu phương án, tiến trình thí nghiệm.

3. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm. Lắp ráp vận hành thử.

IC IA L

4. Chuẩn bị bảng ghi kết quả thí nghiệm.

Thực hiện thí nghiệm

FF

Điều kiện thí nghiệm

Đo đạc các

Quan sát

đại lượng

N

O

hiện tượng

Ơ

Ghi nhận kết quả

H

Xử ký đánh giá kết quả thí nghiệm

N

1. Xử ký đánh giá kết quả thí nghiệm.

Q

U

Y

2. Đối chiếu mục đích, đánh giá kết quả thí nghiệm

D

ẠY

KÈ

M

Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hoạt động làm thí nghiệm của học sinh

9

3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lý 3.1. Vai trò của thí nghiệm Vật lý trong dạy học truyền thống Dạy học truyền thống tập trung chủ yếu vào việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được để học sinh bắt chước làm theo. Trong dạy học truyền thống, thí nghiệm đóng vai trò như sau:

O

FF

IC IA L

- Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp cho học sinh hiểu những kiến thức Vật lý trừu tượng một cách dễ dàng. Giáo viên làm thí nghiệm để cho học sinh nhận biết được những biểu hiện cụ thể (có thể chưa đầy đủ) của các kiến thức trong thực tế. Nhưng như thế là tách kiến thức ra hai phần riêng biệt: lý thuyết và thực tế. Học sinh có thể hoặc học kiến thức trước, một thời gian sau mới biết biểu hiện thực tế của nó, hoặc nhiều khi chỉ dừng ở mức hiểu biết lý thuyết, hoặc chỉ biết đến những cái cụ thể mà không biết khái niệm khái quát, trừu tượng. Kết quả là kiến thức của học sinh không vững chắc, không hoàn chỉnh.

Y

N

H

Ơ

N

- Thí nghiệm Vật lý là nguồn trực tiếp của tri thức: Từ trước đến nay, chúng ta thường thấy các nhà Vật lý học luôn luôn làm thí nghiệm để tìm hiểu những tính chất, những qui luật của thế giới vật chất. Vì vậy, chúng ta có thể có những nhầm tưởng rằng làm thí nghiệm là tìm thấy những tính chất, những qui luật có sẵn trong đó, làm thí nghiệm là để cho chúng bộc lộ ra ngoài cho ta quan sát được. Thực ra, nếu chỉ dựa vào quan sát các thí nghiệm thì ta không thể nào biết được các tính chất qui luật của tự nhiên, thậm chí còn có thể có những hiểu biết sai.

KÈ

M

Q

U

Như vậy, quan niệm cho rằng thí nghiệm là nguồn trực tiếp của tri thức đã dẫn đến một hậu quả tai hại là làm cho giáo viên và học sinh tưởng rằng cứ làm thí nghiệm là thấy tất cả, không cần phải suy nghĩ gì nữa. Đó là chưa kể đến việc phải làm thí nghiệm như thế nào, dùng những dụng cụ nào, thực hiện những động tác nào… thì giáo viên và học sinh cũng chỉ biết nhắc lại thí nghiệm do các nhà khoa học nghĩ ra và bắt chước làm lại. Nếu yêu cầu học sinh tự nghĩ ra một thí nghiệm để nghiên cứu một tính chất hay một quy luật chưa biết thì đó thực sự là một thử thách khó khăn đối với họ. Do đó, thí nghiệm có vai trò giúp rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh.

D

ẠY

Trong dạy học truyền thống, kiến thức Vật lý được phân biệt rõ thành hai bộ phận khác hẳn nhau: kiến thức lý thuyết và dạy kĩ năng thực hành (gồm kĩ năng sử dụng các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, các dụng cụ đo lường, các máy móc phổ biến, kĩ năng bố trí lắp ráp thí nghiệm, tính toán kết quả đo lường, xác định sai số, vẽ đồ thị…). Dạy học Vật lý cũng được tách riêng việc dạy kiến thức lý thuyết và dạy kĩ năng thực hành. Trong khi học kiến thức lý thuyết, học sinh có thể không cần biết làm thí nghiệm, thực hiện các phép đo, vì giáo viên đã làm hết. Ngược lại, học sinh có thể rất khéo léo trong việc sử dụng các dụng cụ máy móc để làm thí nghiệm nhưng không hiểu biết cơ sở lý thuyết của thí

10

nghiệm đó. Đặc biệt, trong điều kiện trang thiết bị còn thiếu thốn, trong dạy học, người ta dễ dàng bỏ qua phần thực hành, kết quả là học sinh chỉ biết “lý thuyết suông”. Việc tách rời lý thuyết và thực hành như thế khiến học sinh có những kiến thức lý thuyết cũng không vững chắc, không áp dụng được vào hoạt động thực tiễn.

3.2. Vai trò của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại

O

FF

IC IA L

Hiện nay, mục tiêu của chương trình trung học không chỉ dừng lại ở việc trang bị kiến thức cho học sinh mà còn chú trọng hình thành ở họ năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tự hoạt động nhận thức. Quá trình hình thành năng lực sáng tạo của học sinh không chỉ được quan tâm ở khâu vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn mà còn được chú trọng ngay trong khâu xây dựng kiến thức mới. Mục tiêu dạy học mới đó không thể tách rời kiến thức lý thuyết và kĩ năng thực hành mà xem nó là hai mặt của của một thể thống nhất của phẩm chất của học sinh. Với mục tiêu đó, thí nghiệm Vật lý cũng có vai trò mới – vai trò thí nghiệm đối với hoạt động nhận thức của học sinh. Cụ thể như sau:

N

H

Ơ

N

- Thí nghiệm là phương tiện làm xuất hiện vấn đề cần phải nghiên cứu, kích thích sự tìm tòi suy nghĩ của học sinh: Thí nghiệm làm xuất hiện trước học sinh một hiện tượng mới lạ, xảy ra trái với suy nghĩ thông thường của học sinh và với vốn kiến thức đã có, học sinh không giải thích được. Như vậy, thí nghiệm giúp làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, kích thích sự tò mò, nhu cầu hiểu biết, tức là thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

- Thí nghiệm là phương tiện hỗ trợ việc xây dựng giả thuyết: Trong nghiên cứu Vật lý, khi đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới lạ, nếu người nghiên cứu chưa có một hiểu biết hay kinh nghiệm nào có liên quan thì khó có thể đưa ra được một dự đoán có căn cứ. Để tránh khỏi một dự đoán vu vơ, nhà nghiên cứu thực hiện một thí nghiệm thăm dò để xác định sơ bộ phương hướng diễn biến của hiện tượng, dựa trên đó làm cơ sở xây dựng giả thuyết. Thí nghiệm trong trường hợp này chưa khẳng định một điều gì cả mà chỉ gợi lên một hướng suy nghĩ. Tất nhiên, cùng một thí nghiệm cũng có thể gợi ra những suy nghĩ khác nhau, những dự đoán khác nhau. Đối với học sinh, vì chưa có nhiều kiến thức Vật lý và kinh nghiệm thì việc dùng thí nghiệm để tạo ra cho họ một số kinh nghiệm thực tế ban đầu, hỗ trợ cho việc xây dựng giả thuyết là rất quan trọng, nếu không thì nhiều trường hợp, học sinh sẽ rơi vào tình trạng hoàn toàn bế tắc.

- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết: Trên con đường tìm tòi nghiên cứu để giải quyết vấn đề mới, nhà khoa học lúc đầu phải đưa ra câu trả lời dự đoán (giả thuyết). Giả thuyết đó tuy có căn cứ nhưng không chắc chắn vì không suy ra được từ những kiến thức đã biết. Vậy muốn biết giả thuyết đó có đúng không, nghĩa là có phù hợp với thực tế khách quan không thì bắt buộc phải làm thí nghiệm kiểm tra. Thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lí. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết thì giả thuyết đó trở

11

thành chân lý khách quan, trở thành kiến thức khoa học. Nếu không phù hợp thì phải bỏ đi và xây dựng giả thuyết mới.

O

FF

IC IA L

Vì giả thuyết là mới mẻ, chưa từng có nên thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết cũng là mới mẻ, chưa từng có. Giả thuyết thường có tính trừu tượng khái quát, thí nghiệm lại chỉ là một biểu hiện trong một trường hợp cụ thể, với những điều kiện có thể quan sát được. Bởi vậy, trước khi làm thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, cần phải đảm bảo rằng, lập luận suy từ giả thuyết khái quát ra biểu hiện cụ thể trong thí nghiệm phải chặt chẽ, không sai sót. Trong nhiều trường hợp, quá trình suy luận đó khá dài dòng, cần sử dụng cả lập luận lôgic và biến đổi toán học khá phức tạp, rất dễ phạm sai lầm. Như vậy, thí nghiệm không phải kiểm tra trực tiếp giả thuyết mà mà kiểm tra gián tiếp qua hệ quả của nó. Một giả thuyết có thể có nhiều hệ quả trong những điều kiện khác nhau. Càng kiểm tra bằng thí nghiệm được nhiều hệ quả thì giả thuyết càng có giá trị cao. Đến một lúc, người ta phát hiện ra kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả nào đó thì phải bổ sung, sửa đổi kiến thức cũ để xây dựng một kiến thức mới, trong đó kiến thức cũ như một trường hợp riêng.

N

H

Ơ

N

Tính mới mẻ của thí nghiệm kiểm tra thể hiện ở nhiều mặt: sử dụng thiết bị mới, cách bố trí thí nghiệm mới, cách xử lý thí nghiệm đo lường, độ chính xác của phép đo…Bởi vậy, người nghiên cứu phải chế tạo ra dụng cụ thí nghiệm mới, đề xuất phương án thí nghiệm mới, nghĩ ra một phương án mới nâng cao tính hiệu quả, độ chính xác của thí nghiệm…

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

- Thí nghiệm là phương tiện để phát triển hoạt động nhận thức tích cực sáng tạo của học sinh. Bản thân thí nghiệm là khách quan, vô cảm với mọi người, nó không kích thích mà cũng không kìm hãm tư duy của học sinh. Có khi làm những thí nghiệm rất khó nhưng chỉ đòi hỏi khả năng thành thạo chứ không đòi hỏi thêm sự sáng tạo. Thí nghiệm chỉ có tác dụng phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh với sự tổ chức hướng dẫn của giáo viên. Trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, giáo viên cần chú ý bồi dưỡng cho học sinh các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như sau: năng lực đề xuất giả thuyết, phân tích mô tả các hiện tượng, quá trình Vật lý, tổng hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ phép qui nạp, đối chiếu các kết quả này với giả thuyết (hoặc hệ quả) đã đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình Vật lý, các ứng dụng trong sản xuất và trong đời sống của các kiến thức đã học. Để phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, cần tận dụng nhiều hình thức khác nhau của thí nghiệm, trong đó có thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiệm vụ thiết kế - kĩ thuật. Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm của học sinh sẽ làm tăng hứng thú nhận thức, niềm đam mê nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh.

- Thí nghiệm là phương tiện đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết và thực hành (tức là giữa lí luận và thực tiễn). Như ta đã thấy, sự suy luận lí thuyết

12

thuần túy hay một thí nghiệm đứng riêng không kèm theo phân tích lí thuyết thì đều không thể cho phép

IC IA L

có được kết luận đúng đắn về bản chất hay quy luật của tự nhiên. Mặt khác, phải có lí luận chặt chẽ, sắc bén thì mới có thể dự đoán được những hệ quả cụ thể trong thực tiễn của những lí thuyết trừu tượng. Người nghiên cứu Vật lý theo phương pháp thực nghiệm phải luôn kết hợp cả hai mặt đó mới đạt được kết quả. Học sinh hoạt động nhận thức theo phương pháp đó sẽ đồng thời phát triển cả hai mặt: tư duy lí thuyết và khả năng thực hành. Cách sử dụng thí nghiệm đúng với vai trò của nó như trên sẽ tạo ra một lớp học sinh vừa có tư duy sáng tạo, vừa có khả năng thực hành giỏi.

FF

4. Xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý ở trường trung học cơ sở 4.1. Khái niệm “thí nghiệm đơn giản”

Ơ

N

O

Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm được tiến hành với các dụng cụ (vật liệu) thông thường, dễ kiếm, rẻ tiền được giáo viên, học sinh sưu tầm, thiết kế và chế tạo để nghiên cứu các hiện tượng Vật lý đơn giản thuộc phạm vi chương trình, kiến thức phổ thông. Việc chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm đơn giản không mất nhiều thời gian, công sức nhưng vẫn đảm bảo được mục tiêu dạy học.

H

Như vậy, theo cách hiểu này thì thí nghiệm đơn giản gồm hai loại:

U

Y

N

Loại thứ nhất: Thí nghiệm được tiến hành với những dụng cụ (vật liệu) có sẵn, dễ kiếm, rẻ tiền do giáo viên và học sinh sưu tầm, tập hợp (mỗi một dụng cụ thí nghiệm được tận dụng từ một hay vài vật liệu hoặc vật dụng sẵn có mà giáo viên và học sinh không phải chế tạo).

M

Q

- Loại thứ hai: Thí nghiệm được tiến hành với những dụng cụ được giáo viên, học sinh thiết kế và tự tay chế tạo từ những dụng cụ (vật liệu) dễ kiếm, rẻ tiền.

KÈ

4.2. Ý nghĩa của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý

D

ẠY

Vấn đề giáo viên và học sinh tham gia xây dựng (thiết kế, chế tạo, cải tiến) và vận dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình giáo dục về mặt nhận thức, sư phạm và kinh tế. a) Về mặt nhận thức:

Do học sinh tự tay chế tạo và sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản nên các em có thể hiểu các vấn đề khoa học sâu sắc, chính xác và bền vững hơn.

Nó cũng góp phần bồi dưỡng kĩ năng thực hành và giúp học sinh phát triển

13

năng lực sáng tạo, kích thích hứng thú, chủ động tìm tòi giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức trong học tập.

FF

IC IA L

Việc học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản là cần thiết trong các hoạt động cụ thể của quá trình dạy học. Thật vậy, sự huy động học sinh cùng tham gia chế tạo và sử dụng thí nghiệm không những tạo cho học sinh có thói quen nghiên cứu kiến thức trước khi đến lớp mà còn tạo điều kiện cho các em có sự chuẩn bị trước câu hỏi, thắc mắc để trao đổi kĩ hơn về các thí nghiệm được tiến hành trên lớp cũng như ngoài giờ học. Mặt khác, học sinh tự tìm kiếm những vật liệu, có trong đời sống hàng ngày để tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản càng làm cho các em thấy được mối quan hệ gắn bó giữa Vật lý và đời sống. Việc học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản sẽ tạo điều kiện cho các em tự lực làm việc nhiều hơn, nâng cao tinh thần hợp tác, trao đổi kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm trong quá trình làm việc.

Ơ

N

O

Vấn đề sử dụng thí nghiệm đơn giản còn rất cần thiết trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông, bởi vì các thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm, trong nhiều trường hợp, cái “hiện đại” của thiết bị có thể che lấp mất cái bản chất Vật lý của hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm mà học sinh cần nhận thức. Chính sự gần gũi, đơn giản của thí nghiệm kích thích học sinh tìm tòi kiến thức.

H

b) Về mặt sư phạm:

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

Ở các nước phát triển, vấn đề tự làm đồ dùng dạy học chỉ đặt ra cho học sinh như là một khâu của quá trình dạy học. Đối với giáo viên, vấn đề này chỉ khuyến khích, tự nguyện; còn chủ yếu là giáo viên khai thác, tận dụng những đồ dùng dạy học đã được trang bị khá phong phú ở trường. Ở nước ta cũng như các nước đang phát triển khác, vấn đề này đặt ra cho giáo viên như là một biện pháp, nhằm làm phong phú thêm đồ dùng dạy học cho nhà trường, đồng thời bồi dưỡng nghiệp vụ sư phạm cho giáo viên. Thật vậy, cũng như các ngành lao động khác, nếu người thợ thể hiện trình độ tay nghề của mình qua công cụ lao động thì trình độ nghiệp vụ của người giáo viên phải được thể hiện qua việc sử dụng thiết bị dạy học, sao cho kết quả dạy học đạt hiệu quả cao tương tự như năng suất lao động của người thợ. Nhưng thiết bị dạy học của người giáo viên có tính đặc thù riêng của nó và nghiệp vụ sư phạm của giáo viên sẽ được bồi dưỡng qua quá trình sử dụng thiết bị dạy học. Đặc biệt trong dạy học Vật lý, các dụng cụ thí nghiệm đơn giản tự làm thõa mãn tính thời sự, phục vụ kịp thời những vấn đề mà xã hội đặt ra, phù hợp với đặc điểm của từng địa phương và trình độ nhận thức của học sinh trong những điều kiện cụ thể. Vì vậy, nó đem lại hiệu quả sư phạm cao hơn. Đó là những đặc điểm các dụng cụ do các nhà máy, cơ sở sản xuất không thể nào đáp ứng được. c)Về mặt kinh tế:

14

FF

IC IA L

Khi nói đến ý nghĩa kinh tế của thiết bị dạy học tự làm nói chung, thí nghiệm đơn giản tự làm trong dạy học Vật lý nói riêng, chúng ta hãy xem xét vấn đề tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản thủ công (gọi là sản xuất thủ công) của giáo viên và học sinh so với sản xuất công nghiệp có tiết kiệm hơn hay không? Đứng về mặt năng suất lao động thuần túy mà xét, năng suất lao động cũng như chất lượng sản phẩm của sản xuất thủ công kém hơn nhiều so với sản xuất công nghiệp. Nhưng tiết kiệm ở đây là: dụng cụ tự làm đem lại hiệu quả sư phạm cao hơn; huy động được năng lực và trí sáng tạo của hàng triệu giáo viên và học sinh; tận dụng được nguồn vật tư rất phong phú và đa dạng mà nền sản xuất xã hội nhiều khi không được chú ý đến. Mặt khác, hiện nay, nước ta chưa thể cung cấp đầy đủ trang thiết bị cho hệ thống các trường trên toàn quốc, những dụng cụ thí nghiệm tự làm của giáo viên và học sinh từ những vật liệu dễ kiếm, sẵn có, rẻ tiền sẽ là nguồn bổ sung trang thiết bị rất tốt cho phò ng thí nghiệm của nhà trường.

N

H

Ơ

N

O

Trong những năm qua, mặc dù nhà nước đã cố gắng đầu tư vào sản xuất thiết bị dạy học, nhưng đến nay, trừ một số trường trọng điểm của trung ương và địa phương, các trường khác vẫn chưa được trang bị đầy đủ các thiết bị dạy học, và đặc biệt thiếu thốn ở các trường ở vùng miền khó khăn. Chính vì vậy, bên cạnh từng bước trang bị cho các trường những trang thiết bị dạy học cần thiết, cần động viên, khuyến khích và tạo điều kiện về mọi mặt để giáo viên và học sinh tự làm đồ dùng dạy học nhằm khắc phục những khó khăn thiếu thốn hiện tại.

Y

4.3. Các yêu cầu đối với việc xây dựng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống:

Q

U

Để việc sử dụng thí nghiệm đơn giản đem lại hiệu quả, giáo viên và học sinh cần lưu ý những điểm sau:

M

- Trước khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, giáo viên và học sinh cần tìm hiểu nguyên tắc, cấu tạo của dụng cụ thí nghiệm đơn giản.

KÈ

- Cần lưu ý học sinh khi sử dụng thí nghiệm đơn giản phải nhẹ nhàng, khéo léo để tránh hỏng hóc hoặc quá giới hạn sử dụng đối với các dụng cụ đo.

ẠY

- Trước khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, học sinh cần hiểu rõ nguyên lý hoạt động của chúng.

D

- Các thí nghiệm đơn giản phải được sử dụng hợp lý và đưa ra đúng lúc trong tiến trình dạy học sao cho gây hứng thú học tập cho học sinh.

- Khi sử dụng thí nghiệm đơn giản, học sinh cần hiểu được mục đích của thí nghiệm; trực tiếp đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết; tự tay tiến hành thí nghiệm; quan sát, thu thập số liệu và rút ra kết luận trên cơ sở phân tích các kết quả thí nghiệm thu được.

- Phải đảm bảo an toàn trong khi sử dụng các thí nghiệm đơn giản.

15

- Thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống hằng ngày của học sinh, nhằm tạo động lực tự nghiên cứu tiếp theo.

4.4. Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý

IC IA L

Thí nghiệm đơn giản có khả năng sử dụng dưới nhiều hình thức trong quá trình dạy học Vật lý:

FF

- Các thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình dạy học: đặt vấn đề (tạo tình huống có vấn đề), hình thành kiến thức mới (khảo sát hoặc minh họa), củng cố và vận dụng các kiến thức đã học (trong đó có sự đề cập các ứng dụng của kiến thức Vật lý trong sản xuất đời sống) và cũng có thể dùng để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh.

O

- Các thí nghiệm đơn giản có thể được giáo viên và học sinh tiến hành trong chương trình chính khóa hoặc ngoại khóa, trên lớp hoặc ở nhà.

H

Ơ

N

- Việc chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành các thí nghiệm có thể giao cho từng học sinh hoặc các nhóm học sinh làm ở nhà hay trong giờ ngoại khóa, không những để củng cố các kiến thức đã học mà có khi còn để cung cấp các dữ liệu thực nghiệm chuẩn bị cho nội dung kiến thức ở các bài học sau.

Y

N

- Cùng một nội dung kiến thức Vật lý, giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm trên lớp với dụng cụ có sẵn trong phòng thí nghiệm, còn học sinh được giao nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm này nhưng với dụng cụ thí nghiệm đơn giản do chính tay mình chế tạo.

Q

U

- Giáo viên cũng có thể làm thí nghiệm trên lớp với dụng cụ đơn giản, yêu cầu học sinh về nhà chế tạo lại hoặc chế tạo nó theo phương án khác (nếu có thể).

KÈ

M

- Với dụng cụ thí nghiệm đơn giản do mình chế tạo, học sinh tiến hành thí nghiệm mà giáo viên đã biểu diễn trên lớp nhưng nghiên cứu sâu hơn mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý được đề cập trong nội dung thí nghiệm.

ẠY

4.5. Vị trí của thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề

D

Thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở tất cả các pha của tiến trình dạy học nêu và giải quyết vấn đề: a) Tạo tình huống có vấn đề:

Trong nhiều bài học, thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở pha thứ nhất: chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức để tạo tình huống có vấn đề. Do ưu điểm của thí nghiệm đơn giản là thành công ngay, cho kết quả mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của

16

học sinh nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của học sinh.

Những thí nghiệm đơn giản thường làm bằng những vật liệu rẻ tiền; ít tốn thời gian chuẩn bị, lắp ráp, thao tác; hấp dẫn đối với học sinh nên thường được dùng trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, đề xuất vấn đề cần nghiên cứu.

IC IA L

Thí dụ: thí nghiệm về sự phồng lên trở lại của quả bóng bàn bị bẹp trong nước nóng (sự nở vì nhiệt của không khí); thí nghiệm về sự sôi của nước nóng trong một bình kín không phải bằng cách đun nóng nước mà nhờ đổ nước lạnh lên vỏ ngoài bình (sự sôi dưới áp suất thấp)... b) Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết

Ơ

N

O

FF

Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới (giải quyết vấn đề, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết để đề xuất, xác nhận kết quả xem sự phù hợp của lý thuyết và thực nghiệm), thí nghiệm đơn giản được sử dụng ở pha thứ hai: học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề. Ở chương “Nhiệt học”, Vật lý 10, ban cơ bản, học sinh có thể dựa trên đụng cụ đo áp suất sẵn có và kết hợp với các dụng cụ đơn giản khác như cốc thủy tinh, ống nhựa... để tiến hành thí nghiệm nhằm thực hiện giải pháp đã đề xuất. c) Vận dụng kiến thức

Q

U

Y

N

H

Trong một số bài học, thí nghiệm đơn giản còn được sử dụng ở pha thứ ba của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. Trong giai đoạn này, thí nghiệm đơn giản có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa kiến thức và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học sinh. Các thí nghiệm đơn giản không những dùng để củng cố kiến thức, kỹ năng của học sinh trong các giờ học trên lớp mà cả các giờ ngoại khóa và ở nhà. Việc tiến hành các thí nghiệm trong giai đoạn củng cố được giao cho học sinh dưới dạng những nhiệm vụ

M

có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh, chứ không đơn thuần chỉ là hoạt động tay chân đơn giản.

KÈ

4.6. Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản gắn kết cuộc sống:

D

ẠY

Giáo viên có thể gợi ý hoặc chỉ ra cho học sinh những vật liệu cần thiết có thể thấy trong đời sống hàng ngày để các em sưu tầm và sử dụng vào việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.

Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo và lắp ráp một số thí nghiệm đơn giản trong bài học mà giáo viên đã chế tạo để sử dụng. Trên cơ sở đó, giáo viên gợi ý để các em có thể suy nghĩ cách thay thế một số chi tiết nhỏ của dụng cụ thí nghiệm bằng những vật liệu đơn giản, gần gũi với các em nhằm

17

kích thích và lôi cuốn các em tham gia vào hoạt động này một cách tự giác.

Giáo viên cũng có thể đưa ra cho học sinh một số mẫu thiết kế mà giáo viên đã làm để các em về nhà nghiên cứu, và từ đó có thể đề xuất những phương án khác nhằm chế tạo dụng cụ thí nghiệm đó.

Giáo viên cần hướng dẫn học sinh cách gia công một số vật liệu để chế tạo được các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.

FF

IC IA L

Giáo viên có thể tổ chức các nhóm làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản để hỗ trợ lẫn nhau. Các nhóm có thể hoạt động trong cả năm, giáo viên phân công mỗi nhóm làm một vài dụng cụ thí nghiệm, khi cần có thể cung cấp cho các nhóm khác dùng, nhằm tạo nên chất lượng của dụng cụ thí nghiệm tốt hơn và số lượng cũng được nhiều hơn.

O

Giáo viên cần khuyến khích động viên từng cá nhân học sinh tự làm dụng cụ và tiến hành thí nghiệm đơn giản nhằm phát huy tính năng động, tự lực và độc lập sáng tạo của học sinh.

N

5. Qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lý

N

H

Ơ

Trên cơ sở lí luận dạy học về việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lý và vai trò của thí nghiệm đối với hoạt động nhận thức của học sinh, tác giả Nguyễn Anh Thuấn, đã đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm ở trường như sau.

5.1. Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Q

U

Y

Việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm bao gồm các quá trình thiết kế, chế tạo thiết bị mới, cải tiến, hoàn thiện các thiết bị thí nghiệm đã có sao cho chúng thỏa mãn được các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm đối với các thiết bị thí nghiệm.

M

a) Yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật

KÈ

- Tạo ra hiện tượng rõ ràng, điều khiển được các yếu tố tác động. Các số liệu thu thập từ thí nghiệm đảm bảo độ chính xác chấp nhận được ở trường phổ thông.

D

ẠY

- Chất lượng vật liệu dùng để chế tạo thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo tuổi thọ cao và độ bền chắc.

- Quá trình chế tạo thiết bị thí nghiệm cần áp dụng các thành tựu công nghệ chế tạo mới của khoa học – kĩ thuật. b) Yêu cầu về mặt sư phạm - Các thiết bị thí nghiệm cần đơn giản: số chi tiết không nhiều, cấu tạo gọn, ít hỏng, dễ sửa chữa, dễ dàng vận chuyển và bảo quản.

18

IC IA L

- Cần thiết kế, chế tạo các bộ thí nghiệm Vật lý sao cho có thể làm được nhiều thí nghiệm không chỉ ở một chương, một phần mà còn những phần khác nhau của chương trình Vật lý, không phải chỉ vì lí do kinh tế mà còn cho phép học sinh không tốn nhiều thời gian nghiên cứu tác dụng, cách sử dụng các chi tiết, giúp học sinh dễ dàng thực hiện được các thí nghiệm, tận dụng được thời gian đi sâu nghiên cứu cái mới được đề cập trong trong các thí nghiệm và thấy được sự liên kết được các kiến thức đã học.

- Thời gian chuẩn bị các thí nghiệm không đòi hỏi nhiều, dễ dàng tập hợp, thay đổi các chi tiết, thao tác bằng tay không phức tạp, có thể lắp ráp từng bước và chắc chắn.

FF

- Các thiết bị thí nghiệm có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn của quá trình dạy học: tạo tình huống có vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố và vận dụng kiến thức.

Ơ

N

O

- Các thiết bị thí nghiệm phải hỗ trợ được quá trình nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh, nhất là trong giai đoạn phát hiện vấn đề cần giải quyết, hỗ trợ việc xây dựng giả thuyết, để kiểm tra giả thuyết hoặc để kiểm tra hệ quả suy được từ giả thuyết.

Y

N

H

- Các thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo các yêu cầu mĩ thuật: các đường nét, hình khối cân xứng, khối lượng không quá nặng, màu sắc làm nổi bật được các chi tiết quan trọng. Riêng đối với các thiết bị thí nghiệm biểu diễn cần có kích thước đủ lớn, các bộ phận trong thiết bị phải được bố trí sao cho học sinh toàn lớp quan sát được biểu biễn của hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm.

U

c) Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Q

Trên cơ sở xác định các yêu cầu của việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm, quá trình xây dựng các thiết bị thí nghiệm có thể được tiến hành theo các giai đoạn sau:

KÈ

M

- Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng mà học sinh cần có được trong quá trình học tập.

- Xác định các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học nội dung này.

D

ẠY

- Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các thiết bị thí nghiệm để xác định được hiện nay đã có những thiết bị thí nghiệm nào cho phép tiến hành các thí nghiệm đã xác định? Việc tiến hành các thí nghiệm với những thiết bị thí nghiệm này có những ưu, nhược điểm gì? Có đáp ứng được các yêu cầu đã nêu ở trên không, nhất là yêu cầu đối với việc dạy học phát triển tính tích cực sáng tạo của học sinh.

Giai đoạn nghiên cứu này đi tới kết luận: một số thí nghiệm đã có sẵn và đáp ứng được các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm; cũng đã có một số thiết bị thí nghiệm mà việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm này chưa phát huy được vai trò của chúng với hoạt động nhận thức của học sinh, cần cải tiến hoàn thiện;

19

không có thiết bị thí nghiệm nào để tiến hành một số thí nghiệm đã xác định ở trên.

IC IA L

Đối với trường hợp cần nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các thiết bị thí nghiệm có sẵn (nhưng chưa đáp ứng nhu cầu dạy học) và nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị thí nghiệm mới thì trong cả hai trường hợp, các thiết bị thí nghiệm được chế tạo mới hoặc được cải tiến, hoàn thiện phải đảm bảo được các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm.

FF

- Sản xuất thử thiết bị thí nghiệm, tiến hành nhiều lần các thí nghiệm với thiết bị thí nghiệm, trước hết nhằm đảm bảo thí nghiệm thành công. Sau đó, cần phân tích, đánh giá thiết bị thí nghiệm này để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết bị có thể đạt được tối đa các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm.

O

- Đưa thiết bị thí nghiệm đã đề xuất vào dạy thực nghiệm sư phạm để tiếp tục xác định những khó khăn, hạn chế trong quá trình sử dụng nhằm bổ sung hoàn chỉnh thiết bị thí nghiệm.

Ơ

N

- Sản xuất thiết bị mẫu, soạn tài liệu hướng dẫn, trình Bộ giáo dục và đào tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt và trang bị cho các trường phổ thông.

H

5.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý

N

Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học Vật lý thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu về mặt kĩ thuật và về mặt phương pháp dạy học.

Y

a) Yêu cầu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

M

Q

U

- Xác định rõ lôgic 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. Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm.

KÈ

- Xác định rõ các thiết bị thí nghiệm cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thí nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, cần sử dụng các thiết bị thí nghiệm nào,

D

ẠY

bố trí ra sao, cần tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cần quan sát, đo đạc cái gì). Không xem nhẹ các thí nghiệm đơn giản.

- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.

- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy ra phải quan sát được rõ ràng, kết quả đo có độ chính xác chấp nhận được).

20

- Việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các qui tắc an toàn. b) Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

- Giai đoạn 1: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu.

IC IA L

Trong giai đoạn làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu ở học sinh, giáo viên có thể sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các bước sau:

+ Bước 1: Giáo viên mô tả một hoàn cảnh thực tiễn tạo nên một vấn đề “hấp dẫn” và yêu cầu học sinh dự đoán hiện tượng có thể xảy ra.

FF

+ Bước 2: Giáo viên làm một thí nghiệm, hoặc giáo viên cho học sinh làm một thí nghiệm đơn giản để học sinh thấy được hiện tượng diễn ra không phù hợp với dự đoán của mình.

Ơ

N

O

+ Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh phát biểu vấn đề của bài học.

Căn cứ vào trình độ của học sinh, vào nội dung của bài học mà giáo viên lựa chọn và đưa ra mức độ thích hợp nhằm yêu cầu học sinh tự lực phát biểu vấn đề của bài học.

H

Lúc đầu, giáo viên có thể đưa ra mức độ cao hơn thăm dò, sau đó giáo viên hướng dẫn và giảm bớt khó khăn cho học sinh khi cần thiết.

N

- Giai đoạn 2: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để hỗ trợ việc đề xuất giả thuyết của học sinh

U

Y

Trong giai đoạn giáo viên hướng dẫn học sinh đề xuất giả thuyết, thiết bị thí nghiệm có thể được sử dụng theo các bước sau:

M

Q

+ Bước 1: Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất giả thuyết để nêu nguyên nhân của vấn đề đã được phát biểu ở giai đoạn trước. Học sinh có thể đề xuất giả thuyết dựa trên một số gợi ý sau: − Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có.

KÈ

− Dựa trên sự tương tự.

ẠY

− Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có mối quan hệ nhân quả.

D

− Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng. − Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình. − Dự đoán về mối quan hệ định lượng.

21

+ Bước 2: Nếu học sinh vẫn không đề xuất được giả thuyết thì giáo viên sẽ tiến hành một thí nghiệm để cung cấp thêm cho học sinh mối liên hệ giữa một số đại lượng trong hiện tượng đang nghiên cứu, giúp học sinh khái quát được những kết quả quan sát được để đưa ra dự đoán.

IC IA L

- Giai đoạn 3: thiết bị thí nghiệm được sử dụng để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả được suy ra từ giả thuyết Để rút ra hệ quả từ giả thuyết, giáo viên hướng dẫn học sinh suy luận lí thuyết. Trong giai đoạn này, giáo viên không cần sử dụng thiết bị thí nghiệm.

FF

Trong đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả được suy ra từ giả thuyết, học sinh phải suy nghĩ, tìm tòi để tìm ra phương hướng giải quyết vấn đề.

N

O

Trong giai đoạn này, giáo viên nhất thiết phải sử dụng các thiết bị thí nghiệm. Qui trình sử dụng thí nghiệm của giáo viên trong giai đoạn này có thể theo các bước sau:

H

Ơ

+ Bước 1: Giáo viên giúp học sinh nhận thức rõ điều mà họ cần tiến hành thí nghiệm kiểm tra và gợi cho học sinh nhớ lại những kiến thức, kinh nghiệm có liên quan.

N

+ Bước 2: Giáo viên tổ chức cho học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.

U

Y

+ Bước 3: Giáo viên tổ chức cho học sinh trao đổi, phân tích tính khả thi của mỗi phương án và chọn ra phương án có nhiều triển vọng nhất.

Q

+ Bước 4: Giáo viên hướng dẫn học sinh lựa chọn thiết bị thí nghiệm, bố trí dụng cụ thí nghiệm, dự kiến tiến trình thí nghiệm. Giáo viên bổ sung, điều chỉnh một số chi tiết cần thiết để tăng thêm hiệu quả của thiết bị thí nghiệm.

KÈ

M

+ Bước 5: Giáo viên tiến hành thí nghiệm trên thiết bị thí nghiệm đã thiết kế (đã được giáo viên chuẩn bị từ trước). Nếu việc tiến hành thí nghiệm không đòi hỏi kĩ năng phức tạp thì giáo viên có thể yêu cầu học sinh tự tiến hành thí nghiệm, giáo viên chỉ giúp đỡ học sinh khi học sinh gặp khó khăn.

D

ẠY

- Giai đoạn 4: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn vận dụng kiến thức Để học sinh có thể vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho kiến thức của học sinh trở nên sâu sắc, bền vững, giáo viên có thể giao cho học sinh những nhiệm vụ đòi hỏi phải sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các cách sau: + Cách 1: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ sử dụng t hiết bị thí nghiệm đã được sử dụng để tiến hành thí nghiệm khác hoặc phải sử dụng thiết bị thí nghiệm có sẵn để tiến hành thí nghiệm.

22

+ Cách 2: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ chế tạo dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm với nó.

Trong hai cách sử dụng thiết bị thí nghiệm ở giai đoạn vận dụng kiến thức, giáo viên có thể tổ chức hoạt động của học sinh dựa theo một số dạng hướng dẫn cụ thể sau:

IC IA L

+ Giáo viên cho học sinh những dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước tiến hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước này, rồi giải thích các kết quả thí nghiệm.

FF

+ Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước tiến hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán kết quả thí nghiệm, rồi mới làm thí nghiệm kiểm tra.

O

+ Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết và yêu cầu học sinh tự thiết kế tiến trình thí nghiệm để đạt được mục đích đề ra.

N

+ Học sinh tự lựa chọn dụng cụ có sẵn, lập tiến trình thí nghiệm (gồm bố trí, các bước tiến hành thí nghiệm, đo kết quả, xử lý kết quả đo) để đạt mục đích đề ra.

H

Ơ

+ Học sinh tự lựa chọn dụng cụ, chế tạo thiết bị thí nghiệm, lập tiến trình thí nghiệm (gồm bố trí, các bước tiến hành thí nghiệm, đo kết quả, xử lý kết quả đo) để đạt mục đích đề ra.

M

Q

U

Y

N

Việc sử dụng thiết bị thí nghiệm theo cả hai cách đã nêu không đơn thuần chỉ tiến hành thí nghiệm với thiết bị đó, không phải là sự vận dụng máy móc các kiến thức, kĩ năng đã biết mà phải có những yếu tố chứa đựng sự sáng tạo của học sinh ở một khâu hoặc ở tất cả các khâu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm: thiết kế phương án thí nghiệm, lựa chọn các chi tiết để chế tạo dụng cụ mong muốn, tiến hành thí nghiệm với dụng cụ vừa chế tạo, xử lí các kết quả thí nghiệm thu được.

KÈ

Trong giai đoạn vận dụng kiến thức, giáo viên có thể lựa chọn cách sử dụng thiết bị thí nghiệm trên cơ sở các yêu cầu về nội dung kiến thức, kĩ năng cần đạt được ở học sinh, trình độ của học sinh. Quá trình tổ chức hướng dẫn của giáo viên trong giai đoạn này có thể theo các bước sau:

D

ẠY

+ Bước 1: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ sử dụng thiết bị thí nghiệm để giải quyết vấn đề đặt ra. + Bước 2: Giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận để lựa chọn, thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm. + Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm.

Trong bốn giai đoạn của qui trình sử dụng thiết bị trong dạy học Vật lý, thiết bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng nhất ở giai đoạn kiểm tra giả thuyết

23

hoặc kiểm tra hệ quả được suy ra từ giả thuyết. Việc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc kiểm tra hệ quả được suy ra từ giả thuyết đòi hỏi học sinh (dưới dự hướng dẫn của giáo viên) phải xây dựng được phương án thí nghiệm kiểm tra, xây dựng được phương án thí nghiệm cần sử dụng và tiến hành được phương án thí nghiệm có sử dụng thiết bị thí nghiệm đó.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Quá trình sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các giai đoạn này không những tạo và duy trì hứng thú ở học sinh, rèn luyện cho học sinh kĩ năng đưa ra dự đoán và kĩ năng đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra mà còn tạo điều kiện rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh.

24

Phần II XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN GẮN KẾT CUỘC SỐNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 2.1.Sự tồn tại và áp suất gây bởi không khí.

IC IA L

*Vật liệu và thiết bị : - 1 khăn tay hoặc một nắm giấy báo vo tròn - 1 ly thủy tinh - 1 bình đựng nước bằng thủy tinh

FF

*Tiến hành thí nghiệm:

N

O

Nhét chặt khăn tay hoặc giấy báo vo tròn vào ly thủy tinh sao cho nó không bị rơi khi ly được úp ngược. Đổ đầy bình nước, chúc miệng ly xuống và nhúng nó vào sâu trong bình nước. Giữ nguyên chiếc ly như vậy khoảng một, hai phút.

Sau đó lấy chiếc ly ra khỏi nước và rút khăn tay ra khỏi chiếc ly. Quan sát thấy khăn tay vẫn khô.

H

Ơ

Giải thích: Điều này tương tự như việc dùng phễu để đổ nước vào chai , lúc này phễu bịt kín cổ chai. Khi đổ nước, nước không thể vào chai được vì không khí trong ly thủy tinh tạo ra một áp suất đẩy nước trở ra .

N

Thí nghiệm này sử dụng trong bài áp suất không khí.

Y

Chú ý khăn tay hoặc giấy báo phải được nhét chặt nếu không sẽ bị ướt.

U

2.2.Không khí có trọng lượng không ? *Vật liệu và thiết bị :

1 bong bóng lớn hoặc một trái banh nhựa lớn

M

-

1 thước gỗ dẹp dài 1m

Q

-

1 hộp giấy nhỏ

KÈ

-

vài móc nhỏ hoặc đoạn dây chỉ và ít cát hoặc gạo.

D

ẠY

*Tiến hành thí nghiệm: Tại hai đầu thước gỗ khoan một lỗ nhỏ sao cho chúng

cùng cách đều mỗi đầu thước. Tại tâm của thước cũng khoan một lỗ nhỏ. Xỏ dây chỉ qua lỗ này vào treo thước vào lưng ghế dựa. Treo bong bóng đã được thổi lớn vào một đầu thước, đầu kia treo hộp giấy nhỏ. Cho từ từ gạo vào trong hộp giấy nhỏ cho đến khi thước cân bằng. Sau đó cho không khí từ từ thoát ra khỏi bong bóng. Cây thước bị nghiêng về phía hộp giấy. Chứng tỏ không khí

25

có trọng lượng.

Chú ý: phải chọn hộp giấy và bong bóng sao cho khi treo lên thước bị nghiêng về phía bong bóng và cột bong bóng sao cho khi gỡ nhẹ nút không khí thoát từ từ ra khỏi bóng. Không dùng kim hoặc vật nhọn để chọc thủng quả bóng có thể bóng sẽ bị nổ gây đổ vỡ thí nghiệm.

IC IA L

Thí nghiệm này sử dụng cho bài khối lượng và trọng lượng.

2.3.Không khí nóng không khí lạnh cái nào nặng hơn? *Vật liệu và thiết bị: 1 bình sữa em bé

-

1 hộp giấy nhỏ

-

hoặc 2 lon nước uống đã sử dụng không giống nhau, cùng được mở miệng nắp

-

1 cây thước dài khoảng 1m

-

các đoạn dây chỉ

-

1 cây đèn cầy nhỏ

Ơ

N

O

FF

-

H

*Tiến hành thí nghiệm:

N

Khoan hai lỗ nhỏ ở hai đầu cây thước và một lỗ ở tâm. Xỏ dây vào lỗ ở tâm để treo cây thước lên.

Y

Cột dây vào hai lon và treo mỗi lon vào một đầu

U

của cây thước. Một lon ngửa miệng lên và một

Q

lon úp miệng xuống. Làm cân bằng cây thước.

Thắp đèn cầy, đưa ngọn lửa gần và ngay

KÈ

M

dưới miệng lon úp xuống. Sau khoảng thời gian ngắn , cây thước nghiêng về phía lon miệng ngửa. Bỏ đèn cầy ra khỏi miệng lon úp xuống, sau khoảng một phút thước trở lại trạng thái cân bằng.

D

ẠY

Giải thích: khối lượng riêng của không khí ở trong lon được làm nóng nhỏ hơn khối lượng riêng của không khí ở xung quanh. Trong lượng của không khí bị chiếm chỗ bằng lực đẩy lên (lực đẩy Archimede) thì lớn hơn trọng lượng của không khí ở trong lon úp ngược, do đó lon bị đẩy lên. Khi bỏ đèn cầy đi nhiệt độ trong lon nguội dần, cuối cùng nó cân bằng nhiệt với xung quanh, vì vậy khối lượng riêng của không khí trong và ngoài lon lại như nhau và thước cân bằng trở lại.

Thí nghiệm này có thể sử dụng cho minh họa khái niệm khối lượng riêng hoặc sức đẩy Archimede.

2.4.Làm máy phun

26

*Vật liệu và thiết bị: -

1 ống hút

-

Một cốc nước

*Tiến hành thí nghiệm:

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Cách một đầu ống hút khoảng 1/3 ống rạch một khe nhỏ. Bẻ cong ống hút tại chỗ bị rạch, nhúng đoạn ngắn vào trong ly nước sao cho khe hở cao hơn mặt nước khoảng 1 cm. Thổi mạnh vào đầu ống còn lại sẽ thấy một luồng nước phun ra từ khe hở.

Y

N

Giải thích: Khi luồng khí được thổi mạnh qua chỗ cắt làm cho áp suất không khí tại đầu chỗ cắt nhỏ hơn nhiều so với áp suất không khí ở xung quanh.

Do đó áp suất không khí đẩy nước vào ống và nó phun ra qua chỗ cắt.

Q

U

Thí nghiệm này được sử dụng cho bài chất lưu.

2.5.Trạng thái cân bằng

M

*Vật liệu và thiết bị :

KÈ

- Một bong bóng - Một máy sấy tóc

D

ẠY

*Tiến hành thí ngiệm: - Thổi bong bóng căng

và cột chặt lại

- Mở máy sấy tóc sao cho luồng khí hướng lên - trần nhà - Đặt bong bóng vào trong luồng khí và thả tay ra - Thấy bong bóng bị treo giữa luồng khí.

27

Thí nghiệm này được sử dụng cho bài chất lưu.

2.6.Tác dụng của sức căng mặt ngoài *Vật liệuvà thiết bị:

FF

- Một miếng bìa dày hoặc tấm nhựa mỏng

IC IA L

Giải thích :Thông thường người ta sẽ cho rằng bong bóng sẽ bị đẩy lên và rơi ra ngoài nhưng thật ra nó bị treo lơ lửng trong luồng khí bởi vì có các lực cân bằng tác dụng lên nó. Đó là trọng lực hướng xuống và sức đẩy của luồng khí hướng lên. Bong bóng nằm im tại tâm của luồng khí bởi vì luồng khí chuyển động nhanh có áp suất nhỏ hơn không khí tĩnh xung quanh, nếu bong bóng đi ra khỏi luồng khí nó sẽ bị áp suất xung quanh lớn hơn đẩy vào.

- Kéo

O

- Một đĩa lớn đầy nước - Nước rửa chén

N

- Tăm, viết chì hoặc ống nhỏ giọt (lọ thuốc nhỏ mắt)

Ơ

*Tiến hànhthí nghiệm:

- Cắt tấm bìa thành dạng cái thuyền ( dài 8cm, rộng 6cm)

H

- Phía sau thuyền cắt thành hình chữ V , có đỉnh hướng về phía sau

N

thuyền

Y

- Nhẹ nhàng đặt thuyền lên trên nước ở trong đĩa.

- Dùng bút chì, tăm hay ống nhỏ giọt nhỏ một giọt chất tẩy vào hình

U

chữ V ở sau thuyền

Q

- Quan sát chuyển động của chiếc thuyền trên nước

M

Giải thích:Có vẻ thuyền được đẩy đi bởi chất tẩy, thật ra nó được kéo đi bởi nước ở phía trước.

D

ẠY

KÈ

Trong nhiều chất lỏng, các phân tử chất lỏng hút lẫn nhau. Sự hút này làm cho bề mặt của chất lỏng căng ra như bong bóng được bơm căng. Bất cứ điểm nào trên bề mặt chất lỏng đều chịu một sức căng. Trong nước sức căng này tương đối nhỏ và nó dễ dàng làm thủng bề mặt. Chất lỏng khác nhau có sức căng bề mặt khác nhau. Hỗn hợp nước và chất tẩy (hoặc xà bông) có sức căng bề mặt nhỏ hơn của nước nhiều. Thông thường sức căng bề mặt kéo thuyền theo mọi hướng, khi ta thêm chất tẩy vào sức căng bề mặt ở phía sau thuyền giảm đi, sức căng của nước ở phía trước kéo thuyền đi. Khi thuyền chuyển động chất tẩy từ sau đuôi của chiếc thuyền cũng tan dần vào trong nước, do đó thuyền có thể đi xa hơn.

Lưu ý thí nghiệm chỉ có thể được tiến hành lại một hoặc hai lần vì chất tẩy hòa tan dần vào nước trong đĩa , cuối cùng nó trở thành một hỗn hợp có

28

sức căng bề mặt giảm ở mọi nơi , không có sự chênh lệch về sức căng nên thuyền không thể chuyển động được.

Thí nghiệm dùng cho bài sức căng mặt ngoài 2.7.vật nổi

IC IA L

*Vật liệu và thiết bị: - Một chai nhựa 1 lít - Một nắp viết bằng nhựa - Băng keo nhựa

FF

*Tiến hànhthí nghiệm:

O

- Đổ đầy nước đến miệng chai nhựa - Dùng băng keo dán kín đầu hở của nắp viết

N

- Cho nắp viết vào trong chai sao cho nắp viết đứng trong nước ( nếu

Ơ

không đứng có thể thêm hoặc bớt băng keo dán) - Vặn chặt nút chai và bóp, nén chai.

N

H

Nếu được bóp mạnh nắp viết sẽ chìm, ngưng bóp chai nổi lên. Nếu bóp đủ mạnh nắp viết có thể nằm lơ lửng trong chai nước.

Q

U

Y

Giải thích:Nắp viết nổi vì nó và lượng không khí chứa trong nó có trọng lượng nhỏ hơn sức đẩy Archimede của nước (trọng lượng nước bị chiếm chỗ).

Khi ta bóp chai nước nghĩa là tạo một áp suất lên không khí chứa trong nắp viết làm cho thể tích của nó co lại, chiếm chỗ của nước ít hơn tức là sức đẩy nhỏ hơn trọng lượng của nắp viết do đó nó chìm xuống.

M

Thí nghiệm dùng cho bài sự nổi 2.8.Áp suất không khí

KÈ

*Vật liệu và thiết bị:

D

ẠY

- 1 lon nước uống đã sử dụng hết - 1 bếp điện hay đèn cồn - 1 khay nước lớn - 1 kẹp lớn

*Tiến hành thí nghiệm: - Đổ một chút nước vào lon nước uống - Đổ nước vào khay - Đặt lon nước trên đèn cồn để nước sôi

29

khoảng 1 phút (lưu ý đừng để cạn nước) - Dùng kẹp lấy lon nước ra khỏi đèn cồn

và úp ngược lon nước vào trong khay

O

FF

IC IA L

nước lạnh. Lon nước bị móp tức thì.

Ơ

N

Giải thích: Đổ chút nước vào lon nước trống, khi được đun sôi hơi nước đẩy không khí ra khỏi lon. Khi lon được úp xuống nước lạnh, nước lạnh làm cho hơi nước trong lon ngưng tụ, để lại một khoảng chân không. Dưới tác dụng của áp suất bên ngoài lon bị móp đi.

H

Thí nghiệm dùng trong bài áp suất không khí. *Vật liệu và thiết bị:

N

2.9.Tác dụng của áp suất – Bỏ trứng vào chai

Y

- Một quả trứng luộc sẵn và đã được bóc vỏ

U

- Một chai thủy tinh có cổ nhỏ hơn quả trứng.

Q

- Quẹt diêm.

M

*Tiến hành thí nghiệm: - Đốt que diêm rồi bỏ que diêm đang cháy vào chai.

KÈ

- Đặt quả trứng lên miệng chai. Kết quả: Quả trứng tự chui vào chai.

D

ẠY

Giải thích: Lấy quả trứng bịt kín miệng chai oxy được cháy hết làm tắt lửa trong chai. Khi lửa tắt nhiệt độ trong chai giảm xuống trở nhiệt độ ban đầu, không khí trong chai bị co lại làm áp suất trong chai giảm xuống thấp hơn áp suất bên ngoài, áp suất bên ngoài đẩy quả trứng vào trong chai.

30

IC IA L

FF

2.10.Áp suất mao dẫn và áp suất trong phòng *Vật liệu và thiết bị:

O

- Vài que diêm

N

- Một ống nhỏ giọt (ống thuốc nhỏ mắt đã sử dụng hết) - Một đĩa lớn hoặc khay

Ơ

*Tiến hành thí nghiệm:

H

- Bẻ cong 5 que diêm tại trung điểm của chúng sao cho không để gãy rời

N

- Sắp xếp các que diêm trên đĩa sao cho tất cả các điểm gãy tiếp xúc với nhau tại một điểm tạo thành hình hoa thị 5 cánh

U

Y

-Dùng ống nhỏ giọt nhỏ khoảng 3 hoặc 4 giọt nước vào điểm trung tâm chỗ tiếp xúc của các que diêm

Q

- Quan sát các que diêm trong vài phút - Thấy các que diêm hơi duỗi thẳng ra một

M

chút, biến dạng từ hình hoa thị sang hình

KÈ

ngôi sao.

D

ẠY

Giải thích :Thật ra có hai quá trình xảy ra. Thứ nhất là tác dụng của mao dẫn.Các que diêm làm bằng gỗ khô, các tế bào gỗ gần như không còn nước chỉ còn lại những khoảng trống. Ngoài ra còn có khoảng trống giữa các tế bào gỗ.

Sức căng mặt ngoài của nước hút nước vào trong những khoảng trống này, vì vậy nước bị hút vào trong những que diêm. Tác dụng mao dẫn đưa đến quá trình thứ hai Khi các que diêm bị bẻ cong, tế bào gỗ và các khoảng trống giữa chúng bị nén lại tại điểm bị bẻ cong. Khi những khoảng trống và tế bào hút đầy nước, áp suất của nước bên trong đẩy ra làm các que diêm duỗi ra.

31

Khi áp suất của chất lỏng ở bên trong vật đẩy ra làm cho vật có hình dạng nào đó gọi là áp suất trương phồng. Trong thí nghiệm trên áp suất trương phồng làm cho những que diêm duỗi ra tạo thành hình ngôi sao.

Thí nghiệm minh họa cho bài sức cong mặt ngoài, sự mao dẫn.

2.11.Bình phun và nguyên tắc tên lửa

IC IA L

*Vật liệu và thiết bị: - 1 lon nước uống đã sử dụng hết - 1 đoạn dây mảnh, dài.

*Tiến hành thí nghiệm :

N

O

FF

Dùng búa và đinh nhỏ đục khoảng 3 hoặc 4 lỗ nhỏ ở gần đáy lon. Chú ý các lỗ nhỏ này phải cùng nằm trên một đường thẳng và cách đều nhau một khoảng nhỏ. Đục 2 lỗ nhỏ đối xứng nhau trên miệng lon để cột dây và treo lon lên. Khi nước được đổ vào, nó thoát ra các lỗ theo một hướng giống nhau, còn lon nước bị đẩy đi theo hướng ngược lại.

H

Ơ

Giải thích: Ở đây áp dụng nguyên lý bảo toàn động lượng. Khi nước mới đổ vào lon xem như hệ (lon nước ) đứng yên , động lượng ban đầu bằng không.

Khi nước thoát ra các lỗ theo một hướng nó có vận tốc, để động lượng được bảo toàn lon nước phải bị đẩy đi theo hướng

N

ngược lại.

Y

Thí nghiệm được sử dụng cho bài động lượng.

U

2.12.Quan sát sóng âm

Q

*Vật liệu và thiết bị:

- Nhiều sợi chỉ dài khoảng 20 cm

M

- Nhiều hạt gạo tương ứng với số sợi chỉ

KÈ

- 1 dây cao su - 1 móc áo

*Tiến hành thí nghiệm:

D

ẠY

Gắn (cột, dán) một hạt gạo vào một đầu của một sợi chỉ, đầu còn lại của từng sợi chỉ cột vào móc áo sao cho chúng rất gần nhau. Treo móc áo lên. Dùng răng giữ chặt một đầu sợi dây cao su, còn một tay nắm đầu còn lại của dây cao su kéo căng. Đưa dây cao su lại gần tâm của các hạt gạo và dùng một ngón tay búng (bức) vào dây cao su sẽ thấy dao động của dây cao su làm cho hạt gạo gần đó dịch chuyển. Khi hạt gạo dịch chuyển qua lại nó va chạm với hạt kế bên, đến lượt nó lại va chạm các hạt kế tiếp. Nếu dây cao su được búng mạnh hơn thì nhiều hạt gạo dịch chuyển hơn.

32

Giải thích: Sóng âm gồm có các vùng không khí nén lại (áp suất lớn hơn một chút so với áp suất chung quanh) và dãn ra ( áp suất nhỏ hơn một chút) chính sự co dãn này truyền lực cho các hạt gạo làm chúng dao động.

Thí nghiệm minh họa cho sự truyền của sóng âm

IC IA L

Chú ý:Các hột gạo phải được đặt rất gần nhau không được chạm nhau và thẳng hàng 2.13.Sự truyền âm trong không khí *Vật liệu và thiết bị; - 1 chuông lắc tay nhỏ

FF

- 1 cái chai có nút đậy bằng cao su - 1 cọng kẽm khoảng 15 cm

O

*Tiến hành thí nghiệm:

N

H

Ơ

N

Móc dây kẽm vào cái chuông sau đó dùi sợi kẽm qua nút cao su để treo chuông lên sao cho không chạm vào chai (kể cả khi lắc chai). Xé tờ giấy báo thành những mảnh nhỏ và thả vào trong chai. Đốt que diêm và ném vào chai để làm cháy các mảnh giấy. Giấy cháy sẽ đuổi không khí ra khỏi chai, sau đó nhanh chóng đậy kín chai bằng nút cao su. Khi chai nguội, lắc nó và lắng nghe. Sau đó mở nút chai và lắc chuông trong không khí sẽ nhận ra sự khác biệt.

U

Y

Giải thích: Sóng âm truyền đi cần có môi trường (không khí). Nếu không khí loãng sự truyền âm sẽ kém đi, nghe nhỏ hơn. Nếu tạo được độ chân không cao khi lắc chuông không nghe gì hết.

Q

Thí nghiệm sử dụng cho bài âm và sóng âm.

2.14.Sự dãn nở vì nhiệt

M

*Vật liệu và thiết bị:

KÈ

- 1 lon nước uống đã qua sử dụng - 1 cây đinh lớn và búa

D

ẠY

- 1 đèn cầy, 1 kẹp

*Tiến hành thí nghiệm: Lật đáy lon lên, dùng búa và đinh đục một lỗ nhỏ ở khoảng

giữa đáy lon (lỗ vừa khít với đinh không được rộng quá). Dùng kẹp hơ cây đinh trên đèn cầy khoảng ít phút sau đó xỏ cây đinh qua lỗ thấy không thể tiến hành được.

Giải thích: Cây đinh dưới tác dụng của nhiệt bị dãn nở ra do đó không thể xỏ cây đinh qua lỗ được.

33

Thí nghiệm dùng cho minh họa sự dãn nở vì nhiệt.

2.15.Hấp thụ nhiệt *Vật liệuvà thiết bị: - 1 lon thiếc lớn

IC IA L

- 1 đèn cầy - 1 bóng đèn điện - 1 đoạn dây nhỏ dài.

- 2 que diêm

FF

*Tiến hành thí nghiệm:

Làm đen một nửa phần bên trong của lon thiếc bằng khói của

Ơ

N

O

đèn cầy. Dùng sáp đèn cầy để gắn 2 que diêm vào mặt ngoài của cái lon, một tại phía có mặt đen, một tại phía mặt không bị làm đen. Sau đó dùng dây treo lon thiếc lên , đầu úp xuống. Đưa bóng đèn điện vào trong lon thiếc và bật công tắc cho nó sáng. Sau vài phút sẽ thấy que diêm ở phía mặt bị làm đen rớt xuống trước.

H

Giải thích: Que diêm ở phía mặt đen rơi xuống trước vì mặt đen hấp thụ nhiệt mạnh hơn mặt trắng cho nên nó mau nóng hơn làm sáp chảy ra.

N

Thí nghiệm minh họa cho bài hấp thụ và bức xạ nhiệt.

Y

2.16.Nguyên lý máy chụp hình đơn giản

U

*Vật liệu và thiết bị:

Q

- 1 hộp giấy tròn ( hộp bánh, hộp trà) - 1 đèn pin

M

- Keo dán, giấy kính, bút chì, dao

KÈ

- rọc giấy

*Tiến hành thí nghiệm:

D

ẠY

Tại đáy hộp dùng dao tạo ra một lỗ vuông cạnh khoảng 5cm, sau đó dán kín lỗ này bằng giấy mỏng, mờ. Phần trên của hộ tại tâm cắt một lỗ hình vuông có kích thước con tem nhỏ và dán lỗ này bằng giấy thiếc, tại tâm đục một lỗ nhỏ. Cắt một hình bất kỳ (búp bê, hình mũi tên) và tô đen bằng bút chì, sau đó dán lên giấy kính trong và dán lên mặt ngoài của kính đèn pin. Giảm bớt ánh sáng trong phòng .Đặt hộp giấy trên bàn, chiếu đèn pin vào lỗ nhỏ của hộp giấy, dịch chuyển đèn pin và với khoảng cách thích hợp sẽ thu được hình ảnh rõ nét trên lỗ dán giấy mờ.

Giải thích: Đây là cách tạo ảnh qua lỗ tròn, thấy được ảnh và vật ngược chiều

34

Thí nghiệm minh họa cho bài sự truyền thẳng của ánh sáng.

2.17.Sự phản xạ toàn phần của ánh sáng *Vật liệu và thiết bị: - Kéo

IC IA L

- 1 đèn pin - Sữa - Bút xóa hoặc sơn - Phòng rất tối

FF

- Thau, xô, bình đựng nước - Đinh bấm

O

- Băng keo

N

- Giấy

H

*Tiến hành thí nghiệm:

Ơ

- 1 chai nước uống bằng nhựa (đã bỏ nhãn)

N

Trong thí nghiệm này cần tạo ra một chùm sáng thẳng, hẹp mà đèn pin lại tạo chùm sáng rộng vì vậy cần phải dùng giấy che bớt để tạo ra

Y

chùm sáng hẹp khoảng 1 cm hoặc nhỏ hơn.

U

Phần thứ nhất: quan ánh sáng phản xạ trong nước.

Q

- Đổ đầy nước vào chai

M

- Nhỏ vài giọt sữa vào nước để quan sát đường truyền của ánh sáng trong nước dễ hơn

KÈ

- Đặt chai gần mép bàn trong phòng tối - Hạ đèn pin xuống thấp sát bên ngoài chai, từ đó chiếu chùm sáng hướng

ẠY

lên, vào bên trong nước đến mặt phân cách của nước và không khí, sẽ thấy chùm sáng đi ra ngoài không khí.

- Giữ chùm sáng luôn chiếu đến một điểm trên mặt phân cách, từ từ

D

nhấc đèn pin lên sao cho góc giữa chùm sáng và nước càng ngày càng nhỏ - Khi góc giữa nước và chùm sáng đạt một giá trị nào đó ánh sáng không

ra ngoài không khí mà quay trở lại nước.

Phần hai: phản xạ toàn phần

- Dùng đinh bấm tạo một lỗ nhỏ trên thành chai, cách đáy vài cm (nên

đục lỗ khi chai đầy nước để tránh móp chai)

35

- Đổ nước ra, lau khô bên ngoài chai. Dùng bút xóa sơn quanh lỗ vài cm đảm bảo sao cho chùm sáng chỉ đi qua luồng nước - Đổ nước vào chai cho đến khi nước bắn ra thành một luồng ổn định

(nhớ có dụng cụ để hứng nước bắn ra) - Chiếu sáng lỗ từ phía đối diện của chai

IC IA L

- Khi nước ra khỏi chai, ta sẽ thấy một luồng ánh sáng phản xạ toàn phần

chạy dọc theo luồng nước.

Chú ý: Thí nghiệm sẽ hiệu quả hơn nếu sử

FF

dụng đèn laser. Như trong hình bên ta thấy ánh sáng màu xanh phản xạ toàn phần chạy dọc theo luồng nước và vỡ tan tại lòng bàn tay.

O

Giải thích: Ánh sáng sẽ phản xạ toàn phần khi góc tới đạt giá trị góc tới hạn. Thí nghiệm minh họa cho bài sự khúc xạ ánh sáng.

2.18.Ánh sáng qua hai vật trong suất có cùng chiết suất : vật biến mất

N

*Vật liệu và thiết bị:

Ơ

- Một tô thủy tinh - Một ly thủy tinh nhỏ

N

- Một ống nhỏ giọt

H

- Dầu tắm em bé

Y

- ( ống thuốc nhỏ mắt đã sử dụng hết)

U

*Tiến hành thí nghiệm:

Q

- Đặt ly nhỏ vào trong tô thủy tinh.

- Đổ dầu em bé vào trong tô cho đến khi

M

ngập ly.

KÈ

Chiết suất của dầu em bé gần bằng với chiết suất của thủy tinh, do đó ly thủy tinh gần như không nhìn thấy

- Nhẹ nhàng đặt ống nhỏ mắt vào trong ly thủy tinh. Nó có thể nhìn thấy

D

ẠY

được vì không khí ở trong ống nhỏ mắt có chiết suất khác với chiết suất của thủy tinh.

Lấy ống nhỏ mắt ra, đổ đầy dầu em bé vào đó, sau đó đặt trở lại vào ly thủy tinh. ống nhỏ giọt lúc này gần như không thể thấy được.

ống nhỏ mắt chứa không khí

36

Tô thủy chứa dầu em bé Ly thủy tinh thực tế không thể thấy

IC IA L

FF

Giải thích:ánh sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác nó thay đổi tốc độ và bị khúc xạ do đó mắt ta thấy được sự khác biệt, tức là thấy vật.

Thí dụ khi ánh sáng từ không khí vào trong giọt nước và phản xạ lại. Ánh sáng thay đổi tốc độ trong giọt nước và bị khúc xạ. Nếu chiết suất của nước bằng chiết suất của không khí, ánh sáng không bị khúc xạ và truyền qua do đó ta không thấy giọt nước

O

Thí nghiệm minh họa cho bài khúc xạ ánh sáng 2.19.Động cơ điện

- 1 pin đại

Y

- băng keo

U

- 1 dao nhỏ

N

- 1 đoạn dây điện dài

H

- 1 nam châm hình trụ dẹp

Ơ

- 2 kim băng lớn

N

*Vật liệu và thiết bị:

Q

*Tiến hành thí nghiệm: - Dùng băng keo dán 2 đầu kim băng vào 2 đầu của viên pin

M

- Cuộn dây điện thành nhiều vòng

KÈ

- 2 đầu dây điện chuốt thẳng và dùng dao cạo đi lớp cách điện - Xỏ vòng dây qua lỗ đuôi của kim băng - Bỏ tay ra để vòng dây tự quay

D

ẠY

- Đặt nam châm ngay dưới vòng dây

37

IC IA L

FF

Giải thích: khi có một dòng điện đi qua một khung dây nằm trong từ trường, dưới tác dụng của lực từ khung dây bị quay

O

Chú ý: Các chỗ tiếp xúc điện như kim băng, hai đầu tiếp xúc của cuộn dây phải đảm bảo tốt nhất. Cần có một hích nhẹ ban đầu cho khung dây để cho nó quay.

2.20. Lực từ

H

* Vật liệu và thiết bị:

Ơ

N

Thí nghiệm dùng cho bài lực từ, khung dây quay trong từ trường đều.

- 01 nam châm chữ U

- 01 đoạn dây nhôm có Φ = 2,0 mm

- 01 bảng nhựa (15 x 10) cm

Y

N

- 01 chân đế chữ A và giá treo

U

- 02 đầu nối điện và dây dẫn điện - 01 ống nhựa cứng có Φ = 0,5 cm

- 04 đinh vít - Các dây dẫn điện.

Q

*Tiến hành thí nghiệm:

M

- Uốn thanh nhôm thành hình chữ U, hai đầu thanh được gập vào một

đoạn 1cm để cắm vào đầu rắc dẫn điện.

KÈ

- Cắt các ống nhựa dài 10 cm và 5 cm, dùng vít gắn chúng lại thành hình

ẠY

chữ T.

- Hai đầu thanh ngắn được gắn với hai đầu

D

rắc nối điện dẫn điện màu đỏ và xanh.

- Gắn ống nhựa, khung nhôm vào

thanh trụ, sau đó gắn chúng lên chân đế chữ A hoặc bảng nhựa (15 x 10) cm.

- Gắn nam châm chữ U lên khối gỗ rồi

cố định chúng lên bảng nhựa sao cho 38

khung nhôm có thể dịch chuyển sang trái và phải dễ dàng - Cho dòng điện một chiều chạy vào khung nhôm qua các đầu rắc nối điện,

IC IA L

kết quả là khung nhôm sẽ bị nam châm hút hoặc đẩy (dịch chuyển sang trái hoặc phải) tùy thuộc chiều dòng điện chạy qua khung. Đổi chiều dòng điện, khung nhôm sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại. Tương tự, có thể đổi cực của nam châm chữ U hoặc hai mặt của khung nhôm.

FF

*Mục đích thí nghiệm: TN được sử dụng để nghiên cứu tác dụng của lực điện từ lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

O

2.21. Truyền âm qua môi trường vật chất – Nói chuyện qua điện thoại tự tạo

N

*Vật liệu và thiết bị:

Ơ

- Dùng 2 lon sữa bò đục lỗ phía dưới đáy

N

* Tiến hành thí nghiệm:

H

- 1 sợi dây đồng dài, được luồng qua lỗ và nối 2 lon lại với nhau.

Y

- GV yêu cầu HS nói nhỏ sao cho người bên đối diện không nghe . Sau đó yêu cầu HS áp tai vào miệng lon sữa bò thì nghe được âm từ bạn bên kia nói

U

- GV yêu cầu HS thực hiện ngược lại.

Q

*Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ âm truyền được trong các môi trường vật chất: rắn, lỏng, khí.

M

- Âm truyền trong chất rắn nhanh hơn trong chất lỏng và khí.

D

ẠY

KÈ

- Âm truyền trong một môi trường luôn luôn đẳng hướng.

39

2.22. Đối lưu chất khí: *Vật liệu và thiết bị: - Hai vỏ lon bia, một thanh kim loại dùng để làm trục quay.

- Hai cây nến.

IC IA L

* Tiến hành thí nghiệm: - Lấy một vỏ bia cắt thành cánh quạt 8 cánh.

- Gắn cánh quạt lên trục quay và giá đỡ là lon bia còn lại.

-Đốt hai cây nến và đặt phía dưới cánh quạt ở hai vị trí đối xứng.

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

- Kết quả: Cánh quạt quay quanh trục

Q

*Mục đích thí nghiệm:

KÈ

M

- Lớp không khí phía dưới cánh quạt được đốt nóng nên nhẹ hơn, bốc lên cao tạo thành luồng khí tác động làm cho cánh quạt quay. Đó là hiện tượng đối lưu của chất khí.

D

ẠY

- Ứng dụng hiện tượng này được dùng làm: đèn kéo quân,ống thông khí bếp…..

2.23. Mô hình điện kế * Vật liệu và thiết bị: - 01 ống nhựa dài 5 cm, Φ = 6 cm;

- 01 kim nam châm nhỏ;

- 01 cuộn dây đồng (Φdây = 0,3 mm);

- 02 đầu nối điện;

- 01 mặt chia độ bằng nhựa;

- 01 bảng nhựa (8 x 15) cm;

- 01 vỏ lon nhôm;

- 01 mẫu xốp hoặc cao su.

*Tiến hành thí nghiệm :

40

-Quấn đều 3.000 vòng dây Φ = 0,3 mm lên ống nhựa.

-Cắt một kim chỉ thị bằng vỏ lon nhôm, sau đó gắn cố định lên kim nam châm bằng keo dán.

-Cắt mẫu xốp hình tròn gắn bên trong ống nhựa. Gắn một chiếc đinh nhọn trên tấm xốp để làm trục đặt kim nam châm.

IC IA L

- Cố định các đầu nối điện và cuộn dây lên bảng nhựa. Nối hai đầu cuộn dây vào đầu nối điện và gắn mặt chia độ làm mặt số của điện kế

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

- Cho dòng điện chạy vào dây dẫn , ta thấy kim chỉ thị bị lệch khỏi vị trí ban đầu. Đổi chiều dòng điện, kim chỉ thị lệch về hướng ngược lại.

KÈ

*Mục đích thí nghiệm:

D

ẠY

Tìm hiểu nguyên tắc, cấu tạo của điện kế sau: Một điện kế được tạo ra gồm: một cuộn dây tròn, trong lòng cuộn dây có một thanh nam châm nằm thăng bằng vuông góc với trục cuộn dây và có thể quay quanh một trục đặt giữa thanh. Khi nhìn từ phía trước, nếu chiều của dòng điện qua cuộn dây chạy theo chiều kim đồng hồ (nhìn từ phía trên cuộn dây) thì kim chỉ thị quay sang bên nào? Hai chốt của cuộn dây có cần đánh dấu dương hay âm không?

2.24. Loa điện điện *Vật liệu và thiết bị: - 01 cuộn dây đồng (Φdây = 0,5 mm);

- 01 vỏ lon sắt;

- 01 thanh sắt dài 30 cm, Φ = 2 mm;

- 01 tấm gỗ (20 x 30) cm;

41

-01 ống nhựa có Φ = 34 mm, dài 20 cm;

- 01 nam châm tròn Φ = 2 cm;

- 01 biến trở kỹ thuật loại 20 kΩ;

- 02 viên pin 1,5 V DC;

- 01 cầu dao 3 cực để đảo chiều dòng điện; - 01 cuộn băng keo; - 04 đinh vít;

- Các dây dẫn điện.

IC IA L

*Tiến hành thí nghiệm:

- Quấn 50 vòng dây đồng quanh ống nhựa và cố định các vòng dây lại với nhau tạo thành ống dây. Làm sạch lớp vỏ cách điện ở hai đầu dây của dây.

FF

- Cắt bỏ phần miệng vỏ lon rồi cắt dọc phần thân, chia thành nhiều dải có kích thước đều nhau và uốn chúng lại và dùng keo gắn vào vòng thép được uốn tròn để làm vành ngoài của màng loa.

O

- Cắt giấy bạc có dạng một hình vành khăn với đường kính trong và ngoài là 5 cm và 10 cm. Dùng keo dán chúng lên tấm nhôm để tạo thành màng loa.

N

- Gắn ống dây cố định vào đáy lon bằng keo dán. Sau đó, treo loa vào giá treo bằng các sợi dây. (Giá treo dạng chữ Z được tạora từ thanh sắt Φ = 4 mm).

Ơ

- Gắn nam châm tròn đối diện với ống dây. Để định vị màng loa, có thể lồng ống dây vào một ống nhựa được gắn với nam châm có trục trùng với trục ống dây

N

điện động như hình vẽ.

H

- Gắn các thiết bị lên tấm gỗ (20 x 30) cm tạo thành mô hình một chiếc loa

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

- Đóng và mở khóa K liên tục, ta thấy màng loa dao động

*Mục đích thí nghiệm: Được sử dụng để nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của loa điện

42

động 2.25. Tương tác từ của hai cuộn dây có dòng điện chạy qua *Vật liệu và thiết bị: - 05 đinh vít nhỏ;

- 01 thanh nhựa có lỗ dài 15 cm;

- 01 vỏ lon bằng nhôm;

- 02 nguồn điện 3 V DC;

- 01 giá gỗ;

- 02 khóa K;

- Các dây dẫn điện.

IC IA L

- 01 cuộn dây đồng (Φdây = 0,3 mm);

FF

- Cắt hai vòng tròn bằng vỏ lon nhôm sau đó quấn lên mỗi vòng nhôm 30 vòng dây đồng thành 2 cuộn dây. Dùng gỗ làm giá để gắn thanh nhựa có đục lỗ.

O

- Dùng đinh vít để gắn hai cuộn dây vào thanh nhựa, nối các đầu dây với dây dẫn, khóa K và nguồn điện 3 V DC (2 cuộn dây nối với 2 nguồn độc lập để có thể đổi chiều dòng điện qua các cuộn dây)

N

* Tiến hành thí nghiệm:

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

Đóng khóa K1 và K2, để cung cấp điện đồng thời vào 2 cuộn dây. HS quan sát hiện tượng xảy ra và rút ra nhận xét. Đổi chiều dòng điện trên 1 cuộn dây bất kỳ, đóng khóa K và tiếp tục quan sát hiện tượng để rút ra nhận xét. Từ đó, HS có thể rút ra kết luận: nếu dòng điện vào hai cuộn dây cùng chiều thì chúng đẩy nhau, ngược chiều thì chúng hút nhau.

*Mục đích thí nghiệm: - Chứng minh tác dụng từ của hai dây dẫn mang dòng điện.

43

- Hai dây dẫn mang dòng cùng chiều hút nhau và ngược chiều đẩy nhau.

2.26. Dòng điện xoay chiều *Vật liệu và thiết bị: - 01 dây nhựa mềm không dãn;

- 02 đèn LED khác màu nhau;

- 01 nam châm thẳng;

IC IA L

- 01 cuộn dây đồng (Φdây = 0,3 mm); - 01 lõi sắt; - 01 giá treo bằng gỗ;

* Tiến hành thí nghiệm: - Dùng giá đỡ để treo nam châm bằng sợi dây mềm.

FF

- Quấn 2 cuộn dây đồng khoảng 3.000 vòng quanh lõi từ. Nối hai đèn LED màu xanh và đỏ ngược cực nhau vào hai đầu cuộn dây.

O

- Cố định cuộn dây trên giá đỡ sao cho khoảng cách từ nam châm đến cuộn dây đủ gần.

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

- Dùng tay kéo lệch nam châm và thả nhẹ cho nam châm dao động quanh vị trí cân bằng, trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng đ iện cảm ứng xoay chiều nên 2 đèn LED thay nhau sáng.

ẠY

*Mục đích thí nghiệm:

D

- Tìm hiểu điều kiện để sinh ra dòng điện cảm ứng.

- Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều.

44

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Ngọc Hưng (2009), Thí nghiệm Vật lý với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon, tập 1 và 2, Nxb Đại học Sư phạm.

IC IA L

[2]. Đỗ Hương Trà (2015), Nghiên cứu dạy học tích hợp liên môn: những yêu cầu đặt ra trong việc xây dựng, lựa chọn nội dung và tổ chức dạy học, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Tập 31, Số 1 (2015) 44-51.

[3]. Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh – Quyển 1: Khoa học tự nhiên, NXB ĐHSP, 2015.

FF

[4]. Huỳnh Văn Sơn (Chủ biên), Phát triển năng lực dạy học tích hợp – phân hóa cho giáo viên các cấp học phổ thông, NXB ĐHSP TP Hồ Chí Minh (Sách mẫu).

O

[5]. Phạm Đình Cương (2005), Thí nghiệm Vật lý ở trường trung học phổ thông, Nxb Giáo dục.

H

Ơ

N

[6]. Đồng Thị Diện (2005), Xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học cơ học lớp 6 theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh, luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐH Vinh.

N

[7]. Huỳnh Trọng Dương (2006), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh tro ng dạy học vật lý ở trường THCS, Luận án tiến sĩ, ĐHSP Huế.

U

Y

[8]. Hà Văn Hùng, Lê Cao Phan (2004), Tổ chức hoạt động thí nghiệm vật lý tự làm ở trường THCS, NXB Giáo dục.

D

ẠY

KÈ

M

Q

[9]. Lê Văn Giáo (2005), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học vật lý, NXB Giáo dục.

45