TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA TOÁN - TIN
----------------------
TRẦN PHƯƠNG THANH
XÂY DỰNG HỆ THỐNG VIDEO HƯỚNG DẪN
THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN
ĐIỆN - QUANG
KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Vật Lí
Phú Thọ, 2018
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA TOÁN – TIN
-----------------------
TRẦN PHƯƠNG THANH
XÂY DỰNG HỆ THỐNG VIDEO HƯỚNG DẪN
THÍ NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN
ĐIỆN - QUANG
KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Vật Lí
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN LONG TUYÊN
Phú Thọ, 2018
ii
LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của khoa Toán – Tin và thầy giáo hướng dẫn ThS.
Nguyễn Long Tuyên, em đã tiến hành thực hiện khóa luận “Xây dựng hệ
thống video hướng dẫn thí nghiệm Vật lí đại cương phần Điện - Quang”.
Sau một thời gian dài tìm hiểu và nghiên cứu, đến nay khóa luận của
em đã hồn thành. Trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp, ngồi sự nỗ
lực của bản thân, em cịn nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy
cơ giáo trong bộ mơn Vật lí khoa Tốn – Tin trường Đại học Hùng Vương.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy
trong suốt q trình học tập, rèn luyện, nghiên cứu tại trường Đại học
Hùng Vương.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS. Nguyễn Long
Tun, giảng viên bộ mơn Vật lí – Khoa Tốn – Tin. Thầy đã dành nhiều thời
gian q báu tận tình hướng dẫn em trong suốt q trình thực hiện khóa luận
tốt nghiệp, thầy cịn là người giúp em lĩnh hội được những kiến thức chun
mơn và rèn luyện cho em tác phong nghiên cứu khoa học.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn tới cơ Nguyễn Thị Nguyệt Nga –
Giảng viên phụ trách phịng thí nghiệm Vật lí, cơ là người giúp đỡ, mở phịng
phịng thí nghiệm cho em để có thể tiến hành xây dựng được hệ thống video
hướng dẫn thí nghiệm trong suốt thời gian tiến hành khóa luận.
Hơn nữa em xin gửi lời cảm đến gia đình, bạn bè, những người ln
đồng hành, ủng hộ, giúp đỡ em trong thời gian hồn thành khóa luận.
Mặc dù đã rất cố gắng để thực hiện khóa luận một cách hồn chỉnh
nhất, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế, nên
khơng thể tránh khỏi những thiếu xót nhất định. Em rất mong nhận được sự
đóng góp của q thầy cơ giáo và các bạn để khóa luận được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Việt Trì, tháng 5 năm 2018
Sinh viên
Trần Phương Thanh
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii
MỤC LỤC .................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................... vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ............................................... 5
1.1. Thí nghiệm trong dạy học Vật lí .............................................................. 5
1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí ....................................................... 5
1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí ............................... 6
1.1.3. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí ....................... 14
1.1.4. Những u cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy
học vật lí. .................................................................................................... 17
1.1.5. Các biện pháp sử dụng thí nghiệm nhằm tích cực hố hoạt động nhận
thức của người học ....................................................................................... 18
1.2. Vai trị, mục đích và u cầu của thí nghiệm vật lí ................................ 21
1.2.1. Vai trị của thí nghiệm vật lí ............................................................... 21
1.2.2. Mục đích của thí nghiệm vật lí ........................................................... 21
1.3. Hệ thống các kĩ năng thực hành - thí nghiệm vật lí cần thiết. ................. 22
1.3.1. Kĩ năng thực hành - thí nghiệm vật lí .................................................. 22
1.3.2. Kĩ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học vật lí ..................... 24
1.3.3. Các bước cơ bản trong q trình hình thành và bồi dưỡng kĩ năng thực
hành – thí nghiệm. ........................................................................................ 26
1.3.4. Biện pháp hình thành năng lực thực nghiệm cho SV thơng qua học phần
Thực hành Vật lí đại cương (THVLĐC) ....................................................... 26
1.4 Phân tích nội dung cơ bản học phần Vật lí đại cương phần Điện -
Quang .......................................................................................................... 28
1.4.1. Phần Điện học .................................................................................... 28
1.4.2. Phần Quang học.................................................................................. 29
1.5. Phần mềm xây dựng video thí nghiệm. .................................................. 31
1.5.1. Giới thiệu về phần mềm...................................................................... 31
iv
1.5.2. Các tính năng chính của Camtasia studio ............................................ 32
1.6. u cầu đối với một video thí nghiệm ................................................... 38
1.6.1. u cầu về mặt khoa học vật lí ........................................................... 38
1.6.2. u cầu về mặt khoa học sư phạm ...................................................... 38
1.6.3. u cầu về thẩm mĩ và tâm lí ............................................................. 38
1.6.4. u cầu về kĩ thuật ............................................................................. 38
TIỂU KẾT CHƯƠNG I ............................................................................... 39
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VIDEO HƯỚNG DẪN THÍ
NGHIỆM VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG PHẦN ĐIỆN - QUANG .......................... 40
2.1. Hệ thống các thí nghiệm vật lí đại cương phần Điện - Quang ................ 40
2.2. Xây dựng các video hướng dẫn thí nghiệm ............................................ 42
2.2.1. Bài 1: “Đồng hồ đo các đại lượng điện, dao động kí và một số
ứng dụng”. .................................................................................................. 42
2.2.2. Bài 2: “Đo cảm kháng, dung kháng và hệ số tự cảm bằng dao động kí
điện tử” ........................................................................................................ 48
2.2.3. Bài 3: “Đo R, L, C bằng phương pháp cầu” ........................................ 52
2.2.4. Bài 4: “Khảo sát hiện tượng điện phân” .............................................. 57
2.2.5. Bài 5: “Cộng hưởng dịng điện” .......................................................... 58
2.2.6. Bài 6: “Nghiên cứu hiện tượng quang điện ngồi ở tế bào quang điện.
Xác định hằng số Planck” ............................................................................. 60
2.2.7. Bài 7: “Nghiên cứu các định luật quang hình. Thấu kính mỏng và hệ
thấu kính” ..................................................................................................... 61
2.2.8 Bài 8: “Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực. Xác định nồng độ dung
dịch đường” .................................................................................................. 65
2.2.9. Bài 9: “Xác định bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa” .. 66
2.2.10. Bài 10: “Nghiên cứu nhiễu xạ qua một khe hẹp” .............................. 70
2.3. Đánh giá kết quả video hướng dẫn thí nghiệm ....................................... 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 74
1. Kết luận .................................................................................................... 74
2. Kiến nghị .................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 75
v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Các từ viết tắt
Ý nghĩa
GV
Giáo viên
NLTN
Năng lực thực nghiệm
SV
Sinh viên
PPDH
Phương pháp dạy học
PPTN
Phương pháp thực nghiệm
TN
Thí nghiệm
THVLĐC
Thực hành vật lí đại cương
RLNVSP
Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Kết quả đo điện trở bằng vơn kế và ampe kế ............................... 46
Bảng 2. 2: Kết quả đo điện trở bằng phương pháp so sánh ........................... 47
Bảng 2. 3: Kết quả nghiên cứu hoạt động của dao động kí điện tử ............... 50
Bảng 2. 4: Kết quả đo dung kháng và điện dung của tụ điện ........................ 51
Bảng 2. 5: Kết quả đo cảm kháng và độ tự cảm của ống dây ........................ 51
Bảng 2. 6: Kết quả đo điện trở bằng cầu Wytston ......................................... 55
Bảng 2. 7: Kết quả đo điện trở bằng cầu Tơm - xơn ..................................... 55
Bảng 2. 8: Kết quả đo điện dung của tụ điện bằng phương pháp cầu ............ 56
Bảng 2. 9: Kết quả đo hệ số tự cảm của cuộn dây ......................................... 56
Bảng 2. 10: Kết quả đo hằng số Faraday ...................................................... 58
Bảng 2. 11: Kết quả đo tần số cộng hưởng dịng .......................................... 60
Bảng 2. 12: Kết quả đo hằng số Plank .......................................................... 60
Bảng 2. 13: Kết quả đo tiêu cự của thấu kính hội tụ dùng cơng thức thấu kính
..................................................................................................................... 62
Bảng 2. 14: Kết quả đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng phương pháp ....... 63
Bảng 2. 15: Kết quả đo tiêu cự của thấu kính phân kì bằng phương pháp dùng
vật ảo ............................................................................................................ 64
Bảng 2. 16: Kết quả đo tiêu cự của thấu kính phân kì bằng phương pháp đo độ
rộng chùm phân kì ........................................................................................ 64
Bảng 2. 17: Kết quả đo nồng độ dung dịch đường ........................................ 65
Bảng 2. 18: Kết quả đo bước sóng bằng phương pháp giao thoa khe Young 68
Bảng 2. 19: Kết quả khảo sát sự phân bố cường độ sáng từ vân trung tâm về
phía bên phải ................................................................................................ 68
Bảng 2. 20: Kết quả khảo sát sự phân bố cường độ sáng từ vân trung tâm về
phía bên trái.................................................................................................. 69
Bảng 2. 22: Kết quả đo bước sóng ánh sáng bằng gương Fresnel ................. 70
Bảng 2. 23: Kết quả khảo sát phổ nhiễu xạ qua khe hẹp ............................... 71
Bảng 2. 24: Kết quả nghiệm lại hệ thức bất định Heisenberg ....................... 72
vii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Giao diện mở đầu của Camtasia studio ........................................ 33
Hình 1. 2: Cách chèn video vào giao diện .................................................... 33
Hình 1. 3: Chọn một video trong thư viện cần chỉnh sửa .............................. 34
Hình 1. 4: Hướng dẫn cắt kéo thả video vào thanh cơng cụ .......................... 34
Hình 1. 5: Hướng dẫn cắt video .................................................................... 35
Hình 1. 6: Hướng dẫn cắt video .................................................................... 35
Hình 1. 7: Hình ảnh sau khi đã cắt ................................................................ 36
Hình 1. 8: Xuất video ra sau khi sửa ............................................................. 36
Hình 1. 9: Chọn chất lượng lưu video ........................................................... 37
Hình 1. 10: Đặt tên video và chọn vị trí cần lưu video .................................. 37
Hình 2. 1: Hình ảnh trong video tìm hiểu về đồng hồ vạn năng…………42
Hình 2. 2: Sơ đồ đo điện trở bằng vơn kế và ampe kế ................................... 43
Hình 2. 3: Sơ đồ đo điện trở bằng phương pháp so sánh dùng 2 ampe kế ..... 44
Hình 2. 4: Hình ảnh trong video đo điện trở sử dụng hai ampe kế ................ 44
Hình 2. 5: Sơ đồ mạch điện đo độ lệch pha giữa hai tín hiệu ........................ 45
Hình 2. 6: Hình ảnh trong video đo độ lệch pha giữa 2 tín hiệu .................... 45
Hình 2. 7: Hình ảnh trong video đo tần số bằng phương pháp Lisadu ........... 46
Hình 2. 8: Sơ đồ đo điện dung của tụ điện .................................................... 49
Hình 2. 9: Sơ đồ đo cảm kháng bằng dao động kí điện tử ............................. 49
Hình 2. 10: Hình ảnh trong video đo cảm kháng bằng dao động kí điện tử ... 50
Hình 2. 11:Sơ đồ mạch cầu Wytston ............................................................ 52
Hình 2. 12: Sơ đồ mạch cầu Tơm-xơn .......................................................... 53
Hình 2. 13: Sơ đồ đo điện dung .................................................................... 53
Hình 2. 14: Sơ đồ mạch cầu đo cảm kháng ................................................... 54
Hình 2. 15: Hình ảnh trong video đo hệ số tự cảm của cuộn dây .................. 54
Hình 2. 16: Hình ảnh trong video khảo sát hiện tượng điện phân ................. 57
Hình 2. 17: Sơ đồ nghiên cứu cộng hưởng với dao động kí điện tử .............. 59
Hình 2. 18: Hình ảnh trong video nghiên cứu cộng hưởng với dao động kí
điện tử .......................................................................................................... 59
viii
Hình 2. 19: Hình ảnh trong video xác định tiêu cự của thấu kính phân kì bằng
phương pháp đo độ rộng chùm phân kì......................................................... 62
Hình 2. 20: Hình ảnh trong video xác định nồng độ dung dịch đường .......... 65
Hình 2. 21: Đồ thị f (C ) ........................................................................ 66
Hình 2. 22: Hình ảnh trong video xác định bước sosnh bằng phương giao thoa
Young .......................................................................................................... 67
Hình 2. 23: Đồ thị I=f(x) .............................................................................. 69
Hình 2. 24: Hình ảnh trong video khảo sát phổ nhiễu xạ qua khe hẹp........... 71
Hình 2. 25: Đồ thị V=f(x) ............................................................................. 72
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài khóa luận
Trong những năm đầu của thế kỉ XXI, cơng cuộc cách mạng khoa học -
kỹ thuật và cơng nghệ đang diễn ra hết sức mạnh mẽ,sự nghiệp cơng nghiệp
hóa - hiện đại hóa cũng đang được đẩy mạnh. Để theo kịp sự phát triển đó, để
hịa nhập vào nền kinh tế tri thức trong thế kỉ XXI, đổi mới sự nghiệp giáo
dục là quốc sách hàng đầu, đầu tư cho giáo dục cũng là đầu tư cho sự phát
triển của mỗi quốc gia, nhằm đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách tồn diện
có đức có tài, có trí tuệ thơng minh, phù hợp với xu thế phát triển chung của
đất nước cũng như trên thế giới. Nhưng trên thực tế, q trình giáo dục chưa
đáp ứng được mục tiêu đã đề ra.
Từ xưa đến nay, giáo dục ln chiếm một vị trí hết sức quan trọng đối
với mỗi cá nhân, tập thể và cả đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Nhưng
nền giáo dục của ta chưa thực sự đào tạo được thế hệ trẻ đáp ứng được với xu
thế phát triển của thế giới. Chúng ta thiếu những con người có tính năng
động cá nhân, có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi và tác phong
cơng nghiệp.
Tình hình đó địi hỏi nền giáo dục phải được làm một cuộc cách mạng
tồn diện, sâu sắc và triệt để. Trong đó, mấu chốt là đổi mới tồn bộ q trình
dạy học bao gồm nhiều thành tố: nội dung dạy học, phương pháp dạy học,
hình thức tổ chức dạy học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập [4].
Nói cách khác, q trình dạy học là một q trình dưới sự lãnh đạo, tổ chức,
điều khiển của người giáo viên, người học tự giác, tích cực, chủ động tự tổ
chức, tự điều khiển hoạt động nhận thức của mình nhằm thực hiện những
nhiệm vụ dạy học.
Để tạo điều kiện cho sinh viên nắm vững chính xác, sâu sắc, phát triển
năng lực nhận thức và hình thành nhân cách của sinh viên thì các phương tiện
dạy học đóng góp vai trị hết sức quan trọng. Phương tiện dạy học tốt sẽ giúp
cho sinh viên dễ nhớ, dễ hiểu, dễ tiếp thu kiến thức, lơi cuốn sinh viên tham
gia vào hoạt động nhận thức.
2
Vật lí học là một trong những mơn khoa học về tự nhiên, nhiệm vụ chủ
yếu của nó là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, tìm ngun nhân, khám phá ra
các định luật vật lí phục vụ lợi ích của con người. Q trình học tập mơn Vật
lí muốn thành cơng cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp và các
phương tiện dạy học. Phương pháp dạy học hiện đại địi hỏi các phương tiện
dạy học cũng phải hiện đại.
Nền giáo dục của nước ta hiện nay cịn đặt nặng ở vấn đề thi cử, đặt
nặng lí thuyết hơn là kĩ năng thực hành nên vai trị của thí nghiệm chưa được
quan tâm đúng mức. Thực nghiệm ln đóng vai trị quan trọng hàng đầu
trong dạy học vật lí. Đặc biệt là trong q trình học tập của sinh viên ở mỗi
trường đại học, các kiến thức phần lớn được hình thành bằng con đường thực
nghiệm. Thí nghiệm vật lí một mặt giúp sinh viên nghiệm lại những định luật
đã được trình bày trong các bài giảng lí thuyết, mặt khác giúp rèn luyện
những kỹ năng thực nghiệm và tính tốn để phục vụ cho những mơn học tiếp
sau. Các học phần: Thực hành vật lí đại cương, thí nghiệm vật lí phổ thơng,
nghiệp vụ sư phạm là những học phần quan trọng trong q trình học tập của
sinh viên ngành sư phạm vật lí, góp phần quan trọng vào việc rèn luyện cho
sinh viên các phương pháp và các kĩ năng thực hành vật lí và có tác dụng to
lớn trong việc rèn luyện cho sinh viên những đức tính cần thiết ban đầu, tạo
cơ sở để sau này cho sinh viên đi sâu vào nghiên cứu. Mặc dù trong mỗi bài
thí nghiệm đều đã có những hướng dẫn cụ thể nhưng sinh viên vẫn mắc khó
khăn vì lượng kiến thức khá lớn, bước tiến hành thí nghiệm phức tạp, trang
thiết bị hiện đại u cầu phải có hiểu biết nhất định trong cách sử dụng. Nhiều
sinh viên sau khi học xong học phần thí nghiệm những vẫn chưa nắm bắt
được quy trình, thu thập, xử lí số liệu thí nghiệm vẫn cịn gặp nhiều lúng túng,
thời gian tiến hành thí nghiệm kéo dài và có thể cịn phải bổ sung vào các
buổi tiếp theo... dẫn đến kết quả hình thành kiến thức cho sinh viên bằng con
đường thực nghiệm chưa cao. Đối với mỗi sinh viên ngành sư phạm vật lí thì
kĩ năng sử dụng trong dạy học vật lí là kĩ năng đặc thù của người giáo viên
cần được bồi dưỡng, rèn luyện. Nếu tạo được mơi trường, cơ chế và những
3
hình thức rèn luyện phù hợp sẽ tạo được động cơ tích cực cho sinh viên trong
q trình đào tạo [4].
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào dạy
học ngày càng được phát triển và phổ biến rộng rãi. Một trong những ứng
dụng đó là sử dụng các phần mềm làm video, phim...để xử lí hình ảnh, thực
hiện thí nghiệm dạy học theo đúng tiến trình dạy học. Hiệu quả của nó đang
dần hồn thiện ở rất nhiều trường phổ thơng cũng như các trường đại học trên
cả nước, cung cấp cơ sở dữ liệu trực quan đa phương tiện cho việc thiết kế các
bài giảng điện tử đang được rất nhiều sinh viên sư phạm vật lí và giáo viên
quan tâm.
Nội dung phần “thí nghiệm Điện – Quang” trong phần Vật lí đại cương
khá quan trọng trong chương trình đào tạo sinh viên sư phạm, nhằm nghiệm
lại các kiến thức đã có để đi vào thực hành. Quá trình nghiên cứu cơ sở lí
thuyết để đi vào thực nghiệm là khá phức tạp, khó tiến hành chính xác trong
thời gian ngắn. Những nhược điểm nêu trên có thể được khắc phục nếu chúng
ta sử dụng những hệ thống video thí nghiệm đã được nghiên cứu, thiết kế cẩn
thận, cụ thể, tỉ mỉ, gia cơng sản phẩm cơng phu, chính xác nhất từ khâu chọn
thiết bị cho đến khâu vận hành thí nghiệm. Vì vậy, để đạt được mục tiêu dạy
học hiệu quả thì phương án tối ưu là sử dụng hệ thống video hướng dẫn thí
nghiệm đã được xây dựng, dễ hiểu đối với sinh viên.
Từ những lí do trên, tơi quyết định chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng
hệ thống video hướng dẫn thí nghiệm Vật lí đại cương phần
Điện - Quang”, thơng qua các học phần: Thí nghiệm vật lí phổ thơng, thí
nghiệm Vật lí đại cương, nghiệp vụ sư phạm nhằm tạo điều kiện cho các
khóa sau có thể phát huy tối đa kĩ năng “thực hiện sử dụng thí nghiệm” của
mình, từ đó đưa ra kết quả chính xác nhất, nhằm góp phần nhỏ vào việc đổi
mới phương tiện và phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng học tập, giảng
dạy mơn vật lí cho sinh viên ngành sư phạm vật lí.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học
4
- Đề tài góp phần hệ thống hóa kiến thức và xây dựng tài liệu hướng thí
nghiệm Vật lí đại cương phần Điện – Quang, là tài liệu tham khảo cho các
sinh viên khóa sau ngành sư phạm vật lí.
b. Ý nghĩa thực tiễn
- Đề tài có nghĩa lớn trong việc góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy, học
tập, tăng tính trực quan cho sinh viên khi học mơn thí nghiệm Vật lí đại
cương phần Điện – Quang.
- Giúp cho sinh viên có phương tiện hỗ trợ tốt hơn, khoa học hơn, phục vụ
cho q trình thực tập và giảng dạy sau này.
3. Mục tiêu khóa luận
- Xây dựng hệ thống video hướng dẫn các bài thí nghiệm Vật lí đại cương
phần Điện - Quang đảm bảo tính khoa học và sư phạm.
5
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Thí nghiệm trong dạy học Vật lí
1.1.1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lí
a. Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào
các đối tượng của hiện tượng khách quan. Thơng 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 tri thức mới [5].
Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lí:
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có
chủ định sao cho thơng qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có
thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi thí nghiệm
có ba yếu tố cấu thành được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương
tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo
đạc để thu nhận kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta nghiên
cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ
khơng đổi.
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm sốt đúng
như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ
cần thiết , nhờ sự phân tích thường xun các yếu tố của đối tượng cần nghiên
cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số
điều kiện để khơng làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ khơng được
quan tâm).
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được
các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác. Điều
này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương
tiện phương tiện quan sát, đo đạc.
- Có thể lặp lại được thí nghiệm. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị
thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm,
6
tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, q trình vật lí phải diễn ra trong thí
nghiệm giống như ở các lần thí nghiệm trước.
b. Sự khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên.
Trong quan sát ta khơng có một sự tác động nào vào đối tượng cần
quan sát. Ngược lại, trong thí nghiệm ta tác động có chủ định vào đối tượng
cần nghiên cứu. Nhờ vậy, thí nghiệm khơng những cho phép nghiên cứu các
hiện tượng khơng xảy ra hoặc xảy ra dưới dạng thần khiết trong tự nhiên mà
cịn làm cho sự quan sát, đo đạc được đơn giản, dễ dàng hơn, tạo ra những
hiện tượng ở một thời điểm và một địa điểm mong muốn, tạo đềiu kiện đi tới
nhận thức được các điều kiện để xảy ra hiện tượng, q trình nào đó.
- Lưu ý : Khi xử lí các kết quả thí nghiệm, nhất thiết phải chỉ ra “nhiễu”,
phạm vi để có thể bỏ qua ảnh hưởng của “nhiễu”, các điều kiện và sai số của
thí nghiệm và phải phân biệt rành mạch sai số chủ quan và sai số khách quan
của thí nghiệm.
1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí
a. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận nhận thức
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong dạy học vật lí ở trường
phổ thơng, thí nghiệm có các chức năng sau:
- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp
của tri thức).
- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã
thu được.
- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào
thực tiễn.
- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí.
+) Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức
- Vai trị của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn của q trình nhận thức
phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng nghiên cứu. Nếu SV
hồn tồn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng nghiên cứu thì thí nghiệm
được sử dụng để thu nhận kiến thức đầu tiên về nó. Khi đó, thí nghiệm được
7
sử dụng như là “câu hỏi đối với tự nhiên” và chỉ có thể thơng qua thí nghiệm
mới trả lời được câu hỏi này. Việc tìm cách đặt câu hỏi đối với tự nhiên (thiết
kế phương án thí nghiệm), việc tiến hành thí nghiệm và việc xử lí các kết quả
quan sát, đo đạc sau đó chính là q trình tìm câu trà lời cho câu hỏi đặt ra.
Như vậy, thí nghiệm được sử dụng như là kẻ phân tích hiện thực khách quan
và thơng qua q trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức
khách quan [5].
- Trong dạy học vật lí, nhất là ở các lớp dưới và ở giai đoạn đầu của
q trình nhận thức một hiện tượng, q trính vật lí nào đó, khi SV cịn chưa
có hoặc có hiểu biết rất ít ỏi về hiện tượng, q trình vật lí cần nghiên cứu thì
thí nghiệm được sử dụng để cung cấp cho SV những dữ kiện cảm tính (các
biểu tượng, số liệu đo đạc) về hiện tượng, q trình vật lí này.
+) Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được
- Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các chức năng của
thí nghiệm trong dạy học vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri
thức mà SV đã thu được trước đó. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí
nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, địi hỏi phải đưa ra giả
thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy,
thường ta thu được các tri thức có tính khái qt hơn, bao hàm các tri thức đã
biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn [5].
- Trong dạy học vật lí ở trường phổ thơng, có một số kiến thức được rút
ra từ suy luận lơgic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết. Trong những trường hợp
này, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của chúng.
+) Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức vào thực tiễn
Trong việc vận dụng các trí thức lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các
thiết bị kĩ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của
tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của
các thiết bị cần chế tạo hoặc do lí do về mặt kinh tế hay những ngun nhân
về mặt an tồn. Khi đó, thí nghiệm được như là phương tiên tạo cơ sở cho
việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn [5].
8
Lịch sử phát triển của vật lí cũng cho thấy : các thí nghiệm cơ bản
khơng chỉ dẫn đến hình thành những thuyết vật lí mới mà cịn làm xuất hiện
nhiều ngành kĩ thuật mới.
Chương trình vật lí ở trường phổ thơng đề cập tới một loạt các ứng
dụng của vật lí đời sống và sản xuất. Việc tiến hành thí nghiệm tạo cơ sở để
SV hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn. Thí
nghiệm khơng những cho SV thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của các
kiến thức vật lí mà cịn là bằng chứng cho sự đúng đắn của các kiến thức này.
+) Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí
Việc bồi dưỡng cho SV các phương pháp nhận thức được dùng phổ
biến trong nghiên cứu vật lí (phương pháp thực nghiệm và phương pháp mơ
hình) là một trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ
bản vật lí ở trường phổ thơng. Thí nghiệm đóng vai trị quan trọng ở cả hai
phương pháp nhận thức vật lí này.
- Vai trị của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm: phương 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 lơgic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra
được bằng thí nghiệm.
+ Xây dựng và thực hiện phương 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 khơng phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới.
Như vậy, thí nghiệm đóng vai trị quan trọng ở giai đoạn đầu và giai
đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm. Ở giai đoạn đầu, đa số thông tin về
đối tượng cần nghiên cứu thường được thu nhận trong các thí nghiệm. Đặc
biệt ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm, việc kiểm tra tính đúng
đắn của hệ quả rút ra phải thơng qua việc xây dựng và thực hiện phương án
thí nghiệm để nghiên cứu một hiện tượng, một mối quan hệ đã được loại bỏ
các yếu tố khơng quan tâm nên thường khơng có trong tự nhiên.
9
- Vai trị của thí nghiệm trong phương pháp mơ hình: Phương pháp mơ
hình gồm 4 giai đoạn:
+ Thu thập các thơng tin về đối tượng gốc.
+ Xây dựng mơ hình.
+ Thao tác trên mơ hình để suy ra các hệ quả lí thuyết.
+ Kiểm tra hệ quả trên đối tượng gốc.
Ở giai đoạn đầu của phương pháp mơ hình, các thơng tin về đối tượng
gốc thường được thu nhập nhờ thí nghiệm. Thơng qua thí nghiệm, nhờ việc
chủ động loại bỏ những yếu tố khơng quan tâm, tác động lên đối tượng, bố trí
các dụng cụ quan sát, thu thập và xử lí số liệu, ta mới có thể tìm ra được các
thuộc tính, các mối liên hệ bản chất của đối tượng gốc để đưa ra mơ hình phản
ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm. Ở giai đoạn 3 cho mơ hình vận
động (thao tác trên mơ hình). đối với mơ hình vật chất, người ta phải tiến
hành thí nghiệm thực với nó. Ở giai đoạn 4, thơng qua thí nghiệm trên vật
gốc, đối chiếu kết quả thu được từ mơ hình với những kết quả thu được trực
tiếp trên vật gốc, ta kiểm tra được tính đúng đắn của mơ hình và rút ra được
giới hạn áp dụng mơ hình.
b. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận dạy học
+) Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của q
trình dạy học.
Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của
q trình dạy học như: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ
năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng thu được và kiểm tra đánh giá kiến thức,
kĩ năng của SV [5].
- Ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, có thể sử dụng thí
nghiệm để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. Đặc biệt có hiệu quả là việc sử
dụng thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm có sẵn
hoặc trái với sự chờ đợi của SV nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tịi kiến
thức mới của SV.
10
- Thí nghiệm có vai trị quan trọng, khơng gì thay thế được trong giai
đoạn hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu
thực nghiệm, để từ đó khái qt hố quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của
giả thuyết hoặc lơgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới.
Trong chương trình vật lí ở trường phổ thơng, một số kiến thức được
rút ra từ phép suy luận lơgic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là
chính xác. Vì vậy, những kiến thức rút ra này là đúng đắn. Tuy nhiên để thể
hiện tính chất thực nghiệm của khoa học vật lí và làm tăng sự tin tưởng của
SV vào tính chân thực của kiến thức thu được, GV cũng cần tiến hành các thí
nghiệm kiểm nghiệm lại chúng.
Ngồi ra, do trình độ tốn học của SV cịn hạn chế, do các thiết bị thí
nghiệm ở trường phổ thơng khơng cho phép tiến hành những thí nghiệm phức
tạp, với các phép đo định lượng chính xác cao hoặc vì thời gian eo hẹp của
tiết học nên một số kiến thức không thể xây dựng bằng con đường thực
nghiệm. Trong trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái qt do
các nhà khoa học tìm ra, buộc SV phải thừa nhận. Để giảm tính áp đặt, GV có
thể tiến hành thí nghiệm để minh hoạ kiến thức đã đưa ra trong một trường
hợp cụ thể, đơn giản.
- Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong q trình
củng cố (ơn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hố và vận dụng) kiến thức, kĩ
năng của SV. Việc củng cố kiến thức, kĩ năng của SV được tiến hành ngay ở
mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho luyện tập, các
tiết ơn tập và các giờ thực thành sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình
vật lí phổ thơng. Q trình củng cố kiến thức, kĩ năng của SV diễn ra khơng
những trong các giờ nội khố mà cả trong các giờ ngoại khố, ở lớp và ở nhà.
Việc sử dụng các thí nghiệm ở giai đoạn củng cố khơng phải là lặp đi
lặp lại ngun xi các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại kiến thức cũ mà phải
có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng kiến thức đã biết của SV, giúp
SV thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và
sản xuất của các kiến thức này. Trong thí nghiệm được sử dụng trong giai
11
đoạn củng cố, thí nghiệm thực hành của SV có vai trị nổi bật trong việc củng
cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng của SV. Việc tiến hành thí nghiệm trong
giai đoạn củng cố phải được giao cho SV dưới dạng những nhiệm vụ có nội
dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của SV,
chứ khơng đơn thuần chỉ là sự địi hỏi hoạt động tay chân đơn giản.
- Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng
của SV. Thơng qua hoạt động trí tuệ - thực tiễn của SV trong q trình thí
nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đốn hoặc giải thích hiện tượng,
q trình vật lí diễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần
thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận
và xử lí kết quả thí nghiệm,…), SV sẽ chứng tỏ khơng những kiến thức về sự
kiện mà cả kiến thức về phương pháp, khơng những kiến thức mà cả kĩ năng
của mình [5].
Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kĩ năng của SV,
GV có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác
nhau: từ việc sử dụng thí nghiệm quen thuộc đến việc sử dụng thí nghiệm
hồn tồn mới, từ việc sử dụng thí nghiệm có bố trí đơn giản đến việc sử dụng
thí nghiệm có bố trí phức tạp, từ thí nghiệm chỉ liên quan tới một mối liên hệ
đến thí nghiệm liên quan tới nhiều khái niệm, định luật vật lí, thí nghiệm có
thể là thí nghiệm định tính nhưng cũng có thể là thí nghiệm định lượng, SV
được giao nhiệm vụ chỉ tiến hành một thí nghiệm nhưng cũng có thể được
giao nhiệm vụ giải quyết một nhiệm vụ nhận thức mà trong đó thí nghiệm chỉ
là một bộ phận của q trình giải quyết nhiệm vụ này. Mức độ tự lực của SV
trong q trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí
nghiệm theo bản hướng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc SV hồn tồn tự lực
trong tất cả các giai đoạn thí nghiệm.
+) Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách tồn diện của
người học.
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào
việc phát triển nhân cách tồn diện của SV.
12
- Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn
luyện kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của SV. Q trình làm việc tự lực với thí
nghiệm của SV sẽ khêu gợi những hứng thú nhận thức, lòng ham muốn
nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành cơng khi giải quyết được nhiệm vụ đặt
ra và góp phần phát triển động lực q trình học tập của SV.
- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể
khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của SV.
Các thí nghiệm do các nhóm SV tiến hành địi hỏi sự phân cơng, phối
hợp những cơng việc tự lực của SV trong tập thể. Vì vậy, trong q trình thí
nghiệm đã diễn ra một q trình bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dựng
các chuẩn mực hành động tập thể. Quá trình cùng nhau cố gắng giải quyết
những nhiệm vụ đặt ra trong q trình thí nghiệm có nhiều điểm chung với
q trình làm việc tập thể trong cuộc sống nghề nghiệp sau này của SV.
Trong mối liên hệ với q trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí
nghiệm, SV thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan
duy vật, đặc biệt là vai trị của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm
tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và
sự tồn tại khách quan của các mối liên hệ có tính quy luật trong tự nhiên.
+) Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật
tổng hợp cho học sinh.
Thơng qua việc tiến hành TN, TN góp phần thiết thực vào việc giáo
dục kĩ thuật tổng hợp cho SV. TN còn là điều kiện để SV rèn luyện những
phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung
thực... Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta khơng thể phủ nhận
vai trị của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của SV.
Hoạt động dạy học khơng chỉ dừng lại ở chỗ truyền thụ cho SV những kiến
thức phổ thơng cơ bản đơn thuần mà điều khơng kém phần quan trọng ở đây
là làm thế nào phải tạo điều kiện cho SV tiếp cận với hoạt động thực tiễn bằng
những thao tác của chính bản thân họ. Trong dạy học Vật lí, đối với những bài
giảng có TN thì GV cần phải biết hướng SV vào việc cho SV tự tiến hành TN,
13
có như vậy kiến thức các em thu nhận được sẽ vững vàng hơn, rèn luyện được
cho các em sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ mỉ hơn và chính
xác hơn. Có như thế, khả năng hoạt động thực tiễn của SV sẽ được nâng cao.
+) Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh
TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tị mị, ham
hiểu biết của SV học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn
trong q trình nhận thức.
Chính nhờ TN và thơng qua TN mà ở đó SV tự tay tiến hành các TN,
các em sẽ thực hiện các thao tác TN một cách thuần thục, khơi dậy ở các em
sự say sưa, tị mị để khám phá ra những điều mới, những điều bí ẩn từ TN và
cao hơn là hình thành nên những ý tưởng cho những TN mới. Đó cũng chính
là những tác động cơ bản, giúp cho q trình hoạt động nhận thức của SV
được tích cực hơn.
Thơng qua TN, nhờ vào sự tập trung chú ý, quan sát sự vật, hiện tượng
có thể tạo cho SV sự ham thích tìm hiểu những đặc tính, quy luật diễn biến
của hiện tượng đang quan sát. Khi giác quan của SV bị tác động mạnh, SV
phải tư duy cao độ từ sự quan sát TN, chú ý kĩ TN để có những kết luận,
những nhận xét phù hợp.
+) Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh
TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể
qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của SV. Qua TN địi hỏi
SV phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trị
cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong cơng việc của các em.
+) Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hố và trực quan trong dạy học vật lí
- Trong tự nhiên và kĩ thuật, rất ít các hiện tượng q trình vật lí xảy ra
dưới dạng thuần khiết. Chính nhờ thí nghiệm, ta có thể nghiên cứu các hiện
tượng, q trình xảy ra trong những điều kiện có thể khơng chế được, thay đổi
được, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức
được ngun nhân của mỗi hiện tượng và mối liên hệ có tính quy luật giữa
chúng với nhau. Ưu điểm nổi bật này của thí nghiệm vật lí có ý nghĩa khơng
14
chỉ xét nó theo quan điểm của lí luận nhận thức mà cả theo quan điểm của lí
luận dạy học [5].
- Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp SV nhanh chóng thu được
những thơng tin chân thực về các hiện tượng, q trình vật lí. Đặt biệt trong
việc nghiên cứu các lĩnh vực của vật lí mà ở đó đối tượng cần nghiên cứu
khơng thể tri giác trực tiếp bằng giác quan của con người thì việc sử dụng
trong dạy học vật lí các thí nghiệm mơ hình để trực quan hố các hiện tượng,
q trình cần nghiên cứu là khơng thể thiếu được. Các hiện tượng, q trình
vật lí diễn ra trong thí nghiệm mơ hình đơn giản hố các hiện tượng, q trình
vật lí thực, nhằm cung cấp cho SV các biểu tượng về các hiện tượng, q
trình này.
1.1.3. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí
a. Thí nghiệm biểu diễn
Thí nghiệm biểu diễn được GV tiến hành trên lớp, trong các giờ học
nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của SV.
Căn cứ vào mục đích lí luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong q trình
nhận thức của SV, thí nghiệm biểu diễn gồm có[5]:
- Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhắm giới thiệu cho SV biết qua về
hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú
học tập cho SV, lơi cuốn SV vào hoạt động nhận thức.
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng nên
hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu
kiến thức mới. Loại thí nghiệm này bao gồm:
+ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp các cứ
liệu thực nghiệm để từ đó khái qt hố quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn
của giả thuyết hoặc hệ quả lơgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết vấn
đề đã xuất hiện ở đầu giờ học, từ đó xây dựng nên kiến thức mới. Trong dạy
học vật lí các thí nghiệm này là các thí nghiệm về tính chất của sự rơi tự do,
định luật III Niutơn, khái niệm mơmen lực và quy tắc mơmen lực, định luật
Bơilơ – Mariơt, định luật cảm ứng điện từ, định luật khúc xạ ánh sáng,…
15
+ Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại
kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lí thuyết, dựa trên phép suy luận
lơgic chặt chẽ (trong đó có suy luận tốn học) như : quy luật dao dộng điều
hồ của con lắc lị xo ngang, biểu thức độ lớn của lực Lorenxơ… hoặc nhằm
minh hoạ kiến thức mà do nhiều lí do : trình độ học sinh, thiết bị thí nghiệm ở
trường phổ thơng, tính chất phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao của thí nghiệm,
thời gian tiết học…, GV phải thơng báo, buộc SV thừa nhận.
- Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến
thức đã học, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời
sống, địi hỏi SV phải vận dụng kiến thức đã học để dự đốn hoặc giải thích
hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kĩ thuật. Thơng qua
đó, GV cũng có thể kiểm tra được mức độ nắm vững kiến thức của SV.
Thí nghiệm củng cố có thể được sử dụng khơng chỉ trong các tiết học
nghiên cứu kiến thức mới mà cả trong giờ luyện tập và hệ thống hố kiến thức
đã học.
b. Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do SV tự tiến hành trên lớp (trong
phịng thí nghiệm), ngồi lớp, ngồi nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự
lực khác nhau. Có thể chia thí nghiệm thực tập làm 3 loại: thí nghiệm trực
diện (thí nghiệm do SV tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức
mới, nhưng cũng có thể khi ơn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng
cố), thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do SV thực hiện trên lớp hoặc trong
phịng thí nghiệm sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí nhằm
củng cố chương trình đã học và chủ yếu để rèn luyện kỹ năng thí nghiệm), thí
nghiệm và quan sát vật lí ở nhà (thí nghiệm và quan sát do SV hồn tồn tự
lực thực hiện ở nhà theo nhiệm vụ mà giáo viên đã giao) [5].
- Thí nghiệm trực diện: do SV tiến hành trên lớp, chủ yếu khi nghiên
cứu kiến thức mới, cũng có thể ơn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết
củng cố.
16
Thí nghiệm trực diện có thể gồm có thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm
nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay
nghiên cứu minh hoạ và thí nghiệm củng cố.
Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới nhiều hình thức thí
nghiệm đồng loạt nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể.
- Thí nghiệm thực hành: do SV thực hiện trên lớp hoặc trong phịng thí
nghiệm sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí nhằm củng cố kiến
thức đã học và chủ yếu để rèn luyện kĩ năng thí nghiệm. Thí nghiệm loại này
khả năng tự lực làm việc của SV cao hơn so với thí nghiệm trực diện.
Thí nghiệm thực hành vật lí có thể có nội dung định tính hay định
lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và
xác định các đại lượng vật lí mà nội dung này khơng có điều kiện để thực hiện
ở dạng thí nghiệm trực diện. Thí nghiệm thực hành địi hỏi SV tự lực cao khi
thực hiện các giai đoạn của q trình thí nghiệm, thực hiện nhiều thao tác, tiến
hành nhiều phép đo, xử lí nhiều số liệu định lượng mới có thể rút ra được kết
luận cần thiết.
Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình
thức: thí nghiệm thực hành đồng loạt hoặc thí nghiệm thực hành cá thể với
nhiều phương án khác nhau : các nhóm SV tiến hành thí nghiệm về những đề
tài khác nhau cùng với các dụng cụ khác nhau nhằm đạt được các mục đích
khác nhau, về cùng một đề tài theo cùng một mục đích nhưng với các dụng cụ
(phương pháp đo) khác nhau hoặc về cùng một đề tài với cùng một dụng cụ
nhưng nhằm giải quyết các nhiệm vụ khác nhau. Mỗi hình thức tổ chức thí
nghiệm thực hành đều có thuận lợi và khó khăn riêng. Ở hình thức tổ chức thí
nghiệm thực hành đồng loạt, ưu điểm nổi bật là phát huy được tác dụng của
sự tương tác lẫn nhau giữa các nhóm SV, việc chỉ đạo của GV đơn giản hơn
nhưng lại gặp khó khăn về việc trang bị đồng loạt cùng dụng cụ thí nghiệm
cho tất cả SV. Ngược lại, ở hình thức thí nghiệm thực hành cá thể, tuy khắc
phục được khó khăn này nhưng GV lại khó bao qt lớp, giúp đỡ SV kịp thời
khi gặp khó khăn.