Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Trường đại học sư phạm hà nội 2
Khoa vật lý

Phạm thị tươi

Bồi dưỡng phương pháp hộp đen
cho học sinh trong dạy học
phần cơ học lớp 10 thpt

khoá luận tốt nghiệp đại học

chuyên ngành phương pháp giảng dạy

Hà nội - 2009

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Trường đại học sư phạm hà nội 2

Khoa vật lý

Phạm thị tươi

Bồi dưỡng phương pháp hộp đen
cho học sinh trong dạy học
phần cơ học lớp 10 thpt
khoá luận tốt nghiệp đại học

chuyên ngành phương pháp giảng dạy

người hướng dẫn khoa học
dương xuân quý

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Hà nội 2009

Lời cảm ơn

Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành khoá luận, em đã nhận được sự
quan tâm, tạo điều kiện về vật chất và tinh thần của các Thầy, Cô giáo trong tổ

phương pháp của khoa Vật Lý cùng sự hỗ trợ, động viên của các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu này.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo thạc sĩ Dương
xuân Quý đã tân tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thới gian qua để em có
thể hoàn thành khoá luận.
Mặc dù đã cố gắng nhưng những vấn đề em trình bày trong khoá luận
không tránh khỏi những thiếu sót . Vì vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo
tận tình của các thầy, cô giáo và sự đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên để
khoá luận của em có thể hoàn thiện hơn nữa
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2009

Sinh viên:
Phạm thị Tươi

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Lời cam đoan

Em xin cam đoan những vấn đề em trình bày trong khoá luận là kết quả
nghiên cứu của bản thân em dưới sự hướng dẫn tận tình của thạc sĩ Dương
Xuân Quý. Không trùng với kết quả của các tác giả khác.

Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Sinh viên:

Phạm thị Tươi

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Mục lục
trang
Mở đầu:
1. Lý do chọn đề tài.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài.
3. Các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài.
5. Giả thuyết khoa học.
Nội dung:
Chương 1:
Cơ sơ lý luận của việc bồi dưỡng phương
pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học
vật lý ở trường phổ thông


1.1. Hoạt động dạy học và việc hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề
trong học tập
1.1.1. Hoạt động dạy học.
1.1.2. Hướng dẫn học sinh giảI quyết ván đề trong học tập.
1.2. Bồi dưỡng các phương pháp nhận thức vật lý cho học sinh.
1.3. Bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học
vật lý.
1.3.1. Phương pháp hộp đen trong khoa học kỹ thuật.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

1.3.2. Các bước của phương pháp hộp đen.
Kết luận chương 1

Trang
Chương 2:
Soạn thảo tiến trình bồi dưỡng phương pháp
hộp đen cho học sinh thông qua việc giảI một số
bài tập Về máy cơ đơn giản
2.1. Những yêu cầu về nội dung kiến thức, kỹ năng phần cơ học
mà học sinh cần chiếm lĩnh.
2.2. ý đồ sư phạm của việc bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học

sinh

trong dạy phần cơ học lớp 10.

2.3. Chế tạo hộp đen sử dụng cho các bài tập hộp đen phần cơ học.
2.4. Soạn thảo tiến trình hướng dẫn học sinh giải bốn bài tập hộp đen
cơ học.
Bài 1: Bài tập hộp đen chứa một ròng rọc cố định.
Bài 2: Bài tập hộp đen chứa đòn bẩy.
Bài 3: Bài tập hộp đen chứa ròng rọc kép theo tỉ lệ bán kính
là 1: 3
Bài 4: Bài tập hộp đen chứa hệ thống: một ròng rọc cố định và
một ròng rọc động hoặc chứa ròng rọc kép có tỉ lệ bán kính là 1: 2
Kết luận chương 2
Kết luận chung
Tài liệu tham khảo

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Mở đầu

1. Lý do chọn đề tài:

Chúng ta đang sống trong thời đại bùng nổ tri thức khoa học và công nghệ.
Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ 21 phải là một xã hội Dựa vào tri thức, vào tư
duy sáng tạo, vào tài năng sáng chế của con người. Để có một xã hội phát triển
kịp thời đại thì vấn đề đặt lên hàng đầu là phải tạo ra những con người đáp ứng
những yêu cầu của xã hội. Nhiệm vụ cơ bản của giáo dục - đào tạo là xây
dựng những con người làm chủ tri thức khoa học và công nghệ, có tư duy sáng
tạo, có kỹ năng thực hành giỏi. Muốn vậy phải Đổi mới mạnh mẽ phương
pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư
duy sáng tạo của ngưòi học
Bộ môn vật lý là một trong những bộ môn cơ bản ở trường phổ thông mà
đặc trưng của nó là một môn khoa học thực nghiệm. Trong xu thế phát triển
chung của thời đại, việc dạy học môn vật lý ở trường phổ thông cũng đã và
đang được sửa đổi, điều chỉnh thông qua việc đổi mới nội dung và phương
pháp dạy học. Một nhiệm vụ quan trọng được đặt ra là phải giúp cho học sinh
nắm vững các phương pháp nhận thức vật lý. Qua nghiên cứu chương trình vật
lý ở cả THCS và THPT, chúng tôi nhận thấy ở một số nội dung có loại bài tập
hộp đen có tác dụng rất lớn trong việc phát triển các năng lực hoạt động học
của học sinh. Để giải quyết các bài tập đó, học sinh cần phải được trang bị
phương pháp hộp đen. Đây là phương pháp phổ biến trong nghiên cứu khoa

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý


học, kỹ thuật. Đồng thời nó cũng có tác động rất lớn trong việc chiếm lĩnh kiến
thức, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
Chính vì những điều đã trình bày ở trên, chúng tôi chọn đề tài Bồi dưỡng
phương pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học phần cơ học lớp 10 PTTH
để làm đề tài nghiên cứu của mình.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh lớp 10 phổ thông trung
học thông qua việc giải bài tập hộp đen phần cơ học nhằm nâng cao chất
lượng, nắm vững kiến thức, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.
3. Các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài:
Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu lý luận hiện đại về hoạt động dạy học, lý luận về sử dụng
phương pháp nhận thức vật lý nói chung và phương pháp hộp đen nói riêng
trong dạy học vật lý.
- xác định các yêu cầu về mặt nội dung kiến thức, kỹ năng phần cơ học
- Soạn thảo nội dung và tiến trình hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề
một số bài tập phần cơ học để bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh.
- Chế tạo hộp đen và xây dựng các bài tập hộp đen dùng cho dạy học
4. Các phương pháp nghiên cứu của đề tài:
Để hoàn thành các nhiệm vụ nghiên cứu trên, đề tài sử dụng các phương
pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu lý luận:
+ Các tài liệu lý luận dạy học và các tài liệu về phương pháp nhận thức
vật lý.
+ Các tài liệu có liên quan đến hộp đen và phương pháp hộp đen.
+ Các tài liệu về cơ học ( sách giáo khoa, sách chuyên khảo, sách bài tập

Phạm Thị Tươi


K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

- Thử nghiệm ở phòng thí nghiệm: chế tạo hộp đen và thử nghiệm các
phương án tiến hành thí nghiệm dùng cho các bài tập hộp đen phần cơ học.
5. Giả thuyết khoa học:
Nếu chế tạo được các hộp đen để tạo được các bài tập hộp đen và sử dụng
được tiến trình hướng dẫn hợp lý thì sẽ tạo điều kiện cho học sinh được rèn
luyện phương pháp hộp đen, từ đó góp phần nâng cao chất lượng, nắm vững kỹ
thuật và rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

Nội dung

Chương 1:
CƠ Sở Lý LUậN CủA VIệC Bồi DƯỡng phương pháp
hộp đen cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường
phổ thông

1.1. hoạt động dạy học và việc hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề.
1.1.1. Hoạt động dạy học.
Qúa trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể là quá trình
phức tạp, về cơ bản đó là quá trình tương tác thống nhất, biện chứng giữ ba
thành phần trong hệ dạy học bao gồm: Giáo viên - học sinh - tư liệu hoạt động
dạy học. Trong quá trình đó tồn tại hai loại hoạt động, đó là: Hoạt động dạy
của giáo viên và hoạt động học của học sinh.

Dựa trên các quan điểm tâm lý học hoạt động và tâm lý học xã hội, người
ta cho rằng:

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Học là hành động của chủ thể thích ứng với tình huống, qua đó chủ thể
chiếm lĩnh kinh nghiệm xã hội lịch sử biến thành năng lực thể chất và năng lực
tinh thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách cá nhân.
Dạy học là hành động ( hành động chiếm lĩnh tri thức và hành động vận
dụng tri thức ) và do đó, trong dạy học giáo viên cần tổ chức các tình huống
học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh để qua đó học sinh chiếm lĩnh được
tri thức, đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của mình.
Như vậy trong dạy học giáo viên là người tổ chức, hướng dẫn hoạt động
của học sinh để thông qua hoạt động đó học sinnh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng
tri thức cho mình. Do bản chất của hoạt động dạy học là như vậy nên trong dạy
học, chúng ta cần đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức. Thông
qua hoạt động tự giác, tích cực, tự lực của bản thân mình mà chiếm lĩnh kiến
thức, hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo.
Quá trình học tập của học sinh thực chất là quá trình học sinh hoạt động tự
lực trong sự phối hợp với tập thể và sự giúp đỡ của giáo viên, liên tiếp giải
quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra.
1.1.2. Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong học tập.

1.1.2.1. Vấn đề học tập.
Khái niệm Vấn đề dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức
mà học sinh không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có và theo
một khuôn mẫu sẵn có. Học sinh không thể dùng tư duy tái tạo đơn thuần để
giải quyết mà phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết được là
người học đã thu được kiến thức, kỹ năng mới.
Trong đề tài của chúng tôi vấn đề học tập được hiểu là vấn đề chứa đựng
câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi mà câu trả lời không chỉ đơn thuần yêu
cầu phải nhớ lại kiến thức đã có mà là câu hỏi đòi hỏi học sinh phải vận dụng
được các kiến thức, kỹ năng cũ vào tình huống mới lạ.
1.1.2.2.Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong học tập.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Lý luận dạy học hiện đại khẳng định: cần phải tổ chức quá trình học tập
của học sinh tương tự như quá trình tìm tòi nghiên cứu của các nhà khoa học.
Cụ thể trong quá trình dạy học, giáo viên cần hướng dẫn học sinh giải quyết
vấn đề theo các cách mà các nhà khoa học tiến hành giải quyết các vấn đề
khoa học. Dựa theo những cách mà nhà khoa học thưòng dùng để giải quyết
vấn đề khoa học. Hiện nay, kiểu dạy học đó được gọi là kiểu dạy học giải
quyết vấn đề. Dựa theo những cách mà nhà khoa học thường dùng để giải
quyết những vấn đề khoa học, giáo viên có thể có những kiểu hướng dẫn học

sinh giải quyết vấn đề sau:
- Hướng dẫn theo mẫu đã biết:
Là kiểu hướng dẫn sau khi học sinh đã được học một số kiến thức, kỹ
năng cơ bản. Giáo viên có thể giao nhiệm vụ học tập mà học sinh chỉ cần thực
hiện theo mẫu đã biết là giải được.
- Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức, phương pháp đã biết.
Kiểu hướng dẫn này được giáo viên áp dụng khi học sinh mới tiếp xúc với
vấn đề cần giải quyết. Học sinh không thấy ngay mối quan hệ của nó với
những cái đã biết, không thể áp ngay một quy tắc, một định luật hay một cách
làm đã biết mà phải tìm ra những dấu hiệu tương tự với cái đã biết. Lúc này,
giáo viên cần gợi ý để học sinh tự tìm ra phương pháp, quy trình hữu hiệu.
- Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần.
Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu taì liệu mới, học
sinh được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có
tính quy luật mà trước đây học sinh chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ.
ở đây, học sinh không hoàn toàn chỉ sử dụng những kiến thức đã biết,
không có con đường suy luận logic để suy từ cái đã biết đến cái chưa biết mà
đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức. Lúc này, giáo
viên phải giúp đỡ, gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải
quyết.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý


- Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát.
ở kiểu hướng dẫn này, giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xác định phương
hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế
hoạch đó do học sinh tự làm. Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh không
những tính tự lực cao mà phải có vốn kiến thức kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và
có một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo ( kiểu hướng dẫn này thường áp
dụng cho đối tượng học sinh khá và giỏi ). Trong điều kiện không thể tách học
sinh khá ra thành một lớp riêng, giáo viên cũng có thể sử dụng kiểu hướng dẫn
này kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần. Học sinh khá thì có
thể tích cực tham gia thảo luận ngay từ khi xác định phương hướng chung và
lập kế hoạch tổng thể, còn học sinh yếu hơn thì có thể tham gia vào giải quyết
từng phần cụ thể của kế hoạch đó.
Các kiểu hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề vừa nêu trên được chúng
tôi vận dụng vào việc hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề học tập khi học
sinh giải các bái tập hộp đen cơ học.
Trong khi giải quyết các vấn đề học tập, chúng tôi xác định sẽ luôn đặt ra
yêu cầu với sự tự lực cao nhất có thể được của học sinh, nghĩa là lúc đầu giáo
viên sẽ hướng dẫn học sinh theo kiểu tìm tòi sáng tạo khái quát. Nếu học sinh
gặp khó khăn, giáo viên sẽ thu hẹp dần phạm vi tìm tòi (áp dụng kiểu hướng
dẫn tìm tòi từng phần). Sau đó, nếu học sinh tiếp tục gặp khó khăn thì giáo
viên sẽ hướng dẫn học theo mẫu đã biết.
1.2. Bồi dưỡng các phương pháp nhận thức vật lý cho học sinh.
Một trong những nhiệm vụ quan trọng của các môn học trong nhà trường
phổ thông là phải bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức khoa
học. Nhờ đó học sinh sẽ học tập một cách chủ động sáng tạo,mới có thể rèn
luyện được trí thông minh ở các em. Hơn nữa việc bồi dưỡng các phương pháp
nhận thức khoa học cho học sinh sẽ tạo tiềm lực cho họ có khả năng chủ động

Phạm Thị Tươi


K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

giải quyết được những vấn đề đặt ra trong cuộc sống lao động sản xuất sau khi
ra trường.
phương pháp nhận thức khoa học là những con đường, những thủ pháp,
những cách thức để đạt được chân lý khoa học.
Vị trí của phương pháp nhận thức khoa học trong quá trình nhận thức được
thể hiện qua sơ đồ sau (hình 1.1).
Thực tiễn
Khách quan

Phương pháp

Nhận

nhận thức

thức

Hình 1.1
Hình 1.1: Sơ đồ vị trí của phương pháp nhận thức khoa học trong quá
trình nhận thức.
Một tính chất của mỗi phương pháp nhận thức khoa học đó là sự thống

nhất biện chứng giữa chủ quan và khách quan, từ đó ta có thể rút ra mấy yêu
cầu sau đây về việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học cho học sinh:
- Việc dạy phương pháp khoa học không thể tách rời việc dạy nội dung
khoa học mà phải thực hiện hai việc đó đồng thời. Vì nội dung khoa học cơ
bản sẽ quyết định phương pháp khoa học tương ứng nên trong trương trình học
tập không thể quy định việc giảng dạy phương pháp khoa học một cách tuỳ
tiện được.
- Việc bồi dương phương pháp nhận thức khoa học cho học sinh khác
với việc truyền thụ kiến thức khoa học đơn thuần cho các em. Kiến thức khoa
học đơn thuần là phản ánh của chính những thực tại khách quan diễn ra trước
mắt ( hoặc trong trí tưởng tượng ) của học sinh nên đối với các em, nó ít nhiều
có tính chất cụ thể. Còn phương pháp nhận thức khoa học còn ít nhiều trừu
tượng hơn các kiến thức khoa học. Ta chỉ thực sự nắm được phương pháp khoa
học trong hoạt động tìm tòi nghiên cứu. Ta cũng cần phải phân biệt việc rèn

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

luyện phương pháp khoa học cho học sinh và việc rèn luyện kỹ năng cho các
em; chẳng hạn như việc dạy phương pháp thực nghiệm với việc rèn luyện kỹ
năng thực hành. Cần nhấn mạnh rắng: Muốn rèn luyện phương pháp khoa học
cho các em cần phải có sự đầu tư thích đáng về thời gian, thiết bị thí nghiệm
cũng như về công sức của giáo viên.

- Vì phương pháp nhận thức khoa học gắn mật thiết với nội dung khoa
học nên mỗi khoa học có một hệ thống phương pháp nhận thức đặc thù của nó.
Bộ môn vật lý cũng có những phương pháp nhận thức riêng, đó là phương
pháp nhận thức vật lý: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình,
phương pháp tương tự, phương pháp thí nghiệm tưởng tượng,
Qua việc tìm hiểu các tài liệu, và trong chương trình vật lý phổ thông
chúng tôi nhận thấy, ở mỗi phần kiến thức (điện - quang) người ta đã xây dựng
được ít nhiều những bài tập kiểu hộp đen (bằng hình vẽ hoặc các bài thí
nghiệm thực hành). Với những kiểu bài tập này học sinh có điều kiện để phát
triển tư duy, phát triển kỹ năng thí nghiệm và đặc biệt là có tác dụng đào sâu,
củng cố kiến thức, phát triển ở học sinh hứng thú nhận thức vật lý. Việc giải
quyết vấn đề trong các bài tập hộp đen của học sinh không thể dẫn ra một cách
tuỳ tiện theo cách thử đúng và sai mà cần phải trang bị cho học sinh một quy
trình nghiên cứu có kế hoạch, có hệ thống tức là cần trang bị cho học sinh
phương pháp nhận thức vật lý, đó là phương pháp hộp đen. Trong khi bồi
dưỡng cho học sinh phương pháp hộp đen, chúng ta phải kết hợp nhiều phương
pháp nhận thức khác. Phải phối hợp các phương pháp suy luận logic như: Phân
tích, quy nạp, diễn dịch.
1.3. Bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học vật lý.
1.3.1.Phương pháp hộp đen trong khoa học kỹ thuật
Một hộp đen là một hệ (một máy kỹ thuật, một hệ vật lý) mà ta hoàn
toàn chưa biết hoặc chỉ biết một phần cấu trúc của nó. Do đặc tính của hệ, ta
không thể quan sát trực tiếp mà cũng không được tháo ra để quan sát cấu trúc

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

bên trong của nó. Người ta sử dụng phương pháp hộp đen, đó là một phương
pháp nhận thức khoa học nhằm phát hiện chức năng hoặc cấu trúc của hộp đen.
Thông qua thực nghiệm (thay đổi có chủ định đầu vào, thâu tóm đầu ra) và suy
luận, phát hiện mối liên hệ giữa các đại lượng ở đầu vào và các đại lượng ở đầu
ra.
Phương pháp hộp đen có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau. (hình1.2).

Đầu vào

Hộp đen

Đầu ra

Tuỳ theo đầu ra mà

Các kết quả

Thay đổi đầu vào

quan sát được
Người nghiên cứu

Hình 1.2: Sơ đồ phương pháp hộp đen.
Trong khoa học kỹ thuật, người ta sử dụng phương pháp hộp đen với những
mục đích nhận thức sau:
- Phát hiện xem một hệ sẽ hoạt động như thế nào, Phản ứng ra sao khi

chịu những tác động nhất định. Nhiệm vụ này được dặt ra nếu như người ta cần
tìm hiểu chức năng của một dụng cụ kỹ thuật chỉ nhằm để biết sử dụng nó, mà
không cần biết cấu tạo bên trong của các dụng cụ.
Ví dụ: Tìm hiểu cách sử dụng đồng hồ, dao động ký điện tử chỉ cần xoay
các núm bên ngoài và quan sát xem chúng phản ứng như thế nào.
- Nghiên cứu xem có thể thu nhận những kết luận định tính hoặc định
lượng nào về mặt cấu trúc của hệ. Nhiệm vụ này đặt ra cho các nhà kỹ thuật
khi cần tìm hiểu nguyên nhân sự ngừng hoạt động của máy móc dung cụ kỹ
thuật, tìm sự hỏng hóc mà không cần phải tháo máy móc, dụng cụ.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Ví dụ: Đối với nhà kỹ thuật, qua tiếng động của động cơ đang chạy có
thể phát hiện những hư hỏng nhẹ. Từ hình ảnh trên màn hình, có thể dự đoán
hỏng hóc bên trong ti vi. Có thể kiểm tra độ an toàn của máy bay nhờ các máy
chuyên dụng.
Phương pháp hộp đen tuy có điểm chung với phương pháp thử và sai là
đều thu nhận thông tin về những đặc điểm của đối tượng cần nghiên cứu bằng
thực nghiệm nhưng khác với phương pháp thử và sai (một quá trình mò mẫm),
ở phương pháp hộp đen diễn ra một quá trình nghiên cứu có kế hoạch, có hệ
thống.
1.3.2. Các bước sử dụng phương pháp hộp đen.

1.3.2.1. Các bước sử dụng phương pháp hộp đen trong dạy học vật lý.
- Xác định hộp đen thuộc vào hệ vật lý nào: Điện, quang, cơ
- Xác định đầu vào và những cách thức để thâu tóm đầu ra.
- Lần lượt thay đổi đầu vào, quan sát và ghi chép đầu ra.
- Lập bảng biểu thị mối quan hệ gữa đại lượng đi vào và đại lượng đi ra.
- Từ mối liên hệ này, dự đoán cấu trúc, chức năng của hộp đen.
- Suy ra các hệ quả của dự đoán trên.
- Kiểm tra bằng thực nghiệm các hệ quả đã rút ra.
- Đối chiếu các kết quả thực nghiệm với dự đoán để xác nhận hoặc phủ
định tính đúng đắn của nó.
- Vận dụng nhiều lần các bước nêu trên để dẫn đến những kết luận chính
xác về cấu trúc và chức năng của hệ.
1.3.2.2. Các khả năng sử dụng phương pháp hộp đen trong dạy học vật lý.
- Trong chương trình vật lý ở trường phổ thông, có nhiều nội dung kiến
thức (ví dụ: Phần quang điện, quang hình ), giáo viên có thể ra cho học sinh
những bài tập hộp đen, chỉ đòi hỏi sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản,
phổ biến ở trường phổ thông nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp này.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

- Giáo viên có thể sử dụng bài tập hộp đen ở nhiều khâu của quá trình
dạy học như:

+ Tạo tình huống học tập:
Ví dụ: Sau khi học sinh học xong định luật bảo toàn công phần cơ học,
cộng với những kiến thức đã có về các máy cơ đơn giản mà học sinh đã được
học ở THCS. Giáo viên có thể cho học sinh làm bài tập về hộp đen:
Dùng các qủa gia trọng, lực kế, thước đo xác định xem trong hộp đen
chứa máy cơ nào: Mặt phẳng nghiêng , đòn bẩy, ròng rọc (cố định, ròng rọc
động, ròng rọc kép).

ở bài này, học sinh sẽ vận dụng các kiến thức đã biết về các máy cơ để
giải quyết. Sau khi tiến hành một số thí nghiệm, học sinh sẽ xác định được loại
máy cơ trong hộp đen. Lúc này học sinh đã ở vào tình huống học tập.
+ Đào sâu, mở rộng hoặc hệ thống hoá kiến thức đã học.
Ví dụ: Với những bài tập hộp đen, xác định tên của máy cơ đơn giản
trong hộp đen. Dựa vào mối liên hệ giữa đầu vào và đầu ra, dựa vào sự thay đổi
về lực, đường đi đòi hỏi học sinh phải huy động nhiều kiến thức kỹ năng đã
biết mới giải quyết được bài toán. Những bài tập này giúp đào sâu, hệ thống
hoá kiến thức đã biết, đặc biẹt là kích thích hứng thú học tập của học sinh hơn
là chỉ yêu cầu học sinh nêu lên tính chất của các máy cơ đơn giản.
+ Các bài tập hộp đen không những gây hứng thú học tập, khêu gợi
tính tò mò tự nhiên mà còn tạo điều kiện bồi dưỡng năng lực đề xuất dự đoán,
suy luận logic cũng như rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho học sinh.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa: Vật lý

Kết luận chương 1

ở chương 1 chúng tôi đã đề cập đến hoạt động dạy học, vấn đề học tập và
đưa ra những kiểu hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề. Bồi dưỡng được
phương pháp nhận thức vật lý cho học sinh và đặc biệt là bồi dưỡng phương
pháp hộp đen cho học sinh trong dạy học vật lý.
Sau đây chúng tôi sẽ soạn thảo tiến trình hướng dẫn học sinh áp dụng
phương pháp hộp đen để giải một số bài tập hộp đen phần cơ học.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Chương 2:
Soạn thảo tiến trình bồi dưỡng phương pháp hộp đen
cho học sinh thông qua việc giảI một số bài tập
về máy cơ đơn giản

2.1. Những yêu cầu về nội dung kiến thức, kỹ năng phần cơ học mà học
sinh cần chiếm lĩnh.
Cơ học là một nội dung quan trọng trong toàn bộ bức tranh vật lý học
mà học sinh phổ thông cần chiếm lĩnh, bao gồm:

+ Các khái niệm cơ bản: quãng đường (s), vận tốc (v), gia tốc (a) khối
lượng (m), lực (F),
+ Các định luật cơ bản: Định luật I, định luật II, định luật III NewTon;
định luật vạn vật hấp dẫn,
+

Một số ứng dụng kỹ thuật trong xây dựng , chế tạo máy

+ Trong quá trình nghiên cứu kiến thức phần cơ học, học sinh phải có
kỹ năng quan sát, đọc số liệu trên các dụng cụ thí nghiệm và sử dụng các dụng
cụ thí nghiệm như: lực kế, các quả gia trọng, giá treo, thước chia độ, các dụng
cụ cơ học , máy đo thời gian

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Học sinh phải có kỹ năng vận dụng các kiến thức để giải các bài tập có
liên quan cả về định tính cũng như định lượng.
2.2. ý đồ sư phạm của việc bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh
trong dạy học phần cơ học lớp 10.
Trên cơ sở những yêu cầu nội dung kiến thức, kỹ năng phần cơ học và
dựa trên điều kiện thực tế về các bộ thực hành cơ ở các trường phổ thông,
chúng tôi dự kiến xây dựng bốn bài tập hộp đen với ý đồ sư phạm sau:

- Các bài tập hộp đen được xây dựng là các bài tập xác định cấu trúc của
máy cơ đơn giản được đặt sẵn trong hộp. Để làm được điều này, học sinh phải
vận dụng được rất nhiều kiến thức; vận dụng các phương pháp suy luận, các
năng lực hoạt động thì mới giải quyết được. Nhờ vậy, học sinh được rèn luyện
rất nhiều phẩm chất hoạt động, kiến thức mà họ nắm được sẽ trở nên sâu sắc
hơn. Nếu những bài tập này giao cho học sinh dưới dạng hộp trắng và yêu
cầu học sinh tìm mối liên hệ về hướng và cường độ của lực hoặc mối liên hệ về
đường đi giữa đầu ra và đầu vào qua các máy cơ thì không gây khó khăn đối
với nhiều học sinh.
- Để bồi dưỡng phương pháp hộp đen cho học sinh thông qua qúa
trình dạy học phần cơ học, chúng tôi dự kiến.
+ Trước khi giao nhiệm vụ cụ thể cần hướng dẫn cho học sinh sơ bộ
biết qui trình giải một bài tập hộp đen theo phương pháp hộp đen.
+ Chia lớp thành các nhóm nhỏ theo số lượng hộp và giao nhiệm vụ
cho học sinh tự lực thực hiện.
+ Để giải được các bài tập trên, học sinh lựa chọn các phương án thí
nghiệm thay đổi lực đầu vào, xác định lực đầu ra tương ứng dựa vào sự cân
bằng lực. Cũng có thể dựa vào quan hệ giữa đường đi và lực ở đầu vào, đầu ra
để đưa ra dự đoán. Tiến hành thí nghiệm về hệ quả được suy ra từ dự đoán để
kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý


- Để có thể ra cho học sinh bốn bài tập hộp đen, việc thiết kế, chế tạo
hộp đen chứa máy cơ đơn giản là cần thiết. Các đồ dùng để chế tạo hộp đen rất
dễ kiếm.
- Tất cả các thí nghiệm cần tiến hành trong quá trình vận dụng phương
pháp hộp đen để giải các bài tập đều cho học sinh tự làm. Giáo viên giúp đỡ
thông qua những gợi ý khi học sinh gặp khó khăn.
- Học sinh trong lớp được chia thành 4 nhóm, mỗi nhóm được phát: 1hộp
đựng các quả nặng, 1 hộp đen, lực kế lò xo, thước đo độ dài để tiến hành thí
nghiệm, đề ra dự đoán.
- Với những bài tập hộp đen cơ học, không những củng cố thêm kiến
thức lý thuyết cho học sinh mà còn giúp họ vận dụng kiến thức đã học vào thực
tế cuộc sống.
Để thực hiện ý đồ sư phạm trên chúng tôi xây dựng 4 bài tập hộp đen:
+ Bài 1: Bài tập hộp đen chứa 1 ròng rọc cố định
+ Bài 2: Bài tập hộp đen chứa đòn bẩy
+ Bài 3: Bài tập hộp đen chứa ròng rọc kép theo tỉ lệ bán kính là 1: 3
+ Bài 4: Bài tập hộp đen chứa hệ thống : 1 ròng rọc cố định và một ròng rọc
động hoặc chứa ròng rọc kép theo tỉ lệ bán kính là 1: 2
2.3. Chế tạo hộp đen sử dụng cho các bài tập hộp đen phần cơ học.
Hộp đen được chúng tôi xây dựng có cấu trúc như hình vẽ:

4
1
3
2
Phạm Thị Tươi

K31A- Lý



Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Ròng rọc cố định (1) ; ròng rọc động (2); đòn bẩy (3); ròng rọc kép (4); các
dây nối; hộp gỗ.
Với hộp này chúng tôi có thể tạo ra tối đa là 4 bài tập. Tuỳ theo việc bố trí
của giáo viên mà các nhóm học sinh sẽ nhận được các bài tập với cấu trúc hệ
khác nhau.
* Ưu điểm của hộp đen dùng cho các bài tập hộp đen cơ học.
- Hộp đen ở trên được chế tạo từ những vật liệu đơn giản, dễ kiếm, tốn ít
kinh phí.
- Công cụ dùng để gia công thông dụng (cưa, kìm, thước, ), các thao tác
gia công đơn giản tốn ít thời gian.
- ít chi tiết, dễ lắp ráp, dễ tháo rời và đặc biệt chỉ cần một hộp đen cũng có
thể tiến hành giải quyết cả bốn bài tập nêu trên bằng cách mở nắp hộp để thay
thế những máy cơ học cần dùng cho bài toán. Đây là ưu điểm nổi bật nhất vì
không cần chế tạo nhiều hộp.
- Dễ bảo quản, dễ vận chuyển và an toàn trong chế tạo cũng như trong khi
tiến hành thí nghiệm.

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý


Khoá luận tốt nghiệp


Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

- Việc bố trí và tiến hành thí nghiệm với hộp đen đơn giản, không tốn
nhiều thời gian.
- Hiện tượng vật lý diễn ra trong thí nghiệm rõ ràng, dễ quan sát.
2.4. Soạn thảo tiến trình hướng dẫn học sinh giải bốn bài tập nhằm bồi
dưỡng phương pháp hộp đen.
Bốn bài tập trên cũng có thể hiểu là một bài tập với bốn phương án trả
lời khác nhau và đều có một qui trình hướng dẫn chung; đó là thực hiện các
bước của phương pháp hộp đen. Để có thể cho các nhóm học sinh làm việc
hiệu quả, trước hết giáo viên phải giới thiệu chung về hộp đen, bài tập hộp đen
trong vật lý, kỹ thuật và các bước giải bài tập hộp đen. Sau đó giáo viên giao
bài tập cho các nhóm và có thể đưa ra một số hướng dẫn chung như sau:
- Hộp đen ta đang xét là một hệ cơ.
- Đầu vào là thông tin về trọng lượng các quả nặng, đầu ra là giá trị của
lực trên lực kế khi hệ cân bằng.
- Để xác định được tên máy cơ trong hộp, ta lần lượt thay đổi trọng lượng
của các quả nặng và xác định lực đầu ra về hướng, độ lớn tương ứng.
- Tiến hành thí nghiệm và dự đoán tên máy cơ.
- Kiểm tra dự đoán, có thể dựa vào quan hệ đường đi của vật và của đầu
lực kế khi kéo chậm, đều.
Bài 1: Bài tập hộp đen chứa ròng rọc cố định.
Đầu vào

Đầu ra

Dự đoán

Hình vẽ lý giải


Treo quả nặng có Móc lực kế Ròng rọc cố
khối lượng 50g vào đầu dây định

hoặc

vào một bên dây, ra còn lại, đòn bẩy có
làm đầu vào của giữ cố định trục quay ở
hộp

theo phương chính giữa
thẳng

Phạm Thị Tươi

đứng



50g

K31A0,5 N Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

ta đọc được

giá trị của
lực là 0,5N


50g

Vẫn

dùng

quả

nặng khối lượng
50g

Giữ lực kế

0,5N

0,5N

theo phương Ròng rọc cố
ngang ta vẫn định
được giá trị
của lực là

50g

0,5 N
- Từ dự đoán máy cơ trong hộp là một ròng rọc cố định, ta có nhận xét về

nguyên lý hoạt động của nó: ròng rọc cố định chỉ làm thay đổi hướng của lực,
không làm lợi về cường độ của lực hay đường đi.
- Vì đã xét quan hệ về lực nên để kiểm tra dự đoán ta dựa vào quan hệ về
đường đi.
Đầu vào

Dự đoán

Đầu ra

Hình vẽ lý giải

Treo quả nặng Ròng rọc cố Kéo lực kế theo
khối

lượng định

nhiều phương khác

100g vào đầu

nhau để đo giá trị

vào

đường đi của đầu



ra, đầu vào và so

sánh

chúng

với

100g

nhau.

Phạm Thị Tươi

S

2


S

1

K31AF Lý


Khoá luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khoa: Vật lý

Qua thí nghiệm chứng tỏ dự đoán rút ra ở trên là đúng. Vậy máy cơ đặt

trong hộp đen là ròng rọc cố định.
Trong khi học sinh nêu cách xác định máy cơ trong hộp, có thể các em sẽ
làm theo phương án dựa vào mối quan hệ về đường đi trước. Khi đó giáo viên
hướng dẫn học sinh dựa vào mối quan hệ về lực để kiểm tra.
Bài 2: Bài tập hộp đen chứa đòn bẩy
Chúng tôi sử dụng đòm bẩy dài 10 cm, với các vị trí đã được đánh dấu xác
định tỉ lệ cách tay đòn là: 1:1; 1:2; 1:3; 1:4
Bây giờ ta xét ví dụ về bài tập hộp đen chứa đòn bẩy có tỉ lệ cánh tay đòn
là 1:4
Đầu vào

Đầu ra

Dự đoán

Hình vẽ lý giải

- Treo vật Móc

lực Các máy cơ

100g vào kế

vào làm thay đổi

một

đầu đầu

dây cường


dây

để còn

làm

đầu giư

vào

độ

lại, của

lực:

theo ròng

rọc

hướng

kép,

ròng

thẳng

rọc động, pa


đứng, khi lăng,
hệ
bằng

đòn

cân bẩy
ta

nhận được
của lực là

Phạm Thị Tươi

K31A- Lý