Embed Size (px)
Citation preview
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức con người được coi là yếu tố quyết định đến sự phát
triển của xã hội. Để đáp ứng được sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu
tố quyết định, do đó điều này đặt ra cho ngành giáo dục là phải đào tạo ra những con người mới có đủ phẩm chất và
năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với trình độ phát triển của xã hội. Muốn vậy đòi hỏi ngành giáo dục
phải có sự đổi mới một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy
tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS).
Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy được TTC, tự giác, chủ động và
sáng tạo của HS. Điều đó đã được cụ thể hóa tại điều 28 của Luật Giáo Dục (2005): “Phương pháp giáo dục phổ
thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp
học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến
thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Thực trạng DHVL
ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc giảng dạy kiến thức vật lí cho HS vẫn còn mang nặng thuyết trình,
truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn
HS chỉ ngồi nghe, tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng khai thác các phương
tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH. Do đó để nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành
những người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước thì tại Hội nghị lần thứ 8,
Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục
và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa – hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội
chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Nghị quyết đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo
hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc
phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học,
tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực…”. Nghị quyết cũng đã chỉ
rõ trong quá trình giáo dục phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của quá
trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức.
Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN.
Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng. Bởi vậy,
trong dạy học vật lí (DHVL) ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn
trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS. Mặt khác, sự cần thiết của TN trong
DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra:
“Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động”.
Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính trừu tượng, vì vậy cần phải
được trực quan hóa trong quá trình dạy học (QTDH). Tuy nhiên, các thiết bị thí nghiệm (TBTN) ở phần này ở
một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn
nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của
học sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số thí nghiệm phần “Cơ
học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông.
- Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh
và vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung
học phổ thông.
2
3. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo
các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy
được tính tích cực của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT trong việc tích cực hóa
HĐNT của HS trong DHVL.
- Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN.
- Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL.
- Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN, thực trạng của việc xây dựng và sử dụng TNTT trong
DHVL ở trường phổ thông.
- Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT.
- Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao THPT.
- Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ trợ của TNTT.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong DH
theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS.
5. Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT.
6. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.
7. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu gồm: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; Phương pháp nghiên cứu thực tiễn;
Phương pháp thực nghiệm sư phạm; Phương pháp thống kê toán học.
8. Những đóng góp mới của luận án
8.1. Về mặt lí luận
- Trên cơ sở nghiên cứu các khái niệm về TNTT, dựa trên các đặc điểm và các dấu hiệu của TNTT,
tác giả đã làm rõ hơn nội hàm khái niệm TNTT và phân loại TNTT.
- Căn cứ vào những ưu điểm của TNTT, cũng như các yêu cầu về tự tạo đã đề xuất được quy trình tự tạo
TN, quy trình này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung bài học; Tìm
hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh
kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN.
- Để có thể khai thác có hiệu quả các TNTT trong DHVL nhằm tích cực hóa HĐNT của HS, chúng tôi đã đề
xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, trong quy trình này thì TNTT có thể được
sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH: sử dụng trong đề xuất vấn đề, sử dụng trong giải quyết vấn đề, và sử
dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức.
8.2. Về mặt thực tiễn
- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần
“Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, bao gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen
động lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự
3
phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng;
TN về hiện tượng cộng hưởng và TN sự phản xạ sóng.
- Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề xuất và các TN đã xây dựng,
chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Các tiến trình DH này
nói chung và các TNTT nói riêng đã được tiến hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước
đầu đã khẳng định được tính khả thi và hiệu quả của các TN này trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy
TTC nhận thức của HS trong QTDH và góp phần nâng cao kết quả học tập của HS.
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của luận án gồm 4
chương:
Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động
nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông
Chương 3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”
Chương 4. Thực nghiệm sư phạm
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí
1.1.1. Những nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới, hiện nay người ta đang quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử dụng TN và phương tiện
trực quan trong DHVL, đó là: Xu hướng hiện đại hóa; Xu hướng đa phương tiện và nghiên cứu, khai thác và sử
dụng TNTT.
Trên thế giới, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT được quan tâm từ rất sớm bởi tính kinh
tế và hiệu quả của nó trong DH. Loại TN này bắt đầu được quan tâm bởi các nhà giáo dục ở Canada, trong đó do
tổ chức “Les petis desbrouillads” đi tiên phong, sau đó phát triển đến nhiều nước khác như: Đức, Pháp, Mĩ,
Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu của việc nghiên cứu là nhằm tạo ra và sử dụng các TN theo hướng tăng cường
tính trực quan trong QTDH và rèn luyện kỹ năng thực hành TN cho HS thông qua những TN do HS tự làm từ
những vật liệu dễ tìm trong cuộc sống. Tại Hội nghị quốc tế được tổ chức ở trường Đại học Tổng Hợp Cairô, Ai
Cập bàn về chuyên đề “Thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền và sự minh họa trong dạy học vật lí”, đã có rất nhiều báo
cáo đề cập đến vai trò và tiềm năng của loại TN này trong DHVL ở trường phổ thông. Ở khu vực Châu Á và
Châu Đại Dương, vấn đề tự làm đồ dùng DH được tiến hành với sự bảo trợ của UNESCO trong “Chương trình
Canh Tân giáo dục để phát triển” dưới tiêu đề “Phát triển các thiết bị dạy học rẻ tiền”.
Ở Đức, đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu về TNTT như: Hans-Joachim Wilke; D.K Nachtigall; G.
Tronicke… Các tác giả này đã đầu tư nghiên cứu về loại TN này và đã công bố các kết quả nghiên cứu trong nhiều
công trình khác nhau, chẳng hạn như “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2007);
“Experimente 1& 2, Blechendose. Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) của Hans-Joachim Wilke và G. Tronicke.
Hay “Qualitative experimente mit einfachen Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) của các tác giả D. K.
Nachtigall, J. Dieckhufer, G. Peters. Trong các công trình nghiên cứu này các tác giả đã tự tạo và hướng dẫn cách
sử dụng nhiều TN trong các phần khác nhau như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu hết các TN trong đó là TNTT
đơn giản làm từ những vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon nước ngọt, vỏ chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả
4
như: J. Duit, W. Muler , Kamel Wassef; M. El-Khishin; N.K Gobran cũng đã quan tâm nghiên cứu về vấn đề
này.
Xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở những TNTT đơn giản mà người ta đang ngày càng quan tâm
đến các TNTT phức tạp. Tác giả Simon Fridrich Klaus, trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã tự tạo được một
số TN để DH cho người khiếm thị và các TN này được chế tạo khá công phu và phức tạp.
1.1.2. Những nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà giáo dục học,
lí luận DH nghiên cứu về TNTT như: Nguyễn Thượng Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn
Giáo, Hà Văn Hùng - Lê Cao Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… Các tác giả đã nghiên cứu tự tạo TN
và sử dụng TNTT vào những mục đích khác nhau: sử dụng TNTT như là một phương tiện để tích cực hóa HĐNT
của HS; sử dụng TNTT vào việc phát hiện và khắc phục những quan điểm sai lệch của HS; sử dụng TNTT như là
một phương tiện hỗ trợ trong tổ chức DH: DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án…
Trong công trình luận án “Nghiên cứu quan niệm của HS về một số khái niệm vật lí trong phần Quang
học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường trung học cơ sở” của Lê Văn Giáo, tác giả đã nghiên
cứu một cách có hệ thống cơ sở lí luận về quan niệm của HS trong DH nói chung và quan niệm của HS về một
số khái niệm trong phần Quang học, Điện học nói riêng. Trong nghiên cứu này, tác giả đã xem TNTT là một
trong những phương tiện trong việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của HS trong DHVL ở trường
phổ thông. Tác giả đã nghiên cứu tự tạo được 12 TN trong phần Quang học, Điện học và đã vận dụng các TN đó
vào tiến trình DH khắc phục quan niệm sai lệch của HS, trong các tiến trình DH đó GV sử dụng các TNTT đã
xây dựng để đặt vấn đề, làm bộc lộ quan niệm của HS, tiếp đó GV tiến hành TN để làm cho HS thấy sự vô lí của
các quan niệm sai lệch của mình, trên cơ sở đó để hình thành quan niệm vật lí cho HS.
Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng DH phần Dao động và Sóng lớp 12 cho
học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục thường xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn đã đưa ra 3 biện pháp nâng
cao chất lượng DHVL ở các trung tâm giáo dục thường xuyên, đó là: Biên soạn tài liệu tự học có hướng dẫn và
tài liệu tra cứu phần Dao động và sóng lớp 12; Tăng cường sử dụng các TN đơn giản tự làm và rèn luyện kĩ
năng tự học cho học viên lớn tuổi. Trong đó tác giả đã đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo và sử dụng
TNTT trong DH, vì theo tác giả TN là phương tiện trực quan rất quan trọng trong DHVL. Trong nghiên cứu của
mình, tác giả đã thiết kế, chế tạo được 8 TN đơn giản trong phần Dao động và Sóng và đã vận dụng vào soạn
thảo 6 bài tự học có hướng dẫn và một tài liệu tra cứu thuật ngữ vật lí thuộc phần Dao động và Sóng lớp 12.
Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng
tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả Đồng Thị Diện và Lê Cao Phan. Trong công trình
nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong DH Cơ học lớp 6 theo hướng phát triển HĐNT tích cực,
sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện, tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc DHVL theo định hướng phát
huy TTC nhận thức, sáng tạo của HS; vai trò của TN vật lí trong DH, đặc biệt là sự cần thiết của việc xây dựng
và sử dụng TN đơn giản trong DHVL và vị trí của TN đơn giản trong tiến trình DH GQVĐ. Công trình nghiên
cứu đã thiết kế, chế tạo mới, cải tiến và hoàn thiện được 15 dụng cụ TN đơn giản thuộc phần Cơ học vật lí 6. Tác
giả đã vận dụng cơ sở lí luận về sơ đồ lôgic của tiến trình khoa học GQVĐ khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng
dụng một tri thức cụ thể và các TNTT đơn giản đã xây dựng vào thiết kế 6 tiến trình DH phần Cơ học vật lí 6. Trong
tiến trình DH cụ thể, GV luôn định hướng giúp đỡ HS trong việc tiếp nhận nhiệm vụ học tập và giải quyết nhiệm vụ.
Sau mỗi tiết học, GV giao nhiệm vụ học tập về nhà cho HS tìm kiếm nguyên vật liệu và tự đề xuất phương án TN liên
quan đến nội dung kiến thức đã học.
5
Tác giả Lê Cao Phan với công trình luận án “Xây dựng và sử dụng các TN vật lí tự làm nhằm tích cực hóa
hoạt động học tập của HS trung học cơ sở”, đã nghiên cứu cơ sở lí luận về vai trò của TN vật lí nói chung và TN
tự làm nói riêng trong việc tích cực hóa hoạt động học tập vật lí của HS ở trường THCS. Trong luận án, tác giả
đã nghiên cứu xây dựng và đề xuất 26 TN tự làm với các nguyên vật liệu rẻ tiền và dễ tìm trong cuộc sống hằng
ngày; đề xuất được 5 phương án tổ chức hoạt động học tập với các TN vật lí tự làm và thiết kế được 9 giáo án
DH minh họa các phương án TN đã đề xuất theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS trong DH. Trong từng
tiến trình DH cụ thể, GV liên tiếp tổ chức các tình huống học tập bắt buộc HS phải suy nghĩ trả lời, hoặc định
hướng và giúp đỡ HS trong giải quyết nhiệm vụ học tập.
Ngoài ra việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL
còn được quan tâm nghiên cứu bởi tác giả Huỳnh Trọng Dương. Trong công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng
và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH vật lí ở trường trung học cơ sở”, tác giả đã
nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DH nói chung và DHVL nói riêng; phân tích
và chỉ rõ vai trò của TN vật lí trong việc phát huy TTC trong HĐNT vật lí của HS. Trong công trình nghiên cứu,
tác giả đã đề xuất được 5 biện pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí của HS THCS; đề xuất được
6 biện pháp sử dụng TN trong DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS. Tác giả đã xây dựng được 10 TN
vật lí và tiến hành thiết kế tiến trình DH một số kiến thức vật lí lớp 7, lớp 8 theo hướng phát triển HĐNT tích
cực, sáng tạo của HS thông qua các biện pháp sử dụng TN đã đề xuất. Trong quá trình DHVL, TTC nhận thức
và sáng tạo của HS được đánh giá thông qua trạng thái biểu hiện trên nét mặt của HS như: hăng hái, không khí
giờ học sôi động…
Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng
tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả: Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương
Xuân Quý… Trong công trình luận án “Xây dựng và sử dụng TBTN trong DH chương Sóng cơ học ở lớp 12
trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS” của Nguyễn Anh Thuấn, tác giả đã
nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN trong DHVL theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS.
Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được quy trình xây dựng TBTN và quy trình sử dụng TBTN
trong DHVL. Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đã đề xuất, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN, đó là: kênh
sóng nước; mô hình sóng ngang; TBTN về hiện tượng sóng trên các vật đàn hồi; khay sóng nước và nguồn âm
dùng mạch IC trong DH chương “Sóng cơ học”. Với 5 TBTN đã xây dựng, tác giả đã tiến hành soạn thảo 4 giáo
án DH theo sơ đồ tiến trình GQVĐ khi xây dựng một kiến thức cụ thể theo hướng phát triển HĐNT tích cực,
sáng tạo của HS. Trong quá trình tổ chức DH, sự phát triển TTC, sáng tạo của HS được xem xét qua từng bài
học cụ thể trong quá trình TNSP như: HS phát biểu dự đoán và đề xuất phương án TN kiểm tra dự đoán; HS
dùng các từ ngữ chính xác hơn trong việc giải thích, đề xuất các phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức
HS tích cực tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức…
Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích
cực, sáng tạo của HS trong DH chương “Dao Động Cơ” ở lớp 12 trường THPT của Dương Xuân Quý, tác giả
đã nghiên cứu tổ chức DH GQVĐ theo hình thức hoạt động nhóm theo hướng phát triển TTC nhận thức và phát
triển năng lực sáng tạo của HS trong DHVL. Trong đó tác giả đã xây dựng được 6 TBTN thực tập trong chương
“Dao động cơ”, bao gồm: TN con lắc lò xo nằm ngang; TN con lắc lò xo thẳng đứng; TN con lắc đơn; TN con
lắc vật lí; TN tổng hợp dao động điều hòa và TN dao động cưỡng bức. Trong đó tác giả sử dụng các TBTN đã
xây dựng và vận dụng tiến trình DH GQVĐ bằng con đường suy luận lí thuyết để tổ chức DH theo hình thức
hoạt động nhóm, đã soạn thảo được 4 bài học tương ứng với 6 nội dung kiến thức trong chương “Dao động cơ”
6
theo hướng phát triển TTC và năng lực sáng tạo của HS. Trong các tiến trình DH kiến thức có sử dụng TBTN
thực tập, tác giả đều thực hiện theo sơ đồ đã đề xuất, đó là: làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu; giải quyết vần đề và
rút ra kết luận..
1.2. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết đối với đề tài luận án
Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển
và mở rộng. Ngày nay, TNTT không chỉ là những TNTT đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TNTT phức
tạp và có tính hiện đại. Do đó để có thể hiểu đầy đủ hơn về loại TN này trong DHVL nhằm khai thác và sử
dụng có hiệu quả trong QTDH thì trong nghiên cứu về TNTT cần phải làm rõ hơn về mặt nội hàm của khái
niệm này và phân loại.
Để việc tự tạo TN đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi và phát huy tốt vai trò của nó trong
QTDH, nhất là trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL thì việc tự tạo TN và sử dụng vào tổ chức
DH cần phải tuân theo một quy trình nhất định, do đó cần phải nghiên cứu đề xuất được quy trình tự tạo TN và
quy trình sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS trong QTDH. Trên cơ sở quy trình đã đề xuất, vận dụng quy
trình đó vào tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS
trong DHVL. Phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao là phần có nội dung kiến thức tương đối khó, có tính trừu
tượng so với khả năng nhận thức của HS, vì vậy cần phải được trực hóa bằng TN. Bên cạnh đó, các TBTN phần
này ở trường phổ thông còn hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT trong DH phần này là
rất cần thiết, có tính khả thi. Với hướng nghiên cứu này thì vấn đề đặt ra cho đề tài của luận án là phải giải quyết được
những vấn đề sau đây:
- Cần phải làm rõ nội hàm của khái niệm TNTT và phân loại TNTT.
- Đề xuất quy trình tự tạo TN và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong DH phần “Cơ học” vật
lí lớp 12 nâng cao.
- Đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, vận dụng quy trình đó vào thiết
kế tiến trình DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12
nâng cao.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO
HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
2.1. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí
2.1.1. Quá trình nhận thức của học sinh
HĐNT của HS trong DHVL cũng trải qua ba giai đoạn giống như quá trình nhận thức của con người, đó
là: Nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính và nhận thức thực tiễn. Ba giai đoạn này có mối quan hệ với nhau rất
mật thiết. Trong đó, nhận thức cảm tính là giai đoạn đầu tiên của quá trình nhận thức, trong giai đoạn này giúp
con người hình thành cảm giác, tri giác và biểu tượng về các sự vật, hiện tượng, làm cơ sở cho quá trình nhận
thức tiếp theo là nhận thức lý tính.
Nhận thức lý tính còn gọi là tư duy, là giai đoạn phản ánh những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật
hiện tượng, những mối quan hệ có tính quy luật và nhận thức lý tính được thể hiện ở các hình thức như: khái
niệm, phán đoán và suy luận. Vì vậy, trong DHVL để HS hiểu rõ bản chất của sự vật hiện tượng để đi đến một
khái niệm, phán đoán, suy luận nào đó trong quá trình nhận thức thì bắt buộc HS phải luôn thực hiện các thao tác
7
tư duy như: phân tích, tổng hợp, so sánh… và các hành động nhận thức như: xác định bản chất của sự vật hiện
tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ.
Giai đoạn cuối cùng của quá trình nhận thức, đó là nhận thức thực tiễn. Nhận thức thực tiễn có vai trò
kiểm nghiệm tri thức đã thu nhận được. Như vậy, thực tiễn chẳng những là điểm xuất phát của nhận thức, là yếu
tố đóng vai trò quyết định đối với sự hình thành và phát triển của nhận thức mà còn là nơi nhận thức luôn hướng
tới để kiểm nghiệm tính đúng đắn của nó. Vì thế mà thực tiễn vừa là cơ sở, động lực, mục đích của nhận thức và
là tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý.
Trong thực tế DH, các hiện tượng vật lí rất phong phú, đa dạng và phức tạp. Vì vậy trong quá trình
DHVL, để HS có thể tự lực hoạt động và chiếm lĩnh kiến thức, GV cần rèn luyện cho HS các hành động nhận
thức vật lí cụ thể, như: Quan sát hiện tượng tự nhiên, nhận biết đặc tính bên ngoài của sự vật, hiện tượng; Phân tích
một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản; Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng….
Trong HĐNT của HS luôn xảy ra hai thao tác, đó là: thao tác vật chất và thao tác tư duy. Thao tác vật
chất, đó là: Nhận biết bằng các giác quan; Sử dụng các dụng cụ đo; Làm TN (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết
bị)….. và thao tác tư duy bao gồm: phân tích; tổng hợp; so sánh; trừu tượng hóa; khái quát hóa; cụ thể hóa; suy
luận quy nạp; suy luận diễn dịch và suy luận tương tự.
2.1.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề
Trong QTDH để phát huy TTC nhận thức của HS, chúng tôi đã tìm hiểu tình huống có vấn đề trong dạy học
vật lí, các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề.
2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí
Trong QTDH để nâng cao chất lượng, hiệu quả DH và giúp GV nhận biết HS có tích cực hay không,
chúng tôi đã nghiên cứu khái niệm TTC; Tích cực hóa hoạt động nhận thức, những biểu hiện của TTC nhận thức
và các biện pháp phát huy TTC nhận thức của HS trong DHVL.
2.3. Thí nghiệm tự tạo
2.3.1. Khái niệm
Trong quá trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT trong DHVL, các tác giả đã đưa ra những
định nghĩa khác nhau về TNTT.
Theo tác giả Hans-Joachim Wilke (Đức):“Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm được dùng trong dạy
học vật lí và được tự tạo ra với những vật liệu và dụng cụ phổ biến trong đời sống hằng ngày”.
Các tác giả H. Joachim Schlichting, C. Berthold, D. Binzer, M. Herfert, H. Hilscher, J. Kraus, C. Möller...
cho rằng: “Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm được tạo ra với phương tiện chủ yếu là bàn tay với những vật
liệu trong đời sống hằng ngày”.
Theo tác giả Lê Cao Phan: “Thí nghiệm tự làm là thí nghiệm do giáo viên hoặc học sinh thực hiện bằng các
nguyên vật liệu dễ tìm kiếm, rẻ tiền, sẵn có ở địa phương, phù hợp với hoàn cảnh của nhà trường và học sinh”.
Còn tác giả Đồng Thị Diện thì cho rằng: “Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm mà việc chế tạo dụng cụ thí
nghiệm đòi hỏi ít vật liệu, dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm và gia công các vật liệu; dễ bố trí, thao tác và không
tốn nhiều thời gian”.
Các định nghĩa trên tuy có nội dung và cách diễn đạt khác nhau nhưng đều có những điểm chung là:
- Yếu tố quan trọng nhất của TNTT là làm bằng tay, bàn tay là phương tiện chủ yếu để tạo ra TN;
- Vật liệu dùng để thiết kế, chế tạo TN là những vật dụng phổ biến và dễ tìm kiếm trong đời sống hàng ngày.
Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển và
mở rộng. Hiện nay, TNTT không chỉ là những TN đơn giản, rẻ tiền mà nó có thể là những TNTT phức tạp và có
tính hiện đại. Do đó, chúng ta có thể hiểu: Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm từ đơn giản đến phức tạp được
8
tạo ra chủ yếu bằng tay từ những nguyên vật liệu, thiết bị, linh kiện phổ biến trong đời sống hằng ngày và được
sử dụng trong quá trình dạy học.
2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo
2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản
TNTT đơn giản là những TN được tạo ra từ những vật liệu, dụng cụ thông dụng dễ kiếm như: vỏ lon bia,
vỏ chai nước khoáng, gỗ… TNTT đơn giản thường là những TN định tính. Người ta cũng có thể gọi TNTT đơn
giản là TN đơn giản, rẻ tiền.
2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp
TNTT phức tạp là những TN được tạo ra từ các dụng cụ thông dụng nhưng có quá trình gia công, chế tạo
dụng cụ TN phức tạp hơn so với TNTT đơn giản.
2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại
TNTT hiện đại là những TN được tạo ra trong đó có sử dụng các thiết bị và linh kiện điện tử hiện đại như: vi
điều khiển, mạch điện tử, bo mạch, led 7 đoạn, pin mặt trời… Những TN này thường là những thiết bị tự động.
2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo
Ưu điểm
- Góp phần làm phong phú thêm các phương tiện trực quan, qua đó trực quan hóa được nhiều hiện tượng
và quá trình vật lí.
- Dễ chế tạo (đối với TNTT đơn giản): vật liệu, dụng cụ và linh kiện dễ kiếm, phương tiện dùng để gia
công đơn giản, không cần kĩ năng phức tạp.
- Điểu kiện để thực hiện TN: không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất như mạng điện; phòng bộ môn…
nên có thể tiến hành ở các trường phổ thông khác nhau.
- Việc bố trí và tiến hành TN đơn giản, không tốn nhiều thời gian.
- Kết quả TN: rõ ràng, dễ quan sát, có sức hấp dẫn và kích thích hứng thú học tập của HS; Gần gũi với
những hiện tượng trong đời sống hằng ngày.
- Dễ thao tác: lắp ráp, tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN.
- Dễ vận chuyển, bảo quản và an toàn trong chế tạo cũng như trong quá trình tiến hành TN.
- Phát huy tính tích cực, tự lực và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS như: Đề xuất phương án TN; Bố trí
TN; Tiến hành TN và xử lí kết quả TN; Thiết kế và chế tạo TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.
Hạn chế: Bên cạnh những ưu điểm, TNTT cũng có những hạn chế nhất định, đó là hạn chế về tính thẩm mĩ và
độ bền. Những hạn chế trên là do các dụng cụ TN được gia công thủ công và bằng tay, không được sản xuất theo
dây chuyền công nghệ.
2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí
Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh
Trong hoạt động DH, TTC của HS có liên quan và chịu ảnh hưởng của các yếu tố như: nhu cầu, động cơ
và hứng thú. Do đó trong DHVL, muốn kích thích được hứng thú học tập của HS thì việc sử dụng TNTT vào tổ
chức HĐNT cho HS phải tạo ra được sư ngạc nhiên bất ngờ, kết quả TN trái với dự đoán của các em HS thì khi
đó các yếu tố tiềm ẩn của HS như: tính tò mò, hiếu kì, hiếu động của HS sẽ bị tác động, qua đó sẽ kích thích
được hứng thú học tập vật lí của HS trong giờ học.
Khi DH bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” vật lí lớp 12 nâng cao, GV
có thể sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập vật lí của HS như sau:
- GV giới thiệu dụng cụ TN, cách lắp đặt TN như (Hình 2.1a) và nêu các bước tiến hành TN. Sau đó, GV
yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN.
9
- HS nêu dự đoán hiện tượng TN xảy ra: Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng cùng lúc;
Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2; Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng
nghiêng trước hộp tròn 1.
- GV tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng, kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng
nghiêng trước hộp tròn 2 (Hình 2.1b), trái với dự đoán của nhiều HS và gây ra cho các em sự ngạc nhiên bất
ngờ, qua đó sẽ kích thích hứng thú học tập của các em HS trong giờ học.
Hình 2.1a.b. TN momen quán tính phụ thuộc vào sự phân bố đối với trục quay
Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh
Trong QTDH để phát huy tính tự lực và sáng tạo của HS trong hoạt động học tập thì việc giao nhiệm vụ và
hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo TN nhằm kiểm chứng kiến thức đã thu nhận được là một hoạt động mang tính
sáng tạo, đòi hỏi cao về tính tự giác, tự lực của HS, do đó có tác dụng rất tốt trong việc tích cực hóa HĐNT của
HS. Việc thiết kế, chế tạo TN đòi hỏi HS phải vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn trong việc tự đề xuất
và lựa chọn phương án TN thích hợp, trên phương án TN đã chọn HS sẽ tìm kiếm các nguyên vật liệu, dụng cụ
TN cần thiết; tự gia công, chế tạo dụng cụ TN theo phương án đã chọn; sau đó lắp ráp, tiến hành TN và giải
thích hiện tượng TN. Các hoạt động đó đều góp phần vào việc phát huy TTC nhận thức và rèn luyện kỹ năng
thực hành cho HS, làm tăng hứng thú học tập của HS và đặc biệt là đảm bảo niềm tin của HS đối với kiến thức
vật lí. Việc vận dụng kiến thức đã biết vào giải thích các kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các kiến thức đó
ở nhiều phần khác nhau của chương trình vật lí. Nhờ vậy, chất lượng kiến thức của HS được nâng cao.
Đối với những TN do HS tự thiết kế, chế tạo thì khi tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV cần bố trí thời
gian để HS trình bày trước lớp về kết quả đạt được.
Chẳng hạn: Sau khi GV giao nhiệm vụ cho từng nhóm HS và hướng dẫn HS cách thiết kế, chế tạo nhằm
minh họa kiến thức “Momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay”. Khi
tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV nên dành thời gian để các nhóm HS báo cáo trước lớp về kết quả TN do các
nhóm tự thiết kế và chế tạo.
- Nhóm 1, nhóm 2 trình bày trước lớp về kết quả TN do nhóm tự thiết kế, chế tạo (Hình 2.2a; Hình 2.3a).
Sau đó, tiến hành TN để minh họa kiến thức đã thu nhận và vận dụng kiến thức đã học vào giải thích hiện tượng
TN (Hình 2.2b; Hình 2.3b).
Hình 2.2a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo)
Hình 2.3a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế,
chế tạo)
10
Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh
HĐNT vật lí có mối quan hệ rất chặt chẽ với kỹ năng thực hành và TN là một trong những phương tiện
quan trọng trong việc phát huy TTC nhận thức, rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS trong DH. khi HS có kỹ
năng thực hành thì các em sẽ tham gia tích cực vào quá trình học tập trên lớp cũng như ở nhà. Vì vậy trong
DHVL, việc sử dụng TNTT vào tổ chức hoạt động DH đòi hỏi tính tự lực của HS trong việc đề xuất phương án
TN; lắp ráp, thao tác tiến hành TN; Xử lí kết quả TN; Sử dụng các dụng cụ đo. Qua đó góp phần vào việc rèn
luyện kỹ năng thực hành TN cho HS.
Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo của học sinh
Trong DHVL, việc sử dụng TNTT để kiểm tra đánh giá kỹ năng thực hành vật lí của HS dựa vào các tiêu chí
sau: Xác định mục đích TN; Bố trí và tiến hành TN; Thu thập và xử lí kết quả TN; Đề xuất phương án TN.
Việc kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS có thể được tiến hành trên lớp hoặc
hoạt động tự học ở nhà của HS. Trong DHVL, nếu TNTT được sử dụng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng
kiến thức vào thực tiễn của HS trên lớp nên dựa vào các tiêu chí sau: Quan sát và giải thích được hiện tượng kết
quả TN xảy ra; Bố trí và thực hiện được TN theo sự hướng dẫn của GV; Đề xuất được phương án TN để kiểm tra
kiến thức đã thu nhận.
Nếu TNTT được dùng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS trong hoạt
động tự học ở nhà nên dựa vào các tiêu chí sau: Đề xuất được phương án TN; Gia công, chế tạo được các dụng cụ
TN; Trình bày được cách lắp ráp, tiến hành TN; Cách thu thập và xử lí kết quả TN.
2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí
2.4.1. Tự tạo thí nghiệm
2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm
Về mặt khoa học
- Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công, tạo ra hiện tượng rõ ràng,
đúng với bản chất vật lí và điều khiển được các yếu tố tác động;
- Quá trình thiết kế, chế tạo cần ứng dụng các thành tựu mới trong khoa học; Có cấu tạo gọn nhẹ, thuận
tiện trong quá trình sử dụng (tháo lắp, bố trí và tiến hành TN); Đảm bảo an toàn trong sử dụng, dễ sửa chữa, bảo
quản và vận chuyển.
Về mặt sư phạm
- TNTT có thể được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu,
hình thành kiến thức mới, củng cố và vận dụng kiến thức.
- Kết quả của TNTT phải gắn liền với nội dung bài học, xuất hiện đúng lúc trong tiến trình DH, đồng thời
kết quả TN phải được sử dụng cho mục đích DH một cách hợp lí, logic và không gượng ép; Phải ngắn gọn, hợp
lí và cho kết quả ngay nhằm đảm bảo về mặt thời gian của tiết học.
- Tạo điều kiện cho HS phát huy được TTC nhận thức trong và ngoài giờ học thông qua việc đề xuất và
lựa chọn phương án TN, thiết kế và chế tạo dụng cụ TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.
Về mặt thẩm mĩ
Các dụng cụ TNTT phải có kích thước đủ lớn, đảm bảo cho cả lớp quan sát nhằm giúp cho HS dễ theo dõi
diễn biến của TN để có thể rút ra được những kết luận cần thiết; TN phải có màu sắc thích hợp và hình dáng đẹp
đẽ lôi cuốn sự chú ý của HS, đặc biệt là cần làm nổi bật bộ phận cần quan sát.
Về mặt kinh tế
11
Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo giá thành không cao nhờ sử dụng các nguyên vật liệu, dụng cụ
và linh kiện có sẵn và dễ tìm trong cuộc sống hằng ngày.
2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí
Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng quy trình tự tạo TN
có thể được thực hiện theo 9 bước sau: Bước 1. Xác định mục tiêu
dạy học; Bước 2. Nghiên cứu nội dung bài học; Bước 3. Tìm hiểu
thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm; Bước 4. Đề xuất, lựa
chọn phương án thí nghiệm; Bước 5. Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ
và linh kiện cần thiết; Bước 6. Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm;
Bước 7. Lắp ráp thí nghiệm; Bước 8. Tiến hành thí nghiệm; Bước 9.
Hoàn thiện thí nghiệm.
2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí
2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo
- Xác định rõ logic của tiến trình DH, trước khi tiến hành TN
GV phải xác định được mục đích của TN (đề xuất vấn đề, giải quyết
vấn đề hay củng cố và vận dụng kiến thức).
- Trước khi tiến hành TN, GV cần định hướng HS vào những
hiện tượng cần quan sát. Xác định các nhiệm vụ của HS trong việc quan sát hoặc tiến hành TN. Đối với TN định
lượng, HS phải lập bảng giá trị đo trước khi tiến hành TN, xử lí kết quả TN và rút ra kết luận về các dấu hiệu,
mối liên hệ của bản chất hiện tượng. Đối với TN định tính, HS phát biểu các kết quả đã quan sát và vận dụng
kiến thức mới vào giải thích hiện tượng.
- Xác định rõ các dụng cụ TN cần sử dụng, sơ đồ lắp ráp, các bước tiến hành TN.
- Cần phải kiểm tra sự hoạt động của các dụng cụ TN trước giờ học một cách kỹ lưỡng, tiến hành thử TN
nhiều lần để đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công.
- Khi sử dụng các TN vào tổ chức hoạt động DH phải tuân theo các quy tắc an toàn, tránh cảm giác lo sợ
đối với HS mỗi khi tiến hành TN.
2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo
Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn đề xuất vấn đề
Trong giai đoạn mở đầu bài học, TNTT được xem là phương tiện tỏ ra rất có hiệu quả trong việc đề xuất
vấn đề cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú, lòng ham thích muốn tìm hiểu nguyên nhân, bản chất của các
sự vật hiện tượng. Việc sử dụng TN trong giai đoạn này có thể thực hiện theo các bước sau: Giới thiệu các dụng
cụ TN và cách lắp đặt TN; Nêu các bước tiến hành TN; Dựa vào kiến thức, kinh nghiệm sẵn có của HS, GV yêu
cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN; Tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng; Từ kết quả
TN, GV gợi ý và hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu.
Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn giải quyết vấn đề
Trong giai đoạn này, có hai con đường để thực hiện, đó là: con đường quy nạp (dùng TN để hình thành
kiến thức) và con đường diễn dịch (kiểm chứng kiến thức bằng TN).
- Nếu dùng TNTT để hình thành kiến thức, GV tiến hành TN, HS quan sát thu thập và xử lí số liệu. Sau đó, GV
định hướng, giúp đỡ HS trong việc hình thành kiến thức mới.
- Nếu dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận, GV hướng dẫn HS đi đến kiến thức mới bằng
con đường suy luận lí thuyết: hướng dẫn HS đề xuất giải pháp GQVĐ bằng cách dựa vào những kiến thức đã
biết, cách vận dụng các kiến thức đã biết đó như thế nào. Sau đó, GV tiến hành TN để kiểm chứng kiến thức
Xác định mục tiêu dạy học
Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm
Nghiên cứu nội dung bài học
Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN
TN
Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ
và linh kiện cần thiết
Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm
Lắp ráp thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm
Hoàn thiện thí nghiệm
Sơ đồ 2.1. Quy trình tự tạo thí nghiệm
12
mới thu nhận được: hướng dẫn HS xác định nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra; cách bố trí và tiến
hành TN và hướng dẫn HS rút ra kết luận về kết quả TN.
Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức
Trong giai đoạn củng cố và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng, TNTT có thể được sử dụng
theo ba hướng sau:
Thứ nhất: GV sử dụng TNTT để tiến hành TN, yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra và vận dụng các
kiến thức mới vào giải thích hiện tượng;
Thứ hai: GV hướng dẫn HS tiến hành TNTT, quan sát hiện tượng xảy ra và vận dụng kiến thức mới vào
giải thích hiện tượng;
Thứ ba: GV hướng dẫn và giao nhiệm vụ cho HS về nhà tự đề xuất và lựa chọn phương án TN; tìm kiếm
dụng cụ TN; gia công, chế tạo dụng cụ và tiến hành TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.
Việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao có thể được
tóm tắt qua sơ đồ sau:
Sơ đồ 2.2. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL
2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao
Để đánh giá thực trạng của việc DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, chúng tôi đã tiến hành điều tra
54 GV và 630 HS ở 5 trường phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp.
2.5.1. Mục đích điều tra
- Tìm hiểu các PPDH chủ yếu của GV khi tổ chức DH phần “Cơ học” và tình hình các TBTN ở các trường
phổ thông; Tìm hiểu việc thiết kế, chế tạo TN phục vụ cho việc DHVL.
- Tìm hiểu những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng TN tổ chức hoạt động DH;
- Tìm hiểu hiệu quả của việc sử dụng TN trong DHVL đối với hoạt động học tập của HS trong giờ học
(hứng thú, tích cực tham gia xây dựng bài học,…).
2.5.2. Phương pháp điều tra
Điều tra GV và HS ở trường phổ thông qua phiếu triều tra; Trực tiếp quan sát phòng thực hành TN vật lí ở
một số trường phổ thông và trao đổi với cán bộ quản lí phòng thực hành TN về tình hình TBTN vật lí lớp 12;
Trao đổi trực tiếp với GV, HS và dự giờ GV bộ môn.
GIẢI
QUYẾT
VẤN ĐỀ
ĐỀ XUẤT
VẤN ĐÊ
- GV tiến hành TNTT, HS quan sát và giải thích hiện tượng.
- HS tiến hành TNTT, quan sát và giải thích hiện tượng.
- HS tự tạo TN để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận.
CỦNG CỐ,
VẬN
DỤNG
Sử dụng TNTT để tạo tình huống có vấn đề trong học tập nhằm
kích thích hứng thú học tập của HS. Sau đó, GV gợi ý và hướng dẫn
HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.
Theo con
đường diễn
dịch
- Dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu
nhận.
- Bằng con đường suy luận lí thuyết, đi đến
kiến thức mới.
Theo con
đường quy
nạp
- Rút ra kiến thức mới.
- Thu thập và xử lí số liệu.
- Tiến hành TNTT.
TỐ CHỨC
HĐNT CHO
HS VỚI SỰ
HỖ TRỢ
CỦA TNTT
13
2.5.3. Kết quả điều tra
Kết quả điều tra về thực trạng DH phần “Cơ học” cho thấy:
- Các TBTN phần “Cơ học” được trang bị tương đối đầy đủ theo danh mục quy định tối thiểu của Bộ
nhưng chất lượng không đảm bảo. Vì thế việc sử dụng chúng vào DH gặp khó khăn.
- PPDH mà GV sử dụng trong DH phần “Cơ học” chủ yếu là phương pháp thuyết trình. Do đó, HS học tập
một cách thụ động, không có cơ hội tham gia vào quá trình tìm kiếm kiến thức, vì vậy HS không có hứng thú
trong học tập.
- Các hình thức tổ chức hoạt động DH cho HS chưa đa dạng, phong phú và vận dụng một cách linh hoạt
nên chưa tạo ra được một môi trường học tập sinh động, sôi nổi và hứng thú.
- Một bộ phận GV chậm đổi mới, vẫn sử dụng chủ yếu PPDH truyền thống (truyền thụ kiến thức một
chiều), do đó không phát huy được TTC nhận thức của HS trong quá trình học tập.
- Trong củng cố bài học, GV thường dùng theo kiểu thông báo, tái hiện kiến thức cho HS là chủ yếu, ít tổ
chức tình huống học tập nhằm kích thích hứng thú cho HS trong giờ học.
- Nếu có sử dụng TN, GV chỉ sử dụng những TN đã được cung cấp theo danh mục tối thiểu của Bộ. GV
rất ít tự tạo TN để sử dụng trong DH, nguyên nhân là do: Chất lượng TBTN không đảm bảo, xuống cấp nên kết
quả không chính xác; TBTN thiếu đồng bộ; Việc chuẩn bị TN mất thời gian.
- GV đều cho rằng việc tự tạo TN để sử dụng trong DHVL là rất cần thiết nhằm góp phần tích cực hóa
HĐNT của HS. Tuy nhiên, nhiều GV cũng cho rằng việc không thường xuyên tự tạo TN là do tốn nhiều thời
gian, khó khăn trong việc tìm kiếm dụng cụ và chế tạo dụng cụ TN.
- Quan điểm “thi cái gì, dạy cái nấy” còn khá phổ biển ở nhiều GV và HS, trong khi đó việc thi cử không
chú ý đến TN và kỹ năng thực hành TN của HS trong DHVL nên GV và HS thường xem nhẹ vai trò của TN.
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC
VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC”
3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao
Qua nghiên cứu nội dung chương trình vật lí lớp 12 phần “Cơ học”, chúng tôi nhận thấy rằng một số nội
dung, kiến thức vật lí sau có thể thiết kế, chế tạo TN để kiểm chứng hoặc minh họa các kiến thức được suy ra
bằng con đường suy luận lí thuyết.
Sơ đồ 3.1. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT
14
3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao
Căn cứ vào các yêu cầu khi tự tạo TN và quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế,
chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Trong phần này, chúng tôi chỉ trình bày những
hình ảnh TN đã xây dựng.
3.2.1. Thí nghiệm tự tạo sóng dừng
- Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây
- Sóng dừng phụ thuộc vào tần số của máy phát
3.2.2. Thí nghiệm tự tạo ghi đồ thị dao động điều hòa
3.2.3. Thí nghiệm tự tạo bảo toàn momen động lượng
3.2.4. Thí nghiệm tự tạo giao thoa sóng nước
3.2.5. Thí nghiệm tự tạo khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn
Phương án 1: Chuyển động của
khung nhôm xoay quanh trục
Phương án 2: Ghế xoay
Phương án 3: Chuyển động của
người gỗ xoay quanh trục
- Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây
15
3.2.6. Thí nghiệm tự tạo momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay
3.2.7. Thí nghiệm tự tạo hiện tượng cộng hưởng
3.2.8. Thí nghiệm tự tạo sự phản xạ sóng
3.2.9. Thí nghiệm tự tạo momen động lượng của vật rắn đối với trục quay
3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao với sự hỗ trợ của thí
nghiệm tự tạo
3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”
Phương án 1: Chuyển động của hai hộp tròn trên mặt
phẳng nghiêng
Phương án 2: Chuyển động của đĩa tròn, vành
tròn trên mặt phẳng nghiêng
ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ
- GV giới thiệu dụng cụ TN: bộ rung, giá đỡ,… và cách bố trí TN.
- Nêu các bước tiến hành TN: cung cấp nguồn cho bộ rung; Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp; Quan sát hiện
tượng xuất hiện trên sợi dây; Sau đó ta thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát, quan sát hiện
tượng xuất hiện trên sợi dây.
- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: Sợi dây sẽ dao động; Xuất hiện sóng truyền trên sợi
dây; Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây thay đổi; Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây không thay đổi.
- Tiến hành TN cho HS quan sát.
- Kết quả TN: trên sợi dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại (bụng sóng) xen kẽ những điểm dao
động với biên độ cực tiểu (nút sóng); Số bụng sóng và nút sóng thay đổi khi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số
của máy phát thay đổi.
- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao trên sợi dây lại xuất hiện hiện tượng đó
(những bụng sóng và nút sóng xen kẽ cách đều nhau) và hiện tượng đó gọi là gì ? Điều kiện để có hiện tượng
đó trên sợi dây là gì và phụ thuộc vào những yếu tố nào?
16
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Dùng TN hình thành kiến thức:
+ Hướng dẫn HS tiến hành TN về sự phản xạ sóng.
+ Yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra khi dao động của thước đến đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định.
+ Rút ra kết luận kiến thức mới: Sóng phản xạ có cùng tần số và cùng bước sóng với sóng tới, nếu đầu
phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới.
Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lý thuyết bằng TN:
- Đề xuất giải pháp:
+ Phương trình sóng tới tại đầu cố định B: B
tu A cos 2
T (1)
+ Phương trình sóng tại M cách B một khoảng MB = d:M
t du A cos 2
T
(2)
+ Phương trình sóng phản xạ tại B: B
t tu ' Acos 2 Acos 2
T T
(3)
+ Phương trình sóng phản xạ tại M: M
t du ' Acos 2
T
(4)
+ Từ (3) và (4), ta tìm được phương trình dao động tại M do sóng tới và sóng phản xạ truyền đến:
M M
t d t du u u ' Acos 2 Acos 2
T T
(5)
+ Biên độ dao động tổng hợp tại M: 2 da 2A
2
Nếu khoảng cách thì biên độ dao động tại M bằng không và tại M có một nút sóng.
Nếu khoảng cách 1
d k2 2
thì biên độ dao động có giá trị cực đại, tại đó có một bụng sóng.
+ Điều kiện để có sóng dừng trên dây đối với hai đầu cố định:
- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: hiện tượng sóng dừng; sóng dừng phụ thuộc vào chiều
dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát.
- Bố trí và tiến hành TN kiểm tra.
- Rút ra kết luận về kết quả TN:
+ Hiện tượng trên sợi dây đàn hồi xuất hiện những điểm đứng yên xen kẽ với những điểm dao động với
biên độ cực đại gọi là hiện tượng sóng dừng.
+ Số bụng sóng, nút sóng thay đổi khi ta thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát.
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC
- GV cho HS làm bài tập vật lí sau: Tìm số bụng sóng, biết tốc độ truyền sóng trên sợi dây đàn hồi có hai đầu
định dài 60 cm là 15 m/s, biết tần số dao động là 50 Hz.
- GV hướng dẫn HS giải bài tập, số bụng sóng được tính theo công thức: v
lfn
2
- GV sử dụng TN sóng dừng để kiểm tra kết quả của bài toán: biết v=15m/s, điều chỉnh chiều dài của sợi dây l=
60cm và tần số f = 50Hz, quan sát số bụng sóng xuất hiện trên sợi dây.
17
3.3.2. Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định”
CHƯƠNG 4
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm
Mục đích
Mục đích của việc TNSP là kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí
nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt
ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ
- GV giới thiệu dụng cụ TN: hai hộp tròn, lực kế, mặt phẳng nghiêng, thước thẳng bằng gỗ và cách bố trí TN.
- Nêu các bước tiến hành TN: Kiểm tra khối lượng của hai hộp tròn bằng lực kế; Sau đó thả cho hai vật lăn
không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát chuyển động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng
nghiêng.
- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN:
+ Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng cùng lúc;
+ Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2;
+ Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 1.
- Tiến hành TN cho HS quan sát.
- Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2.
- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao hai hộp tròn có cùng khối lượng, hình
dạng, kích thước bằng nhau và được thả lăn ở cùng một độ cao nhưng hộp tròn 1 lại lăn xuống chân mặt
phẳng nghiêng trước hộp tròn 2?
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:
- Đề xuất giải pháp: biểu thức momen quán tính I = mr2 (1); phương trình động lực học của vật rắn M = I.
(2). Sau đó thế (1) vào (2) ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen quán tính của vật.
- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố
khối lượng đối với trục quay.
- Bố trí và tiến hành TN.
- Rút ra kết luận về kết quả TN: do momen quán tính của hộp tròn 2 lớn momen quán tính của hộp tròn 1
nên gia tốc góc của hộp tròn 2 nhỏ hơn gia tốc góc của hộp tròn 1.
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC
- GV hướng dẫn HS tiến hành TN về chuyển động của đĩa tròn, vành tròn được thả ở cùng một độ cao lăn
không trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng.
- HS tiến hành TN theo sự hướng dẫn của GV.
- GV yêu cầu HS quan sát và giải thích hiện tượng TN: vì sao đĩa tròn, vành tròn có cùng khối lượng và kích
thước được thả ở cùng độ cao nhưng đĩa tròn lại lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước vành tròn?
- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng TN.
18
động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực của học sinh trong học tập,
qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông.
Nội dung
Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1
Quá trình TNSP vòng 1 gồm các bài dạy sau: Bài 2. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh
một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng; Bài 11. Dao động cưỡng
bức. Cộng hưởng ; Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng.
Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 2
Quá trình TNSP vòng 2 gồm các bài học sau: Bài 2. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh
một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng; Bài 6. Dao động điều hòa;
Bài 7. Con lắc đơn. Con lắc vật lí; Bài 11. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng; Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng dừng;
Bài 16. Giao thoa sóng.
Đối tượng
Đối tượng là HS ở các trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp.
Thực nghiệm vòng 1: HS trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố Cao Lãnh và trường
THPT Đốc Binh Kiều. Số HS được chọn TNSP vòng 1 là 370 HS, gồm 142 HS thuộc trường THPT Thiên Hộ
Dương, 159 HS thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh và 69 HS thuộc trường THPT Đốc Binh Kiều.
Thực nghiệm vòng 2: HS trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố Cao Lãnh, trường THPT
Tháp Mười và trường THPT Lấp Vò 2. Số HS được chọn TNSP vòng 2 là 549 HS, gồm 144 HS thuộc trường
THPT Thiên Hộ Dương, 157 HS thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh, 86 thuộc trường THPT Tháp Mười
và 162 HS thuộc trường THPT Lấp Vò 2.
Công cụ đánh giá và tiến trình thực nghiệm sư phạm
Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Việc đánh giá kết quả TNSP được xem xét qua các mặt sau:
* Tính khả thi của các TNTT đã được xây dựng, được đánh giá thông qua các mặt sau:
- Đảm bảo về mặt khoa học: Tạo hiện tượng rõ ràng, đúng bản chất vật lí; kết quả TN đảm bảo tính thuyết
phục đối với HS.
- Đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm: TN gắn liền hữu cơ với bài giảng; ngắn gọn cho kết quả ngay.
- Thuận tiện trong quá trình sử dụng: Dễ lắp ráp, đảm bảo an toàn và tiện lợi trong việc bảo quản, sửa
chữa và vận chuyển.
- Đảm bảo về mặt kinh tế: Các nguyên vật liệu, dụng cụ, thiết bị và linh kiện phải có giá thành vừa phải,
dễ tìm và có sẵn trong cuộc sống.
* Tính khả thi của tiến trình DH đã soạn thảo, được đánh giá qua các mặt sau:
- Các tiến trình DH có phù hợp với nội dung đổi mới PPDH môn vật lí ở trường THPT không? Có thuận
lợi để GV dễ dàng thực hiện trong QTDH không? Có phù hợp khả năng tiếp thu kiến thức của các đối tượng HS
không?
- Việc giảng dạy theo tiến trình DH đã soạn thảo có đảm bảo thời gian quy định của một tiết học không?
Có đạt mục tiêu của bài học không?
- Việc sử dụng và tiến hành các TNTT chuẩn bị cho giờ học có thuận lợi không? Quá trình tiến hành các TN có
nhanh chóng thu được kết quả không?
19
* Hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong tổ chức HĐNT nhằm phát huy TTC, tự lực của HS được đánh gia
thông qua:
- Số HS tham gia phát biểu, tham gia xây dựng bài học, tự giác giải quyết nhiệm vụ học tập; Số HS thảo
luận, trao đổi và tham gia xây dựng kết luận kiến thức;
- Chất lượng câu trả lời của HS; Khả năng sử dụng ngôn ngữ vật lí.
* Chất lượng nắm vững kiến thức của HS được đánh giá thông qua các mặt sau:
- Kết quả học tập của HS thông qua các bài kiểm tra trong quá trình TNSP;
- Mức độ nắm vững kiến thức của HS thông qua các bài học trên lớp như: khả năng vận dụng lí thuyết vào làm
bài tập, giải thích các hiện tượng trong thực tế có liên quan; khả năng đề xuất các phương án TN, đề xuất các dự đoán
kiểm tra, các ý tưởng thiết kế TN;
- Về kĩ năng của HS trong các giờ học tập trung vào kĩ năng quan sát, kĩ năng làm việc độc lập hoặc theo
nhóm, kĩ năng phân tích, tổng hợp.
Quan sát giờ học
Tất cả các giờ học ThN đều được quan sát và ghi chép về các hoạt động chính của GV và HS theo các nội
dung sau:
- Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động của HS trong tiết học; Các thao tác sử dụng TNTT của GV trong
QTDH;
- Không khí lớp học, TTC của HS thông qua số lần phát biểu trên lớp, tham gia xây dựng bài học, hoàn
thành nhiệm vụ học tập;
- Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả các bài kiểm tra); Khả năng vận dụng các kiến thức vào
giải thích các hiện tượng vật lí.
Tiến trình thực nghiệm sư phạm
Vòng 1: Tiến hành trong học kì I của năm học 2012 – 2013 tại trường THPT Thiên Hộ Dương, THPT
Thành Phố Cao Lãnh và THPT Đốc Binh Kiều.
Vòng 2: Tiến hành trong học kì I của năm học 2013 – 2014 tại trường THPT Thiên Hộ Dương, THPT
Thành Phố Cao Lãnh, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2.
4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm
Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1
Kết quả về mặt định tính
- Ban đầu, khi tổ chức DH một số kiến thức theo tiến trình đã soạn thảo ở lớp ThN, HS còn bỡ ngỡ, thụ động và
chưa mạnh dạn nêu lên các dự đoán hiện tượng TN sắp xảy ra, nhưng ở các tiết học sau thì HS đã mạnh dạn hơn trong
việc nêu lên dự đoán hiện tượng.
- Ở các tiết học trước các em HS còn thụ động, chưa mạnh dạn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập như:
giải thích hiện tượng TN vừa quan sát, đóng góp ý kiến trong thảo luận nhóm,…thì ở các tiết học sau HS đã
mạnh dạn hơn, chủ động hơn trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập.
- Không khí lớp học ở lớp ThN sinh động hơn, HS học tập tập trung hơn, hứng thú hơn so với nhóm ĐC
thể hiện qua số lần phát biểu và tham gia xây dựng bài học.
- Ở các lớp ThN thì tư duy vật lí của các em HS được phát triển hơn so các em HS ở lớp ĐC. Vì ở lớp
ThN GV luôn sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS như: đề xuất vấn đề nghiên cứu để mở đầu bài học,
giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng kiến thức. Do đó để chiếm lĩnh được tri thức thì bắt buộc các em phải
thực hiện các thao tác tư duy như: Quan sát, thu thập thông tin và xử lí số liệu, phân tích, so sánh…qua đó tư
duy vật lí của các em được phát triển.
Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2
Kết quả về mặt định lượng
20
Để đánh giá chất lượng kiến thức của HS ở lớp ĐC và ThN, GV cho HS thực hiện 02 bài kiểm tra 15 phút và
01 bài kiểm tra một tiết dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm khách quan (xem phụ lục ). Mục đích của bài kiểm tra là so
sánh kết quả học tập của HS ở các lớp ThN và ĐC, sau đó tiến hành lập bảng thống kê kết quả điểm các bài kiểm tra
và sử dụng các tham số thống kê đặc trưng để tính toán.
Bảng 4.1. Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra
Nhóm Tổng số
bài
Số bài đạt điểm xi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ĐC 816 0 0 0 55 121 149 172 130 101 67 21
ThN 831 0 0 0 20 43 84 130 202 165 140 47
Bảng 4.2. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra
Nhóm Tổng số
bài
Số % bài đạt điểm xi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ĐC 816 0 0 0 6,74 14,83 18,26 21,08 15,93 12,38 8,21 2,57
ThN 831 0 0 0 2,41 5,17 10,11 15,64 24,31 19,85 16,85 5,65
Bảng 4.3. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra
Nhóm Tổng số
bài
Số % bài đạt điểm xi trở xuống
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ĐC 816 0 0 0 6,74 21,57 39,83 60,91 76,84 89,21 97,43 100
ThN 831 0 0 0 2,41 7,58 17,69 33,33 57,64 74,50 94,34 100
Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài
kiểm tra
Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài
kiểm tra
Biểu đồ 4.2. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích
của 3 bài kiểm tra
Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3
bài kiểm tra
21
Bảng 4.4. Bảng tổng hợp các tham số thống kê
Nhóm Tổng số
bài
X S V(%)
mXX
ĐC 816 6,07 1,78 29,32 2,18.10-3 6,07±2,18.10-3
ThN 831 7,1 1,67 23,52 2,01.10-3 7,1±2,01.10-3
Dựa vào những tính toán ở trên, đặc biệt từ bảng tổng hợp các tham số thống kê (Bảng 4.4) và đồ thị các
đường lũy tích (Đồ thị 4.1, Đồ thị 4.2), chúng tôi rút ra những nhận xét sau:
- Điểm trung bình cộng của lớp ThN cao hơn lớp ĐC.
- Hệ số biến thiên của lớp ThN nhỏ hơn lớp ĐC, chứng tỏ độ phân tán giá trị điểm số của lớp ThN là
nhỏ hơn.
- Đường lũy tích của lớp ThN nằm ở bên phải và phía dưới so với lớp ĐC, chứng tỏ chất lượng học tập
của HS ở lớp ThN là tốt hơn.
Kết quả TNSP chứng tỏ kết quả học tập của lớp ThN cao hơn kết quả học tập của lớp ĐC. Tuy nhiên, để kết
quả học tập có độ tin cậy cao hơn, số liệu cần được kiểm định thống kê.
Kiểm định giả thiết thống kê
Để trả lời câu hỏi: Kết quả học tập của các lớp ThN cao hơn lớp ĐC có thực sự là do PPDH mới hay
không, chúng tôi tiếp tục phân tích các số liệu bằng phương pháp kiểm định giả thiết thống kê.
Muốn vậy chúng tôi đi kiểm định giả thiết H0: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX là không có ý nghĩa, với
mức ý nghĩa α Nói cách khác không có sự khác biệt giữa hai hình thức DH.
Giả thiết H1: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX
là có ý nghĩa thống kê (tức là nếu tổ chức HĐNT cho HS
trong DH phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ trợ của TNTT thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học
tập và hiệu quả DH).
Ta tính đại lượng F: với
2
2C
SThNF
SĐ
, nếu F < Fα thì sự khác nhau giữa 2
SThN và 2
CSĐ là không có ý nghĩa
với
21, 67
0,882
1, 78FThN
Với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do fThN=831–1=830 và fĐC=816–1=815, tra bảng phân phối F ta có
giá trị tới hạn Fα = 1,26.
Như vậy từ kết quả tính toán, ta thấy F < Fα , nghĩa là sự khác nhau của hai phương sai 2
SThN và 2
CSĐ là
không có ý nghĩa. Do đó ta tính đại lượng kiểm định t theo công thức:
.ThN ThĐC ĐC
CTh Đ
N
N
X X N Nt
S N N
(1)
Với 2 2( 1) ( 1)
2
ĐThN ThN
ThN
C ĐC
ĐC
N S N SS
N N
(2)
Sau khi tính được giá trị t, ta so sánh giá trị t vừa tìm được với giá trị tới hạn tα trong bảng student ứng với
mức ý nghĩa α và bậc tự do f = NThN + N ĐC - 2
- Nếu t t thì bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1.
- Nếu t t thì bác bỏ giả thiết H1, chấp nhận giả thiết H0.
Vận dụng công thức (2): 2 2
(831 1).1,67 (816 1).1,781,72
831 816 2S
22
Sau đó thay vào (1), 7,1 6,07 831.81612,15
1,72 831 816t
Bậc tự do f = NThN + NĐC - 2 = 1645, tra bảng phân phối student với mức ý nghĩa α = 0,05, ta có tα=1.96.
So sánh t và tα ta thấy t > tα chứng tỏ sự khác biệt giữa ThNX và ĐCX là có ý nghĩa. Vì vậy bác bỏ giả thiết H0,
chấp nhận H1.
Sau khi dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý số số liệu TNSP cho phép chúng tôi rút ra kết luận sau:
- HS ở các lớp ThN nắm vững kiến thức hơn HS ở các lớp ĐC.
- Việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã thực sự góp phần vào việc tích cực hóa
HĐNT cho HS, qua đó góp phần nâng cao chất lượng học tập của HS và hiệu quả DHVL ở trường phổ thông.
KẾT LUẬN
Đối chiếu với mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài đã giải quyết được những vấn đề sau đây:
1. Về mặt lí luận
- Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì TNTT ngày được phát triển và mở rộng.
Hiện nay, TNTT không chỉ là những TN đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TN phức tạp và có tính hiện
đại. Chính vì vậy, qua nghiên cứu chúng tôi đã làm rõ nội hàm của khái niệm TNTT và phân TNTT ra làm 3
loại, đó là: TNTT đơn giản; TNTT phức tạp và TNTT hiện đại.
- Căn cứ vào những ưu điểm của TNTT, cũng như các yêu cầu về tự tạo TN, chúng tôi đã đề xuất được
quy trình tự tạo TN. Quy trình này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội
dung bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị các vật
liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN.
- Để có thể khai thác có hiệu quả các TNTT này trong DHVL nhằm tích cực hóa HĐNT, chúng tôi đã đề
xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. Trong quy trình này chúng tôi đã chỉ ra
cách sử dụng TNTT ở các giai đoạn khác nhau của QTDH, đó là: sử dụng trong đề xuất vấn đề, sử dụng trong
giải quyết vấn đề và sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức.
2. Về mặt thực tiễn
- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần
“Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, đó là: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen
động lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự
phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng;
TN hiện tượng cộng hưởng và TN sự phản xạ sóng.
- Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế
được 7 tiến trình DH trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS. Để
việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đạt hiệu quả, phát huy TTC nhận thức của HS trong
học tập theo tiến trình DH đã thiết kế thì phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Tạo ra được sự ngạc nhiên, bất ngờ; sự mâu thuẫn trong nhận thức của HS nhằm kích thích lòng ham
hiểu biết, hứng thú học tập và đồng thời tạo điều kiện cho HS bộc lộ những quan niệm sai lệch của mình để GV
tìm cách khắc phục và sửa chữa.
+ Tạo ra được không khí lớp học thân thiện để HS mạnh dạn trong việc đề xuất dự đoán hiện tượng, giải
quyết nhiệm vụ học tập (quan sát, tiến hành TN và giải thích hiện tượng) và vận dụng kiến thức đã học vào thực
tiễn. Các hoạt động đó đều góp phần vào việc tích cực hóa HĐNT của HS trong học tập.
23
3. Kết quả TNSP
- Các TNTT được thiết kế, chế tạo và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS là những phương tiện rất cần
thiết cho việc hình thành kiến thức, kiểm tra tính đúng đắn của tri thức; rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, kích thích
hứng thú học tập mà còn góp phần vào việc phát triển nhân cách toàn diện cho HS. Qua đó cho thấy, các TNTT
được thiết kế, chế tạo là có tính khả thi và mang lại hiệu quả trong quá trình DHVL.
- Các tiến trình DH với sự hỗ trợ của TNTT là hợp lí, phù hợp với nội dung bài học và khả năng nhận thức
của HS. Các tình huống học tập với sự hỗ trợ của TNTT được GV sử dụng và đưa ra đúng lúc làm cho giờ học
trở nên sinh động và HS phấn khởi trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập. Trong từng giai đoạn của tiến trình
DH như: đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng kiến thức thì TTC nhận thức của HS được thể
hiện qua các hoạt động như: đề xuất dự đoán hiện tượng nghiên cứu sắp xảy ra; tiến hành TN kiểm tra; vận
dụng kiến thức vào giải thích hiện tượng; tự thiết kế, chế tạo TN minh họa kiến thức đã thu nhận được.
- Kết quả tính toán thống kê cho thấy, kết quả học tập của HS ở các lớp ThN cao hơn kết quả học tập của
HS ở các lớp ĐC. Sau khi dùng phương pháp toán học để kiểm định giả thiết thống kê, ta thấy giá trị t > tα chứng
tỏ sự khác biệt giữa ThNX và ĐCX là có ý nghĩa. Vì vậy bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1. Kết quả
TNSP thu được của đề tài có đủ cơ sở để khẳng định việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS đã thực sự góp
phần nâng cao chất lượng học tập của HS và hiệu quả DHVL ở trường phổ thông.
4. Một số kiến nghị
Để việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao nói riêng và
các phần khác trong chương trình vật lí phổ thông nói chung mang lại hiệu quả thì cần phải có sự nỗ lực phấn
đấu của các cấp quản lí giáo dục và đội ngũ GV vật lí ở các trường phổ thông, cụ thể:
- Các cấp quản lí giáo dục cần thường xuyên phát động phong trào thi đua tự làm đồ dùng DH cho GV ở
các trường phổ thông. Khuyến khích GV xây dựng và sử dụng TNTT trong DH nhưng phải đảm bảo theo đúng
các yêu cầu của việc thiết kế, chế tạo và sử dụng TN trong DHVL.
- Tổ chức tập huấn, bồi dưỡng kĩ năng thực hành TN cho GV, khuyến khích GV mạnh dạn áp dụng các
hình thức DH tích cực trong DHVL.
- Có sự đánh giá, ghi nhận về việc xây dựng và sử dụng TNTT trong DHVL.
24
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
1. Lê Văn Giáo, Nguyễn Hoàng Anh, “Sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí giáo
dục, số đặc biệt (12/2012), trang 50 – 51.
2. Nguyễn Hoàng Anh, “Chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí giáo
dục, số 302 kì 2 (01/2013), trang 56 – 57.
3. Nguyễn Hoàng Anh, “Sử dụng TN tự tạo và TN giáo khoa trong dạy học vật lí”, Tạp chí giáo dục, số 315 kì 1
( 8/2013), trang 43 – 44.
4. Nguyễn Hoàng Anh, “Tích cực hóa HĐNT của HS trong dạy học vật lí thông qua sử dụng TN tự tạo”, Tạp chí
giáo dục, số 321 kì 1 (11/2013), trang 50 – 51.
5. Nguyễn Hoàng Anh, “Tự tạo TN hỗ trợ dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí khoa học Đại học Đồng
Tháp, số 06 (12/2013), trang 35 - 40.
6. Nguyễn Hoàng Anh, Lê Thanh Huy, “Tự tạo TN và sử dụng vào dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí
giáo dục, số đặc biệt (9/2014), trang 142 – 143.
7. Lê Văn Giáo, Nguyễn Hoàng Anh, “Tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TN tự tạo trong dạy học vật lí”,
Tạp chí giáo dục, số 343 (kì I - 10/2014), trang 45 – 46.
8. Nguyễn Hoàng Anh, Lê Văn Giáo, “Tích cực hóa HĐNT của HS với sự hỗ trợ của TN tự tạo trong dạy học
vật lí”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học sau đại học lần thức II Huế (10/2014), Nhà xuất bản Đại học Huế.
9. Nguyễn Hoàng Anh, Võ Thành Vĩnh, “Tự tạo TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn trong dạy học vật
lí ở trường phổ thông”, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 110 (10/2014), trang 36 - 38.
10. Nguyen Hoang Anh (December 17-19/2014), “Proposing self - made experiments process and using experiments
to organize the student's teaching activities in secondary schools”, The 6th International Science, Social Sciences,
Engineering and Energy Conference, organized by Udon Thani Rajabhat University Thailand, page 204.
1
INTRODUCTION
1. Reason to select the topic
We are living in the XXI century, a century that human knowledge is regarded as the decisive
factor to the development of society. To meet the increasing development of society, human resources
was considered the deciding factor, therefore this poses for education is to train new people have
sufficient quality and capacity; dynamic and creative to meet with the level of development of the society.
Wanted to require the education sector must have a comprehensive innovation about objectives, content
and teaching methods towards promoting a positive, self-reliance and creativity of students.
The objective of general education, teaching must promote positive, self-discipline, initiative and
creativity of students. That was detailed in article 28 of the law on education (2005): “The methods of
general education must to promote a positive, self-discipline, initiative and creativity of students; match
the characteristics of each class, subjects; fostering self-learning method, the ability to work in teams;
skills to apply knowledge into practice; the emotional impact, bringing joy, the excitement for students in
learning".
Situation of teaching physics in high schools now show, teaching physics knowledge for students
still heavily presentations, transfer of knowledge one-way, teacher only explains, illustrates, and
notifications of available knowledge, students just sit to listen, acquire knowledge and remembering a
passive way, still not yet focuses on harnessing the means of teaching and experiments in teaching.
Therefore to enhance the quality of education in order to train students to become the new workers to
meet the human resources for the career development of the country, at the 8th Conference the Party
Central Executive Board XI (Resolution No. 29-NQ/TW) on the basic of innovation, comprehensive
education and training and meet the requirements of industrialization-modernization in conditions of
market economy Socialist orientation and integration. Resolution specified: “Continued strong innovation
of teaching and learning method in modern teaching; promote positive, proactive, creative and apply
knowledge and skills of learners; overcome to impose entrance indoctrinated one way, memorize
mechanically. Focusing to teach how to learn, how to think, to encourage self-learning, provide the basis
for the self-updating and renewal of knowledge, skills, capacity development ... ". The resolution also
specified in the educational process must promote positive, initiative and creativity of students, students
must be active subjects of cognitive processes and proactive in occupying the knowledge.
Physics is an experimental science, the physics knowledge are drawn from observations and
experiments. The laws of physics or theoretical physics have also become physical knowledge when the
empirical verification. So, in teaching physics in high schools the experiment has always been a very
important role, with a great impact in improving the quality in occupying the knowledge and skills of
students. On the other hand, the necessity of experiments in teaching physics in high schools also also are
regulated by the rules of common perception of people that Lenin had pointed out: “From the vivid visual
to abstract thinking and from abstract thinking to vivid Visual”.
The part "Mechanics" 12th grade physics advanced is relatively difficult, the phenomenon has
abstraction, so it needs to be visually in teaching process. However, the laboratory equipment of this
section in some high schools is limited, so to contribute to improving efficiency of teaching this section
we have chosen to study the topic: Constructing and using self – created experiments of activating
student’s cognitive activities in teaching physics of 12th grade advanced in part “Mechanics”.
2
2. Purpose of the research study
- Proposing the process of self - created experiments and apply that process creating some experiments
in part “Mechanics" 12th grade physics advanced.
- Proposing the process of using self - created experiments of activating student’s cognitive activities
and apply that process to design process of teaching some knowledge in part “Mechanics" 12th grade
physics advanced.
3. Scientific hypothesis
If proposing the process of self - created experiments and proposing the process of using self - created
experiments, on that basis to create experiments and use to organize cognitive activities for students in
teaching physics will promote positive for students in learning, thereby to contribute to improving the
efficiency of teaching physics in high schools.
4. Research tasks
To achieve the purpose of the research, subjects must perform the following tasks:
- Study theoretical bases on cognitive activity of students in teaching physics.
- Study the theoretical bases of cognitive activities and the use of self - created experiments in the
positive cognitive activity of students in teaching physics.
-Study to propose the process of self - created experiments.
- Study to propose the process of using self - created experiments to organize cognitive activities for
students in teaching physics.
- Study the status of infrastructure, laboratory equipment, the status of the construction and using self-
created experiments in teaching physics in high schools.
- Study the contents, the program in part "Mechanics" 12th grade physics advanced in high schools.
- Study creating some experiments in part "Mechanics" 12th grade physics advanced in high schools.
- Design teaching process some knowledge in part "Mechanics" 12th grade physics advanced with the
support of self- created experiments.
- Conduct teaching pedagogic practice to evaluate the effectiveness of using self-created experiments
in the positive direction of cognitive activity of students
5. Study subjects
Activity teaching and learning physics in high schools with using of self-created experiments.
6. Scope of the study
Study the construction and using self-created experiments in teaching some knowledge in part
“Mechanics" 12th grade physics advanced.
7. Study method
The study methods included: Theoretical research method; Practical research method; Pedagogical
Experimental method; Methods of mathematical statistics.
8. Contribution of the thesis
In terms of theory
- Based on the study of the concept of self-created experiments, based on the characteristics and the
signs of self-created experiments, the author has clarified the catalepsy of self-created experiment and
classify self- created experiment.
- Based on the advantages of self - created experiments, as well as the requirements for creating
experiments and the purpose of using experiments in teaching, we have proposed the creating
experiments processes. This process is done in 9 steps, that is: Specify targets of teaching; Research the
3
lesson content; Learn situation facilities, laboratory equipment; Proposed, selected the plan of
experiments; Prepare the materials, tools and necessary components; Machining, fabrication of
experiment instruments; Experimental assembly; Conducting experiments and complete experiments.
- To be able to effectively exploit the self-created experiments in teaching physics to positive
perceptions of the operation, we have proposed the use of self-created experiments procedures to organize
the student’s cognitive activities in teaching physics. In this process we have shown how to use the self-
created experiments in the different stages of the process of teaching, that is: use in the proposed
problem; use in problem solving and use in consolidating and applying knowledge.
In terms of practical
- Based on the process of self-created experiments proposed, we conducted to design and
manufacture 9 experiments in the part "Mechanics" 12th grade physics advanced, that is: Experiment of
stationary wave; Experiment records harmonic oscillator graph; Experiment of conservation angular
momentum; Experiment surveys cycle oscillation of the pendulum single; Experiment of the moment of
inertia of the solid depends on the distribution of mass on the axis of rotation; Experiment of angular
momentum of solid on the axis of rotation; Experiment of wave interference; Experiment of resonance
phenomena and experiment of wave reflection.
- Use the process of using self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in
teaching physics proposed and experiments were built, we conducted to design 7 teaching process in part
"Mechanics" 12th grade advanced. The learning process in general and self-created experiments in
particular has been conducting teaching pedagogical pratice in high schools in Dong Thap province and
the first step has affirmed the feasibility and effectiveness of this experiment in the stimulation of learning
interest, promoting positive perception of students in the teaching process and contribute to improving
students' academic results.
9. Structure of the thesis
Besides the introduction, conclusion, references and appendices, the contents of the thesis consists of
4 chapters:
Chapter 1: Overview of the issue
Chapter 2: Theoretical bases of construction and using self-created experiments of activating student’s
cognitive activities in teaching physics in high schools.
Chapter 3: Constructing and using self-created experiments in teaching physics of 12th grade advanced in
part “Mechanics”
Chapter 4: Teaching pedagogic practice
Chapter 1. Overview of study issues
1.1. The experimental study on self-created experiments and and using self-created experiments in
teaching physics
1.1.1. The study abroad
In the world, nowadays people were interested to three trend extraction, using experiments and
visual aids in teaching physics, that is: the trend of modernization; Multimedia trends and research,
exploitation and using self-created experiments.
4
In the world, the study in designing, manufacturing and using self-created experiment was
interested very early by the economics and efficiency of it in teaching. This type experiment began to be
interested by the educators in Canada, which organized by "Les petis desbrouillads" pioneer, then
develop to many other countries such as: Germany, France, the USA, China, Romania ... The objective of
the study is aimed to create and using experiments towards enhancing the visual in teaching process and
practice skills experiments for students, through experiments were made by the students with the
materials easy to find in life. At the International Conference held at the University General of Cairo,
Egypt discuss topic: “Simple experiments, low costs and illustrations in teaching physics”, there are a lot
of reports mention the role and potential of this type of experiment in teaching physics in high schools. In
Asia and Oceania, the issue of DIY in teaching are conducted with the sponsorship of UNESCO in
“Reformation of education program to develop” under the title "Development of inexpensive teaching
equipment".
In Germany, there were many authors interested to sudy about self-created experiment as: Hans-
Joachim Wilke; D.K Nachtigall; G. Tronicke… These authors have invested in research on types of
experiments and has published the results of research in many different projects, such as: “Experimente
mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2007); “Experimente 1& 2, Blechendose. Klettverlag
Stuttgart – Leipzig (2008) của Hans-Joachim Wilke và G. Tronicke. Hay “Qualitative experimente mit
einfachen Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) of the authors DK Nachtigall, J. Dieckhufer, G. Peters. In
this projects the author has created and guide how to use experiments in different parts such as:
Mechanical, Thermal, Electrical, Optical... Most of the experiments are self-created simple experiments
were made from materials easy to find such as: cans, bottles of mineral water... In addition, there are
many authors such as: j. Duit, w. Kamel Wassef; M. El-Khishin; N. K Gobran also interested in research
on this issue.
The current trend does not just stop at self-created simple experiments that people are increasingly
interested in self-created complex experiments. Author Simon Fridrich Klaus, in the subject of his
doctoral thesis was created some experiments to teach for the blind and the experiments were built quite
elaborate and complex.
1.1.2. The domestic study
In Vietnam, in recent years has also had many the studies of the educator, teaching theoretical
research on self- created experiments as: Nguyen Thuong Chung, Pham Dinh Cuong, Nguyen Hung Lieu,
Le Van Giao, Ha Van Hung - Le Cao Phan, Nguyen Ngoc Hung, Dong Thi Dien… The author has
studied self creating experiments and using self-created experiment in the different purposes: using self-
created experiments as a means to positive the cognitive activities of students; using self- created
experiments in detecting and overcoming false views of students; using self- created experiments as a
means of support in teaching organization: tectonics teaching, group teaching, teaching projects...
In the work of thesis “The study of students ' conceptions about some physics concepts in optical
section, Electrical and teaching those concepts in junior high schools” of Le Van Giao author, the
author has studied a systematic about the conception of students in teaching general and conception of
students about some concepts in optical section, Electrical in particular. In this study, the author has
viewed self- created experiments are one of the means in detecting and overcoming false views of
students in teaching physics in high schools. The author has studied creating 12 experiments in optical
section, Electrical and have applied those experiments in teaching process of overcoming false
conception of students. In the process of teaching that teachers use self- created experiments were
5
designed to propose issue, expose students' conception, then teachers conduct experiments to make
students see the nonsense of the false conception of themselves, on that basis to form conception of
physics for students.
In the topic of research “Some measures for improving the quality of teaching Mechanical
vibration section and mechanical waves grade 12 for the older students in the regular education
centers”, Ngo Quang Son author has made 3 measures for improving the quality of teaching physics in
the regular education centers, that is: Compiling documentation guided self-study and reference
document in Mechanical vibrations section and mechanical waves grade 12 for the older students;
Increased use of self- created simple experiments and pratice self-learning skills for older students. In
which the author has special emphasis to measures creating and using self-created in experiments in
teaching, because according to the author, experiments as a means are important in teaching physics. In
his study, the author has designed, built 8 simple experiment in Mechanical vibrations section and
Mechanical waves and have applied to the drafting 6 document for self-study guidance and a reference
document physics terms in Mechanical vibrations section and Mechanical waves grade 12.
In teaching physics, the study of the construction and using self-created experiments towards
developing positive awareness activities creativity of students is also interested in research by Dong Thi
Dien and Le Cao Phan author. In the topic of research Building and using simple experiments in teaching
Mechanical 6th grade towards developing positive awareness activities, and creativity of students of
Dong Thi Dien. Authors studied theoretical basis of teaching physics oriented to promote awareness,
creativity of students; the role of experiments in teaching physics. especially the need of building and
using simple experiments in teaching physics and the position of the simple experiment in the teaching
process of problem solving. The work of study has designed, built new, improved and perfected 15
simple construction in mechanical of physics grade 6. The author has applied the theoretical basis of the
logic diagram of the scientific process to solve problems when building, testing and application a specific
knowledge and self-created simple experiments were built into the design 6 process of teaching physics
Mechanics section garde 6. In particular the teaching process, teachers are always oriented to help
students in receiving academic tasks and solve quests. After each class, the teacher assigned homework
study for students to find out materials self- proposed experiments relating to content knowledge learned.
Author Le Cao Phan with the work of thesis Building and using DIY experiment to positive active
learning of the operation of students in junior high schools, studied the theoretical basis of the role of
general physics experiment and DIY experiments in particular to positive the physics learning activities
of students in junior high schools. In thesis, the author has studied building and proposed 26 DIY
experiments with the cheap materials and easy to find in daily life; proposed 5 plan to organize learning
activities with DIY experiment and design 9 lesson plans to illustrate the experimental plan proposed
towards promoting positive of awareness of students in teaching. In each specific teaching process,
teachers eternally organize learning situation required the student to think and answers or orientation and
help students in solving the learning task.
In addition to the study of the construction and using experiment towards positive the cognitive
activities of students in teaching physics also is interested in research by Huynh Trong Duong author. In
the work of thesis "Building research and using experiment towards positive the cognitive activities of
students in teaching physics in junior high school”, the author has studied theoretical basis of positive
the cognitive activities of students in general teaching and teaching physics in particular; analyse and
specify the role of physics experiments in promoting positive awareness in physical activity of students.
6
In the topic of research, the author has proposed 5 pedagogical measures towards positive physical
activity awareness of students in junior high school; proposed 6 measures to use experiment in teaching
physics towards positive the cognitive activities of students. The author has built 10 physics experiments
and conducted to design the process of teaching some physics knowledge grade 7, grade 7 towards
developing positive awareness activities creativity of students through the use of experimental measures
proposed. In the process of teaching physics, positive awareness and positive creativity of students are
assessed through facial expression on status of students as: energetically, lively learning air ...
In teaching physics, the study of the construction and use of laboratory equipment towards
developing positive awareness activities, creativity of students is also interested in research by the
author: Nguyen Anh Thuan, Dang Minh Chuong, Duong Xuan Quy... In the work of thesis “Building
and using laboratory equipment in teaching of mechanical wave program in grade 12 high School
towards developing positive awareness activities and creativity of students" by Nguyen Anh Thuan, the
author has studied the building and used laboratory equipment in teaching physics towards developing
positive awareness activities, creativity of students. In the work of study, the authors have proposed the
process of building the laboratory equipment and procedures to use laboratory equipment in teaching
physics. Base on the process of building the laboratory equipment proposed, the author has built 5
laboratory equipment, which is: water wave channel; transverse wave model; laboratory equipment on
the phenomenon of waves on the elastic material; water wave tray and sound source using the IC in
teaching chapter " Mechanical wave". With 5 laboratory equipment has been built the author has
conducted 4 lesson plans according to the diagram of the process to resolve issues when building a
specific knowledge towards the development of positive awareness activities, the creativity of the
students. In the process of teaching organization, the development of positive properties, creativity of
students is reviewed through each specific lessons in teaching pedagogic practice process as: speech
students anticipate and propose experiments test the predictions; students use the more accurate wording
in explaining and proposed the plan of experiment; the teacher guide and student organizations actively
participate in the process of building knowledge…
In the work of thesis Build and use laboratory equipment to practice towards developing positive
learning activity and creativity of students in teaching of chapter mechanical Oscillator grade 12 in high
school of Duong Xuan Quy, the author studied the Organization of teaching problem solving in the form
of group activities toward positive properties development awareness and develop innovative ability of
students in teaching physics. In which the author has built 6 practice laboratory equipment in chapter
mechanical oscillator, include: the experiment of horizontal pendulum springs; the experiment of
pendulum springs vertical; simple pendulum experiment;physical pendulum experiments; and forced
oscillation experiment; the experiment of Oscillation synthesis and forced oscillation experiment. In
which the author used the laboratory equipment has built and applied the teaching process to solve the
problem by the way of inference theory to organize teaching in the form of group activities, drafted 4
lesson with 6 the content knowledge in chapter mechanical Oscillator developing positive properties and
innovative capacity of the students. In the process of teaching knowledge use laboratory equipment to
practice, authors are performed the diagram of the proposed, which is: do the research problem arose;
solving problems and draw conclusions.
1.2. The problem to be solved for thesis
Over time and with the development of science, the catalepsy of concept of self-created
experiment was developed and expanded. At present, self-created experiments is not only the simple
7
experiments, low costs that it is possible the complex experiments and modernity. Therefore to be able to
understand more fully about the kind of experiments in teaching physics to harness and use effectively in
the teaching process, in research about self-created experiment need to create greater clarity in terms of
the catalepsy meaning of this concept and classification.
Self-creating experiments ensure the scientific, pedagogical, feasibility and develop its role in the
teaching process, especially the cognitive activities of students in teaching physics the self-creating
experiments and using in teaching organizations need to follow a certain process, therefore it is needing to
study the proposed the process of self-created experiments and proposing the process of using self -
created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching process. Based on the
proposed process, manipulate that process self-creating some experiments in part "Mechanics" 12th grade
physics advanced and use to organize the cognitive activities for student in teaching physics. The part
"Mechanics" 12th grade physics advanced has the content knowledge is relatively difficult, abstract
properties compared with cognitive abilities of students, so it needs to be directly observing through
experiment. Besides, the laboratory equipment in high schools of this section lacks and limitations.
Therefore, the study of construction and using self-created experiments in teaching this section is very
necessary, feasible. With this research, the problems posed for the subject of the thesis is to solve the
following problems:
- Needing to clarify the catalepsy of the concept of self-created experiment and classify self-
created experiment.
- Proposing the process of self - created experiments and apply that process self-creating some
experiments in part "Mechanics" 12th grade physics advanced.
- Proposing the process of using self - created experiments to organize the student’s cognitive
activities in teaching physics and apply that process to design the teaching process in the positive
direction of the student’s cognitive activities in teaching some knowledge in part "Mechanics" 12th grade
physics advanced.
Chapter 2. Theoretical bases of construction and using self-created experiments of activating
student’s cognitive activities in teaching physics in high schools
2.1. Cognitive activity of students in teaching physics
2.1.1. Cognitive processes of students
Cognitive activity of students in teaching physics also underwent three stages like the cognitive
process of human, that is: cognitive of feeling, cognitive of intuition and cognitive of practices. Three
stages has a relation with each other. Inside, cognitive of feeling is the first stage of the cognitive process.
In this stage it helps people form the feeling, intuition and symbol of the things, phenomena, as the basis
for the process of the next cognitive is cognitive of intuition.
Cognitive of intuition is called thinking, the stage reflect the properties inside the nature of things
the phenomenon, relationships with regularity and cognitive of intuition is expressed in such forms as:
concept, judgements and deductive. So, in teaching physics for students to understand the nature of the
phenomena to come to a phenomenal concepts, judgment, deductive in the cognitive process requires
students always to perform the manipulation of thinking such as: analysis, synthesis, compare... and
8
cognitive actions such as: determining the nature of things, finding the causes and determine the
relationship.
The final stage of the cognitive process, which is aware of the practices. Cognitive of practices has
the role of testing knowledge acquired. Thus, the practice is not only the starting point of cognitive, role
factors crucial to the formation and development of cognitive but also where perception is always aiming
to test the correctness of it. So that the practices is basis, motivation, purpose of cognitive and the
standard to check the truth.
In fact of teaching, the physical phenomenon are very rich, diverse and complex. So in the process
of teaching physics, students can self operate and dominate the knowledge, teachers should train students
with physical actions cognitive, such as: Observing the natural phenomena, identify the properties outside
of things, phenomena; Analyze a complex phenomenon into a simple phenomena.
In cognitive activity of Students always occur two manipulators: manipulation material and
manipulate thinking. Manipulation material, that is: recognize by the senses; Use the measuring
instruments; Doing experiment (layout, assembly, operating equipment)… manipulate thinking includes:
analysis; synthesis; compare; abstraction; generalization; specification; inductive inference; deductive
inference and similar inference.
2.1.2. Organize the student’s cognitive activities in teaching problem solving
In the process of teaching to promote the positive cognitive of students, we have to find out the
problematic situations in teaching, the phases of the teaching process of problem solving.
2.2. Positive the cognitive activities of students in teaching physics
In the process of teaching to enhance the quality and effectiveness of teaching and help teachers get
to know students have positive or not, we have studied the concept of positive properties, Positive the
cognitive activity, the positive expression of cognitive and measures to promote the positive cognitive of
students in teaching physics.
2.3. Self-created experiments
2.3.1. Concept
In the process of study to design, manufacture and self-created experiments in teaching physics, the
author has taken the various definitions of self-created experiments.
According to Hans-Joachim Wilke author (Germany): “Self-created experiment is the experiments
are used in teaching physics and self-created with the materials and popular tools in daily life”.
The author h. Joachim Schlichting, c. Berthold, d. Binzer, m., h. Herfert Hilscher, j. Kraus, c.
Möller ... for that: “Self-created experiment is the experiments are created with means primarily by hands
with the material in daily life”.
According to Le Cao Phan author: “DIY experiment is the experiments are performed by teacher or
students with the materials easy find out, low costs, locally available, consistent with the circumstances of
the school and students”.
Dong Thi Dien author also say: “Simple experiment is the experiment which the fabrication of tools
experiment requires less material, easy to manufacture tools experiment and machining construction
materials easy layout, manipulate and not spend a lot of time”.
The above definition has content and different expressions but have in common is:
- The most important element of self-created experiments are made by hand, the hand is means
primarily to create experiments.
- The materials use to design, manufacture experiment is the popular tools and easy find in daily life.
9
Over time and with the development of science, the self-created experiment was developed and
expanded. At present, self-created experiments is not only the simple experiments, low costs that it is
possible the complex experiments and modernity. Therefore, we can understand: “Self-created
experiments are the experiments from simple to complex was created primarily by hand from raw
materials, equipment, components common in daily life and are used in the teaching process”.
2.3.2. Classify self-created experiments
2.3.2.1. Self - created simple experiments
Self - created simple experiments are the experiments was created from materials, popular tools and
easy to find such as: beer cans, bottles of mineral water, wood… Self - created simple experiments often
are qualitative experiments. People also can call self - created simple experiments are simple, low costs
experiments.
2.3.2.2. Self - created complex experiments
Self - created complex experiments are the experiments was created from popular tools, combined
with the mechanical, electrical equipment and popular components (resistors, LEDs ...), there is the
process of machining, fabrication complex.
2.3.2.3. Self-created modern experiments
Self-created modern experiments are the experiments was created in which there is to use the
equipment and modern electronic components such as: microcontrollers, electronic circuits, circuit
boards, LED 7- segment... These experiments are often the automatic equipment.
2.3.3. The advantages and limitations of self-created experiments
Advantages
- Contributing to enriching the visual media, thereby visualizing the phenomena and physical
processes.
- Ease of fabrication (for self-created simple experiments): materials, instruments and components
easy to find, the means used to simple machining without complex skills.
- Condition to perform the experiment: not strict requirements about infrastructure such as: electric
network, classroom Department... so it can conduct at different high schools.
- The arrangement and conduct experiment is simple, not spend a lot of time.
- The results of experiment: clear, easy to observe, attractive and stimulate interesting in learning of
students; Closeness to the phenomena in daily life
- Easy operation: assemble, disassemble the parts of instruments experiment.
- Easy transportation, preservation and safety in manufacturing as well as in the process of
conducting experiments.
- Promoting positive, self-competence and skills practice experiments for students such as: propose
experiments; Experiment layout; Conducting experiments and handle the results of experiments;
Designed and manufactured experiment to illustrate the knowledge acquired.
Limitations: Besides these advantages, self-created experiments also have certain limitations, that
is the limit of the aesthetic and durability. These limitations are due to the instruments experiments are
handcrafted and machined by hand, not produced by technology lines.The limitations on the construction
are handcrafted and machined by hand, not produced by technology.
2.3.4. Self-created experiment in positive the cognitive activities of students in teaching physics
Self-created experiments contribute to stimulate interesting in learning physics of student
10
In teaching activities, the positive of the students involved and influenced by factors such as: needs,
motives and interested. Therefore in teaching physics, want to stimulate the interest of students the use of
self-created experiments in organizing the cognitive activities for students must create an surprise,
unexpected, the results of experiment contrary to predictions of the students then the underlying factors of
students such as: curiosity, curious, hyperactive of students will impact. Through it will stimulate are
interested in learning physics of students in class hours.
When teaching the lesson “The equation of solid dynamics around a fixed axis” 12th grade physics
advanced, teachers use self-created experiments to propose problems problems to be studied in order to
stimulate interest in learning physics of students as follows:
Teacher introduces the experimental instruments, arrange laboratory experiments as (Figure 2.1a)
and outlined the steps conducting experiments. After that, teacher requests students to predict
phenomena occured before conducting experiments.
Students predict phenomena of experiments mentioned occured: Two round box will roll down the
inclined plane at the same time; The round box 1 will roll down the inclined plane before the round box
2; The round box 2 will roll down the inclined plane before the round box 1.
Teacher conducts experiments for students observation, the results of experiments: The round box 1
will roll down the inclined plane before the round box 2 (Figure 2.1b), contrary to predictions of the
students and creating an surprise and unexpected for students, through it will stimulate are interested in
learning of students in class hours.
Figure 2.1a.b. Experiment of the moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass on the
axis of rotation
Self-created experiments a means to promote self-reliance and creativity of students
In the process of teaching to promote self-reliance and creativity of students in learning
activities, the assignment and guide the students design, manufacture experiment to verify the
knowledge acquired is a creative activity, demanding on high self-awareness, self-reliance of
students, therefore it’s very well in the positive the cognitive activities of students. The design,
fabrication experiment requires students to apply the knowledge learned into practice in order to propose
and select the plan of experiments, on the plan of experiments selected students will search the materials,
laboratory tools needed; self machining, manufacturing instruments experiments according to the plan
selected; then assemble, conduct experiments and explains the phenomenon of experiments. These
activities have contributed to the promotion of positive cognitive and practical skills training for students,
increase interest in learning of students and especially ensure the confidence of students for physics
knowledge. The use of known knowledge to explain the results of experiments requires students to
mobilize the knowledge which in many different parts of the program. Thus, the quality of students'
knowledge is advanced.
For these experiments were designed, fabricated by students when organizing teaching activities in
class, teachers should arrange the time for students to present to the class about the results achieved.
11
For example: after teachers assigned to each group of students and guide students how to design,
manufacture to illustrate knowledge “moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass
on the axis of rotation”. When organizing teaching activities in the classroom, teachers should take the
time for student groups report to the class about the results of experiments by the student groups designed
and manufactured.
Group 1, group 2 presentation to the class about the results of experiment was designed and
manufactured by the student groups (Figure 2.2a; Figure 2.3a). Then, conducting experiments to illustrate
the knowledge acquired and apply knowledge learned in explaining the phenomenon of the experiment
(Figure 2.2b; Figure 2.3b).
Figure 2.2ab. Experiment of the moment of inertia (designed and manufactured by group 1)
Figure 2.3ab. Experiment of the moment of inertia (designed and manufactured by group 2)
Self-created experiments contribute practical skills training for students
Physical awareness activities have a very tight relationship with practical skills and experiment is
one of the important means to promote positive awareness, practical skills for students in teaching, when
students have practical skills, the student will participate actively in the learning process in the class as
well as at home. So in teaching physics, the use of self-created experiments in organizing teaching
activities require self-reliance of students in the experimental plan proposed; assembly and manipulate
conducting experiments; Processing the results of experiments; Use the measuring tools. Thereby
contributing to the practical skills experiments for students.
Self-created experiments in test evaluation of knowledge, skills and artifice of students
In teaching physics, the use of experiments examine and evaluate the practical skills of students
based on the following criteria: Determine the purpose of the experiment; Arrange and conduct
experiments; Collect and process the results of experiments; Propose the plan of experiment.
The test evaluated of skills to apply knowledge of students can be conducted on the class or activity
self-study of students at home. In teaching physics, if self-created experiments are used to test the
evaluation skills to apply knowledge into practice of students based on the following criteria: Observe
and explain the results of phenomenon occurs; Layout and perform experiments under the guidance of the
teacher; Propose the plan of experiment to test knowledge acquired.
If self-created experiments are used to test the evaluation skills to apply knowledge into practice of
students in activity self-study of students at home based on the following criteria: Proposals are plans for
experiments; Machining, fabricated instruments experiment; The presentation is assembling, conducting
experiments; Collecting and processing the results of experiments.
12
2.4. Self-creating and using experiment in teaching physics
2.4.1. Self-creating experiment
2.4.1.1. The requirements for self-creating experiments
In terms of science
- Self-created experiments are constructed to ensure when conducting experiments must succeed,
creating clear phenomenon, true to nature of physics and control the impact factor;
- The process of designing and manufacturing need to apply new achievements in science; having
compact structure and convenient in the process of use (removable, arranged and conducted the
experiment); Ensure safe in use, easy to repair, preserving and transporting.
In terms of teaching
- Self-created experiment can be used in the different stages of the process of teaching as: proposed
problems to study, formation of new knowledge, reinforce and apply knowledge
- The results of the experiment must be associated with the content of the lesson, appearing at the right
time in the teaching process, at the same time the results of experiments must be used for the purpose of
teaching sensibly, logic and not forced; must be have short time, reasonable and the result immediately to
ensure on time of lessons.
- Creating the conditions for students to promote cognitive activities within and outside school hours
through the proposal and selected the plans for experiments, machining and tool manufacturing to
illustrate the knowledge acquired.
In terms of aesthetic
The laboratory instruments of self-created experiments must have a size large enough, ensure for
students in class observing to help students easily monitor the evolution of experiments phenomenon to
be able to draw the necessary conclusions; Have the appropriate colors and beautiful appearance attracted
the attention of the students, especially the need to highlight parts need to observe.
In terms of Economics
Self-created experiments are constructed to ensure low costs
through use of materials, tools, components are available and easy to
find in daily life.
2.4.1.2. The process of self-created experiments in teaching physics
Through research, we realize that the process of self creating
experiment could be performed under 9 steps: Step 1. Specify targets
of teaching; Step 2. Research the lesson content; Step 3. Learn
situation facilities, laboratory equipment; Step 4. Proposed, selected
the plan of experiments; Step 5. Prepare the materials, tools and
necessary components; Step 6. Machining, fabrication of experiment
instruments; Step 7. Experimental assembly; Step 8. Conducting
experiments; Step 9. Complete experiments.
2.4.2. Using self-created experiment in teaching physics
2.4.2.1. The requirements when using self-created experiment
- Clearly define the logic of the process of teaching, before
conducting experiment teacher determine the purpose of the
experiment (proposed problem, problem solving or reinforce and
apply knowledge).
Specify targets of teaching
Research the lesson content
Learn situation facilities
laboratory equipment
Proposed, selected the plan
of experiments laboratory
equipment
Prepare the materials, tools
and necessary components
laboratory equipment
Machining, fabrication of
experiment instruments
laboratory equipment
Experimental assembly
laboratory equipment
Conducting experiments
laboratory equipment
Complete experiments
Diagrams 2.1. The process of
self creating experiment
13
- Before conducting experiment, teachers orient students to the phenomenon need to observe.
Determine the student's task in observation or conducting experiment. For the quantitative experiments,
students must to set up the table of value measured before conducting experiments, processing the results
of experiments and draw conclusions about the signs, the relationship of the nature of phenomenon. For
quantitative experiments, students utterance the results observed and apply new knowledge to explain
phenomena.
- Clearly define the tools of experiment need to use, assembly diagrams, steps conducting
experiments. Needing to check the operation of the tools experiment before the lesson carefully,
proceeded to try the experiment many times to ensure when conducting experiment must succeed.
- When using the experiments to organize teaching activities must comply with the safety rules,
avoid the feeling of fear for each student when conducting experiments.
2.4.2.2. Organize the student’s cognitive activities in teaching physics with the support of self-created
experiment
Using self-created experiment in the stage proposed problems
In stages opening the lesson, self-created experiment are considered the media proved very effective in
the proposed issues to be studied in order to stimulate excitement, keen to find out the cause, the nature of
things the phenomenon. The use of experiment in this stages can perform in the steps followed: Introduces the
experimental instruments and laboratory layout; Outlined the steps conducting experiment; Based on the
knowledge, experience, availability of students, teachers request students to predict phenomena mentioned
before conducting experiments; Conducting experiments for students to observe phenomenon; From the result
of experiment, teacher suggests and guides the students said issues to be studied.
Using self-created experiment in the stage of problem solving
In this stages, two way to perform, that is: the Inductive way (using experiments to form knowledge)
and the interpretive way (verified knowledge by experiment).
- If using experiment to verify knowledge, teacher conducts experiments, students observe the
collection and processing of data. Then, the teacher orientation, helping in the formation of new
knowledge.
- If using self-created experiment to verify the knowledge acquired, teacher guides students go to new
knowledge by the way of theoretical inference: guiding students to propose solutions to solve the problem
by relying on the knowledge already know, How to apply the knowledge already knew. Then, teacher
conducts experiments to verify new knowledge acquired: guiding students to determine the content of
knowledge needed to conduct experiment to test; layout and conduct experiments and guiding students to
draw conclusions about the results of experiments.
Using self-created experiment in the stage of reinforce and apply knowledge
In the stage of consolidation and and application of new knowledge to explain the phenomenon,
self-created experiments could can be used in three ways:
The first: Teacher uses self-created experiments to conduct experiments, request students to
observe the phenomena occured and apply new new knowledge to explain phenomena;
The second: Teacher guides students to conduct experiments, observing the phenomena occured
and apply new new knowledge to explain phenomena;
The third: The teacher guided and tasked for students at home itself proposed and selected the
plans for experiments; search for laboratory instruments; machining, tool manufacturing; conducting
experiments to illustrate the knowledge acquired.
14
The use of self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching in part
"Mechanics" 12th grade physics advanced can be summarized through the following diagram:
2.5. Situation of teaching in part "Mechanics" 12th grade physics advanced
Assess the status of the teaching in part "Mechanics" 12th grade physics advanced, we have
surveyed 54 teachers and 630 students in 5 high schools in Dong Thap province.
2.5.1. The purpose of the investigation
- Learn the main teaching methods of teachers when organizing teaching in part "Mechanics" and
the situation of laboratory equipment in high schools; Learn designing and manufacturing experiment to
service for teaching physics.
- Learn the advantages and disadvantages when using experiments to organize in teaching
activities.
- Learn the effectiveness of the use of experiments in teaching physics for learning activities of
students in during class hours (excitement, actively participate in building lessons, ...).
2.5.2. The method of investigative
The investigation of teachers and students in high schools through the questionnaire; Directly
observed lab physics experiments in some high schools and exchange with officers manage lab
experiments on the situation of the 12th grade physics laboratory equipment; Direct exchanges with
teachers, students and observe teaching hours of teacher physics.
2.5.3. The results of the investigation
Diagrams 2.2. The process of using self-created experiments to organize the student’s cognitive activities
in teaching physics
15
The results of investigation on the status of teaching in part "Mechanics" shows:
- The laboratory equipment the "Mechanics” are equipped with relatively complete according to the
category of prescribed minimum of ministries, but the quality is not guaranteed. So the use in teaching
difficult.
- Teaching methods that teachers use in teaching the "Mechanics" is primarily a presentation
method. Therefore, students learn passively, without the opportunity to participate in the process of
seeking knowledge, so students are not interested in learning.
- The organizational forms of teaching activities for students not yet diverse, rich and use a flexible
way should not create a dynamic learning environment, lively and exciting.
- A teacher division slow to reform, teachers still use traditional teaching methods (transmitting
knowledge one way), so don’t promote positive perceptions of students in the learning process. - In reinforce lessons, teachers often use format notice, reproduction the knowledge of students is
mainly, less organized learning situations to stimulate excitement for students in during class hours. - If using experiments, teachers use only these experiments has been provided according to the
category of the minimum of ministries. Teachers very little create experiments to use in teaching caused
by: The quality of laboratory equipment is not guaranteed, degradation should results not accurate;
laboratory equipment missing synchronization; The preparation of experiment takes time.
- Teachers are given that using self- created experiments in teaching physics is essential to contribute
positively cognitive activities of student. However, many teachers also said that failure to regularly create
experiments are due to spend lots of time, difficulty in finding tools and manufacturing experiments.
- The point of view “What exam, teaching something that” is also quite popular in many teachers and
students. while the examinations don’t pay attention to experiments and test practical skills of students in
teaching physics should teachers and students often underestimate the role of the experiment.
Chapter 3. Construction and using self-created experiments in teaching physics of 12th grade
advanced in part “Mechanics”
3.1. Characteristics of part "Mechanics" in the program of physics 12th grade advanced
By studying the content of the physics program of 12th grade in the part "Mechanics", we realize that
some of the content, the following of physical knowledge can design, manufacture experiments to verify
or illustrate the knowledge be inferred by the way of inference theory.
Diagram 3.1. The content knowledge can be illustrated by self-created experiments
16
3.2. Self creating experiments in part "Mechanics" of physics 12th grade advanced
Based on the requirements when self creating experiments and the process of self-created
experiments proposed, we conducted to design and manufacture 9 experiments in part "Mechanics" 12th
grade physics advanced. In this section, we only present images of experiments have contructed.
3.2.1. Self-created experiment of stationary wave
- Stationary wave depends on the length, the tension of the elastic rope.
- Stationary wave depends on the frequency generator
3.2.2. Self-created experiment records harmonic oscillator graph
3.2.3. Self-created experiment of conservation angular momentum
3.2.4. Self-created experiment of wave interference
Figure 3.3. Stationary wave depends on the frequency generator
Figure 3.4. The experiment records harmonic oscillator graph of the pendulum spring
Option 1: The motion of the aluminum frame rotate around axis
Option 2: Swivel chairs
Option 3: The motion of the wood revolves around the axis
Figure 3.5. Wave interference experiments
Figure 3.1. Stationary wave depends on the length of the elastic rope
Figure 3.2. Stationary wave depends on the tension of the elastic rope
17
3.2.5. Self-created experiment surveys cycle oscillation of the pendulum single
3.2.6. Self-created experiment of the moment of inertia of the solid depends on the distribution of mass
on the axis of rotation
3.2.7. Self-created experiment of resonance phenomena
3.2.8. Self-created experiment of wave reflection
3.2.9. Self-created experiment of angular momentum of solid on the axis of rotation
Figure 3.7. Cycle oscillation of the pendulum
single when the mass of the pendulum changes
Figure 3.6. Cycle oscillation of the pendulum
single when the length of the pendulum changes
Option 1: The motion of two round boxes on inclined plane
Option 2: The motion of circular disk, round rim on inclined plane
18
3.3. The process of teaching some knowledge in the part "Mechanics" of physics 12th grade
advanced with the support of self-created experiments
3.3.1. The process of building knowledge lesson “Reflected waves. Stationary wave”
PROPOSED PROBLEMS
- Teacher introduces the experimental instruments: vibrator, the rack,… and laboratory layout.
- Outlined the steps conducting experiments: Supply power for the vibrator; Turn on and adjust the
appropriate voltage; Observing the phenomenon appeared on the elastic rope; then we change the
length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency transmitters, Observing the
phenomenon appeared on the elastic rope.
- Request students to predict phenomena mentioned before conducting experiments: The elastic rope
will oscillate; Appear the waves propagate on the elastic rope; The phenomena appears on the elastic
rope changed; The phenomena appears on the elastic rope did not change.
- Conducting experiments for students observation.
- The results of experiments: On the elastic rope appeared the points oscillate with the maximum
amplitude (troughs wave) interspersing with the points oscillate minimum amplitude (nodes waves);
the troughs wave and nodes waves changed when the length, the tension of the elastic rope and the
frequency of the frequency transmitters changed.
- Teacher suggests and guides the students said issues to be studied: Why on the elastic rope appears
that phenomena (the troughs wave and nodes wave spaced alternately) and what the phenomena was
called? What condition must to have to appear the phenomenon on the elastic rope and
depending on what factors?
19
REINFORCE AND APPLY KNOWLEDGE
- Teacher asks students to do physical exercises after: Search nodes wave, know the speed of waves propagate on
the elastic ropes with two fixed head of length 60cm is 15 m/s, know the frequency oscillate 50 Hz.
- Teacher guides students to solve exercises, the troughs waves is calculated according to the formula:
v
lfn
2
- Teacher uses stationary wave experiment to test the result of physical exercises: know v=15m/s, change the
length of the elastic rope by l= 60cm and frequency f = 50Hz, Observe nodes wave appearing on the elastic rope.
PROBLEM SOLVING
Using experiment for knowledge formation:
+ Guiding students conducting experiments of wave reflection.
+ Request students to observe the phenomenon occurs when oscillation of ruler move to the fixed head and
after encountered the fixed head.
+ Draw conclusions about new knowledge: Wave reflection have the same frequency and the same wavelength
with the waves coming, if a fixed reflector head then reverse-phase reflection with the wave coming.
Verifing the results were found from deductive theoretical by experiment:
- Proposed solution:
+ The equation of waves coming to fixed head B:
B
tu A cos 2
T (1)
+ Wave equation in M a way B a space MB = d:
M
t du A cos 2
T
(2)
+ The equation of wave reflection in B:
B
t tu ' Acos 2 Acos 2
T T
(3)
+ The equation of wave reflection in M:
M
t du ' Acos 2
T
(4)
+ From (3) and (4), we search the equation oscillate at M due to waves coming and wave reflection transmitted
to:
M M
t d t du u u ' Acos 2 Acos 2
T T
(5)
+ The amplitude of oscillator synthesis in M: 2 da 2A
2
+ If the distance is oscillation amplitude in M by zero and M has a wave node.
+ If the distance 1d k
2 2
is oscillation with the maximum amplitude and has a troughs wave.
+ The conditions have stationary wave on the elastic rope with two fixed head:
- The content knowledge needed to conduct experiments to test: the phenomenon of stationary wave;
Stationary wave depends on change the length, the tension of the elastic rope and the frequency of the frequency
transmitters.
- Arranging and conducting experiments.
- Draw conclusions about the results of experiments:
+ The phenomenon on the elastic ropes appear standing points interspersed with the points oscillate with
the maximum amplitude called the phenomena stationary wave.
+ The troughs wave and nodes wave change when we change the length, the tension of the elastic rope and the
frequency of the frequency transmitters.
20
3.3.2. The process of building knowledge lesson “The equation of solid dynamics around a fixed axis”
Chapter 4. Teaching pedagogic practice
4.1. Overview of teaching pedagogic practice
Purpose: The purpose of teaching pedagogic practice to test the scientific hypothesis of thesis: If
proposing the process of self - created experiments and proposing the process of using self - created
PROPOSED PROBLEMS
- Teacher introduces the experimental instruments: two round box, dynamometer, inclined plane, straight
ruler wooden and laboratory layout.
- Outlined the steps conducting experiments: Check the mass of two round box by dynamometer; Then
release two bodies rolling does not slide down on the inclined plane; Observing the motion of two bodies
rolled down the inclined plane. - Request students to predict phenomena mentioned before conducting experiments:
+ Two round box will roll down the inclined plane at the same time;
+ The round box 1 will roll down the inclined plane before the round box 2;
+ The round box 2 will roll down the inclined plane before the round box 1.
- Conducting experiments for students observation.
- The results of experiments: The round box 1 will roll down the inclined plane before the round box 2.
- Teacher suggests and guides the students said issues to be studied: why two round box have the same
mass, shape, equal in size and was released at the same height but the rounded box 1 will roll down the
inclined plane before the rounded box 2?
PROBLEM SOLVING
Verifing the results were found from deductive theoretical by experiment:
- Proposed solution: Expressions moment of inertia I = mr2 (1); The equation of solid dynamics
M = I. (2). Then replace (1) into (2) we will find the relationship between angular acceleration and
moment of inertia.
- The content knowledge needed to conduct experiments to test: moment of inertia of the solid
depends on the distribution of mass with respect to the axis of rotation.
- Arranging and conducting experiments.
- Draw conclusions about the results of experiments: due to moment of inertia of the round box 2
larger than moment of inertia of the round box 1 so angular acceleration of the round box 2 smaller
than angular acceleration of the round box 1.
REINFORCE AND APPLY KNOWLEDGE
- Teacher guides students to conduct experiments on the motion of the circular disk, round rim was
released at the same altitude roll not slide down on the inclined plane.
- Students conduct experiments under the guidance of the teacher.
- Teachers request students to observe and explain the phenomenon of experiments: Why the circular
disk, round rim have the same mass and size are released at the same height but the circular disk
rolling down on the inclined plane before round rim?
- Teachers request students to apply new knowledge explaining the phenomenon of experiments.
21
experiments, on that basis to create experiments and use to organize cognitive activities for students in
teaching physics will promote positive for students in learning, thereby to contribute to improving the
efficiency of teaching physics in high schools.
Content
- The content of teaching pedagogic practice for stage 1: The process of teaching pedagogic practice
for stage 1 includes the following lessons: lesson 2. The equation of solid dynamics around a fixed axis;
lesson 3. Angular momentum. Law of conservation of angular momentum; lesson 11. Forced oscillation.
Resonance; lesson 15. Reflected waves. Stationary wave.
- The content of teaching pedagogic practice for stage 2: The process of teaching pedagogic practice
for stage 1 includes the following lessons: lesson 2. The equation of solid dynamics around a fixed axis;
lesson 3. Angular momentum. Law of conservation of angular momentum; lesson 6. harmonic oscillator;
lesson 7. Pendulum single. Pendulum physics; lesson 11. Forced oscillation. Resonance; lesson 15.
Reflected waves. Stationary wave; lesson 16. wave interference.
Subjects: Teaching pedagogic practice subjects are students in high schools in Dong Thap province.
- Teaching practice (TP) for stage 1: The students of Thien Ho Duong high schools, Cao Lanh city and
Doc Binh Kieu high schools. Number of students are selected for stage 1 are 370 students, includes 142
students of Thien Ho Duong high schools, 159 students of Cao Lanh city and 69 students of Doc Binh
Kieu high schools.
- Teaching practice for stage 2: The students of Thien Ho Duong high schools, Cao Lanh city high
schools, Thap Muoi and Lap Vo 2 high schools. Number of students are selected for stage 2 are 549
students, includes 144 students of Thien Ho Duong high schools, 157 students of Cao Lanh city high
schools, 86 students of Thap Muoi and 162 students Lap Vo 2 high schools.
Tool assess and teaching pedagogic practice process
The criterion assess the results of teaching pedagogic practice
* The feasibility of self-created experiments constructed to review through the following aspects:
- Ensuring scientific: Creating clear phenomenon, correct the essence of physics, the results of
experiments ensure persuasiveness for students.
- Responding the requirements in terms of pedagogy: The experiment associated with lectures, brief
for immediate results.
- Convenience in using process: Easy to assemble, safety and convenient for preservation, repair and
transport.
- Ensuring economic: The materials, tools, equipment and electronic components must have
reasonable price, easy to find and available in life.
* The feasibility of teaching process drafted to review through the following aspects:
- The teaching process is appropriate for the content of teaching physics methods innovation in high
school does’nt? Is it advantages for teachers easily done in teaching process? Does it consistent ability to
acquire knowledge of the subjects students?
- The teaching follow the teaching process has drafted to ensure the specified time of a lesson does
not? Does it achieve the goal of lesson?
- Is it advantages in using and conducting self-created experiments in learning? The process of
conducting the experiments has quickly obtained the result?
*The effect of using self – created experiments in organizing the student’s cognitive activities to promote
the positive attributes of the students to review through the following aspects:
22
- Number of the students participants in speech, participants to construct the lesson, voluntarily in
solving learning tasks; Number of the students discuss, exchange and participate in constructing the
knowledge conclusions;
- The quality of the answer of the students; The ability to use the language of physics.
* The quality of mastering the knowledge of the students to review through the following aspects:
- The learning results of student passed the tests during the teaching pedagogical experiment;
- The level of mastering knowledge of students through classroom lessons, such as: the ability to
apply theory to do exercises, explain the phenomenon in fact concerned; the ability to propose
experimental projects; recommending to test the predictions and the experimental design ideas;
- About the skills of the students in learning to focus on the skills of observation, the ability to work
independently or in groups, the skills of analysis, synthesis.
Observation class
All the learning hours of teaching practice are observations and notes about the main activities of the
teacher and the students with the contents such as:
- Progress on the teacher's class and activities of students in learning period; The manipulation of
teachers in using self-created experiments in teaching process;
- The air of class; the positive properties of students through the speech times in class; Join
constructing lessons; complete learning tasks;
- The ability to comprehend the knowledge of Students (through the results of tests); The ability to
apply the knowledge to explain physical phenomena.
Teaching pedagogic practice progress
- Stage 1: Conducted in the semester 1 of academic year 2012-2013 at high schools of Thien Ho
Duong, Cao Lanh city and Doc Binh Kieu.
- Stage 1: Conducted in the semester 2 of academic year 2013-2014 at high schools of Thien Ho
Duong, Cao Lanh city, Thap Muoi and Lap Vo 2.
4.2. The results of teaching pedagogic practice
The results of teaching pedagogic practice for stage 1
In terms of qualitative results
- Initially, when the organization teach some knowledge as the process was drafted in teaching
pedagogic practice, students are crestfallen, passive and boldly raised the experimental phenomena
predicted imminent but in teaching pedagogic practice next, the students have more boldly raised the
anticipation phenomenon.
- In the previous lesson the students are passive and not bold in implementing the learning tasks as:
explain the experimental phenomena has just observed and make a contribution in discussion
groups,…then in the period lessons after the students had more boldly and active in fulfilling the task of
learning.
- The air of teaching practice class are more lively, students study more concentrating and excitement
than comparison (C) class it reflected by the speech times to participate in constructing the unit.
- In teaching practice class the physics thinking of the students are developed than students in
comparison class. Because in teaching pedagogic practice class the teacher always uses self - created
experiment to organize the student’s cognitive activities as: proposed research problems to open the
lesson, problem solving, reinforce and apply knowledge. Therefore to dominate the knowledge students
must perform the physics thinking tasks such as: observing, collecting information and data processing,
analysis, comparison… thereby physics thinking of the students are developed.
23
The results of teaching pedagogic practice for stage 2
To assess the quality of a student's knowledge in teaching pedagogic practice class and comparison
class, teacher conducts for students to perform two 15 minutes tests and a 45 minutes tests form of
objective test questions. The purpose of the tests compare the academic performance of students in
teaching pedagogic practice class and comparison class, then conducting to establish the statistical table
of results the test point and use the specific statistical parameters to calculate.
Table 4.1. Statistical table of points (Xi) of 3 tests
Class Total
tests
Points of the tests Xi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C 816 0 0 0 55 121 149 172 130 101 67 21
TP 831 0 0 0 20 43 84 130 202 165 140 47
Table 4.2. Frequency distribution table of 3 tests
Class Total
tests
Percentage of points test Xi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C 816 0 0 0 6,74 14,83 18,26 21,08 15,93 12,38 8,21 2,57
TP 831 0 0 0 2,41 5,17 10,11 15,64 24,31 19,85 16,85 5,65
Table 4.3. Cumulative frequency distribution table of 3 tests
Class Total
tests
Percentage of points test achieved Xi back down
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C 816 0 0 0 6,74 21,57 39,83 60,91 76,84 89,21 97,43 100
TP 831 0 0 0 2,41 7,58 17,69 33,33 57,64 74,50 94,34 100
Chart 4.1. Frequency distribution chart of 3 tests
Graph 4.1. Frequency distribution graph of 3 tests
Chart 4.2. Cumulative frequency distribution
chart of 3 tests
Graph 4.2. Cumulative frequency distribution graph of 3
tests
24
Table 4.4. General table of statistical parameters
Class Total tests X S V(%) mXX
C 816 6,07 1,78 29,32 2,18.10-3 6,07±2,18.10-3
TP 831 7,1 1,67 23,52 2,01.10-3 7,1±2,01.10-3
Based on the calculations above, especially from General table of statistical parameters (Table 4.4)
and cumulative graph lines (Graph 4.1, Graph 4.2), we draw the following review:
- The average point of the teaching pedagogic practice class are higher the comparison class.
- Coefficient of variation of the teaching pedagogic practice class are smaller than the comparison
class, it demonstrates the dispersion value point of the teaching pedagogic practice classes are smaller.
- Cumulative line of the teaching pedagogic practice class is located at the right and bottom than the
comparison class, it demonstrates the quality of the students in the teaching practice class is better.
The results of teaching pedagogic practice demonstrate the learning outcomes of the teaching practice
class are higher the comparison class. However, study results have higher reliability, data must be tested
statistically.
Statistical hypothesis testing:
To answer the question: the learning outcomes of the teaching pedagogic practice class are higher the
comparison class it's indeed by the new teaching methods or not, we continue to analyze the data by the
method of statistical hypothesis testing.
For this we test the hypothesis H0: Difference between and does’nt have statistic meaning, in
other words there is no difference between the two forms of teaching.
H1 hypothesis: Difference between and have statistic meaning (if organizing the student’s
cognitive activities in teaching the "Mechanics" of 12th grade advanced by helping of self-created
experiments will contribute to improving the quality of learning and teaching effectiveness).
We calculate the quantity F: with , if F > Fα difference between and does’nt have
statistic meaning, with .
-With the level of meaning α = 0,05 and degrees of freedom f = 831 – 1=830 and f =816 – 1= 815,
distribution table F investigations have critical value Fα = 1,26.
So from the calculation results, we see F > Fα the differences of the two variance and does’nt
have meaning. So we calculate quantities t-test according to the formula:
With
After calculating the t of value, we compare the t of value found with critical values in
table ' student with α significance level and the degrees of freedom of f = NTP + NC-2
- If t t rejecting the hypothesis H0, accepting hypotheses H1.
- If t t rejecting the hypothesis H1, accepting hypotheses H0.
25
Use the formula (2): 2 2
(831 1).1,67 (816 1).1,781,72
831 816 2S
replaced by (1): 7,1 6,07 831.816
12,151,72 831 816
t
The degrees of freedom of f = NTP + NC - 2 = 1645, distribution table’ student investigations with the
level of meaning α = 0,05, we have tα = 1,96. Compare t and tα we see t > tα the difference between
and have statistic meaning. So rejecting the hypothesis H0, accepting hypotheses H1.
After using the methods of mathematical statistics to handle teaching pedagogic practice allows us
to draw the following conclusions:
- Students in the teaching pedagogic practice class mastery of knowledge than the students in the
comparison class.
- The use of self-created experiments to organize the student’s cognitive activities in teaching
physics was actually contributing to the positive cognitive activities for students, thereby contributing to
improving the quality of student learning and effective teaching physics in high school.
CONCLUSION
Collating for the purpose, the task of research, the subject has solved the following problems:
1. In terms of theory
- Over time and with the development of science, the self-created experiment was developed and
expanded. At present, self-created experiments is not only the simple experiments, low costs that it is
possible the complex experiments and modernity. Therefore, through research we has clarified the
catalepsy of self-created experiment and classify self-created experiment: self-created simple
experiments; self - created complex experiments and self-created modern experiments.
- Based on the advantages of self - created experiments, as well as the requirements for creating
experiments and the purpose of using experiments in teaching, we have proposed the creating
experiments processes. This process is done in 9 steps, that is: Specify targets of teaching; Research the
lesson content; Learn situation facilities, laboratory equipment; Proposed, selected the plan of
experiments; Prepare the materials, tools and necessary components; Machining, fabrication of
experiment instruments; Experimental assembly; Conducting experiments and complete experiments.
- To be able to effectively exploit the self-created experiments in teaching physics to positive
perceptions of the operation, we have proposed the use of self-created experiments procedures to organize
the student’s cognitive activities in teaching physics. In this process we have shown how to use the self-
created experiments in the different stages of the process of teaching, that is: use in the proposed
problem; use in problem solving and use in consolidating and applying knowledge.
2. In terms of practicality
- Based on the process of self-created experiments proposed, we conducted to design and
manufacture 9 experiments in the part "Mechanics" 12th grade physics advanced, that is: Experiment of
stationary wave; Experiment records harmonic oscillator graph; Experiment of conservation angular
momentum; Experiment surveys cycle oscillation of the pendulum single; Experiment of the moment of
inertia of the solid depends on the distribution of mass on the axis of rotation; Experiment of angular
26
momentum of solid on the axis of rotation; Experiment of wave interference; Experiment of resonance
phenomena and experiment of wave reflection.
- Based on the process of using self-created experiments to organize the student’s cognitive
activities in teaching physics proposed, we conducted to design 7 teaching process in part "Mechanics"
12th grade advanced in the positive direction of the student’s cognitive activities. To organize of the
student’s cognitive activities in teaching physics with the support of self-created experiments effective,
promote a positive perceptions of learning students in the teaching process was designed must to ensure
the following requirements:
+ Creating surprise, unexpected; the contradiction in perceptions of students intended to stimulate
curiosity, the excitement of learning and at the same time enabling students to reveal their misconceptions
for teachers to find how to fix and repair.
+ Creating a friendly classroom atmosphere for students in the proposal predicted the phenomenon,
solve learning task (observation, conduct experiments and explain the phenomena) and apply knowledge
learned into practice. These activities have contributed to the positive perception of the operation of
students in learning.
3. The results of teaching pedagogic practice
- The self-created experiments are designed, manufactured and used to organize the cognitive
activities for students are the means necessary for the formation of knowledge, test the correctness of
knowledge; skills and techniques, stimulate the excitement of learning but also contributes to the overall
personality development of students. This indicates that, the self-created experiments are designed,
manufactured is feasible and effective in the process of teaching physics.
- The teaching process with the support of self-created experiment is reasonable, suitable for the
content of the lesson and the ability of students ' perceptions. The learning situation with the support of
self- created experiments are used by teachers and take out at the right time makes learning lively and
students excited to perform the task of learning. In each stage of the process of teaching as: proposed
problems; problem solving; consolidate and apply their knowledge to the positive perception of students
expressed through activities such as: proposed predicting the phenomenon of research imminent;
conducting experiments to test; apply their knowledge to explain the phenomena; designing,
manufacturing experiments by themself to illustrate knowledge acquired.
- The results of the statistical calculations showed, the learning outcomes of the teaching pedagogic
practice class are higher the comparison class. After using mathematical methods for statistical hypothesis
testing, we see the value t>tα the difference between and have statistic meaning. So rejecting the
hypothesis H0, accepting hypotheses H1. The results of teaching pedagogic practice obtained with the
subject have sufficient basis to affirm the use of self-created experiments to organize the cognitive
activities for students was actually contribute to improving the quality of learning and effective teaching
physics in high schools.
4. Some recommendations
To use self-created experiments to organize the cognitive activities for students in teaching the part
"Mechanics" 12th grade physics advanced in particular and other parts of physics program in high schools
generally efficiency to require the efforts of the educational management level and teachers of physics in
high schools, specific:
- The educational management level needs to regularly launched emulation movements self-teaching
materials for teachers in high schools. To encourage teachers constructing and using self-created
27
experiments in teaching but must ensure in accordance with the requirements of the design, manufacture
and use experiments in teaching physics.
- Organize training and fostering the skills of experiments practice for teachers, encourage the
teachers strongly to apply positive teaching forms in teaching physics.
- There are appreciation, noted on the construction and use self-created experiments in teaching
physics.
28
SCIENTIFIC RESEARCH PUBLISHED
1. Le Van Giao, Nguyen Hoang Anh, “Using self – made experiments in teaching physics in high
schools”, Journal of Educational, special edition (12/2012), Page 50 – 51.
2. Nguyen Hoang Anh, “Creating and using self – made experiments in teaching physics at general
schools”, Journal of Educational, edition 302 term 2 (01/2013), Page 56 – 57.
3. Nguyen Hoang Anh, “Using self- made experiments and textbook experiments in teaching physics”,
Journal of Educational magazine, edition 315 term 1 (8/2013), page 43 – 44.
4. Nguyen Hoang Anh, “Activating student’s cognitive activities in teaching physics through the use of
self – created experiments”, Journal of Educational, edition 321 term 1 (11/2013), page 50 – 51.
5. Nguyen Hoang Anh, “Self – created experiments with the assistance in teaching physics in high
schools”, Dong Thap University Journal of science, edition 06 (12/2013), page 35 - 40.
6. Nguyen Hoang Anh, Le Thanh Huy, “ Self – made experiments and using in teaching physics in high
schools”, Journal of Educational, special edition (9/2014), page 142 – 143.
7. Le Van Giao, Nguyen Hoang Anh, “Organizing awareness activities for students with the assistance of
self-made experiments in teaching physics”, Journal of Educational, edition 343 term 1 (10/2014), page
45 – 46.
8. Nguyen Hoang Anh, Le Van Giao, “Activating student’s cognitive activities with the aid of self-made
experiments in teaching physics”, Proceedings the 2nd conference postgraduate students (10/2014), Hue
University Publisher.
9. Nguyen Hoang Anh, Vo Thanh Vinh, “Self – making laboratory on surveying pendulum’s periods in
teaching physics in high schools”, Educational Equipment magazine, edition 110 (10/2014), page 36 - 38.
10. Nguyen Hoang Anh (December 17-19/2014), “Proposing self - made experiments process and using
experiments to organize the student's teaching activities in secondary schools”, The 6th International Science,
Social Sciences, Engineering and Energy Conference, organized by Udon Thani Rajabhat University
Thailand, page 204.
