Luận văn Xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo phần dao động cơ, vật lí 12 bằng phần mềm Macromedia flash nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

nhất là dùng chính phương pháp nhận thức của Vật lí (Phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình), tổ chức quá trình học tập của học sinh tương tự với quá trình nghiên cứu của các nhà khoa học. Con đường nhận thức Vật lí cũng đã được nhiều nhà Vật lí chỉ ra như Newton, A.Einstein, M.Planck, M.Born ... V.G. Razumôpxki đã khái quát thành chu trình nhận thức như sau: Từ việc khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình trừu tượng giả định (có tính chất như một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra hệ quả lý thuyết (bằng suy luận lôgíc hay suy luận toán học); Để rồi, những hệ quả lý thuyết ấy sẽ được kiểm tra bằng thực nghiệm. + Nếu thực nghiệm phù hợp với những hệ quả trên thì mô hình giả thuyết là đúng và đó là cơ sở để giải thích thực tế. + Nếu thực nghiệm không xác định những hệ quả lý thuyết ấy thì hoặc làm mô hình lý thuyết không phù hợp hoặc tìm ra giới hạn áp dụng cho mô hình giả thuyết. Chu trình nhận thức khoa học này được V.G. Razumôpxki khái quát bằng sơ đồ như trên hình 1.1. [5] Hình 1.1: Sơ đồ Chu trình sáng tạo theo V.G. Razumôpxki. [5] Mô hình giả định trừu tƣợng Các hệ quả lôgíc Thí nghiệm kiểm tra Những sự kiện khởi đầu 16 Do mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản ánh một mặt của thực tế nên khi ta mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ đến một lúc ta gặp những sự kiện thực nghiệm mới không thể giải thích được bằng mô hình cũ, lúc này ta phải bổ sung, chỉnh lý mô hình cũ cho phù hợp hoặc thậm chí phải bỏ đi để xây dựng một mô hình mới cho một chu trình mới của quá trình nhận thức. Như vậy, chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà được mở rộng dần dần, làm giàu thêm kiến thức khoa học và cũng nhờ đó mà con người ngày càng tiếp cận gần hơn với chân lý khách quan. Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau:"đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả". - Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được. Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi. - Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm. - Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgíc về cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm. - Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích /tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm. Sự xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của riêng một nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội - nhận 17 thức. Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người khác. Kết quả đó được thông báo và trải qua sự tranh luận, phản bác, bảo vệ trong cộng đồng các nhà khoa học. Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lí, bổ sung, hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận. Trong dạy học vật lí, cần tạo điều kiện cho học sinh trải qua các giai đoạn của các giai đoạn nhận thức theo các nhà khoa học, để học sinh khám phá ra các kiến thức Vật lí, tái tạo lại, biến chúng thành vốn liếng của bản thân mình. Những trải nghiệm đó sẽ là cơ sở để sau này, người học hoàn toàn có thể khám phá ra được những kiến thức mới. Quá trình hoạt động nhận thức Vật lí thường diễn ra những hành động phổ biến sau: - Quan sát hiện tượng Vật lí xảy ra rồi từ đó phân tích nó được thành những hiện tượng đơn giản, xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng và tìm ra những dấu hiệu đặc trưng, bản chất của sự vật, hiện tượng. - Tìm ra những tính chất chung; mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng. - Mô hình hoá những sự kiện quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lý tưởng để sử dụng chúng làm công cụ tư duy. - Đo đạc các đại lượng Vật lí, tìm ra mối quan hệ dưới dạng hàm số giữa các đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học. - Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định; giải thích một hiện tượng thực tế. - Xây dựng một giả thuyết, từ giả thuyết suy ra hệ quả. - Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hệ quả). - Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật lí. - Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được. Đánh giá kết quả hành động. - Tìm phương pháp chung để giải quyết một loạt các vấn đề tương tự. Cuối cùng, mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều thao tác, được sắp xếp theo một trình tự xác định. Ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, công cụ thích hợp. Những thao tác phổ biến trong quá trình nhận thức Vật lí là: - Thao tác vật chất: + Nhận biết bằng giác quan. + Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, hơ nóng, làm biến dạng, cọ xát, ... + Sử dụng các dụng cụ đo. 18 + Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị ...). + Thu thập tài liệu, ghi nhận số liệu thực nghiệm. + Thay đổi các điều kiện thí nghiệm, điều chỉnh.... - Thao tác tư duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, quy nạp, diễn dịch,.... Tùy thuộc vào vốn hiểu biết của con người, khối kiến thức đã có về đối tượng cần nghiên cứu mà thí nghiệm có những vai trò quan trọng khác nhau. Trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, thí nghiệm có các vai trò sau: + Thí nghiệm là phương tiện để học sinh thu nhận tri thức. Khi học sinh hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng như là một phương tiện để phân tích hiện thực khách quan thông qua quá trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quan như: thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát và đo đạc được từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu. + Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà học sinh đã thu được. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức học sinh đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, học sinh sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn. + Thí nghiệm là phương tiện học sinh vận dụng những tri thức đã tiếp thu được vào thực tiễn. Trong quá trình vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, vận dụng, học sinh sẽ gặp phải những khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật hoặc các lý do khách quan khác. Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn. + Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí. Thí nghiệm Vật lí đặc biệt đóng vai trò quan trọng đối với các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lí, đó là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình, cụ thể như sau: - Phương pháp thực nghiệm, là phương pháp thu thập các sự kiện trong những điều kiện được tạo ra một cách đặc biệt (tạo ra kinh nghiệm mới, lý thuyết mới để khẳng định những mối liên hệ dự kiến sẽ có trong những điều kiện mới) đảm bảo cho sự thể hiện tích cực, chủ động của các hiện tượng, sự kiện nghiên cứu. Phương pháp thực nghiệm khoa học là một trong các phương pháp cơ bản trong nghiên cứu khoa học. Song chỉ được sử dụng khi và chỉ khi đặt ra bài toán làm sáng tỏ các mối liên hệ, sự phụ thuộc, giữa các hiện tượng nghiên cứu và sự 19 thể hiện các giả định, kiểm định các giả thuyết.Có 3 điều kiện để sử dụng phương pháp thực nghiệm khoa học: + Biết được chính xác những yếu tố nào ảnh hưởng đến sự nảy sinh và diễn biến của các hiện tượng nghiên cứu. + Xác định được những nguyên nhân của các hiện tượng do vạch ra được các điều kiện ảnh hưởng. + Lặp lại thí nghiệm nhiều lần tuỳ theo ý muốn và như vậy sẽ thu được, tích luỹ được những tài liệu định lượng mà từ đó có thể phán đoán về tính điển hình hay ngẫu nhiên của các hiện tượng nghiên cứu. Phương pháp thực nghiệm được chia ra gồm 4 giai đoạn: 1- Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời. 2- Đề xuất giả thuyết. 3- Từ giả thuyết, dùng suy luận lôgíc rút ra hệ quả có thể kiểm tra bằng thí nghiệm. 4- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu kết quả thu được không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp mô hình, là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các đối tượng, các quá trình bằng cách xây dựng các mô hình của chúng (các mô hình này bảo toàn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên cứu) và dựa trên mô hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực. Phương pháp mô hình gồm 4 giai đoạn: 1- Thu thập các thông tin về đối tượng gốc. Ở giai đoạn này các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ thí nghiệm, qua thí nghiệm có thể loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc. 2- Xây dựng mô hình. Căn cứ trên các thông tin thuộc tính và mối quan hệ bản chết của đối tượng gốc, ta xây dựng nên mô hình cho đối tượng. Nếu mô hình là vật chất người ta sẽ phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó. 3- Thu thập các thông tin trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết. 4- Kiểm tra lại hệ quả trên đối tượng gốc. Trong giai đoạn này, thông qua thí nghiệm trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được trên mô hình với những kết quả thu được trên vật gốc, kiểm tra được tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của mô hình. [5], [7] 20 1.1.2.2. Vai trò thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học. Theo quan điểm của lý luận dạy học, thí nghiệm có các vai trò sau: + Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học như: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh. Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề, đặc biệt có hiệu quả trong giai đoạn đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. Các thí nghiệm được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị cũng như thời gian tiến hành thí nghiệm. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó quy nạp, khái quát hoá, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thành kiến thức mới. Thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học sinh. Những thí nghiệm loại này được tiến hành ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương, trong các giờ ngoại khoá ở lớp, ở nhà. Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh. Thông qua các hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh trong quá trình thí nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện tượng Vật lí hay quá trình Vật lí diễn ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm...), học sinh sẽ chứng tỏ những kiến thức về hiện tượng Vật lí đang đề cập, kiến thức về phương pháp và cả kỹ năng của bản thân mình. Để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh, giáo viên cần có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm ở nhiều mức độ yêu cầu khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp. Mức độ tự lực của học sinh trong quá trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo bảng hướng dẫn chi tiết cho sẵn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai đoạn của thí nghiệm. + Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh. Hiện nay dạy học không chỉ truyền thụ kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn góp phần phát triển nhân cách cho học sinh một cách toàn diện. Cho nên trong dạy học Vật lí nói chung và thí nghiệm Vật lí nói riêng cũng không nằm ngoài quy luật đó. Qua thí nghiệm Vật lí làm cho học sinh hứng thú học tập và quá trình thu nhận thông tin của học sinh ngày càng mang rõ nét tính tích cực, tự lực sáng tạo khi học tập môn Vật lí. Như vậy quá tình tiếp cận các thí nghiệm Vật lí dần dần trong học sinh xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách 21 ý thức của học sinh giữa Vật lí và cuộc sống muôn màu muôn vẻ để tạo cho học sinh hứng thú nhận thức. Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của học sinh. Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lí, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học. + Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện giúp đơn giản hoá và trực quan các kiến thức trong dạy học Vật lí. Do thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lí nên thông qua mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này. Các kiến thức về phương pháp mà học sinh lĩnh hội được có ý nghĩa quan trọng, mở rộng vượt qua khỏi giới hạn môn Vật lí sang các môn học khác, lĩnh vực khác. 1.1.3. Các loại thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông được chia ra các loại thí nghiệm sau đây: - Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: là loại thí nghiệm do giáo viên tiến hành, học sinh là người quan sát. Loại thí nghiệm này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật lí phổ thông. Trong quá trình thực hiện, người giáo viên tái tạo lại các hiện tượng Vật lí qua đó giúp người học khảo sát mối liên hệ giữa các hiện tượng khi tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó. Loại thí nghiệm này được giáo viên sử dụng phổ biến trong các bài giảng. Với việc làm sống lại trước mắt học sinh những hiện tượng cần nghiên cứu, loại thí nghiệm này nếu được tiến hành hợp lý sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn và tiếp thu một cách có căn cứ khoa học. Căn cứ theo mục đích dạy học, thí nghiệm biểu diễn có thể được phân loại như sau: + Thí nghiệm mở đầu: Loại thí nghiệm này được tiến hành vào đầu giờ học nghiên cứu lý thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề làm nảy sinh mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, kích thích tính tò mò, gây hứng thú học tập cho học sinh. + Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại thí nghiệm được dùng để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tượng Vật lí. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể phân thành hai loại: thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm minh họa. Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát được tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định 22 luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra từ thực nghiệm. Thí nghiệm minh họa là thí nghiệm sau khi giáo viên đã hướng dẫn học sinh đưa ra kết luận, định luật, quy tắc bằng cách suy luận lý thuyết, sau đó dùng thí nghiệm kiểm chứng lại những nhận định ấy. Thí nghiệm loại này được sử dụng khi thí nghiệm nghiên cứu khảo sát khó thực hiện do phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu không đầy đủ, chính xác. + Thí nghiệm củng cố: Được thực hiện ở cuối tiết học, có thể giúp đào sâu kiến thức cho học sinh, giúp học sinh ghi nhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho học sinh. Đồng thời thông qua đó giáo viên kiểm tra được mức độ tiếp thu bài giảng của học sinh. - Thí nghiệm thực tập Vật lí là loại thí nghiệm do chính học sinh thực hiện ở mức độ độc lập, tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của giáo viên. Thí nghiệm thực tập về Vật lí gồm các loại sau: + Thí nghiệm trực diện: Là loại thí nghiệm mà dưới sự hướng dẫn của giáo viên trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, mỗi học sinh tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết. + Thí nghiệm thực hành Vật lí: Là loại thí nghiệm được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần của chương trình. Thí nghiệm thực hành thường có nội dung có thể là định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc Vật lí hoặc đo các đại lượng Vật lí. + Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà: Đây là hình thức thí nghiệm tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do học sinh độc lập tiến hành không có sự kiểm soát của giáo viên, là một dạng hoạt động tự lực của học sinh, có tính độc lập và sáng tạo cao. Tóm lại, hệ thống thí nghiệm trên đây dù thực hiện dưới hình thức nào, phương pháp nào thì thí nghiệm Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá trình dạy và học Vật lí. 1.1.4. Một số yêu cầu đối với thí nghiệm Vật lí trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh THPT - Thí nghiệm phải trình bày quá trình xảy ra của hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu một cách ổn định và chính xác (tức là thí nghiệm đó phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau). - Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (học sinh) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn học sinh cách thu thập thông tin vì các em còn ít kinh nghiệm. 23 1.1.5. Xu hướng đổi mới tổ chức hoạt động thực hành thí nghiệm Trong những năm trước đây, hoạt động thực hành thí nghiệm vẫn được thực hiện cách thức: Bài thực hành được chia ra thành 02 tiết theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục, trong đó 01 tiết người học được tổ chức hướng dẫn nghiên cứu mục đích, cơ sở lý thuyết, đồng thời đưa ra phương án thí nghiệm. Từ đó được hướng dẫn thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm thực hành. Sau đó có 01 tiết người học được trực tiếp tiến hành các thao tác thí nghiệm thực hành trên các dụng cụ thí nghiệm theo các phương án đã được đưa ra và lựa chọn trong tiết học thứ nhất. Điều này gây ra không ít khó khăn cho người học vì thao tác thí nghiệm thực hành còn chưa được nhuần nhuyễn trong tiết thứ nhất nhưng phải trực tiếp tiến hành thao tác đo đạc trong tiết thứ 2, dẫn đến kết quả của quá trình thí nghiệm thực hành không đạt hiệu quả cao, đôi khi quá trình thí nghiệm thực hành còn không thành công. Với lý do đó, cần phải đổi mới cách thức tổ chức hoạt động thí nghiệm thực hành, cần phải tiến hành hoạt động này một cách có hiệu quả. Vừa để người học lĩnh hội được mục đích cũng như cơ sở của hoạt động thí nghiệm thực hành, vừa để người học nắm chắc các phương pháp cũng như thao tác trong quá trình tiến hành thí nghiệm thực hành. Người giáo viên lúc này chỉ đóng vai trò là người hỗ trợ, đứng phía sau, đưa ra những gợi ý để người học tự tìm tòi, vận dụng vốn kiến thức, hiểu biết của mình để thiết kế phương án và tiến hành theo phương án đã được thống nhất và đưa ra trong tập thể. Đó là xu hướng mới trong tổ chức hoạt động thí nghiệm thực hành và đang ngày càng trở nên phổ biến. 1.2. Hệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phổ thông trong dạy học Vật lí 1.2.1. Khái niệm kĩ năng “Kĩ năng là khả năng ứng dụng tri thức khoa học vào thực tiễn; khả năng vận dụng những kiến thức trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế”.[10] “Kĩ năng (và cả năng lực) là khả năng học được, rèn luyện được nhằm thực hiện hành động có kết quả được dự định trước và thường với chi phí thấp nhất về thời gian, sức lực hay cả hai” [11]. Ở định nghĩa này, cả mặt năng lực hiểu theo nghĩa của Tâm lí học lẫn mặt năng lực về thực hiện hành động đều được chú ý. Quan điểm này cũng được tác giả Đặng Thành Hưng bàn đến trong các nghiên cứu của mình. Theo Đặng Thành Hưng: “Kĩ năng chính là hình thái kép của cả hai loại năng lực: năng lực – Ability – theo nghĩa Tâm lí học và Competency - năng lực thực hiện hành động (Performance). Vì vậy, kĩ năng có bản chất tâm lí nhưng có hình thức vật chất là hành vi hoặc hành động”. 24 Ngoài ra, còn có một số định nghĩa khác về kĩ năng, các định nghĩa này bao hàm thêm các nghĩa như: kĩ năng có nguồn gốc cơ sở dựa trên kiến thức, được hình thành và phát triển qua huấn luyện, kinh nghiệm; thông qua nỗ lực suy nghĩ, ví dụ như: “Kĩ năng là khả năng, năng lực để làm tốt việc gì đó, dựa trên kiến thức, sự luyện tập và khả năng tự nhiên; là sự thành thạo và sự khéo léo trong khi thực hiện”. Các định nghĩa về kĩ năng ở trên đề cập đến khái niệm kĩ năng với các đặc điểm chung, các đặc điểm cơ bản của khái niệm, đó là tính chất hai mặt của kĩ năng, mặt năng lực hiểu theo nghĩa của Tâm lí học và mặt năng lực về thực hiện hành động. Các mặt năng lực này dựa trên cơ sở là kiến thức, khả năng tự nhiên. Kĩ năng được phát triển dựa trên luyện tập cả về lĩnh vực trí tuệ lẫn chân tay. 1.2.2. Sự hình thành và phát triển kĩ năng Hệ thống kĩ năng không đơn thuần là kĩ năng thực hiện các thao tác hoạt động chân tay mà còn cả kĩ năng hoạt động trí tuệ, nhờ những kĩ năng này mà sinh viên có thể áp dụng các phương pháp hoạt động trí tuệ từ đối tượng này sang đối tượng khác, nhận thức và biến đổi chúng. Kĩ năng có cơ sở dựa trên kiến thức, xuất phát từ cấu trúc kĩ năng: hiểu mục đích, biết cách thức đi đến kết quả và hiểu những điều kiện để triển khai cách thức đó. Để hình thành kĩ năng, cần có kiến thức làm cơ sở cho việc hiểu biết, luyện tập từng thao tác riêng rẽ cho đến khi thực hiện được một hành động theo mục đích, yêu cầu. Những thao tác cụ thể cần được luyện tập nhiều lần mới quen và ghi nhớ được, khi cần thì đã biết cách thao tác chúng. Nghiên cứu về phát triển kĩ năng, quan điểm của Piaget cũng đồng nhất với quan điểm của Vưgôtxki về sự phát triển tri thức, kĩ năng. Sự phát triển này diễn ra qua các giai đoạn, các giai đoạn là chung cho tất cả mọi người, điều khác biệt là ở tốc độ nhanh chóng trong sự xuất hiện của các giai đoạn, mỗi giai đoạn bắt nguồn từ giai đoạn trước sát nhập và làm biến đổi giai đoạn đó và chuẩn bị cho giai đoạn sau. Tuy các kĩ năng trong giai đoạn trước còn sót lại nhưng vai trò của nó trong tổ chức thì thay đổi. Có những kĩ năng hình thành không cần luyện tập, cần biết vận dụng hiểu biết và kĩ năng tương tự đã có thể chuyển sang thực hiện các hành động mới. Đây mới là yêu cầu là biết làm (kĩ năng bậc thấp), cần luyện tập và bổ sung kiến thức để mỗi hành động được thực hiện một cách thật hoàn hảo, linh hoạt. Ban đầu, sinh viên có thể thực hiện được kĩ năng nào đó, ở mức độ tối thiểu (không thành thạo). Cùng với thời gian và nhờ sự hướng dẫn của giảng viên và 25 giáo viên hướng dẫn thực hành, họ nắm được và thực hiện được kĩ năng mà không cần phải suy nghĩ nhiều (thành thạo). Sự vận dụng kiến thức dễ dàng hay khó khăn tùy thuộc vào khả năng nhận dạng kiểu nhiệm vụ, bài tập, tức là tìm kiếm, phát hiện những thuộc tính và quan hệ vốn có trong nhiệm vụ hay bài tập để thực hiện một mục đích nhất định, vì thế, sự hình