Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
ĐỖ KHOA THÚY KHA
PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA
PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH
TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC
Chuyên ngành lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn vật lý
Mã số: 62140111
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. PHAN GIA ANH VŨ
PGS.TS. NGUYỄN BẢO HOÀNG THANH
HUẾ, KHÓA 2012 – 2015

1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay, sự phát triển nhanh của khoa học và công nghệ cùng
với sự bùng nổ thông tin đã làm cho kho tri thức của nhân loại tăng
lên nhanh chóng. Ngoài ra, các phương thức tiếp cận kiến thức ngày
càng trở nên đa dạng và phong phú. Do đó, đổi mới giáo dục là một
yêu cầu cấp bách của thực tiễn đặt ra cho tất cả các nước, trong đó có
Việt Nam.
Đổi mới giáo dục là một trong những vấn đề đã và đang được
Đảng và Nhà nước ta quan tâm một cách sâu sắc. Điều này thể hiện
rõ trong các chủ trương, đường lối chính sách của Đảng và Nhà nước.
Từ các chủ trương, đường lối của Đảng, các chính sách của
Nhà nước, chỉ thị của Ngành cho thấy giáo dục phải chú trọng đến sự
phát triển của cá nhân, khuyến khích ý thức tự lực của người học. Cần
phải dạy HS phương pháp học, phương pháp tư duy và phát triển
năng lực tư duy cho HS. Đồng thời GV cần phải tăng cường ứng
dụng công nghệ thông tin trong đổi mới phương pháp dạy học nhằm
nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học.Và, cần chuyển đổi mục tiêu
kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS theo hướng đánh giá năng
lực người học.
Vật lí học nghiên cứu các vận động cơ bản nhất của vật chất.
Để học tốt môn vật lí HS phải nắm vững hiện tượng vật lí, các nguyên
lý, định luật vật lí; biết cách dự đoán các kết quả của các thí nghiệm
vật lí hoặc các hiện tượng, biết vận dụng linh hoạt các kiến thức đã
học trong các tình huống mới. Nghĩa là nếu học sinh có TDVL tốt, thì
sẽ học tập vật lí hiệu quả hơn. Ngoài ra, trong nghiên cứu vật lí
PPMH là một phương pháp đặc thù. Ngày nay, phương pháp này
được sử dụng một cách đơn giản, dễ trực quan và hiệu quả hơn với sự
hỗ trợ của máy vi tính (MVT). Do đó, sử dụng PPMH với sự hỗ trợ
của MVT trong dạy học vật lí sẽ góp phần nâng cao chất lượng và
hiệu quả dạy học.
Trong bậc THPT, HS nghiên cứu phần cơ học đầu tiên. Các
kiến thức trong phần này hết sức cơ bản và là cơ sở để HS nghiên cứu
các phần khác của vật lí. Vì vậy, phát triển TDVL cho HS khi các em
học phần cơ học là một việc làm hết sức cần thiết và có ý nghĩa. Nó
không những giúp cho HS học phần này hiệu quả hơn mà còn trang bị
cho HS năng lực cần thiết để tiếp tục nghiên cứu các phần khác.

2
Vì các lý do trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Phát
triển TDVL cho HS trong dạy học cơ học vật lí lớp 10 THPT
thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT”.
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng được các biện pháp phát triển TDVL của HS thông
qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT
3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng được các biện pháp phát triển TDVL của HS
thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT và vận dụng được các biện
pháp đó trong dạy học cơ học vật lí lớp 10 THPT thì sẽ phát triển
được TDVL của HS.
4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận về TDVL và cơ sở lý luận của việc
sử dụng PPMH trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của MVT
+ Xây dựng các biện pháp phát triển TDVL cho HS thông qua
PPMH với sự hỗ trợ của MVT
+ Xây dựng công cụ đánh giá mức độ TDVL của HS THPT
+ Nghiên cứu thực trạng về TDVL của HS THPT hiện nay và
việc sử dụng PPMH trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của MVT
+ Xây dựng quy trình phát triển TDVL cho HS trong dạy học vật
lí thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT và thiết kế một số bài dạy
học thuộc phần “cơ học” theo quy trình này
+ Tiến hành TN sư phạm nhằm kiểm nghiệm giả thuyết và đánh
giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài.
5. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Hoạt động dạy học phần cơ học vật lí lớp 10 THPT bằng PPMH
với sự hỗ trợ của MVT theo hướng phát triển TDVL cho HS.
6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài chỉ nghiên cứu việc phát triển TDVL cho HS thông qua
PPMH trong dạy học cơ học vật lí lớp 10 THPT với sự hỗ trợ của
MVT.
7. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
+ Phương pháp điều tra
+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm
+ Phương pháp thống kê toán học

3
8. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
8.1. Về mặt lí luận
- Làm rõ được khái niệm TDVL, các thao tác TDVL, các biểu
hiện của TDVL của HS THPT, vai trò của PPMH đối với việc phát
triển TDVL cho HS và vai trò hỗ trợ của MVT khi sử dụng PPMH
trong dạy học vật lí
- Xây dựng được các tiêu chuẩn và các tiêu chí để đánh giá một
cách định lượng mức độ TDVL của HS THPT;
- Đề xuất được các biện pháp phát triển TDVL cho HS thông
qua việc sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT trong dạy học vật lí ở
trường phổ thông và quy trình phát triển TDVL cho HS thông qua
PPMH với sự hỗ trợ của MVT.
8.2. Về mặt thực tiễn
- Xây dựng và đánh giá được bộ câu hỏi đánh giá định lượng
mức độ TDVL của HS sau khi học phần cơ học vật lí lớp 10 THPT;
- Soạn thảo được hệ thống tiến trình tổ chức hoạt động nhận thức
cho HS và các giáo án tương ứng để phát triển TDVL cho HS thông
qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT khi dạy phần cơ học vật lí lớp 10
THPT.
9. CẤU TRÚC LUẬN ÁN
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận
án gồm bốn chương:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển TDVL
cho HS thông qua việc sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT
Chương 3: Tiến trình dạy học phần cơ học theo hướng phát triển
TDVL cho HS thông qua việc sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT
Chương 4: Thực nghiệm sư phạm
--------------

4
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nghiên cứu về tƣ duy và phát triển tƣ duy trong dạy học nói
chung
1.1.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài
Phát triển tư duy là một vấn đề được nhiều nhà giáo dục trên thế
giới quan tâm. Nhiều tác giả đã có các công trình nghiên cứu về vấn
đề này như: Bransford, Sherwood, Vye, Rieser, Cotton, Rahil
Mahyuddin, Zaidatol Akmaliah Lope Pihie, Habibah Elias, Mohd
Majid Konting, Echevarria, Leat, Nagamurali Eragamreddy, …Các
nghiên cứu này đã chỉ ra tầm quan trọng của việc phát triển tư duy
cho HS trong quá trình dạy học. Đồng thời, các nghiên cứu trên cũng
đã chỉ ra các biện pháp, mức độ phát triển tư duy cho HS trong dạy
học và đánh giá năng lực tư duy của HS ở THPT trong độ tuổi 16 –
18 tuổi.
1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc
Ở phạm vi trong nước, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phát
triển tư duy trong dạy học các môn học khác nhau của nhiều tác giả.
Lê Văn Dũng, Cao Cự Giác khẳng định rằng “Phát triển tư duy
không chỉ gắn với việc khơi dậy ở HS những xúc cảm, tình cảm đặc
biệt đối với quá trình và sản phẩm tư duy mà còn liên quan đến sự
hình thành thái độ tư duy đúng đắn như mong muốn sự thật, khao
khát tìm kiếm cái mới, sẵn sàng đón nhận thách thức, tranh luận,... và
tạo lập ở HS niềm tin vào chính mình”. Đồng thời nghiên cứu cũng
đưa ra bốn dấu hiệu đánh giá tư duy phát triển: có khả năng tự lực
chuyển các kiến thức, kĩ năng sang các tình huống mới; tái hiện
nhanh kiến thức, các mối liên hệ cần thiết để giải một bài toán nào đó,
thiết lập nhanh mối quan hệ giữa các sự vật hiện tượng; có khả năng
phát hiện các điểm giống và khác nhau của các hiện tượng và có năng
lực áp dụng kiến thức vào thực tế .
Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Văn Thuận đã xây dựng được bảy
biện pháp nhằm góp phần rèn luyện và phát triển tư duy biện chứng
cho HS thông qua dạy học hình học ở trường phổ thông.
Các tác giả: Đinh Quang Báo, Đỗ Tiến Đạt, Mai Văn Hưng,
Nguyễn Thành Thi, Trần Kiều, Nguyễn Đức Vũ… cho rằng chuẩn
giáo dục THPT phải có chuẩn về năng lực tư duy nói chung và các
năng lực tư duy chuyên biệt cho từng bộ môn. Các tác giả trên thống
nhất rằng việc phát triển tư duy cho HS là bắt buộc đối với tất cả các
môn học.

5
Có thể nói rằng, các nghiên cứu trong nước đã có sự chú ý đến
việc phát triển tư duy cho HS trong quá trình dạy học, đặc biệt là các
nghiên cứu định hướng cho việc xây dựng chương trình giáo dục phổ
thông sau năm 2015. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào đề xuất một
quy trình cụ thể để phát triển tư duy cho HS và cũng chưa có nghiên
cứu nào xây dựng bộ công cụ đánh giá tư duy của HS ở trường
THPT.
1.2. Nghiên cứu về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý
Đã có một số công trình nghiên cứu về việc phát triển và bồi
dưỡng năng lực tư duy cho HS trong dạy học vật lí. Điển hình là các
nghiên của các nhóm tác giả Vincent P. Coletta, Jeffrey A. Phillips,
Jeff Steinert; Munir Khan, Muhammad Naseer Ud Din, Adriana
Popescu, James Morgan. Kết quả của các nghiên cứu trên cho phép
kết luận rằng: có thể rèn luyện để phát triển tư duy cho HS và trong
quá trình dạy học vật lí cần chú trọng hơn nữa việc phát triển tư duy
cho HS.
1.2.2. Các nghiên cứu trong nƣớc
Tác giả Vũ Đào Chỉnh đã hệ thống hóa cơ sở lí luận về tư duy và
phát triển tư duy của HS, chỉ ra một số dấu hiệu của tư duy phát triển
và sáng tạo, trong đó chỉ rõ năng lực tư duy thể hiện ở kết quả của các
thao tác tư duy (phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, cụ thể hóa, khái
quát hóa, các suy diễn và hình thành các khái niệm vật lí); sự di
chuyển kiến thức mới, áp dụng các phương pháp cách thức hoạt động
trí tuệ đã thu nhận được vào các đối tượng và quá trình mới; sự tổ
chức các hoạt động nhận thức vật lí; tính động của tư duy; tính mềm
dẻo của tư duy và áp dụng kiến thức vào thực tế.
1.3. Nghiên cứu về việc sử dụngPPMH trong dạy học vật lí
David Hestenes và các cộng sự đã đề xuất quy trình dạy học
bằng PPMH gồm hai giai đoạn: phát triển mô hình và ứng dụng mô
hình. Trong đó giai đoạn phát triển mô hình được thực hiện thông qua
bốn bước: mô tả đối tượng, xây dựng mô hình, suy ra hệ quả và xác
nhận mô hình. Đồng thời các nghiên cứu trên cũng mô tả cách áp
dụng mô hình vào giảng dạy thực tế trên lớp học để phát triển năng
lực giải quyết vấn đề và hiệu quả của việc sử dụng PPMH trong dạy
học phần cơ học.

6
1.3.2. Các nghiên cứu trong nƣớc
Trịnh Thị Hải Yến đã trình bày cơ sở lý luận của việc sử dụng
PPMH trong dạy học vật lí ở trường THPT. Nghiên cứu này đã đi sâu
phân tích, làm rõ khái niệm, chức năng, tính chất, phân loại mô hình,
PPMH trong dạy học vật lí. Tác giả cũng chỉ ra PPMH có thể được áp
dụng ở năm mức độ và đề xuất quy trình bốn giai đoạn của PPMH
ứng với hai loại mô hình quan trọng có tác dụng lớn trong nghiên cứu
và học tập vật lí là mô hình biểu tượng và mô hình đồ thị.
Trong đề tài này, chúng tôi sẽ tiến hành:
1. Nghiên cứu, làm rõ khái niệm TDVL, các biểu hiện của
TDVL của HS, đề xuất cách đánh giá TDVL của HS THPT và xây
dựng bộ công cụ để đánh giá định lượng TDVL của HS THPT,
2. nghiên cứu về PPMH trong dạy học vật lí và vai trò, khả
năng của PPMH trong việc phát triển TDVL của HS ở trường THPT,
3. nghiên cứu những khó khăn có thể gặp khi sử dụng PPMH
trong dạy học và tìm cách khắc phục các khó khăn đó với sự hỗ trợ
của MVT,
4. xây dựng các biện pháp và quy trình phát triển TDVL cho
HS trong dạy học vật lí thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT,
5. áp dụng quy trình để xây dựng các bản thiết kế bài dạy học
thuộc phần cơ học vật lí lớp 10 THPT nhằm phát triển TDVL cho HS,
6. tổ chức TNSP để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài.
----------  ---------

7
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC
PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH THÔNG
QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ
TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH
2.1. Tƣ duy vật lí
2.1.1. Khái niệm
TDVL là các hành động trí tuệ khi nghiên cứu vật lí bao gồm
việc quan sát có chủ đích các hiện tượng vật lí, phân tích một hiện
tượng vật lí phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa
chúng có những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra
mối quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng và đại lượng
vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết vật lí và vận dụng những
kiến thức vật lí khái quát thu được vào thực tiễn.
2.1.2. Các hoạt động TDVL
Các hoạt động TDVL được tiến hành nhờ sử dụng các thao tác tư
duy cơ bản là: Phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu
tượng hóa; các thao tác này được sử dụng và kết hợp phù hợp với đặc
thù của môn vật lí tạo thành các hoạt động TDVL bao gồm: xây dựng
giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm, mô hình hóa và làm việc
với mô hình.
 Xây dựng giả thuyết là hoạt động TDVL, trong đó phối hợp
các thao tác tư duy cơ bản để đưa ra một phán đoán có thể dùng để
giải thích nguyên nhân của các hiện tượng xảy ra đối với đối tượng
nghiên cứu mà ta chưa có đủ cơ sở khoa học để giải thích.
 Thiết kế phương án thí nghiệm là hoạt động TDVL, trong
đó phối hợp các thao tác tư duy cơ bản hình dung ra phương án có
thể tiến hành thí nghiệm nhằm khẳng định hoặc bác bỏ một nhận
định nào đó.
 Mô hình hóa là hoạt động TDVL, phối hợp các thao tác tư
duy để xây dựng một đối tượng thay thế cho đối tượng nghiên cứu có
đầy đủ các tính chất và các mối quan hệ với các đối tượng cần thiết
xung quanh.
 Làm việc với mô hình là hoạt động TDVL sử dụng các thao
tác tư duy cơ bản để thực hiện các suy luận, phân tích, tính toán, phán
đoán,… trên các mô hình để rút ra các kết luận khoa học.
2.1.3. Các biểu hiện cơ bản của TDVL
Các biểu hiện cơ bản của TDVL bao gồm: (1) nhận biết các
định luật vật lí chi phối hiện tượng quan sát; (2) phân tích được sự chi

8
phối của các định luật vật lí đến hiện tượng quan sát; (3) xác lập được
mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí dùng để đo lường
những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng; (4) mô hình hóa các
sự vật hiện tượng; (5) xây dựng các giả thuyết từ các sự vật hiện
tượng; (6) dự đoán các hệ quả từ các giả thuyết khoa học; (7) thiết kế
phương án thí nghiệm để kiểm tra một nhận định và (9) áp dụng
những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn.
2.1.4. Đánh giá mức độ TDVL
Mức độ TDVL của HS được đánh giá thông qua ba tiêu
chuẩn với 10 tiêu chí cụ thể. Căn cứ vào mức độ phức tạp của việc
phối hợp các thao tác TDVL mà mỗi tiêu chí được đánh giá thông qua
ba mức độ .
Tiêu
chuẩn
Tiêu chí Mức độ
Tiêu
chuẩn
1:
Thực
hiện
các
hành
động
nghiên
cứu vật
lí
Tiêu chí 1: Biết
cách sử dụng
các dụng cụ thí
nghiệm cơ bản
dùng trong
nghiên cứu vật lí
(1): Biết cách sử dụng các dụng cụ đo lường
cơ bản
(2): Biết cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm
cơ bản
(3): Biết cách sử dụng các dụng cụ đơn giản
để thiết kế các phương án thí nghiệm khả thi
Tiêu chí 2: Mô
hình hóa được
sự vật, hiện
tượng dưới dạng
các mô hình lý
thuyết
(1): Nhận biết sự phù hợp của một mô hình
đối với đối tượng nghiên cứu.
(2): Chỉ ra được đặc điểm không phù hợp giữa
mô hình cho sẵn và đối tượng nghiên cứu.
(3): Mô hình hóa được đối tượng nghiên cứu
dưới dạng mô hình đồ thị hoặc mô hình toán
học.
Tiêu chí 3: Xây
dựng được các
giả thuyết từ các
sự vật hiện
tượng
(1): Nhận ra được giả thuyết hợp lí trong các
giải thuyết đã cho về một sự vật hiện tượng
nào đó.
(2): Chỉ ra được chỗ bất hợp lí của một giả
thuyết.
(3): Xây dựng được giả thuyết phù hợp.
Tiêu chí 4: Suy
ra được các hệ
quả từ các giả
thuyết
(1): Nhận biết hệ quả hợp lí của giả thuyết
trong các hệ quả cho trước.
(2): Chỉ ra những điểm bất hợp lí trong một hệ
quả đã cho
(3):Phát biểu hệ quả hợp lí cho một giả thuyết
Tiêu
chuẩn
Tiêu chí 5: Sử
dụng chính xác
(1): Hiểu đúng các khái niệm và thuật ngữ vật
lí

9
2:
Hiểu
và sử
dụng
ngôn
ngữ
vật lí
các khái niệm,
thuật ngữ vật lí
(2): Phát hiện được các trường hợp sử dụng
sai thuật ngữ, khái niệm vật lí
(2): Sử dụng chính xác các thuật ngữ, khái
niệm vật lí
Tiêu chí 6: Diễn
đạt thành lời các
công thức vật lí
và diễn đạt được
mối quan hệ
nhân quả trong
các công thức đó
(1): Diễn đạt được mối quan hệ định tính giữa
các đại lượng vật lí
(2): Diễn đạt được mối quan hệ định lượng
giữa các đại lượng vật lí trong công thức vật lí
(3): Diễn đạt được mối quan hệ nhân quả giữa
các đại lượng vật lí trong mỗi công thức vật lí
Tiêu
chuẩn
3: Ứng
dụng
các
kiến
thức
vật lí
trong
các
tình
huống
mới
Tiêu chí 7: Phân
tích được sự chi
phối của các
định luật vật lí
đến hiện tượng
đang quan sát
(1): Nhận biết được các định luật chi phối hiện
tượng đang khảo sát
(2): Chỉ ra được các biểu hiện cụ thể của các
khái niệm, định luật vật lí trong thực tế
(3): Phân tích được sự chi phối của các định
luật vật lí đến hiện tượng đang khảo sát
Tiêu chí 8: Tiên
đoán được kết
quả của các thí
nghiệm dựa trên
các thuyết, định
luật vật lí đã biết
(1): Tiên đoán được sự phụ thuộc của các đại
lượng vật lý mô tả thuộc tính bản chất của sự
vật hiện tượng vào các yếu tố tác động
(2): Tiên đoán được kết quả của các thí
nghiệm chỉ chịu sự chi phối của một định luật
hay thuyết vật lí đang xét
(3): Tiên đoán được kết quả của các thí
nghiệm mới chịu sự chi phối của nhiều định
luật hay thuyết vật lí
Tiêu chí 9: Áp
dụng được các
công thức vật lí
trong các tình
huống cụ thể
(1): Áp dụng đúng công thức vật lý trong các
tình huống cụ thể
(2): Nhận biết được giới hạn áp dụng của các
định luật, công thức vật lí
(3): Nhận biết được tính hợp lý hoặc bất hợp
lý của các kết quả tính toán được
Tiêu chí 10:
Nhận biết những
sai lầm trong lập
luận khi sử dụng
các định luật vật
lí không hợp lý
(1): Nhận biết những sai lầm trong việc áp
dụng công thức vật lí
(2): Nhận biết những sai lầm khi áp dụng sai
giới hạn của các định luật vật lí
(3): Nhận biết điểm không logic trong suy
luận từ việc áp dụng các định luật vật lí đến
kết quả

10
2.2. Phƣơng pháp mô hình
2.2.1. Các mức độ sử dụng PPMH trong dạy học vật lí
Căn cứ vào khả năng tham gia của HS vào các giai đoạn của
PPMH, có thể sử dụng PPMH trong dạy học ở bốn mức độ
 Mức độ 1: HS làm quen với PPMH: GV giới thiệu trình tự
các bước của PPMH mà các nhà khoa học đã sử dụng để nghiên cứu
các kiến thức. HS hình dung được cách các nhà khoa học tiến hành để
xây dựng một kiến thức mới. HS hiểu như thế nào là PPMH và các
giai đoạn cần thực hiện khi sử dụng PPMH vào nghiên cứu khoa học.
 Mức độ 2: HS tham gia vào một số giai đoạn của PPMH:
GV có thể tổ chức cho HS tham gia vào một số giai đoạn của PPMH.
Các giai đoạn quan trọng nhất mà GV cần tập dượt cho HS cách làm
việc với PPMH là giai đoạn xây dựng mô hình hoặc giai đoạn làm
việc với mô hình để suy ra hệ quả lý thuyết.
 Mức độ 3: HS tham gia vào tất cả các giai đoạn của
PPMH dưới sự hướng dẫn của GV: HS tham gia vào tất cả các giai
đoạn của PPMH dưới sự hướng dẫn của GV. Khi đó, HS nắm vững
tính năng của mô hình và biết cách sử dụng mô hình để giải quyết
nhiệm vụ nhận thức.
 Mức độ 4: HS tự lực thực hiện các giai đoạn của PPMH:
Khi HS đã quen thuộc với PPMH GV có thể lựa chọn những kiến
thức phù hợp để cho HS tự lực thực hiện các giai đoạn của PPMH để
giải quyết nhiệm vụ học tập.
2.2.2. Sự hỗ trợ của MVT đối với PPMH
MVT có thể hỗ trợ cho tất cả các giai đoạn của PPMH, ở giai
đoạn nghiên cứu tính chất của đối tượng gốc và giai đoạn xác nhận
mô hình, nếu không thể tiến hành các thí nghiệm thực trong lớp học
ta có thể dùng MVT để trình chiếu các đoạn phim quay lại cách tiến
hành thí nghiệm và kết quả của nó hoặc chiếu các đoạn phim quay lại
các sự vật hiện tượng phù hợp để HS quan sát. Trong giai đoạn xây
dựng mô hình, MVT có thể dùng để mô phỏng các mô hình nhằm
trực quan hóa chúng, điều này giúp HS nhận thấy các sai sót trong
mô hình để điều chỉnh và giúp HS dễ dàng thực hiện các thí nghiệm
tưởng tượng trong giai đoạn làm việc với mô hình. Ở giai đoạn làm
việc với mô hình, MVT có thể giúp chúng ta xây dựng các mô hình
ảo và thực hiện các thí nghiệm ảo trên đó. Việc làm này giúp cho HS
quan sát trực quan mô hình và có các tác động cụ thể lên mô hình để
xem các kết quả tương ứng, đồng thời nó cũng giúp GV có thể hỗ trợ
và điều chỉnh các hoạt động của HS nếu cần.

11
2.2.3. Các biện pháp phát triển TDVL cho HS thông qua việc
sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT
 Tạo điều kiện cho HS tham gia tích cực vào các giai đoạn
của PPMH: PPMH là một phương pháp đặc thù trong nghiên cứu
vật lí, hầu hết các thao tác TDVL được phát triển khi sử dụng phương
pháp này. Do đó, biện pháp tốt nhất để phát triển TDVL cho HS là
tạo điều kiện để HS tham gia tích cực vào các giai đoạn của PPMH
trong dạy học. Khi tham gia các hoạt động mà GV tổ chức theo
PPMH, HS sẽ hình thành và phát triển TDVL. Các thao tác TDVL có
thể phát triển được nhờ biện pháp này là: so sánh, phân tích, tổng
hợp, khái quát hóa và trừu tượng hóa. GV cũng cần phải chú ý đến
khả năng TDVL của HS để thiết kế các hoạt động phù hợp. Trong
giai đoạn đầu, GV không nên yêu cầu HS tự lực tham gia tất cả các
giai đoạn của PPMH, cần cho HS từng bước làm quen với phương
pháp này. Sau đó có thể cho HS tham gia với các hướng dẫn, gợi ý cụ
thể.
 Tăng cƣờng cho HS áp dụng mô hình trong các tình
huống mới: Trong dạy học với PPMH, GV không nên chỉ dừng lại ở
giai đoạn xác nhận mô hình. Đối với HS, việc áp dụng được mô hình
trong các tình huống mới đôi khi còn quan trọng hơn việc xây dựng
và xác nhận được mô hình. Sau khi mô hình được xác nhận GV có
thể đưa ra các nhiệm vụ học tập trong đó HS có thể áp dụng các mô
hình vừa xác nhận để giải quyết nhiệm vụ. Hoạt động này vừa có tác
dụng củng cố kiến thức vừa có tác dụng phát triển TDVL cho HS.
Nếu có thể, GV nên tổ chức cho HS áp dụng mô hình vừa xác nhận
vào trong các tình huống thật trong cuộc sống. Ở giai đoạn này, GV
có thể cho HS áp dụng mô hình ở hai mức độ. (1), mức độ cơ bản:
chỉ cần áp dụng các mô hình đã được xác nhận vào trong một tình
huống mới để tìm ra kết quả hoặc giải thích một hiện tượng vật lí nào
đó. (2), mức độ cao: HS vận dụng cả PPMH trong một tình huống
mới để tìm ra kết quả, nghĩa là HS phải thực hiện tất cả các giai đoạn
của PPMH từ việc nghiên cứu đối tượng gốc, xây dựng mô hình đến
làm việc với mô hình để suy ra kết quả.
 Tạo điều kiện cho HS sử dụng MVT để xây dựng mô
hình hoặc thiết kế các thí nghiệm mô phỏng: Nhờ vào MVT, ngày
nay con người có thể làm được rất nhiều điều tưởng như không thể.
Đối với dạy học vật lí, MVT cũng càng ngày càng tỏ ra hữu dụng
hơn. Ngoài chức năng trình diễn các hình ảnh, các đoạn phim cho HS

12
quan sát, MVT còn có thể giúp chúng ta mô phỏng các mô hình, tiến
hành các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trên đó. Nếu HS biết
cách sử dụng MVT để mô phỏng các mô hình mà mình xây dựng và
tiến hành các thí nghiệm trên các mô hình đó thì các em sẽ tiến bộ
vượt bậc trong TDVL.
2.3. Quy trình phát triển TDVL cho HS thông qua PPMH với sự
hỗ trợ của MVT
đúng
sai
1. Lựa chọn kiến thức
2. Xác định mức độ sử dụng PPMH
5. Thiết kế bài dạy học
6. Tổ chức HĐNT
Nghiên cứu đối tượng gốc
Xây dựng mô hình
Làm việc trên mô hình
Xác nhận mô hình
7. Đánh giá
4. Xác định các thao tác TDVL cần phát triển
cho HS trong từng giai đoạn của PPMH
TN kiểm tra

13
2.4. Thực trạng về TDVL của HS và việc sử dụng PPMH với sự
hỗ trợ của MVT ở trƣờng THPT hiện nay
Kết quả khảo sát về TDVL của HS THPT ở địa bàn tỉnh
Quảng Ngãi và Thành phố Huế cho thấy TDVL của HS còn tương đối
thấp, các biểu hiện của TDVL của HS phát triển chưa đồng đều. Đa
số các mặt trong TDVL của HS còn phát triển chậm, đặc biệt một số
mặt trong TDVL của HS là khá thấp so với các mặt khác.
Hầu như GV không sử dụng PPMH trong dạy học vật lí ở
trường THPT hoặc nếu có sử dụng thì hiệu quả chưa cao.
Cả GV và HS đều cho rằng MVT là một phương tiện dạy học
quan trọng. Tuy nhiên, hiện nay GV chưa sử dụng MVT thường
xuyên trong dạy học và chỉ sử dụng MVT để trình chiếu mà thôi.
----------  ---------

14
Chƣơng 3: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC VẬT LÍ
LỚP 10 THPT THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ
CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP
MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH
3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” chƣơng trình vật lí lớp 10 THPT
Một số nội dung của phần cơ học lớp 10 đã được nghiên cứu
trong chương trình vật lí ở THCS và đa phần là rất gần gũi với cuộc
sống hàng ngày. Do đó GV nên khai thác những hiểu biết vốn có của
HS trong quá trình dạy học. Trong phần cơ học có nhiều khái niệm
được xây dựng như các mô hình biểu tượng như vận tốc, gia tốc, độ
dời, các loại chuyển động, các loại lực… đây là một thuận lợi cho
GV khi áp dụng PPMH trong dạy học vật lí.
Trong phần cơ học, các kiến thức được xây dựng theo con
đường thực nghiệm. Khi sử dụng PPMH, sau khi các mô hình được
xây dựng và sử dụng, GV cần tổ chức cho HS xác nhận mô hình.
Ngoài ra, phần cơ học có khá nhiều kiến thức liên quan đến các mô
hình toán học và mô hình đồ thị. Đây là một điều thuận lợi cho GV
khi áp dụng PPMH vào dạy học.
3.2. Xây dựng công cụ đo mức độ TDVL của HS lớp 10
3.2.1. Nguyên tắc xây dựng bộ công cụ
 Bộ công cụ đo mức độ TDVL của HS phải có tính toàn diện
nghĩa là phải đánh giá được tất cả các biểu hiện của TDVL của HS
theo các tiêu chuẩn và các tiêu chí đã đề xuất.
 Bộ công cụ đo mức độ TDVL của HS phải có tính định
lượng.. Điều này giúp cho người nghiên cứu dễ dàng phân tích kết
quả thu được từ việc đánh giá, đồng thời người nghiên cứu cũng dễ
dàng so sánh kết quả đánh giá của các HS khác nhau hoặc của cùng
một HS ở vào các thời điểm khác nhau.
 Bộ công cụ đo mức độ TDVL của HS phải có tính khách
quan, nghĩa là không phụ thuộc vào người sử dụng.
 Bộ công cụ đo mức độ TDVL của HS phải có tính phù hợp
với trình độ của HS. Các câu hỏi phải có nội dung nằm trong phạm vi
kiến thức mà HS đã được học, các yêu cầu về thực hành phải nằm
trong phạm vi quen thuộc đối với HS, các dụng cụ thí nghiệm được
sử dụng phải là những dụng cụ học sinh đã từng sử dụng hoặc được
tiếp xúc trong chương trình học trước đó.
 Bộ công cụ đo mức độ TDVL của HS phải có độ giá trị, độ
tin cậy và độ khó nằm trong giới hạn phù hợp.

15
3.2.2. Một số câu hỏi đánh giá mức độ TDVL của HS
Câu 1: Thể tích của cột chất lỏng trong hình bên là:
a. 6.6ml b. 6.9 ml
c. 7.0ml d. 7.2 ml
Mục tiêu: đánh giá kĩ năng đọc kết
quả đo thể tích chất lỏng của HS. Đo
thể tích chất lỏng là một kĩ năng thực
hành mà HS phải có được từ cấp
THCS. Câu hỏi này ở mức độ 1, mức độ đơn giản nhất của tiêu chí 1.
Câu 2: Để mô tả chuyển động của dòng xe cộ trong thành
phố lúc tan tầm ta có thể xem mỗi phương tiện là
a. một điểm chuyển động hỗn loạn.
b. một điểm chuyển động thành dòng liên tục.
c. một điểm chuyển động thành dòng gián đoạn.
d. một quả cầu chuyển động thành dòng gián đoạn
Mục tiêu của các câu hỏi 2: Đo mức độ 1 của tiêu chí 2, đánh
giá kỹ năng nhận biết mô hình nào thích hợp nhất đối với một đối
tượng gốc.
Câu 3: Khi cho một vật nhiễm điện dương tiếp xúc với một
vật chưa nhiễm điện, vật chưa nhiễm điện sẽ trở thành nhiễm điện
dương. Giả sử các nhận định sau đây là đúng, nhận định nào không
giúp chúng ta giải thích được hiện tượng trên?
a. “Chất điện” từ vật nhiễm điện truyền qua vật chưa nhiễm
điện.
b. Các “hạt mang điện” từ vật nhiễm điện truyền qua vật chưa
nhiễm điện.
c. Các electron từ vật chưa nhiễm điện truyền qua vật nhiễm
điện dương.
d. Sự nhiễm điện là do sự thừa hay thiếu electron gây ra.
Mục tiêu của các câu hỏi 3 là đo mức độ 2 của tiêu chí 3,
đánh giá kĩ năng nhận biết điểm bất hợp lí của một giả thuyết dùng để
giải thích một sự vật hiện tượng.
Câu 4: Trong các hệ quả sau đây, hệ quả nào không thể được
rút ra từ nhận định “Lực ma sát trượt phụ thuộc vào mặt tiếp xúc”?
a. Diện tích mặt tiếp xúc thay đổi thì độ lớn của lực ma sát
trượt sẽ thay đổi.
b. Thay đổi bản chất của mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma
sát trượt thay đổi.

16
c. Tăng khối lượng của vật thì lực ma sát tăng.
d. Mặt tiếp xúc càng nhám thì lực ma sát trượt càng tăng.
Mục tiêu của câu hỏi 4 là đo mức độ 2 của tiêu chí 4, đánh
giá kỹ năng nhận biết điểm bất hợp lí của một hệ quả đối với một giả
thuyết.
3.2.3. Đánh giá bộ công cụ
Sau khi xây dựng, bộ công cụ được thử nghiệm 3 vòng. Kết
quả làm bài của HS được xử lý bằng phần mềm SPSS 16.0 và phần
mềm Quest để đánh giá bộ câu hỏi, những câu hỏi không phù hợp với
mô hình Rasch về sự phù hợp giữa câu hỏi và TDVL của HS được
thay bằng các câu hỏi khác hoặc loại bỏ. Qua hai vòng thử nghiệm,
bộ câu hỏi được tinh chỉnh lại còn 60 câu hỏi trắc nghiệm khách quan
4 lựa chọn có thể đáp ứng được tất cả các tiêu chí đánh giá TDVL của
HS. Kết quả đánh giá sau khi thử nghiệm vòng 3 cho thấy, số liệu
thực nghiệm có giá trị Infit Mean Square bằng 1,0 và giá trị kỳ vọng t
bằng - 0,08 chứng tỏ số liệu nghiên cứu phù hợp với mô hình Rasch.
Công cụ dùng để đánh giá mức độ TDVL của HS lớp 10 có độ tin cậy
cao, có thể áp dụng để đánh giá mức độ TDVL của HS. Kết quả phân
tích không chỉ cho thấy sự phù hợp của phiếu hỏi mà còn đánh giá
được sự phù hợp của từng câu hỏi được thiết kế với vấn đề nghiên
cứu. Và tất cả các câu hỏi trong phiếu hỏi đều có giá trị trung bình
bình phương độ phù hợp INFIT MNSQ nằm trong khoảng 0,91 đến
1,1 nghĩa là đều phù hợp với vấn đề nghiên cứu. Độ khó của các câu
hỏi trong phiếu hỏi nằm trong giới hạn từ 0.3 đến 0.7, điều này cho
thấy bộ câu hỏi có độ khó phù hợp và hoàn toàn có thể dùng để đánh
giá mức độ TDVL của HS.
3.3. Phát triển TDVL cho HS thông qua việc sử dụng PPMH với
sự hỗ trợ của MVT khi dạy học một số kiến thức phần cơ học Vật
lí lớp 10 THPT
Việc phát triển TDVL cho HS được tiến hành theo quy trình
ở mục 2.3. Ở đây, chúng tôi trình bày tóm tắt một ví dụ áp dụng quy
trình trên để phát triển TDVL cho HS khi dạy học bài “Hệ quy chiếu
chuyển động có gia tốc - lực quán tính”. Các bước lựa chọn kiến
thức, mức độ sử dụng PPMH, xác định khả năng hỗ trợ của MVT và
các thao tác TDVL cần rèn luyện cho HS, thiết kế bài dạy học đã
được trình bày cụ thể trong phần chính văn của luận án. Ở đây tập
trung vào bước quan trọng nhất của quy trình là tổ chức hoạt động
nhận thức cho HS.

17
Giai đoạn 1: Nghiên cứu đối tượng gốc. GV cho HS xem một
đoạn phim về một ô tô đang chuyển động thẳng đều, người ngồi trên
xe đang ở trạng thái đứng yên. GV dừng phim và hỏi: Nếu ô tô được
phanh gấp thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Sau khi HS trả lời, GV cho HS
xem tiếp đoạn phim thấy người bị ngã về phía trước. Sau đó, GV cho
HS quan sát thí nghiệm: đặt viên bi trên xe lăn, cho xe lăn chuyển
động thẳng đều, yêu cầu HS nhận xét trạng thái chuyển động của bi.
Tiếp tục cho HS dự đoán hiện tượng xảy ra khi xe lăn chuyển động
nhanh dần đều. Sau khi HS dự đoán, GV biểu diễn thí nghiệm cho HS
quan sát. Giáo viên giới thiệu khái niệm hệ quy chiếu quán tính và hệ
quy chiếu phi quán tính và yêu cầu HS nhận xét sự khác nhau về
trạng thái chuyển động của các vật trong hai loại hệ quy chiếu này.
Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình. Ở giai đoạn này, GV có thể
hướng dẫn HS xây dựng mô hình lực quán tính. Nội dung của mô
hình này như sau: “Chuyển động của một vật ở trong hệ quy chiếu
phi quán sẽ tương tự với chuyển động như khi nó ở trong hệ quy
chiếu quán tính nhưng chịu thêm tác dụng một lực mới. Lực này được
gọi là lực quán tính”. GV đặt câu hỏi cho HS: nguyên nhân nào làm
cho vật chuyển động có gia tốc? Sau đó yêu cầu HS xây dựng mô
hình để giải thích hiện tượng vật m chuyển động có gia tốc khi xe lăn
tăng tốc. GV có thể gợi ý bằng mô hình có một lực xuất hiện tác dụng
lên vật khi xe lăn chuyển động và yêu cầu HS nhận xét và hoàn chỉnh
mô hình đó. HS có thể chỉ ra được nếu xe lăn chuyển động thẳng đều
thì hoàn toàn không xuất hiện lực tác dụng làm vật m chuyển động.
Vậy mô hình này chưa phù hợp, HS có thể hoàn thiện và phát biểu
mô hình.
Giai đoạn 3: Làm việc với mô hình lực quán tính, suy ra đặc
điểm của nó. Yêu cầu HS làm thí nghiệm tưởng tượng: vật m có thể
chuyển động không ma sát trên xe lăn M, cho M chuyển động với gia
tốc aM, xác định phương, chiều và độ lớn của gia tốc của m trong hệ
quy chiếu gắn với mặt đất và hệ quy chiếu gắn với M. HS chỉ ra được
gia tốc của m trong hệ quy chiếu gắn với M. Từ đó có kết luận về
phương chiều của lực quán tính. GV có thể gợi ý để HS tìm ra độ lớn
am của vật m trong hệ quy chiếu gắn với M để xác định độ lớn của lực
quán tính.

18
Giai đoạn 4: Xác nhận mô hình. GV có thể yêu cầu HS
thiết kế thí nghiệm khả thi để xác nhận mô hình. Hoặc GV có
thể đề xuất một phương án thí nghiệm như hình vẽ. Điều chỉnh
khối lượng của các quả nặng để hệ thống đứng yên, đọc số chỉ
của lực kế; sau đó điều chỉnh khối lượng của các quả nặng để
hệ thống chuyển động có gia tốc, đọc số chỉ của lực kế và xác
định độ lớn của lực quán tính. Nếu chuyển động của các vật là
quá nhanh không đủ thời gian để quan sát, GV có thể quay
phim thí nghiệm này để chiếu cho HS xem và dừng lại ở
những thời điểm cần thiết để HS có thể đọc số chỉ của lực kế.
Kết quả thí nghiệm cho phép xác nhận lực quán tính cùng phương,
ngược chiều với gia tốc của hệ quy chiếu và có độ lớn F=ma.
----------  ---------

19
Chƣơng 4: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
4.1. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 1
4.1.1. Mục đích
Đánh giá tính hợp lí của các biện pháp phát triển TDVL; đánh giá
mức độ hợp lí của quy trình phát triển TDVL; đánh giá mức độ hợp lí
của việc áp dụng quy trình phát triển TDVL khi dạy học một số kiến
thức thuộc phần cơ học Vật lí lớp 10 THPT và rút kinh nghiệm, hoàn
thành việc chuẩn bị để tiến hành TN vòng hai một cách thành công.
4.1.2.Kết quả thực nghiệm sƣ phạm
Nhìn chung, quá trình TN sư phạm vòng 1 diễn ra suôn sẽ, các
giờ học thuận lợi, không có tình huống bất lợi xảy ra. Thái độ hợp tác
giữa GV và HS rất tốt, giờ học sôi nổi, HS hứng thú và tích cực tham
gia vào các hoạt động được thiết kế. Giáo viên đánh giá cao quy trình
tổ chức hoạt động nhận thức cho HS được xây dựng.
Các biện pháp đã xây dựng tỏ ra có hiệu quả trong việc rèn luyện
các thao tác TDVL cho HS. Việc áp dụng các biện pháp nêu trên
cũng giúp cho việc hình thành các kiến thức sinh động hơn, HS có
thái độ hợp tác tích cực và khá hứng thú trong giờ học. Các bước của
quy trình phát triển TDVL cho HS phù hợp với quá trình nhận thức
của HS và logic hình thành kiến thức của bài học. Theo đánh giá của
GV, các biện pháp phát triển TDVL và quy trình nêu trên là đơn
giản, dễ thực hiện và có thể áp dụng tốt trong điều kiện dạy học ở
trường phổ thông hiện nay. Hình thức và nội dung của các bài dạy
học được thiết kế theo quy trình phù hợp với quy trình và thuận lợi
cho việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong giờ học. Việc áp
dụng các bản thiết kế bài dạy học vào điều kiện thực tế và cơ sở vật
chất của các trường THPT hiện nay là khả thi và có thể triển khai ở
tất cả các lớp học. Sau một thời gian sử dụng PPMH với sự hỗ trợ
của MVT theo quy trình đã đề xuất, TDVL của HS có sự phát triển.
HS tham gia tích cực hơn vào các hoạt động nhận thức được GV tổ
chức. Các câu hỏi đòi hỏi phải thực hiện các thao tác TDVL mới có
thể trả lời được đã được HS trả lời một cách nhanh chóng và chính
xác, chứng tỏ HS đã có thể thực hiện thành thạo các thao tác TDVL
và biết cách tư duy để có thể giải quyết nhiệm vụ học tập.
4.2. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 2
4.2.1. Mục đích
Mục đích của TN là kiểm nghiệm giả thuyết khoa học của đề
tài, cụ thể là: Nếu xây dựng được các biện pháp phát triển TDVL cho

20
HS thông qua PPMH và sử dụng chúng trong dạy học phần cơ học
thì sẽ phát triển được TDVL cho HS.
4.2.2.Kết quả thực nghiệm sƣ phạm
 Kết quả quan sát giờ học
Ở các lớp TN, thời gian phân phối cho các hoạt động nhận
thức của HS là phù hợp, quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho
HS để hình thành các kiến thức mới diễn ra thuận lợi, hợp lí. Không
khí lớp học sôi nổi, HS tham gia tích cực vào các hoạt động nhận
thức được GV tổ chức. Các biểu hiện cơ bản của TDVL của HS ở các
tiết học sau dễ quan sát hơn đối với các tiết học đầu. Điều này chứng
tỏ trong quá trình TN, TDVL của HS ở các lớp TN đã có sự phát
triển. Ở các lớp ĐC, không khí học tập diễn ra ít sôi nổi hơn, các hoạt
động nhận thức mà GV tổ chức chưa phát huy được tính tích cực của
HS. Phần lớn HS còn thụ động nên không quan sát được rõ mức độ
hiểu bài của HS. Đồng thời, biểu hiện về TDVL của HS ở các lớp
này không có sự thay đổi.
 Kết quả kiểm tra
Trước và sau khi dạy TN, cả hai nhóm TN và ĐC đều được làm một bài
kiểm tra đầu vào giống nhau với thời lượng như nhau để đánh giá mức độ
TDVL của HS. Cả hai bài kiểm tra đều được chấm bằng máy, xử lí kết quả
bằng các phần mền chuyên dụng. Kết quả kiểm tra của HS được quy về thang
điểm10 và biểu diễn trong các đồ thị 4.1 và 4.2.
17.6
51.8
83.3
97.3
100 100 100
8
25.3
50.5
84.5
98.2 100 100 100
20
40
60
80
100
120
Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu vào của
nhóm TN và nhóm ĐC

21
12.3
37.1
69.8
94.6
99.7 100 100
6.4
26.7
65.2
92.7
99.4 100 100 100
20
40
60
80
100
120
Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu ra của
nhóm TN và nhóm ĐC
Từ các đồ thị 4.1 và 4.2 cho thấy đường phân phối tần suất
lũy tích của bài kiểm tra đầu vào của nhóm TN và nhóm ĐC gần như
trùng lên nhau. Còn ở bài kiểm tra đầu ra, đường phân phối tần suất
lũy tích của nhóm TN nằm ở bên dưới và về phía bên phải so với
đường phân phối tần suất của nhóm ĐC. Chứng tỏ mức độ TDVL
của nhóm TN ở bài kiểm tra đầu ra là cao hơn so với nhóm ĐC.
4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê
Kiểm định giả thuyết thống kê nhằm kiểm tra xem kết quả
TDVL ở lớp TN cao hơn lớp ĐC là thật hay chỉ là ngẫu nhiên.
Giả thuyết H0: Sự khác nhau giữa giá trị trung bình ở nhóm
TN và nhóm ĐC là không có ý nghĩa.
Đối giả thuyết H1: Điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn
điểm trung bình của nhóm ĐC là có ý nghĩa.
Xác định đại lượng kiểm định t theo công thức sau:
21
2112
nn
nn
ps
xx
t


 Với
   
2
2
212
11
21
21



nn
snsn
ps
1x , 2x lần lượt là điểm trung bài kiểm tra ở nhóm ĐC và TN
s1, s2 là độ lệch chuẩn; n1, n2 số HS ở nhóm ĐC và TN.
Tra bảng Student với α = 0.05 thì tα = 1.96 (kiểm định hai
phía).
Nếu t>tα thì giả thuyết H0 bị bác bỏ, giả thuyết H1 được xác
nhận: Điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn điểm trung bình của
nhóm ĐC là có ý nghĩa với mức ý nghĩa là 0,05.

22
Kết quả tính toán các tham số thống kê và đại lượng kiểm
định t cho kết quả bài kiểm tra đầu vào và đầu ra của nhóm TN và
ĐC được trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Bảng các tham số thống kê của bài kiểm tra đầu
vào và đầu ra của nhóm TN và nhóm ĐC.
Bài kiểm tra Nhóm ( x ) s sp t
Đầu vào TN 4,46 1,09 1,15 1,48
ĐC 4,33 1,21
Đầu ra TN 4,85 1,14 1,08 8,94
ĐC 4,10 1,02
Từ kết quả ở bảng 4.1. cho thấy đối với bài kiểm tra đầu vào,
t=1,48 <tα. Giả thuyết H1 bị bác bỏ, giả thuyết H0 được xác nhận.
Nghĩa là sự khác nhau giữ điểm trung bình của nhóm TN và nhóm
ĐC là không đáng kể. Điều này cho phép kết luận mức độ TDVL của
nhóm TN và nhóm ĐC khi bắt đầu tiến hành TN là tương đương
nhau. Đối với bài kiểm tra đầu ra, t=8,94 >tα. Giả thuyết H0 bị bác bỏ,
giả thuyết H1 được xác nhận, sự khác nhau giữa điểm trung bình của
nhóm TN và nhóm ĐC ở bài kiểm tra đầu ra là có ý nghĩa hay mức
độ TDVL của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC.
Như vậy, kết quả kiểm định thống kê cho phép kết luận rằng
việc áp dụng các biện pháp phát triển TDVL cho HS thông qua
PPMH với sự hỗ trợ của MVT theo quy trình đã đề xuất có khả năng
phát triển TDVL cho HS. So với các phương pháp truyền thống thì
phương pháp này có hiệu quả cao hơn trong việc phát triển TDVL
cho HS.
----------  ---------

23
PHẦN KẾT LUẬN
1. Đánh giá kết quả đạt đƣợc
Đối chiếu với mục tiêu, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu
trong quá trình thực hiện để tài “Phát triển TDVL của HS trong dạy
học phần cơ học vật lí lớp 10 THPT thông qua PPMH với sự hỗ trợ
của MVT”, đề tài thu được các kết quả sau
 Nghiên cứu tổng quan về các đề tài nghiên cứu liên quan đến
vấn đề phát triển tư duy trong dạy học và trong dạy học các bộ môn cụ
thể, đặc biệt chú trọng đến các đề tài nghiên cứu về việc phát triển tư duy
cho HS trong dạy học vật lí. Đề tài cũng tham khảo các đề tài sử dụng
PPMH trong dạy học vật lí. Phân tích kết quả nghiên cứu của các đề tài
trên, chỉ ra những kết quả quan trọng của mỗi đề tài và những điểm mà
các đề tài trên chưa khai thác hoặc chưa nghiên cứu một cách sâu sắc.
Từ đó làm cơ sở định hướng cho nghiên cứu của đề tài.
 Nghiên cứu tương đối chi tiết về TDVL của HS THPT, trong
đó làm rõ về định nghĩa, vai trò, các thao tác, các biểu hiện cơ bản
của TDVL của HS trong học tập vật lí. Đồng thời xây dựng bộ công
cụ để đánh giá một cách định lượng mức độ TDVL của HS THPT.
 Nghiên cứu về việc áp dụng PPMH trong dạy học vật lí với
tư cách là một phương pháp dạy học. Chỉ ra những khó khăn khi ứng
dụng PPMH vào dạy học và cách khắc phục các khó khăn này bằng
sự hỗ trợ của MVT. Đồng thời chỉ rõ vai trò của PPMH đối với việc
phát triển TDVL của HS và xác định các mức độ sử dụng PPMH
trong dạy học vật lí dựa vào sự tham gia của HS vào các giai đoạn
của PPMH.
 Đề tài cũng đề xuất các biện pháp phát triển TDVL cho HS
thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT và xây dựng quy trình phát
triển TDVL cho HS thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MVT. Đồng
thời đưa ra các ví dụ áp dụng quy trình đã xây dựng.
 Tiến hành khảo sát để đánh giá mức độ TDVL của HS và
đánh giá vấn đề sử dụng PPMH trong dạy học vật lí ở trường THPT
hiện nay. Kết quả khảo sát cho thấy TDVL của HS THPT hiện nay
còn tương đối thấp, các biểu hiện của TDVL phát triển chưa đều.
Vấn đề sử dụng PPMH trong dạy học ở trường THPT hiện nay còn ít
được quan tâm. MVT được đánh giá là một phương tiện dạy học hiện
đại và mang lại hiệu quả cao trong dạy học, tuy nhiên MVT chưa
được GV khai thác hiệu quả. Hiện nay, GV chỉ sử dụng MVT chủ
yếu là để trình chiếu các bài giảng điện tử, hoặc để cho HS xem các
đoạn phim được quay sẵn.

24
 Tiến hành phân tích các đặc điểm của phần cơ học vật lí lớp
10 THPT, chỉ ra các thuận lợi của phần này khi sử dụng PPMH với
sử hỗ trợ của MVT để phát triển TDVL cho HS.
 Xây dựng bộ công cụ đánh giá mức độ TDVL của HS. Trong
đó xác định rõ nguyên tắc xây dựng bộ câu hỏi và xây dựng và kiểm
định hệ thống câu hỏi để đánh giá mức độ TDVL của HS.
 Dựa vào quy trình đã đề xuất, đề tài đã trình bày cách áp
dụng quy trình phát triển TDVL cho học sinh trong 2 bài học cụ thể
và thiết kế 7 phương án dạy học nhằm phát triển TDVL cho HS.
 Tiến hành TN sư phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi
của đề tài. Kết quả thực nghiệm cho thấy việc sử dụng PPMH với sự
hỗ trợ của MVT trong dạy học phù hợp với khả năng nhận thức của
HS và điều kiện dạy học ở trường phổ thông hiện nay. Kết quả tính
toán thống kê cho thấy sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT có
hiệu quả cao hơn các phương pháp dạy học khác trong việc phát triển
TDVL cho HS.
2. Hƣớng phát triển của luận án
Căn cứ và những kết quả đã đạt được nêu trên, dựa vào
những điều kiện thực tiễn về tư liệu và các phương tiện dạy học,
chúng tôi nhận thấy, đề tài có thể được phát triển theo các hướng sau:
 Khai thác thêm các chức năng khác của MVT để có thể hỗ
trợ tốt hơn cho PPMH nhằm phát triển TDVL cho HS
 Mở rộng việc sử dụng PPMH với sự hỗ trợ của MVT vào
dạy học các phần khác trong chương trình vật lí phổ thông nhằm phát
triển một cách toàn diện TDVL cho HS
 Tiếp tục hoàn thiện cơ sở lí luận về phát triển TDVL cho HS,
đặc biệt là các biện pháp phát triển TDVL của HS khi sử dụng các
phương pháp dạy học tích cực khác.
3. Một số kiến nghị
 Về cơ sở vật chất, các trường THPT cần được trang bị MVT
và projector để tạo điều kiện cho GV có thể khai thác được sự hỗ trợ
của MVT trong dạy học.
 Giáo viên, các nhà quản lí giáo dục cần chú trọng hơn đến
việc phát triển TDVL cho HS trong quá trình dạy học vật lí.
 Cần có những lớp tập huấn để trang bị cho GV vật lí THPT
các kiến thức và kĩ năng cần thiết để đánh giá TDVL hiện có của HS
và xây dựng được các tiến trình phù hợp để phát triển TDVL cho HS
trong quá trình dạy học.

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
Tiếng Việt
1. Đỗ Khoa Thúy kha (2013), Máy tính – một công cụ hỗ trợ
đắc lực cho phương pháp mô hình trong dạy học vật lý ở
trường phổ thông, Tạp chí thiết bị giáo dục số 91, năm 2013.
2. Đỗ Khoa Thúy Kha (2014), “Đánh giá mức độ tư duy vật lý
của học sinh trong dạy học vật lý ở trường Trung học phổ
thông”, Tạp chí Giáo Dục số , Hà Nội.
3. Đỗ Khoa Thúy Kha (2013), Sử dụng phương pháp mô hình
trong dạy học phần cơ học vật lý lớp 10 thpt với sự hỗ trơ của
máy tính, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, ĐHSP –
Đại học Huế, Huế.
4. Phan Gia Anh Vũ, Nguyễn Bảo Hoàng Thanh, Đỗ Khoa Thúy
Kha (2013), Tổ chức dạy học môn vật lý theo phương pháp
mô hình với sự hỗ trợ của máy tính, Kỷ yếu hội nghị khoa
học sau đại học lần thứ nhất, Đại học Huế, Huế
Tiếng Anh
5. Đỗ Khoa Thúy Kha, Phan Gia Anh Vũ, Nguyễn Bảo Hoàng
Thanh (2014), Measuring and assessment physics thinking
ability of high school students, 7th
ICER conference
proceedings, Thailand.
6. Đỗ Khoa Thúy Kha, Phan Gia Anh Vũ, Nguyễn Bảo Hoàng
Thanh (2015), The effectiveness of using modeling method in
teaching physics in order to develop physics thinking for high
school students, Наука XXI века: сборник материалов V
межвузовской научно-практической конференции
магистрантов и спирантов. Биробиджан.
----------  ---------

HUE UNIVERSITY
HUE PEDAGOGICAL UNIVERSITY
DO KHOA THUY KHA
DEVELOPING THE PHYSICS THINKING OF STUDENTS
BY USING THE MODELING METHOD WITH THE
ASSISTANCE OF A COMPUTER IN TEACHING THE
CHAPTER "THE DYNAMICS" FROM THE GRADE 10
PHYSICS TEXTBOOK AT HIGH SCHOOL
Speciality: Theory and methods of teaching physics
Code : 62 14 01 11
SUMMARY OF DOCTOR OF PEDAGOGY’S THESIS
HUE - 2015

The work has been achieved at Hue Pedagogical University, Hue
University
Scientific supervisor:
DR. PHAN GIA ANH VU
ASSC PROF. DR. NGUYEN BAO HOANG THANH
Reviewer 1:
Reviewer 2:
Reviewer 3:
The thesis was defended at the Council of thesis assessment of
Hue University
Council held at: No. 4, Le Loi street, Hue city, Thua Thien
Hue province, at .... a.m on
..../..../2015.
Thesis can be further referred at:
- The Library of Hue Pedagogical University
- National Library.

1
INTRODUCTION
1. Rationale
Today, the rapid development of science and technology and
subsequent explosion of information has meant a rapid increase in
mankind's knowledge. Approaches to gaining and using this
knowledge are becoming more diverse and more abundant. Therefore,
changing education is an urgent requirement for all countries,
including Vietnam.
Education reform is of serious concern to the Vietnamese
government, which is reflected in updated guidelines and policies
released by the Socialist Party and State Government.
The Party's guidelines, the policies of the State and the directives of
the education industry express that education should focus on personal
development and encourage self-awareness of learners. It is necessary
to teach students effective methods of learning and ways of thinking
and develop their thinking capacity. Besides this, teachers need to
strengthen the application of information technology in innovative
teaching methods to improve the quality and effectiveness of teaching.
Physics studies the most basic movement of matter. In order to
study physics well, students have to master the physical
phenomena, physical laws; they must know how to predict the
results of experiments or phenomena and be able to flexibly apply
acquired knowledge in new situations. Beside, modeling method is
one special methods of physics research. Today, this method is
used in a more simple and more effective way with the assistance
of computers. Therefore, using the modeling method with the
assistance of a computer in teaching physics will contribute to the
development of physics thinking for students and improve the
quality and effectiveness of teaching.
In high school, the knowledge of the chapter "The Dynamics" is
very basic. So developing physics thinking for student as they study
dynamics is an essential job for all teachers. It not only helps students
study more effectively but also equips them with the necessary
capacity to continue studying other areas of physics.
For the reasons above, we chose to study the topic: "Developing the
physics thinking of students by using the modeling method with the

2
assistance of a computer in teaching the chapter "The Dynamics" from
the grade 10 physics textbook at high school."
2. Objective of the study
Building a tool to assess students' physics thinking level, whereby
the measures to develop physics thinking of students and the process
using such measures by using modeling method with the assistance of
computer are proposed.
3. The scientific hypothesis
If the measures to develop physics thinking and the process using
such measures by using modeling method with the assistance of
computer are proposed and applied in teaching the chapter Dynamics
in physics grade 10, the thinking of students will be developed. This
will contribute to improving the quality of teaching.
4. Research tasks
+ Researching on the theoretical basis of physics thinking and the
theoretical basis of using the modeling method in teaching physics
with the assistance of a computer
+ Constructing measures to develop the physics thinking of students
by using the modeling method with the assistance of a computer
+ Constructing a tool to assess the level of physical thinking of high
school students
+ Studying the status of physics thinking of high school students
present and the use of modeling method in teaching physics with the
support of a computer
+ Constructing a process to develop the physics thinking of students
in teaching physics by using modeling method with the assistance of a
computer and designing some leson plans for the chapter "Dynamics"
following this process.
+ Conducting pedagogical experiments aimed to test the hypothesis
and assess the feasibility and effectiveness of the research.
5. Research subjects
The activities of teaching the chapter "Dynamics" in the grade 10
physics textbook at high school by using modeling method with the
assistance of a computer toward developing physics thinking for students.
6. The scope of this study
This research only studies the development of physics thinking of
students by using modeling method in teaching the chapter

3
"Dynamics" in the grade 10 physics textbook at high school with the
assistance of a computer.
7. The methods
+ Theoretical research method
+ Survey method
+ Pedagogical Experimental Methods
+ Methods of Mathematical Statistics
8. New contributions of the thesis
- Clarifying the concept of physical thinking, the activities of
physical thinking, the manifestation of physical thinking of high school
students, the roles of modeling method in developing physics thinking
of students and supportive roles of a computer when using the
modeling method in teaching physics;
- Constructing the standards and criteria to evaluate quantitatively
the level of physics thinking of high school students;
- Proposing measures and a process to develop the physics thinking
of students by using the modeling method with the assistance of a
computer in teaching physics at high school.
- Constructing and evaluating the questionnaires to measure
quantitatively the level of physics thinking of grade 10 students;
- Drafting a system of processes to organize awareness activities
for students and lesson plans corresponding to develop the physics
thinking of students by using the modeling method with the assistance
of the computer in teaching the chapter "dynamics" in the grade 10
physics textbook at high school.
9. Structure of the thesis
Besides the introduction, conclusion, references and appendices,
this thesis consists of four chapters:
Chapter 1: Overview of the study problems
Chapter 2: Rationale and practicalities of developing physics
thinking of students by using the modeling method with the assistance
of a computer
Chapter 3: Evaluating and developing the physics thinking of
students in teaching the chapter "Dynamics" by using the modeling
method with the assistance of a computer
Chapter 4: Experimental pedagogy

4
Chapter 1: OVERVIEW OF THE STUDY PROBLEMS
Chapter 1: OVERVIEW OF THE STUDY PROBLEMS
1.1. The Studies about thinking and development of thinking in
teaching in general
1.1.1. The studies abroad
Developing thinking is a problem which has been evaluated by many
educators around the world. Many scientists have research projects on this
issue, namely: Bransford, Sherwood, Vye, Rieser, Cotton, Rahil
Mahyuddin, Zaidatol Akmaliah Pihie Lope, Habibah Elias, Mohd Majid
Konting, Echevarria, Leat, and Nagamurali Eragamreddy. These studies
have shown the importance of the development of thinking for students in
the teaching process. In addition, these studies have pointed out levels
thinking of students, measures of developing thinking for students in
teaching, and evaluated the thinking capacity of students 16-18 years old.
1.1.2. The studies in our country
In Vietnam, many scientists have conducted studies on the
development of thinking in teaching various subjects.
Le Van Dung and Cao Cu Giac asserts that, "Developing thinking is not
only tied to arousing emotions in students, a special affection for the
thinking process and the products of thinking, but also linked to developing
a good thinking attitude such as desire for the truth, desire to discover new
things, being ready for challenges and debates, and building students‟
confidence in themselves". They also point out four signs by which to assess
developed thinking: being able to apply knowledge and skills to new
situations; being able to rapidly reproduce knowledge, the relationship to
solve a problem; being able to detect similarities and differences of these
phenomena; and being able to apply knowledge into practice. Nguyen
Thanh Hung and Nguyen Van Thuan have built seven measures to
contribute to train and develop the dialectical thinking to students through
teaching geometry. According to Dinh Quang Bao, Do Tien Dat, Mai Van
Hung, Nguyen Thanh Thi Tran Kieu, and Nguyen Duc Vu, high school
educational standards must be include the standards for the capacity of
thinking in general and for the capacity of thinking specifically for each
subject. The authors agree that the development of thinking for students is
essential for all subjects.
It can be said that the studies in our country have been related to the
development of thinking for students in the teaching process, especially

5
the research-oriented program for the development of general education
after the year 2015. However, no study has yet proposed a specific
process to develop thinking for students and researchers have not
constructed any toolkits to assess thinking of high school students.
1.2. Studies on the development of thinking in physics teaching
There have been some studies on developing and improving thinking
capacities for students in physics teaching, such as studies of Vincent P.
Coletta scientists, Jeffrey A. Phillips, Jeff Steinert; Munir Khan,
Muhammad Naseer Ud Din, Adriana Popescu, and James Morgan. The
results of these studies allow conclusions that the thinking capacity of
students is able to be developed by training and that the process of
teaching physics should be more devoted to develop students thinking.
Vu Dao Chinh systematized the rationale of the thinking and
development of thinking for students. His study showed some features
of thinking development and creativity, and indicated that thinking
capacity is shown in the results of the manipulations of thinking; the
movement of new knowledge, applying the method of the achieved
intellectual activity into the new object and the new process; the
organization of physics awareness activities; the dynamic nature of
thinking; flexibility of thinking and applying knowledge into practice.
1.3. Studies on using the modeling method in teaching physics
David Hestenes and colleagues have proposed a teaching process by
using the modeling method that includes two stages: model development
and model applications. The stage of model development is done through
four steps: creating a description of the object, building models, deducing
consequences and model validation.
Trinh Thi Hai Yen has presented the rationale of using modeling method
in physics teaching at high school. This study went into deep analysis,
clarifying concepts, functionality, characteristics and classification of the
model and the modeling method in teaching physics. She also pointed out
that the modeling method could be applied in five levels and proposed a
four-stage process of the modeling method with two types of important
models: the abstract model and the graph model.

6
In this research, we will: (1) Study and clarify the concepts of
physics thinking, the manifestation of physics thinking of students,
propose a way to assess the physics thinking of high school students
and build the tools to quantitatively measure the physics thinking of
high school students, (2) Study the modeling method in teaching
physics and the role of the modeling method in developing physics
thinking of students, (3) Study the difficulties encountered when using the
modeling method and look for ways to overcome these difficulties with the
assistance of computers, (4) Build the measures and the process to develop
the physics thinking for students in teaching physics by using the
modeling method with the assistance of computers, (5) Apply the built
process to design some lesson plans of chapter dynamic in physics grade
10 at high school aimed at developing physics thinking for students, (6)
Organize pedagogical experiments to assess the feasibility and
effectiveness of the subject.
Chapter 2: THE RATIONALE AND PRACTICE OF THE
DEVELOPING THE PHYSICS THINKING FOR STUDENTS
BY USING THE MODELING METHOD WITH THE
ASSISTANCE OF COMPUTERS
2.1. Physics thinking
2.1.1. The concept
Physics thinking is consists of the intellectual activities of
observing physical phenomena, analyzing complex phenomena into
simple components and establishing the relationships and the
determined dependencies between them, finding out the relationship
between the qualitative and quantitative aspects of the phenomenon or
the physical quantities, predicting from a hypothesis and applying
gained generalized knowledge into real life.
2.1.2. The Activities of physics thinking
The activities of physics thinking are conducted by using the basic
manipulations of thinking such as analysis, synthesis, comparison,
generalization, and abstraction; these manipulations are used to combine
to the characteristics of physics forming physics thinking activities that
include: construction of hypotheses, design of experiment schemes, and
modeling and working with models.

7
Construction of a hypothesis is a physics thinking activity that
coordinates the basic manipulations of thinking to make a prediction
that can be used to explain the causes of phenomenon occuring to
certain objects that we do not have enough scientific basis to explain.
Design experiment schemes is an activity of physics thinking that
coordinates the basic manipulations of thinking to envision the schemes to
conduct experiments to confirm or refute a certain statement. Modeling is
an activity of physics thinking that coordinates the basic manipulations
of thinking to build an object that replaces the real object of study with
the full nature and the relationship with the necessary objects around.
Working with the model is an activity of physics thinking using basic
thinking manipulations to perform inference, analysis, calculations, and
judgments on the model to draw scientific conclusions.
2.1.3. The manifestation of physics thinking
The basic manifestations of physics thinking include: (1) being able to
identify the physical laws governing observed phenomena; (2) being able
to analyse how physics laws govern the physics phenomena observed; (3)
being able to establish a quantitative relationship between the physical
quantities used to measure the properties of the material nature of the
phenomenon; (4) being able to model the phenomena; (5) being able to
develop hypotheses from the phenomena; (6) being able to predict the
consequences of scientific theories; (7) being able to design experimental
schemes to test a judgment and (9) being able to apply the generalized
knowledge gained into practice.
2.1.4. Developing standards for assessing physics thinking
Standard Norm Level
The
standard
1: Perform
physics
research
Norm 1: Be able
to know how to
use the basic
laboratory
instruments used
in physics
research
(1): Be able to use the basic measuring
instruments
(2): Be able to use the basic laboratory
instruments
(3): Be able to use the simple
laboratory instruments to design the
experiment in a feasible way
Norm 2: Be able
to model the
objects and
phenomena as
(1): Be able to identify the suitability of
a model for the study subject
(2): Be able to point out the characteristics
which do not match between the given

8
theoretical
models
model and research subject
(3): Be able to model the study object as
graphical models or mathematical models
Norm 3: Be able
to develop/
construct
hypotheses from
the phenomena
(1): Be able to recognize a reasonable
hypothesis in the given hypothesis of a
certain object or phenomenon
(2): Be able to indicate unreasonable
points of a hypothesis
(3): Be able to construct a suitable
hypothesis
Norm 4: Be able
to predict
consequences
from the
hypothesis
(1): Be able to identify reasonable
consequences of the hypothesis in the
given consequences
(2): Be able to show unreasonable
points of a given consequence
(3): Be able to give reasonable
consequences for a hypothesis
The
standard
2:
Understand
ing and
using the
language of
physics
Norm 5: Be able
to use the
physical concept
and the
terminologies
correctly
(1): be able to understand the concepts
and terminology of physics correctly
(2): Be able to detect cases of misuse of
terminology, concepts of physics
(2): Be able to use exactly the
terminology, concepts of physics
Norm 6: Be able
to verbalize the
physics formulas
and identify and
articulate the
causal
relationships in the
physical formulas
(1): Be able to express the qualitative
relationship between physical quantities
(2): Be able to express the quantitative
relationship between physical quantities
in physics formulas
(3): Be able to express the causal
relationship between the physical
quantities of physical formulas
The
standard 3:
Application
of physical
knowledge
in new
Norm 7: Be able
to analyse the
governing by the
physical laws on
the observed
phenomenon
(1): Be able to determine the physical
laws governing the observed physical
phenomenon
(2): Be able to indicate the specific
expression in the reality of the concept ,
the physical laws

9
situations (3): Be able to analyse the governing by
the physical laws on the observed
phenomenon
Norm 8: Be able
to predict the
outcome of the
experiments
based on theory
and known
physical laws
(1): Be able to predict the dependence
of physical quantities describing the
properties of the material of the
phenomenon on the impact factor
(2): Be able to predict outcomes of
experiments which are governed only
by one physical law or one theory
(3): Be able to predict outcomes of new
experiments which are governed by
some physical laws or theories
Norm 9: Be able
to apply the
formula of
physics in actual
situations
(1): Be able to apply physical formulas
in specific situations correctly
(2): Be able to recognize the applicable
limits of the physical laws or the
physical formulas
(3): Be able to identify the rationality or
irrationality of the calculated results
Norm 10: Be
able to identify
mistakes in
reasoning when
using the
physical laws
unreasonably
(1): Be able to identify errors in the
application of physics formulas
(2): Be able to identify errors in the
applicable limits of physical laws
(3): Be able to recognize the contradiction
in reasoning from the application of the
physical laws to the results
2.2. The modeling method
2.2.1. Levels of using the modeling method in teaching physics
 Level 1: Students get acquainted with the modeling method:
The teacher introduces the sequence of steps of the modeling method
that is used by scientists. Students visualize the way scientists proceed
to build new knowledge. Students understand what the modeling
method is and know the stages which need to be done when using this
method in scientific research.
 Level 2: Students involved in some stage of the modeling method:
The teacher organizes for students to be involved in some stages of the

10
modeling method. The most important stages which students need to
practice with when working with modeling method are the modeling or
working with models to deduce theoretical consequences.
 Level 3: Students are involved in all stages of the modeling method
under the guidance of the teacher: This time, the students master the
features of this method and are able to use this method to solve the tasks.
 Level 4: Students can implement all stages of the modeling method
independently: As students are familiar with the modeling method, the
teacher chooses the appropriate knowledge for students to independently
perform stages of the modeling method to solve the task of learning.
2.2.2. The assistance of a computer for the modeling method
Computers are able to offer assistance for all stages of the modeling
method. In the first two stages, if we are not able to conduct experiments
in classroom conditions we may use a computer to play the videos that
record that experiment and its results for students to observe. During the
creating models stage, a computer could be used to simulate the models
and visualize them, which helps students find the flaws in the model to
adjust and helps students easily conduct thought experiments in the stage
of working with the model. In the stage of working with the model, a
computer can help us to build virtual models and perform virtual
experiments on those models. This helps students to observe the model
visually and allows for some specific impacts to the model to see the
corresponding results, while it also helps the teacher to support and adjust
the procedures of students if it is needed.
2.2.3. Measures to develop physics thinking for students by
using the modeling method with the assistance of a computer
 Facilitating the students to be active in the stages of the modeling
method: Most operations of physics thinking are able to be developed by
using this method. Therefore, the best measure to develop physics
thinking for students is to facilitate students to be active in the stages of
the modeling method. When students participate in the activities organized
following the modeling method, their physics thinking will be formed and
developed. The physics thinking manipulations may be developed by
using such measures as: comparison, analysis, synthesis, generalization
and abstraction. Teachers also need to pay attention to the physics thinking
ability of students to design appropriate activities.

11
 Encourage students to apply the model in new situations: In
teaching by using the modeling method, teachers should not stop at the
stage of validating the model. For students, applying the model in a
new situation is sometimes more important than developing and
validating the model. After the model is validated, teachers provide
some tasks of learning in which students may apply the model to solve
those tasks. This activity does not only consolidate knowledge but also
develops the physics thinking of students. At this stage, teachers may
let students apply the model in two levels. (1) Basic level: just apply
the model in a new situation to find out the result or explain a certain
physical phenomena. (2) High level: students apply the modeling
method in a new situation to find out the result.
 Encourage students to build the model or design simulation
experiments on a computer: For teaching physics, computer are
increasingly becoming more useful. In addition to presenting images
and videos, computers are also able to help us to simulate a model,
conduct virtual experiments, and simulate experiments on it. If
students know how to use a computer to simulate the models they built
and conduct experiments on that model, they will make significant
progress in physics thinking.
2.3. The processes of physics thinking development for students
by using the modeling method with the assistant of a computer in
teaching physics

12
2.4. The reality of the physics thinking of students and the use of the
modeling method with the assistance of a computer at high schools
Results of the survey on physics thinking of high school students in
Quang Ngai province and Hue city shows that: (1) the physics thinking
of students is relatively low and the manifestations of physics thinking
of students have developed unevenly; (2) teachers rarely use the
modeling method in teaching physics at high school and those that do
are not able to use it efficiently; (3) both students and teachers agreed
that computers are an important means of teaching. However, currently
teachers do not use computers frequently for teaching; they most often
use computers for presentation only.

13
Chapter 3: EVALUATION AND DEVELOPMENT OF
PHYSICS THINKING FOR STUDENTS IN TEACHING THE
CHAPTER " THE DYNAMICS" BY USING THE MODELING
METHOD WITH THE ASSISTANCE OF A COMPUTER
3.1. Characteristics of the chapter "The Dynamics" from the
grade 10 physics textbook at high school
Some of the content of the chapter " The dynamics" from grade 10
physics textbook was studied in the physics program at secondary
school and is mostly very closely related to everyday life. Therefore,
teachers may exploit the inherent understanding of students in the
teaching process. In this chapter, there are many concepts that built as
the abstract models as inertia, friction, which is one advantage for
teachers hoping to apply the modeling method in teaching physics.
In the chapter "The dynamics", knowledge is built in an empirical
way. When using the modeling method, after the models are built and
used, teachers should help students to validate the model. In addition,
there is a lot of knowledge related to the mathematical models and
graphical models in this chapter. This is another advantage for teachers
looking to apply the modeling method in teaching.
3.2. Developing a tool to measure levels of physics thinking for
grade 10 students
3.2.1. Principles to build the toolkit
 The toolkit to measure physics thinking of students must be
comprehensive in order to evaluate all manifestation of physics
thinking of students in the proposed criteria.
quantified. This makes is easy for researchers to analyze the results
obtained from the assessment. In addition, researchers can also easily
compare the results of the evaluation of various students or a group of
students at a different time.
objective, meaning that it is not dependent on the user.
consistent with the capability of students. The content of questions
must be within the knowledge that students have learned, practice
requirements must be within the scope familiar to students, and

14
laboratory equipments used must be familiar to students or have been
exposed in the previous program.
 The toolkit to measure physics thinking of students must have
validity, reliability and the difficulty in the suitable limited.
3.2.2. Some questions to assess the level of physics thinking of
students
Question 1: The volume of the
liquid column in the figure below is:
a. 6.6ml b. 6.9 ml
c. 7.0ml d. 7.2 ml
Aim: To assess the reading skills of liquid volume measurements of
STUDENTs. Measuring liquid volume is a practical skill that students
must obtain from the secondary school level. This question is at level
1, the simplest level of norm 1.
Question 2: In order to describe the movement of the traffic in the
city at rush hour, we can see that each vehicle is
a. a point that is moving chaotically.
b. a point that is moving as a continuous stream.
c. a point that is moving as an interrupted stream.
d. a orb that is moving as an interrupted stream
Aim: To measure level 1 of norm 2 - assess the skill to identify the
most appropriate model for an original object.
Question 3: Suppose that the following statements are true. Which
statement is not able to explain the phenomenon of falling objects at
different speeds in the air?
a. The volume of the objects influence the fall.
b. Objects fall from top to bottom.
c. The size of the objects influence the fall.
d. The atmosphere hinders the fall of the objects.
Aim: To measure level 2 of norm 3 - evaluate the ability to
indicate unreasonable points of a hypothesis to explain the phenomena.
Question 4: In the following consequences, which consequence is
not able to be deduced from the statement "sliding friction depends on
the contact surface"?
a. If the contact surface area changes, the magnitude of sliding
friction will change.

15
b. If the contact surface nature changes, the magnitude of sliding
friction will change.
c. If the mass of the object increases, the magnitude of sliding
friction will increase.
d. The rougher the contact surface, the greater the sliding friction.
Aim: To measure level 2 of norm 4 - assess the skill recognize
unreasonable points of a consequence for a hypothesis.
3.2.3. Assessing the toolkit
After construction, the toolkit was tested in three rounds. The
result of the students‟ test were handle by SPSS 16.0 software and
Quest Software to evaluate the questionnaire. Questions that did not
fit with the Rasch model of conformity between the question and the
physics thinking of students were replaced with other questions or
eliminated. Through two rounds of testing, the questionnaire was
refined to have 60 multiple-choice questions that were able to meet all
the criteria of physics thinking of students. The assessment results
after testing the third round showed the Infit Mean Square value of
the experimental data is 1.0 and the expected value t by - 0.08
demonstrated research data fit Rasch model . The toolkit used to
evaluate the physics thinking of grade 10 students has high reliabilit
and can be applied to assess the physics thinking of students. The
results of analysis not only indicate the relevance of questionnaires,
but also assess the compatibility of each question to the study issue.
And all the questions in the questionnaire have squared average value
relevance INFIT MNSQ range 0.91 to 1.1, indicating that they are
consistent with research problems. The degree of difficulty of the
questions in the questionnaire is within the limit of between 0.3 to 0.7,
which suggests that the questions have an appropriate difficulty level
and can be used to assess the physics thinking of students.
3.3. Developing the physics thinking of students by using the
modeling method with the assistance of a computer in teaching the
chapter "The Dynamics" from the grade 10 physics textbook at
high school
Developing the PHYSIcs THINKING of STUDENTs is conducted
following the process in Section 2.3. Here, we present an example of
applying that process in order to develop physics thinking of students
in teaching the lesson about the “concept of inertia force". This thesis

16
Box 2: The
experiment to
measure
inertial force
specifically present the selection steps of the process: choosing
knowledge; determining the levels of the modeling method to use;
determining the manipulations of physics thinking that should be
developed for students in each phase of the modeling method; and
designing lesson plans. Here we focus on the most important step of
the process, which is organizing learning activities for students.
Phase 1: Study of the moving state of objects in non-inertial
reference frame:. The teacher shows students a video with a bus that is
moving in uniform linear motion and a person sitting on the bus in a
stationary state. The teacher stops the video and asks, “If the bus
driver brakes suddenly, what will happen?” Then the teacher lets
students watch the video, which shows the passenger falling forward
after the brakes are applied suddently. The teacher introduces the
concept of inertial reference frame and non-inertial reference frame,
then asks students to comment on the moving states of an object in
these two types of reference frames. Students conclude that an object
which is at rest in an inertial reference frame will move with an
acceleration in another frame.
Phase 2: Create a model: The teacher asks, “What makes objects
move at an accelerated motion?” Students answer that
objects move with acceleration when there are forces
acting on them. The teacher then asks students to create
a model to explain why an object M, which is balanced
on a static bus, moves with accelerated motion on an
accelerated bus. If students are not able to do it, the
teacher suggests a model: there is a force acting on the
object on a moving bus. Students are asked to comment
on the rationality of that model. Students indicate that if
a bus moves in uniform linear motion, there is no force
acting on the object. Seeing that this model is not
appropriate, students suggest a more suitable model:
there is a force acting on objects in non-inertial
reference frame. The teacher accepts the students‟
model, and calls the name of that force „inertial
force.‟
Phase 3: Working on an inertial force model to deduce its
characteristics: The teacher asks students to do a thought experiment:

17
object M is able to move frictionlessly on a rolling chair M, and M is
moving at a definite acceleration aM. Students must determine the
direction and magnitude of the acceleration of m in the reference
frame associated with the ground and the reference frame associated
with M. They can easily see the acceleration of m in the reference
frame associated with M is in the opposite direction of the acceleration
aM. From that, students can make a conclusion about the direction of
inertial force. The teacher may also suggest that students find out the
magnitude of the acceleration of the object m am in the reference frame
attached to M to determine the magnitude of the inertial force.
Phase 4: Validate the model: Teacher asks students to design a
feasible experiment to validate the model or suggests an experiment as
shown in Box 2. Adjust the magnitude of the weights to make the
system static, read the dynamometer measurement; adjust the
magnitude of the weights to make the system accelerate, and
determine the magnitude of the inertial force. Teacher may record the
experiment to show on a computer and stop at the observation time
required for students to be able to read the force shown at the
dynamometer. The result of that experiment allows students to
conclude that the inertial force has the opposite direction to the
acceleration of the reference frame and F = ma, where m is the
object‟s mass and a is the acceleration of the reference frame.
By organizing learning activities like the one above, students are
trained and developed in manipulations of physics thinking like
synthetic (phase 1), abstraction, generalization and model building
(phase 2), and working with models (phase 3). If this process is
repeated over a long time, the physics thinking of the students will be
developed.
Chapter 4: EXPERIMENTAL PEDAGOGY
4.1. The first round of experimental pedagogy
4.1.1. Aims of the first round
The aims of experimental pedagogy round 1 are to test the
reasonableness of the measures to develop physics thinking; of the
process to develop PHYSICs THINKING ; of the application of that
process in teaching some of the mechanical knowledge from from the
grade 10 physics textbook at high school and learn from experience, as

18
well as complete the preparations to proceed to the second round of
experimental pedagogy successfully.
4.1.2.The result of experimental pedagogy
Overall, the process of experimental pedagogy round 1 went
smoothly.. The attitude of cooperation between the students and
teacher was very good, The class was vibrant and the students were
positive and interested in the activities designed. Teachers appreciate
the process to organize learning activities for students.
The building measures proved that it is effective in training
manipulations of physics thinking for students. The application of the
above measures also helps to build knowledge more vividly, and
students are active and quite interested in the lesson. The steps of the
process to develop physics thinking for students are consistent with the
students‟ awareness process and the logic to build knowledge.
According to teachers, the measures to develop physics thinking are
simple, easy to implement and can be applied well in terms of teaching
in high school. The form and content of the lesson plans that were
designed to follow the process are consist with the cognitive activities
of students. The application of designed lesson plans in the actual
conditions and infrastructure of current high schools is feasible and
can be implemented in all classes. After some time of use the
modeling method with the assistance of a computer to follow the
process above, the physics thinking of students is developed. Students
participate more actively in the activities that are organized. The
questions that required the to implement manipulations of physics
thinking were able to be answered quickly and accurately, showing
students can perform tasks competently and know how to think in
order to solve the task of learning.
4.2. The second round of experimental pedagogy
4.2.1. Aims of the second round
The aim of the second round of experimental pedagogy is to test the
hypothesis in the thesis, i.e. if the measures to develop physics thinking
of students and the process of using such measures by using the
modeling method with the assistance of a computer are proposed and
applied in teaching the chapter Dynamics in physics grade 10 textbook,
the physics thinking of students will be developed. This will contribute
to improving the quality of teaching.

19
4.2.2. Research results
 Qualitative evaluation
In the experimental classes, the time for the learning activities
was distributed appropriately, and the process of organizing learning
activities for students to build new knowledge took place smoothly
and without difficulty. The classroom atmosphere was lively and
students participated actively in learning activities that were
organized. The basic manifestations of physics thinking of students
in the next lesson was easier to see compared with the previous
lesson. This proves that in the course of the experiment, the physics
thinking of students in experimental classes had been developed. In
the control classes, the learning atmosphere was less lively than in
the experimental classes, and the learning activities did not promote
the positive attributes of the students. Most of the students were
passive, so it was difficult to observe level of understanding of
students. At the same time, expression of physics thinking of
students at these classes did not improve.
 Quantitative evaluation
At the beginning and the end of the experimental time, both
experimental groups and control group did a pre- test and a post- test
with the same duration to assess the physics thinking of students. Both
tests were scored by machine, with the results processed by the
dedicated software. The test results of students was measured on a scale
of 10 and is presented in the graphs 4.1 and 4.2.
Graph 4.1. The result of pre - test

20
Graph 4.2. The result post - test
Graphs 4.1 and 4.2 show that the cumulative frequency distribution of
the pre - test of the experimental group and the control group almost
overlap. In the post - test, the cumulative frequency distribution of the
experimental group is underlying and to the right of the frequency
distribution of control group. This demonstrates the ability of physics
thinking of students in the experimental group in post - test is higher
than in the control group.
4.3. Statistical hypothesis testing
Hypothesis H0: The difference between the average values in the
experimental group and the control group is not significant.
Hypothesis H1: The difference between the average values in the
experimental group and the control group is significant.
Determine the quantity t-test by the following formula:
21
2112
nn
nn
ps
xx
t


 with
   
2
2
212
11
21
21



nn
snsn
ps
1x , 2x are the average respectively in tests of experimental group
and control group
s1, s2 are the standard deviation; n1, n2 are the amount of students in
the experimental group and the control group.
From student spreadsheet where α = 0.05, we see tα = 1.96.
If t> tα the hypothesis H0 is rejected, H1 hypothesis is confirmed:
the difference between the average scores of the experimental group
and the control group is significant with a significance level of 0.05.

21
The results of calculation parameters and quantities statistical t-test
for pre - test and post - test of the experimental group and the control
group are presented in Table 4.1.
Table 4.1. Statistical table parameters of pre - test and post -
test of the experimental group and the control group.
Test Group ( x ) S sp T
Pre – test
EG 4,46 1,09
1,15 1,48
CG 4,33 1,21
Post – test
EG 4,85 1,14
1,08 8,94
CG 4,10 1,02
Table 4.1. shows that: In the pre-test, t = 1.48 <tα,H1 hypothesis is
rejected, H0 hypothesis is confirmed. This proves the difference
between the average scores of the EG and the CG is not significant.
This suggests that, at the beginning of the experimental project, the
level of physics thinking of the two groups was similar. In the post -
test, t = 8.94 > tα, shows the average score of the EG is higher than
that of the CG and that result is significant. In other words, at the time
of the examination, the level of physics thinking of students in the EG
was higher than in the CG.
Thus, the results of statistical tests allow the conclusion that the
application of measures to develop the physics thinking of students by
using the modeling method with the assistance of a computer is able to
develop the ability of physics thinking for students. Compared to
traditional methods, this method is more effective in developing
physics thinking for students.
CONCLUSION
1. Assessing the results
 We studied an overview of the study problems about
developing thinking in teaching and teaching in specific subject areas,
with special emphasis on research projects on developing thinking for
students in teaching physics. We also consult topics about using
modeling method in teaching physics. Analysis of the results of
research on the subject, pointing out the important results of each
subject and the problems that were untapped or not studied in depth.
Since then as the basis for research-oriented topics.

Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10

Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Similar to Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10

Similar to Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10 (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Luận án: Phát triển tư duy vật lí cho học sinh học vật lí lớp 10