Là Phó Hiệu trưởng đồng thời là giáo viên trực tiếp đứng lớp môn Vật lý, thày giáo Nguyễn Chí Thanh - trường THPT Yên Khánh B, nhận thấy: trong chương trình vật lý 12 THPT, kiến thức về biến thiên điều hòa của các đại lượng vật lý, sự truyền pha dao động là nội dung xuyên suốt, liên quan đến 5/8 chương trình trong sách Vật lý ban cơ bản; 5/10 chương trình của sách Vật lý Ban khoa học tự nhiên. Trong chương trình toán học lớp 11, nội dung về hàm số sin, cosin, đồ thị hàm số sin, sóng hình sin… chiếm thời lượng đáng kể. Tuy nhiên trong các phòng thí nghiệm của các trường THPT hiện nay chưa có thiết bị nào dùng để vẽ đồ thị hàm số sin, cosin nhanh chóng, mô tả quá trình truyền pha một cách trực quan.

Chính vì vậy từ trước đến nay khi dạy nội dung về hàm số sin, quá trình truyền pha dao động điều hòa giáo viên thường lựa chọn một trong ba giải pháp: thứ nhất: giáo viên phóng to hoặc vẽ lại, chụp lại các hình ảnh có liên quan đến bài dạy, sau đó trình chiếu hoặc treo lên bảng cho học sinh quan sát; Hai là: khi giảng dạy đến nội dung nào, giáo viên vẽ đồ thị hàm cosin hoặc quá trình truyền pha tại thời điểm đang xét lên bảng; Ba là: sử dụng một số phần mềm vật lý thực hiện thí nghiệm ảo vẽ đồ thị hàm số sin, cosin hoặc mô tả quá trình truyền pha dao động trên máy tỉnh. Với những cách làm truyền thống này có ưu điểm giáo viên có sử dụng đồ dùng, thiết bị dạy học nên giờ học tương đối sinh động, trực quan. Tuy vậy hạn chế của phương pháp cũ là khá nhiều: với những cách làm trên giáo viên mất rất nhiều thời gian trong tiết dạy vào việc diễn giảng, vẽ hình, tốn kém nếu sử dụng phương pháp in ấn. Thêm vào đó, các phương pháp cũ khó lột tả hết bản chất vật lý, toán học của hiện tượng, thậm chí có thể làm cho học sinh ngộ nhận về hiện tượng. và với xu thế giáo dục hiện nay, thì các phương pháp cũ này làm cho học sinh và giáo viên khó gắn lý thuyết với thực tế, thực nghiệm làm cho học sinh không chủ động trong việc phát hiện và tiếp thu kiến thức.

Là giáo viên trực tiếp giảng dạy bộ môn vật lý, trải nghiệm những khó khăn trong cách dạy cũ và mong muốn ngiên cứu, tìm tòi ra một thiết bị dạy học tối ưu khắc phục những hạn chế kể trên, thày giáo Nguyễn Chí Thanh đã chế tạo ra dụng cụ thí nghiệm minh họa quá trình truyền pha dao động điều hòa. Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của dụng cụ: thiết bị hoạt động dựa theo nguyên tắc liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, quan hệ chuyển động giữa trục khuỷu và thanh truyền biến chuyển động tròn thành chuyển động tịnh tiến. Khi dạy đến các nội dung trong các bài liên quan đến nội dung đã được đề cập ở phần trên, giáo viên sẽ kết hợp vừa giảng lý thuyết, vừa sử dụng dụng cụ, dùng tay quay hình elipxoit chuyển động, từ đó các hạt nhựa minh họa các điểm sẽ chuyển động theo quy luật hình sin, giúp học sinh tiếp nhận kiến thức một cách trực quan, dễ hiểu.

Đây là một sản phẩm mới, dụng cụ này chưa hề được sản xuất trên thị trường. Trong các thiết bị thí nghiệm bộ môn Vật lý THPT do Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định không có dụng cụ thí nghiệm nào có chức năng tương tự. Dụng cụ này giúp giáo viên dạy đạt hiệu quả cao hơn, tiết kiệm thời gian cung cấp kiến thức lý thuyết cho học sinh, học sinh lĩnh hội kiến thức trực quan, sinh động, hiểu đúng bản chất vật lý, không bị ngộ nhận. Thêm vào đó đây là một dụng cụ sử dụng đơn giản, bền, không mất chi phí vận hành, bảo dưỡng, có thể dùng cho nhiều môn học như Vật lý, Toán học. Về mặt kỹ thuật: đây cũng là một giải pháp về mặt kỹ thuật, cùng lúc có thể tạo ra nhiều chuyển động của các cặp trục khuỷu - thanh truyền có pha ban đầu khác nhau.

Qua sử dụng thực tế tại trường THPT Yên Khánh B, tác giả và các đồng nghiệp dễ dàng nhận thấy những ưu điểm về mặt kinh tế - xã hội mà dụng cụ này mang lại:

Sử dụng sản phẩm này sẽ giúp nhà trường tiết kiệm được kinh phí mua một số thiết bị minh họa tương tự, mỗi bài giảng giáo viên có thể tiết kiệm được từ 10.000 đến 30.000 đồng trong việc mua giấy khổ to để vẽ hoặc phô tô các hình mô tả sự truyền pha cho các nhóm học sinh, tiết kiệm được thời gian chuẩn bị bài dạy từ 15/20 phút/tiết… tiết kiệm được từ 3-5 phút trong mỗi bài dạy dành để củng cố kiến thức cho học sinh.

Về mặt kinh tế: kinh phí nhân công và vật liệu khi chế tạo dụng cụ là 700.000đ. Dụng cụ này có thể sử dụng thay thế bộ thí nghiệm minh họa sự tạo thành sóng nước trong chương trình Vật lý 12 có giá 1.168.000 đồng. Đặc biệt dụng cụ trên có thể áp dụng trong giảng dạy và học tập ở tất cả các trường THPT, Trung tâm GDTX trong cả nước.

Bằng kinh nghiệm thực tiễn giảng dạy của bản thân, với lòng yêu nghề, sự chia sẻ khó khăn chung về điều kiện cơ sở vật chất trong các nhà trường nói chung và trường THPT Yên Khánh B nói riêng, thày giáo Nguyễn Chí Thanh đã nghiên cứu chế tạo thành công dụng cụ thí nghiệm minh họa quá trình truyền pha dao động điều hòa. Đây thực sự là một dụng cụ thí nghiệm hữu ích cho giáo viên trong quá trình giảng dạy và cho học sinh trong quá trình tìm hiểu tiếp thu kiến thức. Đặc biệt qua những sáng tạo nhỏ này sẽ kích thích sự tò mò, lòng ham hiểu biết, tìm tòi khám phá từ đó hình thành nên lòng say mê nghiên cứu khoa học.

Phạm Đào