Thầy giáo mê sáng chế khắc phục 'nút thắt' 20 năm dạy học Vật lý

Tăng hiệu quả dạy học

Trong nhiều năm qua, dạy học Vật lý ở bậc phổ thông thường được thực hiện thông qua hệ thống thí nghiệm biểu diễn. Tuy nhiên, các bộ dụng cụ hiện hành bộc lộ nhiều hạn chế như: Độ chính xác thấp, chỉ thực hiện được một đơn vị kiến thức riêng lẻ, khó khuyến khích học sinh tự khám phá.

Thực tế khảo sát tại 37 trường THPT trên địa bàn Hà Nội và một số tỉnh thành khác cho thấy, phần lớn giáo viên vẫn sử dụng phương án thí nghiệm định hướng sẵn trong sách giáo khoa, chủ yếu nhằm minh họa cho bài giảng, chưa phát huy được vai trò trung tâm của người học.

Xuất phát từ thực tế giảng dạy, thầy Nghiêm Hồng Trung - Hiệu trưởng Trường THPT Quốc Oai (xã Quốc Oai, Hà Nội) cùng đồng nghiệp đã nghiên cứu và chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm mới, với mong muốn giải quyết tận gốc “nút thắt” kéo dài hơn 20 năm trong giảng dạy Vật lý phổ thông.

Nhóm tác giả đã đặt ra mục tiêu thiết kế một bộ dụng cụ gọn nhẹ, chính xác, an toàn, có thể cùng lúc khảo sát được nhiều hiện tượng vật lý liên quan đến cân bằng và hợp lực. Đây cũng chính là “bài toán khó” mà nhiều thế hệ nhà giáo và kỹ thuật viên trước đó chưa giải quyết triệt để.

Quá trình nghiên cứu và chế tạo bộ dụng cụ trải qua nhiều giai đoạn khoa học, từ xác định mục tiêu, nghiên cứu tài liệu, lập kế hoạch đến thiết kế cơ bản, thiết kế chi tiết, mô phỏng, chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm. Không dừng ở việc tạo ra một bộ thí nghiệm minh họa, nhóm nghiên cứu còn giúp học sinh trực tiếp khám phá, được trải nghiệm thao tác và từ đó tìm ra quy luật vật lý.

Thầy Nghiêm Hồng Trung (bên phải) giới thiệu về Bộ dụng cụ thí nghiệm Tổng hợp lực, Moment lực dùng trong dạy học tìm tòi khám phá.

Khác biệt của bộ dụng cụ nằm ở tính tích hợp: Chỉ trong một mô hình gọn nhẹ, học sinh có thể tiến hành đồng thời ba thí nghiệm quan trọng - quy tắc hợp lực đồng quy, quy tắc hợp lực song song và quy tắc moment lực với độ chính xác đạt tới 99%, cao hơn hẳn so với các thiết bị trước đây. Thiết kế này giúp tiết kiệm thời gian, không gian, giảm chi phí, đồng thời tăng hiệu quả dạy học.

Không chỉ vậy, các yếu tố kỹ thuật về an toàn, kích thước, cảm biến, nguồn năng lượng đều được cân nhắc kỹ lưỡng, đảm bảo phù hợp với môi trường lớp học phổ thông. Việc mô phỏng trên phần mềm trước khi sản xuất giúp hạn chế sai sót, tiết kiệm chi phí chế tạo.

Điểm nổi bật của đề tài không chỉ nằm ở giá trị khoa học mà còn ở tính ứng dụng thực tế cao. Bộ dụng cụ thí nghiệm sau khi chế tạo đã được triển khai thử nghiệm tại nhiều lớp học ở Trường THPT Quốc Oai và một số trường trên địa bàn Hà Nội.

Kết quả cho thấy học sinh dễ dàng thao tác, quan sát trực quan hơn, từ đó nắm chắc bản chất vật lí thay vì học thuộc lòng khái niệm. Giáo viên đánh giá cao bộ dụng cụ gọn nhẹ, tiết kiệm chi phí, có thể linh hoạt vận dụng cho nhiều chủ đề dạy học khác nhau như tổng hợp lực đồng quy, quy tắc moment hay hợp lực song song.

Việc áp dụng giải pháp này đã tạo môi trường học tập giàu tính khám phá, góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh, đồng thời mở ra khả năng nhân rộng tại nhiều trường phổ thông khác.

Truyền cảm hứng sáng tạo

Vừa có tính khoa học vững chắc, vừa có tính ứng dụng rộng rãi, đề tài “Bộ dụng cụ thí nghiệm Tổng hợp lực, Moment lực dùng trong dạy học tìm tòi khám phá” của thầy Trung đã xuất sắc nhận giải Nhì tại hội thi sáng tạo kỹ thuật thành phố Hà Nội lần thứ 2 được tổ chức vào tháng 10/2025.

TS Phạm Văn Nam - Trung tâm Nghiên cứu phát triển cơ sở vật chất thiết bị dạy học và đồ chơi trẻ em nhận xét: Nhóm tác giả đã tiếp cận đúng tinh thần đổi mới giáo dục: chuyển từ ‘thầy giảng - trò nghe’ sang ‘thầy gợi mở - trò khám phá’. Với thiết bị này, học sinh không chỉ hiểu kiến thức mà còn được trải nghiệm phương pháp nghiên cứu khoa học.

Ban giám khảo cũng đánh giá cao việc đề tài đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế và giải pháp hữu ích. Điều đó khẳng định giá trị pháp lý và khả năng ứng dụng rộng rãi của sản phẩm.

Ưu điểm nổi bật là tính hiệu quả kinh tế. Theo tính toán, nếu triển khai rộng rãi, bộ dụng cụ này có thể tiết kiệm hàng chục tỷ đồng so với việc nhập khẩu hoặc mua sắm các bộ dụng cụ đơn lẻ khác.

Thầy Nghiêm Hồng Trung trình bày sáng chế trước hội đồng.

Về mặt giáo dục, bộ dụng cụ giúp học sinh hình thành năng lực tự học, tự nghiên cứu, phát triển tư duy phản biện – những phẩm chất quan trọng mà chương trình giáo dục phổ thông mới hướng tới.

Sáng kiến này không chỉ là một sản phẩm kỹ thuật, mà còn mang tính truyền cảm hứng. Nó chứng minh rằng, từ nhu cầu thực tiễn của lớp học, các thầy cô giáo hoàn toàn có thể tạo ra sản phẩm mang tính đột phá, vừa nâng cao chất lượng dạy học, vừa tiết kiệm chi phí xã hội.

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông, đề tài “Bộ dụng cụ thí nghiệm Tổng hợp lực, Moment lực dùng trong dạy học tìm tòi khám phá” là minh chứng rõ rệt cho sự sáng tạo từ thực tiễn giảng dạy. Không chỉ giải quyết triệt để những hạn chế tồn tại suốt hơn 20 năm, đề tài còn mở ra cách tiếp cận mới, khơi nguồn cảm hứng học tập và nghiên cứu khoa học cho thế hệ trẻ.

Đại diện nhóm tác giả, thầy Nghiêm Hồng Trung nhấn mạnh: “Chúng tôi mong muốn sản phẩm không chỉ dừng ở một hội thi hay một phòng thí nghiệm. Điều quan trọng nhất là nó đến được với các trường học, để mọi học sinh đều có cơ hội học Vật lý một cách sống động, hấp dẫn hơn”.

Thầy Trung và học trò thực hành trên bộ dụng cụ thí nghiệm.

Tăng hiệu quả dạy học

Truyền cảm hứng sáng tạo

Đại diện nhóm tác giả, thầy Nghiêm Hồng Trung nhấn mạnh: “Chúng tôi mong muốn sản phẩm không chỉ dừng ở một hội thi hay một phòng thí nghiệm. Điều quan trọng nhất là nó đến được với các trường học, để mọi học sinh đều có cơ hội học Vật lý một cách sống động, hấp dẫn hơn”.