(LUẬN văn THẠC sĩ) lựa chọn, soạn thảo và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học chương động lực học chất điểm vật lí 10 nhằm bồi dưỡng tư duy phê phán và tư duy sáng tạo ở người học​

Vì thế, dạy học Vật lí phải luôn gắn liền với đời sống và sản xuất, làm cho học sinh thấy được những ứng dụng của các kiến thức vật lí, đồng thời nhận ra được những đòi hỏi phải giải quy

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

VŨ THỊ MINH NGỌC

LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP

THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ” ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY PHÊ PHÁN VÀ TƯ DUY SÁNG TẠO Ở NGƯỜI HỌC

LUÂ ̣N VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

VŨ THỊ MINH NGỌC

LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP

THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY PHÊ PHÁN VÀ TƯ DUY SÁNG TẠO Ở NGƯỜI HỌC

Chuyên ngành: LL & PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 60 14 01 11

LUÂ ̣N VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS ĐỖ HƯƠNG TRÀ

THÁI NGUYÊN - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn: "Lựa cho ̣n, soạn thảo và sử dụng bài tập thí nghiê ̣m trong da ̣y

ho ̣c chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 nhằm bồi dưỡng tư duy phê phán và tư duy sáng tạo ở người học" được thực hiện từ tháng 8 năm 2014 đến

tháng 8 năm 2015

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa từng được công

bố trong bất kỳ một công trình của các tác giả nào khác

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2015

Tác giả

Vũ Thị Minh Ngọc

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lí - trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên, các thầy giáo,

cô giáo trong Ban Giám hiệu và tổ Lí - trường THPT Đông Thành, Quảng Yên, Quảng Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm nghiên cứu

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp

đỡ em có thể hoàn thành tốt luận văn

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2015

Tác giả luận văn

Vũ Thị Minh Ngọc

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 3

3 Mục đích nghiên cứu 4

4 Đối tượng nghiên cứu 4

5 Giả thuyết khoa học 5

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 5

7 Phương pháp nghiên cứu 5

8 Điểm mới của luận văn 6

9 Cấu trúc luận văn 6

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY PHÊ PHÁN VÀ TƯ DUY SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 7

1.1 Tư duy 7

1.1.1 Khái niệm tư duy 7

1.1.2 Phân loại tư duy 8

1.2 Tư duy phê phán và tư duy sáng tạo 10

1.2.1 Tư duy phê phán 10

1.2.2 Tư duy sáng tạo 11

1.2.3 Mối quan hệ giữa TDPP và TDST 12

1.3 Rèn luyện TDPP và TDST cho người học 12

1.4 Bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lí 14

1.4.1 Khái niệm BTTN 14

1.4.2 Phân loại BTTN 15

1.4.3 Các mức độ của BTTN 17

1.4.4 Bồi dưỡng TDPP và TDST cho người học qua các bài tập thí nghiệm 18

1.4.5 Nguyên tắc lựa chọn BTTN 21

1.4.6 Sử dụng BTTN trong dạy học Vật lí 22

1.5 Điều tra thực tiễn 23

1.5.1 Mục đích điều tra 23

1.5.2 Đối tượng điều tra 23

1.5.3 Phương pháp điều tra 23

1.5.4 Kết quả điều tra 23

1.5.5 Nguyên nhân thực trạng dạy học BTTN của chương Động lực học chất điểm 24

1.6 Đề xuất một số biện pháp cần thiết khi sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST của học sinh trong dạy học Vật lí 26

Kết luận chương 1 28

Chương 2 LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 29

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương Động lực học chất điểm - Vật lí 10 29

2.1.1 Vị trí, tầm quan trọng kiến thức chương Động lực học chất điểm trong chương trình Vật lí 10 THPT 29

2.1.2 Cấu trúc lôgic chương Động lực học chất điểm 30

2.2 Soạn thảo và lựa chọn BTTN chương Động lực học chất điểm- Vật lí 10 30

2.2.1 Mục tiêu soạn thảo BTTN trong dạy học chương Động lực học chất điểm 32

2.2.2 Dự kiến lựa chọn BTTN chương Động lực học chất điểm 33

2.3.3 Soạn thảo và sử dụng một số BTTN chương Động lực học chất điểm 34

2.3 Hướng dẫn cách giải một số BTTN chương Động lực học chất điểm 39

2.4 Soạn thảo tiến trình hoạt động dạy học một số BTTN chương Động lực học chất điểm 50

Kết luận chương 2 61

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 62

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 62

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 62

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 62

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 63

3.4.1 Kế hoạch thực nghiệm 63

3.4.2 Công tác chuẩn bị 63

3.4.3 Cách thức tiến hành thực nghiệm 64

3.5 Kết quả thực nghiệm 64

3.5.1 Phân tích diễn biến thực nghiệm 64

3.5.2 Đánh giá việc sử dụng các bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng TDST và TDPP của HS 67

3.5.3 Đánh giá hoạt động học của HS qua các bài kiểm tra 72

Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1.a và 3.2.a Đánh giá các biểu hiện TDST của HS 71Bảng 3.1.b và 3.2.b Đánh giá các biểu hiện TDPP của HS 71

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 9

Sơ đồ 1.2: Sơ đồ tiến trình hướng dẫn HS giải bài tập nhằm bồi dưỡng

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Một trong những thành tựu của tư duy khoa học thể hiện ở kĩ năng tìm ra những mối liên hệ sâu sắc giữa một bên là toán học và vật lí học với một bên là những ứng dụng kĩ thuật khác nhau của khoa học đó, biến các tư tưởng khoa học thành các sơ đồ, mô hình, kết cấu kĩ thuật để phục vụ cuộc sống Một trong các nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông là giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho học sinh Giáo dục kĩ thuật tổng hợp gồm hai mặt: thứ nhất đòi hỏi học sinh phải biết những cơ sở khoa học chung của các ngành sản xuất, thứ hai phải rèn luyện cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo sử dụng những công cụ đơn giản nhất của các ngành sản xuất Vì thế, dạy học Vật lí phải luôn gắn liền với đời sống và sản xuất, làm cho học sinh thấy được những ứng dụng của các kiến thức vật lí, đồng thời nhận ra được những đòi hỏi phải giải quyết những vấn đề mới của đời sống và kĩ thuật đối với vật lí và người học vật lí

Tuy nhiên, theo đánh giá trong dự thảo chiến lược phát triển giáo dục từ

2011 - 2020 thì nền giáo dục của chúng ta hiện nay “ Còn có những nội dung trong chương trình giáo dục ở các cấp học và trình độ đào tạo không thiết thực, nặng về lý thuyết, nhẹ về thực hành, chưa gắn với yêu cầu xã hội, chưa phù hợp với nhu cầu và khả năng học tập của mọi đối tượng học sinh Phương pháp dạy học về cơ bản vẫn theo lối truyền thụ một chiều, đòi hỏi người học

phải ghi nhớ máy móc, chưa phát huy được tư duy phê phán, tư duy sáng tạo

và tinh thần tự học ở người học ” [3]

Với đặc trưng là một bộ môn khoa học thực nghiệm, thì vấn đề đặt ra đối với những người dạy Vật lí là làm thế nào để gắn các kiến thức trong nhà trường phổ thông với những gì đang diễn ra xung quanh học sinh, làm thế nào

để phát huy được tư duy phê phán, tư duy sáng tạo của học sinh?

Có nhiều cách thức để đạt được mục tiêu này, một trong những cách đó

là tăng cường vai trò của BTTN trong dạy học và định hướng hoạt động giải các bài tập đó

Theo Nguyễn Thượng Chung: "Bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và chân tay, vốn hiểu biết về vật lí, kĩ thuật,

và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện các thí nghiệm theo qui trình, qui tắc để thu thập và xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể được đặt ra"[4]

Theo Nguyễn Đức Thâm: "Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập"[29]

Trong chương trình Vật lí phổ thông, phần cơ học là kiến thức đầu tiên

và có vai trò quan trọng, nó là hành trang chuẩn bị cho HS đi vào nghiên cứu các phần kiến thức khác của Vật lí Trong chương trình cơ học lớp 10, chương Động lực học chất điểm, HS được nghiên cứu các định luật cơ bản của cơ học

cổ điển, đó là các định luật Niutơn và các loại lực cơ học Các định luật Niutơn phản ánh các qui luật chuyển động của các vật Đối với người học Vật lí, các kiến thức chương Động lực học chất điểm đã giải thích được nhiều hiện tượng trong cuộc sống thực tiễn

Ví dụ: Vì sao con người có thể đi được trên Mặt Đất? Vì sao ta có thể cầm nắm được mọi vật? Vì sao ở những đoạn đường cong phải làm nghiêng? Tại sao vệ tinh nhân tạo bay được vòng quanh Trái Đất? Người lái máy bay làm thế nào để có thể thả hàng cứu trợ đúng mục tiêu? Từ đó, mở ra cho HS một phương pháp giải bài toán chuyển động là phương pháp động lực học chất điểm, đó là phương pháp vận dụng các định luật Niutơn và các lực cơ học vào giải bài toán chuyển động

Như vậy, bài tập thí nghiệm (BTTN) có ưu thế vừa là bài tập vừa là thí nghiệm, do đó nếu sử dụng BTTN hợp lí thì có thể đạt được mục đích gắn lí thuyết với thực hành, phát triển tư duy sáng tạo và tư duy phê phán của người học Vật lí Tuy nhiên, trong thực tiễn dạy học vật lí thì BTTN chưa đóng được

vai trò như mong muốn Nhận thức được vai trò của BTTN trong dạy học Vật lí, tôi đã lựa chọn đề tài "Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng BTTN trong dạy học chương Động lực học chất điểm - Vật lí 10 nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST ở người học" để nghiên cứu

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Trong thực tiễn dạy học Vật lý, người ta đã và đang chú ý tăng cường các bài tập Vật lý, trong đó có BTTN vì chúng đóng vai trò quan trọng trong dạy học và giáo dục HS đặc biệt trong việc thực hiện các nhiệm vụ giáo dục

kĩ thuật tổng hợp Bài tập thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lí có các chức năng: Củng cố trình độ xuất phát về tri thức và kĩ năng, hình thành tri thức kĩ năng mới , ôn luyện, củng cố tri thức và kĩ năng, tổng kết hệ thống hóa kiến thức, kiểm tra, đánh giá trình độ và chất lượng về tri thức và kĩ năng cho học sinh

Trong những năm gần đây, một số các nghiên cứu đã đề cập tới vai trò của việc sử dụng BTTN trong dạy học, và đã đưa ra những kết luận quan trọng,

có ý nghĩa Có thể đề cập tới một số công trình nghiên cứu điển hình như:

Một số bài báo khoa học, sách, giáo trình

(1) Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông NXB ĐHSP- 2002.[29]

(2) Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Phạm Gia Phách Dạy học bài tập Vật lý ở trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội 2009.[34]

(3) Nguyễn Thượng Chung, Bài tập thí nghiệm vật lí trung học cơ sở,

Một số luận án tiến sĩ

(1) Nguyễn Thế Khôi, Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý phần

cơ học, Luận án PTS, ĐHSP Hà Nội 1996.[16]

(2) Nguyễn Thanh Hải, Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học cơ học vật lý 10 trung học phổ thông, Luận án tiến

sỹ giáo dục học, Huế 2010.[12]

Với tài liệu (1) tác giả mới nghiên cứu bài tập phần cơ học và chưa có

hệ thống BTTN phần cơ học cũng như hướng vào việc sử dụng nó nhằm phát huy TDPP và TDST cho HS; Với tài liệu (2) tác giả chỉ nghiên cứu khai thác bài tập định tính

Một số luận văn cao học, khóa luận tốt nghiệp đại học

(1) Lê Văn Đình, Xây dựng một số bài tập thực nghiệm phần quang hình

- Vật lý 11 Luận văn thạc sỹ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội 2002.[9]

(2) Hoàng Thị Tâm, Phát triển năng lực giải bài tập vật lý chương Động lực học chất điểm cho HS khối 10 (cơ bản) trường THPT Ngô Thì Nhậm - Hà

Nội ĐHSP Hà Nội 2010.[27]

Vấn đề nghiên cứu và sử dụng hệ thống BTTN trong dạy học Vật lý đã được triển khai, nghiên cứu Tuy nhiên vấn đề phát triển tư duy phê phán và tư duy sáng tạo trong dạy học BTTN Vật lí chưa được đề cập một cách rõ nét

trong các nghiên cứu trên Điều này gợi ý cho đề tài nghiên cứu: Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng bài tập thí nghiệm (BTTN) trong dạy học chương

“Động lực học chất điểm “- VL 10 nhằm bồi dưỡng tư duy phê phán và tư duy sáng tạo ở người học

- Bài tập thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm”- Vật lí 10

- Hoạt động giải BTTN để bồi dưỡng TDPP và TDST của học sinh

* Pha ̣m vi nghiên cứu:

- Quá trình dạy và học kiến thức chương” Động lực học chất điểm” - Vật

lí 10 tại trường THPT Đông Thành - Quảng Yên - Quảng Ninh

5 Giả thuyết khoa học

Dựa trên những biện pháp bồi dưỡng TDPP và TDST cùng với việc phân tích nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10

có thể lựa chọn, soạn thảo và sử dụng BTTN trong dạy học, nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST cho người học

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: Vai trò của BTTN trong dạy ho ̣c Vâ ̣t lí, các biê ̣n pháp bồi dưỡng TDPP và TDST

- Nghiên cứu thực tiễn việc dạy học bài tập Vật lí nó i chung và BTTN vâ ̣t lí trong chương “Động lực học chất điểm” - Vâ ̣t lí 10 ở trường phổ thông nói riêng

- Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng BTTN trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vâ ̣t lí 10

- Thiết kế tiến trình hoa ̣t đô ̣ng da ̣y ho ̣c BTTN chương Động lực học chất điểm - Vâ ̣t lí 10

- Tiến hành thực nghiê ̣m sư phạm

- Sử du ̣ng thố ng kê toán ho ̣c

7 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: các tài liê ̣u về TDPP và TDST, về BTTN

- Nghiên cứu thực tiễn dạy và học BTTN vật lí ở trường trung học phổ thông, đă ̣c biê ̣t chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10

- Nghiên cứu nội dung kiến thứ c chương “Động lực học chất điểm” - Vâ ̣t lí 10

- Điều tra thực tiễn dạy và học Vật lí ở trường phổ thông về bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS; việc sử dụng BTTN ở trường phổ thông

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi và lấy ý kiến chuyên gia

- Thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học

8 Điểm mới của luận văn

Với quá trình thực hiện luận văn, chúng tôi đạt được một số điểm mới như sau:

- Hệ thống một số cơ sở lí luận về bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS

- Cụ thể hóa viê ̣c bồi dưỡng TDPP và TDST trong da ̣y học về BTTN vâ ̣t lí

- Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng BTTN trong dạy học chương Động lực học chất điểm - Vâ ̣t lí 10

- Thiết kế được tiến trình dạy ho ̣c mô ̣t số BTTN vâ ̣t lí Các tiến trình dạy học đã được thực nghiệm sư phạm và được phân tích, chỉnh sửa có thể làm tài

liệu tham khảo cho giáo viên và học viên Cao học

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn gồm ba chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng tư duy phê phán và tư duy sáng tạo trong dạy học BTTN

Chương 2 Lựa chọn, soạn thảo và hướng dẫn giải BTTN phần động lực học chất điểm

Chương 3 Thực nghiệm Sư phạm

1.1.1 Khái niệm tư duy

Tư duy là quá trình nhận thức lí tính phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ và quan hệ bên trong có tính qui luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết [22]

Tư duy có những đặc điểm sau

Theo các tác giả [8], [24], [29], [32], [15] nhiều nhà tâm lí học đã chỉ ra

một số đặc điểm chính của tư duy là:

- Tư duy có tính định hướng: thể hiện ở sự xác định nhanh chóng và

chính xác đối tượng cần lĩnh hội, mục đích phải đạt và những con đường tối

ưu để đạt mục đích đó

- Tư duy có tính nhân rộng: Thể hiện ở chỗ có khả năng vận dụng nghiên

cứu các đối tượng khác

- Tư duy có tính chiều sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu

sắc bản chất của sự vật, hiện tượng

- Tư duy có tính linh hoạt: thể hiện ở sự nhạy bén trong việc vận dụng

những tri thức và cách thức hành động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo

- Tư duy có tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động tư duy được tiến hành

theo các hướng xuôi và ngược chiều (Ví dụ: Từ cụ thể đến trừu tượng và từ trừu tượng đến cụ thể )

- Tư duy có tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện được vấn đề,

đề xuất cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề

- Tư duy có tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm

vụ sẽ đưa ra mô hình khái quát Từ mô hình khái quát này có thể vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ cùng loại

1.1.2 Phân loại tư duy

Có nhiều cách phân loại tư duy tùy thuộc vào việc chọn dấu hiệu phân loại Trong DHVL, người ta quan tâm đến các loại tư duy chủ yếu sau [29]:

- Tư duy kinh nghiệm: Là tư duy chủ yếu dựa trên kinh nghiệm cảm tính

và sử dụng phương pháp "thử và sai"

- Tư duy lí luận: Là tư duy giải quyết nhiệm vụ được đề ra dựa trên sử dụng những khái niệm trừu tượng, những tri thức lí luận Nhờ có loại tư duy này mà con người có thể đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng, phát hiện được qui luật vận động của chúng và sử dụng tri thức để cải tạo thế giới tự nhiên, phục vụ lợi ích của mình

- Tư duy vật lí: Là sự quan sát các hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí,

dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Trong DHVL, việc phát hiện cũng như bồi dưỡng TDST, TDPP của HS được thể hiện rõ nhất trong hoạt động phát hiện và giải quyết vấn đề Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề được diễn tả bởi sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề

Giải quyết vấn đề

Thực hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các

dữ liệu thí nghiệm để đi đến kết quả

Tình huống tiềm ẩn có vấn đề

Phát hiện vấn đề cần giải quyết

Định hướng giải quyết vấn đề

Thực hiện các phép biến đổi toán học, thiết lập các mối quan hệ cần thiết Từ những lập luận đó đi đến kết quả

Kết luận về vấn đề cần giải quyết

1.2 Tư duy phê phán và tư duy sáng tạo

1.2.1 Tư duy phê phán

Một trong những vấn đề mang tính sống còn của giáo dục hiện nay là bồi dưỡng tư duy phê phán cho HS Có thể tìm thấy rất nhiều cách định nghĩa về tư duy phê phán

- Chance 1986: TDPP là năng lực phân tích sự việc, hình thành và sắp xếp các ý tưởng, bảo vệ ý kiến, so sánh, rút ra các kết luận, đánh giá các lập luận, giải quyết vấn đề [36],

- Hence, Fisher & Scriven: “TDPP là kỹ năng tìm hiểu và đánh giá những quan sát, giao tiếp, thông tin và lý lẽ”.[37]:

- Scriven & Paul, 1992: TDPP là quá trình vận dụng trí tuệ tích cực và khéo léo để khái quát, ứng dụng, phân tích, tổng hợp và đánh giá thông tin thu thập hay phát sinh từ quan sát, kinh nghiệm, nhận xét, lập luận hoặc giao tiếp, như đường dẫn đến sự tin tưởng và hành động.[37]

- Center for Critical Thinking, 1996: TDPP là khả năng nghĩ về cách nghĩ của mình theo hướng: 1- kết quả là sự nhận thức được những điểm mạnh

và yếu, 2- xây dựng lại tư duy theo dạng hoàn chỉnh hơn [40]

Từ những định nghĩa nói trên có thể tổng hợp lại:

Tư duy phê phán - quá trình vận dụng tích cực trí tuệ vào việc phân tích, tổng hợp, đánh giá sự việc, xu hướng, ý tưởng, giả thuyết từ sự quan sát, kinh nghiệm, chứng cứ, thông tin, vốn kiến thức và lý lẽ nhằm mục đích xác định đúng - sai, tốt - xấu, hay - dở, hợp lý - không hợp lý, nên - không nên, và rút ra quyết định, cách ứng xử cho mình

Tư duy phê phán là một kĩ năng trong đó người suy nghĩ chủ động hướng tới những vấn đề và tình huống phức tạp dựa trên những suy nghĩ, quan điểm và niềm tin của mình Người này hoàn toàn có thể khiến chính những suy nghĩ, quan điểm và niềm tin của mình trở nên hợp lí và chính xác hơn bằng cách tự khám phá, đặt ra hàng loạt câu hỏi và tìm ra câu trả lời hay giải pháp cho chính những câu hỏi đó

Nhìn chung, tư duy phê phán đòi hỏi cả kĩ năng lập luận lẫn kĩ năng giải quyết vấn đề Trên thực tế 2 kĩ năng này bổ sung và cũng có thể thay thế cho nhau Tư duy phê phán có thể có các biểu hiện sau:

Đi vào tìm hiểu một cách cụ thể, chúng ta sẽ thấy kĩ năng tư duy phê phán bao gồm những kĩ năng, chính xác hơn là nhưng khả năng sau đây:

- Quan sát

- Luôn luôn tò mò đặt câu hỏi và tìm những nguồn trả lời cần thiết cho mình

- Luôn kiểm tra và tự thử thách những điều mình vốn tin, những quan điểm, suy nghĩ, những giả sử mình hay người khác đặt ra xem chúng có đúng

sự thật không?

- Nhận thức được và nêu ra được vấn đề

- Đánh giá độ vững chắc của tư duy và lập luận

- Đưa ra những quyết định sáng suốt và tìm ra được những giải pháp, những lời giải vững chắc

- Hiểu về tư duy logic và logic nói chung

1.2.2 Tư duy sáng tạo

Theo [8], TDST là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức hoặc (và) tri thức đã biết thành tri thức mới bằng các hiện tượng tâm lí

Cách phát biểu khái niệm TDST này phản ánh sự liên quan giữa tâm lí học và tin học

Tư duy sáng tạo, quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định, quá trình biến đổi thông tin được coi là tương dương về nghĩa [7] [8]

Tư duy sáng tạo là đỉnh cao nhất của các quá trình hoạt động trí tuệ của con người Tư duy sáng tạo được xác định bởi chất lượng hoạt động trí tuệ ở mức độ cao với các phẩm chất quan trọng: Tính mềm dẻo, tính linh hoạt, tính độc đáo và tính nhạy cảm của tư duy

Quá trình sáng tạo của con người thường bắt đầu từ một ý tưởng mới, bắt nguồn từ TDST của mỗi người TDST thường có các biểu hiện sau:

- Có tư duy độc lập và biết nhận xét, phê phán theo quan điểm riêng không phụ thuộc, gò bó vào những cái cũ, không tư duy theo lối mòn

- Luôn đi vào các vấn đề bản chất nhằm tìm ra quy luật

- Có khả năng dự báo và say sưa nung nấu các ý tưởng mới

- Luôn tìm ra được giải pháp tối ưu trước một tình huống mới, một vấn

đề cần giải quyết

Rèn luyện năng lực TDST cho HS là nhiệm vụ hàng đầu của nền giáo dục và đào tạo nước ta

1.2.3 Mối quan hệ giữa TDPP và TDST

TDPP và TDST như là một cặp phạm trù không thể tách rời nhau Khi cố gắng giải quyết một vấn đề chúng ta cần xem xét vấn đề đó dưới nhiều góc độ khác nhau, dưới nhiều tình huống khác nhau từ đó đưa ra các cách giải quyết phù hợp Sáng tạo không chỉ tìm ra giải pháp mới cho vấn đề đặt ra mà còn là tìm ra giải pháp tốt hơn và vì vậy đòi hỏi có những đánh giá, phê bình TDST chủ yếu tạo ra các ý tưởng mới, các giải pháp mới, còn TDPP chủ yếu đánh giá các ý tưởng và các giải pháp đó TDPP tạo điều kiện thuận lợi cho TDST phát triển và ngược lại TDST cũng tạo điều kiện phát triển TDPP

TDPP đòi hỏi phải suy xét, lật đi, lật lại một vấn đề theo nhiều góc độ, nhiều khía cạnh khác nhau để từ đó có cái nhìn đầy đủ về đối tượng cần đánh giá và cũng từ đó tìm ra những điểm hạn chế, những điểm còn thiết sót của vấn

đề, từ đó đề xuất ra phương án khắc phục hay tìm ra một phương thức mới nhằm giải quyết các tồn tại đó Như vậy, TDPP và TDST bao giờ cũng gắn bó chặt chẽ với nhau

1.3 Rèn luyện TDPP và TDST cho người học

Việc hiểu rõ mối quan hệ giữa TDST và TDPP, phát huy chúng một cách hợp lý sẽ giúp người học thành công trong cả quá trình học tập lẫn làm việc và sinh hoạt sau này Như vậy, ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường, chúng ta cần củng cố, rèn luyện TDPP và TDST cho người học Chúng ta phải coi trọng

cả hai tư duy này mà không được coi nhẹ hay tách rời chúng ra khỏi nhau Khi giải thích hay lập luận cho một quá trình, một sự vật hay một hiện tượng nào đó chúng ta đều vận dụng mọi biện luận có thể một cách hợp lý từ đó tìm ra cách giải quyết tốt nhất cho vấn đề đặt ra

Hai loại tư duy này giúp người học nhìn thấy tính hạn chế của mọi khái niệm, tính sơ lược và tính không đầy đủ của chúng so với cái mà chúng cần đạt đến TDST còn giúp người học có lòng dũng cảm, tự tin khi vượt ra ngoài khuôn khổ của những sản phẩm, quan điểm, sự vật hay hiện tượng đã biết

Để rèn luyện TDPP và TDST cho học sinh, cần tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh nhằm rèn luyện cho học sinh một số kĩ năng cơ bản như: Kĩ năng đặt câu hỏi và tự đặt câu hỏi, kĩ năng suy nghĩ độc lập, kĩ năng tư duy tập thể… Việc thực hành thường xuyên một số câu hỏi dưới đây có thể giúp học sinh suy nghĩ, đánh giá về cách tư duy của mình nhằm nâng cao chất lượng của quá trình tư duy:

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế có cần thiết không?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế đã rõ ràng chưa?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế đã chính xác chưa?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế đã phù hợp với vấn đề chưa?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế đã đề cập tới tính phức tạp của vấn đề chưa? Đã được xem xét trên tất cả các góc độ chưa?

- Liệu cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế có một chiều không? Phạm vi như thế có quá hẹp không?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình như thế đã logic chưa?

- Cách suy nghĩ, lập luận của mình đã tập trung vào khía cạnh chủ chốt của vấn đề chưa?

Như vậy, ta có thể thấy rằng kỹ năng đặt câu hỏi là một yếu tố, mắt xích quan trọng trong quá trình tư duy của con người Việc rèn luyện kỹ năng đặt câu hỏi theo các dạng khác nhau thực tế cũng đồng nghĩa với việc rèn luyện TDST, TDPP ở các cấp độ khác nhau

Trong dạy học vật lí nói riêng và các môn khoa học tự nhiên nói chung thì có thể rèn luyện, bồi dưỡng TDPP và TDST cho học sinh thông qua các con đường như sau:

Bồi dưỡng TDPP và TDST gắn liền với quá trình xây dựng và vận dụng kiến thức

Kiến thức vật lí trong trường phổ thông là những kiến thức đã được cộng đồng khoa học thừa nhận TDPP và TDST được rèn luyện và phát triển một cách hiệu quả khi đưa người học vào tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng và vận dụng một tri thức vật lí cụ thể

Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng, vận dụng một tri thức vật lí cụ thể nào đó được biểu đạt bằng sơ đồ sau: “Đề xuất vấn đề - Suy đoán giải pháp và khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm - Kiểm tra, vận dụng kết quả”

* Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu

cầu về cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hy vọng

có thể tìm tòi, xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó bằng một câu hỏi

* Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất

phát cho phép đi tìm lời giải: Chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được

để đi tới cái cần tìm, hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

* Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận

lôgíc cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

* Kiểm tra, vận dụng kết quả: Xem xét khả năng chấp nhận được của các

kết quả tìm được trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện

và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm

1.4 Bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lí

1.4.1 Khái niệm BTTN

Theo Nguyễn Thượng Chung: "Bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và chân tay, vốn hiểu biết về vật lí, kĩ

thuật, và thực tế đời sống … để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện các thí nghiệm theo qui trình, qui tắc để thu thập và xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể được đặt ra” [4]

Theo Nguyễn Đức Thâm: “Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập”[29]

Muốn tạo hứng thú học tập cho HS nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lí, chúng ta cần tăng cường cho HS làm nhiều BTTN BTTN có ưu thế vừa

là bài tập vừa là thí nghiệm do đó, nếu sử dụng BTTN hợp lí thì có thể đạt được mục đích gây hứng thú cho HS, kích thích tính tích cực, tự lực, phát triển óc sáng tạo, và cao hơn là bồi dưỡng TDPP của HS

Như vậy, có thể hiểu BTTN là loại bài tập mà khi giải HS phải vận dụng kiến thức đơn lẻ hoặc kiến thức tổng hợp và kĩ năng thực hành để tiến hành các thí nghiệm liên quan đến bài tập Những thí nghiệm này thường đơn giản, có thể làm ở nhà hoặc ở phòng thí nghiệm với các dụng cụ đơn giản dễ tìm hoặc

Trong luận văn này chúng tôi quan tâm tới phân loại theo tiến trình dạy học: BTTN mở đầu (tạo tình huống), BTTN xây dựng kiến thức mới, BTTN ôn tập, củng cố, BTTN hệ thống hóa kiến thức

Tất cả các BTTN phân loại theo các cách trên bao giờ cũng trả lời cho câu hỏi: Tại sao (Giải thích hiện tượng quan sát được) và làm như thế nào (Thiết kế phương án thí nghiệm)

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học Nhờ đưa được lí thuyết vừa học lại gần với đời sống xung quanh, các bài tập này làm tăng thêm ở học sinh hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát của học sinh Vì phương pháp giải những bài tập này bao gồm việc xây dựng những suy lí lôgic dựa trên các định luật vật lí nên chúng là phương tiện rất tốt

để phát triển tư duy của học sinh Việc giải các bài tập đó rèn luyện cho học sinh hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn Việc giải các bài tập định tính này rèn luyện cho học sinh chú ý đến việc phân tích nội dung vật

lí của các bài tập tính toán

a BTTN quan sát và giải thích hiện tượng: Đó là những bài tập yêu cầu HS

- Làm thí nghiệm theo yêu cầu

- Quan sát theo mục tiêu đã đặt ra

- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có

b BTTN thiết kế phương án thí nghiệm

Đây là loại bài tập phổ biến nhất trong các BTTN trong trường phổ thông bởi thí nghiệm được tiến hành trong tư duy, và là bước đệm để giải các BTTN định lượng

Nội dung của bài tập này là: HS căn cứ vào yêu cầu của bài tập, vận dụng các định luật một cách hợp lí, thiết kế phương án thí nghiệm để:

- Đo đạc một đại lượng Vật lí nào đó

- Xác định sự phụ thuộc nào đó giữa các thông số Vật lí Nó có tác dụng bồi dưỡng năng lực thiết kế, hình thành trực giác khoa học, phát triển tư duy sáng tạo cho HS

Câu hỏi của loại bài tập này thường là:

- Làm thế nào để đo được với các thiết bị ?

- Hãy tìm cách xác định với các thiết bị ?

- Nêu phương án đo với các dụng cụ ?

- Nêu các phương án đo

1.4.2.2 Bài tập thí nghiệm định lượng

Những bài tập này yêu cầu HS:

- Đo đạc các đại lượng Vật lí với các thiết bị nào đó

- Tìm quy luật liên hệ phụ thuộc giữa các đại lượng Vật lí (Với các thiết

bị nhất đinh)

1.4.3 Các mức độ của BTTN

Trong BTTN định lượng, căn cứ theo độ khó của bài tập, chúng tôi chia BTTN định lượng theo ba mức độ:

- Mức độ 1: Cho thiết bị, cho phương án thiết kế thí nghiệm, tiến hành

thí nghiệm, thu thập và xử lý kết quả

Ví dụ: Cho các dụng cụ thí nghiệm và phương án thí nghiệm Hãy xác định hệ số ma sát trượt giữa gỗ và cao su

- Mức độ 2: Cho thiết bị thí nghiệm, yêu cầu thiết kế phương án thí

nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý kết quả

Ví dụ 1: Cho một lực kế, một quả gia trọng Hãy thiết kế các phương án thí nghiệm có thể, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu nhằm xác định hệ số đàn hồi của lò xo trong lực kế đó

- Mức độ 3: Yêu cầu tìm quy luật, mối quan hệ giữa các đại lượng, tìm

đại lượng không giới hạn thiết bị, HS tự tìm phương án thiết kế

Ví dụ: Hãy lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm phù hợp, thiết kế phương án thí nghiệm có thể, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu nhằm xác định hệ số ma sát trượt giữa viên phấn và mặt bảng

1.4.4 Bồi dưỡng TDPP và TDST cho người học qua các bài tập thí nghiệm

Từ đặc trưng của TDPP và các giai đoạn phát triển của TDST, cùng với các đặc trưng của BTTN, chúng tôi đưa ra sơ đồ tiến trình hướng dẫn giải bài tập nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST [18]

Sơ đồ 1.2: Sơ đồ tiến trình hướng dẫn HS giải bài tập

nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS

1 Phân tích hiện tượng VL và dữ

kiện của bài

2 Giải bài toán

3 Thiết kế thí nghiệm kiểm chứng

Trong chương trình Vật lí 10, phần Động lực học chất điểm, có nhiều bài tập mô tả các hiện tượng vật lí tuy nhiên hầu hết các hiện tượng được mô tả trong điều kiện lí tưởng, ít gắn với thực tiễn Bằng cách chuyển các bài tập này thành các bài tập thí nghiệm, cùng với việc mở rộng hiện tượng vật lí trong bài đòi hỏi HS không những phải tính toán, giải thích hiện tượng dựa trên các kiến thức đã biết mà còn đề xuất các phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và xem xét hiện tượng vật lí dưới các góc độ khác nhau là điều kiện thuận lợi để bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS Có thể lấy ví dụ minh họa cho các bước giải bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS như sau:

Bài tập minh họa (BT 198, 500 bài tập vật lí 10 , Tr76) [11]: Một đèn

tín hiệu giao thông ba màu được treo ở một ngã tư

nhờ một dây cáp có trọng lượng không đáng kể Hai

đầu dây cáp được giữ bằng hai cột đèn AB và A'B',

cách nhau 8m Đèn nặng 10N, được treo vào điểm

giữa O của dây cáp, làm dây võng xuống 0,5m tại

điểm giữa Tính lực kéo của mỗi nửa dây

Bước 1: GV đưa ra bài toán và hướng dẫn phân tích hiện tượng

Vì đèn được treo vào điểm chính giữa dây nên hai phần của dây có vai trò tương đương và do đó lực căng ở hai phần dây sẽ như nhau Có thể coi điểm treo đèn là chất điểm Các lực tác dụng lên chất điểm này là: Trọng lực P, lực căng F1, F2của mỗi nửa sợi dây Khi hệ cân bằng thì hợp lực tác dụng lên chất điểm này bằng 0

Bước 2: Sử dụng điều kiện cân bằng của chất điểm và phép tổng hợp lực

ta tìm được kết quả của bài toán

Bước 3: GV đặt vấn đề: Có thể bố trí một thí nghiệm như thế nào để

nghiệm lại kết quả của bài toán và yêu cầu HS thảo luận nhóm để tìm ra phương án và GV thống nhất phương án thí nghiệm

Dụng cụ thí nghiệm: Dây treo nhẹ, các quả cân (thay cho đèn) lực kế, thước đo góc, bảng từ, giá đỡ

Tiến hành thí nghiệm: Dùng lực kế đo khối lượng các quả cân, dùng thước đo chiều dài của dây và tìm ra điểm chính giữa của dây Bố trí lực kế để

đo lực căng dây

Bước 4: Các nhóm HS tiến hành bố trí thí nghiệm và tiến hành thí

nghiệm nhằm thu thập xử lí kết quả thu được Kết quả thí nghiệm của các nhóm

có sự sai lệch nhất định so với tính toán lí thuyết Sự sai lệch này là không trách khỏi trong các phép đo bởi hiện tượng vật lí đưa ra là lí tưởng (Coi điểm treo đèn là chất điểm), ngoài ra không tránh khỏi sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên Để giải quyết khó khăn này HS tiếp tục thảo luận đưa ra các phương án, tạo cơ hội phát triển TDPP:

+ Chọn các dụng cụ thí nghiệm có độ chính xác cao

+ Thực hiện đúng các yêu cầu khi tiến hành thí nghiệm, đo nhiều lần và lấy giá trị đo trung bình,

Bước 5: Mở rộng bài toán: Bài toán sẽ thay đổi thế nào nếu đèn không

được treo ở chính giữa sợi dây? Gv đưa ra một số mở rộng và hướng dẫn HS thực hiện bằng cách lặp lại quá trình từ bước 1 Chẳng hạn như: Tính lực căng tối đa của dây treo và khối lượng tối đa của đèn để dây không bị đứt,

Bước 6: Bài toán trên có thể gặp ở những thiết bị nào trong thực tế: -

Phơi quần áo, treo đèn, mắc đèn trang trí, cáp treo,

Bước 7: Đưa ra 1 bài toán cụ thể: Tuấn dự định treo một cái đèn có khối

lượng 1kg (kể cả chao đèn) vào trần nhà bằng 1 sợi dây Dây chịu được lực căng tối đa là 80N Tuấn nhận thấy rằng

không thể treo chiếc đèn này vào một đầu

dây Bạn đã treo đèn bằng cách luồn sợi dây

qua cái móc của đèn và hai đầu dây được

gắn chặt lên trần nhà (như hình vẽ)

Hai nửa sợi dây cùng chiều dài và hợp với nhau góc 600 Em hãy giải thích cách làm của Tuấn?

Với việc hướng dẫn HS giải bài tập thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy TDST và TDPP của HS được bồi dưỡng dần qua các bước giải Ở bước 3, HS luôn phải cố gắng tìm ra một phương án thí nghiệm, phải cân nhắc,so sánh và đánh giá phương án thí nghiệm của mình đưa ra và của các bạn để tìm phương

án tối ưu Còn ở bước 4, TDPP nảy sinh trong toàn bộ quá trình HS làm thí nghiệm nhằm bố trí thí nghiệm hợp lí và thu được kết quả thí nghiệm đáng tin cậy nhất Ở đây kết quả thí nghiệm HS thu được bao giờ cũng có sai lệch nhất định với tính toán lí thuyết, HS phải có đầu óc phê phán, suy nghĩ để tìm ra lời giải đáp thích đáng cũng như tìm ra các yếu tố nhằm làm giảm sai số của các phép đo Bước 7 có tính chất tương tự như bước 3 nhưng là một bài toán thực

tế chứ không còn ở phạm vi trong phòng thí nghiệm nữa, ở đây đã đưa kiến thức của người học lại gần hơn với thực tiễn cuộc sống làm cho kiến thức trở

nên có nghĩa đối với HS, điều này thực sự làm cho HS rất có hứng thú

1.4.5 Nguyên tắc lựa chọn BTTN

Nguyên tắc 1: Lựa chọn các BTTN mở đầu nhằm giúp HS phát hiện

được vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất những câu hỏi về một quá trình, một sự

vật hay một hiện tượng vật lí, một thiết bị, một bộ thí nghiệm vật lí

Nguyên tắc 2: Lựa chọn các BTTN đòi hỏi HS tư duy đưa ra các dự

đoán, các giả thuyết, từ đó tìm ra được các phương án thí nghiệm

Nguyên tắc 3: Lựa chọn các BTTN mà HS phát hiện được những ưu

điểm, nhược điểm về dụng cụ thí nghiệm, phương án thí nghiệm và cách tiến

hành thí nghiệm

Nguyên tắc 4:Lựa chọn các BTTN yêu cầu HS phân tích, thu thập và

đánh giá kết luận Đưa ra những kết luận và những cách giải quyết tốt, kiểm tra xem chúng phù hợp với những chuẩn đã có hay không, biết đánh giá tính tối ưu

của cách giải quyết vấn đề

1.4.6 Sử dụng BTTN trong dạy học Vật lí

Một số hướng sử dụng BTTN trong dạy học Vật lí

Sử dụng BTTN nhằm phát hiện vấn đề

Ở giai đoạn đề xuất vấn đề có thể sử dụng BTTN để tạo tình huống học tập, các BTTN đơn giản, có tính bất ngờ do kết quả thí nghiệm mẫu thuẫn với quan niệm sai lầm, hoặc trong đó diễn ra các hiện tượng bất ngờ gây sự ngạc nhiên cho HS nếu được vận dụng thích hợp sẽ tạo tình huống có vấn đề, gây hứng thú cho HS tiến hành giải quyết vấn đề Nhưng do hạn chế về thời gian và

do yêu cầu phải định hướng mục tiêu, khởi động tư duy HS nên BTTN khó thực hiện Muốn sử dụng BTTN ở khâu này thì BTTN phải ngắn gọn, có nội dung gắn liền với bài học

Sử dụng BTTN nhằm xây dựng kiến thức mới

Trong quá trình giải BTTN, các hiện tượng Vật lí khi tiến hành các bước thí nghiệm cũng là đại diện của thực tiễn nên có tác dụng tốt đối với HS trong vấn đề áp dụng tri thức đã học vào việc giải quyết các nhiệm vụ thực tế cuộc sống Sự quan sát có định hướng trong khi thí nghiệm giúp HS cảm giác, tri giác các sự vật, hiện tượng rõ ràng hơn, nói cách khác là giúp nhận thức cảm tính phát triển Song song với nó, các kĩ năng khác của quá trình nhận thức lí tính cũng sẽ phát triển bởi vì BTTN là loại BT không chỉ rèn luyện các

kĩ năng thao tác tay chân mà còn rèn rất tốt kĩ năng thao tác trí tuệ Ngoài ra, các BTTN đơn giản, có tính bất ngờ do kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức đã biết, hoặc trong đó diễn ra các hiện tượng bất ngờ gây sự ngạc nhiên cho HS nếu được vận dụng thích hợp sẽ tạo tình huống có vấn đề, tạo tâm thế tốt cho HS khi học bài mới

Sử dụng BTTN nhằm kiểm tra, đánh giá

Vật lí ở trường phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm nên việc kiểm tra đánh giá HS không chỉ dừng lại ở việc kiểm trá đánh giá mức độ nắm vững các định luật, khái niệm, hiện tượng Vật lí mà còn phải kiểm tra năng lực vận dụng

kiến thức đặc biệt là kĩ năng, kĩ xảo thực hành của HS Vì vậy, BTTN được sử dụng như là một phương tiện để đánh giá kĩ năng của HS một cách hữu hiệu Thông qua việc giải BTTN có thể kiểm tra đánh giá kĩ năng quan sát, kĩ năng thiết kế phương án, kĩ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm, mô hình, kĩ năng đo đạc, xác định các đại lượng, kĩ năng lập luận logic, tư duy trừu tượng

1.5 Điều tra thực tiễn

1.5.1 Mục đích điều tra

Điều tra thực tế dạy và học BTTN Vật lí ở trường THPT

1.5.2 Đối tượng điều tra

Đối với GV: Tiến hành phát phiếu điều tra về việc sử dụng BTTN trong dạy học Vật lí đối với 20 GV Vật lí ở 4 trường THPT trên địa bàn của

2 thành phố: Thành Phố Uông Bí, Thị xã quảng Yên, thuộc tỉnh Quảng Ninh (xem phụ lục số 1)

Đối với HS: Tiến hành phát phiếu điều tra việc học BTTN của HS tại

4 trường: THPT Đông Thành - TX Quảng Yên, THPT Bạch Đằng - TX Quảng Yên, THPT Uông Bí - T.P Uông Bí, THPT Hồng Đức - TP Uông Bí (xem phụ lục số 2)

1.5.3 Phương pháp điều tra

Thông qua các câu hỏi trên phiếu điều tra, GV và HS ghi các ý kiến đóng góp vào phiếu điều tra Sau đó, các ý kiến được phân loại và thống kê

1.5.4 Kết quả điều tra

1.5.4.1 Nhận thức của GV về BTTN và việc sử dụng BTTN trong dạy học vật lí

Thông qua việc tìm hiểu, nghiên cứu thực tế dạy học của GV ở một số trường THPT, chúng tôi đưa ra một số nhận xét như sau:

- Có đến 90% GV cho rằng: BTTN có vai trò quan trọng, tác dụng to lớn trong dạy học vật lí

- 27,1 % GV chưa biết soạn thảo BTTN

- 40,3 % GV cho rằng không thể sử dụng BTTN trong tiết học trên lớp được vì thời lượng không cho phép

- Có 28 % GV chưa bao giờ sử dụng BTTN vào dạy học phần Động lực học chất điểm Các GV chỉ sử dụng các bài thực hành trong SGK coi như BTTN trong phần này, chưa đưa các BTTN vào trong các tiết dạy để rèn luyện TDPP và TDST của HS

Có 46,7% HS chưa bao giờ tự tay làm thí nghiệm trong giờ thực hành hoặc chưa bao giờ được GV giao cho tự tay chế tạo một sản phẩm nào đó Điều này chứng tỏ HS chưa được làm thí nghiệm thường xuyên, đồng thời ít GV chú

ý đến BTTN và các thiết bị thí nghiệm tự làm, cụ thể: Có 31,6 % HS chưa từng được giải các BTTN và 55,7 % HS ít khi được học BTTN

1.5.5 Nguyên nhân thực trạng dạy học BTTN của chương Động lực học chất điểm

a Những thuận lợi và khó khăn của GV khi dạy BTTN của chương Động lực học chất điểm

+ Kiến thức phần Động lực học chất điểm gắn liền với thực tiễn cuộc sống nên tạo được sự hứng thú học tập của HS

+ Có rất nhiều tài liệu tham khảo cho giáo viên: sách giáo khoa, sách bài tập, sách thiết kế bài giảng

*) Khó khăn

+ Do sức ép của các kỳ thi luôn tạo tâm lí cho các GV đặt nhiệm vụ truyền thụ kiến thức cho HS là nhiệm vụ hàng đầu GV chỉ thực hiện các thí nghiệm theo yêu cầu của chương trình SGK với những thiết bị thí nghiệm được cung cấp, không sử dụng thêm thí nghiệm nào với dụng cụ do mình tự tìm kiếm, chế tạo và cũng không yêu cầu HS tìm kiếm, thiết kế, chế tạo dụng cụ và

sử dụng chúng để thực hiện những thí nghiệm đơn giản

+ Nội dung phần kiến thức này khá đa dạng nhưng thời gian học nội khóa còn ít

+ Việc chuẩn bị thí nghiệm cho một tiết dạy rất khó khăn và mất nhiều thời gian

+ Một số học sinh chưa chú ý, chưa say mê trong quá trình học tập

+ Nội dung các bài tập do giáo viên đưa ra gắn quá nhiều vào kiến thức ít

đề cập tới kĩ năng của người học, gắn chặt người học - người dạy vào nội dung tiết học trên lớp, với mục tiêu thi cử Thậm chí nhiều giáo viên cho rằng giải bài tập vật lí là để rèn luyện kĩ năng luyện công thức vật lí, rằng bài tập vật lí hay là bài tập có tính phức tạp về mặt toán học càng cao

+ Việc biên soạn các BTTN còn gặp nhiều khó khăn vì số lượng các tài liệu tham khảo về bài tập thí nghiệm còn rất hạn chế Các BTTN được GV đưa

ra chỉ đơn thuần là quan sát hiện tượng, giải thích hiện tượng

b Những thuận lợi và khó khăn của học sinh khi học chương Động lực học chất điểm

- Không đưa ra được phương án thí nghiệm và bình luận, đánh giá được

ưu, nhược điểm của các phương án

- Lúng túng trong thao tác thí nghiệm và xử lí kết quả

1.6 Đề xuất một số biện pháp cần thiết khi sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng TDPP và TDST của học sinh trong dạy học Vật lí

Từ kết quả điều tra trên đây, chúng tôi nhận thấy: rất ít GV THPT có thể soạn thảo BTTN để có thể sử dụng vào DHVL Hơn nữa, số lượng BTTN Chương Động lực học chất điểm, phần Cơ học, Vật lí 10 THPT có trong SGK và SBT có rất ít (dưới dạng các bài thực hành) Chúng tôi xin đề xuất một số biện pháp khắc phục thực trạng trên nhằm bồi dưỡng TDST và TDPP của học sinh, như sau:

- GV nên dành thời gian cho việc nghiên cứu, soạn thảo các BTTN phù hợp với nội dung kiến thức bài học, và điều kiện hiện có về thiết bị thí nghiệm

 BTTN vơ ́ i việc bồi dưỡng TDPP

Từ việc nghiên cứu các dấu hiệu của TDPP nói chung và nghiên cứu về đặc điểm quá trình dạy, học môn vật lí ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy năng lực TDPP của học sinh trong dạy học vật lí được bộc lộ thông qua một số dấu hiệu cơ bản sau:

1) Biết quan sát, đề xuất những câu hỏi về một quá trình, một sự vật hay một hiện tượng vật lí; một thiết bị, một bộ thí nghiệm vật lí;

2) Biết suy xét cẩn thận, cân nhắc hợp lý các tiền đề và các mối quan hệ với kết quả khi tìm hiểu một vấn đề hay đánh giá một sự vật, hiện tượng, một quá trình trong vật lí học;

3) Có khả năng tìm kiếm hay lựa chọn các thông tin đã có, chế biến các thông tin mới để đánh giá một cách hợp lý quá trình phát hiện và giải quyết vấn

đề, sẵn sàng xem xét các thông tin khác nhau và cân nhắc chúng một cách thận trọng với thái độ hoài nghi tích cực

4) Có khả năng đánh giá các quan điểm và sẵn sàng tranh luận Có khả năng xác định được các tiêu chí đánh giá khác nhau và vận dụng chúng để đánh giá các ý tưởng, các giải pháp Chỉ thực hiện đánh giá khi có đầy đủ các thông tin, các bằng chứng thuyết phục và đã được cân nhắc kỹ

5) Biết thu thập và đánh giá thông tin liên quan, liên hệ chúng một cách hiệu quả Đưa ra những kết luận và những cách giải quyết tốt, kiểm tra xem chúng phù hợp với những chuẩn đã có hay không, biết đánh giá tính tối ưu của cách giải quyết vấn đề;

6) Có khả năng loại bỏ những thông tin sai lệch và không hoặc ít liên quan Liên hệ một cách hiệu quả với những cách giải quyết khác cho những vấn

đề phức tạp;

7) Có khả năng điều chỉnh ý kiến và hoạt động khi những thông tin mới được tìm ra (đặc biệt chúng phủ nhận thông tin cũ)

 Bài tập thí nghiệm với viê ̣c bồi dưỡng tư duy sáng tạo

Từ việc nghiên cứu các dấu hiệu của TDST nói chung và nghiên cứu về đặc điểm quá trình dạy, học môn vật lí ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy năng lực TDST của học sinh trong dạy học vật lí được bộc lộ thông qua một số

dấu hiệu cơ bản sau:

1) Phát hiện được vấn đề mới và nêu được dự đoán có căn cứ (nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ khác nhau, phát hiện được vấn đề mà cá nhân có nhu cầu giải quyết)

2) Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề (đề xuất được phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán hay nêu ra được phương án để giải bài tập)

3) Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của phương pháp để lựa chọn được giải pháp tối ưu nhằm giải bài tập hoặc giải quyết vấn đề đặt ra trong bài tập, có khả năng tư duy phân kì (năng lực giải quyết vấn đề dùng nhiều đến lời giải) và

tư duy hội tụ (năng lực giải quyết vấn đề chỉ cần một lời giải đúng)

4) Thực hiện thành công theo phương án hoặc giải pháp đã lựa chọn hoặc

có cải tiến so với mô hình đã xây dựng

5) Vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các tình huống gặp trong thực tế

Kết luận chương 1

Với đặc trưng là một bộ môn khoa học thực nghiệm, để đạt được mục tiêu đổi mới PPDH thì vấn đề đặt ra đối với những người dạy Vật lí là làm thế nào để gắn các kiến thức trong nhà trường phổ thông với những gì đang diễn ra xung quanh học sinh Một trong những cách thức để đạt được mục tiêu này thì việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm, các bài tập có tính thực tiễn trong việc DH với mục tiêu bồi dưỡng TDST và TDPP của HS đóng một vai trò khá quan trọng Vì vậy qua nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc “bồi dưỡng TDST và TDPP

cho học sinh qua bài tâ ̣p thí nghiệm vâ ̣t lí ”, có thể rút ra các kết luận sau đây:

- BTTN vật lí có tác dụng gây hứng thú, tạo sự tò mò, ham hiểu biết, làm bộc lộ các quan niệm sai lệch của HS BTTN vật lí góp phần rèn luyện các thao tác tư duy, tạo điều kiện tiếp cận phương pháp thực nghiệm Vì vậy BTTN vật lí giúp bồi dưỡng TDPP và TDST cho HS từ đó hiệu quả DH được nâng cao

- Qua việc hướng dẫn HS thực hiện các bước giải BTTN có thể tạo cơ hội

để HS thể hiện TDST ở chỗ lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm, thiết kế phương án thí nghiệm, đưa kiến thức của HS sau khi giải BTTN lại gần hơn với thực tiễn cuộc sống, làm cho kiến thức trở nên có ý nghĩa với HS đồng thời TDPP của HS thể hiện ở chỗ biết nhận xét, đánh giá ưu, nhược điểm phương án đã đề xuất

Tất cả những vấn đề trên sẽ được vận dụng để thiết kế tiến trình dạy học bài tập thí nghiệm nội dung chương Động lực học chất điểm - Vật lí lớp 10 được trình bày trong chương 2 của đề tài

Chương 2 LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10

2.1.1 Vị trí, tầm quan trọng kiến thức chương” Động lực học chất điểm” trong chương trình Vật lí 10 THPT

Trong chương trình Vật lí phổ thông, phần cơ học là kiến thức có vai trò rất quan trọng, nó là hành trang chuẩn bị cho học sinh đi vào nghiên cứu các phần kiến thức khác của Vật lí Trong chương trình cơ học lớp 10, chương” Động lực học chất điểm” là chương thứ hai sau khi nghiên cứu chương “Động học chất điểm” Ở chương này học sinh được nghiên cứu các định luật cơ bản của cơ học cổ điển là các định luật Niutơn và các loại lực cơ học là lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát

Kiến thức trong chương chiếm một vị trí vô cùng quan trọng Tại đây, ngoài việc học sinh được bổ sung những kiến thức sâu hơn và định lượng hơn khi học về lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát so với chương trình THCS thì ở đây còn nghiên cứu các định luật cơ bản của cơ học cổ điển là định luật I, định luật II, định luật III Niutơn Các định luật Niutơn phản ánh các qui luật chuyển động của các vật Từ đó mở ra cho HS một phương pháp giải bài toán cơ học là phương pháp động lực học chất điểm Đó là những vấn đề quan trọng, xuyên suốt toàn bộ chương trình Vật lí

Hơn thế nữa, các kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm” còn giúp người học Vật lí giải thích được rất nhiều các hiện tượng xảy ra trong thực

tế cuộc sống Chính vì thế, chúng tôi đã lựa chọn, soạn thảo và sử dụng BTTN

là một trong những biện pháp bồi dưỡng TDST, TDPP của người học khi dạy chương “Động lực học chất điểm”

2.1.2 Cấu trúc lôgic chương “Động lực học chất điểm”

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ logic các nội dung kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm”

2.1.3 Những kiến thức, kĩ năng, thái độ HS cần đạt trong chương “Động lực học

+ Phát biểu được định luật I Niu-tơn

+ Nêu được quán tính của vật là gì và kể được một số ví dụ về quán tính

ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

Lực ma sát

Lực m.sát nghỉ Lực ma sát lăn

II

Khối lượng

Định Luật III

Lực, phản lực

Lực hấp dẫn Lực đàn

hồi

Trọng lực, trọng lượng

Định luật vạn vật hấp dẫn

Định luật Húc

BÀI TOÁN CƠ BẢN CỦA CƠ HỌC PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC