sử dụng mô hình vật lý trong dạy học chương “chất khí” lớp 10 thpt ban nâng cao nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh

Các dụng cụ quang học” lớp 12 THPT của tác giả Thái Văn Vinh”; đề tài: “Phát huy vai trò trung tâm của học sinh trongquá trình dạy học chương “Động học chất điểm” lớp 10 trung học phổ t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

* *

VŨ TRÚC THANH HOÀI

SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” LỚP 10 THPT BAN NÂNG CAO NHẰM TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP

CHUYÊN NGÀNH: PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN MẠNH HÙNG

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2010

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Mạnh Hùng, người đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban chủ nhiệm khoa, các thầy cô trong khoa Vật lý Trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh cùng tập thể các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Lý luận và Phương pháp giảng dạy

đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt bốn năm học tại trường và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Bỉ, giáo viên hướng dẫn thực tập sư phạm, cùng tập thể các em học sinh các lớp 10A06, 10A01 trường THPT Võ Thị Sáu đã tạo điều kiện thuận lợi cho em có thể hoàn thành quá trình thực nghiệm sư phạm

Sau nữa, em muốn nói lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình

và bạn bè, những người đã động viên giúp đỡ em vượt qua những khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống

TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2010

Sinh viên

Vũ Trúc Thanh Hoài

MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời đại của nền khoa học và công nghệ phát triển như

vũ bão Trong đó, hầu hết các phát triển của khoa học đều được ứng dụng vào thực tiễn và đời sống Có thể nói rằng thế giới đang bước vào thời kì khoa học công nghệ hiện đại, thời kì của kinh tế tri thức, thương mại dịch vụ điện tử,…cùng nhiều vấn đề

xã hội mang tính toàn cầu hóa: chiến tranh, vũ khí hạt nhân, bảo vệ môi trường,… xã hội loài người đang phát triển vượt bậc bằng tư duy khoa học, sáng tạo và năng lực làm việc, bằng chất xám của con người

Trong khi đó, Việt Nam vẫn là một nước đang phát triển Để có thể bắt nhịp sự phát triển chung của thế giới nhân tố quyết định thắng lợi trong công cuộc CNH- HĐH đất nước và hội nhập quốc tế là con người, là nguồn nhân lực Việt Nam được phát triển về số lượng và chất lượng trên cơ sở mặt bằng dân trí được nâng cao Đó là những con người năng động, sáng tạo, biết tìm tòi, học hỏi và biết áp dụng sáng tạo tinh hoa văn hóa nhân loại, biết tìm ra lối đi riêng phù hợp với hoàn cảnh cụ thể của dân tộc, đó phải là những con người sản phẩm của nền giáo dục mới

Trước những yêu cầu của thời đại, đòi hỏi nền giáo dục phải thực hiện đổi mới giáo dục phổ thông một cách đồng bộ về mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học cũng như cách thức đánh giá kết quả dạy học, nhằm đào tạo nên một nguồn nhân lực được trang bị đầy đủ kiến thức, kĩ năng, năng lực sáng tạo ra tri thức mới đáp ứng kịp thời cho sự CNH-HĐH đất nước

“Phương pháp dạy học phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh, phù hớp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện từng lớp học, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả năng hợp tác, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách nhiệm học tập cho học sinh”

Vậy, làm thế nào để hình thành và phát triển năng lực tự học và sáng tạo cho học sinh? Vấn đề này đã được nhiều nhà giáo dục trên thế giới đề cập đến từ rất lâu Trong

quá trình tìm tòi phương pháp nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh, nhiều nhà Sư Phạm đã khẳng định: muốn phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh thì tốt hơn hết là phải tổ chức cho học sinh hoạt động học tập theo con đường sáng tạo của các nhà khoa học Phải tạo các điều kiện cho học sinh tự học và sáng tạo Một trong những điều kiện giúp học sinh học tập tích cực, tự lực, sáng tạo là sử dụng các mô hình

Ưu điểm của việc sử dụng mô hình là giáo viên có thể giúp học sinh hiểu rõ đối tượng nghiên cứu, vì mô hình mang tính trực quan, sinh động, dễ gây ấn tượng và thích thú cho học sinh, có thể kích thích sự tìm tòi, say mê nghiên cứu để suy luận ra kiến thức vật lý mới, từ đó có thể phát triển được năng lực sáng tạo cho học sinh

Trong chương trình vật lý 10 THPT, chương “Chất khí” được khảo sát về vi mô

và vĩ mô, có nhiều kiến thức phải đi sâu vào cơ chế phân tử, nguyên tử hoặc mô tả tổng quát Vì vậy, việc sử dụng các mô hình dạy học trong chương này sẽ có rất nhiều tác dụng trong việc tạo điều kiện cho học sinh hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo

Với những lý do trên, em đã chọn vấn đề: “SỬ DỤNG MÔ HÌNH VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” LỚP 10 THPT BAN NÂNG CAO NHẰM TỐ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TÍCH CỰC, TỰ LỰC, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH” làm đề tài nghiên cứu của mình

Đây chính là một cơ hội rất tốt để em có thể tiếp cận, tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về phương pháp dạy học, từ đó có định hướng rõ ràng hơn về phương pháp giảng dạy của mình sau này

II Tổng quan về các đề tài nghiên cứu có liên quan

Hiện nay, đổi mới phương pháp dạy học đang là một vấn đề “nóng hổi”, được nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục quan tâm

Trong những nghiên cứu về việc đổi mới phương pháp dạy học thì cũng đã có nhiều đề tài nói về việc dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh dưới sự tổ chức và hướng dẫn của giáo viên Và một trong những nghiên cứu bàn

về vấn đề này là: “Tổ chức hoạt động học tập tự lực cho học sinh trong dạy học

chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng” vật lý 10 THPT” của tác giả

Nguyễn Thục Uyên; đề tài: “Phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong

dạy học chương “Mắt Các dụng cụ quang học” lớp 12 THPT của tác giả Thái Văn

Vinh”; đề tài: “Phát huy vai trò trung tâm của học sinh trongquá trình dạy học chương

“Động học chất điểm” lớp 10 trung học phổ thông ban cơ bản” của tác giả Trần Thanh Bình; đề tài: “Sử dụng phương pháp nhận thức (phương pháp mô hình) trong dạy học

vật lý phổ thông nhằm phát triển tư duy của học sinh”; đề tài: “Nghiên cứu, tổ chức tình huống học tập và hướng dẫn học sinh tích cực, tự lực và chiếm lĩnh kiến thức

trong quá trình học chương “Từ trường” lớp 11” của tác giả Nguyễn Thị Ngọc

Diễm”;…Đây là các tài liệu bổ ích để em có thể tham khảo trong quá trình nghiên cứu

đề tài

Chúng ta nhận thấy rằng để cho học sinh có thể hoạt động học tập tự lực, sáng tạo thì cần phải tổ chức, định hướng, tạo điều kiện cho học sinh tự giải quyết các vấn

đề, tự lực suy nghĩ, đề xuất các phương án, và đưa ra kiến thức mới,…Việc nghiên cứu

về cơ sở lý luận cũng được các đề tài bàn đến khá nhiều nhưng việc áp dụng vào thực tiễn thì còn nhiều khó khăn Hơn nữa, phần lớn các nghiên cứu trên đều khai thác các phương pháp dạy học nêu vấn đề, phương pháp thực nghiệm,…các phương pháp nhằm phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho học sinh, và cũng có ít đề tài nghiên cứu sâu việc sử dụng các mô hình vật lý trong dạy học

Là một giáo viên vật lý tương lai, để có thêm cho mình một phương pháp dạy học tốt sau này cũng như góp phần cung cấp cho giáo viên một số công cụ trong giảng dạy, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài sử dụng mô hình vật lý trong dạy học chương

“Chất khí” Vật lý lớp 10 THPT nâng cao nhằm tổ chức cho học sinh hoạt động học

tập tích cực, tự lực, sáng tạo

III Mục đích của đề tài

Xây dựng và sử dụng các mô hình Vật lý trên máy tính để thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Chất khí” ở lớp 10 nâng cao nhằm tổ chức cho học sinh học tập tích cực, tự lực, sáng tạo

IV Đối tượng

- Hoạt động dạy học chương: “Chất khí” Vật lý lớp 10 THPT ban nâng cao

V Giả thuyết khoa học

- Việc sử dụng các mô hình Vật lý trong dạy học có thể tăng cường khả năng học tập tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh

VI Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học hiện đại về việc thiết kế các tiến trình dạy học vật lý theo hướng tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh

- Xây dựng một số mô hình Vật lý thuộc chương “Chất khí” của chương trình Vật lý 10 ban nâng cao

- Xây dựng các tiến trình dạy học chương “Chất khí” vật lý lớp 10 ban nâng cao

có sử dụng một số mô hình Vật lý đã xây dựng bằng phần mềm Macromedia Flash 8 nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của từng tiến trình và sau đó rút kinh nghiệm để hoàn thiện những tiến trình đã xây dựng

VII Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu về cơ sở lí luận dạy học hiện đại về tổ chức hoạt động học tập tự lực, sáng tạo của học sinh; nghiên cứu tài liệu về việc sử dụng mô hình trong dạy học; tìm hiểu phần mềm Macromedia Flash 8 để có thể thiết kế một

số mô hình Vật lý trong chương “Chất khí” lớp 10 ban nâng cao

- Nghiên cứu chương trình giảng dạy nội dung chương “Chất khí” trong sgk lớp

10 THPT ban nâng cao và ban cơ bản

- Nghiên cứu tư liệu về nội dung, con đường hình thành kiến thức, mục đích, yêu cầu giảng dạy chương “Chất khí” vật lý lớp 10 ban nâng cao

- Trong quá trình nghiên cứu lí luận và từ kết quả quan sát thực tiễn sư phạm, từ kết quả học tập HKI của một số lớp của học sinh trường THPT tiến hành thực

nghiệm, đối chiếu để đưa ra đánh giá, tổng kết những kinh nghiệm thu thập được, từ đó đề ra hoặc chọn một phương pháp dạy học và vận dụng lý luận để xây dựng các tiến trình dạy học cụ thể theo phương pháp đó để tiến hành thực nghiệm.

- Thực nghiệm sư phạm: vận dụng phương pháp dạy học trên vào một số lớp ở trường THPT Võ Thị Sáu để xem trong phương pháp này có những điểm nào phù hợp và chưa phù hợp để điều chỉnh, bổ sung, hoàn thiện phương pháp dạy học Trong quá trình giảng dạy thực nghiệm thì cho học sinh làm việc trên phiếu học tập, làm một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan để đánh giá mức độ hiểu, vận dụng kiến thức bài học của học sinh

Chương I: Cơ sở lí luận của việc sử dụng mô hình vật lý nhằm tổ chức cho học sinh học tập tích cực, tự

lực, sáng tạo

VIII Mục tiêu dạy học và định hướng đổi mới dạy học Vật lý ở trường THPT

I.1 Mục tiêu dạy học Vật lý ở trường THPT

Mỗi một quốc gia, nhà nước căn cứ vào nhu cầu phát triển của kinh tế, văn hóa,

xã hội của đất nước vào thời điểm hiện tại và tương lai, đều có một mục tiêu giáo dục chung cho quốc gia của mình Như vậy, mục tiêu này sẽ thay đổi theo mỗi giai đoạn phát triển của đất nước Tuy nhiên, nền giáo dục ở bất kì nước nào cũng phải nhằm đào tạo thế hệ trẻ trở thành những người có năng lực, tích cực tham gia vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước

Hiện nay, đất nước ta đang bước vào thời kì CNH - HĐH đất nước, hòa nhập với cộng đồng trong khu vực Đông Nam Á và thế giới Đứng trước tình hình đó, nhằm đáp ứng được mục tiêu chung của sự nghiệp giáo dục nước nhà, môn học vật lý cũng có những mục tiêu cụ thể cho mỗi cấp học trong giai đoạn mới

Mục tiêu giáo dục trung học phổ thông, trong điều 23 có định hướng: “Mục tiêu giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản nhằm hình thành và phát triển nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng vào bảo

vệ tổ quốc” Về nội dung thì điều 24 cũng nêu rõ: “Phương pháp dạy học phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh, phù hớp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh, điều kiện từng lớp học, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả năng hợp tác, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách nhiệm học

tập cho học sinh” Do đó mục tiêu cụ thể của môn học vật lý ở phổ thông trung học đề

ra có nhiều yêu cầu toàn diện

I.1.1 Kiến thức

Cần thiết cho cuộc sống hàng ngày, cho nhiều ngành lao động trong xã hội (gồm chủ yếu là vật lý cổ điển và một số thành tựu của các lĩnh vực vật lý hiện đại: điện tử học, vật lý hạt nhân, vật lý chất rắn, vũ trụ, vật lý lượng tử,…)

I.1.2 Kỹ năng, năng lực tư duy

Có khả năng thu thập thông tin quan sát được, điều tra, tra cứu và khai thác thông tin qua mạng

Xử lý thông tin: khái quát hóa rút ra kết luận, lập bảng biểu, vẽ đồ thị, sắp xếp hệ thống hóa và lưu giữ thông tin

Có khả năng truyền đạt thông tin bằng lời nói

Phát hiện, nêu vấn đề, đề xuất giải thuyết và phương pháp giải quyết vấn đề Biết sử dụng các dụng cụ đo lường phổ thông, lắp ráp, thực hiện thí nghiệm Vận dụng kiến thức một cách sáng tạo để giải quyết vấn đề học tập và thực tế Khả năng tự học, sáng tạo, tự chiếm lĩnh tri thức, kỹ năng

I.1.3 Định hướng phương pháp dạy học

Dạy học bằng hành động thông qua hoạt động, theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề, nêu giả thuyết, kiểm chứng bằng thực nghiệm, sử dụng phương pháp mô hình và tương tự, khắc phục hiểu biết sai và chưa đầy đủ, tăng cường dạy học theo nhóm và các thể hóa, đa dạng hóa hành động học tập trong và ngoài lớp học

Kết luận

Để đáp ứng được mục tiêu giáo dục của môn vật lý ở phổ thông trung học trong giai đoạn mới, yêu cầu cấp thiết lúc này là phải đổi mới chương trình giáo dục trung học phổ thông, trong đó có đổi mới phương pháp giảng dạy

I.2 Định hướng đổi mới của chương trình vật lý THPT

I.2.1 Những định hướng chung

Chương trình vật lý phải bám sát mục tiêu của cấp học, nghĩa là chương trình vật

lý phải góp phần tạo cho học sinh một tiềm lực về kiến thức và kỹ năng khoa học để

có thể sống và lao động tốt trong một xã hội công nghiệp hiện đại mang tính XHCN Chương trình Vật lý phải có tính chất phổ thông, cơ bản, tương đối hiện đại và thiết thực, phù hợp với tình hình của nhà trường và xã hội Việt Nam trong khoảng 15 năm đầu thế kỉ XXI

Có một tỉ lệ phù hợp giữa lý thuyết và thực hành, vì vật lý phổ thông về căn bản vẫn là một khoa học thực nghiệm

Cấu trúc của chương trình phải phù hợp với trình độ phát triển tư duy của học sinh, do đó không nhất thiết phải đi theo trình tự cổ điển từ Cơ học, Nhiệt học đến Điện học, Quang học và Vật lý hạt nhân

Chương trình, và nhất là sách giáo khoa Vật lý, phải tạo điều kiện tốt cho việc áp dụng các phương pháp dạy học hiện đại, nhằm phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh trong học tập

Chương trình Vật lý phải đảm bảo ở mức độ tốt nhất mối quan hệ liên môn với các chương trình của các môn Toán học, Hóa học, Sinh học và Công nghệ, đồng thời cũng đảm bảo sự kế thừa và kiên thông với các chương trình vật lý trung học cơ sở và chương trình Vật lý của các trường chuyên nghiệp

I.2.2 Những định hướng cụ thể

 Về kiến thức

* Tính phổ thông, cơ bản của kiến thức

Đó là những kiến thức vật lý cần thiết cho cuộc sống hàng ngày và cho nhiều ngành lao động trong xã hội mà phần lớn là những kiến thức của vật lý học cổ điển,

phần lớn là những vấn đề đã được nói đến tương đối phổ biến trong xã hội ngày nay

* Tính cập nhật và hiện đại của chương trình

Các kiến thức vật lý phổ thông được trình bày phù hợp với tinh thần của các lý thuyết Vật lý hiện đại như thuyết lượng tử, thuyết tương đối, gắn nhiệt độ với chuyển động phân tử, gắn từ trường với dòng điện, gắn quang phổ với cấu tạo nguyên tử,…

* Chương trình đưa vào phải hết sức tinh giản

Những kiến thức đưa vào chương trình phải hết sức tinh lọc Đó là những kiến thức quan trong đối với nhiều ngành khoa học và kỹ thuật như Năng lượng, khối lượng, các định luật bảo toàn, các định luật động lực,…là những kiến thức có tần số sử dụng lớn Mạnh dạn đưa ra khỏi chương trình những vấn đề quan trọng về mặt lý thuyết mà không có ứng dụng trực tiếp vào thực tế

Tóm lại

Định hướng về việc trang bị cho học sinh những kiến thức vật lý trong giai đoạn mới, đòi hỏi kiến thức phải vừa đầy đủ, sâu rộng, cập nhật nhưng lại phải cô đọng vì thời lượng giảng dạy không thay đổi Vấn đề đặt ra là người giáo viên không thể cứ mãi giảng dạy theo phương pháp cũ (giáo viên làm hết mọi việc), mà cần phải chia sẻ công việc với học sinh, rèn luyện cho học sinh phương pháp tự học, tự nghiên cứu, phương pháp tìm kiếm và xử lý thông tin Qua đó từng bước đòi hỏi trong lúc học tập, học sinh phải chủ động sáng tạo, tích cực tham gia vào các hoạt động chiếm lĩnh tri thức mà giáo viên tổ chức trên lớp

 Về kỹ năng

Hai thành tố quan trọng của năng lực nhận thức là kiến thức và kỹ năng Do đó, chương trình Vật lý cần coi trọng đúng mức việc rèn luyện kỹ năng cho học sinh

* Các kỹ năng chung cho mọi môn học, và đặc biệt là môn Vật lý

- Các kỹ năng thu thập thông tin từ các việc quan sát, tra cứu, điều tra, khai thác thông tin,…

- Các kỹ năng xử lý thông tin để rút ra kết luận, thành lập bảng biểu, vẽ đồ thị,…để rút ra quy luật, sắp xếp hệ thống và lưu trữ thông tin

- Kỹ năng truyền đạt thông tin bằng lời, bằng văn bản

- Khả năng tự học, tự phát hiện và giải quyết vấn đề

* Những kỹ năng và khả năng chuyên biệt của môn Vật lý

- Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo lường phổ thông như: thước, cân, bình chia

 Về phương pháp nhận thức

Các nhà Didactic đã khẳng định dạy một khoa học nào thì tốt nhất là phải sử

dụng chính các phương pháp nhận thức của khoa học ấy Nên bên cạnh việc trang bị kiến thức, kỹ năng cho học sinh, tư tưởng đổi mới chương trình vật lý trung học phổ thông cũng định hướng về vấn đề cung cấp các phương pháp nhận thức phổ biến trong Vật lý học cho học sinh

Ở cấp độ trung học cơ sở là phương pháp thực nghiệm trong Vật lý

Ở cấp trung học phổ thông, ngoài phương pháp thực nghiệm trong vật lý, cần trang bị cho học sinh phương pháp tương tự trong vật lý, phương pháp thí nghiệm tưởng tượng trong vật lý, phương pháp mô hình trong vật lý học

Đây chính là những phương pháp được sử dụng trong việc dạy học trên cơ sở tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh Tức là học sinh phải được học tập bằng chính nhận thức của bản thân, qua đó dần dần hình thành phương pháp nhận thức mới

 Về tình cảm, tác phong, thái độ, thói quen, phong cách

Bên cạnh việc rèn luyện cho học sinh những đức tính chung như: ý thức tự giác

và chủ động trong học tập, lòng ham hiểu biết, tính kế hoạch trong công việc, sự cần

cù, chăm chỉ trong học tập,…Môn Vật lý còn có ưu thế trong việc rèn luyện cho học sinh những đức tính:

- Tính cẩn thận, chu đáo trong công việc, nhất là trong việc thí nghiệm thực hành

- Tính trung thực với kết quả thí nghiệm và thực tế khách quan

- Ý thức và tác phong hợp tác, có trách nhiệm trong lao động học tập, nhất là trong thí nghiệm thực hành

- Tôn trọng thành quả lao động của người khác và của chính mình

- Lòng yêu thích, đam mê đối với môn Vật lý và mở rộng ra là việc yêu thích sự hài hòa của thế giới tự nhiên

Một lần nữa, tư tưởng đổi mới lại đòi hỏi giáo viên phải dạy học trên cơ sở tổ chức các hoạt động nhận thức, chỉ bằng chính hoạt động nhận thức của bản thân học sinh, các phẩm chất tâm lý tốt đẹp mới từng bước được hình thành

 Về việc tự học, tự nghiên cứu để chiếm lĩnh tri thức

Ngoài những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, các phẩm chất tâm lý tốt đẹp mà học sinh đã được rèn luyện trên lớp thông qua chính hoạt động nhận thức của mình Dạy học trên cơ sở tổ chức hoạt động nhận thức đòi hỏi học sinh phải tự lực học tập, tự nghiên cứu để chiếm lĩnh tri thức Để rèn luyện được thói quen này cho học sinh, người giáo viên phải luôn luôn yêu cầu học sinh tham gia vào quá trình học tập, độc lập suy nghĩ, mạnh dạn đưa ra các ý kiến, các đề xuất, các phê phán của bản thân

 Kết luận

Chúng ta thấy rất rõ rằng, trong tất cả các phương hướng đổi mới chương trình Vật lý phổ thông, tất cả các yếu tố đều tự nhiên dẫn đến câu hỏi: “Làm thế nào để giúp học sinh tham gia tích cực, chủ động, tự giác, sáng tạo,…vào các hoạt động nhận thức được tổ chức một cách đúng đắn, phù hợp, giúp học sinh chiếm lĩnh tri thức, hình thành các kỹ năng, được trang bị các phương pháp hoạt động nhận thức, phát huy những phẩm chất tâm lý tốt đẹp?” Nghĩa là từng bước hình thành cho học sinh năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề Và chỉ có duy nhất một câu trả lời là giáo viên phải dạy học trên cơ sở tổ chức các hoạt động nhận thức, bởi vì:

Tâm lý học đã khẳng định: năng lực nhận thức của con người được hình thành

qua chính hoạt động nhận thức, từ đó có thể khẳng định: dạy học hướng tới hình thành năng lực nhận thức cần phải thông qua việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh cần phải tuân theo những bước đi cơ bản của hoạt động nhận thức trong khoa học Vật lý, phải sử dụng hợp lý các phương pháp nhận thức trong khoa học vật lý

Chỉ khi học sinh được đặt vào các hoạt động nhận thức đảm bảo tính khoa học và phù hợp thì mới từng bước được trang bị các kỹ năng, kỹ xảo, từng bước biết kết hợp chúng trong hoạt động nhận thức giải quyết vấn đề, năng lực nhận thức từng bước mới được hình thành

Trong sự nghiệp cải cách giáo dục bộ môn Vật lý trung học phổ thông, việc nghiên cứu cải cách nội dung dạy học đã được tiến hành tương đối thấu đáo, nhưng việc nghiên cứu đổi mới phương pháp giảng dạy chưa được triển khai tương xứng với

sự thay đổi của nội dung dạy học

Trong giai đoạn mới, định hướng chung và cụ thể trong dạy học vật lý ở trung học phổ thông là mỗi người giáo viên phải tự lực thay đổi phương pháp giảng dạy của mình, chuyển từ dạy học lấy giáo viên làm trung tâm sang dạy học lấy học sinh làm trung tâm, hay cũng chính là sử dụng phương pháp dạy học theo hướng tổ chức hoạt động nhận thức Vật lý, nâng cao năng lực sáng tạo và giải quyết vấn đề cho học sinh Vật lý là một ngành khoa học thực nghiệm, nó nghiên cứu sự vận động của vật chất, mà sự vận động này là vô cùng phong phú và đa dạng Trong khi đó, không phải hiện tượng vật lý nào giáo viên cũng có thể mô tả bằng lời nói mà học sinh có thể hình dung được và không phải tất cả các thí nghiệm vật lý đều được thực hiện cho học sinh xem hay thực hành trên lớp (do điều kiện về thời gian cũng như về cơ sở vật chất của nhà trường)

Do đó, để các thí nghiệm vật lý có thể phát huy hết hiệu quả của nó Điều quan trọng là: giáo viên phải hết sức linh hoạt trong việc tổ chức cho học sinh học tập, làm quen, tiếp cận với những thí nghiệm vật lý Hơn nữa, giáo viên không chỉ tiến hành thí nghiệm cho thật rõ ràng mà còn cần phải cải tiến mô hình thí nghiệm, sử dụng các phương tiện hỗ trợ hình ảnh, âm thanh,…như máy vi tính, các phần mềm mô phỏng các hiện tượng và các thiết bị khác Nhờ đó có thể tăng tính trực quan, sinh động, gây

sự chú ý và hứng thú trong học tập, giúp các em có thể hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo

IX Các phương pháp tổ chức cho học sinh học tập tự lực, sáng tạo trong dạy học vật lý

I.1 Tích cực, tự lực học tập và các biện pháp tổ chức

I.1.1 Tích cực, tự lực học tập

Tính tích cực, tự lực là một phẩm chất của con người trong đời sống xã hội, trong

đó con người không chỉ tiêu thụ những gì có sẵn trong thiên nhiên mà còn chủ động tạo ra những của cải vật chất cần thiết cho sự sống, sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người

Tính tích cực, tự lực trong học tập, về bản chất là tích cực nhận thức, đặc trưng bởi sự mong muốn hiểu biết và có khát vọng học tập, cố gắng, nghị lực trong quá trình chiếm lĩnh tri thức

I.1.2 Các biện pháp tổ chức cho hoạt động học tập tích cực, tự lực

Tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực cho học sinh có liên quan đến nhiều vấn đề, trong đó các yếu tố như động cơ, hứng thú học tập, năng lực, ý chí cá nhân, không khí dạy học,…đóng vai trò rất quan trọng Trong đó, có nhiều yếu tố là kết quả của một quá trình hình thành lâu dài và thường xuyên Do đó giáo viên phải là người góp phần quan trọng trong việc tạo ra những điều kiện tốt nhất để học sinh học tập, rèn luyện và phát triển

 Biện pháp tổ chức cho học sinh hoạt động học tập tích cực, tự lực

* Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

* Nội dung dạy học phải mới, nhưng không quá xa lạ với học sinh, mà cái mới phải liên hệ, phát triển cái cũ và có khả năng áp dụng trong tương lai Kiến thức phải

có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của học sinh

* Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, tổ chức thảo luận, sêmina và phối hợp chúng với nhau

* Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn với nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách đột ngột, bất ngờ

- Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới

Khởi động tư duy chỉ là bước mở đầu, điều quan trọng hơn là phải tạo ra và duy trì không khí dạy học trong suốt giờ học Học sinh càng hứng thú học tập bao nhiêu, thì việc thu nhận kiến thức của các em càng chủ động tích cức bấy nhiêu

Muốn vậy cần phải chú ý đến việc tạo các tình huống có vấn đề nhằm gây sự xung đột tâm lý của học sinh Điều này rất cần thiết và cũng rất khó khăn, nó đòi hỏi

sự cố gắng, nỗ lực và năng lực sư phạm của người giáo viên Việc thường xuyên tham gia vào giải quyết những mâu thuẫn nhận thức này sẽ tạo ra thói quen, lòng ham thích hoạt động trí óc có chiều sâu, tự giác, tích cực

- Dạy và học chú trong rèn luyện phương pháp tự học

Trong tiến trình dạy học, thầy giáo cần phải lựa chọn và sử dụng các phương pháp dạy học hiệu quả, đặc biệt là các phương pháp dạy học tích cực như: phương pháp nêu vấn đề; phương pháp phát triển hệ thống câu hỏi; phương pháp thực nghiệm,…có như vậy mới tạo cho học sinh động cơ hung thú học tập, rèn luyện kky4 năng, thói quen ý chí tự học để từ đó, tự bản thân các em tìm kiếm, khám phá tri thức mới với một chất lượng và hiệu quả cao hơn

- Dạy và học thông qua các hoạt động học tập của người học

Người học là khách thể của hoạt động dạy nhưng là chủ thể của hành động học,

vì thế tích cực tham gia vào các hoạt động học tập do giáo viên tổ chức chỉ đạo

Trong giờ học thầy giáo không được làm thay học sinh, mà phải đóng vai trò là người tổ chức quá trình học tập của học sinh, hướng dẫn học sinh đi tìm kiếm kiến thức mới Còn học sinh phải chuyển từ vai trò thụ động sang chủ động tham gia tích cực và sáng tạo vào quá trình học tập tránh tình trạng ngồi chờ và ghi chép một cách máy móc, thụ động

* Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại

* Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, làm việc trong vườn trường, phòng thí nghiệm

- Làm thí nghiệm kiểm chứng đơn giản

Thí nghiệm vật lý có khả năng kích thích hứng thú học tập ở học sinh, giúp các

em dễ dàng hoạt động tự lực, ghi nhớ kiến thức nhanh chóng khi được trực tiếp quan

sát hay tiến hành thí nghiệm Đồng thời các kiến thức học sinh tiếp thu được có cơ sở thực tế nên bền vững hơn, sâu sắc hơn, dễ dàng tái hiện và vận dụng Qua đó tạo cho các em một niềm tin đối với tri thức, các em sẽ say mê, hứng thú hơn trong học tập Trong những điều kiện không thể thực hiện thí nghiệm kiểm chứng thì việc cung cấp cho học sinh những mô hình vật lý, những mô hình thí nghiệm ảo là rất cần thiết Với sự định hướng của giáo viên, thông qua việc tương tác với mô hình, học sinh sẽ bị lôi cuốn Từ đó có thể phát huy năng lực của mình, tự mình tìm ra kiến thức mới một cách thích thú

- Tăng cường việc tổ chức cho học sinh thảo luận, làm việc nhóm

Theo cách này, lớp học là môi trường giao tiếp giữa thầy – trò, trò – trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được bộc lộ, khẳng định hay bác bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới Trong mối trường đó học sinh dễ dàng bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình học tập, vì khí đó tâm lý các em rất thoải mái

* Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới

* Thường xuyên kiểm tra đánh giá, khen thưởng và kỉ luật kịp thời, đúng mức

* Kích thích học tập tích cực, tự lực qua thái độ, cách ứng xử giữa giáo viên và học sinh

- Tổ chức môi trường học tập tốt Tạo ra và duy trì không khí dạy học trong lớp nhằm tạo ra môi trường thuận lợi cho việc học tập và phát triển của học sinh

Trong môi trường đó học sinh dễ dàng bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình dạy học, vì khi đó tâm lý các em rất thoải mái

- Khởi động tư duy gây hứng thú học tập cho học sinh Trước mỗi tiết học tư duy của học sinh ở trạng thái nghỉ ngơi Vì vậy, Trước hết thầy giáo phải tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh ngay từ khâu đề xuất vấn

đề học tập nhằm vạch ra trước mắt học sinh lý do của việc học và giúp các em xác định được nhiệm vụ học tập Đây là bước khởi động tư duy nhằm đưa học sinh vào trạng thái sẵn sàng học tập, lôi kéo học sinh vào không khí dạy học

* Phát triển kinh nghiệm sống của học sinh trong học tập qua các phương tiện thông tin đại chúng và các hoạt động xã hội

Sử dụng công nghệ thông tin, cụ thể là sử dụng máy vi tính với các thí nghiệm

ảo, thí nghiệm mô phỏng, các hình ảnh sinh động, sự kết hợp hài hòa giữa màu sắc, âm thanh, văn bản,…sẽ góp phần nâng cao tính trực quan, từ đó tác động tích cực vào các giác quan của học sinh, thu hút sự chú ý của học sinh, hình thành sự tò mò khám phá tri thức và thúc đẩy các em em tham gia tích cực vào quá trình dạy học

* Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trường, tôn vinh sự học nói chung và biểu dương những học sinh có thành tích học tập tốt

* Có sự động viên, khen thưởng từ phía gia đình và xã hội

I.2 Sáng tạo trong học tập và các biện pháp tổ chức

I.2.1 Sáng tạo

Sáng tạo là hoạt động tạo ra cái mới chưa từng có trong tự nhiên hay trong xã hội Cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho con người Như vậy, kết quả của sự sáng tạo là cái mới chỉ có hiệu quả khi nó gắn liền với tính ích lợi

Trong dạy học, sáng tạo được phân biệt thành hai cấp độ: sáng tạo cái mới đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại Trong quá trình học tập vật lý của học sinh, hoạt động sáng tạo chủ yếu là hoạt động sáng tạo cái mới đối với bản thân Những vấn đề sáng tạo của nhân loại đã khám phá, đã biết, hiểu, vận dụng từ rất lâu Quá trình học tập của học sinh dần dần đi tìm kiếm và xây dựng cho họ những tri thức, kinh nghiệm mà nhân loại đã xây dựng và sáng tạo trước đó

Sự sáng tạo không tuân theo một trình tự logic nào Tuy nhiên không thể sáng tạo

từ cái không biết gì Mà sự sáng tạo chỉ có thể có khi bản thân học sinh phải có sẵn một phẩm chất kiên nhẫn, bền bỉ, đam mê khoa học, có cảm hứng và có một năng lực nhất định nào đó Không có hoạt động học tập, không có một quá trình nhận thức để tích lũy các dữ kiện thì không thể có được sự sáng tạo

Đối với học sinh thì sáng tạo trong học tập thể hiện ở việc giải quyết vấn đề mà bài học đặt ra, từ đó vận dụng những kiến thức mới vào việc giải quyết những vấn đề

có liên quan

Triết học duy vật biện chứng, tâm lý học, sinh lý học (nghiên cứu não bộ của con người), giáo dục học và thực tiễn đã đưa ra những cơ sở khoa học để chứng minh rằng: Chỉ có những vấn đề con người chưa nhận thức được chứ không có vấn đề con người không thể nhận thức Mà quá trình nhận thức lại là quá trình sáng tạo, vì vậy, con người có khả năng sáng tạo và nâng cao năng lực sáng tạo của mình

Trong suốt cuộc đời, mỗi cá nhân đều phải liên tiếp giải quyết những vấn đề từ nhỏ đến lớn trong những điều kiện và môi trường học tập và làm việc khác nhau, và do

đó không ngừng sáng tạo với các mức độ và hình thức khác nhau

I.2.2 Biện pháp tổ chức cho học sinh hoạt động học tập sáng tạo

Nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực sáng tạo cho học sinh, thì giáo viên cần phải tạo động cơ học tập cho các em từ đó học sinh có một sự thích thú và niềm đam mê, yêu thích tìm hiểu khoa học để có thể dẫn đến sự tự giác và chủ dộng trong học tập của các em, tức là các em tích cực học tập, tư duy độc lập và dần dần sẽ hình thành và phát triển năng lực sáng tạo

 Định hướng hành động học tập vật lý cho học sinh

Cấu trúc của một hành động học tập có hai phần: phần định hướng và phần thực hiện Phần định hướng bao gồm sự định hướng bên trong của học sinh và những định hướng bên ngoài do giáo viên tác động lên học sinh Định hướng bên trong phụ thuộc vào định hướng bên ngoài (giáo viên tác động lên học sinh, giúp học sinh hình thành định hướng bên trong để thực hiện hành động học tập) Phần thực hiện phụ thuộc vào phần định hướng

Theo tác giả Phạm Hữu Tòng thì có ba kiểu định hướng cơ bản đó là:

* Định hướng tái tạo

Là kiểu định hướng trong đó người dạy hướng HS vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động HS đã nắm bắt được hoặc đã được người dạy chỉ ra một cách tường minh, để HS có thể thực hiện được nhiệm vụ mà

họ đảm nhận

Sự định hướng tái tạo có thể phân biệt hai trình độ khác nhau đối với hành động đòi hỏi ở học sinh là:

+ Định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể riêng rẽ (học sinh theo dõi, thực hiện bắt chước lặp lại theo thao tác mẫu cụ thể giáo viên chỉ ra)

+ Định hướng tái tạo angorit (giáo viên chỉ ra một cách khái quát tổng thể trình tự hành động để học sinh tự chủ giải quyết được nhiệm vụ)

* Định hướng tìm tòi

Giáo viên không chỉ ra cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động học sinh cần áp dụng, mà chỉ đưa ra những gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận Nghĩa là đòi hỏi học sinh

tự xác định hành động thích hợp trong tình huống không phải là quen thuộc với họ

* Định hướng khái quát chương trình hóa

Là kiểu định hướng phối hợp của hai kiểu định hướng trên trong đó sự định hướng được chương trình hóa theo các bước:

- Sự định hướng ban đầu đòi hỏi học sinh tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề đã đặt ra

- Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là chuyển dần sang sự định hướng tái tạo Nhưng trước hết là kiểu định hướng tái tạo angorit, để theo đó học sinh tự giải quyết vấn đề đặt ra

- Nếu học sinh vẫn không đáp ứng được thì mới thực hiện sự hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động thao tác cụ thể riêng biệt của trình tự hành động, thao tác đó

* Vai trò quan trọng của kiểu định hướng khái quát chương trình hóa

- Kiểu định hướng tái tạo đảm bảo được hiệu quả hình thành kiến thức, rèn luyện

kĩ năng cho học sinh và tạo cơ sở cần thiết để học sinh có thể thích ứng được với sự

định hướng tìm tòi trong dạy học

- Kiểu định hướng tìm tòi nhằm rèn luyện cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, đáp ứng mục tiêu đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài của

sự nghiệp giáo dục

- Kiểu định hướng khái quát chương trình hóa là sự vận dụng phối hợp hai kiểu định hướng trên nhằm khai thác, phát huy được ưu điểm của hai kiểu định hướng đó, tạo cơ hội cho học sinh phát huy hành động tìm tòi sáng tạo của mình, đồng thời vẫn đảm bảo cho các em đạt tới tri thức cần dạy

 Phương pháp định hướng sáng tạo

Tình huống có vấn đề có những đặc trưng cơ bản:

- Chứa đựng vấn đề mà việc đi tìm lời giải đáp chính là đi tìm kiến thức, kĩ năng mới

- Tạo sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận thức của học sinh, giúp các em cảm thấy có khả năng giải quyết vấn đề

- Kết thúc tình huống học tập là vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ ràng, giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh và các em hào hứng, tự giác nhận nhiệm vụ giải quyết vấn đề được giao

Khi học sinh được lôi cuốn vào hoạt động tích cực thực hiện nhiệm vụ (có tiềm

ẩn vấn đề) mà học sinh đã đảm nhận, các em nhanh chóng nhận thấy sự bất ổn của tri thức đã có của mình, vấn đề xuất hiện, và từ đó sẽ kích thích nhu cầu khám phá, giải quyết vấn đề

Để phù hợp với thực tiễn dạy học hiện nay giáo viên cần phải xác định những kiến thức, kỹ năng mà học sinh đã có và cần có, dự kiến những khó khăn và những tình huống có thể xảy ra và các phương án giải quyết Ta có thể lựa chọn từ 2 - 3 hành động sáng tạo khi dạy một bài vật lý Còn các phần khác thì vẫn cần những kiểu định hướng khác hoặc sử dụng những phương pháp truyền thống

Ở đây, để học sinh có thể hoạt động học tập tự lực, sáng tạo, ta có thể sử dụng các mô hình vào việc định hướng tìm tòi sáng tạo Định hướng tìm tòi sáng tạo là kiểu định hướng Trong đó, giáo viên chỉ cung cấp cho học sinh một số điều kiện cần thiết, nêu rõ mục đích hành động và tác động đến học sinh về mặt tinh thần, kích thích sự hứng thú của các em để các em có thể hoạt động tự lực, sáng tạo

Trong đề tài này, em tiến hành xây dựng một số mô hình vật lý nhằm định hướng cho học sinh có thể hành động tìm tòi sáng tạo ở một số khâu cơ bản của tiến trình xây dựng kiến thức như: phát hiện vấn đề, dự đoán giải pháp giải quyết vấn đề, lập phương

án kiểm chứng, có thể tiến hành kiểm chứng (thí nghiệm) Từ đó tổ chức cho các em

X Mô hình và mô hình vật lý trên máy vi tính

I.1 Mô hình

I.1.1 Khái niệm chung

Trong vật lý học, V.A.Stôphơ đã định nghĩa:

“Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng” Trong vật lý, mô hình có ba chức năng chính: mô tả sự vật, hiện tượng; giải thích các sự kiện và hiện tượng có liên quan tới đối tượng; tiên đoán các sự kiện và hiện tượng mới

Do đó, cần đặc biệt chú ý đến sự khác biệt cơ bản giữa mô hình và đối tượng vật chất: mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng, cùng một đối tượng nhưng

có thể có nhiều mô hình khác nhau vì hế mô hình không đồng nhất với đối tượng mà

nó chỉ là công cụ để nghiên cứu đối tượng

Mô hình được xây dựng để chúng ta dễ dàng hiểu và hiểu rõ hơn về đối tượng cần nghiên cứu Tạo mô hình sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn những đối tượng phức tạp trong sự toàn thể của nó

Trong vật lý, khái niệm mô hình luôn phát triển:

- Đầu tiên là mô hình vĩ mô (là những mẫu trừu tượng có được bằng sự đơn giản

hóa các đối tượng vĩ mô cần nghiên cứu) Ví dụ: Mô hình chất điển (thay cho vật trong

cơ học), con lắc toán học (thay cho con lắc thật)

- Những mô hình này không có vai trò lớn trong việc xây dựng lý thuyết mới Mô hình vi mô (quan niệm về những vật thể, những tính chất không thể quan sát trực tiếp)

Ví dụ: Các mô hình cấu trúc vật chất, các mô hình biểu diễn trường,…

- Các mô hình này có tác dụng lớn trong việc xây dụng các lý thuyết vật lý: Không có mô hình cấu trúc vật chất thì không có mô hình lý thuyết động học phân tử Không có mô hình ete vũ trụ thì không thể xây dựng lý thuyết trường điện từ + Mô hình lượng tử: Là hình ảnh về đối tượng vi mô theo lý thuyết lượng tử + Mô hình hóa học (mô hình ký hiệu): biểu diễn cấu trúc bằng các phương trình, các đường hình học,…

+ Đường sức, đường đẳng thế biểu diễn trường tĩnh điện, trường tĩnh từ

+ Phương trình sóng biểu diễn sóng điện từ

+ Đường đẳng áp, đẳng tích, đẳng nhiệt biểu diễn sự biến đổi trạng thái của chất khí

+ Tia sáng biểu diễn sự truyền sáng trong các môi trường

+ Các điểm, các đường trong hệ tọa độ bốn chiều biểu diễn không- thời gian trong thuyết tương đối

Tuy nhiên, dù mô hình được xây dựng có đặc điểm, kích thước cũng như sự phức tạp thế nào chăng nữa thì mô hình vẫn phải đảm bảo phản ánh được những thuộc tính

cơ bản của đối tượng cần nghiên cứu

Mô hình đã và đang được sử dụng rộng rãi trong vật lý và mang lại nhiều kết quả

to lớn Có nhiều trường hợp một mô hình là biểu diễn của nhiều hiện tượng vật lý khác nhau về bản chất: ví dụ phương trình truyền sóng biểu diễn sự lan truyền sóng cơ, sóng

âm trong không khí, sóng điện từ trong chân không, chuyển động của electron trong nguyên tử Đồng thời một đối tượng có thể có nhiều mô hình khác nhau: mô hình cấu trúc mạng, mô hình chuyển động của electron trong nguyên tử kim loại, mô hình cấu trúc miền năng lượng của electron trong nguyên tử kim loại

I.1.2 Tính chất của mô hình

 Tính tương tự vật gốc

Để đảm bảo các thông tin có được từ mô hình có thể chuyển sang vật gốc, vì vậy

mô hình có quan hệ đồng cấu hay đẳng cấu với vật gốc Sự tương tự giữa mô hình và vật gốc có thể là sự tương tự về cấu trúc hoặc chức năng

 Tính đơn giản

Mô hình được xây dựng trên cơ sở trừu tượng hóa và khái quát hóa, kết quả của thao tác này luôn luôn dẫn đến dự đơn giản hóa, vì đã tước bỏ những chi tiết thứ yếu, chỉ giữ lại những thuộc tính, những mối quan hệ bản chất nhất Vì vậy, tính đơn giản của mô hình là một tất yếu khách quan, nó mang lại hiệu quả lớn lao trong việc sử dụng mô hình

 Tính trực quan

Một số mô hình có thể nhận biết trực tiếp bằng trực giác Còn những mô hình lý tưởng giúp ta vật chất hóa các tính chất, các mối quan hệ không thể tri giác được, nó giúp ta tưởng tượng ra hiện tượng xảy ra đối với vật gốc

Tính trực quan của mô hình còn được thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những quan hệ không thể trực tiếp tri giác được Ví dụ như trong mô hình lực tương tác giữa các phân tử vật chất: sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các phân

tử vật chất vào khoảng cách giữa chúng được biểu diễn một cách trực quan thông qua các vectơ lực,…Bên cạnh đó tính trực quan còn được mở rộng trong trường hợp mô hình không trực tiếp diễn tả hiện tượng thực tế mà so sánh với một hiện tượng thực tế khác mà ta có thể tri giác được bằng giác quan

 Tính quy luật riêng

Khi xây dựng mô hình người ta dùng một hệ thống để mô tả đặc tính của vật gốc,

hệ thống này tuân theo những quy luật riêng, nhiều khi không còn giống quy luật chi phối hệ thống vật gốc nữa Ví dụ các mô hình toán học tuân theo các quy tắc toán học không có nghĩa là vật gốc bị chi phối bởi các quy tắc toán học đó Từ sự vận động của

các quy luật riêng đó có thể rút ra kết luận mới có khả năng chuyển tải sang hệ thống thực Tuy nhiên, sự tương đoán này có tính chất giả thuyết và cần kiểm tra lại

 Tính lý tưởng

Mô hình có chức năng đại diện tức là phản ánh thực tiễn, nhưng sau sự trừu tượng hóa và khái quát hóa cao thì mô hình trở nên lý tưởng, có nghĩa là không có mô hình nào mô tả giống hệt thực tiễn từ mọi khía cạnh, bởi vì nếu mô hình giống hệt thực tiễn thì nó không còn tính đại diện nữa và nó mất đi tính ưu việt

Mô hình có tính lý tưởng càng cao thì càng tổng quát, càng bao trùm được nhiều đối tượng, nhưng khi đưa mô hình vào thực tế thì càng gặp nhiều khó khăn

I.1.3 Các loại mô hình trong Vật lý học

 Mô hình vật chất

Mô hình vật chất là mô hình bằng vật thể, trên đó phản ánh những đặc trưng cơ bản về mặt hình học, vật lý học, động lực học, chức năng học của đối tượng nghiên

cứu Ví dụ: Mô hình máy bay, mô hình hệ mặt trời, mô hình động cơ đốt trong,…

Loại mô hình này chỉ sử dụng trong các giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khi cần hình thành những biểu tượng hoặc thu thập kiến thức có tính chất kinh nghiệm Loại mô hình này có chức năng mô tả và giải thích là chủ yếu

 Mô hình lý tưởng

Mô hình lý tưởng là mô hình trừu tượng; trên đó, về nguyên tắc người ta chỉ áp dụng những thao tác tư duy lý thuyết Các phần tử của mô hình và các đối tượng nghiên cứu thực có thể có bản chất vật lý hoàn toàn khác nhau nhưng hoạt động theo những quy luật giống nhau Các mô hình lý thuyết có thể có rất nhiều loại, tùy theo mức độ trừu trượng khác nhau

vật, hiện tượng vật lý Trong vật lý rất hay sử dụng mô hình ký hiệu dạng toán học

Mô hình dạng này có bản chất vật lý khác với vật gốc, chúng diễn tả các đặc tính và

các mối quan hệ giữa đặc tính của những sự vật gốc bằng những hệ thức toán học

Ví dụ: mô hình phương trình dao động điều hòa

Các đại lượng q biến thiên thảo mãn phương trình: Q’’ + 2 q = 0

Đều biến thiên theo quy luật dao động điều hòa Công thức này là mô hình cho nhiều loại dao động điều hòa mà không phụ thuộc vào bản chất của dao động (cơ, âm, điện, điện từ)

Mô hình đồ thị: ngoài công thức toán, một định luật vật lý có thể biểu diễn bằng

một đồ thị tương ứng Nhưng nhiều khi trong vật lý người ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý trước, sau đó công thức biểu diễn được xây dựng dựa vào đồ thị Đồ thị có thể mô tả và giải thích diễn biến của biểu tượng theo quan điểm vĩ mô

Ví dụ: Đặc tuyến Volt – Amper có thể cho biết transitor hoạt động thế nào ở chế

độ tuyến tính hoặc phi tuyến

Mô hình đồ thị không chỉ dùng để mô tả hoặc giải thích mà nhiều khi nó có chức năng quý báu là tiên đoán

Mô hình logic toán học:

Được xây dựng trên ngôn ngữ toán học, được sử dụng rộng rãi trong máy tính

 Mô hình biểu tượng

Mô hình biểu tượng là dạng trừu tượng nhất của mô hình lý tưởng Mô hình biểu tượng không tồn tại trong thực tế mà chỉ tồn tại trong tư duy Ta chỉ biết angorit của sự tạo thành nó và hình dung trong óc chứ không thể hoặc không cầnlàm ra một mô hình

cụ thể Ta có thể hiểu đựơc hành vi của mô hình (và do đó của đối tượng nghiên cứu bằng suy luận logic)

Ví dụ: mô hình lý tưởng trong thuyết động học phân tử, mô hình cấu trúc phân

tử, mô hình lưỡng tính sóng hạt của các vi hạt

Trong sự phát triển của khoa học vật lý, mô hình biểu tượng có tác dụng to lớn nên nó giữ vị trí vô cùng quan trọng, là mô hình mang dấu ấn cao nhất của sự sáng tạo

Mô hình biểu tượng và mô hình ký hiệu có quan hệ chặt chẽ và ảnh hưởng tới sự phát triển của nhau, chúng kết hợp với nhau và tạo nên sự phát triển của vật lý Mô hình lý tưởng có chức năng nổi bật là tiên đoán, ngoài khả năng giải thích rất to lớn

I.2 Mô hình trên máy vi tính

I.2.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng CNTT trong dạy học

Phương pháp dạy học và nội dung chi phối thiết bị dạy học Nội dung dạy học quy định đặc điểm của thiết bị dạy học, vì thiết bị dạy học quy định đến tính toàn diện của đặc điểm nội dung, chương trình

Phương pháp dạy học mới phải theo xu hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, năng lực thực hành, năng lực tự nghiên cứu Để đạt được điều đó thì cần phải trang bị thiết bị dạy học, trong đó chú trọng đến các phương tiện nghe nhìn, ứng dụng CNTT vào dạy học

Ứng dụng CNTT vào dạy học đảm bảo các chức năng của thiết bị dạy học:

- Đảm bảo đầy đủ chính xác về các thông tin về các hiện tượng, đối tượng nghiên cứu, làm chất lượng dạy học cao hơn Nhằm nâng cao tính trực quan-

cơ sở của tư duy trừu tượng, mở rộng khả năng tiếp cận với các đối tượng và hiện tượng nhờ các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, các hình ảnh, mô hình vật lý

- Giúp tăng tính hấp dẫn, kích thích ham muốn học tập, phát triển hứng thú nhận thức của học sinh Đồng thời giúp gia tăng cường độ hoạt động học tập của HS và do đó hình thành nên khả năng tư duy sáng tạo của học sinh

- Cho học sinh điều kiện tự chiếm lĩnh tri thức, hình thành kỹ năng, kỹ xảo

Mục đích

của GV

Hoạt động của GV

Mục đích của HS

Phương tiện

của HS

Hoạt động của HS

Cơ chế thay đổi nhân cách HS (quá trình lĩnh hội)

Mục đích đạt được dưới sự tác động của hoạt động hợp tác

- Sử dụng hợp lý hóa quá trình dạy học, tiết kiệm thời gian mô tả

- Gắn bài học với cuộc sống thực tế, học gắn với hành, nhà trường gắn với xã hội

- Sử dụng thiết bị dạy học giúp hình thành nên nhân cách, thế giới quan, nhân sinh quan, rèn luyện tác phong làm việc có khoa học

Sau đây là bảng thống kê nêu lên tác dụng của các loại giác quan trong quá trình thu nhận và lưu trữ tri thức Tỉ lệ trung bình về vai trò của các loại giác quan trong việc lĩnh hội tri thức:

Tỉ lệ tri thức còn lưu lại trong trí nhớ sau khi thu tập bằng từng giác quan, bằng

sự kết hợp các giác quan hoặc qua việc tự trình bày hoặc qua việc thao tác thực hành:

I.2.2 Một số mô hình trên máy vi tính

Chúng ta thấy rằng việc sử dụng máy vi tính trong dạy học góp phần không nhỏ vào việc tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh Hiện nay có khá nhiều phần chương trình cũng như phần mềm có thể giúp giáo viên tự xây dựng những mô hình vật lý phục vụ rất tích cực trong việc dạy học

Một số phương tiện trực quan được sử dụng trong dạy học như: Mô hình thí nghiệm ảo, mô hình mô phỏng các hiện tượng, hình vẽ, tranh ảnh động, sơ đồ, đồ thị, băng hình, phần mềm dạy học,

Với vai trò là một phương tiện giảng dạy, các chương trình Macromedia Flash, Crocodile Physics, Powerpoint, Javascript, maple, phần mềm mô phỏng thí nghiệm vật lý,…góp phần không nhỏ vào việc tổ chức cho học sinh hoạt động học tập tực lực, sáng tạo

 Một số phần mềm được sử dụng xây dựng mô hình trên máy vi tính

Crocodile Physics: là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng thí nghiệm vật lý

Chúng ta có thể xây dựng được những mô hình thí nghiệm vật lý ảo, mô hình mô phỏng các hiện tượng vật lý trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học Việc sử dụng chương trình này cũng khá đơn giản, vì trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang chương trình đã cung cấp cho ta đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm vật lý phổ thông Ngoài ra, chương trình còn cung cấp cho ta một số mô hình đã xây dựng sẵn, ta có thể sử dụng chúng cho quá trình dạy học

Powerpoint: Là chương trình ứng dụng để thiết kế và trình chiếu thông tin Với

khả năng chứa đựng nhiều dạng thông tin trong một slide, với sự sinh động khi chuyển đổi giữa các slide, với các công cụ tinh xảo, các biểu mẫu, biểu đồ có sẵn,…Giúp giáo viên trình bày nội dung một cách lôgic dẫn dắt học sinh đi sâu vào từng vấn đề cụ thể Giáo viên có thể dùng tư liệu thu được như băng hình, hình vẽ, tranh ảnh cùng với chữ viết dưới dạng câu hỏi, bài tập cho xuất hiện lần lượt trên một phông nền có màu sắc đẹp, không gian ba chiều gây ấn tượng mạnh tới học sinh Bên cạnh đó, cũng có thể xây dựng một số mô hình mô phỏng thí nghiệm, mô hình vật lý ảo,…góp phần làm sinh động thêm cho tiết dạy, nhằm tăng tính tích cực của học sinh trong học tập

Việc thiết kế và sử dụng Powerpoint giảng dạy bằng máy tính thực sự đơn giản

và tiện ích, không tốn kém nhưng khả năng phát huy tính tích cực của học sinh trong

giờ học lại đạt kết quả cao

Javascript: Có thể định nghĩa một cách chính xác hơn về Javascript: "là ngôn

ngữ lập trình hướng đối tượng, được thiết kế độc lập với hệ điều hành, cho phép người lập trình viết chương trình một lần và có thể sử dụng tại bất kỳ đâu" Việc thiết kế các

mô hình trên phần mềm đòi hỏi chúng ta phải có một kiến thức nhất định về ngôn ngữ lập trình Cũng như những phần mềm mô phỏng khác, Javascript giúp ta xây dựng những mô hình thí nghiệm ảo, cũng như thiết kế những mô hình mô phỏng khá sinh

động, góp phần phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong giờ học Macromedia Flash: Phần mềm giáo dục hiện đại mang tính trực quan, tương tác

cao, cho phép đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức của học sinh cũng như với những kỹ thuật hoạt hình sẽ làm làm bài học thêm tính trực quan sinh động, tăng hiệu quả và tạo hứng thú học tập cho học sinh

 Kết luận

Sử dụng CNTT, cụ thể là sử dụng máy vi tính với các thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mô phỏng, sự kết hợp hài hòa giữa màu sắc, âm thanh, văn bản,…nhằm tổ chức hoạt động học tập tự lực, sáng tạo cho học sinh là rất cần thiết

Chúng ta có thể xây dựng những mô hình vật lý phục vụ cho việc dạy học bằng nhiều phần mềm vi tính khác nhau Trong giới hạn của đề tài, em tiến hành xây dựng một số mô hình thí nghiệm ảo, mô hình mô phỏng một số kiến thức chương “Chất khí”

lớp 10 nâng cao bằng chương trình Masromedia Flash 8 Từ đó thực hiện thiết kế các

tiến trình dạy học kiến thức một số bài trong chương, có sử dụng một số mô hình được xây dựng

I.3 Vai trò của mô hình trong dạy học

Như chúng ta đã biết, máy vi tính đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng các mô hình nhằm phục vụ cho quá trình dạy học theo phương pháp tích cực Việc sử dụng mô hình trong dạy học không chỉ giúp tăng cường tính tự lực, sáng tạo cho các em mà còn giúp các em cảm thấy môn học gần gũi, dễ hiểu, từ đó trở nên yêu thích môn học hơn Tuy nhiên, mỗi loại mô hình đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng của nó

 Mô hình thật

Ưu điểm:

- Mô hình thật có một ưu điểm lớn đó là nó mang tính thực tế cao Ví dụ: dựa trên mô hình thí nghiệm thật, giáo viên giới thiệu dụng cụ, từ đó học sinh có thể thảo luận nhóm để xây dựng các phương án thí nghiệm và tiến hành tiến hành thí nghiệm theo phương án đã đưa ra dưới sự hướng dẫn của giáo viên, trực tiếp thu kết quả và xử

lý số liệu, rút ra kết luận cuối cùng Chính vì thế, hiện tượng xảy ra trên mô hình luôn đảm bảo tính khách quan, chân thật Trong dạy học, việc sử dụng mô hình thật luôn được ưu tiên hàng đầu

- Đồng thời kiến thức học sinh tiếp thu trên mô hình thật có cơ sở thực tế nên được bền vững hơn, sâu sắc hơn, dễ dàng tái hinệ và vận dụng Qua đó tạo niềm tin, sự say mê đối với tri thức khoa học

Nhược điểm:

- Việc sử dụng mô hình thật trong dạy học không phải lúc nào cũng thực hiện được dễ dàng, thuận lợi

- Do điều kiện thời gian của chương trình có hạn, việc thực hiện thí nghiệm trên

mô hình thật cũng rất hạn chế, chưa kể đến những trường hợp tiến hành thí nghiệm với kết quả không như ý, kết quả thí nghiệm khó khó quan sát

- Có những mô hình thật khá phức tạp, kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ, không thể đảm bảo rằng học sinh có thể tiếp thu được kiến thức mới thông qua mô hình

- Một số thí nghiệm không thể thực hiện được trên mô hình thật

- Đặc biệt, đều kiện cơ sở vật chất, thiết bị dạy học, các bộ dụng cụ thí nghiệm của trường học đôi khi không đảm bảo yêu cầu về số lượng và chất lượng

 Mô hình mô phỏng trên máy vi tính

- Một số thí nghiệm, các hiện tượng, các quá trình vật lý mà trong thực tế không thể thực hiện được trên mô hình thật thì dễ dàng thực hiện trên mô hình ảo

- Mô hình mô phỏng bằng máy tính sẽ giúp học sinh dễ dàng tiếp nhận chúng, đồng thời các mô hình nổi bật tính đại diện nhờ những phần mềm hỗ trợ thiết kế mô hình, qua đó học sinh có thể phân biệt được mô hình với thực tế

- Có thể chiếu chậm các hiện tượng, phóng lớn các đối tượng, thực hiện tương tác giữa mô hình với học sinh thông qua hoạt động học tập Từ đó có thể kích thích sự say

mê nghiên cứu hiện tượng của các em

Nhược điểm:

- Do được xây dựng trên máy tính, nên các mô hình thường mang tính chủ quan của người thiết kế, không đảm bảo được tính chân thật

- Việc xây dựng mô hình cần nhiều sự đầu tư về công sức và thời gian

- Việc sử dụng mô hình trong dạy học đòi hỏi một số yêu cầu về cơ sở vật chất, thiết bị hiện đại (phòng học, máy chiếu, máy tính cần phải được cài đặt một số phần mềm dạy học chuyên biệt,…)

 Một số đoạn phim học tập

Ưu điểm:

- Việc sử dụng phim trong dạy học vật lý mang tính trực quan, sinh động, nó vừa đảm bảo được tính chân thật của sự vật, hiện tượng; vừa có thể điều chỉnh theo hướng chủ quan

- Do có khả năng mô hình hóa quá trình, phim học tập có thể hướng học sinh đến những vấn đề quan trọng nhất của bài học, mô tả các thí nghiệm, các hiện tượng khó quan sát trong thực tế (phản ứng hạt nhân, chuyển động của phân tử,…)

- Khi xem phim, học sinh có thể quan sát kỹ các quá trình trừu tượng, chuyển từ hình ảnh cụ thể sang mô hình, phản ánh hiện thực tương ứng

Nhược điểm:

- Các đoạn phim phải được lựa chọn phù hợp với chương trình, đảm bảo chất lượng về hình ảnh và âm thanh

- Việc sử dụng các đoạn phim trong dạy học đòi hỏi một số yêu cầu về cơ sở vật chất, thiết bị hiện đại (phòng học, máy chiếu, máy tính cần phải được cài đặt một số phần mềm dạy học chuyên biệt,…)

XI Sử dụng mô hình trên máy tính nhằm tổ chức cho học sinh hoạt động tích cực, tự lực, sáng tạo trong học tập

Mô hình trên máy tính là một trong những phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng tiếp thu được những thông tin về hiện tượng và các quá trình vật lý, các

em có thể tự hình dung được, thậm chí tự phát hiện ra các hiện tượng, các định luật vật

lý Nghĩa là các em đã thực hiện hành động học tập một cách tích cực, tự lực, sáng tạo

I.1 Sử dụng mô hình nhằm tổ chức cho học sinh hoạt động tích cực, tự lực trong học tập

Tâm lý học đã khẳng định: không thể có một hành động nào có thể thực hiện hoàn thiện được nếu như không có một động cơ thôi thúc con người hành động Tức là

để học sinh có thể hứng thú tự giác thực hiện hành động học tập với một niềm yêu thích tìm hiểu, say mê nghiên cứu khoa học, thì giáo viên phải tổ chức dạy học theo phương pháp mới - phương pháp dạy học tích cực

Trong chương trình vật lý, nhiều bài học tự nó đã kích thích tích hứng thú của học sinh nhờ tính mới lạ và tính thời sự của nó, bên cạnh đó cũng có những vấn đề học tập mà học sinh cho là không hấp dẫn, không gây được hứng thú rõ rệt Do đó, nhiệm

vụ của giáo viên là làm sao cho vấn đề này trở nên khá thú vị và hấp dẫn đối với học sinh Nêu vấn đề là một trong những phương pháp dạy học có thể tăng khả năng nhận thức các kiến thức mới của học sinh theo hướng tích cực Có rất nhiều cách để nêu vấn

đề cho học sinh: tạo tình huống mâu thuẫn với những kiến thức vốn có của học sinh, đặt câu hỏi gợi mở, giải các bài tập từ đó làm xuất hiện vấn đề mới không thể giải quyết được với vốn kiến thức cũ, tổ chức tình huống học tập,…

Ngoài ra, ta cũng có thể sử dụng các mô hình để nêu vấn đề với học sinh Bằng cách đưa ra mô hình, đặt câu hỏi định hướng về vấn đề cần giải quyết, yêu cầu học

sinh thực hiện nhiệm vụ được giao, chúng ta có thể tạo ra được một tình huống học tập khá hấp dẫn và lôi cuốn, kích thích sự hứng thú, sự say mê muốn tìm hiểu vấn đề mới Hứng thú là yếu tố có ý nghĩa to lớn không chỉ trong quá trình dạy học mà đối với sự phát triển toàn diện và sự hình thành nhân cách của trẻ Hứng thú là một yếu tố dẫn đến sự tự giác Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tâm lý đảm bảo tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh

Ở lứa tuổi học sinh, các em rất dễ bị lối cuốn bởi những hiện tượng mới lạ, rất thích tìm hiểu những vấn đề mới cũng như muốn thể hiện khả năng của bản thân Vì thế, thông qua việc sử dụng mô hình trong dạy học, giáo viên có thể thôi thúc hoạt động nhận thức của học sinh, kích thích lòng ham muốn, say mê tìm hiểu bản chất của hiện tượng

Ví dụ: Khi giảng dạy về lực tương tác giữa các phân tử, đây là một kiến thức

mang tính trừu tượng cao, giáo viên có thể đưa ra mô hình thể hiện lực tương tác giữa hai phân tử trên máy tính, yêu cầu các em đưa ra dự đoán Các em sẽ bị kích thích bởi

mô hình, vì thế sẽ rất hăng hái trong việc dự đoán hiện tượng Sau đó cho các em thực hiện tương tác với mô hình bằng việc thay đổi khoảng cách giữa hai phân tử, lúc này chính các em sẽ tự lực đưa ra được kết luận về sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các phân tử vào khoảng cách giữa chúng

Để phát huy tối đa hiệu quả của việc sử dụng mô hình, ta cần tạo điều kiện cho học sinh thực hiện“tương tác” với mô hình càng nhiều càng tốt Việc “tương tác” này thể hiện ở nhiều dạng: dự đoán hiện tượng, khái quát nội dung kiến thức, đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng, chũng như tiến hành thí nghiệm trên mô hình thí nghiệm ảo để thu và xử lý kết quả, rút ra nhận xét,…Mô hình hình có thể sử dụng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: mô hình để đặt vấn đề, sử dụng

mô hình để thực hiện thí nghiệm kiểm chứng, củng cố kiến thức, cũng như gợi mở cho học sinh tìm hiểu thêm, mở rộng vấn đề của bài học Thông qua việc tương tác với mô hình, học sinh có thể tự tìm tòi, nghiên cứu, và từ đó tự phát hiện ra kiến thức mới

Sử dụng mô hình trên máy tính trong dạy học vật lý một cách thích hợp, kết hợp hài hòa với những phương pháp dạy học tích cực khác không chỉ gây hứng thú cho học sinh, giúp các em thích thú trong việc tự lực tìm hiểu kiến thức mới mà còn tạo cho lớp

một không khí học tập khá sôi nổi, các em mạnh dạn tham gia tích cực vào quá trình học tập Và chắc chắn rằng kiến thức các em thu được sẽ được ghi nhớ lâu và sâu sắc hơn Không những thế, ta còn có thể tổ chức cho học sinh tự tìm kiếm thông tin trên các phương tiện hiện đại, trong sách vở,…từ đó dần dần hình thành phương pháp học tập tích cực, tự lực nơi các em

I.2 Sử dụng mô hình nhằm tổ chức cho học sinh hoạt động sáng tạo

Việc phát triển khả năng học tập sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lý hoàn toàn có thể thực hiện được Ta có thể khẳng định được điều này dựa trên nhiều cơ sở

từ triết học, tâm lý học,…Cụ thể, ta có thể làm được điều đó thông qua việc định hướng tìm tòi sáng tạo cho học sinh trong quá trình tổ chức các tình huống vật lý Định hướng tìm tòi sáng tạo là kiểu định hướng trong đó giáo viên chỉ cung cấp cho học sinh một số điều kiện cần thiết, nêu rõ mục đích hành động, và kích thích sự hứng thú, tích cực của học sinh để các em có thể tự lực, sáng tạo giải quyết vấn đề

Để hoạt động học tập sáng tạo của học sinh có thể xảy ra thì phải có một số điều kiện nhất định Trước hết, học sinh phải luôn tích cực, chủ động và tự giác; không suy nghĩ theo lối mòn, luôn biết thắc mắc trước những vấn đề mới lạ, và luôn có một thái

độ tích cực trong việc tiếp nhận kiến thức mới, điều này đối với học sinh trong lứa tuổi trung học là một thuận lợi Vì ở giai đoạn này, các em luôn cảm thấy hứng thú với các mới, thích sáng tạo, thích thể hiện mình cũng như khám phá những điều mới mẻ

Do đó, nếu giáo viên có thể dẫn dắt một cách khéo léo trong quá trình dạy học thì hoạt động học tập sáng tạo của học sinh có thể được phát huy Giáo viên phải không ngừng tạo ra những tình huống học tập mới mẻ, thu hút, có sức hấp dẫn cao; tạo môi trường học tập dân chủ, tôn trọng, lắng nghe ý kiến của các em; không ngừng khuyến khích các em mạnh dạn nói lên ý kiến của mình trước tập thể lớp,…Có như vậy, học sinh mới có đủ điều kiện để sáng tạo

Để có thể tổ chức cho học sinh hoạt động học tập sáng tạo, việc định hướng tìm tòi sáng tạo là kiểu định hướng có thể mang lại hiệu quả cao Có nhiều cách để cung cấp “dữ kiện” cho học sinh, nhưng ta có thể cung cấp cho học sinh một mô hình nào

đó, đề ra mục đích hành động, kích thích sự hứng thú bằng cách cho các em thực hiện

tương tác trên mô hình, điều này sẽ có hiệu quả tốt hơn là đưa ra dữ kiện bằng lời nói

và buộc các em phải tư duy mà không có gì để kiểm chứng Trong quá trình “tương tác” với mô hình, buộc các em phải tự lực suy nghĩ, hành động một cách có ý thức, từ

đó có thể tự mình phát hiện ra những hiện tượng, định luật mới,…

Sự tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong quá trình học tập có mối liên hệ chặt chẽ với nhau Học sinh có tích cực, có hứng thú đối với bài học thì mới có thể tự lực, sáng tạo trong học tập Ngược lại, quá trình tự lực “phát hiện” kiến thức mới, học sinh sẽ càng thấy thích thú, càng tăng thêm niềm yêu thích, hăng hái tích cực khám phá đối tượng hơn

Với việc sử dụng mô hình, học sinh có thể tự mình tìm ra những kiến thức mới một cách rất thích thú, hay nói cách khác, dạy học có sử dụng mô hình là một trong các cách tỏ ra có hiệu nhằm tăng cường tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Không nhất thiết lúc nào cũng phải sử dụng mô hình vật lý, để có thể tổ chức hoạt động học tập sáng tạo cho học sinh còn có rất nhiều phương pháp khác nhau chẳng hạn như bằng phương pháp thực nghiệm, phương pháp nêu vấn đề,…Nhưng để đạt hiệu quả tốt nhất thì ta nên kết hợp hài hòa các phương pháp dạy học phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh

Chương II: Sử dụng mô hình trong dạy học chương

“Chất khí” lớp 10 Ban nâng cao nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh

I.1 Cấu trúc chương trình chương “Chất khí” lớp 10 ban nâng cao

Trên cơ sở nội dung cấu tạo chất người ta chia vật chất ra thành ba thể: rắn, lỏng, khí, ở đây chúng ta nghiên cứu về chất khí Cấu trúc và cách hình thành các đơn vị kiến thức trong chương “Chất khí” lớp 10 ban nâng cao có thể được tóm tắt qua sơ đồ

Cấu

tạo

chất

Thể rắn

Thể khí

Thể lỏng

Thuyết động học phân

tử chất khí

Quá trình đẳng nhiệt

Quá trình đẳng tích

Quá trình đẳng

áp

Định luật Bôilơ- Mariốt

Định luật Sác- lơ

Đường đẳng nhiệt

Đường đẳng tích

Đường đẳng áp

Định luật Gay Luy- xác

Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

Phương trình Cla-pê- rôn- Men- dê- lê- ép

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương trình chương “Chất khí” lớp 10 ban nâng cao

(Hình 2.1) Sau khi tìm hiểu về nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí

thì học sinh sẽ được tìm hiểu về các quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng gồm: quá trình đẳng nhiệt, quá trình đẳng tích, từ đó bằng cách hoạt động học tập tự lực sáng tạo sây dụng nên định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ốt và định luật Sác- lơ Sau đó, vận dụng hai định luật này, kết hợp với suy luận toán học để thiết lập phương trình trạng thái của khí lý tưởng

Cuối cùng, từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng, suy luận ra mối liên hệ giữa V, T của một lượng khí trong quá trình đẳng áp, đó cũng chính là nội dung của định luật Gayluy- xác Để xét đến mối liên quan của ba đại lượng p, V, T với khối lượng (hoặc số mol) của lượng khí thì phải tính thêm hằng số ở vế phải của phương

trình trạng thái 

T

pV

hằng số, để suy ra phương trình Cla-pê-rôn- Men-dê-lê-ép

Việc giảng dạy chương này cần có một số mục tiêu kiến thức và kỹ năng sau:

 Mục tiêu kiến thức

- Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí

- Nêu được các đặc điểm của khí lý tưởng

- Phát biểu được các định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ốt, Sác-lơ

- Nêu được khái niệm nhiệt độ tuyệt đối

- Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí

- Viết được phương trình trạng thái của khí lý tưởng

- Phương trình Cla- pê- rôn – Men-đê-ê-ép

 Mục tiêu kỹ năng

- Có thể giải thích được một số hiện tượng vật lý thông qua cấu trúc phân tử của chất khí và của vật chất

- Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ tọa độ (p,V), (p,T)

Mục tiêu trên là những mục tiêu tối thiểu cần phải đạt được cho mọi đối tượng học sinh Theo định hướng tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo cho học sinh, thì các tiến trình dạy học còn nhằm đạt đến mục tiêu:

- Thông qua mô hình vật lý do giáo viên cung cấp, học sinh sẽ có một số dữ kiện

để tham gia vào quá trình xây dựng định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ốt, và định luật Sác-lơ Trong đó học sinh cần thực hiện được một số hành động sau:

- Thông qua mô hình, học sinh có thể hình dung ra vấn đề, tích cực, tự lực và sáng tạo trong việc phát hiện ra kiến thức mới

- Học sinh tự nhận thấy nhu cầu cần phải tiến hành thí nghiệm để giải quyết vấn đề đặt ra (Học sinh xác định được mục đích thí nghiệm)

- Học sinh tự đề suất phương án thí nghiệm theo kinh nghiệm cá nhân, thu thập số liệu theo nhóm

- Nêu dự đoán các hiện tượng thí vật lý thông qua việc qua sát mô hình

I.2 Đặc điểm kiến thức

Trong chương trình vật lý 10 THPT, chương “Chất khí” được khảo sát về vi mô

và vĩ mô, có nhiều kiến thức phải đi sâu vào cơ chế phân tử, nguyên tử hoặc mô tả tổng quát Đối với các em học sinh, việc xây dựng kiến thức vật lý bằng các mô hình

vi mô, vĩ mô đòi hỏi các em phải tư duy và có một trí tưởng tượng rất phong phú Đây chính là những khó khăn cho giáo viên trong việc cuốn hút học sinh tham gia vào việc

tổ chức hoạt động nhận thức, vì đối với các em, việc tư duy trừu tượng còn khó khăn,

dễ dẫn đến việc khó hình dụng được, không hiểu được, không hứng thú và không tham gia tích cực vào việc xây dựng kiến thức mới

Những mô hình cấu trúc nguyên tử, phân tử, mô hình cấu tạo vật chất dẫn đến

mô hình lý tưởng của thuyết động học phân tử là một dạng trừu tượng của mô hình lý tưởng, mô hình thí nghiệm dẫn đến ba định luật chất khí, các mô hình toán học biểu diễn các đường đẳng quá trình tương ứng với ba định luật chất khí Đối với mô hình thuyết động học phân tử chất, nếu không chú ý, học sinh sẽ dễ lầm lẫn mô hình với thực tại

Vì vậy, việc sử dụng các mô hình dạy học trong chương này sẽ có rất nhiều tác dụng trong việc tạo điều kiện cho học sinh hoạt động học tập tích cực, tự lực, sáng tạo

I.3 Nhận xét các bài học trong chương

Bài 44: “THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ CẤU TẠO CHẤT”

- Trong một mol của mọi chất khí bất kì đều có cùng một số nguyên tử hay phân

tử có giá trị là số Avôgađrô: NA= 6,02.1023 mol-1

-  là khối lượng mol của một chất, được đo bằng khối lượng của một mol chất

ấy

- Thể tích mol của một chất được đo bằng thể tích của một mol chất ấy

Ở điều kiện chuẩn (0oC,1 atm) ta có thể tích mol của mọi chất khí đều bằng:

4 Một vài lập luận để hiểu cấu trúc phân tử của chất khí

- Khối lượng riêng của chất khí nhỏ, tức là mật độ phân tử khí nhỏ, khoảng cách giữa các phân tử khí rất lớn Nên khi ta nén khí thì khoảng trống đó giảm bớt, chính vì thế mà chất khí có tính dễ nén