Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học chương “cảm úng điện từ” vật lí 11 THPT

Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo...22 1.4.1... lượng cao phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LUẬN VĂN THẠC sĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Mai Văn Trinh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận đuợc sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân Với những tìnhcảm chân thành và trân trọng nhất, tôi xin trân ừọng cảm ơn PGS.TS Mai VănTrinh, người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, phòng Sau đạihọc trường Đại học Vinh, Lãnh đạo trường THPT Nghi Xuân - Hà Tĩnh, tạo điềukiện cho tôi trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng, tôi bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đãgiúp đỡ, động viên, khuyến khích tôi an tâm học tập và hoàn thành luận văn này

Nghệ An, tháng 08 năm 2013

Lê Hồng Ilà

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: cấu trúc tâm lý của hoạt động 6

Hình 1.2 Sự tương tác trong hệ dạy học 8

Hình 1.3: cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ bản 15

Hình 1.4: Các thủ tục tiến hành TNA 26

Hình 1.5 30

Hình 1.6 31

Hình 1.7 32

Hình 1.8 32

Hình 1.9 33

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc logic nội dung 38

Hình 2.2: Sơ đồ biểu đạt logic của quá trình nhận thức khao học chương “Cảm ứng điện từ” 39

Hình 2.3 40

Hình 2.4 41

Hình 2.5 41

Hình 2.6: Di chuyển nam châm hoặc vòng dây 41

Hình 2.7: Đóng ngắt khóa K 42

Hình 2.8: Thay đổi diện tích vòng dây 42

Hình 2.9: Khung dây quay trong từ trường 42

Hình 2.10: Các thí nghiệm dùng để cùng cố 43

Hình 2.11: Các vi deo clip 43

Hình 2.12: Video clip thí nghiệm dòng điện Fu-cô 44

IV

DANH MUC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng hoạch định các hoạt động của giáo viên và học sinh 12

Bảng 1.2 So sánh phương pháp dạy học tích cực và phương pháp dạy học truyền thống 19

Bảng 1.3 Bảng so sánh các đặc điếm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng máy vi tính 25

Bảng 3.1 57

Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (Xj) của bài kiểm tra 59

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất 59

Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất lũy tích 60

Bảng 3.5 Bảng phân loại theo học lực 61

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số 62

DANH MỤC CÁC ĐÒ THỊ VÀ BEẾU ĐÒ

Biểu đồ 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 59

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 60

Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 60

Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 61

Biếu đồ 3.3 Phân loại học lực của hai nhóm 61

VI

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANII MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii

DANII MỤC CÁC BẢNG V DANH MỤC CÁC ĐÒ THỊ VÀ BIỂU ĐỒ vi

MỤC LỤC vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đê tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp của đề tài 4

8 Cấu trúc luận văn 4

Chương 1 Cơ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC sử DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIÊM Ảo TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ TIIỒNG 5

1.1 B ản chất của hoạt động học và chức năng của hoạt động dạy 5

1.1.1 Bản chất của hoạt động học 5

1.1.2 Bản chất của hoạt động dạy học 7

1.1.3 H ệ tương tác dạy học 8

1.2 Những định hướng cơ bản trong việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông 8

1.2.1 Sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh 8

1.2.2 Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của GV sang phương pháp nặng về tổ chức cho HS hoạt động để tự chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng 9 1.2.3 Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập họp tác 10

1.2.5 Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức Đổi

mới kiểm tra đảnh giá kết quả học tập của học sinh 11

1.2.6 Tăng cường sử dụng thiết bị dạy học, chú trọng các thí nghiệm, úng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí 12

1.2.7 Đổi mới cách soạn giáo án 12

1.3 Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 13

1.3.1 Tính tích cực hoạt động nhận thức là gì ? 13

1.3.2 Nh ững biêu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 16

1.3.3 Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức 17

1.3.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức 17

1.3.5 Biện pháp chung phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 18

1.3.6 Các bước thiết kế tiến trình hoạt động dạy học kiến thức theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 20

1.4 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 22

1.4.1 Thí nghiệm mô phỗng và thí nghiệm ảo 22

1.4.2 Các đặc diêm của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 27

1.4.3 Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí 28

1.4.4 Vai trò của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo với việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lí 29

Kết luận chương 1 33

Chương 2 SỪ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM Ảo VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 THPT 35

2.1 Phân tích đặc điểm kiến thức chương “Cảm ứng từ” 35

2.1.1 Chương trình lớp 9 35

2.1.2 Ch ương trình lớp 11- Ban cơ bản 37

2.2 Các thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 39

2.2.1 Phòng thí nghiệm Fa-ra-day 40

2.2.2 Phần mềm MPTN cảm ứng điện từ 41

viii

2.3.1 Bài 23: Từ thông - Cảm ứng điện từ (Tiết 1) 44

2.3.2 Bài 23: Từ thông - Cảm ứng điện từ (Tiết 2) 47

2.3.3 Bài 24: Suất điện động cảm ứng 51

Ket luận chuơng 2 54

Chương 3 THựC NGHIỆM SƯ PHẠM 56

3.1 M ục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56

3.1.1 Mục đích 56

3.1.2 Nhiệm vụ 56

3.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57

3.2.1 Chọn mẫu thực nghiệm 57

3.2.2 Quan sát giờ học 57

3.2.3 Các bài kiểm tra 58

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 58

3.3.1 Kết quả định tính 58

3.3.2 Kết quả định lượng 59

3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 63

Ket luận chương 3 63

KÉT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Thế kỉ XXI, thế giới bước vào thời kì khoa học công nghệ hậu côngnghiệp, thời kì kinh tế tri thức, thương mại điện tử, chính phủ điện tử Xã hộiloài người phát triển vượt bậc bằng tư duy sáng tạo, tài năng, chất xám của conngười Trong khi đó, Việt Nam vẫn là một nước đang phát triển với nền kinh tếnông nghiệp Đe có thể bắt nhịp sự phát triển chung của thế giới, nhân tố quyết địnhthắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là conngười, là nguồn nhân lực Đó là những con người năng động, sáng tạo, biết học hỏi

và áp dụng sáng tạo tinh hoa văn hóa nhân loại, biết tìm ra lôi đi riêng phù hợphoàn cảnh cụ thể của dân tộc; đó phải là những con người sản phẩm của nền giáodục mới

Trước những yêu cầu của thời đại đòi hỏi ngành giáo dục phải thực hiện đốimới chương trình giáo dục phổ thông một cách đồng bộ từ mục tiêu, nội dung,phương pháp, phương tiện đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đó khâuđột phá là đổi mới phương pháp dạy học Nhà trường phổ thông không chỉ trang bịcho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn phải bồidưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo ra tri thức mới, cách giải quyết vấn đề mớitrong học tập

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khang định "Đối mới cănbản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hộihóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lý giáo dục,phát ừiển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý giáo dục là khâu then chốt" và "Giáodục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡngnhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và conngười Việt Nam"

Mục tiêu phát triển giáo dục là: “Đen năm 2020, nền giáo dục nước ta đượcđổi mới căn bản và toàn diện theo hướng chuấn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dânchủ hóa và hội nhập quốc tế; chất lượng giáo dục được nâng cao một cách toàndiện, gồm: giáo dục đạo đức, kỹ năng sống, năng lực sáng tạo, năng lực thực hành,năng lực ngoại ngữ và tin học; đáp úng nhu cầu nhân lực, nhất là nhân lực chất

1

lượng cao phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và xây dựngnền kinh tế tri thức; đảm bảo công bằng xã hội trong giáo dục và cơ hội học tập suốtđời cho mỗi người dân, tùng bước hình thành xã hội học tập” [19].

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thínghiệm vào trong các bài học Vật lí là một biện pháp quan trọng nhằm nâng caochất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền đạt kiến thức chohọc sinh

Qua thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ”, chúng tôi nhận thấy đây làmột chương có nội dung kiến thức phong phú, được xây dựng bang thực nghiệm vàgắn liên với thực tiễn, nhưng tương đối trừu tượng đối với học sinh, vì vậy cũng gâynhiều khó khăn cho cho việc dạy và học Tuy nhiên đây là một nội dung khá quantrọng, tạo cơ sở cho các em tiếp thu những kiến thức về dòng điện xoay chiều saunày

Việc ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và máy vi tính nói riêng vào dạyhọc Vật lý là một hướng đi thích hợp và mang tính cấp thiết Máy vi tính với nhữngthế mạnh về lưu trữ, xử lý và trình bày thông tin một cách linh hoạt cho phép xâydựng những thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo Nhũng thí nghiệm này nếuđược sử dụng một cách linh hoạt trong quá trình dạy học sẽ làm tăng tính trực quan,kích thích hứng thú học tập và sự chú ý ở mức độ cao đối với học sinh, giúp chogiáo viên giảm thời gian thuyết trình, không mất nhiều thời gian vào việc biếu diễn

và thể hiện thông tin trong giờ học Với các thí nghiệm có tính nguy hiểm đối vớicon người hoặc các thí nghiệm có thời gian diễn ra rất nhanh (hay rất chậm) và cácthí nghiệm có tính trừu tượng thì việc thay thế chúng bằng những thí nghiệm môphỏng và thí nghiêm ảo trên máy vi tính là một cách tối ưu Có thể thấy rằng, viếc

sử dụng máy vi tính với tư cách là một phương tiện dạy học hiện đại trong dạy họcVật lý có rất nhiều ưu điểm nổi trội, nó có thể được úng dụng trong nhiều giai đoạncủa quá ừình dạy học, từ việc xây dựng tình huống học tập, nghiên cún giải quyếtvấn đề, xây dựng kiến thức mới đến việc củng cố và vận dụng kiến thức Tuynhiên, cũng cần nhận thức rằng, máy vi tính không phải là một phương tiện dạy họcvạn năng có thế thay thế toàn bộ các phương tiện dạy học truyền thông khác Giáoviên phải là người có vai trò tổ chức, thiết kế quá trình dạy học, là người quyết định

lựa chọn phương tiện, lựa chọng thời điểm sử dụng, hình thức sử dụng và phạm vi

sử dụng máy vi tính nham đạt được hiệu quả cao nhất của hoạt động dạy học

Xuất phát từ cơ sở lý luận nêu trên và với mong muốn góp phần vào việcnghiên cứu nâng cao chất lượng, hiệu quả trong dạy và học Vật lý, tôi nghiên cứu

thử nghiệm đề tài: “Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học chương “cảm úng điện từ” vật lí 11 THPT

2 Mục đích nghiên CÚ11

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo ừong dạy học Vật lý nhằmkích thích hứng thú và phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức củahọc sinh từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường phổ thông

3 Dối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Quá trình dạy và học Vật lý chương trình THPT

Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý

Hoạt động dạy học Vật lý 11 THPT hiện nay có sự hỗ trợ của thí nghiêm

mô phỏng và thí nghiệm ảo

3.3 Phạm vi nghiên cứu:

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” lớp 11 TIIPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng TNMP và TNA một cách họp lý trong dạy học sẽ có thể kíchthích sự hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức cho họcsinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cún cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí

nghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông.

5.2 Nghiên cứu nội dung các kiến thức dạy học chương "Cảm ứng điện từ"Vật lí 11 THPT

5.3 Sưu tầm, xây dựng một số thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo hỗ trợdạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 TIIPT

3

5.4 Thiết kế tiến ừình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”nhằm phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức của học sinh.

5.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài, rút ra nhữngkết luận về hiệu quả của đề tài

6 Phirong pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cún lý thuyết

Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến hướng phát triến của đề tài

Nghiên cứu phân phối chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, chuấnkiến thức kĩ năng Vật lý 11 THPT

6.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành giảng dạy để đánh giá giả thuyết của đề tài

6.3 Phương pháp thống kê toán học

Chương 1 Cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiêm

ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

Chương 2 Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo vào dạy học

Chương 1

Cơ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC sử DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG

VÀ THÍ NGHIÊM Ảo TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Ở TRƯỜNG PIIỎ THÔNG

1.1 Bản chất của hoạt động học và chức năng của hoạt động dạv

1.1.1 Bản chất của hoạt động học

Quan tâm và nghiên cứu đến đổi mới quá trình DH là phải quan tâm đến bảnthân hoạt động học Nen GD hiện đại ừên thế giới tiến vào thế kỷ 21, tiến vào nềnvăn minh trí tuệ “Đặt việc học, người học vào trung tâm của nền GD”

Mục tiêu của DH là nhằm trang bị cho HS những kiến thức phổ thông, hiệnđại phù hợp với trình độ, với đặc điểm lứa tuổi để HS có thể sử dụng kiến thức

đó một cách tốt nhất trong học tập cũng như trong cuộc sống sau này Muốn vậy

HS phải tự lực tìm tòi, xây dụng kiến thức mới dưới sự hướng dẫn của GV Vì vậykhông thể quan niệm sự hình thành kiến thức (hoạt động học) của HS chỉ đơngiản là sự in vào đau óc HS những câu chữ, xem như những cái đã có sẵn, tồn tạiđộc lập đối với HS

Theo quan điểm tâm lý học tư duy thì hoạt động học là quá trình phát triển

về thể chất về cấu trúc hành động, cùng một biểu hiện hành vi bên ngoài giốngnhau nhưng cái chất lượng của hoạt động học vấn có thể khác nhau tuỳ thuộc vàoquá trình phát triển của các cấu trúc của các hành động của chủ thế Ớ đây hành viđược xem như biểu hiện ra bên ngoài của kết quả hoạt động, còn cách thức đế đạttới kết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hoạt động học

Theo quan điểm hiện đại thì hoạt động học phải là quá trình hình thành vàphát triển các dạng thức và hành động xác định của người học, đó là sự thích ứng củachủ thể với tình huống học tập thích đáng thông qua sự đồng hoá (hiểu được, làmđược) và sự điều tiết (có sự biến đổi của bản thân, tạo được cái mới với chủ thể) nhờ

đó người học phát triển năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách

Việc học tập của mỗi HS là một hoạt động đặc thù của con người, nó có cấutrúc bao gồm các thành tố có quan hệ và tác động đến nhau: Một bên là động cơ,mục đích, phương tiện bên kia là hoạt động, hành động, thao tác

N.Lêochiep đã mô tả cấu trúc tâm lý của hoạt động (hìnhl 1)

5

Hình 1.1: cấu trúc tâm lý của hoạt động [10]

Có thể phân tích cấu trúc của hoạt động học như sau:

Chủ thế hoạt động là HS được xác định khi chỉ ra đối tượng tương ứng(môn học, bài học ) Khi HS say mê hướng vào đối tượng nhằm TC hoạt độngchiếm lĩnh lấy đối tượng thì mới thực sự trơ thành chủ thể của hoạt động học

Động cơ học tập được quyết định cơ bản bởi nội dung đối tượng Dộng cơ là

sự say mê TC hướng vào chiếm lĩnh đối tượng Nhu cầu gặp đối tượng tạo nên sựsay mê TC Sự lĩnh hội nội dung đối tượng làm phong phú, phát triển chủ thế,càng kích thích nó hứng thú TC hơn trong tìm tòi học tập Trong thực tế, nhữngđộng cơ ngoài đối tượng cũng có vai trò rất to lớn kích thích TTC hoạt động của

HS Nhưng động cơ đích thực có tính cơ bản, bền vững, tạo nên sự phát triển trong

DH là động cơ đối tượng

Hoạt động học của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đay hoạt động.Hoạt động học được cụ thế thành những hành động, mỗi hành động đều phảitiến hành nhờ các thao tác đế thực hiện nhiệm vụ cụ thế

Mỗi nhiệm vụ lại xác định rõ mục đích và những điều kiện, phương tiện

để thực hiện nhiệm vụ đó

Như vậy hoạt động học nói chung là quá trình thích ứng của người học vớinhững tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những

dạng thức hoạt động xác định, phát triên ở những người học những năng lực, thêchất, tinh thần và nhân cách cá nhân Nói riêng hoạt động học có chất lượng mộttri thức khoa học phải là quá trình thích ứng của người học với những tìnhhuống học tập thích đáng Chính quá trình thích ứng này là hoạt động củangười học xây dựng nên tri thức mới với tư cách là phương tiện tối ưu giảiquyết tình huống mới Dồng thời đó là quá trình góp phần làm phát triển cácnăng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học [21].

1.1.2 Bản chất của hoạt động dạy học

Quá trình học tập của HS là quá trình nhận thức thế giới thông qua nhận thứccác tri thức khoa học Việc DH của mỗi GV là hoạt động đặc thù của con người.Trong hoạt động dạy học GV phải thực sự là chủ thể của hoạt động dạy, muốnvậy phải TC sự say mê vào đối tượng (HS - mục tiêu, nội dung môn học, HS

và pp chuyển nội dung môn học thành tri thức, kỹ năng, kỹ xảo ở HS) tìm tòisuy nghĩ sáng tạo đế thực hiện những nhiệm vụ DH của mình đế đạt hiệu quả tốiưu

Theo quan điểm về hoạt động có ý thức của A.N Lêônchiepv phải xuất phát

từ nhu cầu khách quan và khả năng chủ quan, lựa chọn một đối tượng làm mụcđích của hoạt động có ý thức của con người mới thực hiện được Vì thế GV phảithực hiện nhiệm vụ của mình là chuyển giao nhiệm vụ khách quan thành động

cơ học tập của HS [10]

Theo AM.Machíukin thì DH là phải làm cho người học phát triển được trítuệ, động cơ học tập và hứng thú nhận thức Do vậy sự DH là sự tổ chức, địnhhướng việc xây dụng, chiếm lĩnh tri thức, hình thành và phát triển nhân cách DHphải luôn tạo ra sự “mất cân bằng” về mặt tâm lý tạo ra xung đột xã hội- nhận thứctrong bản thân IIS nhằm thiết lập sự “cân bằng” mới trong quá trình học tập [11]

Theo giáo sư Phạm Hữu Tòng: Neu học là hành động của chủ thể IiS thích úngvới tình huống do vậy dạy phải là dạy hành động (hành động chiếm lĩnh kiến thức vàhành động vận dụng kiến thức) Trong dạy học GV cần tổ chức các tình huống học tậpđòi hỏi sự thích ứng của HS qua đó HS chiếm lĩnh được kiến thức đồng thời phát triển

ừí tuệ và nhân cách của mình [21]

7

1.1.3 Hệ tương tác dạy học

Quá trình DH các tri thức thuộc môn khoa học cụ thể được hiểu là quá trìnhhoạt động của GV và của IIS trong sự thống nhất biện chứng của ba thànhphần trong hệ DII bao gồm GV, IIS, tư liệu hoạt động DII Có thể mô tả hệ tươngtác DII bằng sơ đồ hình 1.2

Định hướng

Cung cấp tưliệu tạo tìnhhuống

Hình 1.2 Sự tương tác trong hệ dạy học [23]

Theo sơ đồ này, hành động của GV tới IIS là sự định hướng của GV đối với

sự tương tác trao đổi giữa HS với nhau qua đó còn định hướng cả sự cung cấpnhững thông tin cần thiết cho tố chức và định hướng của GV đối với hành động họccủa HS

Ilành động của HS đối với tư liệu hoạt động DH là sự thích ứng của HS vớitình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng trí thức cho bảnthân mình và sự tương tác đó của HS đối với tư liệu đem lại cho GV những thôngtin liên hệ ngược lại cần thiết cho sự chỉ đạo của GV đối với HS

Tương tác trực tiếp giữa các HS với nhau và giữa HS với GV là sự trao đổitranh luận giữa các cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ của xã hội từ phía GV và tậpthế HS trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình và do đó đồng thờinăng lực trí tuệ và nhân cách của họ từng bước phát triển

1.2 Những định hướng cơ bản trong việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông [3], [4]

1.2.1 Sử dụng các phương pháp dạy học truyền thong theo tinh thần phát huy

tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh

Trong việc đôi mới PPDH, ta không phủ nhận vai trò của các PPDHtruyền thống Ở một mức độ nào đó, ta phải xem xét các phương pháp này theoquan điểm mới, theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của IIS Muốn vậy,

GV phải kích thích được óc tò mò khoa học, ham hiếu biết của IIS bằng cách tạo

ra những tình huống có vấn đề Đó thường là những câu hỏi thú vị gây hứng thúhọc tập, tạo nhu cầu nhận thức và có thể nghiên cứu được đối với HS

Hệ thống các PPDH truyền thống được phân thành các nhóm phương phápnhư nhóm các phương pháp dùng lời, nhóm các phương pháp trực quan, nhómcác phương pháp thực hành Trong dạy học truyền thống, GV thường hay sử dụngkết họp nhiều PPDII thuộc các nhóm khác nhau một cách linh hoạt

Như vậy, đổi mới PPDII không phải là phủ định hoàn toàn các PPDIItruyền thống mà sử dụng chúng theo tinh thần mới như phát huy tính tích cực,chủ động, sáng tạo của người học

1.2.2 Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tô chức cho học sinh hoạt động đê tự chiếm lĩnh kiến thức

và kĩ năng

Theo PPDH truyền thống, GV là người truyền thụ kiến thức, còn IiS làngười tiếp thu kiến thức Ở đây, GV chủ yếu sử dụng phương pháp giảng giảikết hợp minh họa, việc sử dụng thiết bị dạy học hạn chế dẫn đến tình trạng dạytheo kiểu “thầy đọc - trò chép” Theo phương pháp mới, GV giao cho HS đọc,nghiền ngẫm SGK, rồi sau đó đật câu hỏi đế kiểm ừa sự lĩnh hội kiến thức củacác em Thông qua cách trả lời, trình bày, báo cáo mà HS được rèn luyện những kĩnăng và tô chất cần thiết cho mình

Theo quan niệm mới về dạy học, vai trò chủ yếu của GV là tổ chức, hướngdẫn, điều khiển hoạt động học tập của HS, giúp HS đạt được mục tiêu của bàihọc GV không thuyết trình, giảng giải mọi vấn đề mà chủ động tạo điều kiện rènluyện óc độc lập suy nghĩ và tư duy sáng tạo cho HS

Việc đổi mới PPDH của GV đòi hỏi HS phải đổi mới phương pháp học tập.Đây là một tất yếu đòi hỏi người học phải nỗ lực, chủ động, sáng tạo trong các hoạtđộng nhận thức của mình Như vậy, trọng tâm của tiết dạy phải đặt vào hoạt động

9

của HS trong tiết dạy đó.

Phối hợp các hình thức tổ chức hoạt động học tập ngoài lóp học để tạo điềukiện cho việc rèn luyện những hoạt động học tập đa dạng của HS, cần phối hợpnhiều hình thức tổ chức học tập ngoài lóp học, trong đó chuyển dần từ dạy họctruyền thụ kiến thức sang dạy học giải quyết vấn đề như:

—Tổ chức và hướng dẫn cho IIS tự học môn VL ở nhà, làm thí nghiệmthực hành, lấy số liệu thống kê, nghiên cứu học tập, ngoại khóa

- Tổ chức các nhóm nghiên cứu nhỏ, thi nhóm các nhà nghiên cứu trẻ Đetài nghiên cứu có thể rất đa dạng như làm một thí nghiệm nào đó về VL, tìm hiểumột ứng dụng nào đó của VL trong thực tế hoặc cấu tạo và hoạt động của một thiết

Trong học tập, không phải bất ki một nhiệm vụ học tập nào cũng có theđược hoàn thành bởi những hoạt động thuần túy cá nhân Có những câu hỏi,những vấn đề được đặt ra khó và phức tạp, đòi hỏi có sự hợp tác giữa các cá nhânmới có thế hoàn thành nhiệm vụ Theo lí thuyết về vùng phát triển gần nhất củaVư-gốt-sky, mỗi cá nhân có thế vươn tới những tầm hiểu biết rộng hơn nhờ sựtrao đổi với bạn bè Thông qua sự họp tác tìm tòi, nghiên cứu, thảo luận, tranhluận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được điều chỉnh, khẳng định hay bác

bỏ, qua đó người học nâng minh lên một trình độ mới

Như vậy, hình thức học tập cá nhân vẫn là hình thức hoạt động chủ yếu giúp

HS phát triển các năng lực Hoạt động nhóm suy cho cùng cũng nhằm giúp cá nhânchủ động, tích cực tham gia vào quá trình nhận thức của mình.

1.2.4 Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tụ-học

Trong xã hội hiện đại, sự bùng nổ thông tin đòi hỏi mỗi cá nhân phải nỗ lựchọc tập biết cách cập nhật thông tin GV cần phải quan tâm đến phương pháp họccủa IIS, từng bước hình thành năng lực tự học đế các em có thế tự bổ sung kiếnthức và học thường xuyên suốt đời, bằng cách:

- Coi trọng việc trao dồi kiến thức lẫn việc bồi dưỡng kĩ năng, đặc biệt lànhững kĩ năng quá trình để đạt tới kiến thức

- Coi trọng việc truyền thụ các phương pháp nhận thức đặc thù của bộ mônnhư PPTN, phương pháp mô hình Trong đó các thí nghiệm, mô hình VL khôngchỉ là phương tiện minh họa kiến thức, mà chủ yếu đóng vai trò cung cấp thôngtin và là phương tiện giải quyết vấn đề đặt ra

Việc tự học của HS là hoạt động rất cần thiết Ớ đây, người GV cần phảibồi dưỡng cho HS khả năng thu thập thông tin, huấn luyện cho HS cách nắm bắtnội dung chính của tài liệu học tập đồng thời giao bài tập về nhà cho HS, có thểtính toán cân đối giữa nội dung học tập trên lớp và nội dung cần tìm hiểu ở nhà

1.2.5 Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức Dôi mới kiêm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh

Việc rèn luyện kĩ năng là một trong những yêu cầu rất quan ừọng trong việchình thành nhân cách HS Hiện nay, rất ít GV chú ý đến lĩnh vực này cho HS.Trên lớp GV cố gắng truyền đạt kiến thức mà không chú ý đến rèn luyện tư duy,rèn luyện kĩ năng cho HS Đổi mới PPDH cũng như kiểm tra, đánh giá coi trọngnhững kĩ năng, năng lực thực hành của HS Như vậy, người GV phải bồi dưỡngcho IIs kĩ năng sống cần thiết bên cạnh truyền thụ kiến thức

Đổi mới PPDH phải đi đôi với đối mới đảnh giá kết quả học tập của IIS.Việc kiếm tra đánh giá kết quả học tập của IIS phải căn cứ vào mục tiêu của mônhọc Kiểm tra không những trình độ nam vững kiến thức và vận dụng kiến thức líthuyết mà cả kĩ năng thực hành thí nghiệm, đánh giá cao khả năng vận dụng kiếnthức và kĩ năng xử lí và giải quyết sáng tạo những tình huống mới hoặc ít nhiềuthay đổi Phối hợp kiểm tra bằng trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan

11

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Tạo tình huống học tập, giao nhiệm

+ Giảng sơ lược nội dung (nếu cần).

+ Giới thiệu và hướng dẫn cách

tham khảo tài liệu, làm thí nghiệm, lấy

kết quả thí nghiệm

+ Nghe GV giảng

+ Tìm thông tin trong SGK và các tàiliệu khác, làm thí nghiệm, quan sáthiện tượng, lấy kết quả thí nghiệm

- Tổ chức cho lis xử lí thông tin và

báo cáo kết quả

—Xử lí thông tin và báo cáo kết quả

+ Tổ chức cho HS thảo luận nhóm + Tranh luận với bạn bè trong nhóm đê

để nhận xét kết quả, đưa ra kết rút ra nhận xét, kết luận từ những điềuluận và hướng dẫn HS cách lập bảng, tìm hiểu được Lập bảng, vẽ đồ thị,

— Cho bài tập vận dụng - Làm bài tập vận dụng

1.3 Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

1.3.1 Tính tích cực hoạt động nhận thức là gì ?

TTC nhận thức ừong hoạt động là một tập hợp các hoạt động nhằm làmchuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp thutri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [29]

TTC, nét tính cách rất quan trọng trong nhân cách thể hiện ở năng lực làmthay đôi thực tiễn, theo nhu cầu, mục đích của mình trong hoạt động sản xuất, họctập, sáng tạo, đấu tranh,

TTC cần phải được định hướng đúng đan, phải nhằm phục vụ cho những mụcđích tốt đẹp, cao cả, thì hoạt động của con người mới có giá trị đích thực, mới đemlại lợi ích cho bản thân và xã hội Nét tính cách này cần được GD ngay từ bébang cách tạo ra những tình huống để trẻ em tự tìm cách thỏa mãn đòi hỏi, đôi khingười lớn có thể mách bảo, nhưng tránh lối làm thay khiến tạo dần cho trẻ tính ỷlại, thụ động, chờ đợi Ket quả của mỗi lần tự làm như vậy sẽ động viên trẻ hănghái tự lập giải quyết các nhu cầu của mình và dần dần chủ động tham gia vào

công việc chung của gia đình, tập thể Đe duy trì liên tục TTC cần có sự theo dõi

và đánh giá của người lớn và tập thể, kể cả khi việc làm thành công cũng như khikhó khăn, trở ngại

TTC nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức Hạt nhân cơ bản của TTCnhận thức là hoạt động tư duy của cá nhân được tạo nên do thúc đẩy của hệ thốngnhu cầu đa dạng Nhu cầu nhận thức cái mới, nhu cầu vươn lên một trình độ caohơn là nguồn gốc TTC hoạt động nhận thức của HS TC là một biếu hiện của ýthức khi đã có ý thức thì HS sẽ TC, chủ động và sáng tạo trong mọi tìnhhuống Trong học tập TTC nhận thức của HS đặc trưng bởi khát vọng học tập,

cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức [29]

Tính “TC nhận thức” của HS theo Tiến sĩ I.F Kharlamop (Liên Xô cũ ) cóthể được định nghĩa như sau:

Nói chung, TTC là trạng thái hoạt động của các chủ thể, nghĩa là củangười hành động Vậy TTC nhận thức là ừạng thái hoạt động của HS, đặc trưngbởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vữngkiến thức

Ket quả của việc học chỉ thực sự có được khi HS tích cực và chủ động thamgia vào quá trình DH cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành

cơ bản của nó có thế biểu diễn theo sơ đồ hình 1.3

Hình 1.3 Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ bản.

Trong quá ừình DH, khối lượng kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS tăng lên,tầm hiểu biết được mở rộng, quan điểm và niềm tin chính trị được hình thành.Khía cạnh đặc biệt quan trọng của sự phát triển là sự biến đổi về chất của bảnthân hoạt động nhận thức và tư duy nói chung Chỉ trong quá trình học tập TC,

HS mới rèn được kĩ năng kiến thức, sự say mê học tập, và cả sự hoàn thiện nhữngnăng lực nhận thức chung và riêng Tất cả những cái đó dẫn tới việc hoànthiện nhân cách nói chung, và làm phong phú thêm những nhu cầu nhân thức vàtinh thẩn

Như vậy, việc học cần dựa trên nền tảng của hoạt động nhận thức TC củaIIS và đòi hỏi IiS phải có thái độ và tinh thần TC như vậy

15

1.3.2 Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

HS là chủ thể của quá trình học tập, chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu HS làngười có ý thức chủ động TC và sáng tạo TTC ở đây là thái độ của IIS muốnnắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và cố gắng đểvận dụng những hiếu biết ấy vào cuộc sống

TTC hoạt động nhận thức của HS được biếu hiện qua các dấu hiệu sau:

- Có chú ý học tập không?

- Có hăng hái tham gia vào mọi hình thức hoạt động học tập hay không (thểhiện ở việc hăng hái phát biểu ý kiến, ghi chép )?

- Có hoàn thành những nhiệm vụ được giao không?

- Có ghi nhớ tốt nhũng điều đã được học không?

- Có hiểu bài học không?

- Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng không?

- Có vận dụng được các kiến thức đã học vào thực tiễn không?

- Tốc độ học tập có nhanh không?

- Có hứng thú trong học tập hay chỉ vì một ngoại lực nào đó mà phải học?

- Có quyết tâm, có ý chí vượt khó khăn trong học tập không?

- Có sáng tạo trong học tập không?

về mức độ TC của IIS trong quá trình học tập có thể không giống nhau, cómột số dấu hiệu sau đây:

- Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài (giađình, bạn bè, xã hội)

- Thực hiện yêu cầu của thầy giáo theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa?

- TC nhất thời hay thường xuyên liên tục?

- TC tăng lên hay giảm dần?

- Có kiên trì vượt khó hay không?

Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy còn có những biếu vềmặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn, như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên,hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc khi tìm ra lờigiải hay cho một bài tập khó Những dấu hiệu này khó biểu hiện và khác nhau ởtừng cá thể HS, bộc lộ rõ ở HS các lớp dưới, kín đáo ở HS các lớp trên

1.3.3 Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức

Tùy theo việc huy động và mức độ huy động các chức năng tâm lý màngười ta phân ra 3 loại TTC:

- TTC tái hiện: Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tư duy tái hiện

- TTC tìm tòi: Đặc trưng bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm cách độc lập giảiquyết vấn đề, TC về mặt nhận thức, óc sáng tạo, lòng khao khát hiếu biết, hứng thúhọc tập

- TTC sáng tạo: Là cấp độ cao nhất của TTC, đậc trưng bằng sự khắng địnhcon đường riêng của minh, không giông như con đường mà mọi người đã thừanhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt được mục đích Dĩ nhiên mức độ sáng tạocủa IIS là có hạn nhưng đó là mầm mong để phát triển trí sáng tạo về sau này [29]

1.3.4 Những nhân to ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức

Nhìn chung TTC nhận thức phụ thuộc vào những nhân tố sau đây:

* Bản thân HS

- Đặc điểm hoạt động trí tuệ (tái hiện, sáng tạo )

- Năng lực (hệ thống tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, sựtrải nghiệm cuộc sống )

Tình trạng sức khỏe

- Trạng thái tâm lí (hứng thú, xúc cảm, chú ý, nhu cầu, động cơ, ý chí )

- Điều kiện vật chất, tinh thần (thời gian, tiền của, không khí đạo đức)

- Môi trường tự nhiên, xã hội

- Quan tâm, động viên

- Tạo điều kiện về cuộc sống

- Tạo môi trường học tập

* Xã hội

17

- Động viên, khen thưởng.

- Xây dựng tốt quan hệ con người với con người

1.3.5 Biện pháp chung phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Phát huy TTC hoạt động nhận thức của IIS cần phải chú ý đến tính chất độcđáo riêng của quá trình nhận thức ở HS và đặc điểm tâm lý ở lứa tuổi này Các biệnpháp nâng cao TTC nhận thức của HS trong giờ lên lớp có thể tóm tắt như sau:

- Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thục tiễn, tầm quan ừọng của vấn đề nghiên cứu

- Nội dung DH phải mới, nhưng không quá xa lạ với HS mà cái mới phải liên

hệ, phát triển cái cũ và có khả năng áp dụng trong tương lai Kiến thức phải cótính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhậnthức của IIS

- Phải dùng các pp đa dạng: nêu vấn đề, TN, thực hành, so sánh, tổ chức thảoluận, sêmina và phối hợp chúng với nhau

- Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn vớinhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách đột ngột, bấtngờ

- Sử dụng các phương tiện DII hiện đại

- Sử dụng các hình thức tổ chức DII khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thế, thamquan, làm việc trong vườn trường, phòng TN

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

- Thường xuyên kiểm tra đảnh giá, khen thường và ki luật kịp thời, đúng mức

- Kích thích TTC qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập qua các phương tiệnthông tin đại chúng và các hoạt động xã hội

- Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trường, tôn vinh sự họcnói chung và biếu dương những HS có thành tích học tập tốt

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

* Một vài đặc điểm về tính tích cực của HS

- TTC của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:

+ Mặt tự phát: là những yếu tố tiềm ẩn, bấm sinh thể hiện ở tính tò mò, hiếu

3 HS làm việc một mình Tự học, kết hợp với nhóm, tổ và

sự giúp đỡ của GV

4 Dạy thành từng bài riêng biệt Hệ thống bài học.

5 Coi trọng trí nhớ

Coi trọng độ sâu của kiến thức,không chỉ nhớ mà còn suy nghĩ,đật ra nhiều vấn đề mới

6 Ghi chép tóm tắt

Làm sơ đồ, MH, làm bộc lộ cấutrúc bài học, giúp HS dễ nhớ vàvận dụng

7 Chỉ dừng lại ở câu hỏi, bài tập Thực hành nêu ý kiến riêng

8 Không gắn lí thuyết với thực

hành

Lí thuyết kết hợp với thực hành,vận dụng kiến thức vào cuộcsống

9 Dùng thời gian học tập để nam

kiến thức do G V truyền thụ

Cổ vũ cho HS tìm tòi bổ sungkiến thức từ việc nghiên cứu líluận và từ những bài học kinhnghiệm rút ra từ thực tiễn

10 Nguồn kiến thức hạn hẹp. Nguồn kiến thức rộng lớn.

1.3.6 Các bước thiết kế tiến trình hoạt động dạy học kiến thức theo hưởng phát huy tỉnh tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Đe việc DH đạt hiệu quả cao thì trước hết người GV phải tìm hiểu logic khoahọc, yêu cầu cửi chu trình, cấu ừúc nội dung kiến thức trong tài liệu giáo khoa,điều kiện vật chất, thời gian, trình độ phát triển và đặc điếm của HS lớp học Đóchính là cơ sở cần thiết đế người GV xác định phương án tổ chức, chỉ đạo địnhhướng học tập trong mỗi tiết học cụ thể Điều đó được thể hiện lần lượt bằng cáchoạt động dưới đây của người GV khi thiết kế tiến trình hoạt động DH một kiếnthức cụ thể:

a Xác định mục tiêu yêu cầu của tiết học.

De xác định được phương án tổ chức, chỉ đạo, định hướng hoạt động học tậpcủa HS trong mỗi tiết học cụ thể, nghĩa là xác định lôgic của quá trình DH khi soạnbài người GV phải suy nghĩ trả lời được các câu hỏi sau:

- HS cần lĩnh hội các kiến thức kĩ năng gì?

- Con đường để HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó như thế nào để

đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó một cách sâu sắc, vữngchắc, đồng thời đạt được hiệu quả GD?

- Ket quả sau khi học mà IIS cần thể hiện ra được là gì?

Câu trả lời các câu hỏi trên chính là mục tiêu của tiết học cần đạt được

b Xác định cấu trúc nội dung và xây dựng kiến thức.

Việc phân tích cấu trúc nội dung kiến thức vật lí cần dạy đòi hỏi người GVphải trả lời được câu hỏi sau:

- Kiến thức cần dạy bao gồm các thành tố nội dung nào?

- Trình tự lôgíc của các thành tố nội dung đó như thế nào?

Việc lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đòi hỏi phải trả lời được các câuhỏi:

- Vấn đề đặt ra như thế nào?

- Câu trả lời tương ứng với mỗi câu hỏi đã đặt ra như thế nào?

- Tiến trình hành động để xây dựng được mỗi thành tố nội dung kiến thức

và toàn bộ chính thể kiến thức là như thế nào?

c Xác đinh tiến trình hoạt động DH cụ thể.

Việc xác định PPDH cụ thể một kiến thức Vật lí nào đó đòi hỏi GV suynghĩ, tìm cách giải đáp tốt nhất cho các câu hỏi sau:

- Kiểm tra, ôn tập hay bổ xung thêm cái gì và như thế nào, đế đảm bảo choIIS có trình độ tri thức xuất phát cần thiết?

- Làm thế nào để giác ngộ vấn đề, định hướng mục tiêu hoạt động học?

- Làm thế nào đế lôi cuốn HS tham gia giải quyết vấn đề, kiểm tra, địnhhướng hành động nhận thức cụ thể của HS như thế nào?

- Tổng kết và kiểm tra tri thức như thế nào?

Việc xác định tiến trình hoạt động DII cụ thể còn đòi hỏi GV xác định rõnguồn truyền đạt thông tin (lời nói, bảng, sách, TN, đồ dùng trực quan, các phầnmềm DII ); mức độ độc lập của IIS trong quá trình học tập, chiếm lĩnh tri thức(GV trình diễn hay đòi hỏi HS hành động đáp ứng yêu cầu đật ra; đòi hỏi HS thunhận tái tạo theo cái có sẵn; hay đòi hỏi HS phải tham gia tìm tòi, phát hiện, giảiquyết vấn đề); định rõ trình tự lôgíc của các hành động dạy và học (bao gồm cảcách sử dụng phương tiện DEL, tiến hành TN, trình bày bảng ) [30]

21

1.4 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạv học Vật lí vói sự

hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

1.4.1 Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

1.4.1.1 Thí nghiệm mô phỏng [15], [26], [28], [24]

a Khái niệm mô phỏng

Khi nói đến mô phỏng các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập tới môphỏng bằng máy tính Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác môphỏng là gì để mọi người đều thống nhất

- Waldrop (1992) quan niệm rằng mô phỗng là hình thái thứ ba của khoahọc giữa lý thuyết và thực nghiệm

- Arthur (1992) cho rằng ngày nay có ba cách thức để tiến vào khoa học đó

là lý thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính

- Theo Simmson và Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày một cáchngan gọn, đơn giản những yếu tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật,hoặc hiện tượng Mô phỏng là sự bắt chước các sự vật hoặc hiện tượng thực.Việc mô phỗng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc nhữngquy luật cơ bản nhất của hệ thống VL đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại Việc môphỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định Với cách hiểu về

mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TNMP là việc trình bày nhũng yếu tố cơbản nhất của một TNVL tuân theo những quy luật VL có thể được biểu diễnbằng những mô hình toán học xác định TNMP trên máy tính cho phép ngườidùng tương tác với thí nghiệm bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của thínghiệm nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình

- Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, mô phỗng là một đốitượng hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên máy vi tính mang đầy đủcác thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao táclên các đối tượng đó thì sẽ làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượnghay mối quan hệ giữa các đối tượng đó Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu đượcđối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu

TNMP được hiểu là các thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ và đốitượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệm trên

các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy luật nhưtrong thí nghiệm thực Do vậy, khi tiến hành thí nghiệm này HS sẽ dễ dàng khámphá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đối tượng.

b Phân loại mô phỏng

Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau:

- Mô phỏng VL (Physical simulations): Những mô phỏng loại này tạo điềukiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình

- Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn raquá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được

- Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): Những mô phỏng loại nàyhướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể

- Mô phỏng tình huống (Situational simulations): Những mô phỏng loại nàyđưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thựchiện những hoạt động đế giải quyết những tình huống này Với những mô phỏngnày, người học có thế làm các thí nghiệm hoặc thiết kế các mô hình

Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau:

- Trực quan hoá một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc địnhtrước;

- Trực quan hoá một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyết địnhbởi sự lựa chọn của người học từ một điếm xuất phát đầu tiên được mặc định trước;

- Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc thí nghiệm mà vốn dĩ khôngthể làm được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt;

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong mộtcông thức cố định;

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một

Cho dù phân loại như thế nào đi nữa thì mô phỏng đều có các đậc trưng là tạocái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổicác biến số và tuân theo các quy luật tương tác Việc sử dụng các mô phỗng trongdạy học có những ưu điểm nổi bật là đông đảo IIS có thể dễ dàng tham gia, giáthành hạ, độ an toàn cao, dễ dàng chuyển giao, làm giảm các rủi ro và căng thẳng,khuyến khích tinh thần xã hội hoá và hợp tác, điều chinh việc học thực tế hơn đểđạt hiệu quả học tập cao nhất và biến điều không thể thành có thế.

Theo tác giả Phạm Xuân Quế và Phạm Minh Vĩ, trong DHVL mô phỏngnhờ máy vi tính có thể phân loại như sau: Từ các tiên đề hay các mô hình (cácphương trình hay các nguyên lí VL) được viết dưới dạng toán học một cách địnhlượng hoặc từ các mối quan hệ có tính chất định tính giữa các đại lượng VLthuộc đối tượng nghiên cún Tùy theo cơ sở xuất phát khác nhau mà mô phỏng

sẽ khác nhau Neu xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạngtoán học một cách định lượng thì việc mô phỏng sẽ cho kết quả hoàn toàn địnhlượng Neu xuất phát từ các mối quan hệ có tính chất định tính thì kết quả chỉ mang

ý nghĩa định tính

Loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dướidạng toán học thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờmáy vi tính được gọi là mô phỏng định lượng hay mô phỏng chính xác Trongloại mô phỏng này, các đối tượng được mô phỏng tuân theo đúng các phươngtrình, nguyên lí VL

Dựa trên các mối quan hệ định tính của các đại lượng VL Các mối quan hệnày được mô phỏng nhờ các phần mềm gọi là mô phỏng định tính hay mô phỏngkhông chính xác Loại mô phỏng không chính xác này được sử dụng trong cáctrường hợp:

- Không cần thiết phải mô phỏng chính xác;

- Việc mô phỏng chính xác không cho phép với các lí do như không biếtđược mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng VL cần mô phỏng hoặc có biếtđược thì việc lập trình mô phỏng cũng hết sức khó khăn, mất nhiều thời gian

Như vậy, ta có hai loại mô phỏng: mô phỏng định lượng (hay mô phỏngchính xác) và mô phỏng định tính (hay mô phỗng không chính xác) Trong

Thí nghiệm thực Mô phỏng bằng máy vi tính

- Nghiên cứu trên vật gốc (về quá - Nghiên cứu trên mô hình (về

- Công cụ nghiên cứu là thiết bị - Công cụ nghiên cứu là máy vithí nghiêm, dụng cụ đo tính, chương trình phân mềm

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi - Các thao tác nghiên cứu: Thay đổigiá trị các đại lượng để đo các đại giá trị các biến số để tính toán giálượng khác trong thí nghiệm, thu thập trị các biến số khác (thuộc mô hình)

- Phân tích, xử lí dữ liệu đê đưa ra - Phân tích, xử lí dữ liệu đê đưa ra

25

dự đoán khoa học hay kiêm chứng dự đoán khoa học hay minh họa, mô

1.4.1.2 Thí nghiệm ảo [26], [28], [24]

TNA là tập họp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượnghọc tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng VL, hóa học, sinh học xảy ratrong tự' nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tươngtác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỗng những quátrình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòngthí nghiệm Theo Ruwei Yun và các cộng sự thì “thí nghiệm ảo” là một dạng

mô phỏng ba chiều của thí nghiệm thực bằng máy tính

Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, TNA là TNVL tồn tạithực trong môi trường ảo do máy vi tính tạo ra TNA cung cấp hầu hết các chứcnăng có thể tìm thấy trong thí nghiệm thực Dưới đây là mô hình các thủ tục tiếnhành TNA

Hình 1.4 Các thủ tục tiến hành TNA

- Phòng thí nghiệm ảo: cung cấp các linh kiện, thiết bị TNA để người dùng

có thể sử dụng để lắp ráp, thiết kế, xây dựng thí nghiệm

- Các thiết bị hỗ trợ: có thể dưới dạng văn bản, hình ảnh, Video clip nhằm giúp người dùng hiểu rõ về mục đích thí nghiệm, cơ sở VL, những thôngtin cơ bản về thí nghiệm đế dễ dàng sử dụng

- Các đoi tưọng, thiết bị ảo:cung cấp các đối tượng, thiết bị có các thuộc tính,chức năng cần cho TNA sẽ tiến hành

- Mối liên hệ giữa các đoi tưọng:là mối liên hệ bên trong của các đối tượngảo

- Các mô phỏng:mô phỗng các thao tác, sự tương tác qua lại giữa các đốitượng, giữa các đối tượng và kết quả thí nghiệm trong thế giới thực

- Tưong tác: chấp nhận những thao tác của người dùng, gửi lại cho họ kết

quả mô phỏng về kết quả thí nghiệm

- Theo dõi - Điều khiển: theo dõi, ghi nhận các bước thao tác của ngườidùng, các thông số của thí nghiệm để có kết quả xử lý cuối cùng

- Trợ giúp: cung cấp cho người dùng những hướng dẫn cần thiết khi tiếnhành thí nghiệm

1.4.2 Các đặc điêm của thỉ nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo [18], [24]

- Có khả năng nén dãn về thời gian Trong thí nghiệm thực, có các quátrình phải cần hàng chục phút mới thế hiện rõ (nóng chảy, đông đậc ) nhungtrong TNA có thế chỉ cần vài chục giây Ngược lại, có hiện tượng chỉ diễn ratrong vài phần của giây (nổ) nhưng trong TNA lại có thể chậm lại tới hàng phút, dễdàng quan sát

- TNMP và TNA giúp GV và HS tiến hành các thí nghiệm một cách chủđộng và rất tiện lợi trong quá trình tự học của IIS vì không phải vào phòng thínghiệm Các thí nghiệm có thế thực hiện ngay trên lóp học, trong giờ học ngoại

khóa hoặc ở nhà Bất cứ nơi nào có thể đật máy vi tính là ở đó có thể làm TNMP

và TNA Đặc điểm này thúc đẩy việc tự học của GV và HS ở trường và ở nhà,qua đó kiến thức và nhất là năng lực tự học được nâng lên, hạn chế lối dạy nhồinhét và lối học thụ động

- TNMP và TNA góp phần giúp ITS phát triển tư duy sáng tạo Một số

27

TNA giúp HS có thể lắp ráp theo ý tưởng của mình, đề ra các phưong án khácnhau hoặc tiến hành nhiều lần với cùng một thí nghiệm Từ đó HS có thể rút rađược những kết quả cần thiết, hoàn thiện tư duy, kịp thời điều chỉnh được cácquan niệm sai lệch TNMP và TNA có tính trực quan, dễ quan sát nên hiệu quả sưphạm cao.

- Đe thực hiện thí nghiệm, GV và IIS không mất nhiều thời gian chuẩn bịnhư khi thực hiện các thí nghiệm thực ở phòng thí nghiệm Tất cả các thí nghiệmđều đầm bảo thành công ngay, đầm bảo lượng kiến thức mà HS tiếp thu và tiến độthực hiện chương trình Tính thân thiện của các TNMP và TNA được thiết kế ngàycàng phù họp với người sử dụng

- Việc sử dụng TNMP và TNA tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiệnthiếu trang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đất tiền, dễ hỏng, các thiết bịnguy hiểm như điện thế cao, phóng xạ ; các thí nghiệm mà rất khó thực hiệnthành công Khâu bảo quản thiết bị TNMP và TNA là không cần đặt ra vì nó không

có thực

- Đối với GV, TNMP và TNA có thể sử dụng trong các giai đoạn khácnhau của quá trình dạy học Trong đó TNMP có tác dụng tạo ra các tình huống cóvấn đề Đối với IIS, TNMP tạo được hứng thú trong quá ừ ình học tập Qua thínghiệm, HS quan sát được các hiện tượng VL thỏa mãn nhu cầu tìm hiếu của cácem

1.4.3 Nguyên tắc sử (lụng thí nghiệm mô phỏng và thỉ nghiệm ảo trong dạy học vật lí [26], [28]

- Nguyên tắc 1: về sự kết họp giữa nội dung thí nghiệm hiển thị và kịch bản sư phạm

Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của thí nghiệm phải là sự kết hợp giữanội dung thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin và kịch bản sư phạm đã xây dựngnhằm biến nội dung thông tin thành kiến thức Do đó, một thí nghiệm hay, đẹpđến mấy nhưng nó có họp lý hay không, có biến được lượng thông tin thành kiếnthức hay không là ở kịch bản sư phạm của GV

- Nguyên tắc 2: Tập trung làm rõ, hưóng dẫn cho học sinh quan sát hiện

tượng chính

Các thí nghiệm muốn thu được nhiều số liệu, muốn dễ điều khiển, muốn đẹpthì đa số đều chứa các liên kết, các bộ phận phức tạp Vì vậy GV phải làm rõ chủđích của tùng bước thí nghiệm, làm rõ trọng tâm của thí nghiệm đó và đồng thời,qua đó hướng dẫn HS quan sát đúng theo mục đích giáo dục của thí nghiêm.

- Nguyên tắc 3: Tạo cơ hội cho học sinh tưong tác vói tài liệu, với thí nghiệm

Một sự nguy hiểm là đôi khi GV không kiếm soát được thí nghiệm và đồng

thời cũng làm cho HS tiếp nhận một cách thụ động, bỏ mất cơ hội tương tác giữa

HS - GV và HS - thí nghiệm Đây là một tai hại cho quá trình giảng dạy Do đó

GV cũng như người thiết kế các TNA cần nghiên cứu tìm ra hướng khắc phục

Có thể khắc phục theo các hướng sau:

+ Thiết kế thí nghiệm và kịch bản sư phạm làm sao để người học cùng với

GV tham gia vào xây dựng mô hình, nguyên tắc thí nghiệm

+ GV khuyến khích IIS tham gia vào thí nghiệm bằng các câu hỏi hay cáccuộc thảo luận về hiện tượng thí nghiệm, cải tiến TN hay hơn, chính xác hơn

- Nguyên tắc 4: Sự hòa họp giữa ảo và thực

TNA là ảo chứ không thực, không thể thay thế được kinh nghiệm thực tiễn, do

đó không nên tuyệt đối hóa TNA Thí nghiệm thực và ảo đều có mặt mạnh, mặtyếu khác nhau, hai loại hình này hỗ trợ cho nhau rất hiệu quả nhưng không thểthay thế hoàn toàn cho nhau được Tùy điều kiện thực tế nên sử dụng loại nào, mức

độ ra sao để có hiệu quả sử dụng cao nhất

1.4.4 Vai trò của thỉ nghiêm mô phỏng và thí nghiệm ảo với việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật tí [17J, [26], [28]

Các TNMP và TNA có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau củatiến trình DHVL với các mục tiêu cụ thể nhằm đạt được kết quả cao nhất của bàidạy học Qua thực tiễn sử dụng các mô phỏng và các TNA chúng tôi thấy rằngcác TNMP và TNA không thể thay thế hoàn toàn cho thí nghiệm thực Tuy nhiên,nếu sử dụng hợp lý chúng thì sẽ khai thác được những thế mạnh của các thí nghiệmnày mà các thí nghiệm thực rất khó hoặc đôi khi không thế thực hiện được Một sốkhả năng sử dụng chúng trong DHVL ở trường THPT như sau:

- Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầunhận thức tri thức mới cho người học;

29

- Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thí nghiệm;

- Hình thành và rèn luyện kĩ năng thiết kế thí nghiệm cho HS;

Vỉ dụ: Khi dạy bài định luật bảo toàn cơ năng, GV có thể trình bày TNMP dao

động của con lắc đơn và yêu cầu IIS nhận xét trong quá trình chuyển động củacon lắc đơn, động năng và thế năng thay đổi như thế nào? Giữa chúng có mối liên

hệ gì với nhau? Từ đó sẽ làm xuất hiện tình huống có vấn đề cần giải quyết đối vớiHS

Hình 1.5

1.4.4.2 Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thí nghiệm

Nhờ các thiết bị trình chiếu, GV có thể sử dụng các linh kiện ảo để giới thiệucho HS các linh kiện thí nghiệm, các chi tiết kỹ thuật Trong nhiều ừường hợpviệc sử dụng các linh kiện, thiết bị ảo như là một giải pháp tối ưu nhất Thế mạnhcủa các đối tượng ảo chính là tính tương tác GV có thể giới thiệu về đốitượng không nhũng ở trạng thái tĩnh mà cả ở trạng thái động nhờ tính tương táckhi thay đối các điều kiện của thí nghiệm, các thông số kỹ thuật của đối tượng

Vỉ dụ: Sử dụng các TNA để minh họa sự điều tiết của mắt, các tật của mắt

và cách khắc phục; sự tạo ảnh qua kính kúp, kính hiến, kính thiên văn

bị hoặc gây ra sự cố nguy hiểm Trong tình huống này thì các TNMP và TNA thật

sự phát huy thế mạnh, lĩ dụ: Khi giảng dạy về định luật Ohm trong toàn

mạch GV có thể sử dụng Crocodile Physics để hướng dẫn HS thiết kế mạchđiện đế từ đó có thể làm thí nghiệm thực ở dạng thí nghiệm chứng minh để hìnhthành định luật từ TN Thiết kế phương án thí nghiệm ừong môi trường TNA HS

có thể dễ dàng lựa chọn các linh kiện như bộ nguồn, điện trở, bóng đèn, các đồng

hồ đo, các dây nối HS có thể lắp ráp các linh kiện thành mạch điện, rồi tiến hànhTNA Hơn thế nữa khi làm TNA thay đổi nguồn điện đến một giá trị xác định nào

đó thì bóng đèn sẽ bị cháy Tình huống này giúp HS đề phòng và tránh khi làm thínghiệm thực

31