Tích cự hóa hoạt động nhận thức của học sinh khi dạy học bài hiệu ứng đốp le với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

Phát triển nguồn nhân lực công nghệ thông tin và ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển công nghệ thồng tin của đất nư

PHẦN MỞ ĐẦU1.Lý do chon đề tài

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của đất nước, nền giáodục Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể Tuy nhiên, để đáp ứngnhu cầu ngày càng cao của thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,đòi hỏi giáo dục cần có sự đổi mới toàn diện và sâu sắc Một trong nhữnggiải pháp quan trọng là nhanh chóng đổi mới phương pháp dạy học Nhận

định được điều đó Đảng và nhà nước ta đã xác định rằng :“ Công nghệ thông tin là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ đổi mới quản lý giáo dục, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo dục Phát triển nguồn nhân lực công nghệ thông tin và ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục là một nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa quyết định sự phát triển công nghệ thồng tin của đất nước “ (Chỉ thị số

55/2008/CT- BGD ĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTTtrong ngành GD giai đoạn 2008- 2012)

Qua thực tế các nhà khoa học sư phạm đều nhận định rằng việc nghiêncứu ứng dụng CNTT trong đổi mới phương pháp dạy học đã đem lại nhiềuhiệu quả rõ rệt mà phương pháp dạy học truyền thống không thể đạt được.Công nghệ thông tin tạo ra môi trường dạy học đa phương tiện kết hợpnhững hình ảnh, video, âm thanh, văn bản, biểu đồ , mô phỏng… được trìnhbày qua máy tính theo kịch bản vạch sẵn nhằm đạt hiệu quả tối đa qua mộtquá trình học đa giác quan Nhiều giáo viên đã có được những tiết dạy tốt tạođược sự tương tác, phát huy được tính chủ động và sáng tạo của người họcnhờ sử dụng công nghệ thông tin trong thiết kế bài giảng và hỗ trợ các hoạtđộng dạy học

Những thí nghiệm, tài liệu được cung cấp bằng nhiều kênh: kênh hình,kênh chữ, âm thanh sống động làm cho người học dễ thấy, dễ tiếp thu và

bằng suy luận có lý, học sinh có thể có những dự đoán về các tính chất,những quy luật mới.

Kĩ thuật đồ họa nâng cao có thể giúp mô phỏng nhiều quá trình, hiệntượng trong tự nhiên, xã hội, giúp học sinh có thể có cái nhìn toàn diện vếcác hiện tượng, quá trình đó

Để nâng cao chất lượng giáo dục thì đổi mới phương pháp dạy họctheo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học sinh (phươngpháp dạy học tích cực) là cấp thiết hiện nay Phương pháp dạy học tích cực

là những phương pháp nhằm phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo củangười học Do đó, phương pháp dạy học tích cực không phải là một phươngpháp cụ thể nào, mà bao gồm nhiều phương pháp, hình thức tổ chức và kĩthuật dạy học khác nhau, nhằm tăng cường sự tham gia của người học, tạođiều kiện phát triển tối đa khả năng học tập, năng lực giải quyết vấn đề củangười học Từ đó đem lại niềm say mê, hứng thú trong học tập và nghiên cứucho người học Một công cụ hỗ trợ đắc lực cho phương pháp dạy học tíchcực là CNTT

Hiện nay, ở các trường Trung học phổ thông, phương tiện dạy học cònrất hạn chế vì vậy mà việc dạy học vật lý thường mang tính chất thông báo,tái hiện, không có tính trực quan, đặc biệt trong dạy học chương “Sóng cơ.Sóng âm” Khi nghiên cứu về hiện tượng sóng âm, chúng ta dễ dàng cảmnhận được âm thanh, độ cao, độ to của âm Tuy nhiên, cơ chế truyền âm nhưthế nào, mô hình sóng âm trong không khí và cơ chế sóng âm tác động lên taigây cảm giác âm khó nghiên cứu do thiết bị thí nghiệm thực không mô tảđược

Đặc biệt, trong hiệu ứng Đốp-le có sự thay đổi tương đối của nguồn vớimáy thu, hiện tượng này không trực quan nên khó khăn cho học sinh khi phải

18.1 SGK [4], qua thí nghiệm học sinh chỉ có thể dừng lại ở việc nhận biếthiện tượng (có sự thay đổi tần số trong quá trình nguồn âm chuyển động sovới máy thu) mà khó giải thích được tại sao lại có hiện tượng như vậy Khidùng mô hình lý thuyết để giải thích sẽ không trực quan, khó thể hiện đượctại sao khi khoảng cách các đỉnh sóng thay đổi thì tần số nghe được lại thayđổi.

Ngoài ra, hiệu ứng Đốp-le có nhiều ứng dụng trong thực tế Trong lớphọc không có điều kiện quan sát, nghiên cứu các ứng dụng đó

Hiện nay, có rất nhiều phần mềm ứng dụng trong dạy học các bộ mônnói chung và các phần mềm chuyên biệt sử dụng trong giảng dạy môn vật lí.Các phần mềm này rất hữu ích cho hỗ trợ giảng dạy theo phương pháp dạyhọc tích cực như các phần mềm: MS PowerPoint, Crocodile physics, Phet ,

… Ta có thể kết hợp sử dụng các phần mền này một cách thích hợp để giúpcho học sinh những cái nhìn sâu sắc và trực quan về hiệu ứng Đốp-le trongsóng âm – Một hiệu ứng có rất nhiều ứng dụng trong thực tế đời sống hàngngày

Vì những lý do trên tôi chọn đề tài : Tích cự hóa hoạt động nhận thức

của học sinh khi dạy học bài Hiệu ứng Đốp-le với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin.

2.Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu một số sản phẩm CNTT trong dạy học vật lý cụ thể, nhắm phát huy tính tích cực của học sinh trong việc chiếm lĩnh kiến thức trong bài

Hiệu ứng Đốp-ple (Vật Lí 12 nâng cao).

3.Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Quá trình chiếm lĩnh kiến thức của học sinh một cách tích cực khi hoc

bài Hiệu ứng Đốp-ple nhờ sự hỗ trợ của CNTT

- Phạm vi nghiên cứu:

Tổ chức quá trình chiếm lĩnh kiến thức của học sinh một cách tích cực,

trong các giai đoạn của quá trình chiếm lĩnh kiến thức bài Hiệu ứng Đốp-ple.

4.Giả thuyết khoa học

Sẽ phát huy được tính tích cực và nâng cao chất lượng nắm vững kiến

thức bài Hiệu ứng Đốp-ple nếu xây dựng và sử dụng các sản phẩm công nghệ

thông tin được soạn thảo theo quan điểm về dạy học tích cực

5 Nhiệm vụ của đề tài

Để đạt được mục đích của đề tài tôi đã xác định được những nhiệm vụ chính sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận hiện đại về việc phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lí

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về vai trò thí nghiệm trong tổ chức hoạt

động nhận thức của học sinh khi học bài Hiệu ứng Đốp-ple.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về ứng dụng CNTT trong dạy học bài Hiệu ứng Đốp-ple

- Điều tra thực trạng dạy học bài Hiệu ứng Đốp-ple ở các trường

Trung học phổ thông

- Xây dựng tiến trình dạy học bài Hiệu ứng Đốp-le.

- Dự kiến thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi và hiệu quả khi sử

dụng công nghệ thông tin trong bài Hiệu ứng Đốp-le.

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu lý luận phương pháp trong dạy học Vật lí

- Nghiên cứu lý luận về ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu thực tiễn việc dạy bài Hiệu ứng Đốp-le ( Vật Lí 12 Nâng

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

6.4 Phương pháp thống kê trong giáo dục

7 Đóng góp của khóa luận

7.1 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu lý luận làm sáng tỏ vấn đề sau:

Vai trò của việc sử dụng các sản phẩm CNTT hỗ trợ dạy học nhằm pháthuy hoạt động nhận thức của học sinh một cách tích cực

7.2 Ý nghĩa thực tiễn

Những kết luận sư phạm góp phần làm rõ vai trò của ứng dụng công nghệ thông tin vào để tích cự hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong

dạy học bài Hiệu ứng Đốp-le Nhằm nâng cao chất lượng dạy học.

8 Cấu trúc khòa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, Khóa luận gồm 3 chương:

Chương 1 : Cơ sở lý luận và thực tiễn của ứng dụng công nghệ

thông tin trong dạy học Vật lí

1.1 Các ứng dụng cơ bản của công nghệ thông tin trong dạy học Vật lí1.2 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lí1.3 Tổ chức quá trình dạy học Vật lí dưới sự hỗ trợ của các phần mềndạy học theo hướng phát huy tính tích cự hoạt động nhận thức của học sinhtrong dạy học Vật lí

1.4 Thực trạng dạy học bài Hiệu ứng Đốp-le

Chương 2: Nghiên cứu một số sản phẩm công nghệ thông tin hỗ trợ

quá trình dạy học bài Hiệu ứng Đốp-ple

2.1 Mục tiêu dạy học

2.2 Xây dựng lựa chọn một số sản phẩm CNTT hỗ trợ quá trình dạy học

2.3 Xây dựng tiến trình dạy học bài Hiệu ứng Đốp-ple

Chương 3 : Thực nghiệm sư phạm

3.1 Mục đích, đối tượng , phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ỨNG DỤNG CÔNG

NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Các ứng dụng cơ bản của công nghệ thông tin trong dạy học vật lí

1.1.1 Sử dụng Multimedia

Multimedia là thuật ngữ gắn với công nghệ thông tin, có thể hiểumultimedia là phương pháp giới thiệu thông tin bằng máy tính, các thông tinnày được thể hiện dưới dạng: text (văn bản), graphics (hình họa), picture (ảnhtĩnh), animation (ảnh động), image (ảnh chụp), video-film, audio (âm thanh)[3, trang 93]

Multimedia = digital (text, audio-visual media) + hyperlink

Sức mạnh của multimedia là mang lại sự đa dạng và phong phú của cácdạng thông tin, làm cho hiệu quả thu thập và xử lí thông tin cao hơn nhiều sovới các nguồn tin chỉ là văn bản Những hoạt hình ba chiều sinh động, âmthanh nổi chất lượng cao, những hình ảnh đồ họa, ảnh chụp hay các đoạnphim được tạo nên từ các phương tiện kĩ thuật số đã tạo nên môi trường họctập sinh động [7]

Việc sử dụng multimedia trong dạy học Vật lí cho phép trình bày cáchình ảnh đẹp, quan sát các hiện tượng vật lí hay các thí nghiệm vật lí không

có điều kiện thực hiện trên lớp học; đảm bảo tính chân thực của các đối tượngnghiên cứu trước mắt người học Việc sử dụng các tài liệu điện tử như vậygiúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các hiện tượng vật lí, tiếp thu nhanh chóngkiến thức vật lí; làm tăng niềm tin vào tri thức, kích thích hứng thú, tạo động

cơ trong quá trình dạy học

1.1.2 Công nghệ thông tin hỗ trợ mô phỏng hiện tượng vật lí

Mô phỏng bao gồm sự mô hình hóa các hệ thống tự nhiên hay xã hội vàcho mô hình vận động nhằm hiểu được sâu sắc chức năng của hệ thống quaviệc lựa chọn ra các đặc điểm hay các hành vi đặc thù của các đối tượng vàviệc sử dụng các phương pháp gần đúng và các tiên đề đơn giản trong khi môphỏng Mô phỏng nhờ máy vi tính (computersimulation) là sự xây dựng môhình một đối tượng thật trên máy vi tính giúp cho việc nghiên cứu hoạt độngcủa đối tượng đó, với việc thay đổi các biến số của mô hình, cho phép ta dựđoán về hành vi của đối tượng [6, trang 16]

Mô phỏng các đối tượng nghiên cứu vật lí nhờ máy vi tính theo quanđiểm của lí luận dạy học hiện đại là một phương pháp nhận thức Nó xuấtphát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí vậtlí) được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương pháp tínhtoán trên mô hình nhờ máy vi tính để giải quyết các nhiệm vụ sau:

a, Mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình vật lí một cách trực quan và chính xác hơn để dễ quan sát và nghiên cứu

Không phải các quá trình nào xảy ra trong tự nhiên cũng dễ quan sát.Đối với chuyển động của chiếc thuyền, đoàn tàu thì việc quan sát để xác định

vị trí của chúng ứng với từng thời điểm hay quãng đường đi ứng với từngkhoảng thời gian trôi qua là dễ dàng Nhưng cũng có những quá trình trong tựnhiên không thể quan sát bằng mắt thường để xác định được các đại lượngcần thiết được vì quá trình xảy ra quá nhanh, hay quá chậm như quá trìnhsóng âm, quá trình phân rã, phóng xạ, Điều đó gây khó khăn trong việcnghiên cứu tìm ra qui luật của chúng

Với các chức năng ưu việt của nó, máy vi tính có khả năng mô phỏngtrực quan và chính xác bằng các mô hình kí hiệu các hiện tượng hay quá trình

vật lí trong tự nhiên Tuy nhiên việc mô phỏng chính xác đến đâu còn phụthuộc vào 2 yếu tố:

- Mức độ nhận thức của người nghiên cứu về qui luật phản ánh hiệntượng, quá trình vật lí

- Khả năng của người lập trình, sử dụng ngôn ngữ máy tính để phảnánh lại các qui luật đó chính xác đến chừng nào

Điều quan trọng là các nhà lí luận dạy học và giáo viên phải có được ýtưởng rõ rệt của việc sử dụng máy vi tính để giải quyết vấn đề gì, mà thiếu nóthì không thể có hiệu quả hay sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong dạy học

Ví dụ như, khi nghiên cứu chuyển động nhiệt của các phân tử chất khí,bằng mắt thường ta không nhìn thấy các phân tử khí chuyển động như thếnào Nhờ phần mềm mô phỏng trực quan ta chỉ cần load file quan sát hiệntượng và đồ thị Học sinh thấy được chuyển động nhiệt hỗn loạn, đồ thị mô tả

vị trí của một phân tử khí trong khối khí tại một thời điểm là một chấm đỏnhư hình 1.1

Hình 1.1: Mô phỏng chuyển động của các phân tử khí [15]

b, Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí để qua đó tìm ra các kiến thức mới (mối quan hệ, quy luật mới ) bằng con đường nhận thức lí thuyết

Ngoài khả năng mô phỏng một cách trực quan và chính xác các hiệntượng, quá trình vật lí, máy vi tính còn có thể tạo điều kiện cho người nghiêncứu đi sâu vào và tìm ra các mối quan hệ có tính bản chất của các hiện tượng,quá trình vật lí Sở dĩ thực hiện được điều đó là do các chức năng ưu việttrong việc tính toán và xử lí số liệu của máy vi tính Máy vi tính có khả năngrút ngắn thời gian tính toán, đặc biệt là khă năng có thể tìm ra lời giải các bàitoán mà trong điều kiện ở trường phổ thông với công cụ toán học còn thiếu vàkhông được bổ sung thì không có khả năng giải được.

Thêm vào đó, máy vi tính có khả năng hiển thị các kết quả tính toán, xử

lí số liệu dưới nhiều dạng trực quan khác nhau tạo điều kiện cho người nghiêncứu dễ phát hiện ra các mối quan hệ chứa đựng trong đó Kết quả mà máytính đưa ra không phải được phát biểu “bằng lời” (dưới dạng văn bản), màbiểu thị dưới dạng số, bảng biểu, đồ thị hay các hình ảnh động Từ các dạng

đó cho ta biết tồn tại các mối quan hệ mới có tính qui luật trong hiện tượng,quá trình vật lí đang nghiên cứu Như vậy, việc tìm ra các mối quan hệ mớinày là trên phương diện tính toán lý thuyết Kết quả này có được chấp nhậnhay không là phải được kiểm tra bằng thực nghiệm

Để tìm ra các kiến thức mới bằng con đường lý thuyết nhờ mô phỏngbằng máy vi tính, cần tiến hành theo các bước sau:

- Như mọi con đường nhận thức, quá trình nhận thức tìm ra kiến thứcmới bằng con đường lý thuyết ở đây bắt đầu từ "vấn đề" ( Hiện tượng, quátrình vật lí có vấn đề mà khi sử dụng những kiến thức cũ không thể giải quyếtđược) Để giải quyết vấn đề, cần phải xây dựng những tiên đề, mô hình vật lí,chúng được viết dưới dạng các biểu thức toán học

- Sau khi đã có tiên đề, mô hình, nhờ máy vi tính để tiến hành các suyluận logic, tính toán lý thuyết trên mô hình đó và hiển thị các kết quả tính toán

dưới dạng trực quan nhất để tạo điều kiện rút ra các kết luận về mối quan hệmới có tính qui luật của hiện tượng hay quá trình nghiên cứu.

- Kiểm tra tính đúng đắn của kết luận bằng thực nghiệm

- Sử dụng các kết luận đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm để giảithích và tiên đoán các hiện tượng liên quan

Ví dụ: ta có thể sử dụng máy vi tính trong việc mô phỏng dao động củacon lắc lò xo để qua đó đưa ra dự đoán về các kiến thức mới bằng con đườngnhận thức lý thuyết Từ việc quan sát các hình ảnh về quá trình dao động theophương thẳng đứng của con lắc trên trục tọa độ Oy, ứng với mỗi giá trị chotrước k m v x và đồ thị x,v,a theo thời gian của con lắc; cho phép ta suy ra, , ,0 0

các mối quan hệ có tính quy luật trong dao động của con lắc

Hình 1.2 Mô phỏng dao động của con lắc là xo và các đồ thị tương ứng

1.1.3 Công nghệ thông tin hỗ trợ các thí nghiệm vật lí

a, Công nghệ thông tin hỗ trợ cho việc phân tích băng hình ghi các quá trình vật lí thực

Trong Vật lí, có những quá trình do xảy ra quá nhanh hoặc quá chậmhoặc xảy ra trong không gian rộng khó quan sát, khó đo đạc bằng các phươngtiện, thiết bị đo thông thường trong phòng thí nghiệm việc nghiên cứu nó hếtsức khó khăn Để giải quyết các khó khăn đó, ngoài phương pháp mô phỏngtrên máy tính người ta còn sử dụng một số phương pháp khác như phươngpháp đánh tia lửa điện, phương pháp dùng thì kế hiện số và các cửa chắnquang điện, phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm… Tuy nhiên, với các thiết bịthực hiện theo phương pháp này thì lĩnh vực nghiên cứu và không gian nghiêncứu bị giới hạn, số liệu đo được không hoàn toàn chính xác, mất rất nhiều thờigian và công sức Để khắc phục các hạn chế kể trên, một trong các phươngpháp mới được đưa ra là phương pháp phân tích các băng ghi hình

Trong phương pháp phân tích các băng ghi, trước hết, các quá trình vật

lí thật được ghi vào băng hình nhờ một máy Videocamera có gắn thêm mộtthước đo toạ độ và một đồng hồ đo thời gian Sau đó, hình ảnh trong băng ghihình được quay lại trên Tivi hay chiếu lại trên màn ảnh to Nhờ chức năng cóthể quay hình chuyển động chậm lại và làm hình đứng im lại của máy (chứcnăng Stand by) cho phép ta quan sát cẩn thận quá tŕnh vật lí thực và xác địnhchính xác từng cặp giá trị của toạ độ và thời điểm tương ứng của vật Hơnnữa, nhờ chức năng quay lại băng ghi hình của máy, ta có thể quan sát quátrình vật lí đang nghiên cứu nhiều lần với các mục đích khác nhau tạo điềukiện thuận lợi cho việc quan sát các đối tượng nghiên cứu Tuy nhiên phươngpháp này thường mất nhiều thời gian trong khi thu thập, sử lí số liệu và việctrình bày kết quả thí nghiệm một cách chính xác

Để rút ngắng thời gian thu thập và sử lí số liệu cũng như trình bày kết

hình nhờ máy tính và các phần mềm tương ứng Nguyên tắc của phương phápnày là như sau: vì máy vi tính chỉ làm việc, tính toán với các cơ sở dữ liệu số,

vì thế trước hết các tín hiệu của băng ghi hình phải được chuyển hóa thànhdạng số nhờ một Card số (digital board) được cài đặt trong máy vi tính Đểmáy tính có thể sử dụng để phân tích, xử lí tính toán cần cài đặt một phầnmềm trong máy để giúp việc đọc các tín hiệu đã được số hóa, hiển thị lại quátrình Vật lí trên màn hình, thu thập sử lí các số liệu (lập bảng, vẽ đồ thị…)

Các giai đoạn của phương pháp phân tích băng ghi hình nhờ máy vitính trong dạy học Vật lí như sau:

- Bước 1: Quan sát quá trình Vật lí cần nghiên cứu Với chức năng của

phần mềm, ta có thể cho hình chuyển động như trong thực tế, có thể cho nóchuyển động chậm lại, chuyển động từng giai đoạn hay đứng yên tuỳ theomục đích nghiên cứu

- Bước 2: Xác định vị trí toạ độ và thời điểm tương ứng của vật chuyển

động thông qua lập bảng số liệu về quan hệ giữa toạ độ và thời gian trongchuyển động và vẽ đồ thị y, x theo t

- Bước 3: Phân tích, xử lí số liệu và trình bày kết quả của việc phân

tích, xử lí

- Bước 4: Đưa ra dự đoán (giả thuyết) về qui luật chuyển động và kiểm

tra tính đúng đắn của dự đoán, điều chỉnh dự đoán để tìm ra qui luật

Hình 1.3 Phần mềm phân tích băng ghi hình-Galile

Qua trình bày ở trên cho thấy, phương pháp phân tích băng ghi hìnhnhờ máy vi tính có các ưu điểm cơ bản sau:

- Cho phép nghiên cứu bằng thực nghiệm các quá trình vật lí thực tạo ratrong phòng thí nghiệm hay xảy ra trong cuộc sống hàng ngày

- Dễ dàng quan sát hiện tượng

- Thu thập số liệu dễ dàng, nhanh chóng và tương đối chính xác

- Việc phân tích, xử lí các số liệu thu thập được cũng như việc trình bàykết quả là hoàn toàn dễ dàng, chính xác, nhanh chóng và có tính thẩm mỹ cao

- Phạm vi nghiên cứu rộng hơn mà thời gian nghiên cứu lại được rútngắn đáng kể so với các phương pháp khác

- Trang thiết bị không tốn kém lắm

Mặc dù có khá nhiều ưu điểm cơ bản song ở phương pháp này có một

số khó khăn chủ yếu về kĩ thuật như: các băng ghi hình về các hiện tượng,quá trình vật lí cần phải được số hoá, tốn dung lượng lưu trữ, giáo viên và họcsinh cần làm quen với việc sử dụng các phần mềm này

Bộ cảm biến (sensor) Thiết bị ghép tương thích (interface)Máy vi tính có phần mền sử lí số liệu Màn hình hiển thị (Monitor) Đối tượng đo

b, Máy vi tính hỗ trợ các thí nghiệm Vật lí được ghép nối với máy vi

tính

Ứng dụng đặc biệt nhất của máy tính trong việc giảng dạy Vật lí là hỗ

trợ các thí nghiệm Vật lí được ghép nối với máy vi tính

Hình 1.4

Bộ thí nghiệm đệm không khí ghép nối với máy tính

Để hỗ trợ được các thí nghiệm vật lí máy vi tính cần được ghép nối với

các thiết bị thí nghiệm Dưới đây là sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm ghép

nối với máy vi tính về mặt nguyên tắc [17]

Sơ đồ 1.1: Hệ thống thiết bị thí nghiệm ghép nối với máy vi tính về mặt

nguyên tắc

Bộ phận cảm biến thu thập số liệu đo về đối tượng nghiên cứu Với

nguyên tắc làm việc của bộ cảm biến như sau: trong bộ cảm biến, các tương

tác của đối tượng đo lên bộ cảm biến dưới các dạng khác nhau như cơ, nhiệt,điện, quang, từ…v…v… được chuyển thành tín hiệu điện Mỗi một bộ cảmbiến nói chung chỉ có một chức năng hoặc chuyển tín hiệu cơ sang tín hiệuđiện hoặc chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện,… Sau khi tín hiệu điệnđược hình thành tại bộ cảm biến, nó sẽ được chuyển qua dây dẫn đến bộ phậntiếp theo trong hệ thống có tên là “thiết bị ghép tương thích” Tại thiết bị ghéptương thích này, các tín hiệu điện sẽ được số hoá một cách hợp lí để đưa vàomáy vi tính Các tín hiệu đã được số hoá này được coi là cơ sở dữ liệu và cóthể lưu trữ lâu dài trong máy vi tính.

Để thu thập số liệu đo, ứng với mỗi phép đo các đại lượng khác nhau,

ta thường phải dùng các bộ cảm biến khác nhau Để số hoá các tín hiệu điện

từ bộ cảm biến chuyển tới, với một bộ ghép tương thích (Interface) ta có thể

số hoá các tín hiệu điện của nhiều loại bộ cảm biến khác nhau như: chuyểnđộng, gia tốc, lực, áp suất, nhiệt độ, âm, ánh sáng v v Các bộ ghép tươngthích này có thể được lắp đặt vào bên trong của máy vi tính, ví dụ nhưInterface IEEE-488 của hăng Phywe Cộng hòa liên bang Đức Song hiện nay,nhiều bộ ghép tương thích được chế tạo có thể lưu trữ được dữ liệu mà khôngcần máy vi tính và được lắp ngoài máy vi tính ví dụ như Science Workshop

500 Interface, Science Workshop 700 Interface hay Science Workshop 750Interface của hãng Pasco (Mĩ)

Sau khi các tín hiệu đã được số hoá, có thể sử dụng máy vi tính (đã càiđặt phần mềm thích hợp) để tính toán, xử lí các tín hiệu số này theo mục đíchcủa người nghiên cứu Ví dụ như ta có thể lập bảng số liệu về mối quan hệgiữa các đại lượng mà bộ cảm biến đã thu thập được hay vẽ đồ thị về mốiquan hệ này, …

Như vậy tiến trình làm thí nghiệm Vật lí được ghép nối với máy vi tínhcũng tương tự như tiến trình thí nghiệm Vật lí thông thường gồm các bướcnhư sau:

- Bước 1: Tiến hành thí nghiệm để có thể quan sát được hiện tượng,

quá trình vật lí cần nghiên cứu

- Bước 2: Thu thập số liệu đo Khâu thu thập số liệu đo là khâu hết sức

quan trọng trong thực nghiệm Ở các thí nghiệm không ghép nối máy vi tính,công việc này thường được làm thủ công và thường tốn nhiều thời gian, côngsức, ở nhiều thí nghiệm công việc này là khó khăn đối với giáo viên và họcsinh Song ở các thí nghiệm được hỗ trợ của máy vi tính các số liệu đã được

tự động thu thập nhờ bộ cảm biến rồi truyền đến bộ ghép tương thích đưa vàomáy vi tính Do được tự động hoá hoàn toàn nên việc thu thập số liệu đo này

ở thí nghiệm ghép nối với máy vi tính xảy ra cực kì nhanh, trong vài chụcgiây, ta có thể có ngay các số liệu đó trên màn hình máy tính

- B ước 3: Xử lí số liệu đo (thông qua tính toán, đối chiếu, so sánh )

và trình bày kết quả xử lí Trên các số liệu đã thu thập được, cũng nhờ máy vitính và phần mềm, ta có thể phân tích, xử lí số liệu (theo các chương trình dophần mềm định sẵn) Ý định phân tích, xử lí số liệu như thế nào là hoàn toàn

do người nghiên cứu (giáo viên hay học sinh) đặt ra Còn các phép tính toán

cụ thể, lập các biểu bảng, vẽ các đồ thị về các mối quan hệ giữa các đại lượngđang nghiên cứu đều do máy vi tính thực hiện và được hiển thị ngay trên mànhình máy tính chỉ sau vài chục giây tới vài phút

- Bước 4: Từ các kết quả xử lí đó, tìm ra (trong thí nghiệm khảo sát)

hay chứng tỏ (trong thí nghiệm minh hoạ) sự tồn tại các mối quan hệ có tínhqui luật trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu

Ví dụ: Khi ta làm thí nghiệm về tính dẫn nhiệt của vật liệu, trong thí

nghiệm này ta cần tìm được mối quan hệ giữa sự tăng nhiệt độ của vật theo

thời gian phụ thuộc vào vật liệu như thế nào Khi dùng thiết bị thí nghiệmtruyền thống ta tiến hành như sau: treo 3 thanh kim loại được làm từ các chấtliệu khác nhau trên cùng 1 giá đỡ sao cho chúng nằm ngang Đồng thời nungnóng 1 đầu của 3 thanh kim loại bằng cùng 1 ngọn lửa dèn cồn, sau mỗikhoảng thời gian giống nhau dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ của các thanh kimloại, sau đó ghi và sử lí số liệu, kết quả có thể trình bày bằng đồ thị biểu diễn

sự biến đổi nhiệt độ theo thời gian Còn khi ta tiến hành thí nghiệm với cácdụng cụ ghép nối với máy tính thì công việc thu thập số liệu, sử lí số liệu sẽ

tự động hoàn toàn , chính xác và rất nhanh chóng Để thu thập các thông số vềchuyển động của đối tượng đo, ở đây có một bộ phận đảm nhiệm, gọi là bộcảm biến nhiệt; bộ phận này có nhiệm vụ ghi và lưu trữu các tín hiệu về nhiệt

độ của vật và thời điểm tương ứng với nhiệt độ đó (dưới dạng tín hiệu điện).Các tín hiệu điện này được đưa đến thiết bị ghép nối tương thích Tại các thiết

bị ghép nối tương thích, các tín hiệu điện này được số hóa để đưa vào máy vitính Tại máy tính ta ra lệnh cho máy lưu trữu các số liệu này vào bộ nhớmáy Sau đó cho máy tính sử lí số liệu như ý muốn ví dụ như lập bảng nhiệt

độ của từng thanh kim loại theo thời gian hay vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộccủa nhiệt độ vào thời gian của đầu thanh không được nung Mỗi một côngviệc này chỉ mất độ vài giây, cho ngay kết quả trên màn hình Việc hiển thịcác kết quả trên màn hình cũng rất rõ ràng, khoa học và tiện lợi với các màusắc làm nổi bật những dấu hiệu cần quan tâm, như mối quan hệ giữa thời gian

và nhiệt độ của mỗi vật liệu trên cùng một biểu đồ

Từ việc so sánh trên, cho ta thấy thí nghiệm được hỗ trợ bằng máy vitính có một số ưu điểm sau:

- Có tính trực quan cao hơn trong việc tŕnh bày số liệu đo, hiển thị kếtquả

- Tiết kiệm rất nhiều thời gian do thu thập cũng như xử lí số liệu hoàntoàn tự động.

- Cho phép thu thập nhiều bộ dữ liệu thực nghiệm trong thời gian rấtngắn

- Độ chính xác cao của các số liệu đo cũng như kết quả tính toán cuốicùng do sử dụng các thiết bị hiện đại và phương pháp tính hiện đại

- Tiết kiệm thời gian lắp đặt thí nghiệm (vì nói chung các thiết bị vitính và các thí nghiệm ghép nối với chúng có ít chi tiết hơn)

- Để có thể sử dụng được các thí nghiệm có ghép nối với thiết bị vi tínhthì không đòi hỏi ở người sử dụng biết kiến thức đặc biệt về kĩ thuật vi tính,

và không cần biết về ngôn ngữ lập trình

Mặc dù thí nghiệm được ghép nối với máy vi tính có nhiều ưu điểm,song hiện nay ở nước ta chủ yếu mới sử dụng trong các trường đại học, cònchưa được sử dụng ở đa số các trường phổ thông Vì những lí do sau:

- Người sử dụng cần có thời gian làm quen máy vi tính

- Các thiết bị như các bộ cảm biến, các thiết bị ghép tương thích vàthiết bị thí nghiệm tương ứng tương đối đắt tiền

- Đặc biệt ở Việt nam còn quá ít các nghiên cứu về lý luận cũng nhưthực tiễn về vấn đề này để có những đánh giá đúng mức độ quan trọng của nó

Điều kiện hiện nay, một trong các vấn đề đặt ra đối với các nhà nghiêncứu cũng như giáo viên là từng bước nghiên cứu về việc sử dụng phối hợp hailoại thí nghiệm để đạt được hiệu quả dạy học cao nhất

Vì các tính năng ưu việt của việc sử dụng thí nghiệm ghép nối với cácthiết bị vi tính, thực tế trên thế giới hiện nay, các thiết bị thí nghiệm nghiêncứu (không chỉ riêng trong Vật lí mà còn trong tất cả các ngành khoa học) đềughép nối với thiết bị vi tính, cho nên trong nhà trường phổ thông cần từngbước tạo điều kiện cho học sinh- những người chủ tương lai của đất nước

trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hoá - làm quen dần với các thínghiệm có ghép nối với các thiết bị vi tính bên cạnh các thí nghiệm với cácthiết bị đo và cách xử lí số liệu truyền thống.

1.2 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lí

Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh là một trong các nhiệm

vụ chủ yếu của người thầy trong quá trình dạy học, nó luôn là trung tâm chú ýcủa lý luận và thực tiễn dạy học Vậy tính tích cực là gì?

Tính tích cực là biểu thị sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối

tượng Tính tích cực cũng là khái niệm biểu thị cường độ vận động của chủthể khi thực hiện một nhiệm vụ giải quyết một vấn đề nào đấy [12,Trang463]

Sự nỗ lực ấy diễn ra trên nhiều mặt như: sinh lí, tâm lí, xã hội, nó chịuảnh hưởng của nhiều nhân tố như nhu cầu, động cơ, hứng thú thú và có mốiquan hệ mật thiết với tính tự lực, với xúc cảm và ý chí…

Tính tích cực nhận thức là tính tích cực xét trong điều kiện, phạm vi

của quá trình dạy học, chủ yếu được áp dụng trong quá trình nhận thức củahọc sinh

Theo lý thuyết, tính tích cực nhận thức bao gồm: sự lựa chọn đối tượngnhận thức; đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải quyết

Có thể phân chia sự phát triển tính tích cực nhận thức là ba mức độ:

- Tính tích cực tái hiện: chủ yếu dựa vào trí nhớ để tái hiện những điều

đã nhận thức được

- Tính tích cực sử dụng: qua việc vận dụng các công cụ, khái niệm,định lí, định luật,… để giải quyết một nhiệm vụ học tập nào đó các em phảiphân tích, suy nghĩ, tìm tòi để tự lực đưa ra những phương án khác nhau, nhờđấy mà nhu cầu, hứng thú nhận thức và óc sáng tạo phát triển

- Tính tích cực sáng tạo: đây là mức độ phát triển cao nhất của tính tíchcực Nó đặc trưng cho những suy nghĩ riêng của mình, vượt ra khỏi khuônmẫu, máy móc nhằm tạo ra cái mới, cái bất ngờ, có giá trị Tạo điều kiện cho

sự phát triển các khả năng và tiềm năng sáng tạo của cá nhân

Tích cực hóa là một tập hợp các hoạt động của thầy giáo và các nhà

giáo dục nói chung, nhằm biến người học từ thụ động thành chủ động, từ đốitượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quảhọc tập

Khi nghiên cứu về vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức của họcsinh, hệ thống đề tài về vấn đề này hết sức phong phú và đa dạng bao gồmnhững vấn đề lí thuyết và thực tiễn, những vấn đề chung và vấn đề riêng Ta

đi nghiên cứu những vấn đề quan trọng sau: những biểu hiện của tính tích cựcnhận thức, đặc điểm của tính tích cực nhận thức của học sinh, những nhân tốảnh hưởng tới tính tích cực nhận thức, hứng thú và vấn đề tích cực hóa, cácbiện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thứ

1.2.1 Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức

a Những dấu hiệu biểu thị tính tích cực

Thứ nhất, những dấu hiệu bề ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú

Hứng thú nhận thức là thái độ, là sự lựa chọn của cá nhân về đối tượngnhận thức, trong đó cá nhân không chỉ dừng lại ở những đặc điểm bên ngoàicủa sự vật, hiện tượng mà hướng vào các thuộc tính bên trong của sự vật hiệntượng muốn nhận thức Hứng thú nhận thức là động cơ quan trọng của quátrình nhận thức mà thường biểu hiện ra bên ngoài dưới dạng tính tò mò, lòngkhao khát cái mới,… Việc thỏa mãn hứng thú còn tạo ra hứng thú mới, nângcao mức độ hoạt động nhận thức

Nhu cầu nhận thức được hiểu là lòng ham thích, sự mong muốn tìmhiểu và nhận thức thế giới xung quanh, được tạo ra bởi những đòi hỏi tất yếu

của cá nhân để tồn tại và phát triển, là động lực tích cực của cá nhân đối vớiviệc cải tạo hoàn cảnh xung quanh Nhu cầu nhận thức vừa là tiền đề vừa làkết quả của quá trình nhận thức.

Sự kích thích nhu cầu, hứng thú nhận thức trong quá trình học tập chủyếu dựa vào nội dung dạy học Nếu nội dung dạy học chứa đựng các yếu tốmới, hấp dẫn thì sẽ càng kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của các em vàthúc đẩy hoạt động nhận thức phát triển

Dấu hiệu thể hiện nhu cầu hứng thú nhận thức của học sinh:

- Thích thú, chủ động tiếp xúc với đối tượng Các em hay đặt ra nhữngcâu hỏi và những thắc mắc với giáo viên, đối với người lớn và yêu cầu đượcgiải thích Các thầy giáo cần trả lời kịp thời những câu hỏi do các em đưa ra

và kích thích các em đặt câu hỏi

- Chú ý quan sát, chăm chú lắng nghe và theo dõi những gì thầy cô làm

- Giơ tay phát biểu, nhiệt tình hưởng ứng, bổ sung ý kiến vào câu trả lờicủa bạn và thích tham gia vào các hoạt động học tập

Thứ hai, những dấu hiệu bên trong như sự căng thẳng trí tuệ, sự nỗ lực

hoạt động, sự phát triển của tư duy, ý chí và xúc cảm Ta chỉ có thể phát hiện

ra những dấu hiệu bên trong này thông qua việc tích lũy một lượng thông tin

đủ lớn các dấu hiệu bên ngoài

Thứ ba, kết quả học tập Chỉ tích cự học tập một cách thường xuyên,

liên tục, tự giác mới có kết quả học tập tốt

chép theo ý riêng của mình), tích cực suy nghĩ, tìm tòi, tham gia giải quyếtvấn đề.

- Sự tập chung chú ý của học sinh trong tiến trình bài học: hoàn toànkhông chú ý (nói chuyện riêng, làm việc riêng, không tập chung); chú ý giảtạo ( ngồi nghiêm chỉ nhưng đầu óc trống rỗng); chăm chú theo dõi, quan sát,tập trung chú ý cao độ

- Hứng thú nhận thức của học sinh: không thích, bình thường (khôngthể hiện thích hay không), thích, rất thích

- Kết quả học tập: có thể đo kết quả học tập bằng 2 phương án:

+ Đánh giá kết quả nhận thức (điểm số )

+ Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức kĩ năng: ghi nhớ (nhớ lại, táihiện, nhận biết), hiểu bài ( hiểu vấn đề, có thể trình bày lại vấn đề bằng ngônngữ của mình), có khả năng vận dụng, sáng tạo ( có cách giải quyết độc đáo,nghĩ ra các cách giải quyết độc đáo)

Để nhận biết một cách đơn giản mức độ tích cực của học sinh, ta có thểthông qua các vấn đề sau:

- Có tự giác học tập không?

- Thực hiện nhiệm vụ của giáo viên theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa?

- Tích cực nhất thời hay thường xuyên?

- Tích cực càng cao hay càng giảm?

- Có kiên trì vượt khó không?

- Có sáng tạo trong học tập không?

- Có tiến bộ trong học tập không?

- Kết quả kiểm tra, học tập có tốt không?

1.2.2 Đặc điểm tính tích cực nhận thức của học sinh

Tích cực nhận thức của học sinh có các đặc điểm sau:

- Tính tích cực của học sinh có hai mặt: tự phát ( yếu tố tiềm ẩn, bẩm

sinh) và tự giác ( tích cực có mục đích, đối tượng rõ rệt)

- Tính tích cực nhận thức phát sinh không chỉ từ nhu cầu nhận thức mà

cả từ những nhu cầu bậc thấp như nhu cầu sinh học, nhu cầu đạo đức, nhu cầuthẩm mỹ, giao lưu văn hóa…

- Tính tích cực nhận thức và tích cực học tập có mối quan hệ chặt chẽ

với nhau nhưng không phải là một Tích cực học tập chỉ là những biểu hiệntích cực bên ngoài mà không phải là tích cực trong tư duy

- Ngày nay dạy học tích cực có thể xem là một trong những đặc điểm

quan trọng nhất của nhà trường hiện đại Dạy học tích cực có nhiều khác biệtvới dạy học truyền thống như sau:

Bảng 1.1: So sánh dạy học tích cực và dạy học truyền thống

Dạy học truyền thống Dạy học tích cực

Cung cấp sự kiện nhớ tốt, đọc

thuộc

Cung cấp kiến thức cơ bản, chọn lọc

Giáo viên là nguồn kiến thức duy

nhất

Ngoài kiến thức được học ở lớp, còn

có nhiều nguồn kiến thức khác: bạn

bè, phương tiện thông tin đại chúngHọc sinh làm việc một mình Tự học, kết hợp với tổ nhóm và sự

giúp đỡ của thầy giáoDạy thành từng bài riêng biệt Hệ thống bài tập

Coi trọng trí nhớ

Coi trọng độ sâu của kiến thức,không chỉ nhớ mà suy nghĩ, đặt ranhiều vấn đề mới

Ghi chép tóm tắt

Làm mô hình, sơ đồ, bộc lộ cấu trúccủa bài học giúp học sinh dễ nhớ vàvận dụng

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

Không gắn lý thuyết với thực Lý thuyết kết hợp với thực hành, vận

Dùng thời gian học để nắm kiến

thức do thầy truyền thụ

Cổ vũ học sinh tìm tòi, bổ sung kiếnthức đã có

Nguồn kiến thức hạn hẹp Nguồn kiến thức rộng rãi

- Tính tích cực của các đối tượng, lứa tuổi, trình độ… khác nhau là rấtkhác nhau Vì thế để đề suất những biện pháp giáo dục thích hợp giáo viêncần chú ý tới đặc điểm này

1.2.3 Nhân tố ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức

Tính tích cực nhận thức của học sinh tuy nảy sinh trong quá trình họctập nhưng nó lại chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố và là hậu quả của nhiềunguyên nhân có những nguyên nhân phát sinh trong lúc học, có những nguyênnhân xuất phát từ nhân cách của học sinh Giáo viên cần phải biết để từ đóxây dựng kế hoạch hoạt động một cách khoa học và có hiệu quả

Nhìn chung tính tích cực nhận thức phụ thuộc vào những nhân tố sau:

Bản thân học sinh: Đặc điểm hoạt động trí tuệ, năng lực (hệ thống tri

thức, kĩ năng, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, sự trải nghiệm cuộc sống),tình trạng sức khỏe, tình trạng tâm sinh lí ( chú ý, hứng thú, nhu cầu,cảm xúc,

ý trí ), phẩm chất (đạo đức, thẩm mỹ, tinh thần trách nhiệm, yêu khoa học,

…)

Nhà trường: Chất lượng quá trình dạy học, quan hệ thầy trò, không khí

đạo đức trong nhà trường

Gia đình: gia đình có ảnh hưởng cực kì quan trọng không những tới

tính tích cực nhận thức mà còn tới nhân cách và toàn bộ cuộc đời của các em.Qua bố mẹ các em được truyền lại những tố chất cần thiết, là tiền đề cho sựphát triển trí tuệ và gia đình có thể bù đắp, cải tạo cho các tố chất di truyền đóphát triển Truyền thống gia đình cũng ảnh hưởng rất lớn tới các em thôngqua tấm gương của bố mẹ và không khí đạo đức chung của gia đình

Việc tham gia trực tiếp giáo dục con cái, sự quan tâm theo dõi, độngviên nhắc nhở thường xuyên của bố mẹ có ý nghĩa vô cùng quan trọng và ảnh

hưởng hết sức to lớn đối với tinh thần học tập, rèn luyện đạo đức và kết quảhọc tập của các em.

Xã hội: Yêu cầu xã hội quyết định mục tiêu, chương trình, mục tiêu dạy

học trong nhà trường Các tổ chức xã hội trong nhà trường như các nhóm bạn,đoàn thanh niên, tập thể lớp,… đã luôn động viên, giúp đỡ nhau trong quátrình học tập, cố gắng vươn lên trong các kì thi vì danh dự nhà trường, lớphọc và bản thân Đó là những động lực xã hội rất quan trọng của tính tích cựchọc tập

Như vậy, có thể nói tính tích cực nhận thức của học sinh chịu ảnhhưởng của rất nhiều nhân tố Nhưng nhân tố nhà trường đặc biệt người thầykhi đứng lớp giữ vai trò quan trọng nhất trong việc tích cực hóa hoạt độngnhận thức của học sinh Nhà trường cần phối hợp các nhân tố trên để phát huytinh thần tích cực học tập của các em nhằm nâng cao chất lượng học tập

Trong các nhân tố trên có những nhân tố ảnh hưởng hàng ngày cũng cónhững nhân tố chỉ ảnh hưởng trong quá trình lâu dài, dưới ảnh hưởng của rấtnhiều tác động Vì vậy, việc tích cực hóa hoạt động nhân thức của học sinhđòi hỏi một kế hoạch lâu dài và toàn diện khi phối hợp hoạt động của giađình, nhà trường và xã hội

1.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức

Phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh không phải là vấn đềmới Từ thời cổ đại các nhà sư phạm tiền bối như Khổng Tử, Aristot… đã nóiđến tầm quan trọng to lớn của việc phát huy tính tích cực, chủ động của họcsinh và đã nêu ra được nhiều cách phát huy tính tích cự của học sinh Từ đóđến nay có rất nhiều các nhà sư phạm đã nghiên cứu về vấn đề này và đã cónhiều công trình nghiên cứu thành công về vấn đề này Ở Việt Nam các nhà

lý luận dạy học cũng đã viết nhiều về tính tích cực nhận thức

Gần đây, tư tưởng dạy học tích cực sáng tạo đã là một chủ trương quantrọng của Đảng, nhà nước và của ngành giáo dục nước ta Để nâng cao tínhtích cực nhận thức của học sinh có rất nhiều biện pháp, ta có thể chia thànhcác nhóm biện pháp như sau:

a, Nhóm biện pháp cho giáo viên đứng lớp

Nhóm biện pháp này rất quan trọng vì nó tác động trực tiếp đến họcsinh và về thời gian thì dạy học chiếm hơn 80% hoạt động của nhà trường Nórất phong phú, đa dạng bao gồm một số vấn đề sau:

- Giác ngộ ý thức học tập, kích thích tinh thần trách nhiệm và hứng thúhọc tập của các em bằng cách nói lên ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn, tầm quantrọng của vấn đề nghiên cứu

- Kích thích hứng thú qua nội dung: Tùy thế mạnh của từng môn màcách kích thích hứng thú sẽ khác nhau Nhưng nhìn chung, muốn kích thíchđược hứng thú của học sinh thì nội dung phải mới, nhưng cái mới ở đây phảiliên hệ và phát triển cái cũ, phát triển những kiến thức và kinh nghiệm mà các

em đã có Kiến thức đó phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt và suynghĩ hàng ngày, phải thỏa mãn nhu cầu nhận thức và thực tiễn của các em

- Kích thích hứng thú qua phương pháp dạy học: điều này phụ thuộcvào sự nhạy cảm và tài năng sáng tạo của người thầy

Để tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh phải phối hợp nhiềuphương pháp với nhau, những phương pháp có tác dụng tốt nhất trong việctích cực hóa họat động nhận thức là: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; thínghiệm, thực hành, sử dụng các phương tiện hiện đại; thảo luận, tự học ; tròchơi học tập…

- Sử dụng các phương tiện dạy học, đặc biệt là các phương tiện hiện đại

- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: Cá nhân, nhóm,tập thể lớp,…; làm việc trong lớp, phòng thí nghiệm…; tổ chức tham quan,các hoạt động nội khóa, ngoại khóa đa dạng…

- Ngoài ra có thể tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh theonhiều biện pháp khác như: Thầy giáo, bạn bè động viên khen thưởng khi cóthành tích học tập tốt; luyện tập với các hình thức khác nhau, vận dụng kiếnthức vào thực tiễn các tình huống mới; kích thích tính tích cực qua thái độ,cách ứng xử giữa thầy giáo và học sinh; phát triển kinh nghiệm sống của họcsinh trong học tập; kiểm tra đánh giá kết quả học tập…

b, Nhóm biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức thông qua các hoạt động giáo dục

Nhóm biện pháp này thường được triển khai qua các sinh hoạt tập thểlớp, sinh hoạt đoàn, đội qua các hoạt động giáo dục trong và ngoài nhà trườngnhư tham quan, cắm trại, tổ chức sinh hoạt văn nghệ hay các buổi giao lưu, tổchức tham gia các đội thanh niên tình nguyện

c, Nhóm biện pháp thông qua tác động của gia đình

Cha mẹ, anh chị cũng là những người thầy, người bạn gần gũi nhất đãnuôi dạy các em nên được các em thương yêu, tin cậy Vì vậy lời khuyên củacha mẹ, anh chị có ảnh hưởng rất lớn tới các em

Gia đình cũng là nơi bồi dưỡng, tạo điều kiện để các phẩm chất nhâncách của các em được phát triển toàn diện: trí tuệ, tâm hồn, ý chí, xúc cảm,thể lực,…làm nền cho tính tích cực nhận thức phát triển ở mức độ cao và bềnvững

Ngoài bố mẹ, anh chị thì ông, bà, chú, bác, cô, dì,… bà con nội ngoại,

họ tộc cũng có tác dụng to lớn đến tinh thần và ý thức học tập

d, Nhóm biện pháp do xã hội tác động

Xã hội có tác động rất to lớn đến tinh thần, ý thức học tập của các em.

Xã hội xác định mục đích dạy học – đó là mô hình nhân cách mà toàn bộ hoạtđộng của nhà trường hướng tới Trong xã hội hiện nay, trong điều kiện toàncầu hóa, hội nhập kinh tế thế giới hiện nay “đào tạo con người tích cực, năngđộng, sáng tạo” là yêu cầu, nhiệm vụ chính mà xã hội đặt ra trước nhà trường

1.3 Tổ chức quá trình dạy học vật lý dưới sự hỗ trợ của các phần mền dạy học theo hướng phát huy tính tích cự hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo được sơ đồ hóa như sau [6]:

Sơ đồ 1.2: Chu trình sáng tạo khoa học theo Ra-zu-mốp-xki

Việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh phỏng theo con đườngtìm tòi của các nhà khoa học theo chu trình trên thường gặp khó khăn trongcác giai đoạn mà khi hoạt động trong các giai đoạn đó thì tính tích cực củahọc sinh sẽ được phát triển như: đề xuất mô hình - giả thuyết trừu tượng, xâydựng phương án thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm để kiểm tra hệ quả

Trong dạy học Vật lí, trong hệ thống các phương pháp dạy học nhằmtích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh thì dạy học giải quyết vấn đề

là phương pháp có thể áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh khác nhau ởnhiều vùng miền khác nhau Để phát huy đầy đủ vai trò tự chủ của học sinhtrong hoạt động cá nhân và thảo luận tập thể nhằm giải quyết vấn đề cũng như

Mô hình (giả thuyết trừu tượng) Các hệ quả suy ra từmô hình

Các sự kiện suất

1 Tình huống có tiềm ẩn vấn đề Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề

2 Phát biểu vấn đề

3 Giải quyết vấn đề: Suy đoán, thực hiện giải pháp

Pha thứ hai: HS hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề

4 Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét sự phù hợp của lý thuyết và thực nghiệm

5 Trình bày, thông báo, thoả luận, bảo vệ kết quả Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới

6 Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

vai trò của giáo viên trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng các hoạt động

đó thì với mỗi nhiệm vụ nhận thức cần phải được thực hiện theo các pha mỗipha lại chia thành các giai đoạn khác nhau tương ứng với các giai đoạn trongtiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học như sơ đồsau [6]

Sơ đồ 1.3: Các pha của tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây dựng,

bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Theo đó, trong phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, điều cần thiết là

tắc là phải “kích thích tư duy” tạo ra hứng thú tìm tòi, khám phá cho ngườihọc Việc tạo một tình huống có vấn đề hay, có cơ sở khoa học và tạo đượchứng thú cho học sinh là một bước rất quan trọng trong việc vận dụng phươngpháp dạy học này.

Theo chu trình sáng tạo khoa học của Ra-zu-mốp-xki, để có cơ sở đềxuất mô hình - giả thuyết trừu tượng, vấn đề hết sức quan trọng là làm thế nào

có thể thu thập được các thông tin liên quan đến đối tượng cần nghiên cứu(với tư cách là các sự kiện xuất phát), để tạo điều kiện cho tư duy trực giác,đưa ra mô hình-giả thuyết trừu tượng Một cách tương tự, trong dạy học giảiquyết vấn đề, để tạo một tình huống có vấn đề cũng cần phải có các dữ kiệnban đầu, phù hợp với kiến thức đã học Trong dạy học Vật lí, tùy theo các đốitượng nghiên cứu cụ thể mà các phương tiện dạy học truyền thống có thể hoặckhông thể hỗ trợ cho việc thu thập các thông tin này Ví dụ như khi nghiêncứu về “Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ ‒ Ma-ri-ốt” (Vật lý 10), việcthu thập số liệu về sự biến đổi thể tích và sự biến đổi áp suất tương ứng củakhối khí đang xét có thể thực hiện dễ dàng nhờ sử dụng các bộ thí nghiệmkhác nhau Từ bảng số liệu này, có thể đề xuất những dự đoán về mối quan hệgiữa áp suất và thể tích của lượng khí khi nhiệt độ không đổi Tuy nhiên, đốivới nhiều đối tượng nghiên cứu khác, ví dụ như: va chạm của các vật trong hệ

cô lập khi nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng, hay chuyển động rơi cósức cản của không khí… thì hiện nay, việc thu thập các số liệu thực nghiệmnhờ các thiết bị thí nghiệm truyền thống hoặc rất khó, mất rất nhiều thời gianhoặc không thể thực hiện được

Ngoài khó khăn trên, trong công việc kiểm tra tính đúng đắn của các

mô hình- giả thuyết trừu tượng cũng thường gặp khó khăn nếu chỉ dựa vàocác phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện tính toán truyền thống Ví

dụ như, khi nghiên cứu va chạm của các vật trong hệ cô lập, vấn đề đặt ra là:

có đại lượng nào được bảo toàn trong quá trình va chạm không? Dựa vào các

dữ liệu thu được trong thí nghiệm, học sinh có thể đưa ra nhiều dự đoán (giảthuyết) có căn cứ Thì việc kiểm tra xem dự đoán nào đúng, dự đoán nào sai

sẽ không thể tiến hành trong khuôn khổ thời gian qui định nếu chỉ dựa vàocác phương tiện dạy học truyền thống, phương tiện tính toán truyền thống Sở

dĩ như vậy vì để kiểm tra điều đó, đòi hỏi phải thực hiện quá nhiều phép tính

Những phân tích trên cho thấy, trong nhiều trường hợp, nếu chỉ sửdụng các phương tiện dạy học truyền thống thì việc yêu cầu cao tính tích cực,

tự lực của học sinh tham gia vào việc giải quyết các vấn đề học tập (đề xuất

mô hình - giả thuyết cũng như kiểm tra tính đúng đắn của nó) sẽ bị hạn chế,

do đó, việc áp dụng các phương pháp dạy học nhằm tích cực hóa người họccũng hạn chế

Hơn nữa, trong nhiều trường hợp, với phương tiện dạy học truyềnthống, không thể quan sát, thu thập được thông tin về đối tượng cần nghiêncứu (ví dụ như vật rơi có sức cản không khí ) nên nhiều quá trình vật lýkhông thể đưa vào trong chương trình Vật lí phổ thông

Như đã nói ở trên các phương tiện dạy học nhờ ứng dụng công nghệthông tin (gọi chung là phương tiện dạy học số) có các chức năng hết sức ưuviệt so với các phương tiện dạy học truyền thống cụ thể như:

Nhờ phương tiện dạy học số ta có thể mô phỏng các mối quan hệ củacác đại lượng vật lí trong các quá trình, hiện tượng nghiên cứu, bằng các hìnhảnh tĩnh hay động một cách trực quan, chính xác và thẩm mỹ Nhờ đó ta cóthể đưa ra dự đoán về hiện tượng, quá trình vật lí mới, phát hiện ra vấn đề mớicần giải quyết

Phương tiện dạy học số có thể hỗ trợ các thí nghiệm vật lí để có thể tựđộng hóa thu thập, lưu trữ số liệu thí nghiệm, phân loại, sắp xếp chúng và