Vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học chương dòng điện trong các môi trường vật lý lớp 11 để phát triển năng lực giải quyết vấn để của học sinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ TRUNG DŨNG VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ‘‘DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG’’ VẬT LÝ LỚP 11 ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ TRUNG DŨNG

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ‘‘DÒNG ĐIỆN

TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG’’ VẬT LÝ LỚP 11

ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ TRUNG DŨNG

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ‘‘DÒNG ĐIỆN

TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG’’ VẬT LÝ LỚP 11

ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học Vật lý

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TÔ VĂN BÌNH

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng

và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2017

Tác giả

Lê Trung Dũng

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Tô Văn Bình, người thầy

đã tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn các trường THPT Đại Từ, THPT Nguyễn Huệ, THPT Lưu Nhân Chú tỉnh Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả thực nghiệm sư phạm và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn trường Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên; Khoa Vật lí và Khoa Sau Đại học trường Đại học sư phạm Thái nguyên đã tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả hoàn thành luận văn này Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các Thầy, Cô thuộc tổ bộ môn PP khoa Vật lí trường Đại học sư phạm Thái Nguyên

Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn tới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô cộng tác thực nghiệm sư phạm, anh chị em đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả hoàn thành luận văn này Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến mọi người Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn phương pháp, Khoa Vật lí, Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên

Tác giả luận văn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 4

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4

4 Giả thuyết khoa học 4

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 5

8 Đóng góp của đề tài 5

9 Cấu trúc luận văn 5

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THPT 7

1.1 Năng lực và vấn đề phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thông 7

1.1.1 Khái niệm về năng lực 7

1.1.2 Năng lực chung và năng lực chuyên biệt (năng lực riêng) 9

1.1.3 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn vật lý 9

1.1.4 Năng lực giải quyết vấn đề 12

1.2 Vận dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 14

1.2.1 Dạy học phát triển năng lực của HS 14

1.2.2 Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề 15

1.2.3 PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông 17

1.2.4 Quan hệ giữa dạy học giải quyết vấn đề và PPTN trong dạy học vật lý ở

trường phổ thông 19

1.2.5 Vận dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 20

1.3 Thực trạng phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong dạy học vật lý ở trường THPT hiện nay 24

1.3.1 Mục đích điều tra 24

1.3.2 Nội dung và phương pháp điều tra 24

1.3.3 Kết quả điều tra (Xem phụ lục 2) 24

Kết luận chương 1 25

Chương 2 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC CHƯƠNG ‘‘DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG’’ VẬT LÝ LỚP 11 THPT 27

2.1 Vị trí chương “Dòng điện trong các môi trường” 27

2.2 Cấu trúc chương trình của chương “Dòng điện trong các môi trường” 27

2.3 Mục tiêu cần đạt khi dạy chương “Dòng điện trong các môi trường” theo chuẩn kiến thức kĩ năng 28

2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” 30

2.4.1 Xác định mục tiêu của từng bài học 30

2.4.2 Chuẩn bị bài học 30

2.4.3 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí cần dạy 30

2.5 Vận dụng PPTN khi dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” để phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh 30

2.5.1 Các thí nghiệm sử dụng khi dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS 30

2.5.2 Thiết kế tiến trình dạy học bài 1 “Dòng điện trong kim loại” 33

2.5.3 Thiết kế tiến trình dạy học bài 2 “Dòng điện trong chất điện phân” 45

2.5.4 Thiết kế tiến trình dạy học bài 3 “Dòng điện trong chất khí” 58

Kết luận chương 2 64

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 65

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 65

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 65

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 65

3.5 Thời điểm làm thực tập sư phạm 66

3.6 Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 66

3.6.1 Chọn lớp thực nghiệm và đối chứng 66

3.6.2 Các bài thực nghiệm sư phạm 67

3.6.3 Chuẩn bị cơ sở vật chất 68

3.7 Phương thức và tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 68

3.7.1 Phương thức và tiêu chí đánh giá kết quả học tập 68

3.7.2 Phương thức và tiêu chí đánh giá mặt định tính 71

3.8 Kết quả thực nghiệm sư phạm 71

3.8.1 Phân tích định tính 71

3.8.2 Phân tích định lượng 72

3.9 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 83

Kết luận chương 3 85

KẾT LUẬN CHUNG 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Đặc điểm chất lượng học tập của các lớp TN và ĐC 67

Bảng 3.2 DS HS của các nhóm TN- Case study 67

Bảng 3.3 Khung tiêu chí tham chiếu năng lực GQVĐ 69

Bảng 3.4 Kết quả đánh giá năng lực GQVĐ của nhóm TN 73

Bảng 3.5 Bảng phân phối thực nghiệm sư phạm - Bài kiểm tra số 1 74

Bảng 3.6 Bảng xếp loại - Bài kiểm tra số 1 74

Bảng 3.7 Bảng phân phối tần suất-Bài kiểm tra số 1 75

Bảng 3.8 Bảng phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 1 76

Bảng 3.9 Bảng tính các tham số thống kê bài kiểm tra số 1 76

Bảng 3.10 Bảng phân phối thực nghiệm -Bài kiểm tra số 2 77

Bảng 3.11 Bảng xếp loại bài kiểm tra số 2 78

Bảng 3.12 Bảng phân phối tần suất- Bài kiểm tra số 2 78

Bảng 3.13 Bảng phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 2 78

Bảng 3.14 Bảng tính các tham số thống kê- Bài kiểm tra số 2 79

Bảng 3.15 Bảng phân phối thực nghiệm -Bài kiểm tra số 3 80

Bảng 3.16 Bảng xếp loại bài kiểm tra số 3 81

Bảng 3.17 Bảng phân phối tần suất- Bài kiểm tra số 3 81

Bảng 3.18 Bảng phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 3 81

Bảng 3.19 Bảng tính các tham số thống kê- Bài kiểm tra số 3 82

DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học

phát hiện và giải quyết vấn đề 16

Hình 2.1 Bộ thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc điện trở của kim loại vào nhiệt độ 30

Hình 2.2 Bộ thí nghiệm hiện tượng nhiệt điện 31

Hình 2.3 Bộ thí nghiệm Dòng điện trong chất điện phân 31

Hình 2.4 Bộ thí nghiệm Dòng điện trong chất khí 32

Hình 2.5 Bộ thí nghiệm tia lửa điện 32

Biểu đồ: Biểu đồ 3.1 Xếp loại bài kiểm tra số 1 75

Biểu đồ 3.2 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 1 76

Biểu đồ 3.3 Xếp loại bài kiểm tra số 2 79

Biểu đồ 3.4 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 2 79

Biểu đồ 3.5 Xếp loại bài kiểm tra số 3 82

Biểu đồ 3.6 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra số 3 82

Sơ đồ: Sơ đồ 2.1 Ý tưởng vận dụng PPTN vào các giai đoạn để GQVĐ của bài Dòng điện trong kim loại 35

Sơ đồ 2.2 Ý tưởng vận dụng PPTN vào các giai đoạn để GQVĐ bài “Dòng điện trong chất điện phân” 48

Sơ đồ 2.3 Ý tưởng vận dụng PPTN vào các giai đoạn để GQVĐ bài “Dòng điện trong chất khí” 59

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tiếp tục đẩy mạnh toàn diện công cuộc đổi mới, thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa gắn với phát triển kinh tế tri thức, tích cực chủ động hội nhập quốc tế sâu rộng hơn để đến năm 2020 nước ta trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại đặt ra cho giáo dục, đào tạo nước ta những yêu cầu, nhiệm vụ thách thức mới Đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế tri thức đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới toàn diện Nghị quyết Ban chấp hành TƯ Đảng lần II- khóa VIII (Năm 1997) đã chỉ rõ: “ Cuộc cách mạng về phương pháp giáo dục phải hướng vào người học, rèn luyện và phát triển khả năng giải quyết vấn đề một cách năng động, độc lập sáng tạo ngay trong quá trình học tập ở nhà trường phổ thông Áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho HS năng lực

tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề ” Nghị quyết 29 của BCHTƯ Đảng khóa XI cũng xác định “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong

dạy và học” Gần đây là Văn kiện đại hội Đảng XII đã nêu rõ:” Đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ mục tiêu, chương trình, nội dung, phương pháp, hình thức giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển năng lực và phẩm chất của người học”;” …thực hiện tốt phương châm mới: Dạy người, dạy chữ và dạy nghề (trước đây là dạy chữ, dạy

người, dạy nghề)”

Trong nhiều năm qua, việc đổi mới PPDH trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông đã được chú trọng Nhiệm vụ đặt ra cho giáo viên là chú trọng bồi dưỡng cho học sinh tính tích cực, năng lực tự học và năng lực giải quyết vấn đề thông qua các nội dung, hoạt động dạy học Một người được coi là có năng lực nếu như họ có tư duy độc lập, nhạy bén, luôn đặt ra cho mình những câu hỏi thích hợp, rõ ràng, chính

xác về mọi sự việc Trong một hoàn cảnh nhất định người đó nắm vững tri thức, kĩ năng, kĩ xảo để giải quyết vấn đề nhanh nhất và hiệu quả nhất Năng lực Vật lý là khả năng vận dụng những kiến thức đã được học vào giải bài tập Vật lý, giải thích các hiện tượng và ứng dụng trong thực tiễn Vì vậy, việc phát triển năng lực Vật lý có vai trò quan trọng trong việc phát triển khả năng tư duy của HS, vì để giải bài tập Vật lý, giải thích các hiện tượng và ứng dụng trong thực tiễn HS phải suy luận, phải tư duy, phải liên hệ với các nội dung kiến thức đã học để tìm ra câu trả lời, phải biết huy động kiến thức, biết chuyển đổi ngôn ngữ, biến đổi đối tượng

Phát huy tính tích cực, tự lực và năng lực GQVĐ của HS không phải là vấn đề mới mà đã được đặt ra từ nhiều năm nay trong ngành giáo dục nước ta Vấn đề này đã trở thành một trong những phương hướng chính nhằm đào tạo những con người lao động sáng tạo, làm chủ đất nước Thực tiễn giảng dạy bộ môn Vật lý hiện nay ở các trường THPT còn nhiều vấn đề bất cập trong phương pháp giảng dạy truyền thụ tri thức cho HS Đã có nhiều áp dụng các phương pháp dạy học, cả các phương pháp truyền thống cũng như các phương pháp dạy học hiện đại vào thực tiễn giảng dạy nhưng vẫn chưa phát huy được tính tích cực, chủ động, sáng tạo và năng lực GQVĐ của HS, HS vẫn còn thụ động trong việc tiếp thu các tri thức khoa học, chưa phát huy hết đặc điểm nổi bật của môn Vật lý trong việc giáo dục nhân cách cho HS

Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp dạy học mới để phát triển năng lực sáng tạo, năng lực GQVĐ của học sinh là xu thế quan trọng trong giáo dục hiện nay Một trong những phương hướng đổi mới phương pháp trong việc dạy các môn khoa học ở trường phổ thông là nghiên cứu và vận dụng chính phương pháp nghiên cứu của khoa học ứng với bộ môn đó Tổ chức quá trình học tập của học sinh (HS) giống như quá trình tìm tòi của các nhà khoa học Đối với vật lý học, phương pháp thực nghiệm (PPTN) là một trong những phương pháp đặc trưng quan trọng nhất Trong quá trình áp dụng PPTN, học sinh thường xuyên phải huy động vốn hiểu biết

để xây dựng giả thiết và phương án thí nghiệm, thu thập và xử lý thông tin từ thí nghiệm để có thể rút ra hoặc kiểm chứng lại kết quả

Vật lý học ở trường trung học phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm Những kiến thức vật lý được xây dựng đều dựa vào thí nghiệm hoặc được kiểm tra lại bằng

thí nghiệm Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của những kiến thức đó thì tốt nhất là cho

HS tái tạo lại những kiến thức đó bằng phương pháp mà các nhà vật lý học đã dùng trong nghiên cứu vật lý - PPTN

Trong chương trình Vật lý lớp 11 cơ bản thì chương “Dòng điện trong các môi trường” là chương quan trọng không những về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa trong thực tiễn Kiến thức của chương rất gần gũi với học sinh và có nhiều cơ sở về nội dung dạy học và thiết bị dạy học để tổ chức dạy học theo quan điểm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Từ những năm 1970 đến nay cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về lý thuyết cũng như thực nghiệm về dạy học nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HS Tiêu biểu là các tác giả: Lê Nguyên Long, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Hữu Tòng, Phạm Thị Phú, Nguyễn Văn Khải, Phạm Xuân Quế… (Vật lý) Tại Khoa Vật lý (ĐHSP Thái Nguyên-

ĐH Thái Nguyên) cũng đã có một số công trình nghiên cứu như:

Nghiên cứu vận dụng phương pháp thực nghiệm để phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh khi dạy một số kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý

10 nâng cao (Luận văn Thạc sỹ LL&PPDH Vật lý-Lương Bích Vân-2013)

Sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học PH&GQVĐ khi dạy học chương “Các định luật bảo toàn” vật lý cơ bản 10, theo hướng phát huy tính tích cực,

tự lực và sáng tạo của học sinh miền núi (Luận văn Thạc sỹ LL&PPDH Vật lý- Lục Xuân Trường-2014);

Tổ chức dạy học nêu và giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy chương “Dòng điện trong các môi trường” - Vật lý 11 cho học sinh THPT miền núi

(Luận văn Thạc sỹ LL&PPDH Vật lý-Bùi Văn Phú-2014)

Vận dụng phương pháp dạy học PH& GQVĐ khi dạy chương “Sóng ánh sáng”- Vật lí 12 nâng cao nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh THPT

chuyên (Luận văn Thạc sỹ LL&PPDH Vật lý-Nguyễn Mạnh Sĩ- 2015)

Đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng”,

Vật lí lớp 11 cơ bản (Luận văn Thạc sỹ LL&PPDH Vật lý-Nguyễn Thị Thảo- 2015)

Tuy nhiên, việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề dựa trên phương pháp thực nghiệm thì chưa có đề tài nghiên cứu, nhất là với chương “Dòng điện trong các

môi trường” Trên cơ sở đó, tôi chọn đề tài: Vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 để phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, để góp phần vào công cuộc đổi mới phương

pháp dạy học Vật lý trong trường phổ thông nhằm nâng cao chất lượng dạy học trong giai đoạn hiện nay

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng PPTN để phát triển năng lực GQVĐ trong dạy học

chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ cho HS THPT

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Hoạt động học của học sinh lớp 11 - THPT và hoạt động dạy của giáo viên trong quá trình dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” ở trường THPT

- Đối tượng nghiên cứu: Lý luận về sử dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

4 Giả thuyết khoa học

- Nếu vận dụng hợp lý PPTN trong dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ Vật lý 11 ban cơ bản THPT thì có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề

của học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý và vận dụng PPTN để phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh trong dạy học vật lý

- Điều tra thực trạng của việc dạy học theo hướng phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh trường THPT hiện nay

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc, đặc điểm chương “ Dòng điện trong các môi trường” - Vật lí 11 cơ bản THPT

- Vận dụng PPTN để thiết kế một số giáo án trong dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường” - Vật lí 11 cơ bản THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở ba trường THPT trên địa bàn huyện Đại

Từ -Thái Nguyên

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Nghiên cứu lý thuyết

7.2 Nghiên cứu thực tiễn giáo dục

- Điều tra, thăm dò ý kiến của giáo viên trực tiếp giảng dạy ở các trường THPT

về vấn đề vận dụng PPTN trong dạy học để phát triển năng lực GQVĐ của HS

- Phương pháp điều tra quan sát: tiến hành dự giờ, trao đổi, tham khảo ý kiến một số đồng nghiệp dạy giỏi Vật lý, có kinh nghiệm, tìm hiểu thực tiễn giảng dạy

chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ theo hướng của đề tài

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

- Thực nghiệm giảng dạy một số giáo án soạn theo hướng của đề tài nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài

8 Đóng góp của đề tài

- Góp phần làm sáng tỏ hệ thống lí luận về năng lực GQVĐ của học sinh

- Đề xuất biện pháp vận dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS

- Các giáo án thiết kế trong dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ Vật lí 11 cơ bản THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học

sinh có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo luận văn dự kiến được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc vận dụng phương pháp thực

nghiệm để phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học vật lý THPT

Chương 2: Vận dụng phương pháp thực nghiệm để phát triển năng lực giải

quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ vật lý lớp 11 THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG

DẠY HỌC VẬT LÝ THPT

1.1 Năng lực và vấn đề phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thông

1.1.1 Khái niệm về năng lực

Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái

độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống

đa dạng của cuộc sống

Theo tài liệu tâm lí học, năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của mỗi cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người có thể hoàn thành tốt đẹp một loạt hoạt động nào đó, khắc phục được những khó khăn nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác và đạt kết quả cao

Khái niệm năng lực có nguồn gốc Latinh: “competentia” nghĩa là “gặp gỡ” Ngày nay khái niệm năng lực được hiểu dưới nhiều cách tiếp cận khác nhau

Theo X.Roegiers: "Năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong một loạt tình huống cho trước để giải quyết những vấn

đề cho những tình huống này đặt ra" [dẫn theo [10]]

Theo tác giả Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn (1998): “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy” [25]

Howard Gardner (1999): “Năng lực phải được thể hiện thông qua hoạt động

có kết quả và có thể đánh giá hoặc đo đạc được” [28]

F.E.Weinert (2001) cho rằng: “Năng lực là những kĩ năng kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ xã hội…và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách

có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt” [30]

OECD (Tổ chức các nước kinh tế phát triển) (2002) đã xác định “Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” [29]

Theo tác giả Nguyễn Thị Minh Phương (2007): Năng lực của HS được thể hiện ở khả năng thực hiện hành động cá nhân trong việc giải quyết các nhiệm vụ học tập, hoặc năng lực tiến hành hoạt động học tập của cá nhân người học Năng lực nói chung luôn được xem xét trong mối quan hệ với dạng hoạt động hoặc quan hệ nhất định nào đó Tác giả Nguyễn Thị Minh Phương đã đề xuất bốn nhóm năng lực thể hiện khung năng lực cần đạt cho học sinh PT Việt Nam [10], đó là:

Năng lực nhận thức đòi hỏi học sinh phải có các khả năng quan sát, ghi nhớ, tư

duy (độc lập, logic, trừu tượng…), tưởng tượng, suy luận, tổng hợp - khái quát hóa, phê phán - bình luận, từ đó có khả năng phát hiện vấn đề, khả năng tự học, tự trau dồi kiến thức trong suốt cuộc đời

Năng lực xã hội đòi hỏi học sinh phải có những khả năng giao tiếp, thuyết

trình, giải quyết các tình huống có vấn đề, vận hành được các cảm xúc, có khả năng thích ứng, khả năng cạnh tranh cũng như khả năng hợp tác…

Năng lực thực hành (hoạt động thực tiễn) đòi hỏi học sinh phải có các vận

dụng tri thức (từ bài học cũng như từ thực tiễn), thực hành một cách linh hoạt (tích cực-chủ động), tự tin; có khả năng sử dụng các công cụ cần thiết, khả năng giải quyết vấn đề, sáng tạo, có tính kiên trì…

Năng lực cá nhân được thể hiện qua khía cạnh thể chất, đòi hỏi trước hết học

sinh có khả năng vận động linh hoạt, phải biết chơi thể thao, biết bảo vệ sức khỏe, có khả năng thích ứng với môi trường; tiếp đó là khía cạnh hoạt động cá nhân đa dạng khác nhau như khả năng lập kế hoạch, khả năng tự đánh giá, tự chịu trách nhiệm…

Trong đề tài này, chúng tôi chấp nhận quan niệm: “Năng lực là sự kết hợp hợp

kiến thức, kĩ năng và sự sẵn sàng tham gia các hoạt động tích cực, có hiệu quả”

Một cách cụ thể hơn, năng lực là sự huy động và kết hợp một cách linh hoạt và

có tổ chức các kiến thức, kĩ năng, thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân…để thực hiện thành công các yêu cầu phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định Muốn

mô tả năng lực cá nhân, người ta thường dùng các động từ chỉ hành động như: hiểu,

biết, khám phá, xây dựng, vận dụng… Muốn đánh giá năng lực cá nhân hãy xem xét chúng trong hoạt động Ví dụ: năng lực giao tiếp có được khi cá nhân biết tổng hợp kiến thức về ngôn ngữ, kĩ năng sử dụng các công cụ ngôn ngữ (nói, viết, công nghệ thông tin) và thái độ đúng đắn với đối tượng giao tiếp

Năng lực chỉ có thể quan sát được qua hoạt động của cá nhân ở các tình huống nhất định

1.1.2 Năng lực chung và năng lực chuyên biệt (năng lực riêng)

- Có hai loại năng lực: Năng lực chung (key competency) và năng lực chuyên biệt (domain-specific competency) Năng lực chung là năng lực cần thiết để cá nhân

có thể tham gia hiệu quả vào nhiều hoạt động và các bối cảnh khác nhau của đời sống

xã hội Năng lực này cần thiết cho tất cả mọi người Năng lực chuyên biệt (ví dụ: chơi piano…) chỉ cần thiết với một số người hoặc cần thiết ở một số tình huống nhất định Các năng lực chuyên biệt không thể thay thế được các năng lực chung

- Năng lực được hình thành và phát triển trong và ngoài nhà trường Nhà trường được coi là môi trường chính thức giúp HS có được những năng lực cần thiết nhưng đó không phải là nơi duy nhất Những bối cảnh không gian không chính thức như: gia đình, cộng đồng, phương tiện thông tin đại chúng, tôn giáo và môi trường văn hóa … góp phần bổ sung và hoàn thiện năng lực cá nhân

- Năng lực và các thành phần của nó không bất biến mà có thể thay đổi từ sơ đẳng, thụ động tới năng lực bậc cao mang tính tự chủ cá nhân

- Năng lực được hình thành và phát triển liên tục trong suốt cuộc đời con người vì sự phát triển năng lực thực chất là làm thay đổi cấu trúc nhận thức và hành động cá nhân chứ không đơn thuần là sự bổ sung các mảng kiến thức riêng rẽ Do đó năng lực có thể bị yếu hoặc mất đi nếu chúng ta không tích cực rèn luyện tích cực và thường xuyên

- Các thành tố của năng lực thường đa dạng vì chúng được quyết định tùy theo yêu cầu kinh tế xã hội và đặc điểm quốc gia, dân tộc, địa phương Năng lực của HS ở quốc gia này có thể hoàn toàn khác với một HS ở quốc gia khác [7]

1.1.3 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn vật lý

Có nhiều quan điểm xây dựng chuẩn các năng lực chuyên biệt trong dạy học từng môn Ở đây chúng tôi trình bày hai quan điểm xây đựng các năng lực chuyên biệt trong dạy học vật lý

1.1.3.1 Xây dựng các năng lực chuyên biệt bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung

Năng lực chung là các năng lực mà toàn bộ quá trình giáo dục ở trường phổ thông đều phải hướng tới để hình thành ở HS Từng môn học sẽ xác định sự thể hiện

cụ thể của các năng lực chung ở trong môn học của mình

Các năng lực chuyên biệt trong môn vật lý được cụ thể hóa từ các năng lực chung như sau: [14]

Stt Năng lực

chung Năng lực trong môn Vật lí

Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân:

- Đánh giá được mức độ chính xác nguồn thông tin

- Đặt được câu hỏi về hiện tượng sự vật quanh ta

- Tóm tắt được nội dung vật lí trọng tâm của văn bản

- Tóm tắt thông tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối

- Tự đặt câu hỏi và thiết kế, tiến hành được phương án thí nghiệm để trả lời cho các câu hỏi đó

hệ với nhau như nào? Các dụng cụ có nguyên tắc cấu tạo

và hoạt động như thế nào?

- Đưa ra được cách thức tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi

đã đặt ra

- Tiến hành thực hiện các cách thức tìm câu trả lời bằng suy luận lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm

- Khái quát hóa rút ra kết luận từ kết quả thu được

- Đánh giá độ tin cậy và kết quả thu được

- Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu

- Giải được bài tập sáng tạo

- Lựa chọn được cách thức giải quyết vấn đề một cách tối ưu

- Sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả hiện tượng

- Lập được bảng và mô tả bảng số liệu thực nghiệm

- Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước

- Vẽ được sơ đồ thí nghiệm

- Mô tả được sơ đồ thí nghiệm

- Đưa ra các lập luận lôgic, biện chứng

6 Năng lực

hợp tác

- Tiến hành thí nghiệm theo nhóm

- Tiến hành thí nghiệm theo các khu vực khác nhau

Nhóm năng lực công cụ (Các năng lực này sẽ được hình thành trong quá trình hình thành các năng lực ở trên)

7 Năng lực sử

dụng công

nghệ thông tin

và truyền thông (ICT)

- Sử dụng một số phần mềm chuyên dụng (maple, coachs…) để mô hình hóa quá trình vật lí

- Sử dụng phần mềm mô phỏng để mô tả đối tượng vật lí

8 Năng lực sử

dụng ngôn ngữ

- Sử dụng ngôn ngữ vật lí, ngôn ngữ toán học để diễn tả quy luật vật lí

- Sử dụng bảng biểu, đồ thị để diễn tả quy luật vật lí

- Đọc hiểu được đồ thị, bảng biểu

9 Năng lực tính

toán

- Mô hình hóa quy luật vật lí bằng các công thức toán học

- Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc ra kiến thức mới

1.1.3.2 Xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học

Người ta sẽ dựa trên đặc thù nội dung, phương pháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn để đưa ra hệ thống năng lực Theo quan điểm này, hệ thống năng lực chuyên biệt môn Vật lí gồm: [13]

- Năng lực giải quyết vấn đề

Các năng lực này được chia nhỏ các năng lực thành phần

Khi muốn đánh giá một năng lực, ta cần làm rõ nội hàm năng lực đó bằng cách chỉ ra những kiến thức, kĩ năng và thái độ cần có làm nền tảng cho việc thể hiện, phát triển năng lực đó, sau đó xây dựng các công cụ đo kiến thức, kĩ năng, thái độ quen thuộc

Khi xây dựng các công cụ đánh giá, ta có thể xây dựng công cụ đánh giá từng thành tố hoặc đồng thời nhiều thành tố của năng lực, tuy nhiên để việc đánh giá được chính xác và có độ tin cậy cao, ta đánh giá càng ít thành tố càng tốt

1.1.4 Năng lực giải quyết vấn đề

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đi sâu nghiên cứu về năng lực

giải quyết vấn đề

1.1.4.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề [11]

Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào giải quyết tình huống vấn đề đó-thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây

dựng (Định nghĩa trong đánh giá PISA, 2012)

Giải quyết vấn đề: Hoạt động trí tuệ được coi là trình độ phức tạp và cao

nhất về nhận thức, vì cần huy động tất cả các năng lực trí tuệ của cá nhân Để GQVĐ, chủ thể phải huy động trí nhớ, tri giác, lý luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ, đồng thời sử dụng cả cảm xúc, động cơ, niềm tin ở năng lực bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế [19]

Có thể đề xuất định nghĩa như sau: “Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân “huy động”, kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kỹ năng với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,… để hiểu và giải quyết vấn đề trong tình huống nhất định một cách hiệu quả và với tinh thần tích cực”

1.1.4.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực GQVĐ gồm 4 thành tố:

- Biết phát hiện một vấn đề, tìm hiểu một vấn đề

- Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến VĐ

- Đề xuất được giả thuyết khoa học khác nhau: Lập được kế hoạch để GQVĐ đặt ra và thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo, hợp lý

- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ; suy ngẫm về cách thức và tiến trình GQVĐ để điều chỉnh và vận dụng trong tình huống mới

Mỗi thành tố của năng lực GQVĐ được cụ thể hóa và được đánh giá theo 3 mức độ như bảng sau:

cụ thể

- Phát hiện tình huống

có vấn đề

- Nêu tình huống

có vấn đề

- Chưa phân tích được tình huống

- Không phát hiện

ra vấn đề

- Không phát biểu được vấn đề

- Phân tích chưa đầy đủ tình huống

- Phát hiện ra VĐ nhưng không đầy

đủ

- Phát biểu VĐ chưa đầy đủ

- Phân tích được đầy đủ tình huống

- Biết tự phát hiện

ra vấn đề

- Phát biểu được vấn đề

Thiết lập

không gian

vấn đề

- Thu thập thông tin

- Phân tích thông tin

- Tìm ra các kiến thức vật lý

và kiến thức liên môn liên quan đến vấn

đề

- Xác định được các thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin có liên quan đến vấn đề nhưng ở mức kinh nghiệm bản thân

- Xác định được các thông tin

- Phân tích được thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin có liên quan đến vấn

đề ở SGK và trao đổi thảo luận với bạn

- Xác định được các thông tin

- Phân tích được thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin có liên quan đến vấn đề ở SGK, tài liệu tham khảo khác và thông qua thảo luận với bạn

- Lập kế hoạch

để GQVĐ

- Thực hiện kế hoạch để GQVĐ

- Đề xuất được giải pháp GQVĐ nhưng chưa hợp lý

- Chưa lập được kế hoạch để GQVĐ

- Chưa thực hiện được kế hoạch GQVĐ

- Đề xuất được giải pháp GQVĐ nhưng chưa sáng tạo

- Lập được kế hoạch để GQVĐ

- Thực hiện kế hoạch GQVĐ độc lập nhưng chưa sáng tạo

- Đề xuất được giải pháp để GQVĐ

- Lập được kế hoạch để GQVĐ -Thực hiện kế hoạch GQVĐ độc lập, sáng tạo hoặc hợp lý

Đánh giá và

phản ánh giải

pháp

- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ

- Suy ngẫm về cách thức và tiến trình GQVĐ

- Điều chỉnh và vận dụng trong tình huống mới

- Chưa thực hiện giải pháp GQVĐ

- Thực hiện giải pháp GQVĐ

- Chưa đánh giá được giải pháp

- Chưa vận dụng được trong tình huống mới

- Thực hiện giải pháp GQVĐ -Nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp -Vận dụng được trong tình huống mới

1.2 Vận dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

1.2.1 Dạy học phát triển năng lực của HS

Như đã nói ở trên, năng lực không có sẵn trong con người Con người bằng hoạt động của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh nghiệm hoạt động của các thế

hệ đi trước, biến thành năng lực của chính mình Rất nhiều nhà khoa học, nghệ sĩ hoạt động rất thành công trong một lĩnh vực nào đó, một phần rất quan trọng là do đã tiếp thu được những kinh nghiệm sáng tạo của biết bao thế hệ đi trước Nhiều nhà khoa học lỗi lạc đều cho rằng thiên tài chín mươi chín phần trăm là do lao động, chỉ có một phần trăm là do bẩm sinh ví như Thomas Edison nói “thiên tài một phần trăm là cảm

hứng và chín mươi chín phần trăm là mồ hôi” Như vậy, hoạt động của chủ thể có ý nghĩa quyết định đối với việc hình thành năng lực

Giáo dục là một loại hoạt động chuyên môn của xã hội nhằm hình thành và phát triển nhân cách con người (trong đó có năng lực) Sự hình thành và phát triển năng lực của học sinh lại phải thông qua chính hoạt động của học sinh trong mối quan

hệ với cộng đồng Bởi vậy, nhà trường hiện đại phải là nhà trường hoạt động, lấy hoạt động của học sinh làm động lực chính để đạt được mục đích đào tạo Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những loại hoạt động đa dạng, phong phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với năng khiếu bẩm sinh của họ và yêu cầu của xã hội Chính trong dạy học có thể lựa chọn kĩ lưỡng những hình thức hoạt động, có sự định hướng chính xác giúp cho học sinh sớm ý thức được những yêu cầu của xã hội đối với hoạt động của mỗi người trong những lĩnh vực khác nhau Nhà trường cũng tích luỹ được những phương pháp

tổ chức hoạt động học tập của học sinh có hiệu quả cao, tránh được sự mò mẫn của mỗi cá nhân Như vậy, giáo dục (dạy học) có thể mang lại những hiệu quả, những tiến

bộ của mỗi học sinh mà các yếu tố khác không thể có được Dạy học có thể đi trước

sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển Muốn phát triển năng giải quyết vấn đề của HS thì phải tổ chức cho HS tham gia vào quá trình GQVĐ của giờ học

1.2.2 Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Theo Ô kôn: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất

là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, phát hiện và biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được [26]

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực

sáng tạo của HS Chúng tôi sử dụng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí như sau: [22]

Hình 1.1: Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học

phát hiện và giải quyết vấn đề

Với những kiến thức vật lí đặc thù, giải pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có thể được tổ chức theo các pha/ bước được trình bày ở bảng nêu trên

Các tình huống có vấn đề là những tình huống khoa học chuyên môn, cũng có thể là những tình huống gắn với thực tiễn Trong thực tiễn dạy học hiện nay, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thường chú ý đến những vấn đề khoa học chuyên môn

mà ít chú ý hơn đến các vấn đề gắn với thực tiễn Tuy nhiên nếu chỉ chú trọng việc giải quyết các vấn đề nhận thức trong khoa học chuyên môn thì HS vẫn chưa được chuẩn bị tốt cho việc giải quyết các tình huống thực tiễn Vì vậy bên cạnh dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, lí luận dạy học còn xây dựng quan điểm dạy học theo

tình huống

Thực chất của DH theo định hướng phát triển năng lực là dạy học theo hướng tích cực (dạy học tích cực) chính là phát huy được tính tích cực nhận thức của học sinh Nói cách khác là “dạy học lấy hoạt động của người học làm trung tâm” Trong dạy và học tích cực, dưới sự thiết kế, tổ chức, định hướng của giáo viên, người học được tham gia vào quá trình hoạt động học tập từ khâu phát hiện vấn đề, tìm giải

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ

kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết VĐ

- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát

thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

pháp cho vấn đề đặt ra, thực hiện các giải pháp và rút ra kết luận Quá trình đó giúp người học lĩnh hội nội dung học tập đồng thời phát triển năng lực sáng tạo

Đặc thù của tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí thể hiện trong việc sử dụng các thí nghiệm ở các giai đoạn khác nhau trong tiến trình

ở hình 1

Để phát triển năng lực của HS đặc biệt là năng lực GQVĐ trong dạy học vật

lý, cần sử dụng phương pháp thực nghiệm (PPTN)

1.2.3 PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

Phương pháp thực nghiệm là việc tổ chức có ý thức các hiện tượng cần nghiên cứu dưới những điều kiện xác định để chỉ ra thành phần bản chất, thành phần chung Hiện tượng nghiên cứu phải tìm được hoặc giải thích được bằng lý thuyết

Phương pháp thực nghiệm bao gồm công tác chuẩn bị, việc tiến hành thí nghiệm và sự đánh giá thí nghiệm Để áp dụng phương pháp thực nghiệm đòi hỏi người ta phải phân tích tình hình đã nghiên cứu của vấn đề bằng thực nghiệm và bằng

lý thuyết để có thể diễn đạt được vấn đề cần phải nghiên cứu bằng thí nghiệm Trên

cơ sở nghiên cứu khoa học của Galilê và sự thừa kế phương pháp nghiên cứu của ông bởi các nhà khoa học khác, Spaski đã xác định thực chất của phương pháp thực nghiệm như sau:

Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng được một giả thuyết Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là sự tổng quát hoá các thí nghiệm đã làm

Nó còn chứa đựng một cài gì mới mẻ, không có sẵn trong thí nghiệm cụ thể

Bằng phương pháp suy luận lôgic và bằng toán học, các nhà khoa học có thể

từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm để kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến giả thuyết thành một định luật vật lý chính xác Như vậy phương pháp thực nghiệm có

4 bước sau:

- Bước thứ nhất: Từ những vấn đề xuất hiện trong sản xuất, trong nghiên cứu

khoa học và trong đời sống phải đưa ra được một giả thuyết mà từ giả thuyết đó có

thể rút ra các hệ quả về nguyên tắc có thể kiểm tra được bằng thí nghiệm Từ giả thuyết rút ra hệ quả

- Bước thứ hai: Hình dung một thí nghiệm cụ thể với việc xác định đại lượng

không đổi, đại lượng biến thiên, phân tích quá trình đo, lựa chọn thiết bị, cách thức lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm, việc bảo đảm an toàn của thí nghiệm,…

- Bước thứ ba: Lắp ráp và tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch đã định

- Bước thứ tư: Ghi chép các hiện tượng, các số liệu, phân tích đánh giá kết quả

thí nghiệm, rút ra kết luận cần thiết Nếu kết luận phù hợp với giả thuyết thì giả thuyết trở thành định luật, định lý

Phương pháp thực nghiệm yêu cầu cao khả năng của các nhà lý thuyết và các nhà thực nghiệm trong việc đặt ra các câu hỏi, trong việc tạo ra các điều kiện thí nghiệm để có thể trả lời câu hỏi đã đặt ra Nếu các giả thuyết lý thuyết phù hợp với các mối quan hệ của các thông số không đổi thì các số liệu thu được của thí nghiệm

và quá trình của thí nghiệm là quá trình khách quan Điều đó có nghĩa là các điều kiện tạo ra của người làm thí nghiệm không ảnh hưởng đến quá trình thí nghiệm Nếu giả thuyết không hợp lý thì giả thuyết sẽ không được kiểm tra

Bản chất của thí nghiệm là sự phân tích thực tế khách quan Sự phân tích phải được chuẩn bị và bổ sung qua phân tích lý thuyết, phải được hoàn thiện qua việc tổng hợp lý thuyết (sự nhận thức) Thí nghiệm như là vật phân tích thực tế khách quan được con người sử dụng một cách có ý thức trong phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu các mối quan hệ khách quan Để nhận thức cái tổng thể, các biến cố phải được phân chia ra Điều đó cũng đúng khi ta muốn nhận thức các mối quan hệ bản chất, căn bản và khái quát Nhưng vì sự thay đổi của cái tổng thể của các đại lượng biến thiên là khách quan nên thí nghiệm là tiêu chuẩn chân lý của lý thuyết và giả thuyết dưới các điều kiện thí nghiệm được thực hiện

Phương pháp thực nghiệm có tính hệ thống, tính khoa học, có chức năng nhận thức luận, vì nó nhằm mục đích là tổng quát hoá về mặt lý thuyết các sự kiện thực nghiệm và phát hiện ra bản chất của sự vật

Như vậy, PPTN không phải đơn thuần là làm thí nghiệm một cách mò mẫm ngẫu nhiên Trước khi làm thí nghiệm, nhà khoa học đã phải dựa vào những quan sát

ban đầu của mình hay của những nhà khoa học khác, nêu lên một câu hỏi cần giải đáp, nghĩa là vạch rõ mục đích của thí nghiệm: Thí nghiệm để làm sáng tỏ cái gì? Để hỏi thiên nhiên cái gì? Tiếp theo là phải bố trí thí nghiệm như thế nào, tức là tìm cách đặt câu hỏi cho thiên nhiên như thế nào để thu được câu hỏi đơn giá? Câu trả lời của thiên nhiên qua các kết quả thí nghiệm, là những dấu hiệu bề ngoài của sự vật, có thể quan sát được, cần phải phân tích, khái quát hoá các kết quả đó như thế nào để thu được những kết luận tổng quát? Cuối cùng là, lời giải đáp thu được có thể áp dụng được để giải quyết vấn đề gì rộng rãi hơn nữa trong thực tế, nằm ngoài những thí nghiệm đã làm không?

1.2.4 Quan hệ giữa dạy học giải quyết vấn đề và PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

PPTN được tiến hành như nêu trên, cho phép thực hiện biện pháp tổng hợp, có hiệu quả cao nhằm phát triển năng lực GQVĐ của học sinh

Như trên đã nêu, đặc thù của tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí thể hiện trong việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các giai đoạn khác nhau trong tiến trình GQVĐ Ở giai đoạn đặt vấn đề, việc sử dụng một thí nghiệm đơn giản để đặt vấn đề không những giúp HS nhanh chóng nhận thức được vấn đề, những quy luật ẩn chứa bên trong đồng thời còn tạo hứng thú học tập cho HS Trong giai đoạn 3, vai trò của thí nghiệm vật lí đóng vai trò then chốt, điều này vừa thể hiện đặc thù của môn Vật lí vừa giúp HS phát triển phương pháp luận của quá trình nhận thức “thực tiễn là chân lí cuối cùng của nhận thức”

Các giai đoạn của PPTN yêu cầu thực hiện các cách thức thực hiện hoạt động nhận thức khác nhau như nhận ra vấn đề cần giải quyết, đưa ra dự đoán, tìm các cách

để giải quyết vấn đề, hình thành kiến thức mới Do đó việc áp dụng PPTN trong dạy học vật lý đảm bảo trang bị và rèn luyện cho học sinh những tri thức, kỹ năng và phương pháp hoạt động sáng tạo, nó cũng góp phần hình thành hứng thú, nhu cầu học tập và sáng tạo, cơ sở tâm lý của việc phát triển năng lực GQVĐ của học sinh TN còn có thể được sử dụng trong giai đoạn vận dụng kiến thức của dạy học GQVĐ

Phương pháp thực nghiệm giúp học sinh hình thành và hoàn thiện những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo Phương pháp thực nghiệm dạy cho

học sinh tìm tòi sáng tạo theo con đường và kinh nghiệm hoạt động sáng tạo mà các nhà khoa học đã trải qua, nó làm cho học sinh quen dần với cách suy nghĩ, làm việc theo kiểu vật lí Trong quá trình giải quyết những vấn đề đó, học sinh sẽ bộc lộ những nét đặc trưng của hoạt động sáng tạo và đồng thời hình thành, hoàn thiện ở bản thân những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo

Phương pháp thực nghiệm cho phép gắn lý thuyết với thực tiễn Thực tiễn được nói trong phương pháp thực nghiệm là các hiện tượng, các quá trình vật lí được

mô tả, được tái hiện qua các thí nghiệm do giáo viên hay chính học sinh tự làm Việc học sinh trực tiếp đề xuất phương án và tiến hành thí nghiệm kiểm tra, trực tiếp các hiện tượng, làm việc với các thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo, giải quyết những khó khăn trong thực nghiệm tạo điều kiện cho các em nâng cao được năng lực thực hành, gần gũi hơn với đời sống và kỹ thuật, khái quát hóa các kết quả thực nghiệm, rút ra những kết luận có tính chất lý thuyết (như tính chất của sự vật, hiện tượng, quy luật diễn biến, quan hệ…) Hoạt động nhận thức theo phương pháp thực nghiệm làm cho học sinh thấy được sự gắn bó mật thiết giữa lý thuyết và thực tiễn

Phương pháp thực nghiệm là phương pháp tìm tòi, giải quyết vấn đề, có thể áp dụng để giải quyết những vấn đề từ nhỏ đến lớn, sát với thực tiễn, ở mọi trình độ, không đòi hỏi vốn kiến thức quá nhiều Đối với yêu cầu dạy học xuất phát từ vốn kinh nghiệm của bản thân, phương pháp thực nghiệm lại càng phù hợp hơn Phương pháp thực nghiệm sẽ giúp các em giải quyết vấn đề trong học tập, trên cơ sở đó nắm vững kiến thức, kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm, nắm vững phương pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn

1.2.5 Vận dụng PPTN để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Bước 1 Làm nảy sinh vấn đề

Vấn đề xuất hiện khi đã có một số hiểu hết về các sự vật hay hiện tượng vật lý nhưng chưa đầy đủ Điều đặc trưng ở đây là nhận ra những lỗ hổng trong kiến thức hoặc là mâu thuẫn giữa kiến thức và những thí nghiệm hay phép đo mới Dựa vào kinh nghiệm trong cuộc sống hàng ngày của học sinh (qua quan sát tự nhiên, qua lao động sản xuất ) hoặc xuất từ kiến thức đã học, giáo viên hướng dẫn học sinh nêu lên vấn đề cần nghiên cứu, tạo điều kiện cho học sinh đề ra giả thuyết Vấn đề được nêu

ra sẽ hấp dẫn HS hơn nếu GV dựa vào thí nghiệm mở đầu Đây là cách có nhiều ưu điểm trong việc làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu Thí dụ: Khi dạy bài Sự rơi tự

do, GV thả 3 vật là mẩu phấn, bông hoa nhựa, chiếc lông chim rơi xuống đất HS quan sát sự rơi của 3 vật và đưa ra nhận xét: Viên phấn rơi nhanh nhất, lông chim rơi chậm nhất Tại sao viên phấn rơi nhanh nhất, tại sao long chim rơi chậm nhất…?(viên phấn nặng, nhỏ; lông chim nhẹ mặt phẳng rộng…)

Bước 2 Phát biểu vấn đề (câu hỏi cần trả lời)

Sau khi nhận ra vấn đề, cần hướng dẫn HS diễn đạt thành một câu ngắn gọn dưới dạng câu hỏi

Thí dụ: Vậy sự rơi nhanh chậm của các vật phụ thuộc vào yếu tố nào?

Bước 3 Giải quyết vấn đề

Từ vấn đề đã được nêu ra, học sinh đề xuất phỏng đoán, đưa ra giả thuyết, tiến hành đàm thoại để chọn lọc những giả thuyết phù hợp và loại bỏ những giả thuyết không có căn cứ Cần phân biệt giả thuyết với những phỏng đoán vu vơ, không có căn cứ và phân biệt giả thuyết với một kết luận được suy ra một cách lôgic từ một điều chân thật đã biết Kết luận này không phải là giả thuyết và trong trường hợp này cũng không còn vấn đề đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết nữa Dấu hiệu đặc trưng của giả thuyết là: Tính xác thực lúc đầu của nó chưa hoàn toàn sáng tỏ, chỉ là có thể chứ chưa phải là chắc chắn Giả thuyết đưa ra phải có khả năng giải thích, dự đoán hiện tượng

Từ điều được coi là giả thuyết, người ta có thể giải thích hiện tượng đã biết và tiên đoán hiện tượng có thể xảy ra Bước đề xuất giả thuyết là một khâu rất quan trọng vì

nó đòi hỏi tư duy trực giác sáng tạo của người nghiên cứu (chính là học sinh) Vì vậy, giáo viên cần có sự chỉ đạo công phu để hướng dẫn sự chú ý của học sinh vào vấn đề, linh hoạt gợi mở cho học sinh Học sinh có thể hiểu không đúng câu hỏi, do xuất hiện những liên tưởng mà giáo viên không tính trước được, do quên hoặc bỏ qua những điều kiện hạn chế, hoặc do những nguyên nhân khác khiến cho học sinh không trả lời đúng ý giáo viên muốn, thậm chí đưa ra những câu trả lời thiếu chính xác, sai và đôi khi hoàn toàn bất ngờ Cần phải hướng những kiến thức của học sinh vào việc phát hiện những liên hệ bên trong của sự vật, hiện tượng Nhưng không phải lúc nào giáo viên cũng nắm được một cách chính xác trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm

thực tiễn mà học sinh đã tích luỹ được Vì thế giáo viên phải chuẩn bị hai hay nhiều phương án đàm thoại với học sinh tuỳ theo tài liệu và đặc biệt là có sẵn hệ thống câu hỏi gợi mở dẫn dắt học sinh định hướng vấn đề, nêu lên hoặc phỏng đoán hoặc giả thuyết một cách sáng tạo

Từ một giả thiết đã được lựa chọn HS rút ra hệ quả Giáo viên hướng dẫn học sinh sử dụng suy luận lôgíc hay suy luận toán học để rút ra một hệ quả, dự đoán hiện tượng có thể xẩy ra trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý

Thí dụ: Các vật khác nhau rơi nhanh chậm khác nhau là do sức cản của không khí Vậy nếu các vật rơi trong chân không thì sẽ rơi như nhau

Để kiểm tra hệ quả này HS có thể dung kiến thức đã học chứng minh giả thuyết là

đúng hoặc là sai Trong dạy học vật lý phần lớn các hệ quả này sẽ được kiểm tra bằng thí nghiệm Giáo viên gợi ý, tạo điều kiện để học sinh tham gia đề xuất phương án thí nghiệm, và kế hoạch thực hiện Giáo viên biểu diễn hoặc hướng dẫn học sinh tiến hành,

đồng thời hướng dẫn học sinh quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm

Bước 4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

Từ kết quả của TN, HS sẽ phân tích và rút ra kết luận Nếu kết luận này phù hợp với giả thiết thì kiến thức mới được hình thành, nếu không phù hợp thì phải xem lại giả thuyết hoặc quá trình TN Khi phân tích và xử lý kết quả thí nghiệm, giáo viên hướng dẫn học sinh xác định độ tin cậy của kết quả Có trường hợp kết quả thí nghiệm không phù hợp với điều dự đoán từ giả thuyết thì cần lưu ý: Hoặc là giả thuyết bị bác bỏ, hoặc kết quả thí nghiệm chỉ ra cho ta thấy phạm vi áp dụng của giả thuyết, hoặc kết quả của nó lại là động lực của những nghiên cứu tiếp theo

Bước 5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Ở bước này HS cũng có thể thực hiện một vài thí nghiệm về việc ứng dụng các kiến thức đã được xây dựng

Thí nghiệm được dùng khi dạy học bằng phương pháp thực nghiệm phải bảo đảm các yêu cầu như sau: Phải ngắn gọn một cách hợp lý; đảm bảo thành công ngay, đảm bảo cả lớp quan sát được; phải đủ sức thuyết phục học sinh Thí nghiệm tiến hành thành công không những chỉ là nhiệm vụ hoàn tất các bước của bài giảng theo phương pháp thực nghiệm mà sẽ có tác dụng rất lớn trong việc phát triển năng lực

nhận thức của học sinh và giúp học sinh quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học - Được tập quan sát, đo đạc, rèn luyện tính cách cá nhân, kiên trì và trung thực của nhà khoa học Điều đó cũng rất cần cho giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham gia hoạt động thực tế

Ngoài việc rèn luyện cho học sinh đề xuất giả thuyết, nêu lên phương án thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết còn phải chú ý rèn luyện cho học sinh khả năng diễn đạt

để trình bày vấn đề và trả lời những câu hỏi của giáo viên Học sinh cần phải diễn đạt chính xác các suy nghĩ và phán đoán của mình, phải phát biểu chính xác các quy tắc, định luật, định nghĩa Muốn vậy, giáo viên cần có thói quen đối với việc phê phán, uốn nắn ngôn ngữ của học sinh Các câu trả lời của học sinh phải rõ ràng, lôgic, ngắn gọn Điều này cho phép thực hiện được công tác học tập nhiều hơn so với khi để cho ngôn ngữ của học sinh phát triển không có sự hướng dẫn

Áp dụng phương pháp thực nghiệm vào PP dạy học GQVĐ không phải chỉ có giáo viên làm việc Quá trình làm xuất hiện vấn đề, huy động kiến thức để đưa ra giả thuyết, xây dựng phương án TN… đều phải có sự tham gia tích cực của học sinh với vai trò như những "nhà nghiên cứu" khoa học Học sinh phải được tham gia một cách chủ động, tích cực dưới sự hướng dẫn của giáo viên Như vậy hoàn toàn phù hợp với tâm lý của học sinh, muốn được tự mình "phát minh" những vấn đề mới lạ (tất nhiên chỉ mới lạ với học sinh) Chính vì vậy, K.Đ UsinSki đã viết " ngay cả trường hợp giả thuyết rằng họ hiểu được ý mà giáo viên giải thích cho họ thì ý này cũng không bao giờ thấm vào đầu họ một cách thật vững chắc và tự giác, không bao giờ trở thành vốn riêng thật hoàn toàn của học sinh như khi họ tự tìm ra"

Xây dựng và giải quyết tình huống có vấn đề bằng TN có thể tạo ra hứng thú học tập cho HS và giúp HS nắm được con đường hình thành kiến thức bằng thực nghiệm trong dạy học vật lý Nhưng muốn duy trì được hứng thú, tính tích cực, tự giác trong suốt quá trình hoạt động thì cần giúp đỡ HS sao cho họ có thể thành công trong khi thực hiện các hoạt động TN Càng thành công HS càng cố gắng vươn lên thực hiện các nhiệm vụ khó khăn hơn, phức tạp hơn Nếu thất bại liên tiếp, HS sẽ sinh

ra chán nản, mất tự tin GV có thể rèn luyện cho HS những kỹ năng TN theo hai cách:

Một là, làm theo mẫu một lần (bắt chước) theo một angôrit (một trình tự chặt chẽ, máy móc); hai là, rèn luyện theo những cơ sở định hướng ơristick(đó là những sơ đồ, những kế hoạch tổng quát); ba là, rèn luyện kỹ năng đưa ra dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra

Rèn luyện kỹ năng theo con đường angôrit hoá: Kiểu rèn luyện kỹ năng này thường được dùng ở cấp trung học cơ sở khi bắt đầu học vật lý, để rèn luyện những kĩ năng hành động và thao tác vật chất, sử dụng các dụng cụ đo lường

Rèn luyện kỹ năng theo những sơ đồ định hướng(Ơristik): Kiểu rèn luyện kỹ năng này sẽ giúp cho HS có thể thực hiện tốt những hành động khái quát, đòi hỏi cao

sự sáng tạo của HS, trong đó việc thực hiện các thao tác theo một angôrit chặt chẽ không phải là con đương tối ưu

1.3 Thực trạng phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong dạy học vật lý ở trường THPT hiện nay

1.3.1 Mục đích điều tra

Đánh giá việc sử dụng phương pháp và phương tiện dạy học nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong DH vật lý ở trường phổ thông hiện nay; việc phát triển năng lực GQVĐ cho HS thông qua DH chương “Dòng điện trong các môi trường”; nhận thức của GV và HS về vai trò của phát triển năng lực GQVĐ cho HS THPT

1.3.2 Nội dung và phương pháp điều tra

1.3.2.1 Nội dung điều tra

Chúng tôi đã tiến hành điều tra với 30 GV và 259 HS của 3 trường THPT: Đại

Từ, Nguyễn Huệ và Lưa Nhân Chú thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên để tìm hiểu được thực trạng dạy học phát triển năng lực GQVĐ cho HS Phiếu xin ý kiến

GV THPT và phiếu điều tra HS (Phụ lục 1)

1.3.2.2 Phương pháp điều tra

Chúng tôi dùng phiếu điều tra (phiếu xin ý kiến GV THPT và phiếu điều tra HS) để biết thực trạng phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh

1.3.3 Kết quả điều tra (Xem phụ lục 2)

1.3.3.1 Kết quả điều tra HS

Qua điều tra và tổng hợp các số liệu trên cho thấy:

- Nhiều HS có ý thức học tập tốt, khi GV đặt câu hỏi ít HS chờ câu trả lời từ phía các bạn và GV (chiếm 11,2%) Nhiều HS thấy cần thiết để hình thành và rèn luyện năng lực GQVĐ (rất cần thiết: 38,2%; cần thiết 50,4%)

- Tuy nhiên, số HS thích các giờ học Vật lý không nhiều (rất thích: 3,08%; thích 32,82%) Khi gặp BT có VĐ nhiều HS chưa có động cơ, hứng thú để tìm hiểu

và GQVĐ đặt ra (gặp BT có VĐ, 25,48% HS thấy lạ nhưng không cần tìm hiểu; 12,74% HS không quan tâm đến VĐ lạ) Mặt khác, còn nhiều HS không thường xuyên liên hệ kiến thức Vật lý đã học đến thực tiễn cuộc sống (54,05% HS thỉnh thoảng; 5,02% HS không bao giờ so sánh kiến thức Vật lý đã học với các hiện tượng,

sự vật sự việc trong cuộc sống)

Thực tế trên cho thấy cần thiết phải áp dụng các mô hình dạy học mới trong dạy học vật lý để tăng cường sự hứng thú học tập của HS, đồng thời phát triển các năng lực trong đó có năng lực GQVĐ cho HS, nhằm nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý ở các trường phổ thông

1.3.3.2 Kết quả điều tra GV

Các số liệu điều tra cho thấy:

Nhiều GV thấy được tầm quan trọng của việc phát triển năng lực GQVĐ cho

HS (rất quan trọng 20%; quan trọng 30%) và cũng có nhiều giáo viên biết các biện pháp để rèn luyện năng lực cho học sinh (90% GV sử dụng PPDH phù hợp;…); Kết quả đánh giá HS được rèn luyện về năng lực là HS tự PH được vấn đề và GQVĐ được nêu được 93,3% GV chọn GV đã sử dụng các biện pháp để phát triển năng lực cho HS Tuy nhiên kết quả điều tra cho thấy ít HS thích các giờ học môn vật lý, học sinh chưa có động cơ, hứng thú để tìm hiểu và GQVĐ đặt ra, còn nhiều HS không thường xuyên liên hệ kiến thức vật lý đã học đến thực tiễn cuộc sống

Thực trạng trên chứng tỏ, GV sử dụng các PPDH chưa hợp lí dẫn đến hiệu quả chưa cao Vậy VĐ được đặt ra là cần phải làm rõ hơn việc tìm mấu chốt của DH phát hiện và GQVĐ, DH theo PPTN, kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác

để đạt hiệu quả cao nhất trong quá trình DH

Kết luận chương 1

Trong chương này chúng tôi đã trình bày một số vấn đề cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài đó là:

1 Những VĐ khái quát về năng lực và phát triển năng lực cho HS THPT

2 Những VĐ về phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh trong DH vật lý

3 Những VĐ cơ bản về đổi mới PPDH nhằm chú trọng phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong DH Cơ sở lí luận về PPDH phát hiện và GQVĐ, PP thực nghiệm

4 Điều tra thực trạng phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong DH vật lý thông qua phiếu điều tra 30 GV và 200 HS của 3 trường THPT huyện Đại Từ, Thái Nguyên

Tất cả những vấn đề nêu trên là cơ sở khoa học cho chúng tôi xây dựng chương 2 - Vận dụng PPTN để phát triển năng lực GQVĐ cho HS thông qua DH chương “Dòng điện trong các môi trường” - Vật lý lớp 11

Chương 2 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC

CHƯƠNG ‘‘DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG’’

VẬT LÝ LỚP 11 THPT

2.1 Vị trí chương “Dòng điện trong các môi trường”

Hệ thống kiến thức chương “Dòng điện trong các môi trường” được trình bày sau khi HS đã được học các kiến thức cơ bản về “Dòng điện không đổi”, làm nền tảng giúp việc hệ thống hoá kiến thức và so sánh dòng điện một cách rõ ràng Phần kiến thức này nghiên cứu những vấn đề về điều kiện hình thành, cơ chế phát sinh, ứng dụng gắn liền với đời sống và sản xuất của dòng điện trong các môi trường khác nhau

Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của luận văn chúng tôi đề cập đến một số kiến thức về: Dòng điện trong kim loại; Dòng điện trong chất điện phân; Dòng điện trong chất khí Sau khi học xong những tiết này, HS cần nắm vững các kiến thức sau:

Đối với dòng điện trong kim loại: Thuyết elêctron về tính dẫn điện của kim

loại, bản chất dòng điện trong kim loại, sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt

độ, hiện tượng siêu dẫn, hiện tượng nhiệt điện

Đối với dòng điện trong chất điện phân: Hiện tượng điện phân, bản chất dòng

điện trong chất điện phân, các hiện tượng diễn ra ở điện cực, hiện tượng dương cực tan, các định luật Faraday, ứng dụng

Đối với dòng điện trong chất khí: Sự dẫn điện tự lực và không tự lực, bản chất

của dòng điện trong chất khí, tia lửa điện, hồ quang điện, các ứng dụng của nó

2.2 Cấu trúc chương trình của chương “Dòng điện trong các môi trường”

Chương trình SGK 11 cơ bản, nội dung các kiến thức về “Dòng điện trong các môi trường” được đưa vào cuối học kì I chương trình vật lí 11 THPT, bao gồm 12 tiết trong đó 8 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập, 2 tiết thực hành, cụ thể:

- Dòng điện trong kim loại (1tiết)

- Dòng điện trong chất điện phân (2 tiết)

- Dòng điện trong chất khí (2 tiết)

- Dòng điện trong chân không (1 tiết)

- Dòng điện trong chất bán dẫn (2 tiết)

- Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn và đặc tính khuyếch đại của trandito (2 tiết)

- Bài tập (2 tiết)

Khi biên soạn, các tác giả đã chú ý đến cả nội dung kiến thức và nội dung kĩ năng, kết hợp hài hoà giữa truyền tải nội dung kiến thức với gợi mở PP dạy và học Tạo điều kiện cho HS nâng cao năng lực GQVĐ và giúp GV có thể DH thông qua tổ chức các hoạt động học tập, để HS tìm hiểu, xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức

2.3 Mục tiêu cần đạt khi dạy chương “Dòng điện trong các môi trường” theo chuẩn kiến thức kĩ năng

1 Về nội dung cơ bản: HS phải hiểu và nắm được những nội dung kiến thức sau:

 Dòng điện trong kim loại:

- Hạt dẫn điện trong kim loại (KL) là electron tự do

- Nguyên nhân gây ra điện trở của KL là do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do

- Dòng điện trong KL là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường

- Điện trở suất của KL phụ thuộc vào nhiệt độ; Hiện tượng siêu dẫn

- Hiện tượng nhiệt điện, bản chất của dòng nhiệt điện là dòng điện trong kim loại

 Dòng điện trong chất điện phân:

- Thí nghiệm để rút ra: Chất điện phân dẫn điện còn nước cất không dẫn điện Các hạt tải điện trong chất điện phân là ion dương và ion âm So với KL thì chất điện phân không dẫn điện tốt bằng

- Thí nghiệm để rút ra: Hiện tượng khi cho dòng điện qua dd điện phân mà cực dương bị bào mòn, cực âm có lớp vật chất bám vào là hiện tượng dương cực tan Điều kiện để có hiện tượng dương cực tan là phải điện phân dd muối của KL dùng làm anốt

- Khi có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân đóng vai trò như một điện trở, còn điện phân với điện cực trơ thì có suất phản điện

- Công thức Faraday: m = A I t/Fn

- Ứng dụng của hiện tượng điện phân: luyện kim, đúc điện, mạ điện

 Dòng điện trong chất khí:

- Thí nghiệm: Sự dẫn điện không tự lực và tự lực của chất khí; Bản chất của dòng điện trong chất khí Hạt dẫn điện trong chất khí là ion dương, ion âm, electron

- Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm

- Tia lửa điện: Định nghĩa, điều kiện tạo ra tia lửa điện, ứng dụng

- Hồ quang điện: Định nghĩa, điều kiện tạo ra hồ quang và ứng dụng

2 Về kĩ năng: HS phải có được các kĩ năng sau:

- Kĩ năng thực hành T/N như: Kĩ năng quan sát T/N (Sự phụ thuộc của R vào nhiệt độ, hiện tượng nhiệt điện; Hiện tượng điện phân, dương cực tan; Sự phóng điện trong chất khí không tự lực và tự lực…), sử dụng được các dụng cụ đo như miliampe

kế, milivôn kế, kĩ năng lắp ráp T/N…

- Kĩ năng thu thập thông tin từ quan sát thực tế, T/N, từ các tài liệu

- Kĩ năng xử lí thông tin như: Xử lí số liệu T/N, vẽ đồ thị, phân tích, suy luận, qui nạp, khái quát…

- Kĩ năng truyền đạt thông tin: Trình bày kết quả T/N, trình bày những quan niệm, hiểu biết của cá nhân, lập luận bảo vệ ý kiến của mình trước tập thể…

- Kĩ năng vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng có liên quan và giải bài tập SGK như: Giải bài tập về hiện tượng điện phân Giải thích tại sao khi mưa giông không nên trú mưa dưới gốc cây to, chỗ gò đất cao…Muốn các đồ vật không

gỉ, bền bóng đẹp ta phải làm như thế nào? …

2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường”

2.4.1 Xác định mục tiêu của từng bài học

- Mục tiêu về kiến thức

- Mục tiêu về kĩ năng

- Mục tiêu về thái độ

2.4.2 Chuẩn bị bài học

Với những bài học thì GV cần chuẩn bị:

- Thiết bị dạy học cần thiết

- Xây dựng các tình huống Vật lí

- Xây dựng phiếu học tập theo các yêu cầu từ cao đến thấp của mỗi bài phát cho học sinh để học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức của bài học

2.4.3 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí cần dạy

Lập sơ đồ trên từng bài cụ thể

2.5 Vận dụng PPTN khi dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” để phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh

2.5.1 Các thí nghiệm sử dụng khi dạy học chương ‘‘Dòng điện trong các môi trường’’ nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS

Thí nghiệm 1: Khảo sát sự phụ thuộc điện trở kim loại vào nhiệt độ

Hình 2.1 Bộ thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc điện trở của kim loại vào nhiệt độ

- Mục đích: Khảo sát định tính sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ