Sử dụng phối hợp thí nghiệm và công nghệ thông tin trong dạy học chương điện học vật lý 7 nhằm phát triển tư duy vật lí cho chọc sinh trung học cơ sở miền núi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠMNGUYỄN NGỌC ANH SỬ DỤNG PHỐI HỢP THÍ NGHIỆM VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 7 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÍ CHO HỌ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN NGỌC ANH

SỬ DỤNG PHỐI HỢP THÍ NGHIỆM VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 7

NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH THCS MIỀN NÚI

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí

Mã số: 60 14 0111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN KHẢI

Thái Nguyên, năm 2014

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa sau Đại học, khoa Vật

lí trường ĐHSP – ĐHTN đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho em trongsuốt quá trình học tập và làm luận văn

Em xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng duyệt và chấm luận văn caohọc Vật lí K20B đã quan tâm và chỉ bảo tận tình chúng em trong suốt quátrình từ khi viết đề cương luận văn cho đến khi hoàn thành luận văn và bảo vệ

Em xin chân thành cảm ơn các trường THCS và các giáo viên đã cộngtác dạy thực nghiệm, các đồng chí lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trong tổ bộmôn Vật lí ở các trường thực nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trongsuốt quá trình thực nghiệm

Thái Nguyên, tháng 04 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Ngọc Anh

LỜI CAM ĐOAN

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

trong một công trình khoa học nào khác

Thái Nguyên, tháng 04 năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Anh XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI

MỤC LỤC

Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục

lục i

Danh mục hình, bảng biểu sơ đồ v Danh mục từ viết tắt .vi MỞ ĐẦU .1

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6

1.1 Tổng quan về các vấn đề cần nghiên cứu 6

1.2 Vấn đề phát triển tư duy Vật lí cho học sinh miền núi .8

1.2.1 Khái niệm về tư duy Vật lí .8

1.2.1.1 Khái niệm về tư duy 8

1.2.1.2 Đặc điểm của quá trình tư duy .9

1.2.1.3 Tư duy Vật lí .12

1.2.2 Đặc điểm tư duy Vật lí của HS miền núi .15

1.2.3 Các biện pháp phát triển tư duy Vật lí cho HS THCS miền núi .19

1.2.3.1 Khái niệm phát triển tư duy .19

1.2.3.2 Sự cần thiết phải phát triển tư duy .19

1.2.3.3 Rèn luyện các thao tác tư duy .21

1.2.3.4 Các biện pháp phát triển tư duy Vật lí 25 1.3 Sử dụng phối hợp thí nghiệm và công nghệ thông tin trong dạy

phần điện học

31

1.3.1 Thí nghiệm với vấn đề phát triển tư duy Vật lí 31

1.3.1.1 Khái niệm về thí nghiệm Vật lí 31

1.3.1.2 Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí .32

1.3.1.3 Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học Vật lí 36

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

1.3.1.4 Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy

phần điện học

38

1.3.2 Các phương tiện CNTT .39

1.3.2.1 Phương tiện dạy học 39

1.3.2.2 Phương tiện CNTT 42

1.3.2.3 Các phương tiện CNTT dùng trong dạy học Vật lí 42

1.3.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương tiện CNTT 47

1.3.3 Biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học phần điện học 47

1.3.3.1 Các căn cứ lý luận và thực tiễn lựa chọn phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học 48

1.3.3.2 Các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học Vật lí .53

1.4 Nghiên cứu thực trạng dạy học phần điện học .54

1.4.1 Mục đích điều tra 55

1.4.2 Phương pháp điều tra, tìm hiểu 55

1.4.3 Kết quả điều tra 55

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 60

CHƯƠNG II: SỬ DỤNG PHỐI HỢP THÍ NGHIỆM VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÍ 7 61

2.1 Đặc điểm của chương điện học 61

2.1.1 Đặc điểm và nhiệm vụ của chương điện học Vật lí 7 61

2.1.2 Cấu trúc và chuẩn kiến thức kĩ năng của chương điện học Vật lí 7 .64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

2.1.3 Lựa chọn kiến thức để phối hợp sử dụng thí nghiệm và phươngtiện CNTT vào dạy học .662.2 Sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT trong dạy học chương điện học

Vật lí 7 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

2.3 Sử dụng phối hợp thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức dạy

học một số kiến thức điện học Vật lí 7 71

2.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài trong chương điện học Vật lí 7 74

2.4.1 Xác định mục tiêu bài dạy 74

2.4.2 Xác định phương tiện dạy học, phương pháp dạy học 75

2.4.3 Phân loại và lựa chọn kiến thức phù hợp với PPDH .78

2.4.4 Thiết kế các hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh .78

2.4.4 Thiết kế các hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh .79

2.4.5 Xác định các hình thức củng cố và vận dụng kiến thức .84

2.5.1 Xác định mục tiêu bài dạy 86

2.5.2 Xác định phương tiện dạy học, phương pháp dạy học 86

2.5.3 Phân loại và lựa chọn kiến thức phù hợp với PPDH 87

2.5.4 Thiết kế các hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh .87

2.5.4 Thiết kế các hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh .88

2.5.5 Xác định các hình thức củng cố và vận dụng kiến thức 94

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 97

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 98

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 98

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm .98

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 98

3.2 Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm .98

3.2.1 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm .98

3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm .99

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 100

3.2.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm .100

3.2.2 Quan sát giờ học 100

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/3.2.3 Bài kiểm tra .1013.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm .103

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

3.4.1 Nhận xét về tiến trình học tập của lớp thực nghiệm

103

3.4.2 Xử lý kết quả của bài kiểm tra .104

3.4.2.1 Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển tư duy Vật lí cho HS 104

3.4.2.2 Kết quả định lượng 106

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 113

PHẦN KẾT LUẬN 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

Phụ lục 1: Phiếu phỏng vấn học sinh 118

Phụ lục 2: Phiếu phỏng vấn giáo viên Vật lý THCS 119

Phụ lục 3: Bài kiểm tra thực nghiệm số 1 121

Phụ lục 4: Bài kiểm tra thực nghiệm số 2 123

Phụ lục 5: Các hình ảnh thực nghiệm sư phạm 125

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Khả năng của các PPDH trong thực hiện các mục tiêu dạy học 49

Bảng 1.2: Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí 57

Bảng 1.3: Việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí 57

Bảng 1.4: Lý do GV ít sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí 57

Bảng 3.1: Số lượng, chất lượng học tập của các nhóm TNg và nhóm ĐC 100

Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1 107

Bảng 3.3: Xếp loại học tập lần 1 107

Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất lần 1

108 Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2 109

Bảng 3.6: Xếp loại học tập lần 2 110

Bảng 3.7: Bảng phân phối tần suất lần 2

111 Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra

112

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ

Hình 1.1: Tóm tắt quá trình tư duy 13

Hình 1.2: Đặc tính của tư duy 14

Hình 1.3: Định hướng phương pháp nghiên cứu dạy học 36

Hình ảnh thí nghiệm sự nhiễm điện do cọ xát xây dựng bằng phần mềm Crocodile Physics 605 80

Hình ảnh thí nghiệm của bài hai loại điện tích xây dựng bằng phần mềm Crocodile Physics 605 86

Biểu đồ 3.1: xếp loại học tập lần 1 108

Biểu đồ 3.2: Xếp loại học tập lần 2 110

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ tỷ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ học sinh 50

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ khái quát kiến thức chương “Điện học” 65

Sơ đồ 2.2 Quy trình thiết kế DH có sử dụng phối hợp TN và CNTT 66

Sơ đồ 2.3 Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Sự nhiễm điện do cọ xát” 78

Sơ đồ 2.4 Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Hai loại điện tích” 87

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ht t p:/ / w w w.lr c -tnu.edu.vn/

DANH MỤC TỪ - CỤM TỪ VIẾT TẮT

Thí nghiệm TN Đối chứng ĐC Công nghệ thông tin CNTT Phương pháp dạy học PPDHSách giáo khoa SGK Giáo viên GV Trung học cơ sở THCS Phần mềm dạy học PMDHMáy vi tính MVT Phương tiện dạy học PTDHHọc sinh HS Thực nghiệm sư phạm TNSP Thực nghiệm TNg

Định hướng chung về đổi mới phương pháp dạy học là phát huy tính tíchcực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kỹ năng vận dụng vào thực tiễn, phùhợp với đặc điểm của từng lớp học; môn học, tác động đến tình cảm, đem lạiniềm vui, tạo được hứng thú học tập cho học sinh, tận dụng được côngnghệ mới nhất; khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ một chiều các kiếnthức có sẵn Rất cần phát huy cao năng lực tự học, học suốt đời trong thờiđại bùng nổ công nghệ thông tin Tăng cường học tập cá thể phối hợp với hợptác Định hướng vào người học được coi là quan điểm định hướng chungtrong đổi mới phương pháp dạy học Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng cóchọn lọc, có hiệu quả các phương pháp dạy học tiên tiến, hiện đại với khaithác những yếu tố tích cực của các phương pháp dạy học truyền thống.Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học (PTDH), thiết bị dạy học vàđặc biệt lưu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT).

Đặc biệt bộ môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó để hìnhthành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất cho HS khi dạy các kiến thứcĐiện học (Vật lí 7), thì việc tiến hành các thí nghiệm là rất quan trọng Nhờcác thí nghiệm vật lí, HS có được những quan điểm cơ bản về phương phápthực nghiệm khoa học Tuy nhiên trong nhiều bài dạy của chương trình vật lítrung học cơ sở (THCS) do những hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên khôngtạo điều kiện tốt nhất cho quá trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ vềCNTT mà các PTDH cũng đã được hiện đại hoá để nâng cao hiệu quả và chấtlượng dạy học, hỗ trợ lao động dạy học của người giáo viên (GV), nó đã vàđang được ứng dụng trong dạy học những năm gần đây Trong năm học2013-

2014 một trong những nhiệm vụ trong tâm của giáo dục THCS là: “…chú trọng ứng dụng CNTT trong dạy học và quản lí”

Trong thực tiễn dạy học vật lí ở trường THCS hiện nay, cho thấy tiềmnăng của phương tiện dạy học trong việc tích cực hoá hoạt động nhậnthức của học sinh chưa được khai thác đầy đủ Đó là một trong những nguyênnhân làm cho kiến thức của HS hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vậndụng

Để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, người giáo việndạy vật lí cần khắc phục các khó khăn, nghiên cứu nắm vững những ưu,nhược điểm của từng loại PTDH, PPDH tích cực Biết phối hợp hài hoàchúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm cho quá trình dạyhọc hiệu quả vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các PTDH không hợp lí

Trong dạy học các kiến thức điện học (Vật lí 7), cũng đã có nhiều côngtrình nghiên cứu với các khía cạnh khác nhau Việc áp dụng cụ thể phươngpháp dạy học phát triển tư duy cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu trongcác tài liệu,[15],[25] như: Ngô Văn Lý, Tô Đức Thắng Tuy nhiên việc tổchức phương pháp dạy học như thế nào để phát triển được tư duy Vật lícủa HS THCS miền núi và phù hợp với định hướng đổi mới hiện nay thì cònchưa được nghiên cứu đầy đủ

Tìm hiểu thực tế dạy học Vật lí ở trường THCS miền núi hiện nay và đặcđiểm tâm lí của học sinh miền núi chúng tôi nhận thấy rằng, khả năng nhận

thức của học sinh còn chậm, chưa hứng thú học, năng lực nhận thứccòn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức.

Xuất phát từ những lý do đã nêu trên, chúng tôi mong muốn cóthể đóng góp một phần vào thực hiện tốt mục tiêu, nhiệm vụ đổi mới PPDHgiáo

dục THCS qua việc lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phối hợp thí

nghiệm và công nghệ thông tin trong dạy học chương “Điện học” Vật lí 7

nhằm phát triển tư duy Vật lí cho học sinh THCS miền núi.”

II Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệthông tin trong dạy học các kiến thức điện học (Vật lí 7) nhằm phát triển tưduy Vật lí cho học sinh THCS miền núi

III Khách thể và đối tương nghiên cứu

1.Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường THCS miền núi

2 Đối tương nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng giữa thí nghiệm

và phương tiện công nghệ thông tin khi dạy một số bài Vật lí thuộc phần Điệnhọc (Vật lí 7)

IV Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế tiến trình dạy học trong đó phối hợp sử dụng thí nghiệm vàphương tiện công nghệ thông tin phù hợp với quan điểm hiện đại về dạy họcvật lí thì sẽ nâng cao hiệu quả phát triển tư duy Vật lí cho học sinh THCSmiền núi

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiên cứu lý luận về phát triển tư duy vật lí cho học sinh theo quanđiểm hiện đại

- Nghiên cứu lý luận về dạy một số kiến thức điện học (Vật lí 7)

- Nghiên cứu lý luận và thực tiễn về sử dụng thí nghiệm và phương tiệnCNTT khi dạy học một số kiến thức điện học (Vật lí 7) nhằm phát triển tưduy vật lí cho học sinh THCS miền núi

- Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài

- Thực nghiệm sư phạm

VI Giới hạn của đề tài

Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT

( máy chiếu projecter, máy tính, phần mềm thí nghiệm Vật lí) nhằm pháttriển tư duy Vật lí cho học sinh THCS miền núi

VII Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Tham khảo sách, báo, tạp chí chuyên ngành về vấn đề phát triển tư duyvật lí và các phương pháp dạy học tích cực

- Tham khảo tài liệu về chương điện học

2 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát

- Tổng kết kinh nghiệm qua nhiều năm trực tiếp giảng dạy, qua dự giờ,trao đổi kinh nghiệm với một số giáo viên giàu kinh nghiệm ở một số trườngTHCS miền núi

- Phỏng vấn giáo viên và học sinh để nắm tình hình dạy chương điện học(Vật lí 7) và sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT ở một số trường THCSmiền núi

- Qua đó thống kê những khó khăn và nhược điểm, hạn chế, từ đó

VIII Những đóng góp của luận văn

- Xây dựng phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và CNTT để tổchức hoạt động dạy một số kiến thức Điện học (Vật lí 7) nhằm phát triển tưduy vật lí cho HS THCS miền núi

- Vận dụng cơ sở lý luận, luận văn đã thiết kế và thực nghiệm tiến trìnhdạy học một số bài cụ thể thực hiện mục đích đề tài đặt ra.

IX Cấu trúc nội dung của luận văn

Luận văn gồm các phần sau: Phần mở đầu, phần nội dung gồm 3

chương Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương II: Sử dụng phối hợp thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học chương điện học (Vật lí 7)

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Phần kết luận và kiến nghị, danh mục các tài liệu tham khảo, phần phụ lục

HS và điều kiện cơ sở vật chất được trang bị.

Trong dạy học Vật lí ở các trường THCS hiện nay, người GV cũng đãvận dụng các phương pháp dạy học (PPDH) tích cực và áp dụng dần cácphương tiện dạy học (PTDH) hiện đại vào dạy học để phù hợp với chươngtrình đổi mới sách giáo khoa (SGK) và đổi mới PPDH

Tuy nhiên không có một PPDH nào là vạn năng và thích hợp cho việcgiải quyết mọi nhiệm vụ dạy học Vì vậy các nhà nghiên cứu và các GV tâmhuyết với nghề luôn đi tìm tòi, lựa chọn và phối hợp sử dụng các PPDH Vật lísao cho phù hợp với mục tiêu từng bài học và trong đó nét nổi bật của đổimới PPDH hiện nay là áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật và côngnghệ hiện đại vào quá trình dạy học, nhằm thực hiện mục tiêu giáo dụcvới hiệu quả cao Đáp ứng được yêu cầu định hướng giáo dục mà Bộ giáo dục

và đào tạo đã nêu trong các chủ đề năm học là: năm học 2008-2009 “Nămhọc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin, đổi mới quản lý tài chính vàtriển khai phong trào xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”, nămhọc 2009-

2010 với chủ đề là “Đổi mới quản lý và nâng cao chất lượng giáo dục” Trong

đó một trong những nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục là “Tiếp tục đổi mớinội dung, PP giáo dục, đẩy mạnh ứng dụng CNTT phục vụ đổi mới PP dạy vàhọc”, trong đó việc ứng dụng CNTT phải thực hiện hợp lý

Đặc thù dạy học bộ môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trong đókhi xây dựng hay dạy học các khái niệm vật lí thì thí nghiệm đóng vai trò hết

sức quan trọng, vì hầu hết các khái niệm vật lí đều được xây dựng từthực nghiệm, hay khi chúng được chứng minh từ lý thuyết nhưng chúng cũngđảm

bảo tính đúng đắn khi ta dùng thí nghiệm để kiểm nghiệm và vì vậy các kháiniệm Vật lí luôn đảm bảo tính chân lý và học sinh sẽ tin tưởng vào nhữngkiến thức mà mình được truyền đạt Tuy nhiên, cũng có những thí nghiệmthực tế khó làm, mất nhiều thời gian, không thể thực hiện được trongđiều kiện lớp học, thời lượng một tiết dạy và kết quả thì chưa có độ chính xáccao, do phương tiện chưa đảm bảo hoặc do các yếu tố bên ngoài tác động

mà ta không thể loại bỏ hết

Do đó, với sự phát triển như vũ bão của các phương tiện CNTT hiện nay

và sự ra đời của nhiều phần mềm dạy học (PMDH) thì đã bổ sung được rấtlớn những khó khăn, hạn chế thường gặp của một số thí nghiệm khi ta kiểmnghiệm các khái niệm vật lí

Việc nghiên cứu PPDH nhằm phát triển tư duy cho HS là một vấn đềđược nhiều nhà khoa học giáo dục và tâm lý học nghiên cứu

Trong các công trình khoa học trước đây áp dụng và kết hợp nhiều PPnhằm phát triển tư duy cho HS [7], [17], [18] như: Nguyễn Dương, PhùngĐức Hải, Phạm Hồng Quang Việc sử dụng máy vi tính (MVT) và PMDH chomôn Vật lí cũng đã được nhiều tác giả trình bày trong những côngtrình nghiên cứu của mình [19], [20], [21],[22] như: Phạm Xuân Quế tácgiả đã nêu “Sử dụng MVT và các phần mềm thích hợp sẽ giúp HS xây dựngđược nhiều mô hình dưới dạng phương trình toán học phức tạp khácnhau, kiểm tra lựa chọn các giả thuyết của mô hình nhanh chóng do đó pháttriển tư duy sáng tạo khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí Mai VănTrinh, tác giả đã chú trọng đến việc sử dụng MVT như một PTDH hiện đạiđồng thời khẳng định vai trò to lớn của MVT và PMDH trong việc góp phầnphát triển khả năng độc lập, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình họctập

Ngoài ra còn rất nhiều các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khácnữa cũng nghiên cứu về các vấn đề nêu trên mà chúng tôi không thể kể hết ởđây.

Các công trình kể trên đã có những thành công nhất định trong việc phát

triển tư duy cho HS qua sử dụng thí nghiệm biểu diễn hoặc sử dụng MVT vàcác PMDH.

Thực tiễn dạy học ở miền núi đang đòi hỏi phải có cách tổ chức dạy họcriêng, thích hợp Người GV miền núi cũng đang phải đối mặt với thực tế dạyhọc còn tồn tại mâu thuẫn giữa yêu cầu nâng cao chất lượng với thựctiễn, điều kiện học tập ở miền núi còn nhiều hạn chế

Tuy nhiên, để phối hợp sử dụng đồng thời thí nghiệm, là đặc thù của bộmôn Vật lí, với các PTDH hiện đại trong dạy học các khái niệm vật lí phần

“Điện học” lớp 7 cho HS THCS miền núi, nhằm phát triển tư duy vật lí thìchưa có công trình nào nghiên cứu cụ thể Vì vậy tôi quyết định triển khainghiên cứu vấn đề này

1.2 Vấn đề phát triển tư duy Vật lí cho học sinh miền núi.

1.2.1 Khái niệm về tư duy Vật lí.

1.2.1.1 Khái niệm về tư duy [2][13], [16]

Theo từ điển Bách khoa toàn thư Việt Nam, tập 4(NXB từ điển bách khoa

Hà Nội.2005), tư duy là sản phẩm cao nhất của vật chất được tổ chức mộtcách đặc biệt gắn với chức năng của bộ não con người Tư duy phản ánh tíchcực hiện thực khách quan dưới dạng các khái niệm, sự phán đoán, lí luận…Theo một định nghĩa khác, “Tư duy” là danh từ triết học dùng để chỉ nhữnghoạt động của tinh thần, đem những cảm giác của con người để sửa đổi vàcải tạo thế giới thông qua hoạt động vật chất, làm cho con người có nhậnthức đúng đắn về sự vật và ứng xử tích cực với nó

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật vàhiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất củachúng, những mối quan hệ khách quan phổ biến của chúng nhằm phản ánhnhững thuộc tính bản chất, những liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sựvật và hiện tượng trong thực tế khách quan mà trước đó ta chưa biết, đồng

thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vàonhững dấu

hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới.

Tư duy là sự hoạt động của hệ thống thần kinh cao cấp của con người,phản ánh thực tế khách quan bằng biểu tượng, khái niệm, phán đoán Tư duybao giờ cũng liên hệ với một hình thức nhất định của sự vận động của vậtchất đó là sự hoạt động của bộ óc con người Tư duy phản ánh thế giới vậtchất dưới dạng các hình ảnh lý tưởng Tư duy vừa là sản phẩm của sự tiến hoásinh vật vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội Tư duy quan hệ khăng khítvới ngôn ngữ và được phát triển trong quá trình hoạt động thực tiễncủa con người - những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người

Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống nhưcác phản ánh của cảm giác và tri giác Các quá trình này phản ánh các đốitượng và hiện tượng cụ thể tác động đến giác quan của chúng ta Tư duy phảnánh theo kiểu khác, nó không xem xét sự vật, hiện tượng một cách riêng lẻ

mà xem xét sự vật, hiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vậnđộng và phát triển của chúng Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quátbằng cách nêu bật ra cái bản chất, cái chung của các sự vật và hiện tượng.Trong quá trình nhận thức nói chung, tư duy bao giờ cũng mang tính sángtạo, vì nhận thức nhằm thu được những trí thức mới và sáng tạo ra nhữngphương thức mới để thu lượm tri thức Vì tư duy của con người càng pháttriển thì con người càng nhận thức được bản chất của các sự vật, hiệntượng phức tạp nhanh chóng và sâu sắc hơn

Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy Nhờ có tưduy mà ta có thể chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang những tríthức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc mộtsang bản chất bậc hai LN Tônxtôi đã viết: “Kiến thức chỉ thực sự là kiến thứckhi nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ”

1.2.1.2 Đặc điểm của quá trình tư duy[ 16], [24]

+ Tính “có vấn đề”: Hoàn cảnh có vấn đề chính là cái kích thích con

người tư duy, hoàn cảnh hay tình huống có vấn đề nảy sinh khi gặp nhữngtình huống mà vốn hiểu biết cũ, PP hành động đã biết của con người không

đủ để giải quyết nó, để tư duy con người phải nhận thức được hoàn cảnh

có vấn đề, phải có nhu cầu giải quyết nó và phải có những tri thức cần thiết

có liên quan tới vấn đề đó Kích thích quá trình tư duy phát triển là tình huống

có vấn đề, quá trình tư duy chỉ diễn ra khi gặp một cái mới mà ta muốnnhận biết, khi gặp những mâu thuẫn và nảy sinh những thắc mắc, khi pháthiện ra các mâu thuẫn Khi gặp tình huống có vấn đề mà ta có nhu cầu giảiquyết thì nó có tác dụng kích thích thúc đẩy tư duy tiến lên nhằm vạch ranhững quy luật bản chất của vấn đề đó

+ Tính khái quát của tư duy: Tư duy phản ánh những thuộc tính chung,những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt sự vật, hiện tượng.Chính vì vậy tư duy mang tính khái quát cao

+ Tính gián tiếp của tư duy: Bằng các giác quan con người không thểphản ánh trực tiếp về vận tốc của ánh sáng, các dạng năng lượng, cáctương tác từ nhưng nhờ có sử dụng ngôn ngữ mà tư duy phản ánh đượccác đại lượng, các khái niệm đó một cách gián tiếp, các quy luật, các quy tắc,các sự kiện có mối liên hệ và sự phụ thuộc được khái quát, diễn đạt trongcác từ Nhờ có tính khái quát tư duy mà khả năng nhận thức của con ngườiđược mở rộng không có giới hạn Tư duy phản ánh hiện thực không phải trựctiếp mà là gián tiếp, tức là thông qua cảm giác tri giác, biểu tượng Chúng tanghe thấy tiếng chim hót, chúng ta có thể nhận thức được nó ở gần đến mứcnào và nó là tiếng chim nào hót Chúng ta ngửi thấy mùi hoa có thể tư duyngay đến là loại hoa gì tất cả các sự nhận biết trên đều do ta tư duy trừutượng để thu nhận tri thức mới không bằng con đường trực tiếp mà trên cơ

sở những tri thức đã biết từ trước Trong tư duy chúng ta thoát khỏi kinhnghiệm cảm tính, nhờ suy luận ta hiểu được cái không thể tri giác và biểu

tượng Ví dụ như người công an điều tra không cần nhìn thấy hành độngphạm tội của tội phạm, nhưng

bằng những chứng cứ trực tiếp và gián tiếp tại hiện trường phạm tội có thể tìm ra các nghi can trong vụ án và tìm ra thủ phạm gây ra tội ác.

+ Tư duy quan hệ mật thiết với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phương tiện của

tư duy, nhờ có ngôn ngữ mà con người tiến hành các thao tác tư duy vàsản phẩm của tư duy là những phán đoán, suy luận được biểu đạt bằng các từngữ, các câu nói Mỗi tư tưởng chỉ có thể tồn tại và xuất hiện trên cơ sởcủa các chất liệu ngôn ngữ, biểu tượng trong các từ và câu Ngôn ngữ nhưC.Mác đã nói: “Ngôn ngữ là hiện thực trực tiếp của tư tưởng” Nhờ ngôn ngữcủa mình, con người có thể trao đổi, chuyển giao tư tưởng với nhữngngười khác, bổ sung sự hiểu biết cho nhau, kế thừa tri thức của thế hệ trước.+ Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính [2 3]: Nhàtâm lý học NgaX.L.Rubienstêin viết: “nội dung cảm tính bao giờ cũng cótrong tư duy trừu tượng, tựa hồ như làm thành chỗ dựa cho tư duy”

(X.L.Rubienstêin, Tồn tại và ý thức (tiếng nga) M 1957, tr.71), ngược lại

tư duy và những kết quả của nó chi phối khả năng phản ánh của cảm giác,làm cho khả năng đó của con người tinh vi hơn, nhạy bén hơn, mang tínhlựa chọn và trở nên có ý nghĩa hơn Vì lẽ đó Ph Ăn gghen viết: “nhập vàocon mắt của chúng ta chẳng những có cảm giác mà còn có cả hoạt động tưduy của ta nữa” Quá trình tư duy liên hệ chặt chẽ với quá trình nhận thứccảm tính, nó bắt đầu nhận thức cảm tính và trong quá trình tư duy nhấtthiết phải sử dụng những tư liệu của nhận thức cảm tính Con người nhờ tưduy mới phản ánh được những mối liên hệ bản chất và tất yếu, mới phảnánh được các quy luật Những mối liên hệ bản chất là những mối liên hệ làm

cơ sở cho các mối liên hệ khác giữa các sự vật Tư duy phản ánh hiệnthực dưới dạng khái quát khác với nhận thức cảm tính Chẳng hạn chúng taquan sát thấy một nhóm người có lứa tuổi khác nhau, nghề nghiệp khácnhau, chủng tộc và giới tính khác nhau Tách ra cái chung vốn có của mọi

người: Khả năng lao động, suy nghĩ, trao đổi tư tưởng với nhau nhờngôn ngữ,

chúng ta khái quát các thuộc tính này và tạo ra khái niệm “con người” Nhưvậy chúng ta chuyển từ sự nhận thức những con người riêng lẻ tới kháiniệm khoa học về con người Nhờ khái quát tư duy trừu tượng đi sâu vàohiện thực khách quan, vạch ra các quy luật vốn có của nó.

+ Tư duy là sự phản ánh và tham gia tích cực vào quá trình cải biến thếgiới khách quan Trong hoạt động thực tiễn biến đổi thế giới bên ngoài, conngười nhận thức các quy luật và sử dụng chúng vì lợi ích của mình Tính tíchcực của tư duy biểu hiện ở chỗ con người thực hiện khái quát về mặt lí luận,tạo ra các khái niệm và phán đoán, xây dựng các suy luận và giả thiết Dựatrên cơ sở của các tri thức đã biết, con người có khả năng tiên đoán, vạch

ra kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, khoa học, giáo dục Tính tích cực của

tư duy còn biểu hiện ở hoạt động sáng tạo của con người, ở khả năngtưởng tượng Tư duy định hướng, xác định, điều hoà mục đích, phương pháp

và đặc trưng hoạt động thực tiễn của con người Tư duy giúp con người cảibiến tri thức đó dưới dạng các phương tiện của ngôn ngữ tự nhiên và bằngcác kí hiệu của ngôn ngữ nhân tạo Ngôn ngữ này giữ vai trò rất quan trọngtrong khoa học hiện đại

+ Quá trình tư duy đúng đắn sẽ đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng

1.2.1.3 Tư duy Vật lí [6],[13],[15]

Quá trình tư duy Vật lí một mặt tuân theo những quy luật chung củanhận thức, một mặt phản ánh những đặc thù của bộ môn Bao gồm haikhâu cơ bản là:

- Đi từ thực nghiệm (quan sát, thí nghiệm, đo lường) trong một phạm vihẹp, trừu tượng hoá và quy nạp để xây dựng lý thuyết

- Từ lý thuyết diễn dịch để rút ra các hệ quả, vận dụng giải thích các hiệntượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứngdụng mới trong thực tiễn.

Các hệ quả logic

Kiểm tra – thực nghiệm

Quá trình tư duy này có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

Mô hình – giả thiết Trìu tượng

Các sự kiện khởi đầu xuất phát

Hình 1.1: Tóm tắt quá trình tư duy

Quá trình này gồm 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện

Tập hợp các sự kiện để từ đó suy ra mô hình của các sự kiện ấy Quátrình này vừa tập hợp, vừa phỏng đoán vừa linh cảm trực giác thấy được vấnđề

+ Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình từ các sự kiện

- Sau khi tập hợp các sự kiện riêng lẻ, nhờ phân tích và suy luận quy nạp,khái quát hoá xây dựng nên mô hình phản ánh tính chất sự việc, hiện tượngtrong Vật lí Đó là khái niệm, định luật Có hai loại mô hình:

- Mô hình hình ảnh: Xây dng mô hình cơ học có hình ảnh, phản ánh

những dấu hiệu bản chất nhất và cấu trúc của hiện tượng được nghiên cứu

- Mô hình dấu hiệu: Thường được biểu thị bằng lời, bằng toán học, bằng

đồ thị cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng (ta cần chú ýkhông phải hiện tượng Vật lí nào cũng xây dựng được hai mô hình Bởi vì,với Vật lí vi mô thì không thể dùng dấu hiệu vĩ mô để biểu thị tính chất củacác hệ vi mô)

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn suy từ mô hình đến hệ quả

Đây là giai đoạn quan trọng vì: Từ mô hình có khả năng suy ra được các

hệ quả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lập lại từ đầuquá

trình tư duy (một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra tính chất đúng đắn của mô hình).

+ Giai đoạn 4: Kiểm nghiệm hệ quả bằng thực nghiệm

Giai đoạn này mở màn cho sự sáng tạo kỹ thuật Các công trình nghiêncứu cho thấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang

mô hình Ở đó con người phải vận dụng tốt các thao tác tư duy, phân tích,tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá Để thể hiện đặc tínhcủa hoạt động tư duy trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo, Anhxtanhđưa ra

sơ đồ sau:

A

S S’ S”

Hình1.2: Đặc tính của tư duy

E: Tập hợp các dữ kiện (thí nghiệm, cảm giác) Từ đó đưa ra hệ tiên đề A

Từ hệ tiên đề đưa ra hệ quả (S,S’,S”) Giai đoạn này cần suy luận chặtchẽ Hệ quả này lại được kiểm nghiệm bằng thực nghiệm và lại là sự kiện chochu trình sau

Ta hiểu tư duy Vật lí là sự quan sát các hiện tượng Vật lí, phân tích mộthiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữachúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên

hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại

lượng Vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiếnthức khái quát

thu được vào thực tiễn Các hiện tượng Vật lí trong tự nhiên rất phứctạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗihiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau

mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy, muốn nhậnthức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên, thì việc đầutiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận,những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một

số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xáclập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc địnhlượng giữa các đại lượng Vật lí dùng để đo lường các thuộc tính bản chất của

sự vật, hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phảnánh đúng thực tế khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Đểlàm việc đó ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệquả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn.Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luậnkhái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý Mặt khác, việc vận dụngnhững kiến thức Vật lí khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cảitạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng Vật lí xảy ra theo hướng có lợi cho conngười, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người

Trong quá trình nhận thức Vật lí như trên, con người sử dụng tổng hợp,xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lýluận, tư duy logic và những hình thức đặc thù của Vật lí học như thực nghiệm,

mô hình hoá

1.2.2 Đặc điểm tư duy Vật lí của HS miền núi.[17], [18]

Theo X.M Aruchiunhian: Đặc trưng tâm lý dân tộc là những sắc tháidân tộc độc đáo của tình cảm và xúc cảm, là cách nghĩ và hành động, lànhững nét tâm lý bền vững của thói quen, là truyền thống được hình