Thiết kế bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục một số quan niệm sai lầm trong chương động lực học chất điểm vật lí 10 trung học phổ thông

Chính vì lẽ đó, để nâng cao chất lượng dạy học vật lí, các phương tiện giúp phát hiện các quan niệm sai lầm ở người học, và các chiến lược, phương pháp, kỹ thuật dạy học nhằm khắc phục q

Trang 1

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Lưu Hồng Hoàng Anh

TRONG CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

LU ẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành ph ố Hồ Chí Minh – 2015

Trang 2

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

Lưu Hồng Hoàng Anh

TRONG CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

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

Mã số : 60 14 01 11

LU ẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN ĐÔNG HẢI

Thành ph ố Hồ Chí Minh – 2015

Trang 3

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi và chưa

từng được công bố Những tài liệu được trích dẫn trong luận văn là chính xác và trung

thực

Tác giả luận văn Lưu Hồng Hoàng Anh

Trang 4

L ỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ Quý Thầy Cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến

• Thầy TS Nguyễn Đông Hải, đã hướng dẫn về mặt chuyên môn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, phương pháp nghiên cứu trong suốt thời gian thực

hiện luận văn

• Quý Thầy Cô khoa Vật Lí –Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM luôn nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn, hỗ trợ, động viên tôi trong quá trình thực hiện

luận văn Xin được cám ơn Thầy TS Nguyễn Mạnh Hùng đã tận tình truyền đạt

kiến thức, hướng dẫn và giúp đỡ học viên vượt qua khó khăn về thuật ngữ và chuyên môn

• Quý Thầy Cô giảng dạy lớp Cao học Lí luận và Phương pháp dạy học

Bộ Môn Vật Lí khoá 24 (2013-2015)

• Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Tp.HCM, Phòng Khoa học Công nghệ, Thư Viện, và Phòng Sau Đại học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Thạc sĩ

• Ban Giám Hiệu, Quý Thầy Cô tổ Vật lí trường Trung học Thực Hành- Đại học Sư phạm Tp.HCM, trường THPT Nguyễn Du; các bạn bè đồng nghiệp trường THPT Nguyễn Thượng Hiền, THPT Lê Quý Đôn đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm

• Quý Thầy Cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã đọc và có những

nhận xét cũng như góp ý quý giá về luận văn

• Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn giúp đỡ, động viên,

hỗ trợ mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn trong điều kiện tốt nhất

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2015

Tác giả luận văn Lưu Hồng Hoàng Anh

Trang 5

M ỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục bảng biểu

Danh mục hình vẽ

M Ở ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 6

1.1 Quan niệm 6

1.2 Quan niệm sai lầm 7

1.2.1 Khái niệm quan niệm sai lầm 7

1.2.2 Phân loại các quan niệm sai lầm 8

1.2.3 Đặc điểm quan niệm sai lầm 9

1.3 Sự thay đổi quan niệm (conceptual change) 12

1.3.1 Lý thuyết kiến tạo 12

1.3.2 Lý thuyết lịch sử - tâm lý 14

1.3.3 Hiểu kiến thức vật lí (Conceptual understanding) – kết quả của quá trình dạy học vật lí 15

1.4 Kỹ thuật phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm 17

1.4.1 Kỹ thuật sử dụng ví dụ 17

1.4.2 Lập luận dựa trên thí nghiệm tưởng tượng (Model Based Reasoning) 20

1.4.3 Siêu nhận thức (Metacognition) 21

1.4.4 Mâu thuẫn trong nhận thức (Cognitive conflict) 23

1.4.5 Thảo luận chuẩn hoá kiến thức (Conceptual change discussion) 24

1.5 Các bộ câu hỏi và bài tập giúp người học phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm 25

1.5.1 Bài tập vật lí khắc phục các quan niệm sai lầm 25

1.5.2 Bộ câu hỏi và bài tập của đại học Washington, Hoa Kỳ (UW) 26

1.5.3 Bộ câu hỏi và bài tập của đại học Maryland, Hoa Kỳ (UM) 33

Tiểu kết Chương 1 36

Trang 6

Chương 2 PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LẦM CHƯƠNG

“ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” 38

2.1 Nội dung chương “Động lực học chất điểm” 38

2.2 Quan niệm sai lầm chương “Động lực học chất điểm” 39

2.2.1 Khảo sát quan niệm sai lầm bằng bài FCI (Force Concept Inventory) 39

Các công trình khảo sát quan niệm sai lầm của người học bằng bài FCI 42

2.2.2 Quy trình xây dựng bộ câu hỏi- bài tập nhằm giúp HS phát hiện và khắc phục QNSL 45

2.3 Bộ câu hỏi và bài tập 47

2.3.1 Bộ câu hỏi và bài tập 1 47

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 113

3.1 Mục đích, đối tượng và nhiệm vụ TNSP 113

3.1.1 Mục đích 113

3.1.2 Đối tượng thực nghiệm 113

3.1.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 113

3.2 Nội dung thực nghiệm 114

3.3 Kết quả thực nghiệm 115

3.3.1 Đánh giá định tính 115

3.3.2 Đánh giá định lượng 115

K ẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 145

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 149

PH Ụ LỤC

Trang 7

DANH M ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CH&BT Câu hỏi và bài tập

CLASS Colorado Learning Attitudes about Scicence Survey DIRECT Electric Circuit Concepts Test

FMCE Force and Motion Conceptual Evaluation

FCI Force Concept Inventory

IDL Interactive lecture demonstration

LQĐ Trung học phổ thông Lê Quý Đôn

QNSL Quan niệm sai lầm

MBT Mechanics Baseline Test

ND Trung học phổ thông Nguyễn Du

NTH Trung học phổ thông Nguyễn Thượng Hiền

NTN Nhóm tình nguyện

OST Open-source materials integrated with implementation

source THTH Trường trung học Thực Hành – Đại học Sư Phạm

Tp.HCM THPT Trung học phổ thông

TNSP Thực nghiệm sư phạm

TIP Tutorial in Introductory Physics

TUG-K Test of Understanding Graphs in Kinematics

UW University of Washington

UM University of Maryland

Trang 8

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng phân loại quan niệm sai lầm trong bài khảo sát FCI 39

Bảng 3.1 Mã hóa các quan niệm sai lầm trong phiếu tiền kiểm 1 116

Bảng 3.2 Kết quả phân tích quan niệm sai lầm và logic lập luận của học sinh 116

Bảng 3.3 Mã hóa các quan niệm sai lầm trong phiếu hậu kiểm 1 118

Bảng 3.7 Mã hóa các quan niệm sai lầm trong phiếu Hậu kiểm 2 126

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát quan niệm sai lầm trong phiếu tiền kiểm 3 130

Bảng 3.12 Kết quả khảo sát quan niệm sai lầm trong phiếu hậu kiểm 131

Bảng 3.16 Kết quả khảo sát quan niệm sai lầm trong phiếu hậu kiểm 4 138

Bảng 3.20 Kết quả khảo sát quan niệm sai lầm trong phiếu hậu kiểm 5 143

Trang 9

DANH M ỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển nhận thức (Stages of conceptual development) 25

Hình 2.1 Nội dung chương “Động lực học chất điểm” 38

Hình 2.2 Quy trình xây dựng bộ câu hỏi- bài tập nhằm giúp HS phát hiện và khắc phục QNSL 46

Hình 3.1 Logic lập luận Tiền kiểm 1 117

Hình 3.2 Các phương án và logic lập luận trong Hậu kiểm 1 121

Hình 3.3 Các phương án và logic lập luận trong Tiền kiểm 2 125

Hình 3.4 Các phương án và logic lập luận trong câu 1_Hậu kiểm 2 128

Hình 3.5 Các phương án và logic lập luận trong câu 2 _Hậu kiểm 2 129

Hình 3.6 Các phương án và logic lập luận trong Tiền kiểm và Hậu kiểm 3 129

Hình 3.7 Các phương án và logic lập luận trong Câu 1_Tiền kiểm 4 133

Hình 3.8 Các phương án và logc lập luận trong câu 2_Tiền kiểm 4 134

Hình 3.10 Các phương án trong câu 2_Hậu kiểm 4 137

Hình 3.9 Các phương án trong câu 1_Hậu kiểm 4 137

Hình 3.11 Các phương án trong Câu 1_Tiền kiểm 5 140

Hình 3.12 Các phương án trong câu 2_Tiền kiểm 5 140

Hình 3.13 Các phương án trong câu 1_ Hậu kiểm 5 142

Hình 3.14 Các phương án trong câu 2_ Hậu kiểm 5 142

Trang 10

M Ở ĐẦU

1 Lý do ch ọn đề tài

Vào thập niên 80 của thế kỷ XX, các nghiên cứu bằng phương pháp phỏng vấn của các nhà nghiên cứu ngành lý luận và phương pháp dạy học vật lí ở Hoa Kỳ đã phát

hiện rằng người học vật lí có nhiều khó khăn giống nhau, những khó khăn này không

xuất phát từ toán học, mà xuất phát từ việc hiểu các kiến thức vật lí1 (physics concepts) [26, 27, 53] Sự khó khăn trong việc hiểu các khái niệm vật lí xuất phát từ những quan

niệm sai lầm của người học Quan niệm sai lầm là sự hiểu biết về sự vật, hiện tượng mang tính sai lệch với kiến thức khoa học, mang tính phổ biến Sự hiểu biết về sự vật

hiện tượng mang tính sai lệch với kiến thức khoa học có thể xuất phát từ cảm nhận của người học về một sự vật hiện tượng hay xuất phát từ logic lập luận của người học

Những quan niệm sai lầm có tính bền vững cao, phổ biến và cản trở quá trình tiếp thu khoa học của người học

Chính vì lẽ đó, để nâng cao chất lượng dạy học vật lí, các phương tiện giúp phát

hiện các quan niệm sai lầm ở người học, và các chiến lược, phương pháp, kỹ thuật dạy

học nhằm khắc phục quan niệm sai lầm cho người học đã được nghiên cứu và ứng

dụng với nhiều thành công vào những năm 90

Các bài kiểm tra sự hiểu kiến thức vật lí với những bộ câu hỏi trắc nghiệm đã được chuẩn hóa TUG-K, FCI, FMCE, MBT, DIRECT … đã được thiết kế Các bài kiểm tra này giúp giáo viên có thể khảo sát được nhiều quan niệm sai lầm của một số lượng lớn các sinh viên trong các trường đại học ở Hoa Kỳ, chẳng hạn như [42] đã sử dụng FCI

và MBT để khảo sát quan niệm sai lầm của 6542 sinh viên

Nhiều chiến lược, kỹ thuật và phương pháp nhằm giúp người học khắc phục các quan niệm sai lầm đã được nghiên cứu và phát triển Tuỳ theo điều kiện dạy học khác nhau, giáo viên có thể vận dụng các chiến lược giúp người học khắc phục các quan

niệm sai lầm dưới nhiều hình thức dạy học khác nhau, như dạy học tích cực hay dạy

học bằng các câu hỏi và bài tập vật lí nhằm giúp người học khắc phục quan niệm sai

lầm Mỗi hình thức dạy học có các ưu và nhược điểm riêng Theo McDermott, quan

niệm sai lầm không chỉ là sự hiểu sai về một kiến thức vật lí đơn lẻ mà là sự hiểu sai

1 Ki ến thức vật lý (physics concept) bao hàm khái niệm, đại lượng, định luật, hiện tượng, thuyết vật lý …

Trang 11

nhiều kiến thức vật lí trong mối liên hệ biện chứng với nhau, và logic lập luận người

học với các quan niệm sai lầm đó Chính vì vậy, hình thức dạy học tích cực sẽ bị bó

hẹp trong phạm vi giới hạn kiến thức chương bài, và không giúp học sinh khắc phục các quan niệm sai lầm phức tạp, trong đó các kiến thức vật lí liên kết biện chứng với nhau được hiểu sai Hơn nữa, trong quá trình tương tác với thế giới xung quanh, người

học với tư duy khoa học hạn chế, rất dễ dàng chấp nhận các quan niệm sai lầm, là

những tri thức kinh nghiệm trái với tri thức khoa học Vì vậy, các bộ câu hỏi và bài tập

vật lí nhằm giúp người học phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm thông qua

việc rèn luyện khả năng lập luận của người học và cấu trúc lại hệ thống kiến thức vật lí (physics concept) trong não bộ của người học đã được nghiên cứu, phát triển và sử

dụng thành công như TIP, OST

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu của giảng viên, học viên cao học, và sinh viên khoa Vật lí Đại học Sư Phạm Tp.HCM đã sử dụng bài FCI (Force Concept Invetory) [43] để khảo sát những quan niệm sai lầm của học sinh phổ thông, sinh viên, giáo viên THCS về cơ học Newton [5, 10, 15] Các nghiên cứu này đã chứng minh

rằng mặc dù người học đã được học cơ học Newton nhưng người học vẫn còn những quan niệm sai lầm trái với cơ học Newton Điều này cũng chứng tỏ rằng, người học ở nước ta có những quan niệm sai lầm rất bền vững, khó thay đổi, ảnh hưởng đến quá trình tiếp thu khoa học của người học, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả dạy học vật lí

Vì vậy, để nâng cao chất lượng dạy học vật lí, giáo viên cần phải giúp người học phát

hiện và khắc phục những quan niệm sai lầm mà người học sở hữu

Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp những bài khảo sát đã được chuẩn hoá và bộ câu

hỏi- bài tập như TIP, OST để ứng dụng vào dạy học vật lí ở nước ta là không đơn

giản, gặp nhiều khó khăn

Về phương tiện phát hiện quan niệm sai lầm: Thứ nhất, những bài khảo sát đánh giá tổng quát sự thấu hiểu của người học về một vấn đề nào đó, một vài câu trắc nghiệm trích từ các bài khảo sát không đánh giá đúng người học có quan niệm sai lầm

hay không [78] Thứ hai, thông tin từ những câu hỏi trắc nghiệm trong bài khảo sát không giúp giáo viên hiểu rõ được quan niệm, cấu trúc khái niệm, lập luận của học sinh về một vấn đề vật lí

Trang 12

Về phương diện các bộ câu hỏi- bài tập như TIP, OST , giáo viên phổ thông không thể áp dụng hoàn toàn các phiếu câu hỏi- bài tập trong TIP, OST cho học sinh THPT Việt Nam vì sự khác biệt về đối tượng, lứa tuổi, chương trình học, khả năng lập

Chính vì những lý do trên, tôi chọn đề tài luận văn thạc sĩ “Thiết kế bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục một số quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học chất điểm”- Vật lí 10 THPT”

2 M ục đích nghiên cứu

Thiết kế bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục một số quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học chất điểm”

3 Đối tượng nghiên cứu

+ Cơ sở lý luận dạy học thay đổi quan niệm, và khắc phục quan niệm sai lầm + Bộ câu hỏi và bài tập phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm

4 Gi ả thuyết của đề tài

Có thể thiết kế bộ câu hỏi và bài tập phù hợp nhằm giúp học sinh phát hiện và

khắc phục quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học chât điểm”-vật lí 10 THPT

5 Nhi ệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra đề tài có nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

+ Tìm hiểu cơ sở lý luận của việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm + Nghiên cứu chiến lược và kỹ thuật phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm + Nghiên cứu một số bộ câu hỏi và bài tập giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm

Trang 13

+ Nghiên cứu một số quan niệm sai lầm của học sinh trong chương “Động lực

học học chất điểm”_ vật lí 10 THPT

+ Thiết kế bộ câu hỏi, bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục quan

niệm sai lầm

+ Thiết kế giáo án dạy học với bộ câu hỏi, bài tập tương ứng

+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT nhằm xác định mức độ phù

hợp, tính khả thi, và tính hiệu quả của bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát

hiện và khắc phục quan niệm sai lầm”_Vật lí 10 THPT

6 Ph ạm vi nghiên cứu

Do điều kiện khách quan lẫn chủ quan nên trong phạm vi đề tài này tôi chỉ thiết kế

bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục một số quan niệm sai

lầm trong chương “Động lực học chất điểm”_Vật lí 10 THPT

7 Các phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, tôi sử dụng các phương pháp sau:

 Phương pháp nghiên cứu lý luận

+ Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ về mặt lý luận các vấn

đề có liên quan đến đề tài

+ Nghiên cứu các tài liệu về sự thay đổi quan niệm người học, phát hiện và khắc

phục các quan niệm sai lầm của người học

+ Nghiên cứu các chiến lược, kỹ thuật nhằm giúp người học phát hiện và khắc

phục các quan niệm sai lầm

+ Nghiên cứu các bộ câu hỏi, bài tập Vật lí nhằm giúp người học thay đổi từ quan niệm sai lầm thành quan niệm khoa học

+ Nghiên cứu các quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học chất điểm”_Vật lí 10 THPT

+ Nghiên cứu chương trình SGK, sách bài tập, sách giáo viên, đề cương các trường THPT để phân tích nội dung các kiến thức thuộc chương”Động lực học chất điểm”

Trang 14

 Phương pháp quan sát

+ Quan sát sự tương tác giữa học sinh và bộ câu hỏi-bài tập, giữa học sinh và

học sinh

 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Tiến hành khảo sát quan niệm sai lầm và logic lập luận của học sinh

+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo giáo án với bộ câu hỏi và bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học

chất điểm”

+ Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm, đối chiếu với

mục đích nghiên cứu, và rút ra kết luận của đề tài

8 Đóng góp mới của đề tài

+ Làm rõ cơ sở lý luận về thay đổi quan niệm và khắc phục quan niệm sai lầm + Đề xuất quy trình xây dựng bộ câu hỏi – bài tập nhằm giúp HS phát hiện và

khắc phục QNSL

+ Khảo sát quan niệm sai lầm của học sinh với câu hỏi mở, từ đó hiểu rõ quan

niệm sai lầm và logic lập luận của học sinh

+ Xây dựng logic giải quyết mâu thuẫn trong hệ thống não bộ của HS

+ Thiết kế bộ câu hỏi, bài tập nhằm giúp học sinh phát hiện và khắc phục một số quan niệm sai lầm trong chương “Động lực học chất điểm”_Vật lí 10 THPT

Trang 15

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Quan ni ệm

Theo từ điển Tiếng Việt phổ thông [3], quan niệm có hai nghĩa:

+ Thứ nhất, quan niệm là nhận thức riêng của mỗi người về một sự vật, một vấn đề + Thứ hai, quan niệm là cách nhìn nhận, đánh giá

Trong tâm lý – giáo dục học, có nhiều định nghĩa khác nhau cho thuật ngữ “quan

niệm”

+ Theo Lê Văn Giáo, quan niệm là sự hiểu biết như thế nào đó của con người về sự

vật, khái niệm và các hiện tượng tự nhiên [4]

+ Theo Nguyễn Thanh Hải, quan niệm là sự hiểu biết của con người về các sự vật,

hiện tượng, khái niệm, và các quá trình tự nhiên thông qua đời sống, sinh hoạt và lao

động sản xuất hàng ngày mà có [6]

+ Theo nhà tâm lý học Vinacke, quan niệm là một hệ thống cấu trúc nhận thức, nhờ

đó mà những thuộc tính còn lại của kinh nghiệm đã trải qua, có thể được tái hiện nhờ

những kích thích hiện tại [1]

+ Theo Linder và Kleugel, quan niệm như là những đặc tính của một hệ thống mô

tả phản ánh mối quan hệ giữa con người và thế giới [49]

+ Theo Kyle, Family & Shymansky, quan niệm là sự hiểu biết của con người về thế

giới tự nhiên [45]

+ Theo C.Linder , thuật ngữ “quan niệm” trong tâm lý- giáo dục học được xem xét

ở hai khía cạnh , là khía cạnh của nhận thức và khía cạnh trải nghiệm [49]

• Thứ nhất, quan niệm được xét dưới khía cạnh của nhận thức (mental based)

model-Xét về khía cạnh của nhận thức, quan niệm là ý tưởng hữu hình tồn tại trong đầu

óc của con người được hình thành từ các khía cạnh của tư duy [76] Hay nói cách khác, xét theo khía cạnh của nhận thức, quan niệm là kết quả của quá trình nhận thức Qua quá trình nhận thức, các khái niệm được hình thành và liên kết với nhau để tạo thành các quan niệm

Trang 16

• Thứ hai, quan niệm được xét dưới khía cạnh trải nghiệm (experimentally based)

Xét dưới khía cạnh của sự trải nghiệm, quan niệm như là những đặc tính của một

hệ thống mơ tả phản ánh mối quan hệ giữa con người và thế giới Nĩi theo cách khác, xét dưới khía cạnh của sự trải nghiệm, quan niệm là kết quả của sự trải nghiệm của con người trong thế giới xung quanh

Tĩm lại, quan niệm là sự hiểu biết, nhìn nhận, đánh giá của mỗi người về sự vật,

hiện tượng Sự hiểu biết về sự vật, hiện tượng của mỗi người được hình thành từ sự

trải nghiệm của bản thân, hoặc là kết quả của quá trình tư duy về sự vật, hiện tượng

1.2 Quan ni ệm sai lầm

1.2.1 Khái ni ệm quan niệm sai lầm

Theo Bùi Thị Mai, quan niệm sai lầm của người học vật lí là các quan niệm, niềm tin, sự hiểu biết sai lệch về các khái niệm vật lí (physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân [10]

Theo John Clement, quan niệm sai lầm là quan niệm mâu thuẫn với hệ thống tri

thức khoa học hiện tại [26]

Theo Bransford, quan niệm sai lầm là sự thất bại trong việc hiểu đúng một khái

niệm [22]

Quan niệm sai lầm được định nghĩa là một điều gì mà con người biết và tin tưởng nhưng khơng đúng với tri thức khoa học [28]

Theo Reddish, sự kết hợp của các cảm nhận về các đối tượng vật lí hay những lập

luận chiếm một phần đáng kể (từ 20% số lượng học sinh trở lên) được gọi là “quan

niệm ngây thơ” (common nạve conception) [64] Trong nghiên cứu PPDH Vật lí, thuật ngữ “common nạve conception” thường được dùng lẫn các thuật ngữ

“misconception”, “alternative conception”, “common nạve conception” hoặc

“preconceptions” Theo Reddish, thuật ngữ “misconception” chưa thể hiện đủ sự phức

tạp của các quan niệm của người học Những “quan niệm ngây thơ” sai lệch với kiến

thức khoa học, cĩ thể “ngây thơ”, nhưng khơng phải là điều ngu xuẩn Những quan

niệm ngây thơ này thường cĩ giá trị, được ảnh hưởng bởi đời sống hằng ngày của người học

Trang 17

Mặc dù theo Reddish, thuật ngữ quan niệm sai lầm “misconception” chưa thể

hiện hết sự phức tạp của các quan niệm của người học, trong luận văn này khi Việt hoá thuật ngữ, chúng tôi chọn thuật ngữ “quan niệm sai lầm” Như vậy, quan niệm sai lầm

là sự hiểu biết về sự vật, hiện tượng sai lệch với kiến thức khoa học Sự hiểu biết về sự

vật hiện tượng có thể xuất phát từ cảm nhận của người học về một sự vật hiện tượng hay lập luận của người học về sự vật hiện tượng, mang tính sai lệch với kiến thức khoa

học, mang tính phổ biến (từ 20% đối tượng khảo sát trở lên) Mỗi quan niệm sai lầm là

một cấu trúc phức tạp QNSL không chỉ là sự hiểu sai của người học về một kiến thức

vật lí đơn lẻ mà là sự hiểu sai nhiều kiến thức vật lí trong mối liên hệ biện chứng với nhau và logic lập luận của người học QNSL trong quá trình học tập bao gồm những QNSL xuất phát từ kinh nghiệm sống hằng ngày hay từ niềm tin của người học và

những sai lầm thường có ở HS trong quá trình học tập

1.2.2 Phân lo ại các quan niệm sai lầm

Tùy theo mục đích phân loại, QNSL có thể được phân chia theo thời gian hình thành trước và sau giờ học, theo nguồn gốc

Theo nguồn gốc hình thành nên các QNSL, QNSL có thể chia làm 5 loại [28]:

• Quan niệm sai lầm xuất phát từ kinh nghiệm sống hằng ngày (Preconceived notion) là những quan niệm phổ biến được hình thành từ những điều mắt thấy, tai nghe

hằng ngày Ví dụ, lực là nguyên nhân gây ra chuyển động, vật nặng rơi nhanh hơn vật

nhẹ

• Quan niệm sai lầm xuất phát từ niềm tin (Nonscientific belief) là những quan

niệm sai lầm xuất phát từ những niềm tin không phải khoa học, đa phần là niềm tin tôn giáo, thần học Ví dụ, Thượng Đế tạo ra thế giới

• Quan niệm sai lầm trong quá trình học tập (Conceptual misunderstandings) được hình thành trong quá trình học tập các kiến thức khoa học mà học sinh không được tạo điều kiện để đối diện và sửa chữa những quan niệm sai lầm xuất phát từ kinh nghiệm sống và từ niềm tin Điều này sẽ dẫn đến sự mâu thuẫn giữa kiến thức khoa

học mới và những thông tin cũ sai lầm Sự kết hợp giữa những quan niệm sai lầm cũ

và những kiến thức khoa học sẽ hình thành những quan niệm sai lầm mới

Trang 18

• Quan niệm sai lầm xuất phát từ ngôn ngữ hằng ngày (vernacular misconceptions) được hình thành do sự tương đồng về thuật ngữ khoa học và thuật

ngữ được sử dụng hằng ngày, chẳng hạn như thuật ngữ “công”

• Quan niệm sai lầm thực tế (factual misconceptions) là những sai lầm được hình thành từ những năm đầu đời và không được sửa chữa đến khi trưởng thành Nếu như

bạn nghĩ rằng “Việt Nam chưa bao giờ có sóng thần” vì từ khi bạn sinh ra và lớn lên

bạn chưa thấy có sóng thần ở Việt Nam không có nghĩa Việt Nam không có sóng

thần”

QNSL xuất phát từ ngôn ngữ hằng ngày có thể sửa chữa dễ dàng thông qua quá trình học tập Tuy nhiên, để phát hiện và sửa những loại quan niệm sai lầm còn lại thì không phải dễ dàng, cần có sự hỗ trợ của giáo viên, tài liệu, thời gian, và đặc biệt là sự

nỗ lực của học sinh để sữa chữa những loại quan niệm sai lầm này Trong luận văn này, tôi chú trọng vào việc giúp học sinh phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm trong quá trình học tập

1.2.3 Đặc điểm quan niệm sai lầm

1.2.3.1 Tính ph ổ biến

Quan niệm sai lầm của người học có tính phổ biến Một số quan niệm sai lầm là

giống nhau giữa sự đa dạng của các nền văn hóa, tuổi tác, khả năng, giới tính, phân môn, mức kinh nghiệm [17]

Đa số người học đều có nhiều quan niệm sai lầm chung về một chủ đề Người học ở

những quốc gia khác nhau về cùng một chủ đề có nhiều quan niệm sai lầm giống nhau Bài FCI (Force Concept Inventory) là một công cụ có thể khảo sát hệ thống quan

niệm Newton và giúp phát hiện được những quan niệm sai lầm của người học được xây dựng năm 1992 ở Hoa Kỳ bởi bởi David Hestenes, Malcolm Wells, và Gregg Swackhamer FCI đã được dịch và khảo sát trên 24 ngôn ngữ trên toàn thế giới Kết

quả khảo sát cho thấy người học ở các quốc gia khác nhau được khảo sát bao gồm học sinh phổ thông, sinh viên cao đẳng, đại học đều có nhiều quan niệm sai lầm giống nhau [21, 34, 42, 78]

Trang 19

Các nghiên cứu khảo sát quan niệm sai lầm của người học bằng bài FCI ở Việt Nam trong những năm gần đây [5, 10, 15] đã chứng tỏ người học Việt Nam cũng có những quan niệm sai lầm như người học ở các quốc gia khác trên thế giới

Bên cạnh đó, các kết quả khảo sát ở Việt Nam cho thấy quan niệm sai lầm của giáo viên THCS, học sinh, và sinh viên đại học về chủ để Cơ học Newton là giống nhau [5,

10, 15]

1.2.3.2 Tính không nh ất quán, phụ thuộc vào ngữ cảnh

Quan niệm sai lầm của người học về một vấn đề không nhất quán mà phụ thuộc vào

ngữ cảnh, tình huống

Theo Strike, quan sát và kinh nghiệm của người học là chất liệu để hình thành

những quan niệm sai lầm của học [68]

Những quan niệm sai lầm của người học rất hợp lý, phù hợp với những gì người

học quan sát, trải nghiệm trong đời sống hằng ngày Hay nói cách khác, trong ngữ

cảnh của cuộc sống thường nhật, những quan niệm sai lầm được người học cho là đúng đắn

Strike đã giải thích rằng các quan niệm sai lầm có thể hợp lý, và hiệu lực trong một

số ngữ cảnh [68] Khi quan niệm sai lầm được xét trong các ngữ cảnh khác, sự áp

dụng các quan niệm sai lầm sẽ dẫn đến những kết luận phi lý Quan niệm sai lầm có sự

giới hạn trong ngữ cảnh áp dụng [65]

Một ngữ cảnh nhất định có thể giúp học sinh bộc lộ được một quan niệm sai lầm

nào đó, một ngữ cảnh khác có thể giúp học sinh bộc lộ những quan niệm sai lầm khác,

kết quả là không có sự thống nhất giữa các phương án trả lời của học sinh [63]

1.2.3.3 Tính b ền vững, khó thay đổi

Quan niệm của sai lầm bám rễ rất sâu vào bộ não, tư duy của học sinh Nhiều quan

niệm vẫn còn được lưu giữ trong trí não của học sinh dù học sinh đã được học những khái niệm khoa học

Theo Bransford và các cộng sự, quan niệm sai lầm rất bền bỉ và nhiều nghiên cứu

của nhóm đã chỉ ra rằng người học thường trở về với những quan niệm sai lầm trước khi đến lớp [22]

Trang 20

Committee on Undergraduate Science Education và Wandersee, Misntes & Novak

đã chỉ ra rằng mặc dù học sinh đã dành nhiều thời gian để học Cơ học Newton, học sinh vẫn sở hữu những quan niệm Aristole về chuyển động [28, 59]

Các nghiên cứu của nhóm nghiên cứu ở đại học Washington (UW – Hoa Kỳ) [53,

54, 55] và các nghiên cứu trong ngành phương pháp dạy học vật lí ở Hoa Kỳ đã chứng

tỏ rằng người học sau khi học các lớp học vật lí truyền thống vẫn còn lưu giữ những quan niệm vật lí sai lầm về các phần Cơ học, Điện và Từ, Ánh sáng và Quang học, Vật

chất, Cơ học chất lưu, Nhiệt học, Sóng và Âm Thanh, Vật lí hiện đại [26, 27, 28, 29 51]

“Nghiên cứu những quan niệm những sai lầm của học sinh trong một số phần thuộc khái niệm lực, vận tốc, và khối lượng trong chương trình vật lí lớp 10 phổ thông trung

học”- Dương Đức Thắng – Lê Thị Oanh, 1993 cho rằng “các quan niệm sai lầm của

học sinh rất bền chặt, khó lật nhào không phải chỉ vì mấy lời dạy của thầy ở trên lớp”

[11]

Các nghiên cứu gần đây ở Việt Nam cũng chứng tỏ rằng mặc dù người học đã được

học Cơ học Newton ở trường THPT, người học vẫn còn giữ những quan niệm sai lầm

về cơ học Newton ở trường đại học, và ngay cả những giáo viên THCS vẫn có những quan niệm sai lầm về cơ học Newton [5, 10, 15]

1.2.3.4 Tính c ản trở quá trình tiếp thu tri thức khoa học

Quan niệm sai lầm được xem như những rào cản và những yếu tố dẫn truyền sai

lầm trong lập luận để hình thành kiến thức mới [74]

Những quan niệm sai lầm rất bền vững và sẽ ngăn cản sự thay đổi về mặt nhận thức khoa học [33, 38, 60, 62, 74]

Quan niệm sai lầm cản trở quá trình học và hiểu các khái niệm [32, 52, 53]

Theo Committee on Undergraduate Science Education, giáo viên kinh ngạc khi người học không thể nắm bắt được những ý tưởng khoa học cơ bản trên lớp mặc dù giáo viên đã rất nỗ lực trong công tác giảng dạy [28] Ngay cả những người học xuất

sắc nhất cũng chỉ đưa ra được những câu trả lời chính xác dựa vào những gì được ghi

nhớ Điều này bộc lộ sự thất bại của người học để thấu hiểu hoàn toản các kiến thức

Trang 21

Sự thất bại này không đến từ sự khó khăn về mặt toán học, mà xuất phát từ sự khó

khăn về việc hiểu khái niệm, những quan niệm sai lầm [39, 51, 54]

Quan niệm sai lầm được xem như những chướng ngại vật, nó là những nhân tố ẩn trong quá trình học tập, cần được loại bỏ và thay thế bằng quan niệm khoa học [63] Quan niệm sai lầm ngăn cản quá trình học tập, thay đổi nhận thức [33]

Những quan niệm sai lầm phổ biến có ảnh hưởng tai hại đến việc giải bài tập vật lí [25] Việc thức hiện một số lượng lớn các bài tập định lượng truyền thống không giúp người học vượt qua các quan niệm sai lầm và cải thiện hệ thống kiến thức vật lí của chính mình [47]

Theo Dương Bạch Dương, quan niệm sai của học sinh sẽ dẫn HS đến nhiều sai lầm khi giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mới [1]

Theo Đỗ Hương Trà (1994), học sinh đã hình thành cho mình những quan niệm, mô hình về các hiện tượng, khái niệm; song phần lớn chúng không phù hợp với những khái niệm, hiện tượng vật lí mà học sinh học trong giờ học, gây khó khăn trong việc

tiếp thu kiến thức khoa học vật lí [12]

1.3 S ự thay đổi quan niệm (conceptual change)

1.3.1 Lý thuy ết kiến tạo

Lý thuyết kiến tạo là lý thuyết dạy học dựa trên việc nghiên cứu quá trình học của con người từ đó hình thành quan điểm dạy học phù hợp với cơ chế học tập đó Theo quan điểm của lý thuyết kiến tạo, trong quá trình dạy học, người học tự xây dựng tri thức cho bản thân Tri thức là sản phẩm của chính những hoạt động nhận thức của người học Học là quá trình chuẩn hoá kiến thức, thay đổi các kinh nghiệm theo hướng ngày càng chính xác, khoa học hơn

Lý thuyết kiến tạo xuất phát từ quan điểm của nhà tâm lý học người Thụy Sỹ J Piaget Lý thuyết kiến tạo về cơ bản là một lý thuyết dựa trên quan sát và nghiên cứu khoa học nhằm trả lời cho câu hỏi: Con người học như thế nào? Sự phát triển của nhận thức bao gồm ba quá trình cơ bản: đồng hóa, điều ứng và cân bằng Trong đó, điều ứng và đồng hoá là 2 quá trình thiết yếu để loại bỏ những QNSL, sắp xếp, và cấu trúc lại hệ thống kiến thức trong não bộ người học

Trang 22

• Đồng hóa là quá trình người học vận dụng kiến thức cũ, những điều người học

đã biết để giải quyết tình huống mới và sắp xếp kiến thưc mới thu nhận được vào cấu trúc kiến thức hiện có Để đồng hóa được kiến thức mới và cũ cần phải tiến hành quát trình, tổng hợp, so sánh… nhằm đánh giá lại kiến thức cũ từ đó sắp xếp lại hệ thống

kiến thức sao cho hoàn thiện, chính xác hơn

+ Nghiên cứu của Gordon (1996) đã chỉ ra rằng cấu trúc của kiến thức mới được học không thể sắp xếp chung với những kiến thức cũ đã được tồn tại trước đó mà

• Điều ứng là sự thay đổi, điều chỉnh, bổ sung, vận dụng kiến thức để giải quyết các tình huống mới Đây là quá trình mà học sinh phải thực hiện các thao tác tư duy, làm bộc lộ các thuộc tính, bản chất, các mặt mạnh yếu, tìm ra mối liên hệ giữa các yếu

tố kiến thức, tính hệ thống của các kiến thức Học sinh đối mặt với một điều gì mới

mẻ, học sinh phải điều ứng kiến thức đó với những ý tưởng và kinh nghiệm có từ trước Cũng có thể kiến thức mới này sẽ thay đổi hoặc bỏ lại điều đã tin tưởng bấy lâu

nay nếu các kiến thức cũ không thích đáng, phù hợp

Như vậy, một quá trình học có ý nghĩa chỉ khi quá trình học giúp người học thay đổi được nhận thức và kinh nghiệm theo hướng ngày càng chính xác và khoa học hơn Nói cách khác, quá trình học có ý nghĩa khi nó sắp xếp và tái cấu trúc những kiến thức

đã được học và đang học thành một hệ thống kiến thức logic Điều đó có nghĩa là thông qua quá trình dạy học, người học phải thay đổi quan niệm sai lầm thành những tri thức khoa học, và những tri thức khoa học này phải được sắp xếp thành một hệ thống logic và có ý nghĩa

Trang 23

Tuy nhiên, nghiên cứu đã chứng tỏ rằng những quan niệm sai lầm rất bền vững và người học thường trở về với quan niệm sai lầm sau khi rời khỏi lớp học Xét về quan điểm của lý thuyết kiến tạo, mặc dù giáo viên đã dạy tri thức khoa học, học sinh vẫn

có những quan niệm sai lầm là vì nếu sự mâu thuẫn giữa quan niệm sai lầm và tri thức khoa học không được giải quyết Điều đó nghĩa là sự đồng hóa không được diễn ra thì những mâu thuẫn này sẽ cản trở quá trình sắp xếp lại hệ thống tri thức Vật lí trong não

bộ của học sinh, học sinh sẽ thất bại trong quá trình tiếp thu tri thức Vật lí và sẽ rời lớp học với những quan niệm sai lầm cũ

1.3.2 Lý thuy ết lịch sử - tâm lý

Nền tảng cơ bản của thuyết lịch sử - tâm lý được đề xuất bởi Lev S.Vygotsky

Vygotsky cho rằng con người thụ đắc kiến thức thông qua tương tác xã hội, sau đó,

kiến thức sẽ là của người học thông qua sự tái tạo trong đầu óc của mỗi người [75]

Theo Vygotsky, sự học của học sinh dàn trải giữa cấu trúc nhận thức được hình thành

bởi bản thân của học sinh và cấu trúc nhận thức được hình thành từ sự giúp đỡ của người thầy Sự phát triển nhận thức dựa vào chính bản thân người học và người thầy ảnh hưởng đến cấu trúc nhận thức của người học Chẳng hạn, khi người thầy cho nhóm học sinh thảo luận về một vấn đề nào đó, sự thảo luận này sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc nhận thức của từng học sinh Lý thuyết lịch sử - tâm lý nhấn mạnh vai trò quan

trọng của các nhóm học sinh trong lớp học trong sự phát triển và xác nhận các ý tưởng

Kết quả nghiên cứu của [44] cho thấy rằng nhóm đồng đội hiệu quả hơn người thầy khi giúp đỡ từng học sinh cấu trúc nhận thức vì nhóm đồng đội có mức phát triển tương đương nhau

Vygotsky nhấn mạnh tầm quan trọng của ngôn ngữ trong việc hình thành nhận thức

Từ ngữ đóng vai trò trung tâm không chỉ ở sự phát triển suy nghĩ mã còn là sự phát triển nhận thức Sự nhận thức của học sinh chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi ngôn ngữ Ngôn ngữ và giao tiếp xã hội là nguồn ảnh hưởng sự hình thành suy nghĩ cá nhân Sự

nhầm lẫn về ngôn ngữ hằng ngày và ngôn ngữ khoa học cũng dẫn đến các quan niệm sai lầm

Với một tình huống nhận thức, các nhóm học sinh sẽ tương tác với nhau, và tương tác với giáo viên để thay đổi, phát triển cấu trúc nhận thức, thụ đắc kiến thức Sự

Trang 24

tương tác giữa học sinh và học sinh, giữa học sinh và giáo viên sẽ giúp hình thành ngôn ngữ, khả năng diễn đạt của học sinh, từ đó giúp cho việc thụ đắc kiến thức, thay đổi cấu trúc nhận thức trở nên thuận lợi hơn Như vậy, nếu tình huống nhận thức là quan niệm sai lầm, theo quan điểm của Vygotsky, sự tương tác giữa các học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên sẽ đóng góp tích cực trong sự cấu trúc lại quan

niệm sai lầm của mỗi học sinh, đồng thời giúp phát triển ngôn ngữ, khả năng diễn đạt

của mỗi học sinh

1.3.3 Hi ểu kiến thức vật lí 2 (Conceptual understanding) – k ết quả của quá

trình d ạy học vật lí

Theo Strike(1985), lý thuyết thay đổi quan niệm (conceptual change) xem xét học

tập như là sự sửa đổi các khái niệm hiện tại và làm rõ cách thức để thay đổi QNSL

Nếu QNSL được hình thành từ các kiến thức hiện hữu của người học, QNSL có thể được sửa đổi hoặc thay đổi trong quá trình cấu trúc kiến thức mới Giáo viên có thể giúp đỡ, hỗ trợ người học khắc phục QNSL Theo lý thuyết sự thay đổi quan niệm, học

tập có thể được xem xét như sự làm mới QNSL đã được hình thành trước đó Theo nghĩa hẹp, sự thay đổi quan niệm có thể được hiểu là sự chuẩn hoá kiến thức, nghĩa là thay đổi QNSL thành quan niệm khoa học

Quá trình chuẩn hoá kiến thức diễn ra như thế nào?

Theo Smith quá trình chuẩn hoá kiến thức được phân ra hai cấp độ (cấp độ cơ bản

và nâng cao) [65] Ở cấp độ cơ bản, khái niệm mới, có thể khái niệm mới này là không chính xác hoặc sự liên kết khái niệm không chính xác, được nạp trực tiếp vào hệ thống các khái niệm khoa học mà người học đang có Ở cấp độ nâng cao, qua việc sử dụng các khái niệm này, người học phát hiện có sự không khớp giữa hệ thống các khái niệm khoa học và các khái niệm mới này Từ đó, người học cấu trúc lại khái niệm mới không chính xác hoặc cấu trúc lại sự liên kết không chính xác giữa các khái niệm sao cho phù phợp, logic, thống nhất với hệ thống các khái niệm khoa học chính xác Quá trình này phù hợp với sự đồng hóa trong lý thuyết kiến tạo

2 Hiểu kiến thức vật lý (conceptual understanding) không chỉ là hiểu một kiến thức đơn lẻ, mà là hiểu kiến thức

v ật lý trong mối quan hệ biện chứng với nhau, không phải sự ghi nhớ máy móc kiến thức vật lý

Trang 25

Theo Posner, có 4 điều kiện cho quá trình chuẩn hoá kiến thức: không thỏa mãn với quan niệm hiện có, trải nghiệm các khái niệm mới một cách dễ dàng, trải nghiệm các khái niệm mới một cách thuần thục, trải nghiệm các khái niệm mới một cách sáng tạo [62] Điều đầu tiên, người học cần có cơ hội trải nghiệm sự khó khăn với những QNSL trước khi loại bỏ chúng Sự khó khăn này xảy ra khi có sự phi lý, không thống nhất

giữa quan niệm sai lầm với hệ thống khái niệm khoa học người học sở hữu Sự phi lý này dẫn đến việc tái cấu trúc các quan niệm sai lầm của người học Người học có thể

loại bỏ sự phi lý này hoặc quan sát và tìm các chứng cứ khoa học để loại bỏ sự phi lý Điều thứ hai, người học cần có cơ hội trải nghiệm quan niệm khoa học mới một cách

dễ dàng, nghĩa là người học cần hiểu và thấy sự hợp lý của quan niệm mới trong hệ

thống tri thức khoa học Sự hiểu quan niệm mới cần được diễn đạt dưới nhiều hình

thức khác nhau bằng ngôn ngữ, hình ảnh, biểu đồ, đồ thị … Điều thứ ba, người học

cần có cơ hội trải nghiệm quan niệm mới một cách thuần thục, nghĩa là người học cần

có cơ hội chọn lựa giữa việc sử dụng quan niệm khoa học mới và QNSL Việc quyết định chọn lựa sử dụng quan niệm khoa học một cách đúng đắn, logic chứng tỏ quan

niệm khoa học đã khớp vào hệ thống các quan niệm, khái niệm khoa học của người

học Điều cuối cùng, người học cần được tạo cơ hội để trao đổi, sử dụng quan niệm khoa học mới như sự ứng dụng, khám phá, sáng tạo

Posner xác định năm yếu tố cần thiết ảnh hưởng dến sự hình thành các khái niệm

mới và cấu trúc quan niệm sai lầm [62] Thứ nhất, sự phi lý ảnh hưởng đến sự chuẩn hoá kiến thức, bản chất của sự ảnh hưởng này đến từ sự không thống nhất giữa những

hệ thống kiến thức sẵn có và QNSL, điều này ảnh hưởng đến sự thay thế , tái cấu trúc khái niệm mới Thứ hai, phép loại suy và ẩn dụ sẽ giúp khái niệm mới dễ hiểu hơn

Thứ ba, nhận thức luận là những gì người học tin tưởng về bản chất kiến thức và khả năng giải thích, sẽ ảnh hưởng đến sự thừa nhận các khái niệm mới Thứ tư, những gì người học tin tưởng về bản chất của giới tự nhiên, của vũ trụ sẽ ảnh hưởng đến sự thừa

nhận các khái niệm mới Cuối cùng, hệ thống kiến thức khung đóng vai trò rất quan

trọng trong việc xây dựng các kiến thức mới

Sự tham gia của học sinh, giáo viên trong quá trình chuẩn hoá kiến thức:

Trang 26

Theo thuyết lịch sử-văn hóa, con người tương tác với môi trường qua đó dẫn đến sự phát triển cấu trúc tâm lý, sự phát triển tư duy, dựa trên 4 nguyên lý cơ bản

• Người học tự xây dựng nền kiến thức cho mình

• Sự phát triển cấu trúc tâm lý và tư duy của người học không thể tách rời khỏi

bối cảnh xã hội cụ thể

• Học tập đem lại sự phát triển

• Ngôn ngữ đóng vai trò trung tâm trong việc phát triển trí tuệ

Vygosky chú trọng đến vai trò của ngôn ngữ và vùng phát triển gần nhất Vùng phát triển gần nhất là khoảng nằm giữa trình độ phát triển hiện tại và trình độ phát triển có

thể đạt được Trình độ phát triển hiện tại được xác định bằng khả năng độc lập giải quyết vấn đề của người học Trình độ phát triển có thể đạt được được xác định bằng

khả năng giải quyết vấn đề dưới sự giúp đỡ của người khác Người học đạt được sự

hiểu biết toàn bộ kiến thức khi vượt qua vùng phát triển gần và giải quyết được các

vấn đề liên quan đến kiến thức một cách độc lập

Như vậy, để tạo điều kiện cho quá trình chuẩn hoá kiến thức diễn ra, giáo viên cần khéo léo đặt quan niệm sai lầm cần khắc phục trong vùng phát triển gần nhất, để dưới

sự giúp đỡ của giáo viên và nhóm học sinh, cá nhân học sinh có thể vượt qua vùng phát triển gần và khắc phục được quan niệm sai lầm sẵn có Bên cạnh đó, sự trao đổi,

thảo luận giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên là rất cần thiết để tạo điều kiện cho học sinh phát triển ngôn ngữ, khả năng lập luận, giải thích vấn đề

Duit và Treagust nhấn mạnh đến sự hứng thú, tích cực của học sinh là một yếu tố

cần thiết để tạo môi trường lớp học thuận lợi cho quá trình chuẩn hoá kiến thức diễn ra [30]

1.4 K ỹ thuật phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lầm

1.4.1 K ỹ thuật sử dụng ví dụ

Nghiên cứu Brown cho thấy những ví dụ sẽ trở nên rất hiệu quả trong việc khắc

phục các quan niệm sai lầm[24] Kết quả nghiên cứu cho thấy bài thuyết trình một

kiến thức với sự hỗ trợ của các ví dụ không hiệu quả trong việc khắc phục các QNSL

của học sinh Những ví dụ chỉ hiệu quả khi chúng giúp học sinh rút ra và loại suy sự

những trực giác, quan niệm không chính xác khi cấu trúc hệ thống kiến thức Để đạt

Trang 27

được điều này, các ví dụ phải dễ hiểu đối với học sinh Bên cạnh đó, các ví dụ phải kích thích được nhu cầu tìm hiểu của học sinh, các ví dụ không được giống hoàn toàn

với quan niệm sai lầm cần hướng đến để các mối liên hệ loại suy cần được phát triển

một cách rõ ràng Các ví dụ sử dụng trong kỹ thuật này phải là định tính

Nghiên cứu Brown(1992) đã đề xuất hai kỹ thuật sử dụng ví dụ để sửa chữa quan

niệm sai lầm : liên tưởng bắc cầu (Bridging Analogies) và kỹ thuật quy nạp (Text Excerpt) [24]

 Kỹ thuật liên tưởng bắc cầu (Bridging Analogies)

Kỹ thuật này nỗ lực những tri thức đúng đắn với những tri thức mới bằng cách biểu

diễn hệ thống các ví dụ tương tự giữa các tri thức đúng đắn và những tri thức mới phải

học

Kỹ thuật gồm có 3 bước

Ví dụ: học sinh phổ thông có quan niệm sai lầm là vật đứng yên là những rào cản

rắn mà không thể tác dụng lực Học sinh được hỏi là có lực nào tác dụng lên quyển sách đặt trên bàn Với quan niệm sai lầm trên, học sinh không cho rằng có phản lực từ bàn tác dụng lên quyển sách

Học sinh có quan niệm đúng đắn là khi ấn tay vào lò xo thì có lực từ lò xo tác dụng lên tay Nhà vật lí học cho rằng hai tình huống trên là như nhau: quyển sách trên bàn

và ấn tay vào lò xo Trong tình huống này, GV có thể sử dụng kỹ thuật liên tưởng bắc

cầu như sau

muốn sửa cho học sinh Học sinh có thể thực hiện tốt ví dụ này với các

tri thức đúng đắn hiện có mà không cần sự giúp đỡ của GV

Bước 1: Ví dụ mở đầu (Anchor example)

bước 3 Bước này chủ yếu dẫn dắt học sinh sử dụng quan niệm đúng

đắn ở bước 1 để khảo sát những ví dụ tương tự trong các tình huống

mới

Bước 2: Ví dụ bắc cầu ( Bridging example)

bước 3 và sửa những quan niệm sai lầm hiện có

Bước 3: Ví dụ mục tiêu (Target example)

Trang 28

Yêu cầu học sinh khảo sát các lực tác dụng lên quyển sách đặt lên bàn

 Kỹ thuật quy nạp (Text Excerpt)

Trong kỹ thuật này, giáo viên đưa ra hàng loạt các ví dụ không giống nhau và không giống với ví dụ mà giáo viên muốn hướng đến, nhưng các ví dụ này cùng bản

chất vật lí như nhau [50] Thông qua việc khảo sát từng ví dụ, học sinh nắm được bản

chất của hàng loạt các ví dụ dưới sự hướng dẫn của giáo viên Khi nắm được bản chất

vật lí, học sinh dễ dàng thực hiện ví dụ mà giáo viên hướng đến để sửa QNSL cho học sinh

Trang 29

Ví dụ:

Để khắc phục quan niệm sai lầm về cặp lực – phản lực trong định luật III Newton,

cụ thể là phát hiện ra cặp lực tương tác giữa bàn và quyển sách, giáo viên hướng dẫn

học sinh khảo sát các ví dụ như người chạy bộ trên mặt đất, dùng tay ấn vào hòn đá, người chèo thuyền, xe ô tô chạy trên đường, súng-đạn, sự tương tác giữa vật và trái đất

để học sinh phát hiện ra các cặp lực- phản lực trong các ví dụ trên Học sinh đã nắm được bản chất của cặp lực- phản lực có thể tự lực khảo sát sự tương tác giữa mặt bàn

và quyển sách để phát hiện ra cặp lực- phản lực tương tác giữa mặt bàn và quyển sách

1.4.2 L ập luận dựa trên thí nghiệm tưởng tượng (Model Based Reasoning)

Thí nghiệm tưởng tượng là một loại kịch bản để giúp người học hiểu bản chất hiện

tượng [50] Thí nghiệm tưởng tượng nhắm đến phương pháp học hơn là tính kinh

nghiệm, nghĩa là không có quá trình quan sát, quá trình thí nghiệm Nhà khoa học hướng đến sử dụng thí nghiệm tưởng tượng như một sự tưởng tượng, thí nghiệm thay

thế Thí nghiệm này được tiến hành trước thí nghiệm thật Trong một số trường hợp,

kết quả của thí nghiệm thay thế thường rõ ràng là không cần phải tiến hành thí nghiệm

thật Nhà khoa học có thể sử dụng thí nghiệm tưởng tưởng khi thí nghiệm thật không

thể tiến hành

Đại bác Newton là một thí nghiệm tưởng tường của Isaac Newton Newton giả thuyết rằng lực hấp dẫn hiện hữu trong vũ trụ và là chìa khoa cho chuyển động của các hành tinh

Trang 30

Trong thí nghiệm này, Newton đặt đại bác ở trên một đỉnh núi rất cao Nếu không

có lực hấp dẫn của Trái Đất, viên đạn đại bác sẽ theo quỹ đạo thẳng mà rời Trái Đất

Nếu có lực hấp dẫn tác dụng lên viên đạn, nó sẽ theo quỹ đạo khác nhau dựa vào tốc

độ ban đầu

(1) Nếu tốc độ nhỏ, nó sẽ dễ dàng rơi về Trái

Đất (A và B)

(2) Nếu tốc độ bằng tốc độ quỹ đạo, nó sẽ

chuyển động tròn quanh Trái Đất trên trục quỹ

đạo cố định, như Mặt Trăng (C)

(3) Nếu tốc độ lớn hơn tốc độ quỹ đạo, nhưng

không đủ để rời khỏi lực hút Trái Đất, nó sẽ tiếp

tục quay trên quỹ đạo ellip (D)

(4) Nếu tốc độ là rất cao, nó sẽ rời khỏi Trái

Đất (E)

1.4.3 Siêu nh ận thức (Metacognition)

Siêu nhận thức (metacognition) là gì?

Một trong những nhiệm vụ của dạy học là dạy cho học sinh bằng cách nào để học

tập suốt đời Làm thế nào để học được cách học? Làm thế nào để biết được những gì chúng ta đã học và làm thế nào để định hướng việc học tập trong tương lai Những câu

hỏi trên sẽ được trả lời bởi siêu nhận thức Siêu nhận thức nghĩa là suy nghĩ về suy nghĩ hay nhận thức về nhận thức Hai khía cạnh của siêu nhận thức là quá trình phản ánh-nghĩ về những gì chúng ta biết và quá trình tự điều chỉnh – làm thế nào để bắt đầu

việc học Phát triển khả năng siêu nhận thức không đơn giản chỉ là người học có khả năng tự phản ánh, mà còn đạt được kỹ thuật học tập tốt [50]

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng một trong những tính chất của người biết cách giải quyết vấn đề là khả năng phát triển kỹ năng siêu nhận thức rất cao Họ biết cách nhận ra sai sót, lỗi lầm trong suy nghĩ của bản thân, trình bày quá trình suy nghĩ

và điều chỉnh sự nỗ lực của bản thân [22] Người trưởng thành tôi luyện kỹ năng suy

nghĩ hằng ngày Họ quyết định phương pháp, cách thức sử dụng để giải quyết một vấn

đề hoặc khi nào cần sự giúp đỡ Họ sử dụng kỹ năng siêu nhận thức để giúp đỡ họ

Trang 31

quyết định những nhân tố nào họ hiểu hay không hiểu Nói một cách ngắn gọn, họ định hướng được việc học của bản thân Học sinh thường thiếu kỹ năng hoặc thất bại trong việc xác định khi nào cần sử dụng kỹ năng siêu nhận thức Các nhà giáo dục cho

rằng, việc thúc đẩy quá trình phát triển kỹ năng siêu nhận thức ở học sinh là vô cùng quan trọng Những kỹ năng đó sẽ giúp học sinh học được cách học

Khả năng siêu nhận thức là khả năng phê phán để thay đổi nhận thức [19, 20, 23] Siêu nhận thức gồm một loạt các tiến trình bao gồm theo dõi, phát hiện những điều bất thường, phi lý, tự sửa, lên kế hoạch, lập mục đích và phản ánh cấu trúc của kiến thức

tập mà có thể giúp học sinh thể hiện được suy nghĩ, bao gồm cả quan niệm sai lầm của

học sinh Điều này có thể thực hiện thông qua các nhóm thảo luận và những tranh cãi,

bộc lộ các ý tưởng Môi trường học tập cần cho học sinh thể hiện được kiến thức của chúng và so sánh với những điều cần được học tập Những hoạt động như vật sẽ làm

học sinh trở nên ý thức những gì chúng biết và những gì chúng cần học [48]

Gợi ra những tiên đoán của học sinh về chủ đề nào đó GV sẽ biểu diễn để kiểm tra

những tiên đoán của học sinh Học sinh sẽ thảo luận để so sánh quan sát thực tế và

những gĩ học sinh tiên đoán có trùng khớp với nhau không và vì sao?

Tạo điều kiện và cơ hội cho quá trình tự phản ánh, tự vấn và đánh giá [27]

Từ các phương pháp trên, một số chiến lược được gợi ý để giúp học sinh vượt qua các quan niệm sai lầm:

+Chiến lược P-O-E (Predict-observe-explain) gồm các bước tiên đoán – quan sát -

giải thích

+Chu trình Inquiry Cycle:

• Bắt đầu với một câu hỏi khảo sát

• Tiên đoán, tạo giả thuyết, tiên đoán cho câu hỏi

• Thí nghiệm để kiểm chứng

Trang 32

• Phân tích dữ kiện để xây dựng conceptual model

• Giai đoạn áp dụng mô hình đã học vào các tình huống khác nhau

1.4.4 Mâu thu ẫn trong nhận thức (Cognitive conflict)

Theo lý thuyết kiến tạo của Piaget, việc học diễn ra hai quá trình là đồng hóa và điều ứng Trong quá trình đồng hóa, người học phải cấu trúc lại kiến thức cũ và kiến

thức mới được học thành một hệ thống logic Chính vì lẽ đó, quan niệm sai lầm ngăn

cản quá trình đồng hóa Để sửa được quan niệm sai lầm, GV cần gợi ra những mâu thuẫn giữa kiến thức cũ và kiến thức mới của học sinh, từ đó kích thích, thúc đẩy quá trình đồng hóa diễn ra Kết quả của quá trình cấu trúc lại hệ thống kiến thức cũ và mới

dẫn đến sự thay đổi nhận thức và sửa chữa quan niệm sai lầm cùa người học

Sau đây là những cách mà GV có thể áp dụng để gợi ra sự mâu thuẫn trong hệ thống

kiến thức của học sinh

• Cung cấp những điều phi thường trái với những quan niệm sai lầm của người

học Mục đích của kỹ thuật này là khơi gợi sự mâu thuẫn trong hệ thống kiến thức của người, tạo điều kiện để người học suy nghĩ, thay đổi và từ bỏ những quan niệm sai lầm

• Cung cấp những thông tin mà trong đó các quan niệm sai lầm được bác bỏ bởi

những thông tin trái ngược GV giới thiệu một số các quan niệm sai lầm thông thường, bác bỏ chúng và đề nghị các lý thuyết thay thế để chứng minh lý thuyết thay thế là hợp

lý hơn Trong cách này, thông tin được cung cấp phải tạo được mâu thuẫn

Ví dụ: Học sinh nghĩ rằng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ Nhưng với thí nghiệm

khảo sát sự rơi của lông chim và đồng xu trong ống thuỷ tinh đã rút chân không Giáo viên chứng tỏ cho học sinh rằng nếu bỏ qua ma sát với không khí, sư rơi của các vật là như nhau

• Cung cấp lý thuyết mới, khái niệm mới và khơi gợi QNSL của người học ở cùng một thời điểm để người học phát hiện ra mâu thuẫn trong hệ thống kiến thức của mình

• Tiến hành thảo luận để chuẩn hoá kiến thức của học sinh

Trang 33

1.4.5 Th ảo luận chuẩn hoá kiến thức (Conceptual change discussion)

• Sử dụng những câu hỏi “conceptual question”3 để giúp người học bộc lộ những quan niệm của mình

• Cho phép người học trình bày một cách rõ ràng quan niệm, giả thuyết của họ

• Tiến hành thảo luận Nếu một hay một số người học đưa ra đáp án đúng, hãy yêu

cầu người học giải thích cho phương án của mình

• Hãy cho người học đủ thời gian để suy nghĩ và đưa ra phương án trả lời

• Hãy đặt ra những câu hỏi để hiểu được người học đang suy nghĩ như thế nào về

hiện tượng này

• Cố gắng để có nhiều người học tham gia vào thảo luận bằng cách đặt câu hỏi cho

từng người học

• Cố gắng để người học phát biểu ý tưởng một cách rõ ràng và cô đọng

• Khuyến khích sự đối đầu giữa các học sinh trong các cuộc tranh luận giữa các QNSL khác nhau và gia tăng ý thức và sự thấu hiểu sự khác nhau giữa các QNSL giữa các người học

• Khuyến khích sự tương tác giữa người học

• Hãy để cho người học tự nhận ra sự mâu thuẫn trong hệ thống kiến thức của mình

• Giúp người học đồng hóa ý tưởng mới GV không áp đặt các thông điệp kiến thức

cho người học mà chỉ giúp người học nhận ra được QNSL của họ thông qua đối thoại

• Tóm tắt từ đầu đến cuối cuộc thảo luận

• Phân tích rõ ràng những vấn đề đơn giản đến phức tạp nhất

3 Conceptual question: Ngữ cảnh của những câu hỏi này thường khác với những câu hỏi quen thuộc trong các sách giáo khoa Câu hỏi này hạn chế khả năng HS ghi nhớ một cách máy móc các kiến thức được học và gợi ý người học phải chọn lựa giữa quan niệm khoa học hoặc QNSL

Trang 34

• Làm cho người học cảm nhận tiến trình suy luận, tăng trưởng năng lực não bộ và

phát triển sự tự tin vào bản thân người học và khả năng của người học

1.5 Các b ộ câu hỏi và bài tập giúp người học phát hiện và khắc phục các quan

ni ệm sai lầm

1.5.1 Bài t ập vật lí khắc phục các quan niệm sai lầm

Bài tập vật lí là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi người học phải giải quyết bằng

những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở những định luật,

các quy tắc, các phương pháp nhận thức vật lí đã biết [13]

Một trong những chức năng của bài tập vật lí là khắc phục quan niệm sai lầm [13]

Rõ ràng rằng, quan niệm sai lầm rất bền vững, phức tạp, không nhất quán, phụ thuộc

vào ngữ cảnh, và phổ biến Một QNSL có thể là kết quả của sự hiểu sai về một khái

niệm khoa học hoặc là kết quả của sự lập luận sai lầm về mối liên hệ giữa các khái

niệm

Mục đích của dạy học là giúp người học biến đổi từ mô hình ngây thơ (naive model)

thành mô hình chuyên gia (expert model) Tuy nhiên, tùy vào trình độ của người học,

phương pháp dạy học thích hợp mà người học có thể chuyển đổi từ mô hình ngây thơ

thành mô hình chuyên gia Theo nghiên cứu của GS Leibao và GS Edward Reddish4,

đa số người học đều dừng lại ở mô hình lai, nghĩa là tồn tại song song hai mô hình (mô

hình ngây thơ chứa đựng những QNSL và mô hình khoa học mà người học đã được

học) trong não bộ người học Điều này chứng tỏ rằng, người học thất bại trong việc sử

dụng mô hình kiến thức khoa học đã được học để khắc phục mô hình ngây thơ trong

não bộ của mình

Một trong những phương pháp giúp hiệu quả để phát hiện và khắc

phục QNSL là dùng câu hỏi và bài

tập vật lý để phát hiện và khắc phục QNSL theo chiến lược TIP Mục

4 Bao, L and Redish, E F (2001) Concentration Analysis: A Quantitative Assessment of Student States,” PERS of

Am J Phys 69 (7), S45-53

Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển nhận

th ức (Stages of conceptual development)

Trang 35

đích chính của bộ câu hỏi- bài tập nhằm khắc phục QNSL là tái cấu trúc hệ thống kiến

thức trong não bộ người học, và về lâu về dài là phải nâng cao được lập luận khoa học cho người học Bài tập vật lí là một phương tiện hữu hiệu có thể thỏa mãn những yêu

cầu cần có để khắc phục QNSL

Các phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu về 2 bộ câu hỏi và bài tập giúp học sinh phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm ở Hoa Kỳ

1.5.2 B ộ câu hỏi và bài tập của đại học Washington, Hoa Kỳ (UW)

1.5.2.1 Các nghiên c ứu phương pháp dạy học vật lí đại học Washington, Hoa K ỳ

Những nghiên cứu của giới phương pháp dạy học vật lí đã chỉ ra rằng nhiều học sinh- sinh viên phải đối mặt với những khó khăn về hệ thống khái niệm và khó khăn

về mặt lập luận khi học vật lí; một số chiến lược giảng dạy có hiệu quả với nhiều học sinh-sinh viên Với quan điểm dạy học là một môn khoa học, nhóm nghiên cứu ở UW

đã đề nghị tiêu chuẩn đánh giá việc học tập của học sinh-sinh viên phải dựa trên sự

tiến bộ về mặt trí tuệ (intellectual outcomes) Với quan điềm trên, UW đã đặt mục đích

rằng phải cải thiện liên tục và tích lũy những nghiên cứu dựa trên sự hiểu của học sinh viên về vật lí, sự giảng dạy, sự đào tạo giáo viên, sự phát triển chuyên nghiệp của

sinh-học viên sau đại học, hậu tiến sĩ, khoa… và những sự cải thiện này phải phù hợp với văn hóa và định hướng của khoa Để thực hiện mục đích cải thiện chất lượng dạy-học

một cách liên tục, nhóm nghiên cứu đã thực hiện việc khảo sát có hệ thống, áp dụng

kết quả nghiên cứu, đánh giá hiệu quả dựa trên tiền-hậu kiểm, các phương pháp và kết

quả có thể được thực hiện nhiều lần, báo cáo kết quả qua các cuộc họp và trên các bài báo

Thứ nhất, các cuộc điều tra một cách hệ thống về việc học tập của học sinh được

tiến hành trước, trong và sau khi học Những cuộc phỏng vấn với từng học sinh để dò tìm độ nông sâu trong sự hiểu của học sinh Các câu hỏi tự luận kèm theo sự giải thích

của học sinh trong các bài tiền-hậu kiểm để xác định những khó khăn điển hình và đánh giá hiệu quả của việc giảng dạy Nghiên cứu mô tả trong quá trình dạy học để cung cấp dữ liệu để phát triển các chương trình hướng dẫn giảng dạy

Trang 36

Thứ hai, áp dụng các nghiên cứu vào việc phát triển chương trình dạy học vật lí tại

UW Kết quả là nhóm nghiên cứu đã viết thành công hai quyển sách Quyển Physics

by inquiry được sử dụng cho việc đào tạo giáo viên dựa trên các thí nghiệm, quá trình

tự học, và không có bài giảng Quyển Tutorial in Introductory Physics (TIP) được sử

dụng cho học sinh-sinh viên đang học các lớp học vật lí đại cương được dùng để bổ trợ cho các bài giảng trên lớp

Kết quả nghiên cứu [53, 54] đã chỉ ra rằng

• Chất lượng của những bài tập vật lí định lượng truyền thống không đủ tiêu chuẩn để đánh giá khả năng áp dụng các khái niệm và khả năng lập luận với các tình

huống khác nhau, không phải là sự nhớ một cách máy móc (functional understanding)

Những câu hỏi định tính với yêu cầu lập luận và giải thích bằng lời là rất thiết yếu cho

việc đánh giá sự hiểu của học sinh Những câu hỏi dạng này rất hiệu quả để giúp học sinh học tập Tương tự như kết quả nghiên cứu của UW, kết quả nghiên cứu của Eric Mazur (Harvard University) cũng chỉ ra rằng học sinh thể hiện tệ hơn trong các bài tập liên quan đến khái niệm (conceptual problem)

• Sự khó khăn về mặt khái niệm (conceptual difficulties) không thể vượt qua

bằng phương pháp dạy học truyền thống Việc học nâng cao theo lối giảng dạy truyền

thống không giúp học sinh gia tăng sự hiểu các khái niệm cơ bản Sự khó khăn về mặt khái niệm là rào cản trong quá trình học tập, phải được nhấn mạnh một cách rõ ràng Theo quan điểm của nhóm nghiên cứu UW, thuật ngữ QNSL có thể làm tầm thường hóa sự khó khăn về mặt khái niệm của học sinh Khái niệm vật lí có mối quan hệ với nhau và không thể sửa chữa trong sự tách biệt các khái niệm với nhau

• Hệ thống các khái niệm logic không phải là kết quả đặc trưng của kiểu dạy học truyền thống Học sinh-sinh viên cần được tạo điều kiện để rèn luyện khả năng lập

luận trong tiến trình cấu trúc kiến thức khoa học và áp dụng chúng vào tiên đoán và

giải thích các hiện tượng trong tự nhiên Một số các câu hỏi định tính đã được dùng để

hỏi học sinh-sinh viên trước và sau các bài giảng theo kiểu truyền thống, trong các khóa học đại số và giải tích, có và không có sự mô phỏng, có và không có thí nghiệm, trong lớp học lớn và nhỏ, bất kể sự tín nhiệm với giáo viên hay không đã chứng tỏ

Trang 37

rằng việc nghe giảng, đọc sách, quan sát sự mô phỏng, làm bài tập, biểu diễn thí nghiệm có sự ảnh hưởng rất nhỏ vào sự học của học sinh-sinh viên

• Dạy học bằng lời là kiểu dạy học không hiệu quả nhất với hầu hết học sinh-sinh viên Dạy học bằng cách đặt câu hỏi sẽ hiểu quả hơn Học sinh-sinh viên phải tích cực suy nghĩ để phát triển khung kiến thức của chính mình

• Có nhiều bằng chứng để chứng tỏ rằng có khoảng cách giữa việc dạy của giáo viên và việc học của học sinh, giữa chương trình soạn thảo và việc học của học sinh và khoảng cách này thường lớn hơn những gì mà giáo viên nghĩ Dạy học theo kiểu truyền thống dựa trên quan điểm của giáo viên về sự hiểu kiến thức vật lí của học sinh,

sự tin tưởng học sinh có thể hấp thụ kiến thức mà giáo viên truyền đạt, quan điểm cá nhân của học sinh và giáo viên mà bỏ qua sự khác biệt giữa nhà vật lí học và học sinh-sinh viên là học sinh có khuynh hướng nhìn vật lí như bộ sưu tập các công thức, chính

vì vậy học sinh-sinh viên có ít tiến bộ về khái niệm và khả năng lập luận hơn khả năng

thực thụ của họ

1.5.2.2 Tutorial in Introductory Physics (TIP)

 Gi ới thiệu TIP

Tutorial in introductory Physics (TIP) [56] dựa trên những kết quả nghiên cứu hơn

20 năm của nhóm nghiên cứu thuộc đại học Washington, Hoa Kỳ về các khó khăn mà người học vật lí có trong quá trình học tập vật lí, được in lần đầu tiên vào năm 1998

Việc nghiên cứu và cho ra đời TIP đã giúp trả lời cho câu hỏi “Liệu những bài thuyết trình những nội dung cơ bản trong sách giáo khoa đã đủ để phát triển khả năng lập

luận và áp dụng những khái niệm và nguyên lý vào các tình huống khác nhau mà không phải xuất phát từ sự nhớ một cách máy móc (functional understanding )ở học sinh và nếu không thì những gì cần thiết để phát triển “functional understanding” của Lillian C McDermott và cộng sự ở đại học Washington

 M ục đích của TIP

• Cấu trúc hệ thống kiến thức Vật lí (Physics concept)

• Phát triển, rèn luyện khả năng lập luận

Thông qua việc rèn luyện khả năng lập luận, phát triển và cấu trúc hệ thống khái

niệm (Physics concept) bằng cách bài tập định tính thay vì bài tập định lượng, bài tập

Trang 38

định tính nhưng có liên quan đến thực tế cuộc sống của người học, TIP giúp khắc phục được những quan niệm sai lầm, khó khăn của người học vật lí

 Đối tượng của TIP

TIP được sử dụng chủ yếu cho sinh viên đại học ở Hoa Kỳ và một số trường đại học ở

một số nước, học sinh THPT ở một số trường phổ thông

 N ội dung của TIP

TIP gồm 4 phần Cơ, Điện-Từ, Sóng, Quang

Phần Cơ gồm các nội dung

• Động học chất điểm gồm các bộ CH&BT Vận tốc, biểu diễn chuyển động, gia

tốc một chiều, chuyển động hai chiều

• Các định luật Newton gồm các bộ CH&BT lực, định luật II và III Newton, lực căng dây

• Năng lượng và động lượng gồm các bộ CH&BT công và độ biến đổi động năng,

sự biến đổi năng lượng và động lượng, sự bảo toàn động lượng, va chạm hai chiều

• Sự quay gồm chuyển động quay và động lực học chất rắn

Phần Điện –Từ gồm các nội dung

• Tĩnh điện gồm các bộ CH&BT điện tích, điện trường, định luật Gauss, hiệu điện thế, điện dung

• Mạch điện gồm các bộ CH&BT dòng điện và điện trở, hiệu điện thế, mạch RC

• Từ gồm các bộ CH&BT nam châm và từ trường, tương tác từ

• Điện từ trường gồm định luật Lenz, định luật Faraday và ứng dụng

Phần Sóng gồm các bộ CH&BT xung chồng chất và phản xạ, phản xạ, truyền sóng và

phản xạ sóng, sóng điện từ

Phần Quang gồm các nội dung

• Quang hình gồm các bộ CH&BT ánh sáng và bóng, gương phẳng, gương cầu

và phản xạ nhiều lần, giản đồ ánh sáng, thấu kính hội tụ, sự phóng đại

• Quang sóng gồm các bộ CH&BTgiao thoa hai nguồn, tính chất sóng ánh sáng, giao thoa nhiều khe, nhiễu xạ một khe, kết hợp giap thoa và nhiễu xạ, giao thoa bản

mỏng, phân cực

 Cấu trúc của một bộ CH&BT

Trang 39

Một chủ đề vật lí được viết trong một bộ CH&BT

Các thành phần của một bộ CH&BT

• Bài tiền kiểm (Pretest) để phát hiện người học có những quan niệm vật lí sai

lầm mà bộ CH&BT muốn hướng đến hay không, được thực hiện sau những bài giảng trên lớp về nội dung kiến thức liên quan

• Phiếu học tập (Worksheet) bao gồm 3-4 câu hỏi chính theo các ngữ cảnh, tình

huống khác nhau nhưng cùng một quan niệm sai lầm, bản chất vật lí mà bộ CH&BT

muốn giúp người học tự phát hiện và khắc phục Phiếu học tập được thực hiện cá nhân, theo nhóm (3-4 học sinh/nhóm), giáo viên hướng dẫn học sinh theo đàm thoại Socrate

• Phiếu bài tập về nhà (Homework) gồm 1-2 câu hỏi chính theo các ngữ cảnh khác nhau, được thiết kế giống Phiếu bài tập, nhưng người học thực hiện phiếu bài tập

về nhà ở nhà, có thể thảo luận nhóm, không có sự hướng dẫn của giáo viên

• Phiếu hậu kiểm (Posttest) để phát hiện người học có còn những quan niệm vật lí sai lầm mà bộ CH&BT muốn hướng đến hay không

 N ội dung của phiếu bài tập – Phương pháp và chiến lược khắc phục quan

ni ệm sai lầm trong một phiếu bài tập

Mỗi phiếu Phiếu bài tập của một Bộ CH&BT có khoảng 3-4 câu hỏi lớn, những câu hỏi lớn là những tình huống, ngữ cảnh khác nhau Trong mỗi tình huống, ngữ cảnh

có thêm nhiều câu hỏi nhỏ để khơi gợi quan niệm sai lầm của người học bằng cách đặt

ra những câu hỏi giúp người giúp người học nhận ra sự mâu thuẫn trong suy nghĩ,

nhận thức và hệ thống kiến thức hiện tại, từ đó giúp người học nhận ra QNSL của chính mình và đối đầu với QNSL đó Với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ của nhóm,

và của giáo viên, người học khắc phục QNSL của chính mình

Các k ỹ thuật sử dụng trong TIP

Một số kỹ thuật phổ biến của TIP

• Kỹ thuật sử dụng ví dụ Text Excerpt: Trong kỹ thuật này, bộ CH&BT đưa ra hàng loạt các ngữ cảnh, tình huống khác nhau nhưng có chung bản chất vật lí như nhau Thông qua việc khảo sát các tình huống, ngữ cảnh, người học phát hiện sự mâu thuẫn trong hệ thống kiến thức của chính mình Từ đó, người học phát hiện quan niệm sai lầm của chính mình và tìm cách khắc phục

Trang 40

• Mâu thuẫn trong nhận thức (Cognitive conflict): Có nhiều phương pháp để gây mâu thuẫn trong nhận thức của người học TIP giới thiệu một số các quan niệm sai lầm thông thường, yêu cầu học sinh đồng ý hay không đồng ý Sau đó, bộ CH&BT sẽ cung

cấp các ngữ cảnh, tình huống để học sinh khảo sát, từ đó bác bỏ các quan niệm sai lầm

mà học sinh đã đồng tình

• Thảo luận chuẩn hoá kiến thức (Conceptual change discussion): Các câu hỏi trong TIP yêu cầu người học trình bày rõ ràng suy nghĩ của bản thân bằng lời, hình vẽ,

đồ thị Sau khi làm việc độc lập, các thành viên trong nhóm sẽ thảo luận với nhau, và

thảo luận với giáo viên Các cuộc thảo luận sôi nổi giúp người học phát triển khả năng ngôn ngữ, khả năng phản biện, lập luận…

 M ột số nghiên cứu về hiệu quả của TIP

TIP đã được áp dụng thành công ở Hoa Kỳ, và nhiều quốc gia trên thế giới, gồm sinh viên trường đại học và học sinh trường trung học phổ thông Thông qua việc rèn luyện khả năng lập luận, phát triển và cấu trúc hệ thống kiến thức (Physics concept)

bằng cách bài tập định tính thay vì bài tập định lượng, bài tập định tính nhưng có liên quan đến thực tế cuộc sống của người học, TIP giúp khắc phục được những QNSL, khó khăn của người học vật lí

Nghiên cứu Benegas J and Flores J.S [21] đã tiến hành thực nghiệm TIP ở một số trường THPT ở các nước Mỹ Latin Với mục đích của nghiên cứu là để khảo sát sự tương thích của TIP với chương trình giảng dạy khoa học ở địa phương Nội dung của

khảo sát là kiến thức phần mạch điện chứa điện trở được thực hiện ở trường THPT công lập và dân lập trong điều kiện không có phòng thí nghiệm, trong lớp học có cả nam và nữ và các lớp học chỉ có học sinh nữ, được giảng dạy bởi các giáo viên trẻ mới

ra trường và các giáo viên giàu kinh nghiệm đã giảng dạy lâu năm Kết quả cho thấy

những lớp học giảng dạy theo phương pháp truyền thống với TIP có kết quả bài DIRECT (Determining and Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test) cao hơn các lớp không sử dụng TIP với điều kiện như nhau Không những thế, kết quả DIRECT sau một năm của học sinh học với TIP vẫn cao hơn những học sinh không

học với TIP Kết quả cho thấy, sau một năm học, kết quả DIRECT của học sinh không

học TIP thấp hơn 20% kết quả của bài DIRECT được tiến hành trước khi học sinh học

Định dạng
Số trang	198
Dung lượng	2,83 MB