Phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng bài tập định tính trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” vật lý 10

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH .... Thực trạng về vấn đề sử dụng bài tập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LẠI THANH HẢI

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH

LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LẠI THANH HẢI

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH

LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10

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

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng công bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lại Thanh Hải

Lời cảm ơn

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tác giả xin chân thành

cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Ban Chủ nhiệm, quý Thầy, Cô giáo khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng và quý Thầy, Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thầy cô giáo tổ Vật lý trường THPT Nguyễn Hiền thành phố Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc sự hướng dẫn tận

tình của thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Hải trong suốt

thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tác giả cảm ơn tập thể lớp Cao học Vật lý khóa 32 đã giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến trong quá trình học tập và thực hiện luận văn Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn

bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này

Đà Nẵng, tháng 01 năm 2018

Tác giả

Lại Thanh Hải

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan ……… ……… I Lời cảm ơn ……… ……… II

Tóm tắt đề tài bằng hai ngôn ngữ tiếng Việt và tiếng Anh ……… V Danh mục viết tắt ……… IX Danh mục bảng biểu hình vẽ………. X

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2

3 Mục tiêu của đề tài 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 4

6 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Đóng góp của đề tài 5

9 Cấu trúc của luận văn 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 6

1.1 Năng lực tư duy và năng lực tư duy vật lý 6

1.1.1 Năng lực và năng lực tư duy 6

1.1.2 Năng lực tư duy vật lý 7

1.1.3 Các biểu hiện cơ bản của năng lực tư duy vật lý 8

1.1.4 Vai trò của năng lực tư duy vật lý đối với việc học tập môn Vật lý 10

1.1.5 Các tiêu chí đánh giá sự phát triển năng lực tư duy vật lý 11

1.2 Bài tập định tính 14

1.2.1 Khái niệm về bài tập định tính 14

1.2.2 Phân loại, các hình thức thể hiện và phương pháp giải bài tập định tính 14

1.2.3 Vị trí của bài tập định tính trong hệ thống bài tập vật lý 17

1.2.4 Vai trò của bài tập định tính đối với việc phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh 19

1.3 Một số vấn đề về tổ chức hoạt động nhận thức gắn với việc sử dụng bài tập định tính để phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh 20

1.3.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý 20

1.3.2 Quy trình lựa chọn các bài tập định tính gắn với việc phát triển năng lực tư duy trong dạy học vật lý 24

1.3.3 Các biện pháp tăng cường sử dụng bài tập định tính nhằm phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh 25

1.4 Thực trạng về vấn đề sử dụng bài tập định tính gắn với việc phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông hiện nay 30

1.4.1 Đánh giá thực trạng 30

1.4.2 Nguyên nhân thực trạng 31

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 32

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH 33

2.1 Cấu trúc và đặc điểm nội dung chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 33

2.1.1 Cấu trúc nội dung 33

2.1.2 Đặc điểm kiến thức 34

2.2 Lựa chọn hệ thống bài tập định tính chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 35

2.2.1 Một số lưu ý khi vận dụng quy trình lựa chọn các bài tập định tính gắn với việc phát triển năng lực tư duy trong dạy học vật lý 36

2.2.2 Lựa chọn một số bài tập định tính tiêu biểu thuộc chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 37

2.3 Sử dụng bài tập định tính trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh 44

2.3.1 Quy trình thiết kế bài dạy học theo hướng sử dụng bài tập định tính để phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh 44

2.3.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài học cụ thể 46

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 72

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 73

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 73

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm 73

3.3 Kết quả thực nghiệm 74

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGIÊN CỨU BẰNG HAI NGÔN NGỮ TIẾNG VIỆT

VÀ TIẾNG ANH Tên đề tài:

“PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH

THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10”

Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

Họ tên học viên: Lại Thanh Hải

Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Nguyễn Thanh Hải

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng

1 Kết quả đạt được của đề tài

Đối chiếu với mục tiêu, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã đạt được những kết quả sau:

1 Xây dựng được cơ sở lí luận của việc khai thác và sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật

lý ở trường phổ thông nhằm phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh, góp phần vào việc nâng cao hiệu quả trong dạy học vật lý Cụ thể là trình bày được:

- Các khái niệm về năng lực tư duy, năng lực tư duy vật lý, khái niệm về bài tập định tính, phân loại, các hình thức thể hiện và phương pháp giải loại bài tập này

- Vai trò của việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông

- Vị trí, vai trò của bài tập định tính trong việc phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh

- Quy trình lựa chọn bài tập định tính và biện pháp sử dụng bài tập định tính theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh

- Tổ chức tốt việc điều tra về thực trạng của vấn đề sử dụng bài tập định tính theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh Trên cơ sở đó, chúng tôi đánh giá được thực trạng của việc

sử dụng bài tập định tính trong dạy học ở trường trung học phổ thông hiện nay

2 Nghiên cứu nội dung chương trình, sách giáo khoa vật lý 10 ở chương “Các định luật bảo toàn

” để từ đó xác định được những nội dung cần thiết phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh và lựa chọn các bài tập định tính tiêu biểu cho phần này (46 bài) Hệ thống bài tập định tính được soạn thảo mang tính chất định hướng và tập trung vào những yêu cầu cơ bản về nội dung, với mức độ tăng dần

từ bài tập cơ bản đến nâng cao, sáng tạo Trên cơ sở đó, giáo viên có thể lựa chọn và tự biên soạn những bài tập định tính phù hợp với điều kiện giảng dạy, trình độ học sinh

3 Đề xuất được các bước thiết kế bài dạy học theo hướng sử dụng bài tập định tính để phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh gồm 7 bước: xác định mục tiêu dạy học; xác định nội dung kiến thức

cơ bản, trọng tâm của mỗi bài; xác định phương pháp dạy học; dự kiến tổ chức các hoạt động dạy học; lựa chọn bài tập định tính liên quan trong hệ thống bài tập định tính; xác định hình thức củng cố và bài tập vận dụng các kiến thức vừa tiếp nhận, giao nhiệm vụ về nhà; thiết kế giáo án và xây dựng bài giảng sử dụng bài tập định tính đã chọn Trên cơ sở đó, chúng tôi xây dựng được 3 giáo án có sử dụng bài tập định tính của phần “Các định luật bảo toàn Vật lý 10” theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh Mỗi bài đều được xây dựng theo đúng quy trình dạy học và các bài tập định tính

đưa vào một cách hợp lí

4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của đề tài Kết quả thực nghiệm cho thấy giả thuyết đưa ra của đề tài là đúng đắn, sử dụng bài tập định tính trong dạy học có tác dụng kích thích hứng thú học tập của học sinh rất lớn, do đó học sinh cũng học tập tích cực hơn, yêu thích môn vật lý hơn, biết vận dụng vào thực tế đời sống góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổ thông

Tóm lại, luận văn đã thu được một số kết quả nhất định Do thời gian có hạn nên đề tài chỉ nghiên cứu khai thác và sử dụng bài tập định tính cho một phần kiến thức nhỏ trong chương trình vật lý phổ thông và chỉ thực nghiệm sư phạm ở một trường trung học phổ thông với số lượng tiết dạy có hạn Tuy nhiên, với những kết quả thu được, đề tài cũng chỉ ra một khả năng và triển vọng trong việc khai thác

và sử dụng bài tập định tính nhằm phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh, qua đó góp phần nâng cao hiệu quả dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông

2 Hướng phát triển của đề tài

Từ kết quả nghiên cứu trên và thực tiễn dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông chúng tôi nhận thấy luận văn có thể được phát triển theo hướng sau:

- Tiếp tục hoàn thiện cơ sở lí luận về việc khai thác và sử dụng bài tập định tính theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh

- Mở rộng khai thác và sử dụng hệ thống bài tập định tính theo hướng phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh của học sinh trung học phổ thông ở các chương, phần khác nhau của chương trình vật lý trung học phổ thông

Từ khóa: Khoa học giáo dục, năng lực tư duy, năng lực tư duy vật lý, giảng dạy vật lý, bài tập vật lý

Name of thesis: Developing physics thinking ability for students through the use of

qualitative physics exercises in learning and teaching which applied in the chapter of

“Law of conservation” – The 10th

class Physics program

Major: Theory and Methods of Teaching Physics

Full name of Master student: Thanh-Hai Lai

Supervisors: Dr Thanh-Hai Nguyen

Training institution: University of Education, The University of Danang

1 The results of this thesis

Compared with the objectives, tasks and results of the research in this thesis, the major findings

of the thesis research are summarized below:

1 Establish the theoretical basis for the exploitation and use of qualitative physics exercises in teaching and learning physics in high school to develop the thinking ability of students, which contributing to improving the effectiveness of teaching and learning physics Specifically, the thesis was presented:

- Concepts of thinking ability, physics thinking ability and qualitative physics exercises; classification, expressions and methods of solving this type of exercise

- The role of developing thinking ability for students in teaching physics in high school

- Position, role of the qualitative physics exercises in the development of thinking ability for students

- The process of selecting qualitative physics exercises and the use of qualitative physics exercises in the direction of developing physics thinking ability for students

- Well organized survey on the current status of using qualitative physics exercises in the direction of developing physics thinking ability for students Based on that, we evaluate the current state of using qualitative physics exercises in teaching and learning in high school today

2 Research on the contents of the programs, physics 10th class’s textbooks in the chapter "Laws of conservation", in order to identify the necessary content for developing physics thinking ability for students and select the qualitative physics exercises typically for this section (46 items) The system of qualitative physics exercises is designed to be oriented and focused on the basic requirements of content, with increasing levels from basic to advanced and creative Based on that, teachers can choose and compile the suitable physics thinking ability with teaching conditions and student level

3 Suggest and design steps for teaching and learning in the direction of using exercises to develop physics thinking ability for students, including seven steps below:

- Determined the teaching purpose;

- Determine the content of basic knowledge, the focus of each subject;

- Determine teaching methods;

- Plan to organize teaching activities;

- Select the relevant qualitative physics exercises in the qualitative physics exercises system;

- Identify the form of consolidation and exercises to use the knowledge that has just received, assign the homework;

- Design the lesson plan and build the lecture using selected qualitative physics exercises

Based on that, we have developed three lesson plans using the qualitative physics exercises in the

chapter “Law of conservation” in the direction of developing the physics thinking ability for students Each lesson is built in accordance with the teaching and learning process They are put in a reasonable way

4 Conduct pedagogical experiments to evaluate the effectiveness of the thesis Experimental results show that the hypothesis of the thesis is correct The use of qualitative physics exercises in teaching and learning has a great effect on stimulating the student's interest in learning Therefore, students are more active in learning, more interested in physics From there, students know how to apply their knowledge in real life This contributes to improving the quality of teaching and learning in high school

In conclusion, the thesis has obtained some certain results Due to limited time, the thesis is only researching on qualitative physics exercises for a small part of the program in general physics and experiment only in a high school with a limited number of classes However, with the results obtained, the thesis has shown a possibility and prospect in the exploitation and use of qualitative physics exercises to develop physics thinking ability for students, contributing to improve the effectiveness of teaching and learning physics in high school

2 The outlook of this thesis

Based on the results of this research and the practical teaching of physics in high school, we find that the thesis can be developed in the following way:

- Continuing to improve the theoretical basis on the exploitation and use of qualitative physics exercises in the direction of developing the physics thinking ability of students

- Extend the exploitation and the use of the qualitative physics exercises system in the direction

of developing physics thinking ability of students in different chapters of the high school general physics program

Key words: education science, thinking ability, physics thinking ability, teaching physics, qualitative

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bài tập định tính : BTĐT

Năng lực tư duy : NLTD

Năng lực tư duy vật lý : NLTDVL

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng số liệu HS được chọn làm mẫu thực nghiệm 69 Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại hệ thống bài tập vật lý 17 Hình 1.2 Sơ đồ phân loại hệ thống bài tập định tính vật lý 18

Hình 1.3 Sơ đồ chu trình sáng tạo khoa học theo

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, đất nước ta đang trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, tham gia sâu rộng vào quá trình hội nhập quốc tế và toàn cầu hoá Trong đó phát triển nhân lực được coi là một trong ba khâu đột phá của chiến lược chuyển đổi mô hình phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và trở thành nền tảng phát triển bền vững, tăng lợi thế cạnh tranh quốc gia Thực hiện tốt đột phá này sẽ làm tăng sức mạnh mềm của quốc gia, tạo ra sức mạnh tổng hợp, có ảnh hưởng quyết định đến việc xây dựng nền kinh tế độc lập tự chủ ngày càng cao

Một trong những giải pháp để phát triển nguồn nhân lực là đổi mới giáo dục và đào tạo Đây là nhiệm vụ then chốt, giải pháp chủ yếu để phát triển nhân lực Việt Nam trong giai đoạn từ nay đến 2020 và những thời kỳ tiếp theo Điều đó được khẳng định trong Chiến lược giáo dục 2011 – 2020, ban hành kèm theo quyết định số 711/Q /TTg

ngày 13/6/2012 của Thủ tướng Chính phủ “Tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học và

đánh giá kết quả học tập, rèn luyện theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo và năng lực tự học của người học…”[4]

Điều 28 của Luật Giáo dục cũng quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông

phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn ” [21]

Tuy nhiên theo các chuyên gia và các nhà nghiên cứu giáo dục Việt Nam thì thực trạng của việc dạy học nước ta vẫn đang bộc lộ nhiều hạn chế, bất cập Nghị quyết hội nghị trung ương 8 khóa XI chỉ rõ: “Chất lượng, hiệu quả giáo dục và đào tạo còn thấp

so với yêu cầu, nhất là giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Hệ thống giáo dục và đào tạo thiếu liên thông giữa các trình độ và giữa các phương thức giáo dục, đào tạo; còn nặng lý thuyết, nhẹ thực hành”, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh (HS) thực sự còn nhiều yếu kém [7]

Đối với học sinh năng lực tư duy (NLTD) đóng vai trò vô cùng quan trọng vì NLTD giúp ích rất nhiều cho việc mở rộng giới hạn nhận thức; nâng cao khả năng nhìn nhận sâu sắc vào bản chất của sự vật, hiện tượng và tìm ra các mối quan hệ có tính qui luật giữa chúng với nhau; NLTD giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã được học để giải quyết những vấn đề liên quan trong thực tiễn Vì vậy việc phát triển NLTD cho học sinh là việc làm cần thiết và hết sức quan trọng

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, đặc điểm nổi bật là phần lớn kiến thức vật

lý trong chương trình trung học phổ thông (THPT) liên hệ chặt chẽ với thực tế đời sống Vật lý học đòi hỏi người nghiên cứu phải có kĩ năng quan sát tinh tế, phải khéo

léo khi làm thí nghiệm, đồng thời phải có tư duy logic chặt chẽ và phải biết trao đổi, thảo luận để khẳng định chân lí [24], [25], [26] Để học tốt môn Vật lý học sinh phải nắm vững hiện tượng vật lý, các nguyên lý, định luật vật lý; biết cách dự đoán các kết quả của các thí nghiệm vật lý hoặc các hiện tượng, biết vận dụng linh hoạt các kiến thức đã học trong các tình huống mới Nghĩa là nếu học sinh nắm được các thao tác tư duy vật lý, thì sẽ học tập hiệu quả hơn

Thực tiễn dạy học cho thấy, một trong những nguyên nhân dẫn đến sự yếu kém

về khả năng vận dụng kiến thức vật lý vào đời sống thực tế của HS là các em có quá ít

cơ hội để tiếp xúc với loại bài tập định tính (BTĐT) BTĐT là một bộ phận quan trọng của bài tập vật lý Phần nhiều những BTĐT có đề cập đến những quá trình, hiện tượng xảy ra trong cuộc sống Vì vậy, nếu sử dụng BTĐT một cách hợp lý thì vừa có thể kích thích hứng thú học tập cho HS, vừa giúp HS có kĩ năng giải quyết những vấn đề thực tiễn Trong dạy học vật lý, vai trò quan trọng vốn có của BTĐT chưa được đặt ra một cách đúng mực, việc sử dụng BTĐT của giáo viên (GV) còn rất nhiều bất cập, thiếu hợp lí [12], [13]

Những hạn chế nêu trên chưa đáp ứng được những mục tiêu mà Luật Giáo dục

và Chiến lược phát triển giáo dục 2011 - 2020 đã đề ra Với sự phát triển chung của toàn xã hội, tình trạng này không thể kéo dài thêm nữa, mà cần phải có những động thái tích cực hơn, những biện pháp cụ thể hơn để GV và HS có thể điều chỉnh phương pháp dạy và học của mình theo đúng định hướng

Căn cứ vào các chủ trương của Đảng, Nhà nước, Bộ giáo dục và đào tạo, căn cứ vào những bất cập thực tế nêu trên và việc nhận thức rõ tầm quan trọng của việc phát triển năng lực tư duy Vật lý (NLTDVL) cho HS chúng tôi thực hiện nghiên

cứu đề tài “Phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng bài tập định tính trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10”

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình dạy học vật lý, bài tập giữ một vai trò rất quan trọng, nó là phương tiện giúp giáo viên hoàn thành các chức năng giáo dưỡng, giáo dục và phát triển tư duy cho HS Việc giải bài tập giúp HS ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức một cách vững chắc, giúp HS rèn luyện tốt kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn cuộc sống, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát, giúp HS làm việc với tinh thần tự lực cao, đồng thời góp phần quan trọng vào việc phát triển tư duy sáng tạo của HS

Vì vậy trong những năm gần đây có không ít tác giả đã nghiên cứu về việc phát triển NLTD và NLTDVL trong dạy học vật lý ở trường phổ thông thông qua xây dựng

và sử dụng hệ thống các bài tập vật lý Các công trình nghiên cứu này chủ yếu là các

Luận văn Thạc sĩ Điển hình có các đề tài “Phát triển năng lực tư duy vật lý rèn luyện

năng lực vận dụng kiến thức thông qua hệ thống bài tập của phần “Dòng điện xoay chiều” trong chương trình lớp 12 THPT” của tác giả Phan Xuân Cát ; “Các bài tập cơ học để nâng cao chất lượng để rèn luyện và phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh trung học cơ sở ” của tác giả Bùi Văn Phỏng; “Góp phần bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh thông qua bài tập thí nghiệm phần từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT” của tác giả Nguyễn Trọng Thạch; “Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh (áp dụng cho chương “Dòng điện không đổi” vật lý 11 nâng cao)” của tác giả Bùi Danh Hào; “Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dao động cơ” vật lý 12 chương trình cơ bản” của tác giả Đặng Xuân Hiệp Các đề tài trên đã hệ

thống hóa cơ sở lí luận về NLTD, NLTDVL: các đặc điểm của NLTD; các giai đoạn của quá trình tư duy; các thao tác và hành động tư duy vật lý phổ biến, đồng thời chỉ ra năm biện pháp phát triển NLTD cho HS trong dạy học vật lý (tạo nhu cầu, hứng thú, kích thích sự ham muốn hiểu biết của HS; xây dựng logic nội dung phù hợp với đối tượng HS; rèn luyện cho HS các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ biến trong dạy học vật lý [5], [19],[23]

Có thể nói rằng, mặc dù đã có không ít tác giả đề cập đến việc phát triển NLTDVL cho học sinh thông qua việc sử dụng hệ thống bài tập, nhưng do nhiều nguyên nhân khác nhau mà việc nghiên cứu sử dụng BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL của HS vẫn còn là vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng

3 Mục tiêu của đề tài

- Góp phần bổ sung được cơ sở lí luận về việc sử dụng BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL của HS

- Xây dựng được các tiêu chí đánh giá sự phát triển NLTDVL của học sinh thông qua các kỹ năng cụ thể

- Xác định được quy trình lựa chọn BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL của học sinh và vận dụng để lựa chọn các BTĐT sử dụng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10

- Xác định và vận dụng được quy trình tổ chức dạy học có sử dụng BTĐT để phát triển NLTDVL cho HS

4 Giả thuyết khoa học

Nếu các giờ học thuộc chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 có sử dụng các BTĐT đã được lựa chọn đúng quy trình và thực hiện theo tiến trình dạy học đã được đề xuất thì sẽ phát triển NLTDVL của HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý

5 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10 có sử dụng các BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL cho HS

5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung kiến thức chỉ đề cập chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10

- Địa bàn TNSP tại trường THPT Nguyễn Hiền, TP Đà Nẵng

6 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng BTĐT để phát triển NLTDVL của học sinh

- Đánh giá thực trạng của việc sử dụng BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL của HS trong dạy học vật lý ở một số trường THPT hiện nay

- Đề xuất quy trình và vận dụng để lựa chọn được các BTĐT gắn với việc phát triển NLTDVL cho học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10

- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học có sử dụng BTĐT để phát triển NLTDVL cho HS

- Thiết kế một số bài giảng cụ thể của chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý

10 có sử dụng các BTĐT theo hướng phát triển NLTDVL cho HS

- Thực nghiệm sư phạm (TNSP) để đánh giá hiệu quả của đề tài

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, các văn bản của nhà nước và của ngành về đổi mới giáo dục phổ thông; phát triển NLTD, NLTDVL của HS

- Nghiên cứu các sách, bài báo, luận văn, luận án, tạp chí chuyên ngành liên quan

- Nghiên cứu các BTĐT trong quá trình dạy học vật lý

- Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa (SGK), sách bài tập, tài liệu tham khảo chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10

7.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học nhằm xử lí số liệu và trình bày kết quả TNSP

- Đề xuất được các bước thiết kế bài dạy học theo hướng sử dụng BTĐT để phát triển NLTDVL cho HS trên cơ sở đó xây dựng được 3 giáo án có sử dụng BTĐT của phần Các định luật bảo toàn Vật lý 10 theo hướng phát triển NLTDVL cho HS

9 Cấu trúc của luận văn

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 1.1 Năng lực tư duy và năng lực tư duy vật lý

1.1.1 Năng lực và năng lực tư duy

Năng lực (competency) có nguồn gốc tiếng la tinh “competentia”, có nghĩa là

“gặp gỡ” Ngày nay khái niệm năng lực được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau như sự thành thạo, khả năng thực hiện của cá nhân đối với một công việc, là khả năng, công suất của một doanh nghiệp, thẩm quyền pháp lý của một cơ quan

Trong dạy học, khái niệm năng lực được dùng ở đây là đối tượng của tâm lý, giáo dục học Theo từ điển tâm lý học (Vũ Dũng, 2000): “Năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lý cá nhân, đóng vai trò là điều kiện bên trong, tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định”

Theo John Erpenbeck: “Năng lực được tri thức làm cơ sở, được sử dụng như khả năng, được quy định bởi giá trị, được tăng cường qua kinh nghiệm và được hiện thực hoá qua chủ định”

Weinert (2001) định nghĩa: “Năng lực là những khả năng và kỹ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng

về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”

Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động [3]

Trong triết học người ta định nghĩa NLTD như sau: “Năng lực tư duy là tổng hợp các phẩm chất tâm, sinh lý, tri thức của chủ thể nhằm đáp ứng các yêu cầu phát hiện

và giải quyết một vấn đề nào đó do nhận thức và thực tiễn đặt ra với một mục đích xác định và đem lại hiệu quả nhất định”

Định nghĩa này đã bao quát được các lĩnh vực tư duy khác nhau, từ tư duy khoa học đến tư duy nghệ thuật; từ tư duy kinh nghiệm đến tư duy lý luận; từ tư duy thông thường đến tư duy khoa học

NLTD được thể hiện ở các khả năng như tính toán, phân tích, tổng hợp và nhận định Người có NLTD tốt thường có trí nhớ tốt, thích lí luận, giỏi làm việc với các con

số, nhìn nhận vấn đề logic, khoa học Tố chất này giúp người ta dễ thành công trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ như: Toán học, Vật lý, Tin học

NLTD có thể được chia thành 4 cấp độ như sau:

- Năng lực tư duy cụ thể: Chỉ có thể suy luận dựa trên cơ sở những thông tin cụ thể, từ những thông tin cụ thể này đến những thông tin cụ thể khác

- Năng lực tư duy logic: Có khả năng suy luận bằng một chuỗi thao tác liên tục, tuần tự, có khoa học Sau đó phê phán, nhận xét

- Năng lực tư duy hệ thống: Biết cách suy luận và tiếp cận các thông tin, các vấn

đề một cách có hệ thống Nhờ đó mà có cái nhìn hợp lí hơn, bao quát hơn

- Năng lực tư duy trừu tượng: Có khả năng suy luận các vấn đề một cách sáng tạo, thông minh và không nhất thiết phải nằm trong khuôn khổ định sẵn [17]

Như vậy theo chúng tôi thì năng lực là một thuộc tính tâm lý phức hợp, hội tụ của nhiều yếu tố như tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm Năng lực tư duy là sự tổng hợp các phẩm chất đó của người học nhằm đáp ứng các yêu cầu phát hiện và giải quyết một vấn đề nào đó do nhận thức và thực tiễn đặt ra

và đem lại hiệu quả nhất định

1.1.2 Năng lực tƣ duy vật lý

Theo L.I Rênicôv, A.V Piôruxki và P.A Znamenxki “Tư duy vật lý là một quá trình hành động trí tuệ bao gồm: kĩ năng quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp thành những bộ phận thành phần đồng thời xác lập những mối quan hệ, những sự phụ thuộc xác định giữa chúng, tìm ra những mối liên hệ giữa những mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và đại lượng vật lý, dự đoán trước các hệ quả từ các thuyết và áp dụng được các kiến thức của mình” [22]

Khái niệm này được các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng phát biểu lại như sau: “Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng có những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính

và mặt định lượng của các hiện tượng và đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết và vận dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn” [24] Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường là đơn giản Nhưng vì mỗi hiện tượng chịu tác động đồng thời hoặc tuần tự nhau của các yếu tố bên ngoài mà ta chỉ có thể quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Vì thế muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành các bộ phận, các giai đoạn mà mỗi bộ phận hoặc giai đoạn này bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, yếu tố Có như thế chúng ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp hoặc những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính của sự vật hiện tượng Những kết luận thu được có thể phản ánh đúng thực tiễn khách quan nhưng cũng có khi sự phản ánh đó chưa hoàn toàn chính

xác Muốn biết chúng có phản ánh đúng thực tiễn khách quan hay không, ta phải kiểm tra bằng thí nghiệm Ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát đã đúc kết được mà suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Sau đó, nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xem là chân lí Mặt khác, việc vận dụng những kiến thức khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của con người [24], [28]

Theo chúng tôi, NLTDVL là các hành động trí tuệ khi nghiên cứu vật lý bao gồm việc quan sát có chủ đích các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng vật

lý phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng có những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết vật lý và vận dụng những kiến thức vật lý khái quát thu được vào thực tiễn

1.1.3 Các biểu hiện cơ bản của năng lực tƣ duy vật lý

Theo Phạm Hữu Tòng, Lê Văn Giáo, Lê Thúc Tuấn thì các kiến thức vật lý nằm trong chương trình vật lý phổ thông bao gồm những khái niệm vật lý, những định luật vật lý, những thuyết vật lý, những phương pháp nhận thức vật lý và những ứng dụng vật lý trong kĩ thuật [10], [26] Do đó, trong dạy học vật lý, vấn đề quan trọng là phải giúp cho HS nắm vững kiến thức, nghĩa là HS phải có khả năng tổ chức các kiến thức một cách chặt chẽ và có thể trình bày các kiến thức một cách mạch lạc và sâu sắc Vì vậy, mục tiêu đầu tiên của GV trong dạy học là phải giúp HS nắm chắc các kiến thức vật lý

Các biểu hiện của NLTDVL của HS trong học tập bộ môn Vật lý ở trường THPT thể hiện thông qua những yếu tố giúp HS có thể lĩnh hội và vận dụng tốt các kiến thức vật lý kể trên đồng thời thể hiện ở chỗ HS có khả năng thực hiện các hành động phổ biến trong hoạt động nhận thức vật lý Theo Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng và Phạm Xuân Quế, các hành động phổ biến trong hoạt động nhận thức vật

lý bao gồm: Quan sát, nhận biết những đặc trưng của sự vật, hiện tượng; phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản; xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng; tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tượng; bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định; tìm những tính chất chung của nhiều sự vật hiện tượng; tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các

sự vật hiện tượng; mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ để tư duy; đo một đại

lượng vật lý; tìm mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý, biểu diễn chúng bằng các công

cụ toán học; dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định; giải thích một hiện tượng thực tế; xây dựng một giả thuyết; từ giả thuyết, xây dựng một hệ quả; lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả); tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lý; đánh giá kết quả hành động và tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề [25]

Từ các cơ sở trên có thể thấy, NLTDVL có các biểu hiện dưới đây:

(1) Nhận biết các định luật vật lý chi phối hiện tượng quan sát

Các hiện tượng vật lý đều chịu sự chi phối của một hoặc một số định luật vật lý

Nhận biết sự có mặt của các định luật vật lý chi phối hiện tượng đang quan sát giúp

cho người quan sát tiếp cận với bản chất của hiện tượng

(2) Phân tích được sự chi phối của các định luật vật lý đến hiện tượng quan sát

Sau khi nhận biết sự tác động của các định luật vật lý đến hiện tượng quan sát, người quan sát cần phải phân tích được sự ảnh hưởng, chi phối của các định luật vật lý

ấy đến hiện tượng quan sát Người quan sát cần nhận ra đâu là các yếu tố quan trọng cần nghiên cứu, đâu là các yếu tố thứ yếu, gây nhiễu; từ đó có thể tách khỏi hiện tượng những yếu tố không quan trọng, chỉ giữ lại những yếu tố bản chất để khảo sát và nghiên cứu

(3) Xác lập được mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để

đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng

Vật lý học mô tả những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng bằng các đại lượng vật lý Nhiệm vụ của người nghiên cứu vật lý là xác lập được mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý ấy trong các tình huống cụ thể Điều này bao gồm cả việc xác lập được mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý theo một định luật vật lý đã biết trong các trường hợp cụ thể, thiết lập mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý dựa vào các số liệu thực nghiệm hoặc tiên đoán mối quan hệ định lượng của các đại lượng vật lý trong các tình huống mới

(4) Mô hình hóa các sự vật hiện tượng

Mọi sự vật hiện tượng trong thực tế đều tồn tại trong những mối quan hệ, ràng buộc với các đối tượng khác và chịu sự tác động của nhiều yếu tố Do đó việc nghiên cứu đối tượng thường gặp khó khăn vì đối tượng nghiên cứu chịu tác động của các yếu

tố không mong muốn làm ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu giúp cho người nghiên cứu trừu xuất được những yếu tố tác động không mong muốn và giữ lại những đặc điểm, tính chất cốt lõi của sự vật hiện tượng cần nghiên cứu Từ đó có cơ hội để nghiên cứu đối tượng hiệu quả hơn

(5) Xây dựng các giả thuyết từ các sự vật hiện tượng

Khi quan sát các sự vật hiện tượng mới, chưa thể giải thích được bằng các kiến thức vật lý đã có hoặc mâu thuẫn với các kiến thức vật lý đã có, người nghiên cứu cần đưa ra một giả thuyết khả dĩ để giải thích loại hiên tượng này Các giả thuyết khoa học là cơ sở và mục tiêu mà người nghiên cứu hướng tới nhằm giải thích cho các sự vật hiện tượng trong khi nghiên cứu Nếu giả thuyết được chứng minh thì kiến thức mới được xác lập Có thể nói, nếu không xây dựng được các giả thuyết từ các sự vật hiện tượng trong quá trình nghiên cứu thì sẽ không có các kiến thức vật lý

(6) Dự đoán các hệ quả từ các giả thuyết khoa học

Các giả thuyết khoa học là những kết luận mang tính tổng quát và thường không thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm Để chứng minh hay bác bỏ một giả thuyết, ta thường tìm các biểu hiện của nó trong từng trường hợp cụ thể có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm Các biểu hiện này gọi là hệ quả của giả thuyết Hệ quả của giả thuyết phải mang tính khoa học, nghĩa là nó có thể dùng để chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết Đồng thời phải mang tính thực tiễn nghĩa là phải có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm

(7) Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra một nhận định

Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm nên làm việc với thí nghiệm là một việc làm không thể thiếu khi học tập và nghiên cứu bộ môn này Điều này đòi hỏi người nghiên cứu phải chỉ ra được phương án tạo ra hiện tượng vật lý cần quan sát, xác định các dụng cụ hợp lí để đo được các đại lượng vật lý cần thiết và đề xuất được cách

để loại bỏ những yếu tố gây nhiễu ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

(8) Áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Để áp dụng những kiến thức khái quát vào thực tiễn người nghiên cứu phải nhận ra khả năng và phạm vi áp dụng của từng kiến thức vật lý Biết cách lựa chọn kiến thức phù hợp để áp dụng cho mỗi trường hợp và có thể lựa chọn kiến thức tối ưu cho những trường hợp ta có thể sử dụng nhiều kiến thức để giải quyết một nhiệm vụ thực tế

1.1.4 Vai trò của NLTDVL đối với việc học tập môn Vật lý

Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc học của HS và chất lượng giáo dục như: trình độ văn hóa, nghề nghiệp của bố mẹ, số anh chị em trong gia đình, trạng thái kinh

tế xã hội, văn hóa gia đình, môi trường học tập, thái độ, nhận thức, thói quen học tập của HS Trong đó, NLTDVL đóng vai trò rất quan trọng Như vậy có thể nói, NLTDVL đóng vai trò quan trọng đối với HS trong học tập môn vật lý Hay nói cách khác, có NLTDVL tốt, HS có thể học vật lý tốt hơn

NLTDVL giúp HS lĩnh hội tốt các kiến thức vật lý Có NLTDVL, HS sẽ biết cách phân tích các kết quả quan sát một cách khoa học: loại bỏ những tác động của các yếu tố không cơ bản để thấy được sự tác động của các yếu tố cơ bản lên đối tượng, từ

đó nhận ra được bản chất của vấn đề nghiên cứu Học sinh cũng biết cách tổng hợp các kết quả quan sát để thấy được các điểm chung của các đối tượng quan sát cùng chịu chi phối bởi một quy luật vật lý Học sinh sẽ có khả năng đưa ra các giả thuyết nhằm giải thích cho các hiện tượng quan sát được và đưa ra các phương án thí nghiệm để kiểm tra các giả thuyết của mình Nghĩa là HS có khả năng tham gia vào các giai đoạn của tiến trình nghiên cứu vật lý Từ đó HS sẽ tiếp thu các kiến thức vật lý một cách chủ động và hiệu quả hơn

NLTDVL giúp HS vận dụng tốt các kiến thức vật lý đã học vào các tình huống mới: Có NLTDVL, HS biết cách phân tích tình huống mới thành những giai đoạn, những thành phần riêng biệt một cách hợp lí để mỗi giai đoạn, mỗi thành phần chỉ bị chi phối bởi một hoặc một vài quy luật vật lý đã học Đồng thời HS cũng sẽ tìm ra được quy luật nào tác động đến các yếu tố trong tình huống mới Từ đó giải quyết được nhiệm vụ đặt ra

Tóm lại, NLTDVL chính là chìa khóa để HS khám phá và vận dụng kiến thức

Có NLTDVL, HS có thể tự học vật lý và vận dụng các kiến thức vật lý một cách linh hoạt Vậy, phát triển NLTDVL cho HS trong dạy học là một việc làm cần thiết và hết sức quan trọng

1.1.5 Các tiêu chí đánh giá sự phát triển NLTDVL

Theo Nguyễn Lăng Bình và các cộng sự, đánh giá trong giáo dục là quá trình thu thập và lí giải kịp thời, có hệ thống các thông tin về hiện trạng, khả năng hay nguyên nhân về chất lượng, hiệu quả giáo dục dựa vào mục tiêu giáo dục, làm cơ

sở cho việc điều chỉnh, bổ sung những chủ trương, biện pháp và hành động giáo dục tiếp theo [1] Như vậy, có thể hiểu đánh giá NLTDVL của HS là quá trình thu thập các thông tin dựa trên các biểu hiện cơ bản của NLTDVL của HS căn cứ vào mục tiêu của việc phát triển NLTDVL cho HS, từ đó làm cơ sở cho hành động phát triển NLTDVL tiếp theo

Theo Mai Văn Hưng, đánh giá năng lực của HS cần chú trọng đến các mục tiêu

kĩ năng, thái độ hơn so với kiến thức [14] Vậy, các tiêu chuẩn và tiêu chí dùng để đánh giá mức độ NLTDVL của HS cũng phải chú trọng đến các mục tiêu kĩ năng và thái độ của HS

Xuất phát từ các nhận định trên, căn cứ vào khái niệm NLTDVL và các biểu hiện cơ bản của NLTDVL, có thể đánh giá mức độ NLTDVL của HS theo ba tiêu chuẩn dưới đây [15]:

Tiêu chuẩn Tiêu chí Mức độ

dụng cụ thí nghiệm đơn giản để thiết

kế các phương án thí nghiệm khả thi

không phù hợp giữa mô hình cho sẵn

và đối tượng nghiên cứu

Mức độ 3: Mô hình hóa được đối

tượng nghiên cứu dưới dạng mô hình

đồ thị hoặc mô hình toán học

Tiêu chí 3: Xây dựng

được các giả thuyết từ các sự vật hiện tượng

Mức độ 1: Nhận ra được giả thuyết

hợp lí trong các giả thuyết đã cho về một sự vật hiện tượng nào đó

Mức độ 2: Chỉ ra được chỗ bất hợp lí

của một giả thuyết

Mức độ 3: Xây dựng được giả thuyết

phù hợp

Tiêu chí 4: Suy ra được

các hệ quả từ các giả thuyết

Mức độ 1: Hiểu đúng các khái niệm,

thuật ngữ vật lý

Mức độ 2: Phát hiện được các trường

hợp sử dụng sai thuật ngữ, khái niệm

Mức độ 1: Diễn đạt được mối quan

hệ định tính giữa các đại lượng vật lý

trong mỗi công thức

Mức độ 2: Diễn đạt được mối quan

hệ định lượng giữa các đại lượng vật

lý trong công thức vật lý

Mức độ 3: Diễn đạt được mối quan

hệ nhân quả giữa các đại lượng vật lý

sát

Mức độ 1: Nhận biết được các định

luật chi phối hiện tượng đang khảo

sát

Mức độ 2: Chỉ ra được các biểu hiện

cụ thể của các khái niệm, định luật

vật lý trong thực tế

Mức độ 3: Phân tích được sự chi phối

của các định luật vật lý đến hiện

tượng đang khảo sát

Tiêu chí 8: Tiên đoán

được kết quả của các thí nghiệm dựa trên các thuyết, định luật vật lý

đã biết

Mức độ 1: Tiên đoán được sự phụ

thuộc của các đại lượng vật lý mô tả thuộc tính bản chất của sự vật hiện

tượng vào các yếu tố tác động

Mức độ 2: Tiên đoán được kết quả

của các thí nghiệm chỉ chịu sự chi phối của một định luật hay thuyết vật

lý đang xét

Mức độ 3: Tiên đoán được kết quả

của các thí nghiệm mới chịu sự chi

phối của nhiều định luật hay thuyết

Mức độ 2: Nhận biết được giới hạn

áp dụng của các định luật, công thức

Tùy theo mục đích của người sử dụng mà BTĐT về mặt vật lý có thể được hiểu

đó là những “câu hỏi định tính”, “câu hỏi kiểm tra”, “câu hỏi thực hành”,“câu hỏi để

lĩnh hội”…Chính sự đa dạng trong cách gọi như vậy cho thấy tầm quan trọng, những

ưu điểm mà bài tập này mang lại

Mặc dù có nhiều ý nghĩa khác nhau về tên gọi của loại bài tập này nhưng có thể hiểu một cách đơn giản BTĐT đó là những bài tập mà khi giải, HS không cần thực hiện các phép tính phức tạp, mà chỉ phải làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được, đồng thời phải thực hiện những phép suy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể [12], [13]

1.2.2 Phân loại, các hình thức thể hiện và phương pháp giải BTĐT

* Phân loại BTĐT

Có thể dựa trên những tiêu chí khác nhau để phân loại BTĐT, tuy nhiên việc phân loại BTĐT cũng chỉ mang tính tương đối vì trong bất kì một loại bài tập nào

cũng chứa đựng những yếu tố của một loại bài tập khác Quá trình tìm lời giải cho các BTĐT thực chất là quá trình nhận thức của HS, vì thế dựa trên 6 mức độ nhận thức do Bloom đề xuất, có thể chia BTĐT làm ba loại: BTĐT đơn giản, BTĐT nâng cao và BTĐT sáng tạo [30]

 BTĐT đơn giản (ứng với các mức độ biết và hiểu)

BTĐT đơn giản là loại bài tập mà khi người học nhìn vào có thể nhận biết ngay đáp án hoặc suy luận lôgic để tìm ra câu trả lời Với loại bài tập này, người học chỉ cần ghi nhớ khái niệm, định luật, biểu thức và suy luận một cách lôgic các kiến thức đã học

 BTĐT nâng cao (ứng với các mức độ vận dụng, phân tích và tổng hợp)

BTĐT tổng hợp là loại bài tập đòi hỏi người học phải áp dụng một chuỗi các phép tính, các phép suy luận lôgic, các mối quan hệ giữa các đại lượng liên quan mới giải quyết được Với loại bài tập này, người học phải ghi nhớ cùng một lúc nhiều kiến thức, đòi hỏi khả năng tính toán, suy luận tốt

 BTĐT sáng tạo (ứng với mức độ đánh giá)

BTĐT sáng tạo là loại bài tập đòi hỏi người học ngoài việc vận dụng các kiến thức trong sách giáo khoa còn phải dựa vào kinh nghiệm thực tiễn, vốn kiến thức của mình về các quy luật, định lý trên cơ sở phân tích, tổng hợp, suy luận lôgic để tự mình tìm ra cách giải quyết tốt nhất các yêu cầu của bài tập

* Các hình thức thể hiện BTĐT

 Thể hiện BTĐT dưới dạng câu hỏi bằng lời

Với cách thể hiện này, các BTĐT thường được mô tả một cách ngắn gọn, súc tích và dễ hiểu để người học có thể thu nhận ngay một cách chính xác những thông tin

về hiện tượng hay quá trình mà các em cần phải giải thích

 Thể hiện BTĐT thông qua mô hình, đồ thị, hình vẽ hay sơ đồ, kèm theo các câu hỏi khai thác thông tin

Với cách thể hiện này người học có thể khai thác, sử dụng các thông tin được thể hiện qua các mô hình, đồ thị, hình vẽ…một cách trực quan, sinh động Qua dạng bài tập này, các em tự rèn cho mình những kĩ năng cần thiết như phân tích, tổng hợp, suy luận logic để tìm ra cách giải bài tập một cách chính xác

 Thể hiện BTĐT bằng thí nghiệm đơn giản và yêu cầu giải thích kết quả của thí nghiệm

GV sử dụng loại bài tập này trong trường hợp nội dung bài học gắn liền với kết quả của một thí nghiệm Tuy nhiên, những thí nghiệm này phải đơn giản, dễ thực hiện

và có thể thành công ngay để HS dễ dàng dự đoán, giải thích và thu nhận kết quả

Trong một số trường hợp, dạng bài tập này có thể thể hiện dưới dạng mô tả thí nghiệm bằng lời và cho trước kết quả và yêu cầu HS giải thích tính hợp lí hay không của thí nghiệm Điều này tùy thuộc vào khả năng và năng lực thực tế của người học

 Thể hiện BTĐT bằng các đoạn video clip ngắn, các ảnh động mô phỏng về một hiện tượng HS quan sát và giải thích theo câu hỏi gợi ý của GV

Với cách thể hiện này, BTĐT tạo ra được sự hấp dẫn, lôi cuốn người học bởi những đoạn video, các hình ảnh động mô phỏng các hiện tượng thật sự sinh động Qua các hình ảnh đó, trên cơ sở các kiến thức đã học, người học suy luận tìm ra cách giải thích đúng nhất cho các vấn đề, hiện tượng được nêu trong đoạn video đó

* Phương pháp giải BTĐT

Việc giải các BTĐT có thể khái quát thành những bước chính sau [13]:

 Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Đây được coi là bước quan trọng, cần thiết Với việc đọc kĩ đề bài, tóm tắt các

giả thiết, người học phần nào hình dung ra được phương pháp, cách giải Nếu cần thiết, người học có thể vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài, nhận biết mối quan hệ giữa các đại lượng

 Phân tích hiện tượng

Sau khi đọc đề bài, người học cần phải nghiên cứu các dữ kiện ban đầu để nhận biết bài tập liên quan đến kiến thức vật lý nào đã học cũng như xác định các quá trình diễn biến của hiện tượng, khảo sát xem ứng với mỗi quá trình đó, vật hay hệ vật chịu tác dụng chi phối bởi những đặc tính, quy luật nào Những hiện tượng xảy ra trong thực tế thường rất phức tạp, trong khi đó các định luật vật lý lại được phát biểu một cách khá đơn giản Do đó, người học khó có thể phát hiện ngay được mối quan hệ giữa hiện tượng, quá trình đã cho với những định luật vật lý đã biết Trong những trường hợp như thế thì việc phân tích hiện tượng hay quá trình phức tạp ra thành các hiện tượng, quá trình đơn giản hơn, sao cho mỗi hiện tượng, quá trình đơn giản chỉ tuân theo một quy tắc hay một định luật nhất định là việc làm cần thiết

 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Đây là bước khó khăn, đòi hỏi người học khả năng tư duy sáng tạo Người học phải lập luận, giải thích được nguyên nhân của hiện tượng, xác định những quy tắc, quy luật chi phối hiện tượng, từ đó dự đoán hiện tượng gì sẽ xảy ra và xảy ra như thế nào Ngoài ra, người học cũng cần phải “khoanh vùng” kiến thức liên quan đến bài tập, phân tích kĩ các dữ liệu bằng cách phân tích đồ thị, bảng biểu … Điều này sẽ giúp cho người học dự đoán được hiện tượng, suy luận ra kết quả một cách nhanh chóng và chính xác hơn

 Kiểm tra tính chính xác của kết quả tìm được

Đây là thao tác cuối cùng, người học cần phải kiểm tra xem kết quả có phù hợp với điều kiện nêu ra ở đầu bài tập hay không đồng thời kiểm tra lại sự đúng đắn của quá trình lập luận Có thể sử dụng các thí nghiệm để đối chiếu, kiểm tra hoặc đối chiếu với các nguyên lí hay định luật vật lý tổng quát tương ứng xem chúng có thoả mãn hay không

1.2.3 Vị trí của BTĐT trong hệ thống bài tập vật lý

Hệ thống bài tập vật lý có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Chẳng hạn:

- Phân loại theo các phân môn của vật lý thì có bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học, bài tập quang học và bài tập về phản ứng hạt nhân [2]

- Phân loại dựa vào các phương tiện giải thì có bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị [25]

- Phân loại theo độ khó thì có bài tập cơ bản, bài tập nâng cao

- Phân loại theo đặc điểm của hoạt động nhận thức thì có bài tập tái hiện, bài tập sáng tạo

- Phân loại theo các bước của quá trình dạy học thì có bài tập để mở bài, bài tập vận dụng khi xây dựng kiến thức mới, bài tập củng cố hệ thống hoá kiến thức, bài tập

về nhà, bài tập kiểm tra [27]

Có thể làm rõ các cách phân loại trên theo sơ đồ dưới đây [12],[13]:

Bài tập cơ bản Bài tập nâng cao Bài tập tái hiện

Bài tập để mở bài, tạo tình huống dạy học Bài tập vận dụng khi xây dựng kiến thức mới Bài tập củng cố, hệ thống hoá kiến thức

Bài tập về nhà Bài tập kiểm tra

(Theo phân môn của vật lý)

(Theo phương tiện giải bài tập)

(Theo mức độ khó)

(Theo các bước của quá trình dạy học)

Hình 1.1: Sơ đồ phân loại hệ thống bài tập vật lý

Từ các cách phân loại nêu trên, có thể thấy BTĐT có vị trí rất quan trọng trong

hệ thống bài tập vật lý Để thấy rõ hơn vị trí của BTĐT, ta có thể minh họa bằng sơ đồ dưới đây [12],[13]:

Sơ đồ hình 1.2 cho thấy dù ở cách phân loại nào BTĐT cũng luôn xuất hiện với những mức độ, cách thể hiện khác nhau Một điểm đáng chú ý là BTĐT có thể được xây dựng theo các bước của quá trình dạy học, theo đó nó cũng có thể được sử dụng

trong tất cả các bước của quá trình dạy học

1.2.4 Vai trò của BTĐT đối với việc phát triển năng lực tƣ duy vật lý cho HS

Trong dạy học vật lý, việc phát triển NLTD giúp HS tự xây dựng được kiến thức vật lý một cách lôgic, sâu sắc; biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn linh hoạt, không máy móc Từ đó, kiến thức mà HS thu nhận được trở nên vững chắc và sinh

Bài tập sáng tạo

(Theo đặc điểm hoạt động nhận thức)

Hình 1.2: Sơ đồ phân loại hệ thống bài tập định tính vật lý

BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VẬT LÝ

BTĐT CƠ HỌC BTĐT NHIỆT HỌC BTĐT ĐIỆN HỌC

BTĐT QUANG HỌC BTĐT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Bài tập cơ bản Bài tập nâng cao Bài tập tái hiện

Bài tập để mở bài, tạo tình huống dạy học Bài tập vận dụng khi xây dựng kiến thức mới Bài tập củng cố, hệ thống hoá kiến thức

Bài tập về nhà Bài tập kiểm tra

(Theo phân môn của vật lý)

(Theo mức độ khó)

(Theo các bước của quá trình dạy học)

động hơn Nó tạo cho HS thói quen tự nghiên cứu, làm việc độc lập, suy nghĩ có phương pháp, tạo tiềm lực lâu dài cho cuộc sống sau này BTĐT với đặc trưng chứa đựng bản chất vật lý của các hiện tượng, nó góp phần rèn luyện tư duy lôgic cho HS và giúp cho HS nắm rõ được bản chất vật lý của các hiện tượng

Thực tiễn dạy học chứng tỏ HS sẽ có hứng thú học tập nếu người GV biết tổ chức cho các em phát hiện ra những điều mới lạ, luôn tạo cho các em sự ngạc nhiên, bất ngờ trong quá trình học tập BTĐT chính là cầu nối lí thuyết với thực tiễn, cho phép giải thích bản chất các hiện tượng vật lý trong đời sống, làm cho HS thấy được ý nghĩa của môn học, giúp các em mở mang và hiểu biết hơn Chính điều đó thôi thúc các em tích cực trong nhận thức và sáng tạo trong học tập

Tính tích cực chỉ được phát huy khi HS là người chủ động tìm kiếm tri thức, trực tiếp tham gia giải quyết các vấn đề học tập Vì vậy, trong quá trình dạy học GV cần dự kiến hệ thống câu hỏi phù hợp, có thể chia nội dung học tập thành những đơn

vị kiến thức nhỏ và sử dụng những BTĐT đơn giản, không cần tính toán để HS có thể đưa ra đáp án bằng lời tại chỗ để định hướng giúp HS giải quyết nhiệm vụ học tập, khơi dậy tư duy của HS, khám phá thái độ của HS Đối với những HS có năng lực, ưa thử thách, thích và biết xoay sở trong các tình huống phức tạp thì những BTĐT sáng tạo lại tạo cho các em niềm vui, kích thích lòng ham hiểu biết, tính tò mò và có thể xem là một trong những động lực lành mạnh của hoạt động sáng tạo

Như vậy, trong dạy học Vật lý người GV có thể sử dụng BTĐT như là một trong những phương tiện, công cụ dạy học Đồng thời, việc kết hợp sử dụng các phương pháp dạy học tích cực sẽ làm phát huy tính tích cực nhận thức của HS, rèn luyện và phát triển năng lực tư duy vật lý cho các em, góp phần đổi mới và nâng cao chất lượng dạy học Vật lý

1.3 Một số vấn đề về tổ chức hoạt động nhận thức gắn với việc sử dụng bài tập định tính để phát triển NLTDVL cho học sinh

1.3.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý

1.3.1.1 Cơ sở tâm lí của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

Việc học tập của HS là một loại hoạt động đặc thù của con người, nó có cấu trúc giống như hoạt động lao động sản xuất nói chung, bao gồm các yếu tố có quan hệ tác động lẫn nhau: một bên là động cơ, mục đích, phương tiện và bên kia là hoạt động, hành động và thao tác Động cơ quy định sự hình thành và diễn biến của hoạt động Muốn thỏa mãn được động cơ đó, phải thực hiện lần lượt những hành động tương ứng

để đạt được những mục đích cụ thể Cuối cùng mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều thao tác sắp xếp theo một trình tự xác định, ứng với mỗi thao tác phải sử dụng những phương tiện, công cụ thích hợp Đối tượng, của hoạt động học là tri thức, kĩ

năng, kĩ xảo cần chiếm lĩnh Nội dung của đối tượng này không hề thay đổi sau khi được chiếm lĩnh, nhưng chính nhờ có sự chiếm lĩnh này mà các chức năng tâm lí của chủ thể mới được thay đổi và phát triển Kết quả của việc học tập phụ thuộc chủ yếu vào hoạt động học của HS Như vậy, nhiệm vụ chính của GV là tổ chức, hướng dẫn hoạt động của HS để thông qua những hoạt động đó HS lĩnh hội được nền văn hóa xã hội, tạo ra sự phát triển những phẩm chất tâm lí, hình thành nhân cách [24]

Sự gợi ý khéo léo có tính chất gợi mở của GV sẽ có tác dụng kích thích tính tự lực và tư duy sáng tạo của HS, lôi kéo họ chủ động tham gia vào quá trình dạy học một cách tích cực, tự giác J Piaget đã kết luận: “Người ta không học được gì hết, nếu không phải trải qua sự chiếm lĩnh bằng hoạt động, rằng HS phải phát minh lại khoa học, thay vì nhắc lại những công thức bằng lời của nó” [20]

Theo Vưgôtxki, sử dụng phương tiện chính là sử dụng các đối tượng nào đó làm phương thức, phương tiện nắm hành vi của bản thân Do đó, sự phát triển, hiện đại hóa các phương tiện dạy học sẽ góp phần phát triển các hành vi, thao tác tư duy và năng lực sáng tạo của HS Ông còn cho rằng dạy học sẽ có hiệu quả hơn khi HS tham gia các hoạt động với môi trường hỗ trợ học tập, và nhận được những hướng dẫn gián tiếp của các công cụ học tập Những công cụ này được định nghĩa như là các chiến lược nhận thức, người cố vấn, máy tính, tư liệu, hoặc bất kì dụng cụ nào cung cấp thông tin cho người học Vai trò của các công cụ này là chủ động hỗ trợ người học hoàn thành nhiệm vụ học tập gần với giới hạn của vùng phát triển gần [29]

Những thành tựu của tâm lí học nhận thức và tâm lí học sư phạm đã cho phép khẳng định sự cần thiết trong việc kích thích hứng thú nhận thức, tạo cơ sở cho nhận thức xuất hiện và động lực của quá trình nhận thức được duy trì và phát triển Do đó làm cho người học đạt kết quả cao trong việc chiếm lĩnh tri thức lẫn hình thành năng lực tư duy sáng tạo và kĩ năng thực hành Vì vậy, theo chúng tôi, có thể khẳng định việc tổ chức dạy học theo phương pháp dạy bằng hoạt động và thông qua hoạt động của HS là hoàn toàn có thể vận dụng vào các trường THPT ở Việt Nam hiện nay

1.3.1.2 Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

Cơ sở lý thuyết của việc phát triển khả năng sáng tạo của HS trong quá trình dạy học là sự hiểu biết những quy luật sáng tạo khoa học tự nhiên Chúng ta đã biết rằng một số nhà khoa học như A.Einstein, M Planck, M.Born, V.G.Razumôpxki…đều

có những phát biểu giống nhau về quá trình sáng tạo khoa học Trên cơ sở những lời phát biểu đó, có thể trình bày quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình gồm bốn giai đoạn chính (hình 1.3): Từ sự khái quát hóa những sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (đề xuất giả thuyết); từ mô hình suy ra các hệ quả lôgic; từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm; nếu các sự

kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lí khoa học, một định luật, một thuyết vật lý và kết thúc một chu trình Những hệ quả như thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lý cho đến khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lí thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lí thuyết cũ, chỉnh lí, thay đổi mô hình giả thuyết và như thế lại bắt đầu một chu trình mới, xây dựng thuyết mới, thiết kế những thiết bị mới để kiểm tra và như vậy kiến thức nhân loại ngày càng phong phú thêm Chu trình nêu trên được biểu diễn bằng sơ đồ 1.3

Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, khi vận dụng vào quá trình dạy học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau: Đề xuất vấn đề - Suy đoán giải pháp - Khảo sát lí thuyết

và thực nghiệm - Kiểm tra xác nhận kết quả và vận dụng

- Đề xuất vấn đề : Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu

về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hy vọng có thể

tìm tòi, xây dựng được Có thể diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi

Ngay sau khi nêu các sự kiện mở đầu để đề xuất vấn đề, cần làm bộc lộ những quan niệm sẵn có của HS Vệc làm này sẽ giúp người GV biết được mức độ hiểu biết của HS (đúng hay sai; nông hay sâu; chính xác hay chưa chính xác ) về hiện tượng định nghiên cứu

- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, việc suy đoán điểm xuất phát

cho phép đi tìm lời giải: chọn và đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra, từ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

Hình 1.3: Sơ đồ chu trình sáng tạo khoa học theo V.G.Razumôpxki

Trong trường hợp nội dung kiến thức vật lý là mối liên hệ phức tạp giữa các đại lượng mà HS khó nhận thấy, thì GV có thể định hướng, gợi ý cho HS về mối quan hệ giữa các đại lượng, còn mối quan hệ đó tuân theo quy luật nào thì nên để HS tự đưa ra

- Khảo sát lí thuyết và thực nghiệm: vận hành mô hình, rút ra kết luận lôgic về

cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các

dữ liệu cần thiết, xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

Ở giai đoạn này GV chỉ cần định hướng để HS tự rút ra các hệ quả lôgíc về cái cần tìm bằng cách trao đổi, thảo luận, sử dụng những lập luận, suy diễn từ những dự đoán đã nêu hay đề xuất các phương án thực nghiệm để kiểm tra Trường hợp phải sử dụng đến thí nghiệm, GV cần dự phòng một số phương án để phòng khi HS không nêu

ra được phương án hoặc khi phương án của HS nêu ra chưa thật tối ưu

- Kiểm tra xác nhận kết quả và vận dụng: xem xét khả năng chấp nhận được

của các kết quả tìm được, trên cơ sở đó, vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm, xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp, chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xem xét, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm nhằm tiếp tục tìm tòi, xây dựng cái cần tìm

Đây là giai đoạn xác định sự đúng đắn hay không của hệ quả lôgic, giai đoạn này thường phải dùng đến thí nghiệm, nên đòi hỏi HS phải có những kĩ năng nhất định GV cần lựa chọn và chuẩn bị những thí nghiệm kiểm tra phù hợp với các phương

án đã nêu, đồng thời phải đảm bảo kết quả thí nghiệm là chính xác và thành công ngay Tùy vào mức độ dễ hay khó của thí nghiệm và kĩ năng thực hành thí nghiệm của

HS mà có thể cho HS tự mình tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV, hoặc

là GV cùng HS tham gia tiến hành thí nghiệm

Sau khi tiến hành thực nghiệm kiểm tra, sẽ xuất hiện hai khả năng:

- Nếu kết quả thực nghiệm không phù hợp với hệ quả lôgic, thì cần kiểm tra xem phương án thực nghiệm có phù hợp với mô hình đề ra chưa? mô hình giả thuyết được xây dựng đã hợp lí chưa? việc tiến hành thực nghiệm kiểm tra đã tiến hành đúng theo phương án đề ra chưa? Nếu ba nội dung ấy chưa hợp lí thì cần điều chỉnh, bổ sung thậm chí thay đổi hoàn toàn

- Nếu kết quả thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với những suy đoán giải pháp,

GV có thể cho HS nêu một cách chính xác, đầy đủ mô hình giả thuyết chấp nhận được,

từ đó GV hướng dẫn HS khái quát hóa, nêu thành khái niệm, định luật vật lý

Sau cùng, GV định hướng cho HS vận dụng để giải thích các hiện tượng thực tế

và luyện tập, làm như thế không những HS thấy được những ứng dụng của kiến thức vật lý trong đời sống mà từ đó còn có thể làm nảy sinh sự mở rộng giới hạn của mô hình - giả thuyết do sự xuất hiện của sự kiện mới

Tiến trình nêu trên được biểu diễn bằng sơ đồ 1.4

Hình 1.4: Sơ đồ tiến trình dạy học dựa theo chu trình sáng tạo khoa học

Xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm Nêu giả thuyết hoặc mô hình chấp nhận được

1.3.2 Quy trình lựa chọn các bài tập định tính gắn với việc phát triển năng lực

tư duy trong dạy học vật lý

Xuất phát từ mục tiêu phát huy tính tích cực học tập, nâng cao năng lực tư duy vật lý cho HS thì việc sử dụng BTĐT trong dạy học là cần thiết Trên cơ sở đó chúng tôi đề xuất các bước lựa chọn BTĐT cho một giờ học trên lớp như sau:

Bước 1: Căn cứ vào nội dung chương trình và sách giáo khoa để phân tích nội

dung kiến thức vật lý của giờ học, từ đó làm bộc lộ cấu trúc của nội dung Trong đó cần xác định rõ trọng tâm của bài học để từ đó xây dựng các đơn vị kiến thức cụ thể, chúng có mối liên hệ gì với những kiến thức của những giờ học trước và những giờ học kế tiếp

Bước 2: Xác định vị trí, nhiệm vụ của các BTĐT trong tiến trình dạy học, cần

chỉ rõ BTĐT được sử dụng trong hoạt động nào? nhằm mục đích gì? để từ đó xác định

số lượng các BTĐT cho phù hợp với những hoạt động đó

Bước 3: Thu thập thông tin và lựa chọn các BTĐT Trong bước này, GV phải

đọc nhiều tài liệu, tham khảo nhiều sách bài tập vật lý đã được biên soạn, từ đó tổng hợp lại để lựa được những BTĐT hay và thích hợp với tiến trình dạy học

Bước 4: Sắp xếp lại các BTĐT trong hệ thống đã lựa chọn Chú ý xác định

những câu hỏi, bài tập chính và phụ để sử dụng chúng đúng mục đích đề ra Rà soát lại

hệ thống các BTĐT để đảm bảo sự cân đối giữa các loại BTĐT đơn giản, nâng cao và sáng tạo

1.3.3 Các biện pháp tăng cường sử dụng BTĐT nhằm phát triển NLTDVL cho học sinh

1.3.3.1 Tăng cường sử dụng bài tập định tính trong dạy học nêu và giải quyết vấn đề

 Sử dụng bài tập định tính để tạo ra tình huống có vấn đề

Trong dạy học giải quyết vấn đề thì việc tạo ra những tình huống “có vấn đề” sẽ thôi thúc trí tò mò, khám phá của người học Những BTĐT dùng để tạo tình huống có vấn đề phải thể hiện được sự nghịch lí, tính không bình thường, sự mâu thuẫn với nhận thức, với những gì mà HS đã được biết Tuy nhiên, những mâu thuẫn đó phải vừa sức, gây được cho HS hứng thú nhận thức và niềm tin có thể nhận thức được

Khi sử dụng BTĐT để tạo ra tình huống có vấn đề, GV nên sử dụng những BTĐT thể hiện qua hình ảnh, video clip, các thí nghiệm biểu diễn để tăng tính trực

quan Đồng thời chuyển tải nội dung BTĐT dưới dạng các câu hỏi như “Sẽ như thế

nào, nếu …?”; “Phải làm thế nào, để …?”; “Vì sao như thế?”; “Có tác dụng gì?”;

“Giải thích thế nào?”; “Làm thế nào để tạo ra được … trong thực tế?”… để tạo ra sự

bất ổn hóa tri thức làm tăng nhu cầu, hứng thú giải quyết tình huống ở người học

Tùy vào đối tượng HS và điều kiện thực tế của lớp học, GV lựa chọn BTĐT và vận dụng các cách tạo tình huống sao cho phù hợp GV có thể lựa chọn BTĐT để tạo

tình huống lựa chọn, tình huống bất ngờ, tình huống bế tắt, tình huống không phù hợp, tình huống phán xét , tình huống xung đột… Cụ thể:

+ Tình huống xung đột

HS đứng trước những vấn đề có những sự kiện, những quan điểm trái ngược nhau Nhiệm vụ cần giải quyết là HS phải tìm hiểu, phân tích, phê phán quan điểm sai

để tìm ra chân lí

Việc lựa chọn loại BTĐT theo tình huống nào chủ yếu tùy thuộc vào trình độ

HS và điều kiện thực tế của lớp học Khi GV tạo ra tình huống ban đầu thì đã đưa HS đến việc phải lựa chọn một mô hình có thể vận hành được để rút ra lời giải đáp cần thiết Nếu lời giải đáp của HS không phù hợp với thực tế hoặc HS chưa có được lời giải đáp vì chưa xác định được mô hình cần thiết thì chính khi đó HS ở vào tình huống không phù hợp, tình huống bất ngờ hoặc tình huống bế tắc Nó đòi hỏi HS sửa đổi mô hình hoặc tìm mô hình mới Nếu HS vẫn không vượt qua được khó khăn thì GV có thể giúp đỡ HS bằng cách dẫn dắt các em tới tình huống phán xét, chỉ đòi hỏi HS xem xét, thử hợp thức hoá mô hình được GV gợi ý, từ đó bác bỏ mô hình không hợp thức và lựa chọn, chấp nhận mô hình hợp thức Nếu cuối cùng HS vẫn không có khả năng xác định được mô hình thích hợp thì GV sẽ giúp đỡ HS bằng cách giới thiệu cho các em

mô hình thích hợp và sự hợp thức hoá mô hình đó

 Sử dụng bài tập định tính trong nghiên cứu giải quyết vấn đề

Giai đoạn nghiên cứu giải quyết vấn đề gồm hai khâu cơ bản là xây dựng giả thuyết và kiểm chứng giả thuyết Dưới sự hướng dẫn của GV, HS phải tiến hành quan sát các sự vật hiện tượng trong khuôn khổ của tình huống có vấn đề, từ đó vận dụng những tri thức có sẵn để xây dựng những giả thuyết Trong nhiều trường hợp, với cùng một tình huống nhưng HS có thể đề ra nhiều giả thuyết khác nhau, khi đó GV cần hướng dẫn HS chọn lọc có căn cứ và đi theo con đường đáng tin cậy nhất để giải quyết vấn đề

Trong giai đoạn này, biện pháp cơ bản là phân tích tình huống có vấn đề trong các BTĐT đã đặt ra ban đầu (hiện tượng vật lý phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân) thành các câu hỏi định tính nhỏ (hiện tượng vật lý đơn giản chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân hay một định luật nhất định) theo trình tự diễn biến của hiện tượng Lần lượt cho HS giải quyết từng câu hỏi nhỏ, sau đó tổng hợp để làm nổi bật cái đã biết và cái cần giải quyết Dùng các BTĐT có nội dung sát với tình huống đã nêu để định hướng cho HS cách giải quyết “mâu thuẫn” giữa cái đã biết và cái cần tìm, trên

cơ sở đó HS xây dựng được giả thuyết hợp lí

Một điểm rất đáng lưu ý là khi bắt đầu học vật lý, HS cũng đã có một số hiểu biết, quan niệm nhất định về các hiện tượng, sự vật, đó chính là những “tài sản riêng”

mà HS mang đến trường Do các quan niệm ban đầu của HS được hình thành một cách

tự phát, nên đa số những quan niệm đều sai lệch so với những cái mà HS cần phải học, điều đó ảnh hưởng rất lớn đến cách định hướng xây dựng giả thuyết của HS [8], [9], [10] GV cần làm cho HS bộc lộ được những quan niệm có sẵn của họ về những sự vật, hiện tượng liên quan đến kiến thức bài học Biện pháp hữu hiệu để thực hiện việc này là đặt ra những BTĐT thích hợp, khéo léo dẫn dắt HS mạnh dạn lí giải theo “kinh nghiệm” của chính HS, luôn tỏ rõ sự quan tâm, động viên, khuyến khích HS ngay cả khi những lí giải đó là sai với kiến thức vật lý, đồng thời thông qua trao đổi, thảo luận, thăm dò ý kiến của HS để định hướng cho HS đặt ra những giả thuyết hợp lí

Trong quá trình định hướng giải quyết vấn đề, nên gắn việc đặt ra câu hỏi “Có

mối liên hệ nào chi phối mà từ đó sẽ suy ra được điều trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ban đầu?” để đòi hỏi HS vận hành về một mô hình nào đó, làm cơ sở để giải quyết vấn đề

đặt ra, đồng thời cần định hướng cho HS xác định và thảo luận về mô hình đó Nếu không thể sử dụng một mô hình đã có mà cần xác lập một mô hình mới, thì nên tiếp

tục đặt ra các câu hỏi dưới dạng “Một cách lí thuyết, có thể xác lập tính chất, mối liên

hệ đó (của mô hình giả thuyết) như thế nào?” hoặc “Làm thế nào thì có thể sẽ quan sát, đo đạc được cái gì cần cho sự xác lập tính chất, mối liên hệ và từ đó rút ra kết luận gì?”

 Sử dụng bài tập định tính để củng cố và vận dụng kiến thức

Giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức là giai đoạn đánh giá mức độ nhận thức,

có hiểu và nắm được bài học hay không của người học Trong giai đoạn này, GV nên

sử dụng lại những BTĐT đã nêu ở phần tạo tình huống có vấn đề, để HS vận dụng những kiến thức mình vừa học giải thích một cách thỏa đáng những tình huống đó Ngoài ra, GV có thể sử dụng thêm những BTĐT nâng cao, sáng tạo để giúp HS mở mang vốn kiến thức, kinh nghiệm của mình, các em không chỉ áp dụng các định luật vật lý mà còn phải vận dụng những hiểu biết, những kinh nghiệm trong cuộc sống để

dự đoán hiện tượng, giải thích các hiện tượng thường gặp hoặc cải tiến những vật dụng đơn giản …

1.3.3.2 Tăng cường sử dụng bài tập định tính trong dạy học bằng phương pháp thực nghiệm

 Sử dụng BTĐT để nêu các sự kiện mở đầu

Sự kiện mở đầu nên chọn là những sự kiện gần gũi với thực tế đời sống, bằng cách sử dụng một số BTĐT có nội dung đảm bảo được các yếu tố sau:

- Có liên hệ chặt chẽ với kiến thức muốn đề cập đến trong bài học

- Có thể mô tả được một cách ngắn gọn, súc tích sao cho HS dễ dàng và nhanh chóng nhận ra sự mâu thuẫn giữa sự kiện với những hiểu biết sẵn có

- Trong điều kiện cho phép, nên sử dụng các ảnh chụp thực tế, các đoạn phim video clip ngắn về những sự kiện liên quan để tăng tính trực quan

Tùy vào đối tượng HS, GV có thể lựa chọn các mức độ khác nhau:

+ Mức độ 1: GV giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự

nhiên hay trong cuộc sống hàng ngày, để HS tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ cần nghiên cứu

+ Mức độ 2: GV tạo ra những hoàn cảnh đặc biệt, trong đó xuất hiện một hiện

tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của HS, gây cho HS sự ngạc nhiên, tò mò, từ đó nêu ra một vấn đề hay một câu hỏi cần giải đáp

+ Mức độ 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu HS

phát hiện xem trong vấn đề hay hiện tượng đã biết, có chỗ nào chưa hoàn chỉnh, chưa đầy đủ, cần tiếp tục nghiên cứu

 Sử dụng BTĐT để hỗ trợ xây dựng giả thuyết

Đây là giai đoạn quan trọng, vì trong giai đoạn này tri thức về hiện tượng cần nghiên cứu được xây dựng nhưng lại là giai đoạn khó khăn vì ở đây tư duy trực giác của HS giữ vai trò chủ đạo Tư duy trực giác yêu cầu huy động cả tư duy lôgic, sự khái quát hóa các tri thức đã có lẫn khả năng quan sát tinh tế sự vật hiện tượng và suy luận