Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức vật lý với dạy học giải quyết vấn đề chương VII ''chất rắn và chất lỏng sự chuyển thể'' vật lý 10 nâng cao

Quy trình phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề…………...30 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1………34 Chương 2: Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy họ

“ chÊt r¾n vµ chÊt láng Sù chuyÓn thÓ”

vËt lÝ 10 n©ng cao

LuËn v¨n th¹c sÜ gi¸o dôc häc

Vinh - 2010

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh

- -Nguyễn Thị hoài đức

Vận dụng phối hợp các phơng pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề chơng vii

“ chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”

-Tỏc giả xin bày tỏ lũng biết ơn tới cỏc thầy cụ giỏo trong khoa Vật lý,Khoa Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Vinh, những người đó truyền thụ cho

tác giả những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập, dẫn dắt tác giả trong bước đầu nghiên cứu khoa học cũng như trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Vinh, tháng 11 năm 2010 Tác giả MỤCLỤC Trang MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương phỏp nghiờn cứu 2

7 Cấu trỳc luận văn 3

8 Đúng gúp của luận văn 4

NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở lớ luận của việc phối hợp cỏc phương phỏp nhận thức Vật lớ với dạy học giải quyết vấn đề

1.1 Phương phỏp nhận thức Vật lớ 5

1.1.1 Phương phỏp nhận thức khoa học 5

1.1.2 Phương phỏp nhận thức Vật lớ và phương phỏp dạy học Vật lớ 8

1.1.3 Cỏc phương phỏp nhận thức thường gặp trong nghiờn cứu Vật lớ 9

1.1.3.1 Phương phỏp tương tự 9

1.1.3.2 Phương phỏp giả thuyết 9

1.1.3.3 Phương phỏp mụ hỡnh húa 10

1.1.3.4 Phương phỏp thớ nghiệm tưởng tượng 10

1.1.3.5 Phương phỏp thực nghiệm 11

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong mụn Vật lớ 11

1.2.1 Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề 11

1.2.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề trong dạy học giải quyết vấn đề 12

1.2.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề 15

1.2.4 Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề 17

1.2.5 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề 17

1.2.6 Các phơng pháp hớng dẫn học sinh giải quyết vấn đề 20

1.2.6.1 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết 20

1.2.6.2 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần 22

1.2.6.3 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 22

1.2.7 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học vật lý…….23

1.2.7.1 B iài học xây dựng tri thức mới……….23

1.2.7.2 Bài học thực hành thí nghiệm vật lý ……… 24

1.2.7.3 Bài học bài tập vật lý ……….25

1.3 Phối hợp cỏc phương phỏp nhận thức Vật Lý với định hướng dạy học giải quyết vấn đề……….26 1.3.1 Khả năng vận dụng cỏc phương phỏp nhận thức Vật lớ vào

dạy học Vật lí 26

1.3.1.1 Phương pháp đo đạc ……….26

1.3.1.2 Phương pháp quan sát ……… 27

1.3.1.3 Phương pháp thực nghiệm……….27

1.3.1.4 Phương pháp mô hình hóa………28

1.3.1.5 Phương pháp tương tự……… 29

1.3.1.6 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng(PPTNTT)……….29

1.3.1.7 Các phương pháp suy diễn lí thuyết ……….30

1.3.2 Quy trình phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề………… 30

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1………34

Chương 2: Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề ở một số bài học ở chương VII “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lí lớp 10 nâng cao……… 35

2.1 Nội dung và cấu trúc chương “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”…35 2.2 Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề trong một số bài học……… 37

2.2.1 Giáo án 1 Bài 52: Sự nở vì nhiệt của vật rắn……….37

2.2.2 Giáo án 2 Bài 53: Chất lỏng hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng………43

2.2.3 Giáo án 3 Bài 54 : Hiện tượng dính ướt và không dính ướt Hiện tượng mao dẫn……….52

2.2.4 Giáo án 4 Bài tập ………58

2.2.5 Giáo án 5 Bài 57 Thực hành: Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng.64 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2……… 68

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm……… 69

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 69

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 69

3.3 Đối tượng thực nghiệm 69

3.4 Nội dung thực nghiệm 69

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 70

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3………75

KẾT LUẬN……….76

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 77

PHỤ LỤC………Từ P1 đến P5

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Do sự phát triển nhanh, mạnh với tốc độ mang tính bùng nổ của KHKT nên ở trường phổ thông không thể trang bị cho học sinh mọi tri thức mong muốn Vì vậy phải coi trọng việc dạy phương pháp, dạy cách đi tới kiến thức của loài người Trên cơ sở đó mà tiếp tục học tập suốt đời, mọi người sống trong một xã hội học tập Xã hội đòi hỏi người có học vấn hiện đại không chỉ có khả năng lấy ra từ trí nhớ các trí thức dưới dạng có sẵn, đã lĩnh hội ở nhà trường mà

phải có năng lực chiếm lĩnh, sử dụng các tri thức mới một cách độc lập Khảnăng đánh giá các sự kiện, các tư tưởng, các hiện tượng mới một cách thôngminh sáng suốt khi gặp trong cuộc sống, trong lao động và trong quan hệ vớimọi người.

Nội dung chương trình các môn học trong nhà trường phải góp phần quantrọng để phát triển hứng thú và năng lực nhận thức của học sinh, cung cấp chohọc sinh những kĩ năng cần thiết cho việc tự học và tự giáo dục sau này

Theo kiểu dạy học truyền thống, điều quan tâm chủ yếu của người dạy là

sự trình bày bài giảng của mình về kiến thức cần dạy cho người học sao chođảm bảo nội dung chính xác, sâu sắc và đầy đủ nên chưa đáp ứng được yêu cầutrên Việc đổi mới PPDH là yêu cầu vô cùng cần thiết đối với ngành giáo dụcnói chung và mỗi giáo viên nói riêng Việc “ Dùng phương pháp nhận thức khoahọc để dạy những nội dung cơ bản của chính khoa học đó cho học sinh phổthông” đã được các nhà giáo dục cộng hòa liên bang Nga VG Razumopxki, APin- xkin và một số nhà lý luận dạy học Việt Nam nêu ra là nhằm phát triển trítuệ học sinh, bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề đáp ứngđược yêu cầu mà xã hội cần Việc dạy học có sự vận dụng phối hợp các phươngpháp nhận thức vào dạy học giải quyết vấn đề sẽ giúp học sinh vừa lĩnh hội trithức vừa được bồi dưỡng những kĩ năng nhất định của phương pháp nhận thức,phương pháp tự học, chuẩn bị hành trang cho quá trình học tập và lao động sángtạo suốt đời

Mặc dù đưa lại hiệu quả dạy học cao và áp dụng cho nhiều loại tiết họckhác nhau như: Bài học kiến thức mới, bài tập Vật lí, bài học thực hành, bài học

ôn tập chương, bài ngoại khóa nhưng việc vận dụng phối hợp các phương phápnhận thức vào dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí chưa được nhiềugiáo viên quan tâm đúng mức bởi nhiều yếu tố chủ quan và khách quan

Chương: “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể ” Vật lí lớp 10 (nâng

cao) hội tụ đầy đủ các điều kiện khách quan ( nội dung tri thức khoa học, thiết

bị dạy học) để phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải

quyết vấn đề Nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương “Chất rắn và chất

lỏng Sự chuyển thể ” bằng cách vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức

với dạy học giải quyết vấn đề nên tôi chọn đề tài này cho luận văn tốt nghiệpthạc sĩ của mình

3 Đối tượng và phạm vi nguyên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các phương pháp nhận thức khoa học Vật lí.

- Dạy học giải quyết vấn đề

- Dạy học Vật lí theo ý tưởng vận dụng phối hợp các phương pháp nhậnthứcVật lí với dạy học giải quyết vấn đề

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Dạy học chương VII “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lí lớp

10 nâng cao theo định hướng của đề tài

- Triển khai ở khối 10 trường THPT Quỳnh Lưu 1- Tỉnh Nghệ An

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải

quyết vấn đề một cách hợp lý thì sẽ bồi dưỡng được năng lực tư duy, năng lựcgiải quyết vấn đề, nhờ đó nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức cho học sinhkhi dạy học chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” nói riêng, dạy họcvật lí nói chung

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận về phương pháp nhận thức Vật lí

- Nghiên cứu lí luận về dạy học giải quyết vấn đề

- Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung chương VII “ Chất rắn và chấtlỏng Sự chuyển thể” Vật lí lớp 10 nâng cao

- Đề xuất tiến trình vận dụng các phương pháp nhận thức với dạy học giảiquyết vấn đề trong bộ môn Vật Lý

- Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí vào dạy học giảiquyết vấn đề áp dụng cho:

+ Tiết: Bài học xây dựng tri thức mới

+ Tiết: Bài tập

+ Tiết: Thực hành

- Thực nghiệm sư phạm, đánh giá kết quả nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc giải quyết cácnhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu thực tiễn:

+ Tìm hiểu thực tế sử dụng các PPDH Vật lí ở trường THPT hiện nay Đặcbiệt đối với chương VII “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lí lớp 10 ( nâng cao)

+ Tiến trình vận dụng các phương pháp nhận thức Vật lí trong sự phối hợp với dạy học giải quyết vấn đề

+ Thiết kế một số bài học ở chương “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyểnthể” theo định hướng của đề tài

+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm

+ Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các kết quả thựcnghiệm sư phạm

+ Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo

7 Cấu trúc luận văn

Phần 1: Mở đầu

Phần 2: Nội dung

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc phối hợp các phương pháp nhận thức Vật

lí với dạy học giải quyết vấn đề

1.1 Phương pháp nhận thức Vật lí

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lí

1.3 Phối hợp các phương pháp nhận thức Vật Lý với định hướng dạy học giảiquyết vấn đề

Chương 2: Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề ở một số bài học ở chương VII “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lí lớp 10 nâng cao

2.1 Nội dung và cấu trúc chương “ Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”.2.2 Vận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức với dạy học giải quyết vấn

đề trong một số bài học

- Bài 52: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

- Bài 53: Chất lỏng Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

- Bài 54: Hiện tượng dính ướt và không dính ướt Hiện tượng mao dẫn

- Bài tập

- Bài 57: Thực hành: Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

Phần 3: Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục.

8 Đóng góp của luận văn

- Luận văn góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việcphối hợp các phương pháp nhận thức Vật Lý với dạy học giải quyết vấn đề trongmôn Vật lí ở trường THPT

- Xây dựng được một số bài học theo định hướng phối hợp các phươngpháp nhận thức với dạy học giải quyết vấn đề nhằm bồi dưỡng năng lực tư duysáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

NỘI DUNG

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc phối hợp các phương pháp nhận

thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề 1.1 Phương pháp nhận thức Vật lí

1.1.1 Phương pháp nhận thức khoa học

* Phương pháp có thể hiểu theo nghĩa chung là tập hợp các biện pháp, thủ pháp,cách thức, những con đường bao gồm các thao tác thực hành hay lý thuyết để

* Phương pháp nhận thức khoa học là những con đường những thủ pháp, nhữngcách thức để đạt tới chân lí khoa học để phản ánh những qui luật, những tínhchất của thế giới khách quan ( vật chất, tinh thần).

Sơ đồ 1: Phương pháp nhận thức khoa học trong quá trình nhận thức

* Trong nhận thức Vật lí sơ đồ về phương pháp nhận thức trên đây có thể được

diễn đạt thành sơ đồ dưới dạng chu trình ( chu trình nhận thức sáng tạo Vật lí doRazumôpxki đề xướng)

Sơ đồ2: chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki

Từ sơ đồ phương pháp nhận thức khoa học và sơ đồ chu trình nhận thức sángtạo của Razumôpxki chúng tôi cho rằng hoạt động nhận thức Vật lí có thể biểudiễn theo sơ đồ sau:

Sự nhận thức( Kiến thức về thế giới khách quan)

Thực nghiệm

Sự kiện

Dạy học nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề phảiphỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo của nhà Vật lí Đây chính là cơ sở khoahọc của dạy học giải quyết vấn đề có sự vận dụng phối hợp các phương phápnhận thức Vật lí.

* Các yêu cầu về việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học cho học sinh:

- Dạy phương pháp khoa học không thể tách rời việc dạy nội dung khoa học Vì

nội dung khoa học về căn bản sẽ quyết định phương pháp khoa học tương ứng,nên trong chương trình học ta không thể qui định việc giảng dạy phương phápkhoa học một cách tùy tiện được Ví dụ : Phương pháp thực nghiệm được sửdụng để xây dựng hầu hết các định luật thực nghiệm về Vật lí thì dạy các địnhluật này là điều kiện tốt để bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh.Thuyết động học phân tử được xây dựng chủ yếu bằng phương pháp mô hình thìdạy học nội dung thuyết này là điều kiện tốt để bồi dưỡng cho học sinh phươngpháp mô hình

- Phương pháp nhận thức khoa học là sự vận động thống nhất một cách biệnchứng giữa tính chủ quan và tính khách quan Khác với các kiến thức khoa họcđơn thuần mang tính khách quan, các kiến thức về phương pháp nhận thức khoahọc ít nhiều mang tính chủ quan và lại luôn trừu tượng nên việc bồi dưỡngphương pháp nhận thức khoa học cho học sinh khác với việc truyền thụ kiếnthức khoa học đơn thuần cho các em Kiến thức lí thuyết là sự phản ánh củachính các thực tại khách quan diễn ra trước mắt ( hoặc trong trí tưởng tượng )của học sinh nên đối với các em, nó ít nhiều có tính cụ thể Còn phương phápnhận thức khoa học thì dù sao cũng trừu tượng hơn các kiến thức khoa học Tachỉ thực sự nắm được phương pháp khoa học trong hoạt động tìm tòi nghiên cứuxây dựng kiến thức lí thuyết

- Cần phải có sự phân biệt giữa việc rèn luyện phương pháp khoa học cho học

sinh và việc rèn luyện kĩ năng cho các em Ví dụ việc dạy phương pháp thựcnghiệm khác với việc rèn luyện kĩ năng thực hành Muốn rèn luyện phương

Vấn đề

Giả thuyết

Thực tiễn

Hệ quả lôgic

Thí nghiệm kiểm tra

Tri thức Vật lí

pháp khoa học cho các em cần phải có một sự đầu tư thích đáng về thời gian, vềthiết bị cũng như về công sức của giáo viên

- Vì phương pháp khoa học gắn bó mật thiết với nội dung khoa học nên mỗikhoa học có một hệ thống phương pháp đặc thù của nó Nêu lên được những nétđặc thù của phương pháp thuộc một bộ môn khoa học không phải là một việc dễdàng

* Phân loại hệ thống phương pháp khoa học

Căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụng của phương pháp có thể phânloại phương pháp nhận thức khoa học thành 3 nhóm:

+ Nhóm các phương pháp triết học(Các phương pháp chung nhất): là những

phương pháp chung nhất, phổ biến nhất áp dụng cho mọi lĩnh vực nghiên cứu,bao gồm các phương pháp của lôgic biện chứng, các phương pháp của lý luậnnhận thức : phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, cụ thểhóa Các cặp phạm trù và ba phép biện chứng duy vật

+ Nhóm các phương pháp riêng rộng: gồm các phương pháp có thể áp dụng

cho một số ngành khoa học trong một số giai đoạn của quá trình nhận thức.Ví

dụ : phương pháp thực nghiệm áp dụng cho các ngành khoa học thực nghiệmnhư vật lí, hóa học, sinh học, y học; Phương pháp tương tự , phương pháp môhình

+ Nhóm các phương pháp riêng hẹp: là những phương pháp chỉ áp dụng trong

lĩnh vực hẹp của một ngành khoa học hoặc một số ngành khoa học Ví dụphương pháp động lực học, phương pháp giản đồ véc tơ trong Vật lí học

Sự phân loại trên mang tính tương đối bởi trong quá trình phát triển khoa họccác phương pháp nhận thức có thể có sự phát triển theo các hướng khác nhau vàcác phương pháp nhận thức luôn có sự xâm nhập lẫn nhau, sự chuyển hóa lẫnnhau, trong hoạt động nhận thức có sự vận dụng phối hợp các phương phápnhận thức

* Áp dụng sự phân loại phương pháp nhận thức khoa học vào Vật lí học có thể

kể tên một số phương pháp điển hình theo thứ tự về tính phổ biến như sau:

- Phương pháp phân tích, phương pháp tổng hợp, Phương pháp phân tích- tổnghợp(thuộc nhóm các phương pháp Triết học)

- Phương pháp qui nạp, phương pháp suy diễn, Phương pháp qui nạp- suy diễn (các phương pháp lôgic- thuộc nhóm các phương pháp Triết học)

- Phương pháp trừu tượng hóa, khái quát hóa, cụ thể hóa (các phương pháplôgic- thuộc nhóm các phương pháp Triết học)

- Phương pháp thực nghiệm, quan sát, đo lường (thuộc các phương pháp riêngrộng)

- Phương pháp lý thuyết : tương tự, mô hình hóa, thí nghiệm tưởng tượng, tiên

đề, giả thuyết (thuộc các phương pháp riêng rộng)

- Phương pháp động lực học, phương pháp định luật bảo toàn, phương phápphân tích quang phổ (thuộc các phương pháp riêng hẹp).

1.1.2 Phương pháp nhận thức Vật lí và phương pháp dạy học Vật lí

* Phương pháp nhận thức Vật lí là nhưng phương pháp nhận thức khoa học

được sử dụng trong quá trình nghiên cứu Vật lí để xây dựng hệ thống kiến thức

về Vật lí học

* Phương pháp dạy học Vật lí là những hình thức và cách thức tổ chức hoạt

động của giáo viên và học sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằmđạt được mục đích dạy học xác định ( lĩnh hội những kiến thức về Vật lí học,phát triển năng lực, hình thành nhân cách cho học sinh)

Từ những năm 1970 Nguyễn Ngọc Quang đã phát hiện quy luật về sự chuyểnhóa giữa phương pháp khoa học và phương pháp dạy học xuất phát từ sự giốngnhau về bản chất của hai hoạt động nhận thức này Dạy học nhằm phát triểnnăng lực nhận thức phải là hoạt động hướng dẫn người học tự nhận thức, hướngdẫn học sinh lĩnh hội tri thức theo con đường của nhận thức sáng tạo, do vậygiáo viên cần phải vận dụng các phương pháp nhận thức sáng tạo để tổ chức, chỉđạo học sinh chiếm lĩnh tri thức

Bảng 1: Chuyển hóa phương pháp nhận thức thành phương pháp dạy học[7,20]

Phương pháp khoa học (xuất xứ) Phương pháp dạy học

7 Báo cáo khoa học, bảo vệ luận án,

bảo vệ công trình khoa học

3 Tương tự

4 Mô hình hóa trong dạy học

5 Thí nghiệm tưởng tượng

11 Dạy học chương trình hóa

12 Dạy học angôrít hóa

13 Công nghệ dạy học

1.1.3 Các phương pháp nhận thức thường gặp trong nghiên cứu Vật lí

Trong nghiên cứu vật lý, để giải quyết vấn đề, các nhà vật lý thường sử dụngmột số phương pháp sau đây:

1.1.3.1 Phương pháp tương tự

* Phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoa học nhờ việc sử dụng sựtương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới Phương pháp nàycho phép đưa ra những phỏng đoán bước đầu, sẽ được nghiên cứu tiếp bằng cácphương pháp khác, là một yếu tố kích thích sự ra đời của giả thuyết khoa học

* Các giai đoạn cơ bản của phương pháp tương tự:

- Tập hợp những dữ kiện về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu về đốitượng đã biết từ đó có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu

- Tiến hành phân tích những điểm giống nhau và khác nhau giữa các dấu hiệucủa hai loại hiện tượng, kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời làcác dấu hiệu bản chất của các đối tượng hay không

- Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên cứu bằng suy luận tương tự

- Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả của chúng) có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tượng cần nghiên cứu Trên cơ sở đó đề xuất những khái niệm mới, mô hình mới, dự đoán quy luật mới của hiện tượng cần nghiên cứu

1.1.3.2 Phương pháp giả thuyết

* Phương pháp giả thuyết là phương pháp nghiên cứu dựa trên việc đề xuất mộtđiều giả định (phỏng đoán) nào đó để từ đó suy ra câu trả lời cần có (là sự giảithích hay tiên đoán sự kiện) Phương pháp này cho phép nhà nghiên cứu đưa racác giả thuyết khoa học từ đó có thể giải thích, tiên đoán các sự kiện và tiếp tục

sử dụng các phương pháp mô hình hóa, phương pháp thực nghiệm để xây dựngtri thức mới

* Các giai đoạn của phương pháp giả thuyết:

- Quan sát thực tế hoặc phân tích những cơ sở lý thuyết đã có sẵn, so sánh đốichiếu với những hiểu biết thực tế đã có về hiện tượng, để sơ bộ đề ra một phỏngđoán khoa học.

- Dựa trên những cơ sở phân tích lý thuyết để chính xác hóa phỏng đoán, xâydựng mô hình đơn giản về hiện tượng cho phép tính toán sơ bộ những hệ quảcủa nó Khi đó phỏng đoán khoa học sẽ trở thành một giả thuyết khoa học Phátbiểu giả thuyết được đề xuất

1.1.3.3 Phương pháp mô hình hóa

* Phương pháp mô hình hóa là phương pháp nghiên cứu dựa trên mô hình lýthuyết (mô hình trong tư duy) hoặc trên mô hình vật chất của đối tượng gốc vànghiên cứu trên mô hình, tức là vận hành mô hình lý thuyết tiến hành thí nghiệmtrong tư duy hoặc thí nghiệm trên mô hình bằng các thao tác lý thuyết, thao táclogic để rút ra câu trả lời cần có Nó có tính chất là một điều tiên đoán về đốitượng gốc (và sẽ kiểm tra, đối chiếu với thực nghiệm)

Phương pháp này cho phép nhà khoa học:

- Tiên đoán những sự kiện, hiện tượng thực tế, các định luật của thực tế kháchquan mà tiếp đó sẽ được kiểm tra dự đoán, hợp thức hóa nhờ phương pháp thựcnghiệm để xây dựng tri thức mới

- Giải thích một cách lý thuyết những sự kiện thực tế, những định luật thựcnghiệm nhờ đó có thể khẳng định giá trị khoa học của các tri thức đó

- Đối chiếu với các bằng chứng thực nghiệm đã được khẳng định để kiểm trakhẳng định giá trị của giả thuyết, hoặc các giả thuyết khoa học được dùng làm

cơ sở xuất phát cho việc xây dựng và vận hành mô hình

* Các giai đoạn của phương pháp mô hình:

- Lựa chọn mô hình: thay thế đối tượng gốc bằng thực thể đại diện chỉ tồn tạitrong tư duy nghiên cứu, hoặc bằng vật đại diện tồn tại thực.Ở mô hình chỉ tồntại những tính chất và mối quan hệ chính của đối tượng được nhà nghiên cứuquan tâm

- Nghiên cứu trên mô hình: Vận hành mô hình để rút ra kết luận với tính cách làmột hệ quả logic

- Xử lý kết quả : kiểm tra khả năng có thể chấp nhận được của kết quả để có thểchuyển kết quả về đối tượng, hợp thức hóa kiến thức về mô hình bằng cách đốichiếu với thực nghiệm, chỉnh lý, bổ sung kết quả, xác định giới hạn vận dụngkiến thức cho đối tượng thực

1.1.3.4 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng

* Thí nghiệm tưởng tượng là một phương pháp suy luận lý thuyết về hành vi của

một đối tượng lý tưởng không có hoặc không thể có trong thực tế; là một dạnglàm việc với các đối tượng thực trong những điều kiện lý tưởng hoặc với các môhình lý tưởng của các đối tượng thực Đây là phương pháp quan trọng để tiếpcận bản chất của sự vật, là cầu nối giữa thực nghiệm và lý thuyết, cần thiết để

hình thành một số khái niệm khoa học, xây dựng các định luật hoặc lý thuyếttổng quát về hiện tượng, dựa trên sự lý tưởng hóa, khái quát hóa, ngoại suy cácthí nghiệm hiện thực đã có từ trước.

* Các giai đoạn của phương pháp thí nghiệm tưởng tượng:

- Phân tích những hiện tượng thực, thí nghiệm thực để đặt vấn đề cho nhữngnghiên cứu tiếp theo bằng thí nghiệm lý tưởng

- Xây dựng một mô hình lý tưởng để thay thế đối tượng nghiên cứu trong thínghiệm lý tưởng

- Dùng các thao tác tư duy, các suy luận logic hoặc toán học để phân tích nhữngtiến trình khả dĩ của hiện tượng dựa theo những quy luật vận động của mô hình,khi biến đổi một cách có chủ định các điều kiện lý tưởng

- Phân tích những kết luận thu được, suy luận từ những kết luận đó ra các hệ quảmới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực có thể tiến hành tiếp theo mà

từ trước đến nay chưa biết

1.1.3.5 Phương pháp thực nghiệm

* Đây là phương pháp bao gồm tất cả các khâu của quá trình nhận thức từ việcđặt ra vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm hoặc quan sát, đến khâu đề ragiả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết quả và rút ra kếtluận về vấn đề nghiên cứu Phương pháp này có thể giúp nhà khoa học đề xuấtnhững tri thức mới, khái niệm mới, định luật mới và tiếp theo tri thức đó sẽ được

lý giải một cách có luận cứ khoa học dựa trên những lý thuyết đã có, cung cấpnhững bằng chứng thực nghiệm mới dẫn tới sự cần thiết phải xây dựng các giảthuyết khoa học mới hoặc những bằng chứng cần thiết cho việc đối chiếu, hợpthức hóa, khẳng định giá trị hoặc chỉnh lý, bổ sung hay bác bỏ những kết luận đãđược đề xuất do kết quả của phương pháp nghiên cứu lý thuyết

* Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm:

- Xây dựng một giả thuyết, dự đoán về diễn biến của đối tượng đang đượcnghiên cứu ( dựa vào những cơ sở khoa học đã có ) để đưa vào kiểm tra bằngthực nghiệm: điều gì cần tới sự khảo sát thực nghiệm? Cần tạo ra hay quan sátbiến cố thực nghiệm nào?

- Lựa chọn điều kiện thí nghiệm để có được hiện tượng dưới dạng thuần khiết:phương tiện, máy móc, thiết bị thích hợp, phương pháp tiến hành thí nghiệm,phương pháp quan sát đo đạc cụ thể

- Tiến hành thí nghiệm: lắp ráp máy móc thiết bị và kiểm tra khả năng vận hành,tiến hành thao tác thí nghiệm theo kế hoạch đã vạch ra, quan sát, đo đạc, ghichép các dữ liệu

- Xử lý kết quả: xác định độ chính xác của phép đo, lập bảng, vẽ đồ thị; rút rakết luận về các thuộc tính, mối liên hệ, quy luật

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lí.

1.2.1 Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề

+ “Vấn đề ” trong nghiên cứu vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lờigiải, xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện tượngmới, quá trình mới không thể lý giải bằng các lý thuyết đã có hoặc một lý thuyếtchưa trọn vẹn

+ “ Giải quyết vấn đề ” là quá trình nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp,phương tiện nghiên cứu khác nhau theo con đường của chu trình sáng tạo khoahọc để tìm câu trả lời

+ Dạy học giải quyết vấn đề là quá trình dạy học được giáo viên tổ chức phỏngtheo quá trình nhận thức sáng tạo vật lý, trong đó học sinh đóng vai trò nhànghiên cứu (trong các điều kiện dạy học) có sự giúp đỡ định hướng trực tiếphoặc gián tiếp của giáo viên

1.2.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề trong dạy học giải quyết vấn đề

+ “Vấn đề” dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà người họckhông thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫusẵn có, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết và khigiải quyết được thì người học đã thu nhận được kiến thức, kỹ năng mới

Vấn đề chứa đựng câu hỏi, nhưng đó là câu hỏi về cái chưa biết, câu hỏi mà câutrả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo thỡ mới xây dựng được, chứ khôngphải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại kiến thức đã có

Ví dụ: ở chương trình vật lý lớp 10 (nâng cao) bài 53 “Chất lỏng Hiện tượngcăng bề mặt của chất lỏng”, khi quan sát hiện tượng đưa khung dây hình chữnhật (có một cạnh dịch chuyển được) ra khỏi dung dịch nước xà phòng thì cạnhcủa khung dây di chuyển được và màng xà phòng trong khung dây bị thu hẹplại.Vấn đề đặt ra cho học sinh là: Tại sao cạnh của khung dây di chuyển được?Bằng những kiến thức đó biết về các loại lực thì học sinh không thể giải thíchđược nguyên nhân chuyển động của khung dây

+ Tình huống có vấn đề là hoàn cảnh trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhận thức,khi học sinh tham gia giải quyết thì gặp một khó khăn, học sinh ý thức được vấn

đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hivọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc giải quyết vấn đề đó Nghĩa

là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức của học sinh: đề xuất vấn đề

và giải quyết vấn đề

a Những dấu hiệu của tình huống có vấn đề(THCVĐ) :

- THCVĐ bao gồm cái gì chưa biết đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo hoạt động

tư duy và sự nhanh trí đáng kể

- THCVĐ phải chứa đựng điều gì đó đã biết, phải cho trước những dự kiện nào

đó để làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, sự tìm tòi sáng tạo

- THCVĐ phải vừa sức đối với học sinh Nếu quá đơn giản, chứa đựng nhữnglời giải tường minh từ kho tri thức cũ của học sinh thì không tạo ra được sự kích

thớch, mà sẽ tạo ra sự thờ ơ, coi thường Ngược lại, nếu tỡnh huống quỏ khú, họcsinh khụng thể tỡm ra cõu trả lời thỡ dễ dẫn đến tõm lý bi quan, chỏn nản dẫn đếnthờ ơ.

- Đồng thời với tớnh vừa sức, THCVĐ phải cú tớnh mới lạ, tớnh khụng bỡnhthường của bài toỏn nhận thức nhằm kớch thớch tạo sự thắc mắc, sự tũi mũ, sựhứng thỳ và lũng khao khỏt nhận thức của học sinh

b Các kiểu tình huống có vấn đề

-Tình huống phát triển hoàn chỉnh

Học sinh đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộphận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phỏt triển, hoàn chỉnh, mở rộngthờmsang những phạm vi mới, lĩnh vực mới

Quỏ trỡnh phỏt triển hoàn chỉnh sẽ đem lại những kết quả mới ( kiến thức mới,

kỹ năng mới, phương phỏp mới) nhưng trong quỏ trỡnh đú, vẫn cú thể sử dụngnhững kiến thức, kỹ năng, phương phỏp đó biết

Vớ dụ: Để giải thớch được nguyờn nhõn làm cạnh khung dõy (ở vớ dụ trờn)chuyển động được phải đưa ra một loại lực mới và để xột độ lớn của lực này(lực căng bề mặt) cần làm thớ nghiệm,

Vớ dụ: ở lớp 10, khi nghiờn cứu sự tương tỏc bằng va chạm giữa hai vật, mộtvấn đề mới được đặt ra là: Liệu đại lượng nào được bảo toàn trong quỏ trỡnh haivật tương tỏc khụng? Học sinh khụng thể trả lời ngay được cõu hỏi này, nhưnghọc sinh cảm nhận được rằng: Đõy là bài toỏn hai vật tương tỏc chuyển động,vậy cú thể ỏp dụng được cỏc định luật Niutơn để giải quyết Mặt khỏc học sinhcũng suy nghĩ đến phương ỏn thớ nghiệm khảo sỏt chuyển động của cỏc vật đểtỡm hiểu

Như vậy, cú hai cỏch để giải quyết vấn đề trờn Việc lựa chọn cỏch giải quyếtnào sẽ tuỳ theo tỡnh hỡnh lớp học và tỡnh hỡnh thiết bị của nhà trường Như vậycỏch giải quyết vấn đề và kiến thức cần dựng khi giải quyết vấn đề là đó biết,nhưng để đi đến kết quả đú thỡ học sinh phải biết vận dụng kiến thức một cỏchsỏng tạo

- Tình huống bế tắc:

Học sinh đứng trước một vấn đề mà trước đõy chưa gặp một trường hợp nàotương tự Vấn đề cần giải quyết khụng cú một dấu hiệu nào liờn quan đến mộtkiến thức hoặc phương phỏp đó biết để giải quyết vấn đề Tỡnh huống nàythường bắt gặp khi nghiờn cứu một lĩnh vực mới

Ví dụ: khi bắt đầu nghiên cứu quang hình học, học sinh cần phải tìm quy luật vềđường truyền của tia sáng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trongsuốt Trước đó, học sinh chưa biết đến một kiến thức nào có liên quan đến hiệntượng này và cũng chưa biết cách nào để xác định được mối liên hệ định lượnggiữa góc tới và góc khúc xạ Cách giải quyết vấn đề duy nhất lúc này là phải làmthí nghiệm Song có làm thí nghiệm cũng khó có thể thấy góc tới và góc khúc xạliên hệ với nhau theo một hàm số sin Để diễn tả được quy luật về đường truyềncủa tia sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường, còn phải xây dựng kiếnthức mới là khái niệm chiết suất.

- T×nh huèng lạ:

Trong trường hợp học sinh quan sát thấy một hiện tượng lạ có những nét đặcbiệt lôi cuốn sự chú ý của họ mà họ chưa thấy bao giờ Học sinh cần phải tìmxem nguyên nhân vì đâu Để trả lời được câu hỏi này, cần phải xây dựng kiếnthức mới Cũng có những trường hợp học sinh không nhận thấy ngay mối liênquan giữa hiện tượng xảy ra với những kiến thức đã biết hoặc thoạt mới nhìn thìthấy như những hiện tượng xảy ra trái với những điều đã biết, nhưng xét kỹ lạithấy không có trái gì cả, chỉ vì hiện tượng diễn ra phức tạp khiến cho ta nhầmlẫn

Ví dụ: thả nhẹ nhàng một kim khâu vào một cốc nước thì thấy kim nổi trên mặtnước( biết khối lượng riêng của kim loại làm kim khâu lớn hơn khối lượng riêngcủa nước) Tại sao? Đầu tiên, học sinh thấy hiện tượng rất lạ, trái với sự hiểubiết thông thường là kim bị chìm

Việc phân loại các kiễu tình huống có vấn đề như trên chỉ có tính tương đối.Trong quá trình dạy học, người giáo viên có thể tạo thêm những kiểu tình huốngkhác nữa Một hiện tượng Vật lý, giáo viên có thể tạo tình huống có vấn đề theokiểu này hay kiểu khác, tùy theo cách chuẩn bị của học sinh, và sự gia công củagiáo viên nghĩa là đưa học sinh đến chỗ nhận ra mâu thuẫn bằng cách nào

Ví dụ: cùng một trường hợp con cá bơi lội trong ống nghiệm có nước đun sôi,nếu giáo viên đưa ngay cho học sinh cả lớp thìn thấy một con cá đang bơi lội

trong ống nghiệm có nước sôi sùng sục, các em có thể reo hò vì lạ mắt, vì đó làtình huống lạ đã xuất hiện Nhưng nếu giáo viên dẫn dắt dần dần bằng nhữngcâu gợi ý để cho học sinh tin tưởng chắc chắn ở sự hiểu biết của mình là con cáchỉ có thể sống trong nước nguội, rồi mới đưa ra thí nghiệm con cá bơi lội trongtrong ống nghiệm có nước sôi, làm cho học sinh phải nghi ngờ chính những điều

mà chỉ trước đây mấy phút họ tin chắc là đúng Như vậy giáo viên đã đưa họvào tình huống bất ngờ

Thực tế, việc tạo ra tình huống có vấn đề trong dạy học thực sự là cả mộtnghệ thuật sư phạm mà việc vận dụng nó cần phải có sự đầu tư kỹ lưỡng, giacông nghiêm túc của người giáo viên Cùng một nội dung dạy học, cùng một đốitượng học sinh, nhưng nếu không có sự gia công sư phạm thì không thể đặt họcsinh vào tình huống có vấn đề được Nghệ thuật sư phạm tạo ra tình huống cóvấn đề còn đòi hỏi người giáo viên phải nắm chắc kiến thức khoa học, cần có

“vốn kinh nghiệm sống” phong phú cũng như hiểu rõ lượng kiến thức mà họcsinh cần chiếm lĩnh để tạo ra những tình huống phù hợp với từng đối tượng họcsinh Mặt khác, giáo viên cũng phải biết cách kích thích, tạo "thế năng tâm lý tưduy" cho học sinh, khuyến khích họ tham gia vào việc giải quyết vấn đề

c) Tổ chức tình huống có vấn đề

Quá trình tổ chức tình huống có vấn đề có thể gồm các giai đoạn sau:

+ Giáo viên mô tả hoàn cảnh có thể cảm nhận được bằng một kinhnghiệm thực tế, biểu diễn một thí nghiệm hoặc yêu cầu học sinh giải một bàitoán, trả lời một câu hỏi, thực hiện hay giải thích một thí nghiệm đơn giản đểlàm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu

+ Giáo viên yêu cầu học sinh mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tượng bằngchính lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lý

+ Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán sơ bộ hiện tượng xảy ra trong hoàncảnh đã mô tả hoặc giải thích hiện tượng quan sát được dựa trên những kiếnthức và phương pháp đã có từ trước

+ Giáo viên giúp học sinh phát hiện ra chỗ không đầy đủ của họ trongkiến thức, trong cách giải quyết vấn đề và đề xuất nhiệm vụ mới cần giải quyết

1.2.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Để phát triển năng lực tư duy vật lý cho học sinh, cấu trúc dạy học giải quyết

vấn đề phỏng theo tiến trình giải quyết vấn đề của các nhà khoa học

Dạy học giải quyết vấn đề gồm các giai đoạn:

- Giai đoạn một: Xây dựng tình huống có vấn đề.

Giáo viên giao cho học sinh một nhiệm vụ tiềm ẩn có vấn đề Dưới sự hướngdẫn của giáo viên, học sinh quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tựnguyện thực hiện nhiệm vụ Quan niệm và giải pháp ban đầu của học sinh đượcthử thách Học sinh ý thức được khó khăn, dưới sự hướng dẫn của giáo viên vấn

đề chính thức được diễn đạt

- Giai đoạn hai: Giải quyết vấn đề.

Học sinh suy nghĩ tỡm tũi, trao đổi, vận dụng cỏc phương phỏp nhận thức để giảiquyết vấn đề đặt ra: nờu giả thuyết, suy ra hệ quả logic, thực hiện thớ nghiệmkiểm tra, đỏnh giỏ kết quả, ghi nhận tri thức mới

Giỏo viờn theo dừi và định hướng khi cần thiết, hợp thức hoỏ kiến thức

- Giai đoạn ba: Vận dụng kiến thức mới.

Học sinh cần biết: Kiến thức thu được cú ý nghĩa gỡ, được ứng dụng như thế nàotrong khoa học, kỹ thuật và đời sống? Cỏc tỡnh huống mới được đặt ra để họcsinh vận dụng tri thức vừa thu nhận giải quyết vấn đề

Sơ đồ4: Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề phỏng theo tiến trình xây dựng bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học [11,32]

Cấu trỳc của dạy học giải quyết

vấn đề

Tiến trỡnh xõy dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiờn cứu khoa học

1.2.4 Cỏc điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề [7,92]

- Nội dung tri thức khoa học:

Giải quyết vấn đề: suy đoỏn, thực hiện giải phỏp

Kiểm tra, xỏc nhận kết quả: xem xột sự phự hợp của lý thuyết

Tỡnh huống cú vấn đề tiểm ẩnGiai đoạn một: Xõy dựng

Nội dung tri thức khoa học phải chứa đựng yếu tố mới mẻ mà trước khi giảiquyết vấn đề học sinh chưa biết, tri thức ấy được tạo ra trong quá trình giảiquyết vấn đề không thể chỉ bằng tư duy tái tạo, mà phải có sự nỗ lực tư duy củachủ thể vượt qua những “vùng phát triển gần” do giáo viên tạo ra trong điều kiệndạy học Vì vậy, dạy học giải quyết vấn đề có thể thực hiện cho các tiết học khácnhau: bài học kiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài học thực hành vật lý, bàihọc ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức, bài học ngoại khoá Tuy nhiên, đểthực hiện dạy học giải quyết vấn đề giỏo viờn cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tựlogic các kiến thức từ vĩ mô đến vi mô theo tiến trình của nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học:

Thí nghiệm vật lý- hạt nhân của hành động kiểm tra xác nhận giả thuyết, do đódụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng cho việc thực hiện dạy học giảiquyết vấn đề Thiết bị dạy học phải đảm bảo tính đồng bộ, hệ thống và chấtlượng cao: khi sử dụng cần lưu ý đến sự kết hợp giữa các thiết bị thông thường

đã được và sẽ trang bị với các thiết bị hiện đại, giữa các thiết bị phải mua sắmvới các thiết bị tự tạo Cần lưu ý tới vai trò của công nghệ thông tin và việc ứngdụng nó vào quá trình dạy học bộ môn

- Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của giáo viên quyết định thànhcông của dạy học giải quyết vấn đề Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung vật

lý kết hợp với những kỹ năng sư phạm cần thiết giáo viên xác định chính xác nộidung khoa học của bài học, phát biểu thành mệnh đề gọn, rõ; từ đó xây dựngtình huống có vấn đề, đặt học sinh trước câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tính thiếtthực, bất ngờ, mới lạ; dẫn dắt học sinh giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏiđịnh hướng hành động nhận thức theo tiến trình của nhận thức sáng tạo vật lý.Câu hỏi phải đạt được các yêu cầu sau:

+ Yêu cầu về logic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoả mãn luậtđồng nhất, nghĩa là đối tượng câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng học sinhkhông xác định rõ đối tượng câu hỏi dẫn đến trả lời sai

+ Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng là dầntừng bước giải quyết vấn đề đặt ra

+ Yêu cầu về phương pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện được bằng chứcnăng định hướng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo vật lý nghĩa làphải đảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của giáo viên

+ Câu hỏi đặt ra phải vừa sức đối với học sinh

1.2.5 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề [7,95]

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của học sinh vào các hành động giảiquyết vấn đề theo chu trình sáng tạo vật lý khi thực hiện dạy học giải quyết vấn

đề, có thể phân chia các mức độ khác nhau của dạy học giải quyết vấn đề nhưsau:

Bảng 3 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

Mức độ Học sinh chứng kiến Học sinh tham gia trực tiếp

Tiếp nhận câu hỏi nhận thức, trạng tháitâm lý nhận thức: mong muốn, niềm tingiải quyết vấn đề

- Suy đoán giả thuyết

- Suy luận logic từ giả thuyết tiênđoán hiện tượng mới

- Xây dựng phương án thí nghiệmkiểm tra giả thuyết / hệ quả giả thuyết

- Quan sát ghi nhận kết quả

- Xử lý số liệu thí nghiệm

- Khái quát hoá rút ra kết luận

- Ghi nhận tri thức mới

- Không đòi hỏi nhiều thời gian, có thể áp dụng cho hầu hết các đề tài học tập

- Gây cho HS hứng thú trong học tập

- Rèn luyện cho HS trí nhớ, tái hiện lại quá trình giải quyết vấn đề theoalgôrit mẫu của GV

Nhược điểm:

- Tạo thói quen cho HS tư tưởng ỷ lại, cách học thụ động

- Chưa giúp HS có đủ điều kiện lĩnh hội được kinh nghiệm xây dựng và tiếnhành lập kế hoạch giải quyết vấn đề, chưa hình thành và rèn luyện được kỹ năng thựchành vật chất và trí tuệ cho học sinh

Phạm vi áp dụng

- Nội dung kiến thức mới quá khó mà học sinh không đủ năng lực tham gia trực

tiếp vào các giai đoạn chính của tiến trình giải quyết vấn đề

- Thiết bị thí nghiệm không đáp ứng yêu cầu dạy học

- Khối lượng kiến thức trong tiết học lớn ,không có điều kiện về mặt thời gian đểhuy động sự tham gia của học sinh vào tiến trình giải quyết vấn đề

+ Mức độ 2 :Tìm tòi nghiên cứu một phần vấn đề

Ưu điểm:

- Có khả năng giúp cho HS thu được kinh nghiệm sáng tạo, phát huy đượcnăng lực tư duy độc lập ở mức độ đáng kể, bồi dưỡng được tiềm lực thích ứngvới nghề nghiệp tương lai

- Gây cho HS hứng thú nhận thức, tìm tòi, tránh được tư tưởng ỷ lại, cáchhọc thụ động

Nhược điểm:

- Đòi hỏi nhiều thời gian và không phải lúc nào cũng áp dụng được

- Chưa cho phép HS có điều kiện lĩnh hội được kinh nghiệm xây dựng vàtiến hành toàn bộ kế hoạch giải quyết vấn đề lớn trọn vẹn

Phạm vi áp dụng

- Tri thức và kinh nghiệm của học sinh cho phép học sinh tham gia nêucác giả thuyết khác nhau về vấn đề nghiên cứu, phân tích loại bỏ các giả thuyếtngây ngô, thiếu căn cứ, thảo luận xây dựng phương án thí nghiệm

- Thiết bị dạy học cho phép thực hiện thí nghiệm nghiên cứu khảo sáthoặc thí nghiệm nghiên cứu minh họa hoặc thí nghiệm đồng loạt

- Nội dung kiến thức phù hợp về mặt thời gian trong giới hạn cho phépcủa tiết học

+ Mức độ 3: Nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo

Phạm vi áp dụng

+ Áp dụng cho giờ bài tập (bài tập sáng tạo)

+ Giờ bồi dưỡng học sinh giỏi

+ Giờ ngoại khóa

+ Giờ thực hành thí nghiệm ( không có phương án thí nghiệm sẵn)

Những mức độ khác nhau trong dạy học giải quyết vấn đề có những mục đíchriêng, ưu điểm riêng và hạn chế riêng của nó Nhưng trong quá trình thực tế dạyhọc, ba mức độ đó nhiều khi được kết hợp, hỗ trợ, đan xen lẫn nhau

1.2.6 Các phương pháp hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề

Học sinh không thể hoàn toàn tự lực xây dựng kiến thức khoa học được mà cầnphải có sự giúp đỡ của giáo viên Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc tổchức, kiểm tra, định hướng hành động của học sinh theo các giai đoạn của dạyhọc giải quyết vấn đề, sao cho học sinh tự chủ xây dựng được kiến thức khoahọc của mình, đồng thời năng lực nhận thức của học sinh từng bước phát triển.Dựa theo những cách mà nhà bác học thường dùng để giải quyết các vấn đềtrong nghiên cứu vật lý, có thể cú những phương pháp hướng dẫn học sinh giảiquyết vấn đề trong học tập sau:

- Phương pháp hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết

- Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

- Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

1.2.6.1 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết:

Để giải quyết vấn đề, có thể vận dụng kiến thức đã biết nhưng học sinhchưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu Bởi vì, khi đó học sinh không thấyngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay mộtquy tắc, một định luật hay một cách đã làm đã biết mà cần phải tìm tòi để tìm ranhững dấu hiệu tương tự với cái đã biết Lúc đó, cần hướng dẫn học sinh tìm tòiquy về kiến thức và phương pháp đã biết Có ba trường hợp phổ biến sau đây:

- Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vậtlý

Ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hàng ngày không giống như ngôn ngữ dùngtrong các định luật, quy tắc vật lý, nên nếu không chuyển được sang ngôn ngữvật lý thì không thể nào áp dụng được những định luật, quy tắc đã biết

Ví dụ: giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy mà hãm phanh đột ngột,người lại ngã về phía trước

Mới nghe không thấy có định luật vật lý nào nói đến “xe đang chạy”, “ngã”,

“hãm phanh đột ngột” Nếu phân tích kỹ nghĩa của các cụm từ này, học sinh sẽnhận ra những dấu hiệu quen thuộc của quán tính: “xe đang chạy” có nghĩa làngười đang chuyển động cùng xe, “hãm phanh đột ngột” có nghĩa là xe dựng laiđột ngột, “người ngã về phía trước” có nghĩa là người tiếp tục chuyển động vềphía trước so với xe, ở người có sự bảo toàn vận tốc Hiểu theo ngôn ngữ vật lýnhư thế, học sinh sẽ giải thích được hiện tượng trên

- Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp bị chi phốibởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi mộtnguyên nhân, một định luật đã biết Ví dụ: Một hòn bi được thả không vận tốcban đầu trên một máng nghiêng từ độ cao h Xuống đến cuối máng nghiêng, bitiếp tục đi lên một máng hình tròn nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng có bánkính R Tìm độ cao h tối thiểu cần phải thả bi để nó có thể đi qua vị trí cao nhấtcủa vòng tròn mà không bị rơi xuống Coi ma sát không đáng kể.

Đây là một bài tập mới dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiệnxác định mà học sinh chưa gặp bao giờ Viên bi có thể đi qua vị trí cao nhất củavòng tròn phụ thuộc vào hai yếu tố: Có vận tốc v cần thiết ở độ cao h=2R (nhờđược thả từ một độ cao thích hợp) và có lực hướng tâm đủ giữ cho viên bichuyển động ở trên quỹ đạo tròn Việc hướng dẫn học sinh là nhằm giúp họ pháthiện ra hai yếu tố đó mà lúc đầu họ không nhận thấy được

Giáo viên có thể đặt những câu hỏi sau:

- Bi muốn chuyển động trên quỹ đạo tròn với vận tốc v thì phải có điều kiện gì?

- Ở điểm cao nhất của vòng tròn h = 2R, có những lực nào tác dụng lên bi vàlực hướng tâm tại điểm này được tính như thế nào ?

- Vận tốc v của bi do đâu mà có ?

- Định luật nào chi phối sự biến đổi vận tốc của bi khi thay đổi độ cao h ?

- Khi bi không chạm vào vòng tròn ở điểm cao nhất thì phản lực của vòng tácdụng lên bi có giá trị là bao nhiêu? Do đó lực hướng tâm lúc này là bao nhiêu ?

- Hướng dẫn học sinh phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thànhnhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

Ví dụ: Một con cá nhỏ được thả trong một ống thuỷ tinh dài đựng đầynước Dùng đèn cồn đun nóng phần trên gần miệng ống cho đến khi nước ởphần này sôi lên, ta thấy cá vẫn bơi lội ở dưới Giải thích tại sao ? Lúc đầu, họcsinh rất lạ lùng trước hiện tượng xảy ra vì cá có thể sống trong nước sôi Nhưngxét kỹ sẽ thấy điều đó phù hợp với những quy luật, những tính chất của vật thể

mà học sinh đã biết Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh phân tích diễn biếncủa hiện tượng này như sau:

- Cá sống được vì nước ở phần dưới ống chưa bị nóng lên, trong khi nước

ở miệng ống đã bị đun sôi Vậy nước có tính chất gì mà ở trên mặt thì nước sôicòn ở dưới nước vẫn lạnh?

- Nước truyền nhiệt bằng những cách nào? Ở đây, có những hình thứctruyền nhiệt nào ?

- Thuỷ tinh có tính chất gì mà đun nóng ở trên miệng nhưng dưới đáy vẫnlạnh? Nếu đun lâu thì cá có sống được không ? Vì sao ?

Nhờ cách phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thành nhiều giai đoạn,học sinh có thể giải thích được hiện tượng trên

Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết nêu trên có tácdụng rất tốt để chuẩn bị cho học sinh tìm tòi sáng tạo.

1.2.6.2 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần:

Phương pháp này được sử dụng khi nghiên cứu vấn đề mới, học sinh được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quy luật

mà trước đây học sinh chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ

Để giải quyết vấn đề đặt ra, học sinh không thể hoàn toàn chỉ sử dụng kiến thức,phương pháp đã biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thật sự, một bước nhảy vọt trongnhận thức

Trong tình huống này, bằng trực giác, nhà khoa học dự đoán một câu trả lời, mộtgiải pháp cho vấn đề đặt ra rồi kiểm tra nó bằng thực nghiệm Rèn luyện trựcgiác khoa học cho học sinh là điều khó khăn, giáo viên không thể chỉ ra cho họcsinh con đường đi đến trực giác mà tự học sinh phải thực hiện nhiều lần để cókinh nghiệm Tuy nhiên, giáo viên có thể tạo điều kiện thuận lợi cho học sinhtập dượt những bước nhảy đó, bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trongkhoa học thành những bước nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của học sinh.Sau khi rèn luyện nhiều lần, học sinh sẽ tích luỹ được kinh nghiệm, có sự nhạycảm phát hiện, đề xuất được giải pháp mới để vượt qua khó khăn

Thông thường, trong khi tìm tòi giải quyết vấn đề mới, học sinh không phải làhoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình giải quyết vấn

đề Trong khi lập luận để giải quyết vấn đề có nhiều phần sử dụng những kiếnthức, phương pháp cũ thành công, chỉ đến phần nào đó mới bế tắc, đòi hỏi phảitìm cái mới thật sự

1.2.6.3 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát:

Phương pháp này áp dụng cho học sinh khá và giỏi, nó đòi hỏi học sinhphải có tính tự lực cao, kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và có một số kinhnghiệm hoạt động sáng tạo

Giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xây dựng phương hướng chung giảiquyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó do họcsinh tự làm

Ví dụ: Khi nghiên cứu kính hiển vi, học sinh đã biết có thể dùng kính lúp

để quan sát ảnh ảo phóng đại của những vật nhỏ Vấn đề mới xuất hiện là: độphóng đại góc của kính lúp không thể vượt quá 25, vậy làm thế nào có thể đạtđược độ phóng đại góc lớn hơn nữa để quan sát được các vật rất nhỏ ?

Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất giải pháp Học sinh có thể đề xuất hai giải pháp sau đây: Dùng một thấu kính hội tụ cho một ảnh thật phóng đại lên lần thứ nhất, sau đó dùng một thấu kính hội tụ thứ hai như một kính lúp để thu được ảnh ảo được

phóng đại lên lần thứ hai

Tiếp theo, giáo viên yêu cầu học sinh tự lực dùng cách vẽ hình để tạo ảnhqua hai hệ thấu kính nói trên, phân tích ưu, nhược điểm của hai giải pháp vàchọn lấy giải pháp có lợi hơn.

1.2.7 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học vật lý

1.2.7.1 Bài học xây dựng tri thức mới

“ Vấn đề ” trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri thức

mới Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thứcmới, vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống được tổ chức sao cho họcsinh được đặt trước một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinhnghiệm sẵn có học sinh không thể trả lời được

Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề: có thể sử dụng các loại tìnhhuống có vấn đề : tình huống ngạc nhiên bất ngờ, tình huống lựa chọn

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi các tình huống học tập,mỗi tình huống gồm các hành động kế tiếp:

- Nêu giả thuyết

- Suy ra hệ quả logic

- Nêu phương án và thực hiện việc kiểm tra bằng thí nghiệm hoặc líthuyết đã có

- Rút ra kết luận

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Học sinh vận dụng kiến thức thu được

để giải quyết các vấn đề trong học tập và cuộc sống có liên quan

a) Dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 1 trong bài học xây dựng tri thức mới

Ở mức độ trình bày nêu vấn đề, giáo viên đặt học sinh vào tình huống cóvấn đề để học sinh được kích thích, làm cho họ có nhu cầu và hứng thú nhậnthức Sau đó giáo viên dành một khoảng thời gian để học sinh suy nghĩ về vấn

đề đặt ra, tiếp theo giáo viên tiến hành giải quyết vấn đề theo tiến trình của nhậnthức vật lý để xây dựng tri thức mới Trong quá trình theo dõi sự giải quyết vấn

đề của giáo viên, học sinh chứng kiến, trải qua các giai đoạn của tiến trình giảiquyết vấn đề, suy nghĩ trả lời thầm những câu hỏi mà giáo viên đặt ra, để từngbước giải quyết vấn đề Song ở mức độ này, các giai đoạn chính: vạch kế hoạchgiải quyết vấn đề, đề xuất giả thuyết, xây dựng phương án thí nghiệm, tiến hànhthí nghiệm là do giáo viên trực tiếp thực hiện

Yêu cầu của mức độ 1:

Phải xây dựng được tình huống có vấn đề; giáo viên trình bày các giai đoạn giảiquyết vấn đề một cách chuẩn mực; học sinh học được các giai đoạn của tiếntrình giải quyết vấn đề để tìm ra tri thức mới

b) Dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 2 trong bài học xây dựng tri thức mới

Ở mức độ này vai trò của học sinh tăng lên trong việc giải quyết vấn đềnhận thức do có sự đảm bảo về các điều kiện sau:

- Tri thức và kinh nghiệm của học sinh cho phép học sinh tham gia một sốgiai đoạn sau: nêu các giả thuyết khác nhau về vấn đề nghiên cứu, phân tích loại

bỏ các giả thuyết ngây ngô, thiếu căn cứ, suy luận để rút ra hệ quả lôgic; thảoluận xây dựng phương án thí nghiệm…

- Thiết bị dạy học cho phép thực hiện thí nghiệm nghiên cứu khảo sáthoặc thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ hoặc thí nghiệm đồng loạt

- Nội dung kiến thức phù hợp về mặt thời gian trong giới hạn cho phépcủa tiết học

Yêu cầu mức độ 2:

Giáo viên xây dựng tình huống có vấn đề, học sinh tham gia trực tiếp vào một

số khâu trong các giai đoạn kể cả giai đoạn giải quyết vấn đề để tìm ra tri thứcmới

to lớn trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Bảng 5: Tiến trình thực hiện thí nghiệm thực hành theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề với tiến trình sáng tạo vật lý như sau:

phương pháp nghiên cứu lý thuyết)

đưa ra giả thuyết nghiên cứu, suy

luận logic để đưa ra các hệ quả có

thể kiểm tra bằng thí nghiệm

Huy động các kiến thức lý thuyết và kinhnghiệm cá nhân (phương pháp nhận thức

lý thuyết) đưa ra phương án giải quyếtnhiệm vụ (phương án thí nghiệm)

Thực nghiệm kiểm tra

Thu thập xử lý số liệu

Thí nghiệm theo phương án đã xây dựng Thu thập xử lý số liệu thí nghiệm

Khái quát hoá rút ra kết luận

Thông báo kết quả nghiên cứu

Đánh giá kết quả Viết tường trình thínghiệm

Bảng 6 : Hoạt động của giáo viên và học sinh trong bài học thực hành thí nghiệm vật lý theo quan điểm của dạy học giải quyết vấn đề

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Đặt vấn đề (xây dựng tình

huống có vấn đề), giao nhiệm

vụ và các điều kiện thực hiện

Tiếp nhận nhiệm vụ, có nhu cầu, hứng thúniềm tin giải quyết nhiệm vụ

Định hướng khái quát

chương trình hoá bằng hệ

thống câu hỏi để học sinh giải

quyết vấn đề theo tiến trình

- Hiện thực hoá phương án thí nghiệm

- Đánh giá kết quả Báo cáo thí nghiệm

1.2.7.3 Bài học bài tập vật lý

Bài tập vấn đề hay bài tập sáng tạo là bài tập mà angôrit giải nó là mới đốivới học sinh Thực chất của bài tập vấn đề là ở chỗ cái mới xuất hiện chính trongtiến trình giải Trong bài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽ được giải quyếttrên cơ sở những kiến thức về các đinh luật vật lý nhưng trong đó không chomột cách tường minh hiện tượng nào, định luật vật lý nào cần phải sử dụng đểgiải Trong đề bài không có các dữ kiện mà chính nó là những gợi ý trực tiếphoặc gián tiếp ý tưởng giải, đó là lý do làm cho bài tập trở thành bài tập sáng tạotức là biến nó thành vấn đề

Bài tập vấn đề do chứa đựng yếu tố mới mẻ nên có khả năng huy động tưduy sáng tạo tiềm ẩn trong học sinh “ Vấn đề ” của bài toán được học sinh chấpnhận và giải quyết theo tiến trình khái quát tương tự như nhà vật lý giải quyếtvấn đề của khoa học; vì có yếu tố mới nên không có con đường vạch sẵn mộtcánh chi tiết, đối với học sinh chỉ có con đường đi theo định hướng khát quátcủa giáo viên

Bảng 7 Sự tương tự giữa giải bài tập của học sinh và nghiên cứu khoa học của nhà vật lý

Nhà vật lý học Học sinh giải quyết vấn đề

Nêu giả thuyết nghiên cứu Lập phương án giải

Chứng minh hoặc bác bỏ giả

thuyết:

- Bằng suy luận lý thuyết

- Bằng thực nghiệm

Thực hiện phương án giải:

- Tính toán suy luận lý thuyêt

- Tìm ẩn số bằng thí nghiệm vật lý

Phân tích, đối chiếu, đánh giá kết Phân tích kết quả giải

quả nghiên cứu.

Kết luận về vấn đề nghiên cứu Trả lời câu hỏi bài tập

1.3 Phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với định hướng

dạy học giải quyết vấn đề.

1.3.1 Khả năng vận dụng các phương pháp nhận thức Vật lí vào dạy học

Vật lí

Chúng ta đều biết một trong những biện pháp quan trọng để bồi dưỡng nănglực tư duy cho học sinh, rèn luyện trí thông minh cho các em là làm cho các emnắm được phương pháp nhận thức khoa học Phương pháp nhận thức là một cầunối quan trọng giữa thực tiễn và nhận thức Việc nắm được phương pháp nhậnthức khoa học sẽ giúp các em có thể tự lực tìm được con đường giải quyếtnhững vấn đề do thực tiễn đặt ra Nắm được phương pháp nhận thức khoa học sẽlàm cho các em sử dụng được vốn hiểu biết của mình một cách chủ động, linhhoạt, sáng tạo Nói khác đi, dạy phương pháp nhận thức cho các em là một biệnpháp tốt để giúp cho các em có thể làm chủ được vốn kiến thức của mình, làmcho vốn kiến thức của học sinh trở nên hữu dụng, trở nên sống động, tức là từngbước giúp học sinh làm chủ được thiên nhiên

Vì vậy dạy học sinh tự lực hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức Vật lí thì tốtnhất là dạy cho họ biết sử dụng chính phương pháp mà các nhà khoa học đãdùng để nghiên cứu Vật lí,để tìm chân lí

Tuy nhiên để sử dụng được thành thạo một phương pháp nhận thức khoa học

là một việc khó, đòi hỏi trình độ tư duy phát triển và kinh nghiệm phong phú.Không thể qua một vài bài dạy về phương pháp nhận thức mà có thể hiểu được

sử dụng được Phương pháp là sự vận động của nội dung Giáo viên cần phảithông qua việc hướng dẫn học sinh nghiên cứu một nội dung cụ thể mà khái quáthóa lên thành phương pháp nhận thức, sau đó lại tiếp tục vận dụng phương phápnày cho nghiên cứu nội dung khác Nhờ thế mà học sinh nắm vững cả nội dung

và phương pháp đã sử dụng để đạt được nội dung đó

Bây giờ ta xét một số phương pháp nhận thức Vật lí được dùng trong dạy họcVật lí [10, 37]

1.3.1.1 Phương pháp đo đạc

* Nhiệm vụ :

- Đo đạc một đại lượng cụ thể để thu được số liệu.Thí dụ: đo độ dài, đo nhiệt độ

- Đo đạc một đại lượng ở một số vật để tiến tới lập một bảng phân loại Thí dụ:

đo tỷ trọng các chất khác nhau

- Đo đạc một đại lượng biến thiên nhằm tiến tới vẽ đồ thị, lấy mẫu các dụng cụ

đo Thí dụ : chia độ một lực kế, một nhiệt kế, một ampe kế

- Xác định gián tiếp các đại lượng Vật lí Thí dụ : xác định diện tích, thể tích cácvật

- Biết cách kiểm tra dụng cụ đo Biết cách chia độ những dụng cụ đo đơn giản.

- Biết lập những bảng số liệu dựa vào kết quả đo và biết sử dụng những bảng sốliệu đó

- Biết xây dựng các đồ thị đơn giản, đọc được đồ thị và sử dụng đồ thị để rút rakết luận

- Biết sử dụng các dụng cụ phức tạp hơn như dao động kí, đệm không khí, máy

vi tính,

1.3.1.2 Phương pháp quan sát

* Nhiệm vụ :

- Quan sát một vật thể Vật lí hoặc một hiện tượng, một quá trình Vật lí nhằm rút

ra một nhận định nào đó Thí dụ quan sát sự nở vì nhiệt của các vật

- Quan sát một hiện tượng Vật lí nhằm xây dựng một khái niệm Vật lí Thí dụ :quan sát sự nóng chảy và sự đông đặc của một chất để xây dựng khái niệm điểmnóng chảy

Với những quan sát này người ta có thể hình thành phần định tính của nhiềukhái niệm

- Quan sát một hiện tượng Vật lí nhằm đề ra một giả thuyết khoa học sơ bộ Đây

có thể coi là giai đoạn đầu của phương pháp thực nghiệm, phương pháp môhình

* Yêu cầu :

- Biết phân biệt đâu là điểm chính, đâu là điểm phụ, yếu tố chính, yếu tố phụ,

- Phải sử dụng thành thạo các thao tác phân tích, tổng hợp, so sánh, đối chiếu

- Kết quả quan sát phải được trình bày trong các bản báo cáo viết hoặc miệngtrong đó học sinh phải sử dụng những thuật ngữ, những khái niệm Vật lí đã cótrong sách giáo khoa

- Từ quan sát có thể tiến đến chỗ hình thành mặt định tính của một khái niệmhoặc một giả thuyết sơ bộ

1.3.1.3 Phương pháp thực nghiệm

* Nhiệm vụ :

- Thí nghiệm thăm dò một hiện tượng đơn giản nhằm đưa ra một nhận định, lậpmột bảng số, vẽ một đồ thị Thí dụ : Thí nghiệm nghiên cứu sự thu nhỏ diện tíchmặt thoáng của chất lỏng

- Thí nghiệm thăm dò nhằm đưa ra một giả thuyết, một mô hình nào đó về sự vật

và hiện tượng Thí dụ : Thí nghiệm nghiên cứu định luật rơi tự do, thí nghiệmxây dựng các mô hình khí lí tưởng,

- Thí nghiệm nhằm xây dựng một định luật Vật lí, một khái niệm định lượng.Thí dụ : thí nghiệm về định luật III Niu tơn, thí nghiệm xác định độ lớn lực căng

bề mặt của chất lỏng

- Thí nghiệm kiểm chứng nhằm xác nhận một nhận định, một giả thuyết, mộtđịnh luật, một thuyết khoa học Thí dụ: thí nghiệm kiểm chứng thuyết động họcphân tử

* Yêu cầu :

- Học sinh có thể tự lực sử dụng phương pháp này để nghiên cứu một hiện

tượng Vật lí đơn giản trong quá trình học Cụ thể:

+ Biết đặt vấn đề để nghiên cứu, thường xuyên có ý thức tìm tòi nghiên cứu + Biết gia công vấn đề thành một bài toán mà có thể giải quyết bằng thựcnghiệm

+ Biết vạch phương án thí nghiệm

+ Chọn dụng cụ thí nghiệm thích hợp và lắp ráp thí nghiệm

+ Tiến hành đo đạc

+ Xử lí số liệu, đánh giá kết quả, sai số

+ Trình bày kết quả bằng số hoặc đồ thị

+ Rút ra kết luận

+ Kiểm tra kết luận

1.3.1.4 Phương pháp mô hình hóa

* Nhiệm vụ :

- Xây dựng mô hình thay thế cho đối tượng thực cần nghiên cứu

- Nghiên cứu trên mô hình Vật lí nhằm thu thập số liệu Thí dụ :đo đạc trên môhình máy bay

- Nghiên cứu trên mô hình tương tự để xây dựng một khái niệm mới Thí dụ :

xây dựng khái niệm từ thông bằng mô hình các đường cảm ứng từ

- Nghiên cứu trên mô hình để xây dựng một giả thuyết khoa học Thí dụ: dựa

vào mô hình dao động tử để đề ra giả thuyết lượng tử

- Nghiên cứu trên mô hình tương tự để xây dựng một định luật một nguyên lý

Thí dụ: dựa vào mô hình nguyên tử để tính năng lượng của electron trong

nguyên tử

* Yêu cầu:

Học sinh nắm được 4 bước khi sử dụng phương pháp mô hình

- Xây dựng mô hình

- Nghiên cứu trên mô hình, thí nghiệm trên mô hình.

- Rút ra kết luận, định luật, công thức

- Xác định giới hạn áp dụng định luật, công thức.

Giáo viên giới thiệu cho học sinh cả ba mức độ sử dụng mô hình:

+ Dùng mô hình để xây dựng một khái niệm Vật lí

+ Dùng mô hình để nghiên cứu một định luật Vật lí

+ Dùng mô hình để xây dựng một giả thuyết Vật lí

1.3.1.5 Phương pháp tương tự

* Nhiệm vụ :

- Dùng phương pháp tương tự để xây dựng một giả thuyết khoa học, một mô

hình về sự vật, hiện tượng Thí dụ: xây dựng mô hình sóng ánh sáng dựa vào sựtương tự Cơ – Quang

- Dùng phương pháp tương tự để xây dựng một định luật khoa học, để nghiên

cứu một hiện tượng chưa biết Thí dụ: dựa vào sự tương tự dao động cơ – daođộng điện để tính năng lượng của từ trường, trình bày sự biến thiên năng lượngtrong khung dao động dựa vào sự tương tự với con lắc đơn

- Dùng phương pháp tương tự để hình thành khái niệm Vật lí, giải bài tập Vật lí.

Thí dụ: Sự dụng phương pháp tương tự trong các công thức chuyển động thẳngbiến đổi đều để xây dựng các công thức chuyển động quay biến đổi đều quanhtrục cố định

+ Kiểm tra kết quả

1.3.1.6 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng (PPTNTT)

* Nhiệm vụ :

- Dùng PPTNTT để xây dựng một giả thuyết khoa học Thí dụ: thí nghiệm của

Galilê về vật lăn trên máng nghiêng để đưa ra khái niệm quán tính

- Dùng PPTNTT để phát hiện mâu thuẫn mới Thí dụ: thí nghiệm của Galilê về

vật lăn trên máng nghiêng rồi máng nằm ngang: bi không thể lăn mãi được vì

có ma sát

* Yêu cầu :

- Giáo viên cần nêu rõ vai trò của PPTNTT trong việc xây dựng các thuyết Vật lí

- Cho học sinh thấy rõ:

+ PPTNTT là sự ngoại suy, sự lý tưởng hóa các thí nghiệm thực

+ Những thí nghiệm tượng tưởng về nguyên tắc có thể thực hiện được nếunhững điều kiện lý tưởng được thõa mãn

+ Phải thông qua các thí nghiệm tượng tưởng thì ta mới có thể đi từ những kháiquát thực nghiệm đến bản chất của sự vật

1.3.1.7 Các phương pháp suy diễn lí thuyết

* Nhiệm vụ :

Từ những định luật cơ bản, mô hình cơ bản, khái niệm cơ bản, của một thuyếtđến những hệ quả của chúng bằng các phương pháp lôgic toán học thôngthường Thí dụ: đi từ định luật bảo toàn năng lượng đến định luật ôm; đi từ côngthức cơ bản của thuyết động học phân tử đến các định luật Bôi lơ – Ma ri ôt,Gay luy xắc

* Yêu cầu :

Nêu ra những phương pháp suy diễn lí thuyết đặc thù của môn Vật lí như :Phương pháp động lực học khi dạy phần động lực học, phương pháp các địnhluật bảo toàn trong cơ học ở lớp 10; phương pháp giãn đồ Fretxnen, phươngpháp giao thoa ở lớp 12

1.3.2 Quy trình phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề.

* Hoạt động nhận thức của con người chỉ thực sự bắt đầu khi con người gặpphải mâu thuẫn: một bên là trình độ hiểu biết đang có, bên kia là một nhiệm vụnhận thức mới Như vậy hoạt động nhận thức của học sinh trong học tập thựcchất là hoạt động giải quyết vấn đề nhận thức Dạy học giải quyết vấn đề là kiểudạy học sinh theo thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoahọc không những tạo hứng thú học tập, mà còn phát triển được năng lực sángtạo của học sinh

* Ở trên chúng ta khảo sát các phương pháp nhận thức Vật lí được dùng trongdạy học Vật lí, mỗi phương pháp nhận thức đó thích hợp cho một số trường hợp

cụ thể trên con đường hoạt động nhận thức và chúng luôn luôn được sử dụngphối hợp hỗ trợ lẫn nhau Ta không thể chỉ dùng một phương pháp nhận thứcđơn độc, trái lại phải sử dụng xen kẽ hoặc đồng thời nhiều phương pháp nhậnthức (phối hợp các phương pháp nhận thức), nhiều khi không thể nào phân địnhrạchròi ranh giới các phương pháp đó được Thí dụ: + Ban đầu sử dụng phương pháp quan sát để quan sát hiện tượng kimkhâu có thể nổi trên mặt nước rồi đặt ra câu hỏi: Tại sao?

+ Sau đó làm thí nghiệm cùng các phương pháp suy luận lí thuyết để tìm

ra khái niệm lực căng bề mặt của chất lỏng Cuối cùng quay lại giải thích hiệntượng ban đầu

Tuy nhiên, để cho việc sử dụng các phương pháp đó trong quá trình tổ chức hoạtđộng nhận thức của học sinh đạt hiệu quả, ta cần nắm rõ một số nét chung của

quá trình tổ chức, hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề đã nêu ở mục 1.2 Trên

cơ sở đó, có thể định hướng cho việc lựa chọn phương pháp nhận thức thích hợp

để giải quyết vấn đề Quá trình học tập sẽ là quá trình liên tiếp giải quyết cácvấn đề học tập

Vì vậy trong quá trình dạy học Vật lí cần phải phối hợp các phương pháp

nhận thức Vật lí vào dạy học giải quyết vấn đề nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy,năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

* Sơ đồ về việc phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí trên con đường đi

từ thực tiễn đến nhận thức khoa học [10,23]:

1: Thoạt tiên để thu được thông tin ban đầu, ta phải tác động trực tiếp vào đốitượng nghiên cứu bằng quan sát, đối chiếu, đo đạc và cao hơn là bằng việc tiếnhành thực nghiệm

2: Những kết quả mới thu được luôn luôn phải gắn chặt với kho tàng kiến thức

mà nhân loại đã tích lũy được Bao giờ người ta cũng cố gắng giải thích nhữngkết quả đó trong khuôn khổ những thuyết cũ Tuy nhiên trong nhiều trường hợp,những cái cũ chỉ cho hình ảnh tương tự của cái mới Đó là nhiệm vụ của phươngpháp tương tự

3: Sự tương tự là thể hiện của tính đẳng cấu hoặc đồng cấu giữa hai hệ thống.Nhờ có đặc tính này người ta có thể nghiên cứu để chuyển dịch những hiểu biết

đã có về một hệ chưa biết Phương pháp mô hình hóa, do đó là một phương pháp

kế tục một cách tự nhiên của phương pháp tương tự

4: Về phương diện nhận thức luận, phương pháp mô hình hóa vật chất thực

chất có thể xem như một phương pháp thực nghiệm đặc biệt, còn phương pháp

mô hình hóa lí tưởng có thể xem như một phương pháp thí nghiệm tưởng tượng.Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng là một cầu nối quan trọng giữa một bên là

sự kiện thực nghiệm và một bên là nhận thức lí thuyết về sự vật có tầm khái quátlớn

5: Cuối cùng của quá trình nhận thức là việc sử dụng các phương pháp lí thuyết

để diễn tả, chính xác hóa nội dung của lí thuyết Những phương pháp lí thuyếtnày thực tế có thể xem như những phương pháp toán học và tư duy lôgic

* Dựa vào nhiệm vụ, yêu cầu của các phương pháp nhận thức vật lí kết hợp sơ

đồ về việc phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí trên con đường đi từ thựctiễn đến nhận thức khoa học và đặc điểm, cấu trúc, nội dung, yêu cầu, của dạyhọc giải quyết vấn đề ở mục 1.2, chúng tôi nêu ra qui trình phối hợp các phươngpháp nhận thức Vật lí trong dạy học giải quyết vấn đề như sau:

Phương pháp nhận

thức Vật lí

Dạy học giải quyết

vấn đề

Giáo viên Học sinh

Quan sát, đối chiếu, đo

đạc, thí nghiệm

Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu, giao nhiệm vụ cho học sinh

Tiếp nhận nhiệm vụ cần nghiên cứu, mong muốn giải quyết vấn đề, hi vọng có thể giải quyết vấn đề

nghiệm: Nêu giả thuyết, suy ra hệ quả lôgic, thực hiện thí nghiệm, kiểm tra đánh giá kết quả, xem xét sự phù hợp với lí thuyết

- Ghi nhận tri thức mới ( bao gồm cả

kỹ năng mới, phương pháp mới )

GĐ 1: Xây dựng tình

huống có vấn đề

Sơ đồ : Quy trình phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giải quyết vấn đề

Từ sơ đồ ta thấy trong dạy học giải quyết vấn đề:

+ Giai đoạn 1: Thường sử dụng phương pháp quan sát, thí nghiệm để xây dựng tình huống có vấn đề

+ Giai đoạn 2: Thường sử dụng một hoặc phối hợp nhiều phương pháp khác nhau để giải quyết vấn đề

+ Giai đoạn 3: Thường sử dụng phương pháp lôgic toán học để hợp thức hóa kiến thức

Như vậy trong một bài học bao giờ ta cũng cần phối hợp nhiều phương phápnhận thức khác nhau để đi tìm cách xây dựng tri thức mới Ngay trong một giaiđoạn cũng phải sử dụng phối hợp các phương pháp nhận thức khác Thí dụ: Khi

sử dụng phương pháp mô hình để dạy kiến thức Vật lí, giai đoạn 1 bằng quan sátthực nghiệm, kinh nghiệm những kiến thức đã biết để thu thập thông tin vềđối gốc, đến giai đoạn 3 sau khi xây dựng mô hình sẽ áp dụng những phươngpháp lí thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hình và thu được kếtquả, những thông tin mới Cuối cùng là giai đoạn thực nghiệm kiểm tra

Chúng tôi sẽ vận dụng qui trình này cho một số bài học ở chương VII “ Chất rắn

và chất lỏng Sự chuyển thể”

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương đầu của luận văn, chúng tôi đã nghiên cứu và trình bày những cơ

sở lí luận của việc phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với dạy học giảiquyết vấn đề, cụ thể đã nghiên cứu các vấn đề sau :

+ Phương pháp nhận thức Vật lí

+ Lí thuyết về dạy học giải quyết vấn đề, đi sâu vào việc vận dụng dạy họcgiải quyết vấn đề cho các loại bài học vật lí ( Bài học xây dựng tri thức mới, bàihọc thực hành thí nghiệm, bài học bài tập Vật lí) ở các mức độ khác nhau

+ Phối hợp các phương pháp nhận thức Vật lí với định hướng dạy học giảiquyết vấn đề Đề xuất được quy trình phối hợp các phương pháp nhận thức Vật

lí với dạy học giải quyết vấn đề trong bộ môn Vật lí ở trường phổ thông

Trên cơ sở đó, trong chương 2, chúng tôi vận dụng phối hợp các phương phápnhận thức với dạy học giải quyết vấn đề để xây dựng tiến trình dạy học một sốnội dung kiến thức trong chương "Chất rắn và chất lỏng" vật lý 10 nâng cao