Nghiên cứu dạy học một số kiến thức chương '' sóng cơ'' vật lý 12 chương trình nâng cao theo hướng giải quyết vấn đề

Trong dạy học giải quyết vấn đề thông qua quá trình gợi ý, dẫn dắt tổ chức của giáo viên mà học sinh vừanắm được tri thức mới vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức mới, phát triển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

*** DƯƠNG HỮU TÙNG

NGHIÊN CỨU DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG

“SÓNG CƠ” VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

VINH 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

*** DƯƠNG HỮU TÙNG

NGHIÊN CỨU DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “SÓNG CƠ”

VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành: LÝ LUẬN & PPDH VẬT LÝ

MÃ SỐ: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ

VINH 2011

NỘI DUNG Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

TRONG MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1 Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Cơ sở của DHGQVĐ

1.1.1.1 Cơ sở tâm lý học

Trong quá trình nhận thức của con người, hoạt động tư duy chỉ thực sự xuất hiệnkhi có “vấn đề”, tức là gặp phải một trở ngại khoa học “Vấn đề” này không thể giải quyếtbằng vốn tri thức và kỹ năng đã có Tuy nhiên, có liên quan mật thiết với vốn tri thức cũ,nếu giải quyết được sẽ làm tăng thêm vốn hiểu biết Vì thế mà HS có nhu cầu giải quyếtvấn đề đó Hơn nữa, do có sự liên quan giữa “vấn đề” với vốn tri thức cũ nên HS hi vọng

có cơ sở tháo gỡ những trở ngại đó Nếu GV gợi ý để HS thấy được với sự cố gắng nhấtđịnh, họ sẽ giải quyết được vấn đề và sẽ nâng cao được tầm hiểu hiểu biết Khi đó, HS ởtrạng thái sẳn sàng tham gia một cách tích cực vào việc giải quyết vấn đề [26]

1.1.1.2 Cơ sở triết học

Theo quy luật đấu tranh giữa các mặt đối lập trong triết học duy vật biện chứng

“mâu thuẫn là động lực thúc đẩy quá trình phát triển” Dạy học GQVĐ đã dựa trên quyluật đó, mỗi vấn đề được gợi ra cho HS chính là một mâu thuẫn giữa yêu cầu, nhiệm vụnhận thức với vốn tri thức và kinh nghiệm sẵn có của học sinh Nếu giải quyết được mâuthuẫn thì chủ thể có thêm được kiến thức mới

Mâu thuẫn khách quan giữa trình độ tri thức và kĩ năng đã có của HS với trình độtri thức và kỹ năng mới mà HS cần đạt tới được chứa đựng trong bài toán nhận thức.Điều quan trọng là phải làm sao cho mâu thuẫn tồn tại khách quan kia trở thành mâuthuẫn chủ quan tồn tại trong nhận thức của HS Để làm được điều này chỉ khi có sự tíchcực tham gia giải quyết những mâu thuẫn của HS, đồng thời GV phải gợi mở phươnghướng và khả năng giải quyết mâu thuẫn đó Khi nhận thấy được khả năng đó thì độnglực của quá trình nhận thức sẽ xuất hiện và HS sẽ không còn ở vị trí thụ động nữa, mà

họ sẽ tự giác và tích cực, họ trở thành chủ thể của hoạt động [26]

1.1.1.3 Cơ sở giáo dục học

DHGQVĐ phù hợp với nguyên tắc tự giác và tích cực vì nó khêu gợi được hoạtđộng học tập và chủ thể được hướng đích, gợi động cơ trong quá trình phát hiện và giảiquyết vấn đề

DHGQVĐ biểu hiện thống nhất giữa chức năng giáo dưỡng và giáo dục Điềunày thể hiện ở chỗ trong DHGQVĐ, học sinh được học cách khám phá, có nghĩa là HSđược rèn luyện cách phát hiện, tiếp cận giải quyết một vấn để khoa học, đồng thờiDHGQVĐ cũng góp phần bồi dưỡng cho HS những đức tính cần thiết của người laođộng như: tính chủ động, tự tin, kiên trì…[26]

1.1.1.4 Cơ sở thực tiễn

Dạy học Vật lý ở trường phổ thông ở nước ta từ trước đến nay thường chỉ chú ý đếndạy kiến thức cơ bản của vật lý mà chưa quan tâm đúng mức đến việc bồi dưỡng cho HSphương pháp nhận thức khoa học vật lý Sản phẩm đào tạo của nhà trường như hiện naychưa thể đáp ứng được nhu cầu lao động của xã hội [16]

Để để giải quyết mâu thuẫn nêu trên, một trong những biện pháp đó là đổi mớiphương pháp dạy học vật lý ở phổ thông Một trong những hướng đổi mới phương pháp

dạy học Vật lí phổ thông hiện nay là “Dạy học giải quyết vấn đề” Trong dạy học giải

quyết vấn đề thông qua quá trình gợi ý, dẫn dắt tổ chức của giáo viên mà học sinh vừanắm được tri thức mới vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức mới, phát triển tưduy tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng phương pháp tự học,rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn

1.1.2 Bản chất của dạy học giải quyết vấn đề

Theo V.Ô-Kôn: “Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động như tổ chứccác tình huống có vấn đề, phát biểu các vấn đề,… giúp đỡ những điều kiện cần thiết để

HS giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùng là chỉ đạo quá trình hệthống hoá và củng cố kiến thức thu nhận được [26]

Theo I.F.Kharlamop: “Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy học baogồm việc tạo ra tình huống có vấn đề (tình huống tìm tòi) trong giờ học, kích thích HSnhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tựlực nhằm nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, phát triển tính tích cực của trí tuệ

và hình thành cho các em năng lực tự mình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa họcmới”.

Theo Lê Phước Lộc: “Phương pháp dạy học nêu vấn đề” thực ra là một kiểu phươngpháp chuyên biệt theo một cấu trúc mà trong đó mọi hoạt động của thầy đều hướng vào mộtmục đích là kích thích và hỗ trợ để HS tìm kiếm lời giải của bài toán Giữ nhiệm vụ trọngtâm, chủ đạo đó là việc xây dựng bài toán “tìm tòi’ Ơrixtic Cách xây dựng này đã lôi kéo

HS tự giác tham gia vào giải quyết nhiệm vụ học tập của mình [14]

Theo Nguyễn Quang Lạc: Dạy học GQVĐ là một hình thức dạy học trong đó HSđược coi như “nhà khoa học trẻ” tự giác và tích cực tổ chức các quá trình “xây dựng trithức mới cho bản thân”, mặc dù kết quả của nó là tìm thấy lại những điều đã có trongkhoa học, song lại là điều mới mẻ đối với học sinh Người GV phải thực sự quan tâmđến cả nội dung khoa học mà HS đã xây dựng lẫn phương pháp hoạt động của HS để đạtđược điều đó Do vậy, người GV phải là nhà thiết kế, tổ chức và chỉ đạo thi công Đó làmột hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ sư phạm, lòng kiên trì, sự khoan dung độlượng Bởi vì, GV phải chỉ đạo lớp trẻ non nớt không phải tái tạo cái đã quen biết mà là

đi xây dựng cái mới cho họ, còn đối với GV thì đó lại là cái đã cũ [12]

Như vậy, trong DHGQVĐ giáo viên giữ vai trò là người định hướng, tổ chức quátrình nhận thức, tạo động cơ học tập và nhu cầu tìm hiểu tri thức mới cho học sinh Họcsinh tự lực xây dựng kiến thức mới cho bản thân dưới sự giúp đỡ định hướng của giáoviên Hoạt động của học sinh diễn ra phỏng theo tiến trình nghiên cứu khoa học của cácnhà khoa học

1.1.3 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.3.1 Vấn đề

“Vấn đề là bài toán mà cách thức hình thành hay kết quả của nó chưa được họcsinh biết trước, nhưng học sinh đã nắm được những kiến thức và kỹ năng xuất phát, để

từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả đó hay cách thức hình thành làm bài Nói cách khác,

đó là câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, nhưng có thể bắt tay vào tìm kiếp lời giảiđáp” [15]

“Vấn đề trong nghiên cứu vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lời giải,xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện tượng mới, quátrình mới không thể lý giải được bằng các lý thuyết đã có hoặc một câu hỏi tìm giảipháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc lý thuyết chưa trọn vẹn…” [17,14]

Trong vấn đề chứa đựng cả yếu tố khách quan và yếu tổ chủ quan:

- Yếu tố khách quan: dữ liệu xuất phát cho phép giải quyết vấn đề, tìm ra lời giải

- Yếu tố chủ quan: học sinh phải sẳn sàng tiếp nhận vấn đề để giải quyết

Câu hỏi mà HS biết trước lời giải đáp không phải là vấn đề, cũng không phải làvấn đề cả với những câu hỏi mà HS chưa biết lời giải đáp và câu hỏi đó không cóphương tiện để tìm tòi câu trả lời

Như vậy, “Vấn đề” bao giờ cũng chứa mâu thuẫn về nhận thức Lúc đầu mâuthuẫn đó còn mang tính khách quan, sau khi HS tiếp thu mâu thuẫn đó biến thành mâuthuẫn chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ của HS dưới dạng bài toán hay vấn đề bài tập

1.1.3.2 Tình huống có vấn đề

1.1.3.2.1 Khái niệm tình huống có vấn đề

Theo M.I.Macmutov: “Tình huống có vấn đề là một trở ngại về trí tuệ của conngười, xuất hiện khi anh ta chưa biết cách giải thích hiện tượng, sự kiện, quá trình củathực tế, khi chưa thể đạt đến mục đích bằng cách thức hành động quen thuộc Trở ngạinày kích thích con người tìm tòi cách giải thích hay hành động mới để giải quyết tìnhhuống gặp phải” [14,96]

Theo Nguyễn Ngọc Quang: “Tình huống có vấn đề là qui luật của hoạt động nhậnthức sáng tạo và sáng tạo có hiệu quả Nó qui định sự khởi đầu của tư duy Hành động tưduy tích cực sẽ diễn ra trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề tiếp theo” [14,96]

Theo Lê Phước Lộc: “Tình huống có vấn đề là trạng thái tâm lý độc đáo của chủthể, nó xuất hiện khi chủ thể chưa biết cách giải quyết hiện tượng, sự kiện, quá trìnhtrong thực tế, khi chủ thể chưa thể đạt tới mục đích bằng cách thức hành động quenthuộc” [14,96]

1.1.3.2.2 Các loại tình huống có vấn đề

a Tình huống nghịch lý, trái khoái

Qua một câu chuyện, một câu hỏi, một thí nghiệm,… GV đưa ra một vấn đề tráingược với dự đoán của HS, ngược với quan niệm thông thường trong sinh hoạt và trongcuộc sống của họ HS sẽ cho là vô lý, là không thể tin được Và lúc đó, trong HS sẽ xuấthiện trạng thái xung đột tâm lý, gây thắc mắc nhận thức cho HS…[15]

Ví dụ: Trong bài “Sóng cơ Phương trình sóng” vật lý 12 nâng cao khi dạy cho

HS về hiện tượng sóng trên mặt nước GV có thể tạo ra tình huống nghịch lý, trái khoáinhư sau:

GV: Dùng thiết bị tạo sóng nước trong hộp kín để tạo sóng trên mặt nước, lúc đó

HS quan sát thấy sóng lan truyền trên mặt nước từ nguồn phát sóng lan ra xa dần

GV: Nếu thả lên mặt nước một chiếc phao, thì chiếc phao sẽ dao động như thế nào?HS: Sẽ có nhiều HS dự đoán chiếc phao sẽ vừa nhấp nhô lên xuống và vừachuyển động ra xa nguồn phát sóng

GV: tiến hành thí nghiệm, kết quả thí nghiệm sẽ trái ngược dự đoán của HS,chiếc phao chỉ nhấp nhô lên xuống mà không ra xa nguồn

Chính kết quả thí nghiệm đã làm cho HS xuất hiện sự xung đột về nhận thứctrong HS, lúc đó tạo cho HS mong muốn giải thích được hiện tượng trong kết quả thínghiệm

b Tình huống bế tắc

Học sinh đứng trước một vấn đề mà thoạt nhìn có vẻ như không có cách giảiquyết, không lối thoát, nhưng buộc phải vượt qua Đây là tình huống có tác dụng pháttriển trí tuệ cao [16]

Ví dụ:

Vào thế kỉ 19, ngành Vật lý đang bị bế tắc (hiện tượng “lệch về đỏ”) Lý thuyếtcủa Reyleigh-Jeans về vật đen tuyệt đối đã chứng minh hoàn hảo song đồ thị biểu diễnbức xạ năng lượng của nó lại thể hiện trái ngược với đồ thị thực nghiệm khi nghiên cứunăng lượng bức xạ của mặt trời

Khi dạy cho HS thuyết lượng tử ánh sáng GV có thể đưa HS vào tình huống bếtắt như sau:

GV: Theo thuyết điện từ về ánh sáng, cường độ chùm sáng kích thích càng lớn,thì điện trường biến thiên trong ánh sáng càng mạnh, làm cho electron trong kim loạidao động càng mạnh, tốc độ và động năng của electron càng lớn Hiện tượng quang điện

sẽ xảy ra khi động năng của electron đạt được giá trị đủ lớn để bứt ra khỏi kim loại Nhưvậy, theo thuyết điện từ về ánh sáng, muốn cho hiện tượng quang điện xảy ra thì cường

độ chùm sáng kích thích phải lớn hơn giá trị nào đó, động năng của electron phải tăngtheo cường độ chùm sáng, bước sóng của ánh sáng thì hoàn toàn không có ảnh hưởng gì

cả Cả ba kết luận này đều mâu thuẫn với ba định luật quang điện Như vậy, để giảithích ba định luật quang điện ta phải dựa trên lý thuyết nào?

c Tình huống lựa chọn

HS đứng trước một yêu cầu phải một hoặc một số giải pháp, và chỉ được lựa chọnmột hoặc một số cái còn lại GV có thể xây dựng lên tình huống éo le, giải pháp nàocũng có mặt tốt, mặt xấu nhưng chỉ được chọn một [16]

A Sẽ dao động với những gợn lồi

B Sẽ dao động với những gợn lõm

C Sẽ không dao động

D Sẽ có những chỗ dao động với gợn lồi, những chỗ dao động với gợn lõm và cónhững chỗ không dao động

d Tình huống “tại sao”

Đây là tình huống đưa học sinh đến trạng thái tâm lý đòi hỏi sự giải thích Nếuhọc không giải thích được thì họ sẽ day dứt, bồn chồn, tìm cách lý giải được vấn đề đó.Cần có sự phân tích kỹ lưỡng mới hy vọng tìm được lời giải, đây là sự mở đầu cho mộtkhám phá mới [14]

Ví dụ:

Khi tăng dần tăng số lên đến một lúc nào đó thì trên dây xuất hiện những điểmđứng yên xen kẻ với những điểm dao động với biên độ khá lớn Tại sao có hiện tượngnhư vậy?

Hai tờ giấy giống nhau, cho rơi cùng độ cao như nhau, chúng rơi chao đảo rồitiếp đất gần như đồng thời Nếu cũng hai tờ giấy đó, ta vo tròn một tờ lại rồi làm lại thínghiệm như trên, tờ giấy vo tròn rơi thẳng xuống đất trước! Tại sao vậy?

Sự phân chia các tình huống như trên hoàn toàn chỉ có tính chất định hướngnhằm giúp giáo viên nhận biết, phân biệt và thiết kế để đưa đến tình huống có vấn đềtrong dạy học Kiểu dạy học giải quyết vấn đề có thành công hay không phụ thuộc rấtnhiều vào việc xây dựng tình huống có vấn đề của của giáo viên Nếu không thiết kế kỹcàng thì tình huống xuất hiện cũng chỉ là để “vào bài”, “đặt vấn đề”, không đưa HS vào

tình huống có vấn đề được, không tạo cho HS “thế năng tâm lý tư duy” nghĩa là sẽkhông có phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

1.1.3.2.3 Các đặc trưng của tình huống có vấn đề

Tình huống có vấn đề là trạng thái tâm lí độc đáo của con người khi chấp nhậnmột nhiệm vụ khó khăn cần giải quyết Trạng thái tâm lí như vậy thể hiện ở 3 đặc điểmsau:

- Trạng thái chứa đựng một thế năng tâm lí Đó là sự dồn nén cảm xúc, sự tích tụtâm lí, sự bứt rứt, bồn chồn… khi chưa giải quyết được nhiệm vụ

- Trạng thái hưng phấn, chứa đựng một sự tích cực hoạt động, tìm tòi, mà kết quả là:+ Đề xuất được giải thuyết

+ Vạch kế hoạch để kiểm tra giả thuyết

+ Hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ học tập

- Xuất hiện tình cảm khi giải quyết được nhiệm vụ Đó là sự sảng khoái đặc biệt,hạnh phúc trong tư duy, cao thượng hóa tâm hồn và đặc biệt dễ dàng tiếp nhận nhiệm vụmới

Ba dấu hiệu của tình huống có vấn đề:

- Học sinh gặp khó khăn về nhận thức: kiến thức và kỹ năng đã có (bằng tư duytái hiện) không thể giải quyết được

- Học sinh có nhu cầu hứng thú GQVĐ

- Học sinh có niềm tin vượt qua khó khăn và GQVĐ

1.1.3.2.4 Ý nghĩa của tình huống có vấn đề

Khi HS nhận thức được vấn đề nghĩa là họ đã xem mâu thuẫn khách quan thànhmâu thuẫn nội tại (chủ quan) của bản thân Có như vậy HS mới nỗ lực quyết tâm giảiquyết những mâu thuẫn ấy Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong quá trình dạyhọc

Chúng ta mong muốn cho HS tự giác, tích cực, tự lực và sáng tạo trong khi bảnthân của các em, một cách tự nhiên chưa có những ý thức đó Nếu như trong dạy học,mỗi bài học là một tình huống nhận thức đối với HS, mỗi lần học là một lần HS bị “rơi”vào THCVĐ thì những ý thức trên chắc chắn sẽ được hình thành ở các em Vấn đề cònlại là sự chỉ đạo của người GV trong quá trình nhận thức ấy Bản thân sự việc hiện

tượng diễn ra trong tự nhiên hay được trình bày trong SGK là những tình huống thật sự,song HS chưa biết và chưa thể tự chúng chấp nhận là nhiệm vụ học tập của mình Điều

đó cần đến sự trợ giúp của người GV Trong lý luận dạy học, việc làm này của người

GV được gọi là “chuyển” và “cấy” hay còn gọi là xây dựng tình huống có vấn đề Đó là:

mâu thuẫn khách quan bên ngoài của bài toán nhận thức được “chuyển” và “cấy” vào

trong ý thức của chủ thể để biến thành mâu thuần chủ quan bên trong chủ thể [14]

1.1.4 Cấu trúc (các pha) của dạy học giải quyết vấn đề [14],[17]

Nhìn chung, dạy học GQVĐ cũng được chia làm ba giai đoạn như bài nói hay bàiviết: mở đầu, giải quyết vấn đề và kết luận vấn đề Tuy nhiên, nếu nhìn vào các bướcthực hiện bên trong các giai đoạn dạy học GQVĐ thì đó là quá trình kích thích để cónhững ý tưởng sáng tạo của học sinh Cấu trúc dạy học GQVĐ có thể được hình dungqua sơ đồ sau: [25]

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giải quyết vấn đề:

suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả:

xem xét sự phù hợp của lý thuyết

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Sơ đồ 1: Sơ đồ cấu trúc dạy học giải quyết vấn đề

1.1.4.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Đây không phải là một sự mở đầu bình thường, dù sự mở đầu ấy có thể đưa rađược một tình huống Song nếu tình huống ấy xuất hiện một cách đột ngột thì ở HSchưa thể xuất hiện trạng thái tâm lí đặc biệt mà ta gọi là tình huống có vấn đề được Haynói cách khác, HS chưa chấp nhận một cách tự giác nhiệm vụ học tập của mình Giờ họcnhư vậy chỉ mang tính chất kích thích sự chú ý của HS vào những sự giải quyết tiếp theocủa thầy Ở đây, giai đoạn tạo tình huống có vấn đề là nhằm “dẫn dắt” HS đi từ chỗ sựviệc, hiện tượng xảy ra có vẻ hợp lí đến chỗ không còn hợp lí nữa, hoặc đi từ những vấn

đề HS biết nhưng chưa chính xác … đến chỗ ngạc nhiên, cần biết chính xác v v để rồicác em bị “rơi” vào trạng thái tâm lí bức xúc, mong muốn giải quyết được tình huốnggặp phải Cho nên đây là giai đoạn quyết định cho kiểu dạy học GQVĐ Để làm tốt giaiđoạn này, người GV không những phải tìm được tình huống phù hợp với nội dung bàihọc mà còn phải biết “chuyển và cấy’ tình huống đó vào HS

Kết thúc giai đoạn là phát biểu vấn đề Bước này nhằm tóm tắt lại tình huống đãđặt ra đồng thời có thể dựa vào đó để biết HS có bị “rơi” vào tình huống có vấn đề haykhông Tốt nhất là để các em phát biểu vấn đề [14]

1.1.4.2 Giai đoạn giải quyết vấn đề, hợp thức hoá kiến thức

Trong giai đoạn này có hai bước quan trọng, có ý nghĩa rất lớn trong quá trìnhdạy học Đó là, HS đề xuất được các giả thuyết và HS có khả năng vạch kế hoạch kiểmtra giả thuyết hoặc có khả năng phân tích, lí giải để chứng minh giả thuyết đúng Nếunhư HS đề xuất được giả thuyết (dù rằng có giả thuyết gần đúng, có giải thuyết có thểkhông tinh tế lắm, thậm chí có phần ngớ ngẩn), có nghĩa là các em đã ở trong tình huống

có vấn đề, tức là phương pháp này đã thành công một phần quan trọng Nếu các em thờ

ơ, không có ý kiến gì hoặc ngay lập tức đã có giả thuyết duy nhất đúng thì chúng ta phảixem lại tình huống có quá khó hoặc quá dễ hay không Để có giả thuyết hay từ HS, GVcần trao đổi và có những gợi ý cần thiết

Bước tiếp theo là vạch ra kế hoạch kiểm tra giả thuyết và tiến hành kiểm tra giảthuyết Vì thời gian không cho phép, GV cần trao đổi ngắn gọn với HS, lập luận để có

thể loại trừ sớm những giả thuyết có vẻ ngớ ngẩn, tập trung vào giải quyết giả thuyếtcòn lại Cho nên việc quay lại tìm giả thuyết khác để kiểm tra tiếp (sau khi đánh giá thấychưa đúng) chỉ là nguyên tắc, ít khi thực hiện trong dạy học.

1.1.4.3 Giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức, kỹ năng mới

Cũng giống như các phương pháp dạy học khác, kết thúc bài học bao giờ cũng là

sự vận dụng kiến thức mới thu được vào thực tế cuộc sống Tuy nhiên, trong phươngpháp DHGQVĐ mang màu sắc tâm lý phấn chấn hơn ở HS, bởi vì kiến thức có được ởđây là do chính các em tìm ra Các kiến thức đó sẽ làm chính xác hóa những gì các em

đã ngộ nhận, đã không biết hoặc các em có thể giải thích những vấn đề khác trong thực

tế mà trước nay chưa được biết đến Điều thú vị là, trong khi làm những việc đó, có thểcác em lại vấp phải vấn đề mới, một tình huống mới xuất hiện để giải quyết tiếp hoặc đểnối tiếp bài học hôm sau

Trong giai đoạn này cần phải đảm bảo các mặt sau:

- Tổng kết và hệ thống hóa tri thức mới xây dựng thông qua việc giải quyết vấn đề

- Hình thành phương pháp luận nhận thức một vấn đề khoa học cho HS, củng cốniềm tin nhận thức cho họ

- Nêu vấn đề mới có liên quan đến tri thức vừa mới xây dựng được theo tinh thầntìm tòi nghên cứu

Như vậy, trong giai đoạn này vừa củng cố được kiến thức vững chắc, vừa luyệntập giải quyết vấn đề mới, từ đó tư duy sáng tạo được phát triển

1.1.5 Các mức độ thực hiện của DHGQVĐ

Trong dạy học GQVĐ theo nghĩa đầy đủ, HS phải là người tìm tòi giải quyết vấn

đề, thực hiện tất cả các giai đoạn trong chu trình nhận thức sáng tạo Tuy nhiên, khi triểnkhai áp dụng dạy học nội dung Vật lý, tùy thuộc vào nội dung bài học, trang thiết bị dạyhọc, thời gian dạy học, mà HS có thể tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào các hànhđộng giải quyết vấn đề

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của HS vào các hành động giải quyết vấn đềtheo chu trình sáng tạo Vật lý khi thực hiện dạy học GQVĐ, có thể phân chia thành bamức độ của dạy học GQVĐ theo bảng 1

Bảng 1: Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề [16]

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

Mức độ 1: Tất cả các giai đoạn của chu Tiếp nhận câu hỏi nhận thức: mong

trình bày nêu

vấn đề

trình nhận thức sáng tạo Vậtlý

muốn, có niềm tin GQVĐ

Mức độ 2:

Tìm tòi một

phần

Quá trình tìm tòi vấn đề, thínghiệm kiểm tra

- Suy đoán giả thuyết

- Suy luận logic từ giả thuyết tiên đoánhiện tượng mới

- Xây dựng phương án thí nghiệm

- Quan sát ghi nhận kết quả

- Xử lý số liệu thí nghiệm

- Khái quát hóa rút ra kết luận

- Ghi nhận tri thức mới

- Vận dụng tri thức mớiMức độ 3:

Khác với dạy học cổ truyền, ở mức độ trình bày nêu vấn đề, GV đặt ra trước mắthọc sinh những mâu thuẫn tồn tại khách quan giữa trình độ tri thức mà HS đã chiếm lĩnh

và trình độ trí thức họ cần tiếp nhận Sau đó GV trình bày cách thức giải quyết mâuthuẫn ấy và tự mình giải quyết vấn đề trong sự theo dõi và kiểm tra của HS Kết quả là

HS tiếp nhận tri thức trong sự cùng tư duy với GV

Dạy học ở mức độ trình bày vấn đề có tác dụng duy trì sự chú ý theo dõi bàigiảng, nhờ đó HS hiểu được bài Ngoài ra có tác dụng của trình bày nêu vấn đề còn là ởtính chất “dự kiến” của nó Trong quá trình nghe giảng một bài trình bày chặt chẽ, nhiều

khi HS dự đoán được bước nghiên cứu tiếp theo hoặc xây dựng bước đó theo cách riêngcủa mình, qua đó biểu lộ hình thức tối ưu của sáng tạo ở trình độ nào đó.

Tuy nhiên, hạn chế của dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ này là: HS chưa đượcgiao nhiệm vụ trực tiếp giải quyết vấn đề nên họ chỉ có điều kiện để theo dõi con đường

có tính chất định chuẩn của sự tìm kiếm tri thức Họ chưa có điều kiện để bộc lộ khảnăng tìm kiếm tri thức và do đó chưa rèn luyện được kĩ năng ngôn ngữ và thực hành vậtchất Ở đây, HS chỉ có thể tiến hành các thao tác tư duy ngầm, bằng ngôn ngữ thầm theomẫu các thao tác tư duy của GV và học tập theo mẫu ấy Mặc dù khi dạy học, GV có thểdùng phương tiện lời nói, hay phương tiện trực quan, thậm chí cả phương tiện thựchành, nhưng HS chỉ mới được nghe, nhìn chứ chưa có cơ hội phát biểu, phê phán, traođổi… và HS không được sử dụng các phương tiện đó

Ưu, nhược điểm của dạy học ở mức độ trình bày nêu vần đề

Ưu điểm:

- 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 theo algôrit mẫu củaGV

DH GQVĐ ở mức độ 1 thường được áp dụng trong các bài học sau:

- Nội dung kiến thức quá khó mà học sinh không đủ năng lực tham gia trực tiếpvào các giai đoạn chính của tiến trình giải quyết vấn đề

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

- Nội dung kiến thức trong tiết học lớn, không có điều kiện về mặt thời gian để huyđộng sự tham gia của học sinh vào tiến trình giải quyết vấn đề

Mức độ 2: Tìm tòi nghiên cứu một phần ( tìm tòi nghiên cứu từng phần)

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham gia hoạt độngthực sự Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ, hoặc tham gia cùng GV ở một

số khâu thực hành thí nghiệm… Trong các giai đoạn: Tạo tình huống có vấn đề, giảiquyết vấn đề và vận dụng tri thức, đều có thể tổ chức cho HS tham gia hoạt động.

Nhờ dạng dạy học giải quyết vấn đề này, HS thu được kinh nghiệm hoạt độngsáng tạo, nắm được các yếu tố tìm tòi nghiên cứu, tuy nhiên không lĩnh hội được kinhnghiệm xây dựng và tiến hành toàn bộ cuộc nghiên cứu

Ở mức độ này, khi HS không giải thích được bài toán thì giáo viên có thể thựchiện theo các hình thức sau:

- GV xây dựng một bài toán tương tự như thế nhưng hẹp hơn

- GV chia bài toán cần nghiên cứu ra thành các bài toán nhỏ hơn, dễ hơn, nhưngtập hợp lại thì thành lời giải cho bài toán ban đầu

- GV gợi ý những dự kiến bổ sung cho điều kiện của bài toán, nhờ đó mà giới hạnđược số bước giải và phạm vi tìm tòi

- GV giải thích rõ vấn đề, rồi có thể chỉ yêu cầu HS rút ra kết luận, chỉ nêu giảthuyết, chỉ lập kế hoạch kiểm tra giải thuyết đó…

- Đàm thoại có tính chất phát triển Đó là hệ thống câu hỏi do GV xây dựng, mỗicâu hỏi sau được suy ra từ câi hỏi trước, các câu hỏi theo một lôgic nhất định

Ưu, nhược điểm khi dạy học ở mức độ tìm tòi nghiên cứu từng phần

Ưu điểm:

- Có khả năng giúp cho HS thu được kinh nghiệm sáng tạo, phát huy được năng

lực tư duy độc lập ở mức độ đáng kể, bồi dưỡng được tìm lực thích ứng với nghề nghiệptương lai

- Gây cho HS hứng thú nhận thức, tìm tòi, tránh được tư tưởng ỉ lại, cách học thụđộng và hình thức

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 và tiếnhành toàn bộ kế hoạch giải quyết vấn đề lớn trọn vẹn

Dạy học GQVĐ ở mức độ 2 có thể áp dụng cho các loại bài học sau:

- Nội dung kiến thức phù hợp về mặt thời gian trong giới hạn cho phép của tiếthọc

- Thiết bị thí nghiệm không quá phức tạp, dễ thực hiện

Mức độ 3: Tìm tòi nghiên cứu sáng tạo (nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo)

Đây là mức độ cao nhất của dạy học GQVĐ Ở mức độ này thì sự tự lực của HS làchủ yếu, sự hướng dẫn và chỉ đạo của GV có tính chất định hướng và tính chất gián tiếp cao.

Sau khi HS đã ý thức được vấn đề đặt ra (do GV hướng dẫn hoặc HS tự lực được

đề xuất được vấn đề), HS tự mình vạch ra kế hoạch tìm tòi, xây dựng giả thuyết, tìm racách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát kiểm tra thí nghiệm, phân tích kết quả thínghiệm, khái quát hóa, rút ra kết luận…

Như vậy, trong mức độ này, người GV đưa HS vào con đường tự lực thực hiệntất cả các giai đoạn của hoạt động tìm tòi, hoạt động nhận thức của HS ở đây gần giốngnhư hoạt động nghiên cứu của nhà khoa học

Dạy học ở mức độ này thường được tiến hành dưới dạng các bài tập thí nghiệm,các tiểu luận chuyên đề, các bài học có định hướng thiết kế thông qua dạy học nhóm,dạy học dự án…

Ưu, nhược điểm dạy học ở mức độ tìm tòi nghiên cứu sáng tạo

Ưu điểm:

- Giúp HS nắm tri thức và hành động trí tuệ một cách vững vàng, sâu sắc

- Tạo điều kiện cho HS phát huy được trí thông minh, sáng tạo, nâng cao hứng thúnhận thức, hình thành được nhu cầu tham gia hoạt động tìm kiếm

- Bồi dưỡng được phẩm chất và tác phong làm việc của nhà nghiên cứu khoa học

Nhược điểm:

- Có thể dẫn đến tình trạng lạm dụng cũng như tình trạng không đảm bảo cho mọi

HS cùng vươn lên tương đối đồng đều do có sự phân hóa trình độ mà không có sự cábiệt hóa

- Thích hợp với một số nội dung dạy học nhất định, tốn nhiều thời gian và côngsức

- Ở mức độ này có thể áp dụng cho những loại bài học: Các bài học về bài tập vật

lí, bài học theo dự án,…

Những mức độ khác nhau trong dạy học giải quyết vấn đề có những mục đíchriêng, ưu điểm và hạn chế riêng của nó Việc phân chia các mức độ chỉ căn cứ vào sựtham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của HS vào các hoạt động trong quá trình dạy học Khivận dụng cần phối hợp một cách linh hoạt sao cho phát huy tối đa hoạt động, khả năngtuy duy độc lập, tính chủ động của HS trong quá trình học tập

1.1.6 Điều kiện đảm bảo cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề [17]

- Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phương pháp) phải chứa đựng

yếu tố mới mẻ mà trước khi giải quyết vấn đề học sinh chưa biết, tri thức ấy được tạo ratrong quá trình giải quyết vấn đề không chỉ bằng tư duy tái tạo, mà phải nỗ lực tư duycủa chủ thể vượt qua những “Vùng phát triển gần” do giáo viên tạo ra trong điều kiệncủa dạy học Vì vậy, dạy học giải quyết vấn đề có thể thực hiện cho các loại tiết họckhác nhau: bài học kiến thức mới, bài học bài tập Vật lý, bài học thực hành Vật lý, bàihọc ôn tập tổng kết hệ thống hoá kiến thức, bài học ngoại khoá Tuy nhiên, để thực hiệndạy học giải quyết vấn đề cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tự lôgic các kiến thức từ vĩ mô(từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiến trình của nhận thức Vật lý

- Thiết bị dạy học: Thí nghiệm vật lý - hạt nhân của hành động kiểm tra xác nhậngiả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng cho việc thực hiệndạy học giải quyết vấn đề

- Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của giáo viên quyết định thành công củadạy học giải quyết vấn đề Trên cơ sở nhận thức nội dung Vật lý kết hợp với những kỹnăng sư phạm cần thiết giáo viên xác định chính xác nội dung khoa học của bài học,phát biểu thành mệnh đề gọn, rõ; từ đó xây dựng tình huống có vấn đề, đặt học sinhtrước câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tính thiết thực, bất ngờ, mới lạ…; dẫn dắt HS giảiquyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏi định hướng hành động nhận thức theo tiến trình củanhận thức sáng tạo Vật lý Tài năng sư phạm của giáo viên được thể hiện ở hệ thống câuhỏi định hướng này Căn cứ vào mức độ tìm tòi trong hành động của HS do câu hỏi địnhhướng đưa lại, có thể phân loại 3 kiểu định hướng theo thứ tự từ thấp đến cao

+ Định hướng tái tạo cụ thể: Câu hỏi của GV nhằm vào việc tái tạo ở HS từnghành động, thao tác cụ thể mà trước đó HS đã biết Đây là mức độ thấp nhất của sự tìmtòi Kiểu định hướng này đảm bảo được hiệu quả rèn luyện kỹ năng, và tạo cơ sở cầnthiết cho HS có thể thích ứng được với sự định hướng tìm tòi trong dạy học Các dạngcâu hỏi: Hiện tượng (quá trình) này tương tự với hiện tượng (quá trình) nào đã biết? Vấn

đề này có liên quan đến vấn đề nào tương tự? Mối liên hệ ấy như thế nào? Các bước giảiquyết vấn đề tương tự? Làm thế nào để quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cáchgiải quyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hoá: Câu hỏi của GV nhằm vào việc giúp

HS ý thức được đường lối khái quát hoá của việc tìm tòi giải quyết vấn đề, sự địnhhướng được chương trình hoá theo các bước dự định hợp lý Đầu tiên là câu hỏi đòi hỏi

HS tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra; nếu HS không đáp ứng được thì có sự giúp đỡtiếp theo của GV là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, thu hẹp dùm phạm viphải tìm tòi sao cho vừa sức học sinh (là sự gợi ý, chi tiết thêm câu hỏi khái quát banđầu) Nếu HS vẫn không đáp ứng được thì chuyển dần sang định hướng tái tạo từ việchướng dẫn angôrit (cho biết trình tự thực hiện các hành động, thao tác) để theo đó HS tựgiải quyết vấn đề Nếu HS vẫn không huy động đúng hành động, thao tác mong đợi thìthực thiện hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động hoặc thao tác đó Các câu hỏithường dùng: Bài toán yêu cầu giải quyết vấn đề gì? Câu hỏi của bào toán? Đã biếtnhững điều kiện gì? Dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Quá trình mô tả có thểchia thành các giai đoạn như thế nào? Mỗi hiện tượng có liên quan đến hiện tượng Vật

lý nào? Định luật nào chi phối? Vì sao có dự đoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dựđoán? Cần phải thực hiện thí nghiệm như thế nào để kiểm tra dự đoán? Kết quả thsnghiệm có phù hợp với dự đoán không? Điều gì mới rút ra được từ thí nghiệm này?

+ Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của giáo viên nhằm vào việcyêu cầu HS tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạt động thíchhợp để giải quyết vấn đề Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòi sáng tạo ở HS, cótác dụng bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho HS Thực hiện kiểuđịnh hướng này là mọi việc không dễ dàng, nó phụ thuộc vào tài năng sư phạm của giáoviên, vào đối tượng HS, vào chính nội dung khoa học của kiến thức

Định hướng khái quát chương trình hoá là kiểu định hướng trung gian, phát huymặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và khái quát, đồng thời cho phép thực hiện

ở đa số đối tượng HS với nhiều kiến thức điển hình trong chương trình Vật lý phổ thông

Như vậy, phương tiện quan trọng trong dạy học GQVĐ là hệ thống câu hỏi địnhhướng hành động nhận thức của học sinh Câu hỏi phải đạt các yêu cầu sau đây:

- Yêu cầu về lôgic học: diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoã mãn luậtđồng nhất, nghĩa là đối tượng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng học sinh khôngxác định được đối tượng câu hỏi dẫn đến hỏi một đường trả lời một nẻo

- 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 chức năng địnhhướng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo vật lý, nghĩa là phải đảm bảo câu trảlời đúng với hy vọng của giáo viên

- Câu hỏi phải vừa sức học sinh

1.1.7 Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học GQVĐ [17]

Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý là quá trình dạy học được giáo viên

tổ chức mô phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo Vật lý, trong đó HS đóng vai trònhà nghiên cứu (trong điều kiện của dạy học) có sự giúp đỡ định hướng trực tiếp hoặcgián tiếp của giáo viên Theo tác giả Phạm Thị Phú, có thể thấy rõ vai trò, chức năng củagiáo viên và học sinh trong dạy học GQVĐ qua các bảng so sánh sau:

Bảng 2: Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề

Tạo tình huống có vấn đề Tiếp nhận nhiệm vụ nghiên cứu (ý thức

được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn

đề, tin có thể giải quyết vấn đề)Cung cấp các điều kiện đảm bảo cho việc

giải quyết vấn đề (định hướng, trọng tài)

Sử dụng các phương pháp nhận thức giảiquyết vấn đề: nêu giả thuyết, suy ra hệ quảlôgic, thực hiện thí nghiệm kiểm tra, đánhgiá kết quả

Hợp thức hoá kiến thức Ghi nhận tri thức mới (bao gồm cả kỷ năng

mới, phương pháp mới)Tạo tình huống vận dụng, trọng tài đánh

giá kết quả vận dụng

Vận dụng tri thức giải quyết vấn đề trongtình huống mới

Bảng 3: Vai trò của giáo viên và học sinh trong các giai đoạn của dạy học GQVĐ

Tiếp nhận câu hỏi nhận thức

Huy động kiến thức có liên

quan

Huy động độc lập tìm tòi giải

quyết vấn đề

Phánđoánnêugiảthuyết

Rút ra hệquả

Kiểmtratínhđúngđắncủa hệquả

Thảo luận tìm phương án

Xây dựngtìnhhuống cóvấn đề

Giảiquyết vấn

đề, hợpthức hoátri thức

kỹ năng

Củng cố

và vậndụng kiếnthức

1.2 Các phương pháp hướng dẫn học sinh GQVĐ trong môn Vật lý

1.2.1 Chu trình nhận thức Vật lý

- Theo quan điểm của triết học duy vật biện chứng quá trình nhận thức diễn ra theo côngthức nhận thức luận nổi tiếng của Lê-nin “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tưduy trừu tượng trở về với thực tiễn đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, nhận thứcthực hiện khách quan” Vận dụng công thức này, trên cơ sở chu trình sáng tạo khoa học doAnhstanh đề xuất, V-G Razumôpxki đưa ra sơ đồ chu trình nhận thức sáng tạo Vật lí như sau:

Sơ đồ 2: Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki [17]

Theo Razumôpxki mỗi chu trình được bắt đầu bằng việc lựa chọn các nhóm sự kiện từquan sát Người nghiên cứu đề ra giả thuyết (mô hình) về bản chất của chúng Giả thuyết nàycho phép suy luận để tiên đoán những sự kiện khác chưa biết Tính chất đúng đắn của giả thuyếtđược kiểm tra bằng thực nghiệm Nếu hệ quả lí thuyết của mô hình xuất phát được thực nghiệmchứng minh thì mô hình nêu ra được công nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tượng nghiêncứu Nếu kết quả thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô hình nêu ra cần phải thay đổi

Từ sơ đồ trên, M.Bunseman và Razumôpxki nêu ra những giai đoạn phát triểncủa quá trình nhận thức khoa học như sau:

Thực tiễn  Vấn đề  Giả thuyết  Định luật  Hệ quả  Lý thuyết Thực tiễn Tiến trình nhận thức Vật lý sáng tạo có thể biểu diễn theo sơ đồ 3:

Sơ đồ 3: Tiến trình nhận thức vật lý sáng tạo [17]

Tri thức Vật lí

Thực tiễn

Vấn

đề

Giả thuyết

Hệ quả lôgic Thí nghiệm kiểm tra

Chu trình và sơ đồ nói trên mô tả toàn bộ quá trình nhận thức vật lý Đối với mỗinhà vật lý, trong mỗi công trình nghiên cứu cụ thể của mình, có thể chỉ tham gia vàomột số giai đoạn Thí dụ như, Faraday dựa trên khảo sát thực nghiệm, đề xuất giả thuyết

về sự tồn tại của điện trường, từ trường Về sau Macxoen phát triển tư tưởng đó và xâydựng thành lý thuyết về điện từ trường và dự đón về sự lan truyền của sóng điện từ.Cuối cùng phải đợi đến Héc-xơ mới kiểm tra được bằng thực nghiệm dự đoán củaMacxoen Đến đây giả thuyết về sự tồn tại của điện trường mới được công nhận là chân

lý khách quan

Như vậy con đường đi tìm chân lý xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thựctiễn, lấy thực tiễn làm chân lý Những tính chất và qui luật vận động của thế giới vậtchất tồn tại khách quan, không phụ thuộc vào ý muốn của con người Những kiến thứckhoa học mà con người xây dựng nên để phản ánh, mô tả những tính chất, những quiluật đó của tự nhiên lại là những sáng tạo của con người [18]

1.2.2 Tiến trình xây dựng kiến thức vật lý phỏng theo chu trình nhận thức vật lý

Kiến thức khoa học vật lý được xây dựng kho các nhà khoa học có động cơ giảiquyết vấn đề, tìm lời giải đáp một câu hỏi đặt ra, và việc tìm lời giải đáp cho câu hỏi đóchính là phải tìm tòi một cái mới chứ không phải đơn thuần là sự lặp lại các kiến thức vàcách hoạt động quen thuộc đã biết, không thể chỉ dựa trên tư duy tái hiện

Từ việc phân tích sự hình thành tri thức vật lý và chu trình nhận thức vật lý nhưtrên có thể mô tả tiến trình xây dựng kiến thức vật lý phỏng theo chu trình nhận thức vật

lý theo sơ đồ 4:

- Nảy sinh vấn đề - Bài toán: nảy sinh nhu cầu về một vấn đề chưa biết cần khám phá.

- Suy đoán giải pháp: có thể bằng con đường khảo sát lý thuyết hoặc khảo sát thưc nghiệm hoặc cả hai cách trên

- Vận dụng mô hình rút ra kết luận logic vấn đề cần tìm hoặc thiết kế phương ánthực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút rakết luận về vấn đề cần tìm

- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được các kết quả tìmđược, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích hay tiên đoán các sự kiện và xem xét sựphù hợp của lý thuyết và thực nghiệm Xem xét sự khác biệt giữa kết luận có được nhờsuy luận lý thuyết với các kết luận có từ những dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấpnhận kết quả tìm được, khi có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại,

bổ sung sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình

Điều kiện xuất phát

Vấn đề - Bài toán

Giải pháp

Kết luận

Giải pháp Kiểm tra - ứng dụng

Sự kiện được giải

xuất phát, khi chưa có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòixây dựng cái cần tìm.

1.2.3 Các phương pháp nhận thức chủ yếu trong môn vật lý ở trường phổ thông [16]

1.2.3.1 Phương pháp thực nghiệm vật lý

Phương pháp thực nghiệm là bao gồm tất cả các khâu của quá trình nhận thức từviệc đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm hoặc quan sát, đến khâu đề ra giảthuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết quả và rút ra kết luận về vấn

đề nghiên cứu

Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý gồm các giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: Đặt vấn đề nhận thức

- Giai đoạn 2: Xây dựng giải thuyết (dự đoán khoa học)

- Giai đoạn 3: Suy luận hệ quả lôgic

- Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quảlôgic

- Giai đoạn 5: Hợp thức hoá kiến thức mới

- Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức mới

Trong dạy học vật lý, theo tác giả Phạm Thị Phú [16] phương pháp thực nghiệm

có thể được biểu diễn qua sơ đồ 5:

Theo quan điểm dạy học hướng vào người học, chú ý phát triển các hoạt độnghọc tập đa dạng của HS, sơ đồ trên được xây dựng theo tiếp cận người học và lý thuyếthoạt động Đỉnh của sơ đồ là tên các hành động trong chuỗi hành động của phương phápthực nghiệm vật lý

1.2.3.2 Phương pháp tương tự trong dạy học vật lý [16]

Theo lôgic học, phương pháp tương tự là việc dựa vào cái giống nhau một phần

về các tính chất hoặc về mối quan hệ mà ta đem những kết luận thuộc về một sự vật nàygán cho sự vật khác

2 Nêu dự đoán khoa học1.Xác định vấn đề

4 Xây dựng phương án

TN kiểm tra

6 Tiến trìnhTNKT

7 Rút ra địnhluật mới

8 Áp dụng

định luật

Hay nói cách khác, phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoa họcvới việc sử dụng sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới.

Các giai đoạn của phương pháp tương tự:

- Tập hợp những dữ kiện về hiện tượng cần nghiên cứu và những dữ kiện về hiệntượng định đem đối chiếu

- Tiến hành phân tích những điểm giống nhau và khác nhau của các dấu hiệu về hiệntượng nghiên cứu và hiện tượng đối chiếu, xem xét tính bản chất của các dấu hiệu giống nhau

- Truyền các dấu hiệu của đối tượng đối chiếu cho đối tượng nghiên cứu bằng suy luậntương tự Xây dựng khái niệm mới, mô hình mới và dữ kiện, quy luật mới mang tính giả thuyếtcủa hiện tượng nghiên cứu

Có thể trực quan hóa phương pháp tương tự qua sơ đồ 6: [16]

Những khái niệm, định luật, thuyết về hiện

tượng đối chiếu Những kết quả quan sát, về hiện tượng nghiên cứu

Đến đây, chấm dứt giai đoạn dùng phương pháp tương tự để xây dựng giả thuyếtkhoa học Việc kiểm tra tính chính xác của giả thuyết (hoăc hệ quả của giả thuyết) phảitiến hành bằng các phương pháp khác Nếu kết luận về đối tượng nghiên cứu suy ra từphương pháp tương tự không được xác minh thì không phải quay trở lại bước đầu để lựachọn đối tượng khác làm đối tượng đối chiếu

1.2.3.3 Phương pháp mô hình hóa

Phương pháp mô hình hóa là một phương pháp nhận thức khoa học Nó làphương pháp nghiên cứu những đối tượng của nhận thức trên những mô hình của chúng.Đối tượng mô hình hóa có thể là những sự vật, hiện tượng tự nhiên hoặc nhân tạo như:những bộ phận máy móc, những quá trình vật lý …

Các giai đoạn của phương pháp mô hình hóa:

- Giai đoạn 1: giai đoạn xây dựng mô hình

Giả thuyết mới - Các khái niệm mới

- Mô hình, định luật, giả thuyết về hiện tượng mới

Những yếu tố tương đồng giữa hiện tượng đối chiếu và hiện tượng nghiên cứu.

+ Bước 1: xây dựng “tiền mô hình”: từ kết quả của sự tượng tự hình dung sơ bộ về sự vậthay hiện tượng cần nghiên cứu, tức là đi đến một mô hình chưa đầy đủ về sự vật hay hiện tượng

đó (tiền mô hình) Trong bước này, vai trò của trí tưởng tượng và trực giác rất quan trọng

+ Bước 2: xây dựng “mô hình lý tưởng”: Nhờ trí tưởng tượng và trực giác trừu xuất đượcnhững tính chất và những mối quan hệ thứ yếu của đối tượng nghiên cứu, thay nó bằng một “vậtđại diện” chỉ mang những tính chất và những mối quan hệ mà ta quan tâm “Vật đại diện” này chỉ

có ở trong óc, nó trở thành một mẫu để căn cứ vào đó xây dựng mô hình thật

- Giai đoạn 2: giai đoạn nghiên cứu trên mô hình: trong giai đoạn này mô hình sẽđóng vai trò của đối tương nghiên cứu trên đó ta có thể áp dụng các phương pháp lýthuyết và phương pháp thực nghiệm khác nhau

- Giai đoạn 3: giai đoạn xử lý kết quả và chỉnh lý mô hình: kết quả thu được trên

mô hình được chuyển về vật gốc

Phương pháp mô hình hóa có thể đươc mô tả qua sơ đồ 7: [16]

Thuyết (mô hình hòan chỉnh)

Nhận thức về đối tượng

Đối tượng của nhận thức

Mô hình Kết quả nghiên cứu trên mô hình

PP thựcnghiệm,quan sát, sosánhChỉnh lí mô

Nghiên cứu trên

mô hình

Sơ đồ 7: phương pháp mô hình hóa

1.3 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học Vật lý

1.3.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức mới [16]

- Mục tiêu dạy học: học sinh phải trả lời được các câu hỏi nêu ở đầu bài học,

chứng kiến sự phân tích tìm phương án để giải quyết vấn đề, quan sát được thí nghiệmhoặc ảnh chụp thí nghiệm lịch sử, tham gia phân tích các kết quả thí nghiệm để rút ra kếtluận cho vấn đề nghiên cứu

- Cấu trúc bài học: Gồm ba giai đoạn

+ Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề (chuyển giao nhiệm vụ, bất

ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề)

“Vấn đề” trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri thức mới Câuhỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thức mới Vì vậy, tìnhhuống có vấn đề phải là tình huống được tổ chức sao cho HS đặt trước một nhiệm vụnhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinh nghiệm sẵn có HS không thể trả lời được

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề như: tình huống bất ngờ, tình huốngxung đột, tình huống lựa chọn, tình huống bác bỏ, thí nghiệm vật lý, kể chuyện vật lý,các thí dụ sinh động, hấp dẫn, lý thú về ứng dụng vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sảnxuất…được trình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹ năng của mình xemxét giải quyết, và công việc đã làm xuất hiện lỗ hổng mà HS không vượt qua được, lỗhổng đó chính là nội dung tri thức mới Học sinh mong muốn giải quyết vấn đề bởi câuhỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượng gần gũi quen thuộc tưởngchừng như đã hiểu rõ mà trước đó không chú ý…Học sinh chấp nhận giải quyết vấn đềtìm ra câu trả lời mà giáo viên đặt ra Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề kết thúc(cũng là kết thúc pha chuyển giao nhiệm vụ nhận thức)

+ Giai đoạn 2: Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề (học sinh

hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi các tình huống học tập mỗichuỗi bao gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết  hệ quả lôgic  thí nghiệm kiểmtra  kết luận Nội dung chính của kết luận chính là nội dung của kiến thức mới mà bàihọc phải đưa lạo cho học sinh Giáo viên khi thiết kế bài học cần phải sắp đặt cấu tạo lạinội dung bài học cho phù hợp với tinh thần của dạy học giải quyết vấn đề sao cho mỗiđơn vị kiến thức cơ bản là kết luận của một chu kỳ trên Kết thúc giai đoạn giải quyếtvấn đề học sinh tự tìm ra tri thức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn đặtvấn đề

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn cũng cố và vận dụng tri thức (tranh luận, thể chế hoá,

1.3.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lý [16]

- Mục tiêu bài học: Học sinh phải vận dụng tổng các kiến thức lý thuyết đã đượchọc ở bài học xây dựng tri thức mới để giải quyết các yêu cầu của bài học đặt ra Vậndụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tế Do đó giáo viên cầnchọn những bài tập nào có nội dung yêu cầu học sinh huy động càng nhiều kiến thứccàng tốt, hoặc những bài tập xuất phát từ yêu cầu thực tế buộc học sinh phải vận dụngnhững tri thức để giải quyết…Thông qua việc giải quyết các bài tập vấn đề học sinh cóthể thu nhận được những kiến thức mới, kỹ năng mới, phương pháp mới

- Cấu trúc bài học: Cấu trúc của bài học bài tập vật lý theo hướng giải quyết vấn

đề có thể biểu diễn qua sơ đồ 8:

Từ sơ đồ cấu trúc như trên, cho ta thấy rằng việc HS giải bài tập vấn đề là cơ hộitốt để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tư duy sáng tạo.

1.3.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành thí nghiệm vật lý [18]

- Mục tiêu dạy học: Theo tinh thần dạy học GQVĐ, bài học thực hành thí nghiệm

vật lý không chỉ dừng lại ở mục tiêu củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực hànhthí nghiệm mà còn vươn tới mục tiêu cao hơn là bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề,năng lực tư duy sáng tạo Vì vậy, cần phải biến nội dung một số bài thực hành thínghiệm truyền thống thành bài tập vấn đề

- Cấu trúc bài học thực hành thí nghiệm theo định hướng dạy học GQVĐ:

+ Giai đoạn 1: Tạo tình huống có vấn đề

Giai đoạn: nêu vấn đề

Giai đoạn: giải quyết

Thực hiện phương án, suy luận, thí nghiệm tìm kết quả

Phân tích kết quả tìm được

Trả lời câu hỏi bài tập

Sơ đồ 8: Sơ đồ cấu trúc dạy học GQVĐ trong bài học bài tập vật lý

Mỗi bài thí nghiệm thực hành là một vấn đề học tập (nhiệm vụ nhận thức) mà họcsinh phải giải quyết vừa bằng tư duy lý thuyết vừa bằng tư duy thí nghiệm “Vấn đề”trong bài thực hành thí nghiệm là việc biến bài thực hành thí có hướng dẫn chi tiết trongSGK thành bài tập thí nghiệm.

+ Giai đoạn 2: Nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề

Khác với thí nghiệm thực hành thông thường, thí nghiệm mà trong tài liệu hướngdẫn chi tiết các thao tác thí nghiệm, học sinh không cần phải xây dựng phương án thínghiệm và phương án xử lý số liệu thí nghiệm Ở thí nghiệm thực hành theo định hướngdạy học GQVĐ phương án thí nghiệm không cho sẵn mà chỉ đưa ra nhiệm vụ kèm điềukiện về dụng cụ thí nghiệm Cái mới của dạy học GQVĐ ở đây là phương pháp giảiquyết vấn đề, phương pháp suy luận trong sự vận động tổng hợp các phương pháp nhậnthức khoa học Kết quả học sinh không những có phương pháp, kỹ năng giải quyết mộtnhiệm vụ cụ thể được giao, củng cố các kiến thức liên quan trực tiếp mà còn được bồidưỡng năng lực giải quyết vấn đề trên bình diện tổng quát

+ Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng tri thức

Trong giai đoạn củng cố có thể tiến hành với các thiết bị có sẵn ở trường phổthông, với các đồ chơi có bán trên thị trường hoặc các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vậtliệu dễ tìm, các dụng cụ đơn giản do học sinh tự chế tạo…

Giai đoạn củng cố phải được giao cho học sinh dưới dạng những nhiệm vụ có nộidung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ của học sinh

- Hoạt động của GV và HS trong bài học thực hành thí nghiệm theo định hướngdạy học GQVĐ

Trong bài học thực hành thí nghiệm theo quan điểm dạy học GQVĐ, hoạt của

GV và HS được thể hiện trong bảng 4 [17]

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Định hướng khái quát chương trình hóa

bằng hệ thống câu hỏi để học sinh giải

Huy động kiến thức và kinh nghiệm trả lờicác câu hỏi của giáo viên để:

quyết vấn đề theo tiến trình của nhận thức

Vật lý

- Tìm phương án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thínghiệm

- Hiện thực hóa phương án thí nghiệm

- Đánh giá kết quả, báo cáo thí nghiệm

1.4 Cơ sở thực tiễn của dạy học giải quyết vấn đề

1.4.1 Tình hình nghiên cứu triển khai dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý [6]

Thuật ngữ “dạy học nêu vấn đề” xuất phát từ thuật ngữ “Orixtic” hay còn gọi làphương pháp phát kiến, tìm tòi Phương pháp này còn có tên gọi là “ Dạy học phát hiện

và giải quyết vấn đề”

Trên thế giới phương pháp này đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu như A JaGhecđơ, B E Raicôp,… vào những năm 70 của thế kỉ XIX Các nhà khoa học này đãnêu lên phương án tìm tòi, phát kiến trong dạy học nhằm hình thành năng lực nhận thứccủa học sinh bằng cách đưa học sinh vào hoạt động tìm kiếm ra tri thức, học sinh là chủthể của hoạt động học, là người sáng tạo ra hoạt động học Đây có thể là một trongnhững cơ sở lí luận của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Vào những năm 50 của thế kỉ XX, xã hội bắt đầu phát triển mạnh, đôi lúc xuấthiện mâu thuẫn trong giáo dục đó là mâu thuẫn giữa yêu cầu giáo dục ngày càng cao,khả năng sáng tạo của học sinh ngày càng tăng với tổ chức dạy học còn lạc hậu Chính

vì vậy, phương pháp “dạy học nêu vấn đề” hay còn gọi là “ Dạy học phát hiện và giảiquyết vấn đề” chính thức ra đời PP này đặc biệt được chú trọng ở Ba Lan V Okon –nhà giáo dục học Ba Lan đã làm sáng tỏ phương pháp này thật sự là một phương phápdạy học tích cực, tuy nhiên những nghiên cứu này chỉ dừng ở việc ghi lại những thựcnghiệm thu được từ việc sử dụng phương pháp này chứ chưa đưa ra đầy đủ cơ sở lí luậncho phương pháp này

Những năm 70 của thế kỉ XX, M I Mackmutov đã đưa ra đầy đủ cơ sở lí luậncủa phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

Ở nước ta, phương pháp dạy học nêu vấn đề lần đầu tiên được biết đến vào năm

1977 do dịch giả Phan Tất Đắc Về sau, nhiều nhà khoa học nghiên cứu phương phápnày như Lê Khánh Bằng, Nguyễn Bá Kim,….Tuy nhiên những nghiên cứu này chủ yếuchỉ nghiên cứu cho phổ thông và đại học

Trong những năm gần đây, đặc biệt với chủ trương đổi mới chương trình sáchgiáo khoa, đổi mới phương pháp dạy học thì phương pháp dạy học giải quyết vấn đềthật sự được đưa vào nhà trường phổ thông, và trở thành một trong những phương phápchủ đạo được sử dụng trong các nhà trường.

Trong lĩnh vực khoa học bộ môn, Vật lý là môn khoa học thực nghiệm Do đó,

để lĩnh hội được kiến thức vật lý trước hết học sinh phải có được năng lực tìm tòi, giảiquyết vấn đề, tự lực để chiếm lĩnh tri thức Phương pháp dạy học giải quyết vấn đềđược nhiều giáo viên vật lý sử dụng để hình thành kiến thức cho học sinh theo đúng ýnghĩa của môn học

Những năm gần đây, có nhiều đề tài nghiên cứu về dạy học giải quyết vấn đềtrong môn vật lý và đã mang lại những hiệu quả nhất định như: “Nghiên cứu vận dụngcác phương pháp nhận thức vào dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý trunghọc phổ thông” của PGS.TS Phạm Thị Phú (tổng kết đề tài cấp Bộ) góp phần làm sáng

tỏ cơ sở về dạy học giải quyếtvấn đề trong dạy học vật lý phổ thông, hiện thực hoá việcvận dụng phối hợp các phương pháp nhận thức vào dạy học giải quyết vấn đề Và nhiều

đề tài luận văn Thạc sĩ nghiên cứu dạy học một chương cụ thể theo định hướng dạy họcgiải quyết vấn đề góp phần làm sáng tỏ hơn cơ sở thực tiễn của dạy học giải quyết vấnđề

1.4.2 Thực trạng triển khai dạy học GQVĐ trong môn Vật lý ở huyện Tân Hồng - tỉnh Đồng Tháp

Huyện Tân Hồng - tỉnh Đồng Tháp là một huyện vùng sâu biên giới, phía bắctỉnh Rây-Veng (Campuchia), phía nam giáp huyện Tam Nông, phía tây giáp huyệnHồng Ngự, phía đông giáp huyện Tân Hưng (Long An) Huyện Tân Hồng được thànhlập từ năm 1989, với dân cư thưa thớt chủ yếu sống bằng nghề nông nghiệp

Về giáo dục, huyện Tân Hồng có hệ thống giáo dục tương đối ổn định; cấp trunghọc phổ thông có ba trường THPT đóng trên địa bàn huyện, chất lượng giáo dục củahuyện trong những năm gần đây có nhiều tiến bộ nhưng còn ở mức thấp so với mặtbằng chung của tỉnh

Lực lượng giáo viên trong huyện đa số là giáo viên được đào tạo từ các trườngđại học ở khu vực phía Nam như: Đại học Cần Thơ, Đại học Đồng Tháp, Đại học AnGiang, Đại học Huế mở tại Đồng Tháp, Đại học Sài Gòn… Trong môn Vật lý ở batrường THPT có tổng cộng là 15 giáo viên, trong đó 05 giáo viên tốt nghiệp Đại học

Cần Thơ, 09 giáo viên tốt nghiệp Đại học Huế mở tại Đồng Tháp, 01 giáo viên tốtnghiệp Đại học Vinh Có 02/15 giáo viên đạt danh hiệu giáo viên dạy giỏi cấp tỉnh.

Việc vận dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý ở cáctrường phổ thông trong huyện không đồng đều, chủ yếu tập trung vào các giáo viên cónăng lực chuyên môn vững, tâm huyết với nghề, được đào tạo từ các trường đại họcnhư: Đại học Cần Thơ, Đại học Sài Gòn… Tuy nhiên, trong ba năm gần đây cùng vớiviệc thực hiện chương trình sách giáo khoa mới, chủ trương đổi mới phương pháp dạyhọc theo hướng tích cực hoá hoạt động học sinh thì việc vận dụng phương pháp dạy họcgiải quyết vấn đề vào trong dạy học môn vật lý được nhiều giáo quan tâm và thườngxuyên sử dụng hơn

Qua điều tra thăm dò (phiếu điều tra kèm theo phụ lục 1) cho thấy số tiết sử dụng

phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý của giáo viên Vật lý THPT

ở huyện Tân Hồng học kỳ I năm học 2010 – 2011 được thể hiện qua bảng 4:

độ 1

Mức độ 2

Mức độ 3

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Lý thuyết dạy học GQVĐ cho thấy đây là một hướng dạy học nhằm hiện thựchóa chiến lược dạy học tập trung vào người học Thông qua các tình huống có vấn đềvừa sức kích thích được sự hứng thú, nhu cầu, niềm tin nhận thức cho học sinh, họcsinh hào hứng lao vào giải quyết vấn đề trên cơ sở những phương pháp của các nhàkhoa học với sự định hướng của giáo viên và kết quả là học sinh đã tiếp cận được trithức mới thông qua hoạt động tư duy của chính bản thân mình

Để triển khai dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý đạt hiệu quả cần đảmbảo các điều kiện như: nội dung tri thức khoa học cần phải được sắp xếp theo tiến trìnhnhận thức vật lý; thiết bị dạy học được xem là tiền đề vật chất quan trọng của dạy họcgiải quyết vấn đề; trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của giáo viên quyết định sựthành công của dạy học giải quyết vấn đề.

Sự thành công của việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề được thể hiện thôngqua các dấu hiệu như: học sinh có gặp khó khăn về nhận thức, có nhu cầu hứng thú giảiquyết vấn đề, có niềm tin vượt qua khó khăn và giải quyết được vấn đề; những đâudhiệu trên được cụ thể bằng hành động học sinh tự lực tham gia giải quyết vấn đề, suyđoán hiện tượng, đề xuất giả thuyết, kiểm tra xác nhận kết quả…

Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm chúng ta không thể phủ nhận rằng phươngpháp dạy học này vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như những khó khăn trong việc tìm

ra phương pháp nêu vấn đề, đòi hỏi sự nỗ lực cao và năng lực tốt từ cả người giáo viênlẫn học sinh,… Do đó, để khắc phục những nhược điểm trên và phát huy cao nhất tínhhiệu quả trong việc dạy học, chúng ta cần biết kết hợp linh hoạt nhiều phương pháptrong một bài giảng nhưng trong đó có một phương pháp giữ vai trò chủ đạo Mỗingười giáo viên cần nghiên cứu kĩ về tính chất, đặc điểm của bài học và có sự cân nhắc,chọn lựa kĩ lưỡng để có phương pháp giảng dạy phù hợp và hiệu quả cao nhất Mỗingười đều cần phát huy tính sáng tạo của mình trong việc truyền thụ tri thức, đồng thờicũng luôn biết tiếp thu, rút kinh nghiệm từ phương pháp dạy của các đồng nghiệp để tạohiệu quả cao nhất trong giảng dạy

Lý luận trên là những căn cứ khoa học quan trọng về dạy học GQVĐ mà giáoviên cần phải nắm vững, từ đó vận dụng một cách linh hoạt, hợp lý cho phù hợp vớiđiều kiện dạy học cụ thể và trình độ từng đối tượng học sinh, chắc chắn sẽ phát huyđược tính chủ động, sáng tạo của học sinh cũng như khả năng tiếp cận và giải quyết vấn

đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống

Trên cơ sở đó, trong chương 2 chúng tôi vận dụng lý thuyết trên để xây dựngtiến trình dạy học một số kiến thức cụ thể chương “Sóng cơ” sách giáo khoa vật lý 12chương trình nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Chương 2 DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “SÓNG CƠ” THEO ĐỊNH

HƯỚNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Vị trí, đặc điểm chương “Sóng cơ”

2.1.1 Vị trí chương “Sóng cơ” trong chương trình vật lý phổ thông

Trong chương trình vật lý phổ thông, chương “Sóng cơ” được bố trí ở chươngtrình lớp 12 sơ đồ 8 thể hiện vị trí của chương “Sóng cơ” trong chương trình vật lý phổthông

Kiến thức vật lý trong SGK Vậtlý 12 chương trình nâng cao được phân thành 10chương, số tiết dạy 105 tiết Trong đó “Sóng cơ” thuộc chương 3 và có số tiết học là 12tiết

2.1.2 Những thuận lợi trong triển khai dạy học GQVĐ chương “Sóng cơ”

Chương “Sóng cơ” - Vật lý 12 chương trình nâng cao có khối lượng kiến thứckhá lớn cả về định tính lẫn định lượng Trong 12 tiết dạy có 7 tiết lý thuyết, 2 tiết bàitập, 2 tiết thực hành và 1 tiết kiểm tra Kiến thức chương “Sóng cơ” có thể chia làm 3phần chính: Các đại lượng đặc trưng của sóng, phân loại sóng và các hiện tượng đặctrưng của sóng

Các đại lượng đặc trưng của sóng gồm các đặc trưng vật lý: biên độ sóng, tần sốsóng, chu kì sóng, vận tốc truyền sóng, năng lượng sóng và các đặc trưng sinh lý: độcao, âm sắc, độ to, cường độ âm là những kiến thức mới mẻ đối với học sinh Học sinhchỉ được kế thừa các khái niệm như biên độ, chu kỳ, tần số, năng lượng từ chương dao

Vật lý phổ thông

THCS

THPT

SÓNG CƠ

Sơ đồ 8: Vị trí chương “Sóng cơ” trong chương trình vật lý phổ thông

động cơ học, những khái niệm cơ bản về Âm được học từ vật lý lớp 7 nhưng về mặt bảnchất là những kiến thức mới đối với học sinh Đây cũng là một yếu tố khá quan trọng đểtriển khai dạy học theo định hướng giải quyết vấn đề ở mức độ 1 nêu vấn đề và ở mức

độ 2 tìm tòi, giải quyết một phần

Phân loại sóng cơ căn cứ vào phương dao động, phương truyền sóng có hai loạisóng: sóng dọc và sóng ngang đây là hai khái niệm hoàn toàn mới đối với học sinh, họcsinh tiếp thu kiến thức thông qua việc thiết kế, nêu vấn đề của giáo viên (mức độ 1);trong sóng dọc căn cứ vào tần số sóng có ba loại sóng: sóng hạ âm, sóng âm và sóngsiêu âm đây là những loại sóng gắn liền với cuộc sống thực tiễn: như việc trao đổi thôngtin của con người, một số loại vật, máy siêu âm… Học sinh có thể tham gia tìm hiểu vàgiải quyết một số vấn đề trong thực tế (mức độ 2) bằng sự tự lực của chính bản thânmình

Các hiện tượng đặc trưng của sóng như: giao thoa sóng, nhiễu xạ sóng, hiệntượng sóng dừng trên dây là những hiện tượng được xây dựng trên thí nghiệm thực giúphọc sinh có sự hứng thú muốn tìm hiểu về những hiện tượng liên quan như: xác định tốc

độ truyền âm trong không khí, vận tốc trưyền sóng trên dây, máy bắn tốc độ của cảnhsát giao thông…Giáo viên có thể xây dựng tình huống có vấn đề xuất phát từ thực tiễncuộc sống để học sinh tham gia xây dựng phương án và giải quyết vấn đề tình huống đặt

ra (mức độ 3)

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Sóng cơ” Vật lý 12 chương trình nâng cao

2.2.1 Mục tiêu dạy học chương “Sóng cơ” theo chuẩn kiến thức, kỹ năng [20,41]

- Phát biểu được các định nghĩa về sóng cơ, sóng dọc,

sóng ngang và nêu được ví dụ về sóng dọc, sóng

ngang

- Phát biểu được các định nghĩa về tốc độ sóng, bước

sóng, tần số sóng, biện độ sóng và năng lượng truyền

sóng

- Nêu được sóng âm, âm thanh, siêu âm, hạ âm là gì

- Nêu được cường độ âm và mức cường độ âm là gì

và đơn vi đo mức cường độ âm

- Nêu được ví dụ để minh hoạ khái niệm âm sắc

Trình bày sơ lược về âm cơ bản, các hoạ âm

- Nêu được các đặc trưng sinh lý (độ cao, độ to và âm

sắc) và các đặc trưng vật lý (tần số, mức cường độ và

các hoạ âm) của âm

- Mô tả được các hiện tượng sóng dừng trên một sợi

dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó

- Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt

nước và nêu được điều kiện để có sự giao thoa của hai

sóng

- Viết được phương trình sóng.

- Giải được các bài toán đơngiản về giao thoa và sóng dừng

- Giải thích được sơ lược hiệntượng sóng dừng trên một sợidây

- Xác định được bước sóng vàtốc độ truyền âm bằng phươngpháp sóng dừng

- Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm.

- Nêu được hiệu ứng Đốp-ple là gì? Công thức biến

đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng Đốp-ple

2.2.2 Mục tiêu bổ sung theo định hướng nghiên cứu

- Học sinh xác định được vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa trong hiện tượng giao

thoa hai sóng trên mặt nước

- Học sinh đề xuất được phương án và tổ chức thí nghiệm kiểm tra kết quả củahiện tượng giao thoa hai sóng trên mặt nước

- Học sinh đề xuất được phương án và tổ chức đo được vận tốc truyền sóng trênmột sợi dây

- Học sinh đề xuất được phương án và tổ chức đo được vận tốc truyền âm bằngphương pháp sóng dừng

- Giải thích được hiện tượng cộng hưởng âm, giải thích sơ lược về nguyên tắchoạt động của máy bắn tốc độ của cảnh sát giao thông

- Học sinh nắm được phương pháp tư duy khoa học, phương pháp giải quyết mộtvấn đề nhận thức

2.3 Nội dung cơ bản chương “Sóng cơ” Vật lý 12 chương trình nâng cao

2.3.1 Nội dung khoa học

a Phân biệt sóng và hạt [2]

Hạt và sóng là hai khái niệm lớn trong vật lý học cổ điển Hai khái niệm này làkhác hẳn nhau, chữ “hạt” gợi ra cho ta một nơi vật chất nhỏ xíu có thể truyền nănglượng; chữ “sóng” lại gợi ra cái đối lập, cụ thể là sự phân bố rộng rãi của năng lượng,chứa đầy khoảng không mà nó đi qua

b Các loại sóng

- Sóng cơ: Điểm đặc trưng chủ yếu của mọi sóng cơ là chúng bị chi phối bởi các

định luật Newton,và chúng cần có một môi trường vật chất để tồn tại

- Sóng điện từ: không cần có môi trường vật chất để tồn tại, mọi sóng điện từ đều

đi qua chân không với cùng tốc độ c (c = 299972,458 m/s tốc độ ánh sáng)

- Sóng vật chất: trong một số điều kiện hạt vật chất (như electron) được mô tả

như một sóng (gọi là sóng vật chất) Sóng vật chất được chi phối bằng các định luật củavật lí lượng tử

Trong khuôn khổ luận văn này, tôi trình bày một số kiến thức khoa học về sóngcơ

c Sóng cơ

- Định nghĩa: Những dao động cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi gọi là

sóng cơ

- Mô tả sóng cơ bằng hàm sóng

+ Hàm sóng: x2-x1 = v(t2-t1) hay

v

x t v

Sóng được biễu diễn dạng phức

+ Phương trình sóng: u = u(r,t) = u (x,y,z, t)

Sóng truyền theo phương Ox (O: gốc toạ độ)

Tại O: u0 = u(0,t)

Tại M: Kích động tại M ở thời điểm t giống như kích động tại O ở thời điểm (t –x/v): uM = u(t – x/v)

Nghiệm tổng quát của phương trình sóng : u (x,t) = f (t – x/v) + j (t + x/v)

+ Năng lượng sóng: Trong môi trường vật chất có sóng truyền qua, phần tử môitrường bị kích động nhận được năng lượng từ nguồn sóng; dao động được truyền đi thìnăng lượng cũng được truyền năng lượng cũng được truyền đi trong môi trường Sóng là

sự truyền dao động trong môi trường đồng thời cũng là sự truyền năng lượng sóng; nănglượng sóng trong phần tử thể tích môi trường tỉ lệ với thể tích đó, với khối lượng riêng

(const) v

x t v

x t v

x t v

x

n

3 3

2 2

1

 ( )

) (

Re Re

) ,

x t i

Ae Ae

t x

t1

x

X2O

T2

của mơi trường, với bình phương tần số và biên độ sĩng, năng lượng đĩ gồm động năng

và thế năng tương tác của các phân tử trong mơi trường đĩ Nếu sĩng cĩ dạng



t A

Vf

.Mật độ năng lượng sĩng w là năng lượng chứa trong một đơn vị thể tích của mơitrường w W V

Trong chương trình vật lý phổ thơng năng lượng sĩng chưa được đề cập đến vềmặt định lượng vì tính phức tạp, chỉ giới thiệu về mặt định tính: truyền sĩng là truyềnnăng lượng, năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sĩng

- Phân loại sĩngcơ:

+ Sóng ngang : phương dao động vuông góc với phương truyền (Thí dụ : cácgợn sóng tròn trên mặt nước)

+Sóng dọc : phương dao động song song với phương truyền (thí dụ : sự néndãn lan truyền trong một lò xo căng thẳng)

Chất rắn lan truyền được cả sóng dọc và sóng ngang

Chất lỏng và chất khí chỉ lan truyền sóng dọc (ngoại trừ mặt thoáng chất lỏngtruyền cả sóng ngang)

+ Sự truyền pha dao động trên một phương:

- Các đại lượng đặc trưng của sóng:

+ Vận tốc sóng: là quãng đường sóng truyền đi được sau một đơn vị thời gian

Vận tốc sóng dọc trong môi trường đẳng hướng:





E v hay

Với G là suất trượt của môi trường

+ Chu kỳ và tần số sóng: Chu kỳ T và tần số sóng là chu kỳ và tần số của các

phần tử dao động của môi trường

+ Bước sóng: là quãng đường mà sóng truyền được trong thời gian bằng một chu

kỳ

f

v T