Nghiên cứu dạy học chương dao động cơ vật lí 12 nâng cao theo định hướng giải quyết vấn đề

Theo I.F.Kharlamop có thể hiểu DHGQVĐ là sự tổ chức quá trình dạyhọc bao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề trong giờ học,kích thích họcsinh để họ có nhu cầu giải quyết những vấn đề nả

TR¦êNG §¹I HäC VINH

TrÇn thÞ thanh

NGHI£N CøU D¹Y HäC CH¦¥NG "DAO

§éNG C¥"

VËT Lý 12 N¢NG CAO THEO §ÞNH H¦íNG

GI¶I QUYÕT VÊN §Ò

LUËN V¡N TH¹C SÜ GI¸O DôC HäC

Vinh - 2009

TR¦êNG §¹I HäC VINH

TrÇn thÞ thanh

NGHI£N CøU D¹Y HäC CH¦¥NG "DAO §éNG C¥"

VËT Lý 12 N¢NG CAO THEO §ÞNH H¦íNG

GI¶I QUYÕT VÊN §Ò

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ

Mã số: 60.14.10

LUËN V¡N TH¹C SÜ GI¸O DôC HäC

C¸n bé híng dÉn khoa häc:

PGS TS NguyÔn quang l¹c

Vinh - 2009

Mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

2 Mục đích nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Giả thuyết khoa học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

7 Cấu trúc luận văn

Chương 1 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý

1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

1.1.3.2 Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề, hợp thức hoá kiến thức, kỹ năng

1.1.3.2 Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề, hợp thức hoá kiến thức, kỹ năng

1.2 Các phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý

1.2.1 Phương pháp tương tự

1.2.2 Phương pháp thực nghiệm

1.2.3 Phương pháp mô hình hoá

1.2.4 Phương pháp giả thuyết

1.2.5 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng

học vật lý thành phương pháp GQVĐ trong dạy học vật lý

1.3.1 Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

1.3.3 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề, các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

1.5 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề

1.5.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới

1.5.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lý

1.5.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành thí nghiệm vật lý

Kết luận chương 1

Chương 2 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề ở chương "Dao động cơ" Vật lý 12 nâng cao

2.1 Kiến thức khoa học cơ bản về dao động cơ học

2.1.1 Các loai dao động cơ học

2.1.2 Dao động điều hòa

2.1.3 Một số hệ dao động điều hòa

2.2 Mục tiêu dạy học chương "Dao động cơ"

2.3 Cấu trúc logic chương "Dao động cơ" vật lý 12 nâng cao

2.4 Bảng đối chiếu nội dung chính của SGK vật lý 12 CCGD

2.5 Thực trạng dạy học chương "Dao động cơ" vật lý 12 ở một số trường THPT- Tỉnh Thanh Hóa

2.6 "Vấn đề hóa" nội dung dạy học chương "Dao động cơ"

2.7 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học chương "Dao

động cơ" theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

2.7.2 Tiến trình dạy học bài 06: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ (tiết 2)

2.7.3 Tiến trình dạy học bài 08: Năng lượng trong Dao động điều hòa

2.8 Bài tập vấn đề

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm

3.2 Đối tượng thực hiện

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm

3.4 hương pháp thực nghiệm

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

3.5.1 Nhận xét chung

3.5.2 Xử lý kết quả học tập

Kết luận chương 3

Kết luận

Tài liệu tham khảo

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nâng cao chất lượng dạy học trong nhà trường luôn là vấn đề cấp thiếtđặt ra cho các nhà nghiên cứu giáo dục,các nhà quản lý và mỗi giáo viên: tìmnhững giải pháp khác nhau,cùng hướng tới một mục đích là đào tạo nhữngcon người có tri thức, năng động sáng tạo,sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của thựctiễn xã hội đang phát triển

Trong nghị quyết TW2 khoá VIII (12/1996) của Đảng ta đã chỉ ra mộtyêu cầu cấp bách: " đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đàotạo,khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạocủa người học,từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiệnhiện đại vào quá trình dạy học,đảm bảo điều kiện và thời gian tự học,tựnghiên cứu cho học sinh "

Một trong những con đường thích hợp để từng bước đưa giáo dục nước

ta hội nhập vào xu thế phát triển chung của giáo dục thế giới trong điều kiệncủa nước ta hiện nay là phải vận dụng một cách sáng tạo các chiến lược dạyhọc tiên tiến,trong đó có dạy học giải quyết vấn đề Bởi vì, trong dạy học giảiquyết vấn đề, học sinh vừa nắm được tri thức mới,vừa nắm được phươngpháp chiếm lĩnh tri thức đó

Môn vật lý trong nhà trường phổ thông nước ta là môn học tích hợp sự

"tìm hiểu tự nhiên và xã hội" giúp cho học sinh có được hành trang cơ bản đểtham gia học nghề, tham gia sản xuất hay đi sâu vào quá trình nghiên cứu thếgiới vật chất

Chương "Dao động cơ" vật lý 12 nâng cao là chương có vị trí quantrọng trong chương trình vật lý 12,có nhiều khả năng vận dụng lý thuyết dạyhọc giải quyết vấn đề

Chưa có đề tài nào nghiên cứu,vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào

dạy học chương này.Vì thế, tôi quyết định chọn đề tài: Nghiên cứu dạy học chương "Dao động cơ" vật lý 12 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề ở chương dao động

cơ (vật lý 12 nâng cao) nhằm góp phần nâng cao chất lượng chiếm lĩnh trithức và bồi dưỡng tư duy cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cơ sở lý luận về dạy học giải quyết vấn đề

- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Chương "Dao động cơ"-vật lý 12 nâng cao

- Dạy học giải quyết vấn đề ở chương " Dao động cơ " vật lý 12 nâng cao

4 Giả thuyết khoa học

Có thể xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức ở chương "Daođộng cơ" theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề đáp ứng yêu cầu về tínhkhoa học, tính sư phạm, từ đó góp phần nâng cao chất lượng chiếm lĩnh trithức và bồi dưỡng phương pháp nhận thức, kỹ năng tư duy,năng lực giảiquyết vấn đề cho học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận vấn đề phát huy tính tích cực của học sinh 5.2 Nghiên cứu lý luận về dạy học giải quyết vấn đề.

5.3 Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa vật lý 12.

5.4 Nghiên cứu nội dung chương "Dao động cơ" - vật lý 12 nâng cao 5.5 Tìm hiểu thực trạng nhận thức và vận dụng dạy học giải quyết vấn

đề ở một số trường THPT - Tỉnh Thanh Hoá

5.6 Xây dựng tiến trình dạy học chương "Dao động cơ" vật lý 12 nâng

cao theo tinh thần dạy học giải quyết vấn đề

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

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu liên quan từsách báo, internet để giải quyết vấn đề đặt ra trong luận văn

- Phương pháp điều tra: Tìm hiểu thực tế dạy học ở trường THPT, traođổi kinh nghiệm với giáo viên, thăm dò học sinh để tìm hiểu tình hình dạyhọc vật lý hiện nay

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

+ Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài của chương "Dao động vật lý 12 nâng cao

cơ"-+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm có đối chứng để đánh giá hiệu quả

sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

- Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toánhọc để xử lý các kết quả thực nghiệm sư phạm

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, Nội dung của luậnvăn gồm có 3 chương:

Chương 1: Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lý

Chương 2: Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề cho chương"Dao độngcơ"- vật lý 12 nâng cao

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG MÔN VẬT LÝ

1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

Từ đầu thế kỷ XX, sự thúc bách của xã hội đòi hỏi nhà trường phải cảitiến phương pháp dạy học.Và các phương pháp dạy học truyền thống dần dầnđược chuyển hoá trở thành các phương pháp dạy học tích cực, trên cơ sở vậndụng các thành tựu của tâm lý học và triết học về lý thuyết hoạt động vào điềukiện của nhà trường.Vào giữa thế kỷ này đã xuất hiện thuật ngữ: "dạy học gợivấn đề", "dạy học giải quyết vấn đề", "dạy học nêu vấn đề" Về sau người tacho rằng dạy học nêu vấn đề cần được coi như tên gọi để chỉ cơ sở cácphương pháp dạy học có khả năng kích thích học sinh tham gia vào hoạt độngnhận thức một cách tích cực và liên tục dưới sự chỉ đạo của giáo viên

Theo I.F.Kharlamop có thể hiểu DHGQVĐ là sự tổ chức quá trình dạyhọc bao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề trong giờ học,kích thích họcsinh để họ có nhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vàohoạt động nhận thức tự lực 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 mìnhthông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới

Theo V.Ôkôn có thể hiểu DHGQVĐ dưới dạng chung nhất, đó là toàn

bộ các hoạt động tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt vấn đề,chú ý giúp

đỡ những điều kiện cần thiết để học sinh giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giảiquyết vấn đề đó rồi hệ thống hoá và củng cố tri thức thu nhận được

Nguyễn Quang Lạc cho rằng DHGQVĐ là một hình thức dạy học trong

đó học sinh được coi như "nhà khoa học trẻ" tự giác và tích cực tổ chức cácquá trình xây dựng "tri thức mới cho bản thân" Hoạt động đó được diễn ra

giống như "hoạt động nghiên cứu khoa học" mặc dù kết quả của nó là tìm thấynhững điều đã có trong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với học sinh.Người giáo viên phải thực sự quan tâm đến nội dung khoa học mà học sinh đãxây dựng được lẫn phương pháp hoạt động của HS để đạt được điều đó

Dạy học giải quyết vấn đề không phải là một phương pháp dạy học cụthể đơn nhất, mà là một tập hợp nhiều phương pháp dạy học liên kết chặt chẽvới nhau và bổ sung cho nhau, trong đó phương pháp xây dựng bài toánƠrixtic (tạo ra tình huống có vấn đề) giữ vai trò trung tâm chỉ đạo, gắn bó vớicác phương pháp dạy học khác thành hệ thống toàn vẹn

Dạy học giải quyết vấn đề có thể được vận dụng vào bất kỳ phương phápnào, làm biến đổi cấu trúc và bản chất của phương pháp ấy thành một phươngpháp mới có chất lượng cao hơn trước Vì vậy dạy học giải quyết vấn đề cầnđược coi như tên gọi để chỉ cơ sở của các phương pháp dạy học có khả năngkích thích HS tham gia vào hoạt động nhận thức một cách chủ động, tích cực

và liên tục dưới sự chỉ đạo của GV Chính vì vậy, cần để cho dạy học giảiquyết vấn đề - Ơrixtic được thâm nhập vào các phương pháp dạy học khác mộtcách rộng rãi, để tạo điều kiện cho việc cải tiến các phương pháp dạy họctruyền thống, từ đó mà nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình dạy học

1.1.2, Vấn đề và tình huống có vấn đề

a Vấn đề

"Vấn đề" là bài toán mà cách thức hình thành hay kết quả của nó chưađược HS biết trước, nhưng học sinh đã nắm được những kiến thức và kỹ năngxuất phát, để từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả hay cách thức hình thành bàilàm Nói cách khác, đó là câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, nhưng cóthể bắt tay vào tìm kiếm lời giải đáp"[4,89]

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

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

lời giải

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

Vấn đề không phải là câu hỏi mà HS đã biết trước câu trả lời, cũngkhông phải là câu hỏi mà HS chưa có phương tiện để mà tìm tòi câu trả lời

Cùng một bài toán nhưng nó có thể là vấn đề đối với cấp học này màkhông phải là vấn đề đối với cấp học khác

Vấn đề còn được đặc trưng ở chỗ, để giải quyết nó người ta không nêulên chính xác những điều kiện tìm kiếm, các dẫn liệu ban đầu Tất cả nhữngcái đó phải do người giải quyết định Vì vậy vấn đề có thể có nhiều lời giải,nhưng bất cứ vấn đề nào cũng có dạng của một bài toán mặc dù không phải làbài toán nào cũng mang tính chất nêu vấn đề

b Tình huống có vấn đề

* Khái niệm tình huống có vấn đề:

"Tình huống có vấn đề" là tình huống mà học sinh tham gia gặp mộtkhó khăn, học sinh ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó vàcảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết được, do đó bắttay vào việc giải quyết vấn đề [14, 24]

Nhà giáo dục Xô viết Rubinstein đã khẳng định:" Tư duy bắt đầu từtình huống có vấn đề

Tình huống có vấn đề được GV "cấy vào" hoạt động nhận thức của HSchứa đựng mâu thuẫn khách quan (vốn tồn tại giữa trình độ tri thức đã biết vàtri thức phải chiếm lĩnh) Nhờ nghệ thuật sư phạm của GV làm cho HS nhận

ra mâu thuẫn đó và tự HS có nhu cầu muốn giải quyết nó Mặt khác GV phảilàm cho HS thấy rõ rằng họ đã có đủ vốn liếng tri thức và năng lực để có thểgiải quyết mâu thuẫn đó nếu họ có sự cố gắng và nỗ lực trong nhận thức Từ

đó mà HS có hứng thú có sự ham muốn tham gia vào việc giải quyết mâuthuẫn đó Vậy là mâu thuẫn khách quan chuyển thành mâu thuẫn chủ quan

của bản thân HS, lúc này HS ở trạng thái tâm lý đặc biệt - trạng thái có vấn

đề, hưng phấn nhận thức được kích thích và động cơ hoạt động xuất hiện

Tình huống có vấn đề mà GV đưa ra phải vừa sức đối với HS Nếu quáđơn giản sẽ không gây được sự kích thích mà còn tạo ra sự thờ ơ coi thường.Ngược lại nếu quá khó sẽ gây cho HS sự bất lực và cũng tạo ra sự thờ ơ do biquan Đồng thời với tính vừa sức là tính mới lạ của bài toán nhận thức nhằmkích thích sự tò mò, thắc mắc, do đó có hứng thú và lòng khao khát nhận thứccủa HS

Như vậy tình huống có vấn đề xuất hiện khi HS ý thức được rõ ràng nộidung, yêu cầu vấn đề cần giải quyết và sơ bộ nhận thấy mình có khả năng giảiquyết vấn đề nếu có cố gắng suy nghĩ và tích cực hoạt động

* Các kiểu tình huống có vấn đề:

- Tình huống nghịch lý và tình huống không phù hợp: Qua một câu

chuyện, một thí nghiệm, mô hình GV đưa ra một vấn đề ngược với dự đoáncủa HS, ngược với quan niệm thông thường trong sinh hoạt và trong cuộcsống của họ HS sẽ cho là vô lý là không thể tin được và sẽ xuất hiện trạngthái xung đột tâm lý gây thắc mắc nhận thức cho họ

Ví dụ: Một cây cầu bắc ngang sông Phô-tan-ka ở Xanh Pe-tec-bua(Nga) được thiết kế và xây dựng đủ vững chắc cho 300 người đồng thời điqua Năm 1906, có một trung đội bộ binh gồm 36 người đi đều bước qua cầu,cầu gẫy

Ở đây có sự trái ngược giữa quan niệm và kết quả thực tế tạo nênnghịch lý

Trong những tình huống nghịch lý khi giải quyết vấn đề buộc phải lýgiải và tìm hiểu nguyên nhân về mặt khoa học của hiện tượng

- Tình huống lựa chọn và tình huống bác bỏ: GV làm xuất hiện tình

huống chứa đựng nhiều giải pháp hoặc nhiều kết quả, yêu cầu HS phải bác bỏ

một hoặc một số giải pháp, và chỉ được lựa chọn một hoặc một số cái còn lại,

do đó đòi hỏi HS phải cân nhắc lựa chọn để giải quyết được vấn đề đặt ra

Ví dụ: Arixtôt cho rằng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ

Tình huống bác bỏ bằng các thí nghiệm kiểm chứng

- Tình huống gây ra sự xung đột: Đây là trường hợp " bài toán nhận

thức " sẽ xuất hiện và được chấp nhận khi có những kết quả hoặc những sựgiải thích trái ngược nhau, đối lập nhau về cùng một sự kiện, một hiện tượngnào đó HS sẽ tham gia nghiên cứu và bằng những luận cứ xác đáng để côngnhận một kết quả, một lý thuyết đúng đắn phản ánh sự việc trên

Ví dụ: ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt nhưng tại saokhông giải thích được các định luật quang điện bằng thuyết sóng ánh sáng ?

- Tình huống ứng dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn: Tình huống có vấn

đề theo dạng này được tạo nên khi gặp những sự kiện, hiện tượng trong thựctiễn liên quan đến việc vận dụng tri thức vật lý

Ví dụ: các ứng dụng của tia laser, máy siêu âm, các vệ tinh Đều có thểkích thích sự hưng phấn của thần kinh, tạo không khí sôi nổi trong giờ học

Việc tách ra các kiểu tạo tình huống có vấn đề như trên chỉ có tínhtương đối, một sự kiện cụ thể trong nghiên cứu có thể đồng thời có sự thamgia của một vài tình huống có vấn đề thuộc các loại khác nhau

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề có thể chia làm ba giai đoạn:

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Đây là giai đoạn làm xuất hiện bài toán nhận thức trong HS, là giaiđoạn làm nảy sinh tình huống có vấn đề Nó có nhiệm vụ kích thích thần kinhhoạt động tạo cho HS một trạng thái hưng phấn cao độ, HS có nhu cầu hoạtđộng và có thái độ sẵn sàng lao vào công việc

Nội dung hoạt động của GV là "cấy" được mâu thuẫn khách quan giữatrình độ tri thức đã biết và tri thức cần chiếm lĩnh vào ý thức của HS Phải lưu

ý đạt được yêu cầu: Việc giải quyết mâu thuẫn đó không quá dễ dàng và cũngkhông quá khó đối với HS Tiếp theo GV phải khơi nguồn tiềm lực ở HS để

HS thấy được họ đã có vốn liếng tri thức, chỉ cần họ cố gắng thì sẽ tự lực giảiquyết được mâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận " bài toánnhận thức", tiếp nhận "vấn đề" và chuyển sang trạng thái sẵn sàng tích cựchoạt động

1.1.3.2 Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề, hợp thức hoá kiến thức, kỹ năng

Đây là giai đoạn rất quan trọng, bởi vì ở đây HS sẽ dần dần làm quenvới phương pháp nghiên cứu của nhà vật lý học, ở mức độ tập dượt xây dựngkiến thức để phản ánh bản chất của những sự kiện thực tế

Các bước chủ yếu của giai đoạn này gồm:

- Tìm kiếm việc xây dựng giả thuyết khoa học, cần hướng dẫn để HSbiết cách quan sát sự kiện (có thể qua mô hình hoặc thí nghiệm, hay quan sátvới những kiến thức đã có)

- Khi có giả thuyết, GV cần chỉ đạo, hướng dẫn để HS thảo luận cácphương án đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó

- Cuối cùng là chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết.Thông thường việc giải bài toán nhận thức được chia thành những bàitoán nhỏ, trung gian Mỗi bài toán trung gian sẽ được đặt ra như một vấn đềmới, do đó HS liên tiếp được đặt vào các tình huống có vấn đề Bằng nghệthuật sư phạm của mình GV sẽ giúp cho việc xây dựng các bài toán trunggian như là một chuỗi liên kết các mắt xích liên tục của các chu trình hoạtđộng, kích thích động cơ học tập, tổ chức điều khiển quá trình đó, kiểm tra kếtquả hoạt động Mỗi bài toán trung gian được coi là một chu trình nhỏ trongchu trình lớn

.1.1.3.3 Giai đoạn củng cố và vận dụng tri thức

Trong giai đoạn cuối cùng này cần đảm bảo các mặt sau:

- Tổng kết và hệ thống hoá tri thức mới đã xây dựng thông qua việcgiải quyết vấn đề

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

- Nêu vấn đề mới có liên quan đến tri thức vừa mới xây dựng được theotinh thần tìm tòi, nghiên cứu

Ở giai đoạn này HS vừa củng cố được kiến thức, vừa được luyện tậpgiải quyết vấn đề mới, từ đó tư duy sáng tạo được phát triển

Có thể mô hình hoá các giai đoạn của dạy học giải quyết vấn đề theo sơ

Giải quyết vấn đề:suy đoán,thực hiện giải pháp

Kiểm tra,xác nhận kết quả: xét sự phù hợp của

lý thuyết với thực tiễn

Giai đoạn 3:

Củng cố và vận

dụng tri thức

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: Các giai đoạn của dạy học giải quyết vấn đề

1.2 Các phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý

Giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý là quá trình nhà nghiên cứu

sử dụng các phương pháp, phương tiện khác nhau theo con đường của chutrình sáng tạo khoa học để tìm câu trả lời Kết quả của quá trình giải quyếtvấn đề có thể là một lý thuyết mới, định luật mới, ứng dụng mới

Để giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý nhà vật lý sử dụng cácphương pháp sau:

1.2.1 Phương pháp tương tự

- Định nghĩa: Phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoahọc với việc sử dụng sự tương tự giữa đối tượng cần nghiên cứu với đối tượng

đã được nhận thức, đã biết

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

+ Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu đã

có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu

+ Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữachúng Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là dấu hiệu bảnchất của các đối tượng này hay không

+ Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiêncứu bằng suy luận tương tự

+ Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra có tính chất giả thuyết

đó ở đối tượng cần nghiên cứu Nếu các kết luận rút ra không đúng đối vớiđối tượng cần nghiên cứu thì phải lựa chọn đối tượng khác để đem so sánh

- Vai trò của phương pháp tương tự:

Cho phép nhà nghiên cứu đưa ra những phỏng đoán bước đầu, sẽ đượcnghiên cứu tiếp bằng các phương pháp khác, là một yếu tố kích thích sự ra đờicủa giả thuyết khoa học

- Sự cần thiết của việc sử dụng phương pháp tương tự trong dạy họcvật lý:

+ Quá trình hướng dẫn HS giải quyết các vấn đề học tập, HS được rènluyện một loạt thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối liên hệ cótính khái quát, có tính quy luật của các sự vật, hiện tượng

+ Phương pháp tương tự có tính hệ thống sâu sắc của các kiến thức vì

nó tạo điều kiện cho HS liên kết cái chưa biết với cái đã biết, phát hiện nhữngmối liên hệ giống và khác nhau giữa các hiện tượng

+ Sử dụng phương pháp tương tự làm cho HS dễ hình dung các hiệntượng, quá trình vật lý không thể quan sát trực tiếp được hoặc điều kiện thiết

bị thí nghiệm chưa cho phép

1.2.2 Phương pháp thực nghiệm

- Định nghĩa: Phương pháp thực nghiệm bao gồm tất cả các khâu củaquá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệmhoặc quan sát, đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giảthuyết, xử lý kết quả và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu

- Các giai đoạn cơ bản của phương pháp thực nghiệm:

+ Giai đoạn 1: GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một

vài thí nghiệm và yêu cầu HS dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyênnhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó

+ Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng câu trả lời dự

đoán ban đầu (xây dựng giả thuyết) dựa vào sự quan sát tỉ mỉ, kinh nghiệmbản thân và những kiến thức đã có

+ Giai đoạn 3: Dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra một

hệ quả logic từ giả thuyết: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mốiquan hệ giữa các đại lượng vật lý

+ Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để

kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm

không Nếu phù hợp thì giả thuyết trở thành chân lý, nếu không phù hợp thìphải xây dựng giả thuyết mới.

+ Giai đoạn 5: Học sinh ứng dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán

một số hiện tượng mới trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật

- Vai trò của phương pháp thực nghiệm:

Nhờ phương pháp thực nghiệm mà nhà nghiên cứu đề xuất được trithức mới, khái niệm mới, định luật mới

Cung cấp những bằng chứng thực nghiệm cần thiết cho việc đối chiếuhợp thức hoá, khẳng định giá trị hoặc chỉnh lý, bổ sung hay bác bỏ nhưng kếtluận đã có trước đây, dẫn đến sự hình thành lý thuyết mới

1.2.3 Phương pháp mô hình hoá

- Khái niệm: Nếu dựa trên việc xây dựng mô hình lý thuyết (mô hình

trong tư duy) của đối tượng gốc và nghiên cứu trên mô hình (tiến hành thínghiệm trong tư duy bằng các thao tác lý thuyết, thao tác logic) để đưa ra câutrả lời có tính chất là một điều tiên đoán về đối tượng gốc (sẽ kiểm tra, đốichiếu với thực nghiệm) thì phương pháp nhận thức này được gọi là phươngpháp mô hình hoá (hay phương pháp mô hình)

- Các giai đoạn của phương pháp mô hình:

+ Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tượng gốc, tập hợpcác sự kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hình

+ Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

Thông thường do kết quả của sự tương tự, người ta đi đến hình dung sơ

bộ về sự vật, hiện tương cần nghiên cứu, tức là đi đến một mô hình sơ bộchưa đầy đủ

+ Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lý thuyết

Sau khi xây dựng mô hình, nhà nghiên cứu áp dụng những phươngpháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hình và thu được

kết quả, những thông tin mới Đối với các mô hình vật chất thì người ta làmthí nghiệm thực trên mô hình Còn đối với mô hình lý tưởng thì tiến hành thaotác tư duy trên mô hình, tức là áp dụng những phép tính hay những phép suyluận logic trên các ký hiệu.

+ Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra

Kiểm tra sự đúng đắn của mô hình bằng cách đối chiếu kết quả thuđược từ mô hình với những kết quả thu được trực tiếp từ đối tượng gốc tìmgiới hạn áp dụng kiến thức cho đối tượng gốc

- Vai trò của phương pháp mô hình

Nhờ phương pháp mô hình ta thu được các kết luận với tư cách là cácthuyết khoa học, chúng cho phép nhà nghiên cứu:

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

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

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

- Sự cần thiết của việc sử dụng phương pháp mô hình hoá trong dạyhọc vật lý:

Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, khuôn khổ bài học khôngcho phép chúng ta tổ chức quá trình học tập sao cho học sinh hoàn toàn tự lực

"khám phá lại" các định luật vật lý, xây dựng các mô hình, nhưng cũng hoàntoàn đủ để cho họ "trải qua" những giai đoạn của sự phát minh khoa học,hiểu được ý nghĩa của các sự kiện xuất phát, vai trò của các mô hình, tầmquan trọng của sự kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả lý thuyết Thông

thường ta ít có điều kiện áp dụng được đầy đủ các giai đoạn của phươngpháp mô hình để giải quyết một vấn đề nhận thức Tuỳ theo hoàn cảnh cụthể về trình độ HS, nội dung vấn đề, phương tiện thí nghiệm mà GV định ramức độ tham gia của HS một cách hợp lý vào các giai đoạn của phươngpháp mô hình.

1.2.4 Phương pháp giả thuyết

- Khái niệm: Phương pháp giả thuyết là phương pháp nhận thức củanhà nghiên cứu dựa trên việc đề xuất một điều giả định nào đó để từ đó đưa ra

sự giải thích hay tiên đoán sự kiện (câu trả lời) nhờ những lý thuyết đã có vànhờ sự suy luận logic hợp quy luật

- Các giai đoạn cơ bản của phương pháp giả thuyết:

+ Giai đoạn 1: Quan sát thực tế hoặc phân tích cơ sở lý thuyết đã cósẵn, so sánh đối chiếu với những hiểu biết đã có về hiện tượng, sơ bộ đề raphỏng đoán ban đầu

+ Giai đoạn 2: Chính xác hoá phỏng đoán, xây dựng mô hình đơn giản

về hiện tượng, cho phép tính toán sơ bộ những hệ quả của nó dựa trên cơ sởnhững phân tích lý thuyết

+ Giai đoạn 3: Phát biểu giả thuyết được đề xuất một cách hoàn chỉnh

- Vai trò của phương pháp giả thuyết:

Nhờ phương pháp giả thuyết nhà nghiên cứu đề ra được các giả thuyếtkhoa học, từ đó có thể giải thích, tiên đoán các sự kiện và tiếp tục sử dụng cácphương pháp mô hình hoá, phương pháp thực nghiệm để xây dựng tri thức mới

1.2.5 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng

- Khái niệm: Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng là phương phápnhận thức dựa trên việc hình dung một thí nghiệm lý tưởng (không thể thựchiện được trong thực tiễn hoặc hiện tại chưa có điều kiện thực hiện) và tiếnhành trong tư duy, thực hiện các thao tác lý thuyết, chứ không phải là thao tác

vật chất, phân tích đối tượng tuân theo các định luật thực nghiệm đã biết đểrút ra câu trả lời, là sự đề xuất một khái niệm, một định luật hay một giảthuyết nào đó.

- Các giai đoạn cơ bản của phương pháp thí nghiệm tưởng tượng:

+ Giai đoạn 1: Phân tích các thí nghiệm thực, hiện tượng thực để đặtvấn đề cho sự nghiên cứu tiếp theo

+ Xây dựng một mô hình lý tưởng để thay thế đối tượng cần nghiêncứu trong thí nghiệm tưởng tượng Mô hình này vận động theo những quyluật xác định trong các điều kiện lý tưởng bao gồm cả "các máy móc dụng cụ"được lý tưởng hoá

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

+ Giai đoạn 4: Phân tích những kết luận thu được, suy luận từ nhữngkết luận đó ra các hệ quả mới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực

có thể tiến hành tiếp theo mà từ trước đến nay chưa biết

- Vai trò của phương pháp thí nghiệm tưởng tượng: là một phươngpháp quan trọng để tiếp cận bản chất sự vật, là cầu nối giữa thực nghiệm và lýthuyết, cần thiết để hình thành một số khái niệm khoa học, xây dựng các địnhluật hoặc thuyết tổng quát của hiện tượng dựa trên sự lý tưởng hoá, khái quáthoá, ngoại suy các thí nghiệm thực đã có trước

1.3 Chuyển hóa các phương pháp GQVĐ trong nghiên cứu khoa học vật

lý thành phương pháp GQVĐ trong dạy học vật lý

Để giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của HS thì GVcần tập dượt cho họ giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng phương pháp củacác nhà nghiên cứu vật lý Dựa theo những cách mà các nhà nghiên cứu

thường dùng để giải quyết các vấn đề khoa học kỹ thuật, có thể hướng dẫn HSgiải quyết vấn đề trong học tập bằng các phương pháp sau: [11,146]

1.3.1 Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết

Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có ý nghĩa làthoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết không thấy ngay mối quan hệ của

nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luậthay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích,tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết Kiểu hướng dẫnnày thường gặp khi học sinh vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa cóphương pháp, quy trình hữu hiệu Có 3 trường hợp phổ biến sau:

a) Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữvật lý

Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hàng ngày không giốngnhư ngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc vật lý Nếu không chuyểnsang được ngôn ngữ vật lý thì không thể nào áp dụng được những quy luật,quy tắc đã biết

Ví dụ: Giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy hãm phanh đột ngộtngười lại ngã về phía trước Mới nghe không thấy có định luật vật lý nào nóiđến "xe đang chạy" "ngã" và "hãm phanh đột ngột", khi ta phân tích kỹ ýnghĩa của các cụm từ này, học sinh dễ nhận ra sự quen thuộc của quán tính và

sẽ giải thích được hiện tượng

b) Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp chiphối bởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phốibởi một nguyên nhân, một định luật đã biết

c) 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

Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biếtnêu trên có tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho học sinh tìm tòi sáng tạo, vì trướckhi sáng tạo ra cái mới thông thường người ta đã phải sử dụng tất cả nhữngcái đã biết mà không thành công.

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu 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

Ở đây, không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết với conđường suy luận logic để suy ra kiến thức mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, mộtbước nhảy vọt trong nhận thức Các nhà khoa học cho rằng trong tình huốngnày, trực giác đóng vai trò quan trọng Bằng trực giác (dựa trên kinh nghiệm

và vốn hiểu biết), nhà khoa học dự đoán một câu trả lời, một giải pháp chovấn đề đặt ra rồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thựcnghiệm Giáo viên không thể chỉ cho học sinh con đường đi đến trực giác màhọc sinh phải tự thực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm Tuy nhiên giáo viên

có thể tạo điều kiện thuân lợi cho học sinh tập dượt những bước nhảy đó bằngcách phân chia một bước nhảy vọt lớn thành các bước nhỏ nằm trong vùngphát triển gần của học sinh

Thông thường, trong khi tìm tòi giải quyết một vấn đề mới, học sinhkhông phải hoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trìnhgiải quyết vấn đề.Trong khi lập luận để giải quyết vấn đề có nhiều phần sửdụng kiến thức cũ, phương pháp cũ thành công, chỉ đến một phần nào đó mới

bế tắc, đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự

1.3.3 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Ở kiểu hướng dẫn này giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xây dựngphương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và

thực hiện kế hoạch đó do học sinh tự làm Kiểu hướng dẫn này, đòi hỏi ở họcsinh không những tính tự lực cao mà còn phải có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹxảo vững vàng và một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo.

1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề, các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề [2,12]

a Các điều kiện của dạy học giải quyết vấn đề

- 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 ra trong quá trình giải quyết vấn đề không thể chỉ bằng tưduy tái tạo, mà phải có sự nỗ lực tư duy của chủ thể vượt qua những "vùngphát triển gần" do giáo viên tạo ra trong điều kiện của dạy học Vì vậy dạyhọc giải quyết vấn đề có thể thực hiện cho các tiết học khác nhau: Bài họckiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài học thực hành vật lý, bài học ôn tậptổng 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 logic các kiến thức

từ vĩ mô (từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiến trìnhcủa nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học: Thí nghiệm vật lý - hạt nhân của hành động kiểm

tra xác nhận giả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quantrọng cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề Ngoài thí nghiệm vật lý,cần sử dụng các thiết bị dạy học khác như: mô hình, tranh, phim học tập,máy vi tính

- Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của giáo viên quyết định thành

công của dạy học giải quyết vấn đề Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dungvật lý kết hợp với những kỹ năng sư phạm cần thiết giáo viên xác định chínhxác 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 sinh trước câu hỏi nhận thức hấp dẫn

ở tính thiết thực, bất ngờ, mới lạ ; dẫn dắt học sinh giải quết vấn đề bằng hệthống câu hỏi định hướng hành động nhận thức theo tiến trình của nhận thứcsáng 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 học sinh

do câu hỏi định hướng 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 giáo viên nhằm vào việc táitạo ở học sinh từng hành động, thao tác cụ thể mà trước đó học sinh đã biết,đây là mức độ thấp nhất của sự tìm tòi Kiểu định hướng này đảm bảo đượchiệu quả rèn luyện kỹ năng và tạo cơ sở cần thiết cho học sinh có thể thíchứng được với sự định hướng tìm tòi trong dạy học Các dạng câu hỏi: Hiệntượng này tương tự với hiện tượng nào đã biết? Vấn đề này có liên hệ với vấn

đề nào tương tự? Mối liên hệ ấy như thế nào? Các bước giải quyết vấn đềtương tự? Làm thế nào để quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cách giảiquyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hoá: Câu hỏi của giáo viên nhằmvào việc giúp học sinh ý thức được đường lối khái quát hoá của việc tìm tòigiải quyết vấn đề, sự định hướng được chương trình hoá theo các bước dựđịnh hợp lý.Đầu tiên là câu hỏi đòi hỏi học sinh tự lực tìm tòi giải quyết vấn

đề đặt ra;nếu học sinh không đáp ứng được thì có sự giúp đỡ tiếp theo củagiáo viên là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, thu hẹp dần phạm viphải tìm tòi sao cho vừa sức học sinh (là sự gợi ý,chi tiết hoá thêm câu hỏikhái quát ban đầu).Nếu học sinh vẫn không đáp ứng được thì chuyển dần sangđịnh hướng tái tạo từ việc hướng dẫn theo angorit để theo đó học sinh tự giảiquyết vấn đề.Nếu học sinh vẫn không huy động đúng hành động,thao tácmong đợi thì thực hiện hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động hoặc thao tác

đó Các câu hỏi thường dùng: Bài toán yêu cầu giải quyết vấn đề gì? Câu hỏicủa bài toán? Đã biết những điều kiện gì? Dự đoán hiện tượng xảy ra như thếnào? Quá trình mô tả có thể chia thành các giai đoạn như thế nào? Mỗi giaiđoạn 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 dự đoán?

+ Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của giáo viên nhằmvào việc yêu cầu học sinh tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức vàcách thức hoạt động thích hợp để giải quyết vấn đề Đây là mức độ cao nhấtcủa yêu cầu tìm tòi sáng tạo ở học sinh, có tác dụng bồi dưỡng năng lực tưduy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Thực hiện kiểu định hướng này

là một việc không dễ dàng, nó phụ thuộc vào tài năng sư phạm của giáo viên,vào đối tượng học sinh, vào chính nội dung khoa học của kiến thức

Định hướng khái quát chương trình hoá là kiểu định hướng trung gian,phát huy mặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và nghiên cứu, đồngthời cho phép thực hiện ở đa số đối tượng học sinh với nhiều kiến thức điểnhình trong chương trình vật lý phổ thông

b Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

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

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

Mức độ 2:

tìm tòi một

phần

Quá trình tìm tòi vấn đề

Thí nghiệm kiểm tra

- Suy đoán giả thuyết

- Suy luận logic từ giảthuyết tiên đoán hiện tượngmới

- Xây dựng phương án thínghiệm kiểm tra giả thuyết /

hệ quả giả thuyết

- Quan sát ghi nhận kết quả

1.5 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề

1.5.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới.

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 thứcmới Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung trithức mới; Vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống được tổ chức saocho học sinh được đặt trước một nhiệm vụ nhận thức (câu hỏi nhận thức) mànếu chỉ bằng tri thức và kinh nghiệm sẵn có học sinh không thể trả lời được

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề mà lý luận dạy học đã nêu

ra như: Tình huống bất ngờ, tình huống xung đột, tình huống lựa chọn, tìnhhuống bác bỏ, tình huống không phù hợp Bằng các phương tiện dạy họcnhư bài tập vật lý, thí nghiệm vật lý, chuyện kể vật lý, các thí dụ sinh động,hấp dẫn, lý thú về ứng dụng vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sản xuất đượctrình bày một cách tự nhiên để học sinh dùng vốn tri thức, kỹ năng của mình

để xem xét giải quyết, và công việc xuất hiện lỗ hổng mà học sinh không vượtqua được, lỗ hổng đó chính là tri thức mới Học sinh mong muốn giải quyếtvấn đề bởi câu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượnggần gũi quen thuộc tưởng chừng như đã hiểu rõ mà trước đó không chú ý Học sinh chấp nhận giải quyết vấn đề để tìm ra câu trả lời mà giáo viên đặt ra.Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề kết thúc (cũng là kết thúc phachuyển 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,mỗi tình huống bao gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết →hệ quả logic

→thí nghiệm kiểm tra →kết luận; Nội dung của kết luận chính là một nội dung

của kiến thức mới mà bài học phải đưa lại cho học sinh Giáo viên khi thiết kếbài học cần phải sắp đặt cấu tạo lại nội dung bài học cho phù hợp với tinh thầncủa dạy học giải quyết vấn đề sao cho mỗi đơn vị kiến thức cơ bản là kết luậncủa một chu kỳ trên Kết thúc giai đoạn giải quyết vấn đề học sinh tự tìm ra trithức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn đặt vấn đề

Giai đoạn 3: Giai đoạn củng cố và vận dụng tri thức (tranh luận, thể chế hoá; vận dụng tri thức mới)

Giáo viên thể chế hoá kiến thức, thông báo cho học sinh rằng những kếtluận thu được chính là nội dung của khái niệm, định luật hoặc một lý thuyếtnào đó của vật lý học

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu được có ý nghĩa gìđược ứng dụng như thế nào trong khoa học, trong kỹ thuật, trong đời sống?Các tình huống mới đặt ra để học sinh vận dụng tri thức vừa thu nhận đượcvào việc giải quyết vấn đề.

1.5.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lý

Bài tập vật lý có chức năng ôn luyện, củng cố trình độ tri thức và kỹnăng xuất phát của học sinh, đồng thời hình thành tri thức và kỹ năng mớicho họ

Bài tập vật lý là phương tiện để giáo viên kiểm tra, đánh giá trình độ vàchất lượng tri thức và kỹ năng của học sinh

Bài tập vật lý có nhiệm vụ truyền thụ hệ thống tri thức, phát triển nănglực nhận thức cho học sinh, ngoài ra bài tập vật lý còn có nhiệm vụ giáo dục

tư tưởng, đạo đức và nhân cách cho học sinh, giáo dục kỹ thuật tổng hợp vàhướng nghiệp

Dựa vào mức độ và tính chất hoạt động nhận thức của học sinh khitham gia giải quyết bài tập để phân loại nó Có các loại bài tập sau đây:

- Bài tập ôn luyện tập dượt: Đây là loại bài tập đơn giản nhất dùng để

giúp học sinh ghi nhớ và tập dượt sử dụng công thức và các định nghĩa vật lý

- Bài tập ôn luyện và vận dụng tri thức: Đây là loại bài tập nhằm giúp

học sinh vừa ôn tập để nhớ lại kiến thức không phải chỉ có một bài mà là cảmột chương hay cả một phần gồm nhiều chương Loại bài tập này đòi hỏi họcsinh phải xây dựng được các mối liên hệ có tính hệ thống giữa các phần tửkiến thức, phải xác định được mối liên hệ mới giữa các sự kiện mà bài toán đãcho với các phần tử kiến thức đã học Thông thường các bài tập ôn luyện vàvận dụng tri thức là những bài toán đòi hỏi sự tính toán bằng toán học và sự tưduy suy luận, tư duy biện chứng Hai thao tác đó được đan quyện vào nhauliên kết với nhau chặt chẽ

- Bài tập vấn đề (bài tập sáng tạo): Là loại bài tập giúp cho học sinh ôn

tập một cách tổng hợp trên phạm vi nội dung rộng, bao gồm nhiều lĩnh vựccủa vật lý Loại bài tập này là phương tiện chính để thực hiện dạy học giảiquyết vấn đề trong bài học vật lý

+ Theo Razumôpxki: Bài tập vấn đề là bài tập mà Angôrit giải nó làmới đối với học sinh Thực chất của bài tập vấn đề là ở chỗ cái mới xuất hiệnchính trong tiến trình giải.Trong bài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽđược giải quyết trên cơ sở những kiến thức về các định luật vật lý nhưngtrong đó không cho một cách tường minh hiện tượng nào,định luật vật lý nàocần phải sử dụng để giải, trong đề bài không có các dữ kiện mà chính nó lànhững gợi ý trực tiếp hoặc gián tiếp ý tưởng giải,đó là lý do bài tập trở thànhvấn đề

+ Đề bài có thể cho những dữ kiện không đầy đủ hoặc một vài dữ liệukhông cần thiết cho việc giải bài toán.Tương tự trong khoa học có hai dạngsáng tạo khác nhau là phát minh và sáng chế; trong dạy học bài tập sáng tạo

có thể chia thành hai dạng: Nghiên cứu (trả lời câu hỏi tại sao) và thiết kế (trảlời câu hỏi làm như thế nào)

+ Bài tập vấn đề có thể là bài tập định tính, định lượng hoặc bài tập thínghiệm hoặc một số nhiệm vụ nghiên cứu ở phòng thí nghiệm và một số bàitập lớn trong thực tiễn vật lý

+ Bài tập vấn đề do chỗ chứa đựng yếu tố mới mẻ (mới về phươngpháp giải, mới về nội dung vật lý nhận được từ kết quả của bài toán) nên cókhả năng huy động tư duy sáng tạo tiềm ẩn trong học sinh "Vấn đề " của bàitoán được học sinh chấp nhận và giải quyết theo tiến trình khái quát tương tựnhư nhà vật lý giải quyết vấn đề khoa học.Vì có yếu tố mới nên không có conđường vạch sẵn một cách chi tiết, đối với học sinh chỉ có con đường đi theođịnh hướng khái quát của giáo viên

Có thể so sánh sự tương tự giữa "bài tập vấn đề" của học sinh và

"nghiên cứu khoa học" của nhà vật lý như sau [12,12]

Nhà vật lý học nghiên cứu khoa học Học sinh giải bài tập vấn đề

Tự ý thức vấn đề nghiên cứu, xác định

phạm vi, đối tượng nghiên cứu

Nhận nhiệm vụ nghiên cứu đượcgiáo viên giao cho(hiểu yêu cầu và

dữ kiện bài toán)Nêu giả thuyết nghiên cứu Lập phương án giải

Chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết:

Bằng suy luận lý thuyết, bằng thực

nghiệm

Hiện thực hóa phương pháp giảibằng: Tính toán suy luận lý thuyết,tìm ẩn số bằng thí nghiệm vật lýPhân tích, đối chiếu, đánh giá kết quả

nghiên cứu

Phân tích kết quả giải

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

1.5.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành thí nghiệm vật lý

Theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề, bài học thực hành thínghiệm vật lý được chia làm ba giai đoạn

Giai đoạn 1: Tạo tình huống có vấn đề (chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề)

Mỗi bài thí nghiệm thực hành là một vấn đề học tập (nhiệm vụ nhậnthức) mà học sinh phải giải quyết vừa bằng tư duy lý thuyết vừa bằng tư duythực nghiệm " Vấn đề " trong bài học thực hành thí nghiệm là việc biến bàithực hành có hướng dẫn chi tiết trong SGK thành bài tập thí nghiệm

Giai đoạn 2: Nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề(Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)

Khác với thí nghiệm thực hành thông thường trong tài liệu hướng dẫnchi tiết các thao tác thí nghiệm, học sinh không cần phải xây dựng phương ánthí nghiệm và phương án xử lý số liệu thí nghiệm; Ở các thí nghiệm nàyphương án thí nghiệm không cho sẵn mà chỉ đưa ra nhiệm vụ kèm điều kiện

về dụng cụ thí nghiệm Cái mới của dạy học giải quyết vấn đề ở đây làphương pháp giải quyết vấn đề, phương pháp suy luận trong sự vận dụng tổnghợp các phương pháp nhận thức khoa học.Kết quả học sinh không những cóphương pháp, kỹ năng giải quyết một nhiệm vụ cụ thể được giao, củng cố cáckiến thức liên quan trực tiếp mà còn bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đềtrên bình diện tổng quát.

Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng tri thức

Giai đoạn này có thể tiến hành với các thiết bị thí nghiệm có sẵn ởtrường hoặc với các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vật liệu dễ kiếm, các dụng

cụ thí nghiệm đơn giản do học sinh tự chế tạo

Giai đoạn củng cố phải được giao cho học sinh dưới dạng những nhiệm

vụ có nội dung sao cho phát triển được năng lực tư duy của học sinh

Theo quan điểm của dạy học giải quyết vấn đề, bài học thực hành thínghiệm thực chất là học sinh tự giải quyết vấn đề dựa vào việc vận dụng tổnghợp kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành thí nghiệm để thực hiện nhiệm

vụ cụ thể nào đó trong phòng thí nghiệm Do đó nếu được tổ chức tốt thì bàihọc thực hành có khả năng to lớn trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyếtvấn đề cho học sinh

Có thể so sánh tiến trình thực hiện thí nghiệm thực hành theo hướngdạy học giải quyết vấn đề với tiến trình sáng tạo vật lý như sau[15,52]:

Hoạt động sáng tạo Vật lý của nhà

- Nghiên cứu lý thuyết (dùng các

phương pháp nghiên cứu lý thuyết)

-Huy động các kiến thức lý thuyết vàkinh nghiệm cá nhân (phương pháp