Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thông qua việc vận dụng lí thuyết tình huống dạy học (thể hiện qua chương dòng diện trong các môi trường vật lí 11 THPT)

Nghiờn cứu vận dụng lý thuyết tỡnh huống dạy học vào tiến trỡnh thiết kếvà thi công một số bài học của chương “ Dòng điện trong các môi trờng” đỏpứng yờu cầu phỏt huy hoạt động nhận thức

Bộ Giáo dục và Đào tạo

Trờng Đại học Vinh

********************

phàn xuân phàn

tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thông qua việc vận dụng lý thuyết

tình huống dạy học

(Thể hiện qua chơng “Dòng điện trong các môi trờng”–Vật lýVật lý

11 THPT)

Chuyên ngành: lý luận và phơng pháp dạy học môn Vật lý

Mã số: 60.14.10

luận văn thạc sỹ giáo dục học

Vinh2006

Mục lục

Mở đầu 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Giả thiết khoa học 3

4 Nhiệm vụ của đề tài 3

động nhận thức tự lực của học sinh……… …… 5

1.2 Tiến trình chung của việc thiết kế hoạt động dạy học tri thức cụ thể…10 1.3 Thiết lập sơ đồ tiến trình nhận thức đối với tri thức cần dạy ……… 11

1.3.1 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý……… 11

1.3.2 Tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể……… 13

1.3.3 Sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể……….14

1.4 Tổ chức tình huống dạy học………….……… …………16

1.4.1 Dạy học nêu vấn đề và lý thuyết tình huống dạy học……….16

1.4.2 Khái niệm tình huống có vấn đề……… ……… 19

1.4.3 Điều kiện cần của việc tạo tình huống có vấn đề và định hớng hoạt động tìm tòi giải quyết vấn đề……… ……….21

1.4.4 Hệ thống câu hỏi cho định hớng t duy trong các tình huống vấn đề theo tiến trình xây dựng một kiến thức mới……… 22

1.5 Đề xuất tiến trình thiết kế và thi công bài học theo lý thuyết tình huống dạy học ……… ……….25

1.6 Kết luận chơng 1……… ……….28

Chơng 2: Vận dụng lý thuyết tình huống dạy học vào việc tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh trong chơng “Dòng điện trong các môi tr-ờng” 29

2.1 Vị trí của chơng “Dòng điện trong các môi trờng” trong phần điện học ở THPT……….……….….………… 29

2.2 Nội dung và cấu trúc của chơng “Dòng điện trong các môi trờng” 30

2.2.1 Nội dung chơng “Dòng điện trong các môi trờng”……… 30

2.2.2 Cấu trúc logic nội dung chơng “Dòng điện trong các môi trờng”…… 31

2.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần “Dòng điện trong các môi trờng”… …32

2.2.2.2 Sơ đồ chi tiết cấu trúc nội dung chơng “Dòng điện trong các môi tr-ờng”…… ……… 33

2.3 Thiết kế một số bài học theo hớng nghiên cứu của đề tài……… 37

2.3.1 Bài học 36 Dòng điện trong kim loại……… ………… 37

2.3.1.1 Nội dung bài học và sơ đồ xây dựng nội dung bài học ……… 37

2.3.1.2 Bài học thiết kế……… ….38

2.3.2 Bài học 37 Dòng nhiệt điện……… ……… ……… 43

2.3.2.1 Nội dung bài học và sơ đồ xây dựng nội dung bài học ……… 43

2.3.2.2 Bài học thiết kế……… ……….44

2.3.3 bài học 44 Dòng điện trong bán dẫn……… 50

2.3.3.1 Nội dung bài học và sơ đồ xây dựng nội dung bài học ………… ……50

2.3.3.2 Bài học thiết kế……… ……….51

2.3.4 Bài học 45 Dụng cụ bán dẫn(tiết 1)………… ………60

2.3.4.1 Nội dung bài học và sơ đồ xây dựng nội dung bài học ……… ………60

2.3.4.2 Bài học thiết kế……… ……….62

2.4 Kết luận chơng 2………67

Chơng 3: Thực nghiệm s phạm….………68

3.1 Mục đích, phơng pháp và đối tợng thực nghiệm s phạm………… 68

3.1.1 Mục đích…… ………… ………68

3.1.2 Phơng pháp thực nghiệm……… 68

3.1.3 Đối tợng thực nghiệm s phạm………69

3.2 Tiến hành thực nghiệm s phạm………69

3.3 xử lý định lợng kết quả thực nghiệm……… 72

3.3.1 Xử lý số liệu thực nghiệm và các kết quả thu đợc……… 72

3.3.2 Đồ thị các đờng luỹ tích……… 75

3.3.3 Phân tích kết quả thực nghiệm …… ……… 76

Phụ lục (từ trang p1 – trang p5)

Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hớng dẫn khoa họcPGS.TS Nguyễn Quang Lạc đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận vănnày

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô trong tổ bộ môn Lýluận và phơng pháp dạy học vật lý, Ban chủ nhiệm khoa vật lý; Ban chủnhiệm khoa và các thầy cô trong khoa sau Đại học – trờng Đại học Vinh đãtạo điều kiện giúp đỡ và cho tôi nhiều ý kiến chỉ dẫn quý báu trong quá trìnhthực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các đồng nghiệp trờngtrung học phổ thông Lê Hồng Phong – Hng Nguyên – Nghệ An, nơi tôi

đang công tác đã tạo điều kiện và sẵn sàng giúp đỡ tôi hoàn thành chơng trìnhnghiên cứu

Tôi xin cảm ơn các thành viên trong gia đình tôi, các bạn bè đồngnghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Vinh, tháng 11năm 2006

Phan Xuân Phàn

mở đầu

1 Lý do chọn đề tài.

Chỳng ta đang sống trong thế kỷ XXI - thế kỷ của trớ tuệ sỏng tạo Đất nước

ta bước vào thời kỳ cụng nghiệp hoỏ, hiện đại hoỏ, đũi hỏi thế hệ trẻ phải đợc

đào tạo thành những người lao động năng động, sỏng tạo Đứng trước nhiệm vụcũng như yờu cầu đú, ngành Giỏo dục và Đào tạo phải cú những đổi mới cănbản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với sự phỏt triển chung của khu vực và thếgiới Việc đổi mới phương phỏp dạy - học cú tầm quan trọng đặc biệt nhằm nõngcao chất lượng hiệu quả dạy học theo hướng bồi dưỡng, phỏt triển năng lực sỏngtạo cho thế hệ trẻ, gúp phần phỏt huy nguồn lực con người - yếu tố cơ bản đểphỏt triển xó hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững

Hội nghị lần thứ 2 BCH Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khoỏá VIII đóchỉ ra: “…Đỏng quan tõm nhất là chất lượng và hiệu quả của Giỏo dục – Đào tạocũn thấp Trỡnh độ kiến thức, kỹ năng thực hành, phương phỏp tư duy khoa học,trỡnh độ ngoại ngữ và thể lực của đa số học sinh cũn yếu Ở nhiều học sinh, ởnhiều trường khả năng vận dụng kiến thức vào sản xuất đời sống cũn hạn chế ”

Để khắc phục tỡnh trạng trờn, cần phải thực hiện động bộ nhiều giải phỏp.Một trong những giải phỏp quan trọng do người dạy và người học quyết định là:

“Đổi mới mạnh mẽ phương phỏp dạy học, khắc phục lối truyền thụ một chiều;rốn luyện, bồi dưỡng tư duy sỏng tạo cho học sinh”

Trớc những yêu cầu đó, những năm gần đây ngành giáo dục và đào tạo đãkhông ngừng đổi mới, cải cách chơng trình, sách giáo khoa, sách tham khảo cả

về nội dung và phơng pháp giảng dạy Cụ thể là: ở bậc THCS đã thực hiện theochơng trình mới; bậc THPT đã triển khai ở lớp 10 từ năm học 2006 – 2007 Tuy

Tỡm hiểu một số đề tài lý luận và thực tiễn nghiờn cứu việc đổi mới phươngphỏp dạy học theo hướng tăng cường vai trũ chủ thể của học sinh, kớch thớch tớnhtớch cực, tự lực, sỏng tạo chiếm lĩnh tri thức của học sinh, chỳng tụi thấy cúnhiều cỏch tiếp cận khỏc nhau, cỏch giải quyết khỏc nhau Hiện nay, cỏc nhàkhoa học giỏo dục đó và đang nghiờn cứu một hỡnh thức dạy học khỏ mới: Hỡnhthức tổ chức dạy học theo lý thuyết tỡnh huống Didactic (lý thuyết tỡnh huốngdạy học) Song dạy học theo hướng “ Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực chohọc sinh” đối với nội dung cụ thể, chương “ Dòng điện trong các môi trờng” (Vật

lý 11 – THPT) thỡ chưa cú cụng trỡnh nào đề cập Mặt khỏc, trong chương trỡnhvật lý phổ thụng, đây là phần có nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật và đờisống, đặc biệt là trong công nghệ thông tin, nhng lại là phần kiến thức rất trừu t-ợng và khó hiểu đối với học sinh

Với mong muốn được gúp một phần nhỏ vào việc nõng cao hiệu quả dạy họcvật lý ở THPT, chỳng tụi chọn đề tài:

Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thụng qua việc vận dụng lý

thuyết tỡnh huống dạy học.

(Thể hiện qua một số bài của chương “ Dòng điện trong các môi trờng” - Vật lý

11 THPT)

2 Mục đớch của đề tài

Nghiờn cứu vận dụng lý thuyết tỡnh huống dạy học vào tiến trỡnh thiết kế

và thi công một số bài học của chương “ Dòng điện trong các môi trờng” đỏpứng yờu cầu phỏt huy hoạt động nhận thức tự chủ của học sinh nhằm nõngcao chất lượng dạy học chơng này nói riêng và dạy học vật lý ở trường phổthụng nói chung

3 Giả thuyết khoa học.

Cú thể vận dụng lý thuyết tỡnh huống dạy học để thiết lập sơ đồ thiết kế vàthi cụng cỏc bài học vật lý theo tiến trỡnh nhận thức khoa học Nhờ đó hoạt

động dạy học sẽ phát huy đợc tính tự giác, tích cực và tự lực của học sinh để

đạt đợc chất lợng và hiệu quả cao

4 Nhiệm vụ của đề tài.

Để đạt được mục tiờu nghiờn cứu, đề tài cú những nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiờn cứu, tỡm hiểu cơ sở lý luận và ý tưởng về việc thiết kế, thi cụng bàihọc vật lý qua lý thuyết tỡnh huống dạy học, để vận dụng vào việc dạy họcmột số bài cụ thể của chương: Dòng điện trong các môi trờng (Vật lý 11 -THPT)

- Phõn tớch cấu trỳc nội dung và tiến trỡnh xõy dựng kiến thức của chương,đặc biệt đối với một số bài học (Dòng điện trong kim loại; Dòng nhiệt điện;Dòng điện trong bán dẫn; Dụng cụ bán dẫn) trong chương “Dòng điện trongcác môi trờng”

- Tỡm hiểu thực tế dạy học chương “Dòng điện trong các môi trờng” (chủ yếucác bài trờn), đặc biệt là phương phỏp dạy, phương phỏp học, từ đú đưa rabiện phỏp cần thiết để dạy học theo hướng nghiờn cứu trờn

hiệu quả của phương phỏp dạy học đú Bổ sung để hoàn thiện tiến trỡnh dạyhọc đó thiết kế và đưa ra kết luận.

5 Đối tượng nghiờn cứu.

- Hoạt động dạy học vật lý ở lớp 11 trờng THPT

- Lý thuyết tình huống dạy học, vận dụng lý thuyết này vào dạy học bộmôn vật lý, với chức năng là cơ sở cho một hình thức tổ chức dạy học vật lý

- Nội dung kiến thức cơ bản và phương pháp nhận thức khoa học khinghiên cứu chương “Dòng điện trong các môi trờng”; cụ thể hoá việc vậndụng lý thuyết tình huống dạy học cho chơng này

6 Phương phỏp nghiờn cứu.

Để thực hiện cỏc nhiệm vụ trờn, đề tài sử dụng cỏc phương phỏp nghiờn

cứu chủ yếu sau:

- Nghiờn cứu cỏc tài liệu về lý luận dạy học để tỡm hiểu cỏc quan điểm dạyhọc Đặc biệt là nghiờn cứu vận dụng cơ sở lý luận của lý thuyết tỡnh huốngdạy học và việc vận dụng nó vào thực tế một số bài của chương trình vật lý

- Nghiờn cứu nội dung chương trỡnh sỏch giỏo khoa, sỏch giỏo viờn và cỏc tàiliệu tham khảo để thiết kế tiến trỡnh dạy học một số bài của chơng : “Dòng điệntrong các môi trờng” theo tiến trỡnh nhận thức khoa học

- Tỡm hiểu việc dạy - học cỏc nội dung trờn ở lớp 11 THPT

- Trờn cơ sở phõn tớch lý luận và thực tiễn, tiến hành thực nghiệm tiến trỡnhdạy học một số bài của chơng : “Dòng điện trong các môi trờng” theo hướng

nghiờn cứu, thiết kế ở trờn.

- Sử dụng thống kê toán học để phân tớch kết quả thực nghiệm đưa ra kết luậncủa đề tài

7 Cấu trỳc luận văn.

Luận văn gồm 82 trang Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục,luận văn gồm ba 3 chơng:

Chương 1 : Lý thuyết tỡnh huống dạy học và việc định hướng hoạt động tự

chủ của học sinh trong quỏ trỡnh chiếm lĩnh tri thức

Chương 2: Vận dụng lý thuyết tình huống dạy học vào việc thiết kế một

số bài học vật lý chơng “Dòng điện trong các môi trờng”

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

chơng 1

Lý thuyết tình huống dạy học và việc định hớng hoạt động nhận thức tự lực của học sinh

1.1 các luận điểm xuất phát cho chiến lợc dạy học theo

định hớng hoạt động nhận thức tự lực của học sinh.

Dạy học các môn khoa học ở nhà trờng không chỉ đơn thuần nhằm mộtmục tiêu duy nhất là giúp cho học sinh có đợc một số kiến thức nào đó Điềuquan trọng hơn là trong quá trình dạy học các tri thức cụ thể đó, rèn luyện chohọc sinh tiềm lực để khi ra trờng họ có thể tiếp tục tự học tập, có khả năngnghiên cứu tìm tòi giải quyết vấn đề, đáp ứng đợc những đòi hỏi đa dạng của hoạt

động thực tiễn không ngừng phát triển Cũng chỉ trong điều kiện dạy học nh vậymới đảm bảo cho những kiến thức học sinh đã học đợc là những kiến thức thực sự

có chất lợng, những kiến thức sâu sắc, vững chắc, vận dụng đợc

Từ các quan điểm đó, và quan điểm hiện đại của phơng pháp luận khoa học,cùng với quan điểm hoạt động về bản chất của học và của dạy, GS-TS Phạm HữuTòng đã đa ra một hệ thống các luận điểm làm nền tảng cho việc nghiên cứu thựcnghiệm về “Chiến lợc dạy học theo định hớng hoạt động nhận thức tự lực của

đáng, làm nảy sinh và phát triển ở ngời học những dạng thức hoạt động xác định,phát triển ở ngời học những năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách cá nhân.Nói riêng, sự học có chất lợng một tri thức khoa học mới nào đó phải là sự thíchứng của ngời học với những tình huống học tập thích đáng Chính quá trình thíchứng này là hoạt động của ngời học xây dựng nên tri thức mới, với tính cách là ph-

ơng tiện tối u giải quyết tình huống mới Đồng thời đó là quá trình góp phần làmphát triển các năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của ngời học

Bởi vậy, một vai trò quan trọng của giáo viên trong dạy học là tổ chức đ ợcnhững tình huống học tập và thực hiện đợc sự kiểm tra, định hớng hoạt động hữuhiệu, cho phép gợi ra ở học sinh hoạt động học tập tự chủ, tích cực, dẫn tới sựchiếm lĩnh tri thức khoa học, theo cách tiếp cận tơng tự nh các nhà khoa học

2 Về sự cần thiết tổ chức tình huống vấn đề trong dạy học.

Tri thức khoa học đợc xây dựng khi nhà khoa học có động cơ giải quyết mộtvấn đề, tìm lời giải đáp cho một câu hỏi đặt ra mà việc tìm lời giải đáp cho câuhỏi đó chính là phải tìm tòi một cái mới, chứ không chỉ đơn thuần là việc táihiện, lặp lại những kiến thức và cách thức hoạt động quen thuộc sẵn có

Bởi vậy trong dạy học, giáo viên cần tổ chức đợc những tình huống vấn đề Đó chính là việc tổ chức những tình huống trong đó xuất hiện những vấn đề cầngiải quyết mà học sinh thấy tự mình có thể tham gia giải quyết, và do đó sẽ suynghĩ đa ra giải pháp riêng của mình, tự tìm tòi cách giải quyết thích hợp Chínhtrong điều kiện đó, với sự giúp đỡ định hớng của giáo viên, học sinh sẽ xây dựng

đợc cho mình những tri thức khoa học sâu sắc, vững chắc và vận dụng đợc, đồngthời qua quá trình đó năng lực trí tuệ của học sinh sẽ đợc phát triển

3 Về sự cần thiết thiết lập đợc sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình

nhận thức đối với tri thức cần dạy.

Nhận thức về thực tế khách quan (chẳng hạn nhận thức về một cảnhhuống vật lý) là biểu đạt nó bằng một mô hình hợp thức (một mô hình có hiệu

lực) Quá trình nhận thức trong thực tế khách quan, xét cho cùng là một quá trìnhvận động vô tận của việc xây dựng mô hình, hợp thức hoá mô hình và hoàn thiệnmô hình Tiến trình giải quyết vấn đề , xây dựng tri thức vật lý đó là tiến trình:

“Từ đề xuất vấn đề nghiên cứu đến suy đoán giải pháp, khảo sát lý thuyết/thực nghiệm, rồi xem xét đánh giá khả năng chấp nhận đợc các kết quả tìm đợc, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích/tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm” (chứ không phải chỉ theo con đờng kinh nghiệm

cảm tính, trực quan ghi nhận quy nạp chủ nghĩa) Việc vận dụng tri thức mới vàothực tiễn đồng thời cũng là việc tiếp tục kiểm tra để bổ sung phát triển tri thứckhoa học

Bởi vậy trong dạy học, hoạt động nhận thức của học sinh cần đợc định ớng phù hợp với tiến trình xây dựng tri thức Việc này đòi hỏi sự phân tích sâusắc cấu trúc nội dung tri thức cần dạy và xác lập đợc sơ đồ: “ Tình huống xuấtphát thế nào, nảy sinh vấn đề gì; tìm tòi giải quyết vấn đề và đi tới kết quả nh thếnào”, một cách phù hợp với trình độ học sinh và xét trong suốt quá trình xâydựng, kiểm tra, vận dụng tri thức mới Trong đó xác định đợc điều kiện cần thiết

h-và những câu hỏi định hớng hữu hiệu cho hành động tìm tòi giải quyết vấn đề,một cách phù hợp với phơng pháp nhận thức khoa học và ứng dụng thực tiễn làviệc làm rất quan trọng và mang tính sáng tạo của giáo viên

4 Về sự cần thiết sử dụng những quan niệm vốn có của học sinh trong việc tổ chức tình huống và định hớng hành động giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới.

Tri thức mới đợc xây dựng dựa trên các tri thức đã có và đồng thời còn

phải đối chọi lại với các quan niệm đã có nhng lại là trở lực đối với sự hình thànhtri thức mới Tri thức mới, có ý nghĩa đúng đắn của nó, chỉ có thể thực sự đợc xáclập, hoà nhập vào vốn hiểu biết riêng của học sinh, khi mà nó đợc xây dựng trêncơ sở tri thức đã có của học sinh, đồng thời làm biến đổi và khắc phục đợc cácquan niệm cũ, cách hiểu cũ sai lạc, trái ngợc với nó

Bởi vậy trong dạy học cần nghiên cứu các quan niệm vốn có của học sinh

có liên quan với các tri thức cần xây dựng Chúng là chỗ dựa, đồng thời là trở lựctất yếu cần khắc phục đối với quá trình xây dựng tri thức mới của học sinh Cần

sử dụng những quan niệm vốn có đó của học sinh vào việc xây dựng tình huống

học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức.

Sự xây dựng tri thức khoa học là một quá trình mang tính xã hội

Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tơngtác xã hội và xung đột xã hội – nhận thức Trong nghiên cứu khoa học, kết quảnghiên cứu của nhà khoa học có sự đóng góp của cộng đồng các nhà khoa học.Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của ngời khác.Kết quả đó đợc trình bày, thông báo và trải qua tranh luận, phản bác, bảo vệtrong cộng đồng các nhà khoa học Nhờ đó kết quả nghiên cứu đợc chỉnh lý, bổsung, hoàn thiện và đợc cộng đồng khoa học chấp nhận Khi đó mới có đợcnhững tri thức khoa học có đầy đủ giá trị

Sự học tập, xây dựng tri thức của học sinh sẽ đợc tạo thuận lợi và có hiệuquả hơn nhờ sự trao đổi và sự tranh luận với những ngời ngang hàng Trong điềukiện đó sẽ phát huy đợc ảnh hởng của sự môi giới, hỗ trợ của những ngời trongcộng đồng đối với mỗi cá nhân qua vùng phát triển gần nhất của cá nhân

6 Về sự cần thiết tổ chức tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình nghiên cứu xây dựng, bảo vệ tri thức khoa học.

Để phát huy tổng hợp các nhân tố tác động: Vai trò của học sinh trong sự

tự chủ hành động xậy dựng kiến thức; vai trò của giáo viên trong sự tổ chức tìnhhuống học tập và định hớng hành động tìm tòi xây dựng tri thức của học sinh; vaitrò của tơng tác xã hội (của tập thể học sinh) đối với quá trình nhận thức của mỗicá nhân học sinh; và đồng thời cho học sinh tập làm quen với quá trình xây dựng

và bảo vệ cái mới trong nghiên cứu khoa học, thì cần tổ chức tiến trình dạy họcphỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học Dới đây là những phân tích làm sáng rõ các luận điểm đã trình bày ở trên

1.2 tiến trình chung của việc thiết kế hoạt động dạy học tri thức cụ thể.

Quán triệt tổng hợp các luận điểm xuất phát của việc nghiên cứu đổi mớiphơng pháp dạy học đã trình bày ở trên, có thể rút ra kết luận khái quát chỉ đạoviệc nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học các tri thức cụ thể nh sau:

Muốn nâng cao chất lợng, hiệu quả dạy học: đảm bảo cho học sinh chiếmlĩnh đợc kiến thức, kỹ năng; đồng thời bồi dỡng đợc t duy khoa học, t duy sángtạo, phát triển ở học sinh hành động tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề trong quátrình chiếm lĩnh tri thức khoa học, và do đó chuẩn bị tốt cho học sinh có thể thíchứng đợc với thực tiễn cuộc sống không ngừng phát triển, thì đòi hỏi việc thiết kếhoạt động dạy học phải đợc thực hiện một cách khoa học theo một quy trình hợp

lý gồm các bớc sau:

 Thiết lập sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình nhận thức khoa học.

Từ sự hiểu biết sâu sắc về kiến thức cần dạy, giáo viên thiết lập sơ đồ biểu đạtlogic của tiến trình nhận thức khoa học, đáp ứng đợc đòi hỏi phơng pháp luận củatiến trình xây dựng tri thức, đồng thời lại phù hợp với trình độ nhận thức của họcsinh Đó là cơ sở quan trọng, là tiền đề cần thiết để có thể tổ chức và định hớnghành động tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình dạy học

 Tổ chức tình huống học tập (Tình huống có vấn đề).

Trên cơ sở đã hình dung rõ nét logic của một tiến trình nhận thức khoa họckhả dĩ phù hợp với trình độ học sinh, giáo viên suy nghĩ tìm cách tổ chức tìnhhuống học tập (tình huống vấn đề) sao cho nhờ đó làm nảy sinh vấn đề ở học sinh

và tạo cơ hội để học sinh có khả năng tham gia vào quá trình tìm tòi giải quyếtvấn đề, tạo động cơ thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực của học sinh

 Xác định việc định hớng hành động nhận thức tự lực của học sinh.

Trên cơ sở tình huống học tập đã phác thảo, giáo viên dự kiến khả năng đápứng có thể có và những khó khăn lúng túng có thể xẩy ra ở học sinh để dự kiếntiến trình định hớng hành động của học sinh bằng cách chuẩn bị những câu hỏi

đề xuất vấn đề bổ sung, những gợi ý, những ý kiến yêu cầu học sinh xem xét,thảo luận và giáo viên sẽ chuẩn bị việc khái quát hoá tổng kết, chính xác hoá, bổsung, thể chế hoá tri thức ở những chỗ cần thiết Nghĩa là giáo viên hình dung

việc định hớng khái quát chơng trình hoá hành động nhận thức tự chủ của học

Nh trên đã trình bày thì việc thiết kế tiến trình dạy học tri thức cụ thể đòi hỏi:Phải thiết lập đợc sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học đối với tri thức cần dạy, tạo

đợc tình huống vấn đề và chơng trình hoá sự định hớng học sinh đối với hành

động tìm tòi lựa chọn kiểm tra xây dựng mô hình

Dới đây là những cơ sở lý luận để xây dựng việc đó

1.3 thiết lập sơ đồ tiến trình nhận thức đối với tri thức cần dạy.

1.3.1 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý.

Cũng nh các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lý nghiên cứu thếgiới tự nhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và quy luật khách quan của các sựvật, hiện tợng trong tự nhiên Vấn đề then chốt đầu tiên phải đặt ra cho nhànghiên cứu là làm thế nào để tìm ra chân lý, làm thế nào để biết rằng những điều

mà nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lý khách quan? Sơ đồ ngắn gọn và rõ

ràng nhất của quá trình nhận thức đã đợc Lê nin nêu lên: “ Từ trực quan sinh

động đến t duy trừu tợng và từ t duy trừu tợng đến thực tiễn, đó là con đờng biện chứng của nhận thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan”

Kiến thức khoa học đợc xây dựng khi nhà khoa học có động cơ giải

quyết một vấn đề, tìm lời giải đáp cho một câu hỏi đặt ra, mà việc tìm lời giải đápcho câu hỏi đó chính là phải tìm tòi một cái mới chứ không phải chỉ đơn thuần là

sự lặp lại các kiến thức và cách thức hoạt động quen thuộc đã biết, không thể chỉdựa trên t duy tái hiện

Trong quá trình hoạt động nhận thức và thực tiễn, nảy sinh nhu cầu giảithích các hiện tợng vật lý bằng các mối tơng quan bất biến nào đó giữa các dữliệu cảm tính (quan sát đợc/đo đợc) Khi đó việc tìm lời giải đáp cho câu hỏi vềmột tính chất hay một sự liên hệ phụ thuộc nào đó trong thực tế, mà ta có thểphỏng đoán về sự tồn tại của chúng có thể sẽ đợc thực hiện theo con đờng: xuất

phát từ việc thiết kế phơng án thí nghiệm khả thi cho phép thu lợm những thôngtin cần thiết, thực thi thí nghiệm để thu lợm các dữ liệu cảm tính trực tiếp, rồi nhờkết hợp các hành động suy diễn và quy nạp để xây dựng nên kết luận xác nhận(mô hình xác nhận).

Trong quá trình phát triển của hoạt động khoa học và thực tiễn sẽ nảy sinhnhu cầu giải thích các sự kiện thực nghiệm mới, cũng nh nhu cầu giải thích chính

sự tồn tại của các mối liên hệ đã biết và nhu cầu tiên đoán các mối liên hệ, các sựkiện có thể xẩy ra, nhng còn cha biết Khi đó đòi hỏi các nhà khoa học đa ra cácgiả thuyết tổng quát (các mô hình giả thuyết tổng quát), tức là những điều đợcthừa nhận (giống nh một tiên đề) và mang tính chất giả định Trong dạy học, nếuxét sự xây dựng một tri thức mới trong khuôn khổ của sự hình thành và phát triểncủa một học thuyết khoa học dựa trên cơ sở một mô hình giả thuyết tổng quátkhởi đầu (có tính chất tiên đề) nào đó đã có, thì một vấn đề khoa học có thể đ ợcdiễn đạt thành một bài toán Sự xây dựng một tri thức khoa học mới chính là sựgiải quyết bài toán nhận thức này Một mặt dựa trên mô hình giả thuyết khởi đầu

để rút ra một hệ quả logic (vận hành mô hình); mặt khác từ đó thiết kế phơng ánthí nghiệm khả thi cho phép thu thập các dữ liệu cảm tính trực tiếp, cần thiết choviệc kiểm tra sự hợp thức của mô hình hệ quả logic đó, rồi thực thi thí nghiệm,thu thập các dữ liệu (vận hành vật thể) và trên cơ sở đó phối hợp các hành độngsuy diễn và quy nạp để xây dựng kết luận (mô hình xác nhận) Việc đối chiếu,xem xét sự cách biệt giữa mô hình hệ quả logic và mô hình xác nhận sẽ dẫn tới

sự quy nạp chấp nhận tri thức mới (mô hình hệ quả logic) khi có sự phù hợp củamô hình hệ quả logic và mô hình xác nhận; hoặc dẫn tới sự xem xét lại hoặc bổsung, sửa đổi, nếu cần, đối chiếu với các điều kiện thí nghiệm hoặc đối với việcxây dựng mô hình hệ quả logic để tiếp tục tìm tòi xây dựng tri thức mới

1.3.2 Tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể.

Từ sự phân tích trên đây về sự hình thành hệ thống các tri thức vật lý có thểmô tả khái quát tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng, vận dụngmột tri thức vật lý cụ thể nào đó bằng sơ đồ sau:

“ Đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp và khảo sát lý thuyết và/hoặc thực nghiệm

- kiểm tra, vận dụng kết quả”.

thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.

Khảo sát lý thuyết và/hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình, rút ra kết luận

logic về cái cần tìm và/hoặc thiết kế phơng án thực nghiệm, tiến hành thựcnghiệm, thu lợm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

Kiểm tra, vận dụng kết quả: Xem xét khả năng chấp nhận đợc của các kết quả

tìm đợc, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích/tiên đoán các sự kiện và xem xét

sự phù hợp của lý thuyết và thực nghiệm Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có

đợc nhờ suy luận lý thuyết (mô hình hệ quả logic), với kết luận có đợc từ các dữliệu thực nghiệm (mô hình xác nhận) để quy nạp chấp nhận kết quả tìm đợc, khi

có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm; hoặc để xem xét lại, bổ sung, sửa

đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát,khi cha có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xâydựng cái cần tìm

1.3.3 Sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý cụ

thể.

Rõ ràng là nếu muốn giúp học sinh nắm vững các kiến thức, kỹ năng cơ bản

về vật lý, đồng thời đảm bảo sự phát triển trí tuệ và năng lực sáng tạo của họcsinh thì trong quá trình dạy học các kiến thức cụ thể cần tổ chức, định hớng cáchoạt động của học sinh sao cho phù hợp với những đòi hỏi của tiến trình xâydựng tri thức

Một sự kiện, hiện tợng hay quá trình vật lý tồn tại trong thế giới tự nhiên đợcgọi là một cảnh huống vật lý Để nhận thức một cảnh huống vật lý, các nhà khoahọc xây dựng nên một mô hình giả định Nếu mô hình này đợc cộng đồng cácnhà khoa học chứng minh (bằng thực nghiệm hoặc bằng lý thuyết) là đúng đắnthì nó trở nên lý thuyết phản ánh bản chất sự kiện, hiện tợng hay quá trình nói trên Tiến trình đó đợc biểu diễn bằng sơ đồ sau (sơ đồ 1)

Từ sự phân tích tiến trình khoa học xây dựng tri thức ở trên, ta có thể đa ra sơ đồmô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng hoặc kiểm nghiệm,vận dụng tri thức cụ thể (sơ đồ 2 và sơ đồ 3)

Sơ đồ 2 : Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình giải quyết vấn đề, xây dựng

Giải quyết bài toán

Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra

Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra,

một mặt nhờ suy luận, mặt khác nhờ thí nghiệm và quan sát

Kết luận

(thu đ ợc nhờ suy luận lý thuyết)

Giải bài toán bằng

Suy luận lý thuyết

Kết luận

(thu đ ợc nhờ thí nghiệm và quan sát)

Sơ đồ 1: Biểu diễn sơ đồ hoạt động nghiên cứu xây dựng lý thuyết để

phản ánh thực tiễn của các nhà vật lý.

Sơ đồ 3: Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn

đề, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng một kiến thức cụ thể.

1.4 Tổ chức tình huống dạy học.

1.4.1 Dạy học nêu vấn đề và lý thuyết tình huống dạy học.

Trong những năm gần đây, do khối lợng thông tin khoa học mà học sinh phảilĩnh hội, do sự cần thiết phải cải cách và hoàn thiện về gốc rễ trong quá trình họctập; các nhà giáo dục học đã đặc biệt chú ý nghiên cứu việc dạy học nêu vấn đề.Dạy học nêu vấn đề đã đợc trình bày sáng tỏ trong những công trình của nhữngnhà lý luận dạy học và tâm lý học nổi tiếng

V.Ôkôn viết: “Dạy học nêu vấn đề là tập hợp các hành động nh tổ chức cáctình huống có vấn đề, phát biểu vấn đề…giúp đỡ cần thiết cho học sinh trongviệc giải quyết vấn đề…”

N.M.Xvêreva cho rằng: “Việc xây dựng các tình huống có vấn đề, việc phântích các tình huống đó, sự tham gia tích cực của học sinh vào việc tìm tòi nhữngphơng hớng giải quyết vấn đề học tập đã nêu ra…duy trì hứng thú nhận thức củacác em một cách sâu sắc….”

T.V.Cudriarxep nêu lên định nghĩa tơng tự: “ Dạy học nêu vấn đề bao gồmviệc tạo ra trớc học sinh những tình huống có vấn đề, là cho các em ý thức đợc,thừa nhận và giải quyết những tình huống này trong quá trình hoạt động chungcủa giáo viên và học sinh…”

I.Ia.Lecne định nghĩa: “Dạy học nêu vấn đề có nội dung là: Trong quá trìnhhọc sinh giải quyết một cách sáng tạo các vấn đề trong một hệ thống nhất địnhthì diễn ra sự lĩnh hội sáng tạo các tri thức và kỹ năng, sự nắm kinh nghiệm hoạt

động sáng tạo mà xã hội tích luỹ đợc, sự hình thành nhân cách có tính công dân”

Từ phân tích trên cần hiểu: dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạyhọc bao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề trong giờ học, kích thích ở học sinhnhu cầu cần giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt độngnhận thức tự lực, nhằm nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, phát triển trítuệ và hình thành cho các em kỹ năng nhận thức

Hoạt động nhận thức của con ngời chỉ thực sự bắt đầu khi con ngời gặp phảimâu thuẫn: một bên là trình độ hiểu biết đang có, bên kia là nhiệm vụ mới phảigiải quyết một vấn đề mà những kiến thức, kỹ năng đã có không đủ Để giảiquyết đợc nhiệm vụ nhận thức mới, khắc phục đợc mâu thuẫn trên thì phải xâydựng kiến thức mới, phơng pháp mới, kỹ năng mới Nh vậy, hoạt động nhận thứccủa học sinh trong học tập thực chất là hoạt động giải quyết vấn đề nhận thức

Tổ chức tình huống có vấn đề thực chất là tạo ra hoàn cảnh để học sinh tự ý thức đợc vấn đề cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú giải quyết vấn đề, biết đ-

ợc mình cần phải làm gì và sơ bộ xác định đợc làm nh thế nào

Xuất phát từ các ý tởng trên đây và dựa vào những đặc trng của quá trình dạyhọc, ngời ta đã xây dựng nên lý thuyết tình huống dạy học Để tiện cho việc giảitrình, PGS – TS Nguyễn Quang Lạc đã cho sơ đồ hoá lý thuyết này nh sau (sơ

Nội dung học

Hình thức hoạt

động dạy

Hình thức hoạt

động học

Ph ơng tiện dạy học

Kiểm tra

đánh giá kết quả dạy học

Điều kiện

dạy học

Sơ đồ 4: Biểu diễn lý thuyết tình huống dạy học.

Trung tâm của sơ đồ này là tình huống dạy học Trong tình huống dạy họcthì hạt nhân là quá trình học của HS Nội dung dạy học và phơng tiện dạy học th-ờng đợc quy định và chi phối bởi mục tiêu dạy học và điều kiện dạy học Yếu tốquyết định hiệu quả của sự vận hành tình huống dạy học chính là sự cộng tácchặt chẽ, hợp với quy luật nhận thức, hoạt động dạy của giáo viên và hình thứchoạt động học của HS Điều này đòi hỏi khi vận hành theo lý thuyết tình huốngdạy học thì Gv phải biết cách lựa chọn phơng tiện, hình thức và phơng pháp dạysao cho kích thích đợc hứng thú nhận thức cao độ đối với học sinh; biết cách địnhhớng hoạt động học của HS theo hớng hoạt động nghiên cứu của nhà vật lý học

Đây là hoạt động đòi hỏi sự vững vàng về kiến thức vật lý, về đặc điểm tâm sinh

lý của HS và sự hiểu biết về nghiệp vụ s phạm cũng nh sự điêu luyện về nghệthuật điều khiển học sinh trong quá trình thi công bài học của giáo viên

Kiểm tra đánh giá có tác dụng to lớn trong việc cung cấp thông tin phản hồi

để bổ sung điều kiện dạy học và điều chỉnh hoạt động dạy và học sao cho đápứng tốt nhất mục tiêu đã đợc xác định

1.4.2 Khái niệm tình huống có vấn đề.

Khái niệm “Vấn đề” đợc dùng để chỉ những nhiệm vụ nhận thức mà ngời

học sinh không thể giải quyết đợc chỉ bằng những kinh nghiệm có sẵn mà đòi hỏi

họ phải có một suy nghĩ độc lập sáng tạo và kết quả là sau khi giải quyết đ ợc vấn

đề thì họ thu nhận đợc kiến thức và kỹ năng mới Vấn đề chứa đựng câu hỏi,

nh-ng đó là câu hỏi về một cái cha biết, câu hỏi mà câu trả lời là một cái mới phảitìm tòi sáng tạo mới xây dựng đợc, chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần nhớlại những kiến thức đã có

Khái niệm tình huống có vấn đề (hay tình huống vấn đề).

“Tình huống vấn đề” là tình huống mà khi học sinh tham gia thì gặp một khókhăn, học sinh ý thức đợc vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấyvới khả năng của mình thì hy vọng có thể giải quyết đợc, do đó bắt tay vào việcgiải quyết vấn đề đó Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thứctích cực của học sinh: đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề đã đề xuất.

Các kiểu tình huống có vấn đề.

Khi học sinh đợc lôi cuốn vào hoạt động tích cực thực hiện nhiệm vụ (có tiềm

ẩn vấn đề) mà học sinh đã đảm nhận, học sinh nhanh chóng nhận thấy sự bất ổncủa tri thức đã có của mình, vấn đề xuất hiện, học sinh ở tình huống (tình thế) cóthể thuộc một trong số các kiểu tình huống (tình thế) nh sau:

Tình thế lựa chọn: Chủ thể ở trạng thái cân nhắc suy tính khi cần lựa chọn

một phơng án thích hợp nhất trong những điều kiện xác định để giải quyết vấn đề(tức là cần lựa chọn một mô hình vận hành đợc)

Tình thế bất ngờ: Chủ thể ở trạng thái ngạc nhiên, khi gặp cái mới lạ, cha

hiểu vì sao, cần biết căn cứ lý lẽ (tức là cần có mô hình mới)

Tình thế bất trắc: Chủ thể ở trạng thái túng bí, khi cha biết làm thế nào

giải quyết đợc khó khăn gặp phải, cần có cách giải quyết (tức là cần có mô hìnhmới)

Tình thế không phù hợp: Chủ thể ở trạng thái băn khoăn, nghi hoặc khi gặp

phải sự kiện trái ngợc với lẽ thờng, với kết quả có thể rút ra đợc từ căn cứ lý lẽ đã

có, do đó cần xét lại để có căn cứ lý lẽ thích hợp hơn (tức là cần có mô hình thíchhợp hơn)

Tình thế phán xét: Chủ thể ở trạng thái nghi vấn khi gặp các cách giải thích

với các căn cứ lý lẽ khác nhau, cần xem xét, kiểm tra các căn cứ lý lẽ đó (tức là

cần kiểm tra, hợp thức hoá các mô hình đã đợc đề cập).

Tình thế đối lập: Chủ thể ở trạng thái bất đồng quan điểm, khi gặp một cách

giải thích có vẻ logic, nhng lại đợc xuất phát từ một căn cứ lý lẽ sai trái với căn

cứ lý lẽ đã đợc chấp nhận, cần bác bỏ căn cứ lý lẽ sai lầm đó để bảo vệ căn cứ lý

lẽ đã chấp nhận ( tức là phê phán, bác bỏ mô hình không hợp thức, bảo vệ mô hình hợp thức đã có)

1.4.3 Điều kiện cần của việc tạo tình huống có vấn đề và định hớng hoạt

động tìm tòi giải quyết vấn đề.

đáp câu hỏi đó.

Sự phân tích này dựa trên những thông tin đã đợc làm rõ trong các nghiêncứu về tri thức khoa học cần dạy, và về các quan niệm có thể có của học sinh liênquan đến sự xây dựng tri thức này

 Thứ hai, giáo viên phải xác định rõ kết quả giải quyết mong muốn đối với vấn

đề đợc đặt ra là học sinh chiếm lĩnh đợc tri thức cụ thể gì (diễn đạt cụ thể mộtcách cô đọng, chính xác nội dung đó)

 Thứ ba, giáo viên soạn thảo đợc một nhiệm vụ (có tiềm ẩn vấn đề) để giao cho học sinh, sao cho học sinh sẵn sàng đảm nhận nhiệm vụ đó Điều này đòi hỏigiáo viên phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết, khiến cho họcsinh tự thấy mình có khả năng tham gia giải quyết nhiệm vụ đặt ra và đợc lôicuốn vào hoạt động tích cực giải quyết nhiệm vụ đó

Để soạn thảo đợc một nhiệm vụ nh vậy cần có hai yếu tố cơ bản:

- Tiền đề hay t liệu (thiết bị, sự kiện, thông tin) cần cung cấp cho học sinh hoặc gợi ra cho học sinh

- Lệnh hoặc câu hỏi đề ra cho học sinh

 Thứ t, trên cơ sở vấn đề cần giải quyết, kết quả mong đợi, những quan niệm,khó khăn trở lực của học sinh trong điều kiện cụ thể, giáo viên đoán trớc những

đáp ứng có thể có của học sinh và dự định tiến trình định hớng, giúp đỡ học sinh (khi cần) một cách hợp lý, phù hợp với tiến trình khoa học giải quyết vấn đề

1.4.4 Hệ thống câu hỏi cho định hớng t duy trong các tình huống vấn đề theo tiến trình xây dựng một kiến thức mới.

Để học sinh có thể giải quyết đợc vấn đề nhận thức thì giáo viên phải tổchức quá trình học tập sao cho trong từng giai đoạn xuất hiện tình huống bắtbuộc học sinh phải thực hiện các thao tác t duy và suy luận logic, muốn vậy giáoviên phải đa ra các câu hỏi định hớng cho học sinh tiến hành các thao tác t duy vàsuy luận logic trong mỗi tình huống cụ thể

Nh vậy, phơng tiện quan trọng của giáo viên trong dạy học là hệ thống câuhỏi thực hiện đợc chức năng định hớng hành động nhận thức của học sinh Hệthống câu hỏi đề xuất vấn đề đã đợc các nhà khoa học trình bày nh sau:

a Câu hỏi kích thích học sinh có nhu cầu kiến thức để giải quyết vấn đề.

Phơng hớng cơ bản của việc tổ chức tình huống học tập ở pha khởi đầu là giáoviên mô tả một cảnh huống, hay đặt ra một nhiệm vụ, dẫn học sinh tới chỗ phảitrả lời câu hỏi thuộc loại: “sẽ nh thế nào, nếu…?”; “phải thế nào, để…?”; “vì sao

nh thế?; có tác dụng gì?; (giải thích nh thế nào?)”; “làm thế nào để tạo ra đợc…trong thực tế?” Tình huống này đòi hỏi học sinh đa ra và vận hành một mô hìnhxác định nào đó Sự bất ổn hoá tri thức do học sinh không đủ kiến thức và kỹnăng phù hợp, và do đó học sinh có nhu cầu xác lập một mô hình hoặc sửa đổimột mô hình đã có (nhng không phù hợp) sẽ là động lực thúc đẩy tiến trình xâydựng, vận dụng tri thức

b Câu hỏi định hớng nội dung kiến thức cần xác lập.

Việc tìm cách trả lời các câu hỏi nh trên gắn liền với việc đặt ra câu hỏi “cómối liên hệ nào (có cái gì) chi phối mà từ đó sẽ suy ra đợc điều trả lời cho câuhỏi đã đặt ra?” Câu hỏi này đòi hỏi học sinh phải vận hành một mô hình nào đó Vì vậy, điều quan trọng trớc tiên là phải xác định và thảo luận về mô hình đó

c Câu hỏi yêu cầu xác định giải pháp tìm tòi, xác lập kiến thức cần xây dựng, vận dụng.

Nếu không thể sử dụng một mô hình đã có mà cần xác lập một mô hình mới,thì câu hỏi đợc đặt ra tiếp theo sẽ là: “Một cách lý thuyêt, có thể xác lập tínhchất, mối liên hệ đó (mô hình giả thuyết) nh thế nào?”; hoặc: “Làm thế nào thì cóthể sẽ quan sát, đo đợc cái gì cần cho sự xác lập tính chất, mối liên hệ, và từ đórút ra kết luận gì?”

d Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đọng kiến thức xác lập đợc.

Kiến thức xác lập đợc cần phải diễn đạt một cách chính xác, cô đọng để cóthể vận dụng, nghĩa là cần trả lới đợc câu hỏi: “Nội dung của kiến thức đã xác lập

đợc diễn đạt một cách chính xác, cô đọng nh thế nào?”

e Câu hỏi yêu cầu vận dụng kiểm tra kiến thức đã xác lập.

các câu hỏi này là sự kiểm tra, hợp thức hoá tri thức mới.

Ta có thể tổng kết hệ thống câu hỏi ở trên dới dạng sơ đồ hệ thống câu hỏi

định hớng t duy nêu và giải quyết vấn đề (sơ đồ 5) nh sau.

(3).Phải thế nào để…?

(4).Làm thế nào tạo ra đ ợc…trong thực tế?

Khi định h ớng vào nội dung kiến thức cần có:

(5) Có cái gì/tính chất nào/nguyên lý nào/mối liên hệ nào chi phối?

Khi nêu ra kết luận khái quát:

(9).Diễn đạt (một cách cô đọng chính xác) nh thế nào điều mới xây dựng đ ợc/điều cần

huy động để vận dụng?

Khi kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn kiến thức:

(1).Vì sao nh thế?/có tác dụng gì?/giải thích thế nào?

(2).Sẽ thế nào nếu…?

(3).Phải thế nào để…?

(4).Làm thế nào tạo ra đ ợc…trong thực tế?

Khi khảo sát thực nghiệm và đối chiếu

lý thuyết:

(6).Làm thế nào để có thể quan sát/đo

đ ợc cái gì cần cho sự xác lập tính chất/

mối liên hệ? Và từ đó rút ra kết luận thế

nào?

(7).Có thể suy ra điều này từ lý thuyết

(từ điều đã biết hoặc từ điều giả định

nào đó) nh thế nào không?

(8).Đối chiếu các kết quả thực nghiệm

và kết quả suy luận lý thuyết có thể kết

luận thế nào về tính chất/mối liên hệ?

Khi khảo sát lý thuyết và đối chiếu thực nghiệm:

(6).Có thể xác lập (rút ra) tính chất/mối liên hệ đó từ lý thuyết (từ điều đã biết hoặc từ điều giả định nào đó) nh thế nào?

(7).Làm thế nào để có thể quan sát đ ợc/

đo đ ợc cái gì cần cho việc kiểm tra điều này?và từ đó rút ra kết luận thế nào? (8).Đối chiếu các kết quả suy luận lý thuyết và kết quả thực nghiệm, có thể kết luận thế nào về tính chất/mối liên hệ?

Sơ đồ 5: Sơ đồ hệ thống câu hỏi định h ớng t duy trong các tình huống có vấn đề

1.5 Đề xuất tiến trình thiết kế và thi công bài học theo

lý thuyết tình huống dạy học

Cũng nh đối với mọi bộ môn, việc đổi mới phơng pháp dạy học bộ môn vật

lý đợc thực hiện bằng nhiều giải pháp khác nhau Tuy nhiên, dù bằng phơng phápnào thì sự đổi mới cũng phải đợc thể hiện qua bài học thiết kế (thờng đợc gọi làgiáo án) Sau đó căn cứ vào giáo án mà tiến hành thi công bài học trong những

điều kiện về không gian, thời gian và lớp HS cụ thể Tiến trình thi công bài họcvật lý là một tiến trình có tính linh hoạt cao, đòi hỏi ở GV sự vững vàng và tinhthông về tri thức vật lý, nghiệp vụ s phạm và năng lực tổ chức, điều khiển hoạt

động nhận thức cho học sinh Đây là hoạt động sáng tạo của GV mà ta không thểmô tả chi tiết đợc Tuy nhiên tiêu chí để đánh giá sự hoạt động sáng tạo đó là sựcộng tác hữu cơ giữa các thao tác trên các mặt ngôn ngữ, tính toán toán học, thựchành thí nghiệm và t duy logic của GV và HS trong diễn biến của quá trình dạyhọc Trong đó hoạt động của GV mang tính chất tổ chức, gợi mở, hớng dẫn, điềukhiển; còn hoạt động của HS đợc thực hiện một cách tích cực, tự giác, tự lực và

có hiệu quả cao Đó chính là yêu cầu của lý thuyết tình huống dạy học nh đã nêukhi phân tích sơ đồ 4 Việc thực hiện yêu cầu này cần đợc thể hiện trong bài họcthiết kế (hay trong giáo án) Sau đây ta có thể phân tích và trình bày t ơng đối chitiết việc thực hiện yêu cầu này trong việc thiết kế bài học (trong việc soạn thảogiáo án cho bài học) theo tinh thần vận dụng lý thuyết tình huống dạy học

Từ sơ đồ 1 biểu diễn quá trình hoạt động nghiên cứu của nhà khoa học vật lý,sơ đồ 2,3 mô phỏng tiến trình giải quyết vấn đề, xây dựng, kiểm nghiệm hoặcứng dụng một kiến thức cụ thể và từ sơ đồ 4 biểu diễn hoạt động dạy học vật lý

nay, ở nớc ta, tiến trình này đang đợc coi là chuẩn mà mọi GV phải tuân theo.Còn ở các nớc tiên tiến thì tiến trình xây dựng kiến thức do SGK đề xuất chỉ đợccoi nh t liệu để GV tham khảo) Do vậy, khi thiết kế bài học, trớc tiên, GV dựahẳn vào SGK để xác định nội dung kiến thức của bài học, mức độ yêu cầu chuẩn

đối với nội dung kiến thức và kỹ năng cũng nh thái độ mà HS cần đạt đợc trongbài học Tiếp theo, dựa vào sơ đồ cấu trúc logic nội dung kiến thức bài học màSGK đề xuất để chia tách thành những bộ phận nhỏ của nội dung kiến thức đó.Việc tổ chức hoạt động của GV và HS nhằm nghiên cứu xây dựng mỗi bộ phậnkiến thức này trong điều kiện cụ thể của tiết học sẽ tạo nên một tình huống dạyhọc Mặt khác, căn cứ vào các chức năng của bài học, ta có thể xác định thêmmột số tình huống dạy học phục vụ cho các chức năng: củng cố trình độ xuấtphát của HS, đặt vấn đề nghiên cứu, ôn luyện kiến thức và kỹ năng, giao nhiệm

vụ về nhà cho HS Mỗi bài học thờng đợc chia tách thành nhiều tình huống dạyhọc Thời gian dành cho mỗi tình huống dạy học thờng đợc ớc lợng cho phù hợpvới khối lợng và độ phức tạp của bộ phận kiến thức tơng ứng Mỗi tình huống dạyhọc thờng đợc gán cho một số hiệu theo số thứ tự các tình huống và đợc đặt chomột tên gọi cụ thể Tên của tình huống dạy học thờng đợc gọi theo mục đíchhoặc theo nội dung kiến thức mà nó cần đạt đợc

Sau khi đã xác định các tình huống dạy học thì việc quan trọng quyết địnhchất lợng bản thiết kế bài học (và do đó cũng rất quan trọng cho sự thành côngkhi thi công bài học) là xây dựng đợc tiến trình phối hợp các thao tác, các hành

động cụ thể của GV và HS thật hợp lý Đối với GV, điều đó đợc thể hiện chủ yếu

ở hệ thống các câu hỏi, gợi ý, chỉ dẫn qua sự diễn giải vừa phù hợp với logic nộidung kiến thức vừa phù hợp với năng lực t duy của lớp HS cụ thể Đối với HS, đó

là hệ thống các thao tác thực hành thể hiện qua các động tác thí nghiệm, các phéptính toán, vẽ hình, vẽ đồ thị, cùng hệ thống các thao tác t duy nh phân tích, so

sánh, tổng hợp, đợc thể hiện qua hành động ngôn ngữ (chủ yếu là lời nói) nhằmtrả lời những câu hỏi, thực hiện những gợi ý, mệnh lệnh hớng dẫn của GV Quabản thiết kế bài học ngời ta có thể thấy rõ HS thực sự đợc huy động vào tiến trìnhxây dựng nội dung kiến thức Tức là HS đợc đóng vai của nhà khoa học trẻ Nhờ

đó họ vừa chiếm lĩnh đợc tri thức một cách vững chắc và tự hình thành đợc phơngpháp xây dựng tri thức đó Cũng bằng cách đó, ngời ta có thể tin rằng HS sẽ có đ-

ợc niềm hạnh phúc vì đã tự khám phá cho bản thân con đờng đi đến tri thức, rằng

họ sẽ có đợc niềm tin và sự hăng say trong học tập một cách liên tục

Với những ý tởng vận dụng lý thuyết tình huống dạy học vào việc thiết kế vàthi công bài học nh đã trình bày ở trên, GV có thể trình bày phần chính của bàihọc thiết kế (giáo án) theo sơ đồ 6 sau đây:

Tình huống dạy học Hoạt động hợp tác giữa GV và HS Nội dung bài học

Tình huống dạy học thứ i: Tên tình huống dạy học, thời lợng dự kiến.

Hoạt động hợp tác giữa GV và HS Nội dung bài học

Tình huống dạy học thứ i+1: Tên tình huống dạy học, thời lợng dự kiến.

Hoạt động hợp tác giữa GV và HS Nội dung bài học

1.6 Kết luận chơng 1.

Trong chơng này chúng tôi trình bày cơ sở lý luận hiện đại về dạy học Đểgiải quyết nhiệm vụ đề ra của luận văn, chúng tôi đặc biệt quan tâm đến nhữngvấn đề sau:

tham gia và tích cực giải quyết vấn đề Từ đó cho thấy có thể vận dụng lý thuyếttình huống dạy học vào việc tổ chức và định hớng hoạt động nhận thức của HSmột cách tự giác, tích cực và tự lực cao độ.

- Để đảm bảo cho học sinh không những lĩnh hội đợc tri thức cần thiết mà qua

đó trí tuệ của họ đợc rèn luyện, năng lực t duy khoa học đợc phát triển thì cần có

sự định hớng hành động học của học sinh một cách đúng đắn Kiểu định hớng tốtnhất cho phép thực hiện đợc điều đó là kiểu định hớng khái quát chơng trình hoá.Khi HS đã có đợc khả năng xây dựng algorit hành động để giải quyết một số vấn

đề đơn giản, giáo viên có thể thực hiện kiểu định hớng tìm tòi ở những mức độngày càng cao hơn

- Để phát huy đầy đủ vai trò của giáo viên, vai trò của học sinh trong hoạt độngdạy – học, phát huy vai trò của xã hội đối với quá trình nhận thức của mỗi cánhân, đồng thời cho học sinh làm quen với việc xây dựng và bảo vệ cái mới trongnghiên cứu khoa học thì cần thiết thực hiện tiến trình dạy học theo các pha phỏngtheo tiến trình xây dựng tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

- Thiết lập sơ đồ chung cho việc thiết kế và thi công một bài học cụ thể khivận dụng lý thuyết tình huống dạy học

Tất cả những điều này sẽ đợc chúng tôi vận dụng để xây dựng tiến trìnhdạy học một số kiến thức phần “Dòng điện trong các môi trờng” (SGK vật lý 11),

mà nội dung đó đợc thể hiện ở chơng hai của luận văn này

chơng 2

vận dụng lý thuyết tình huống dạy học vào việc

tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinhtrong chơng “dòng điện trong các môi trờng”

2.1 Vị trí của chơng “dòng điện trong các môi trờng”trong phần điện học ở thpt

“Dòng điện trong các môi trờng” là chơng thứ ba của phần “Điện học” trongsách giáo khoa vật lý 11 THPT Qua thực tế giảng dạy, tìm hiểu chơng trình SGKphần này chúng tôi nhận thấy đây là một phần kiến thức khó, nó là những môhình giả thuyết đợc các nhà khoa học đa ra để giải thích sự tạo thành dòng điệntrong các môi trờng khác nhau, các giả thuyết này không đợc kiểm tra trực tiếp

mà chỉ kiểm tra qua các hệ quả của nó, nhng dòng điện trong các môi trờng nàylại có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, đặc biệt là dòng điện trong chất bán dẫn

đóng vai trò quan trọng trong sự bùng nổ thông tin Khi dạy phần này giáo viênhầu nh cha tạo tình huống hữu hiệu làm nảy sinh vấn đề cho học sinh, cha cónhững câu hỏi định hớng t duy để phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủcủa học sinh Từ đó, dẫn đến học sinh thụ động tiếp thu kiến thức, không có cơhội để tham gia tìm tòi giải quyết vấn đề một cách tích cực, chủ động

Từ thực tế đó, trong đề tài này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu, thiết kế tiếntrình dạy học một số kiến thức phần “ Dòng điện trong các môi trờng” với ý đồtạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ hứng thú tìm tòi cái mới, lôi cuốn học sinhvào quá trình học tập một cách tích cực, tự chủ Trong việc tổ chức các tìnhhuống học tập giáo viên phải đa ra đợc những câu hỏi định hớng t duy cho họcsinh, khai thác và sử dụng có hiệu quả các phơng tiện dạy học nh: Thiết bị thínghiệm, phiếu học tập, mô hình, tranh ảnh…

2.2 Nội dung và cấu trúc của chơng “dòng điện trong cácmôi trờng”

2.2.1 Nội dung chơng “Dòng điện trong các môi trờng”.

Chơng này giới thiệu cho học sinh bản chất dòng điện trong các môi trờng,trong đó chú ý đến bản chất của các hạt tải điện và phơng thức dịch chuyển có h-ớng của chúng tạo thành dòng điện Nắm đợc các hiện tợng vĩ mô liên quan đếndòng điện trong các môi trờng nh hiện tợng toả nhiệt trong dây dẫn, hiện tợng

điện phân, hiện tợng phóng điện trong không khí ở điều kiện thờng… Từ đó họcsinh có thể phân biệt hiện tợng này với hiện tợng kia, nắm đợc điều kiện để cáchiện tợng đó có thể xảy ra, những ứng dụng và tác hại của các hiện tợng đótrong kỹ thuật và trong thiên nhiên Hiểu đợc sự phụ thuộc của cờng

độ dòng điện vào hiệu điện thế (biết khi nào áp dụng đợc định luật Ôm)

thiết lập đợc tiến trình xây dựng kiến thức đối với kiến thức cần dạy Việc thiếtlập tiến trình nhận thức khoa học có thể biểu đạt trực quan bằng sơ đồ (sơ đồ biểu

đạt logic của tiến trình nhận thức khoa học) Dới đây chúng tôi trình bày cấu trúcnội dung phần: “Dòng điện trong các môi trờng”, lập sơ đồ tiến trình nhận thứckhoa học tổng thể tri thức cần dạy

2.2.2.2 Sơ đồ chi tiết cấu trúc nội dung chơng “Dòng điện trong các môi ờng”

Đối với chơng “Dòng điện trong các môi trờng” cần xác định rõ nội dung

và cấu trúc của nó đến mức chi tiết nh sau:

Trong đó, nội dung các mục A,B,C,D,E đợc xác định nh sau:

 A Dòng điện trong kim loại (KL):

- Xác định hạt tải điện tự do: electron tự do

- Dòng điện trong KL: dòng chuyển dời có hớng của các electron tự do

- Độ dẫn điện của KL (và do đó điện trở suất cũng nh điện trở của KL): phụthuộc nhiệt độ (vì sự va chạm giữa các electron tự do với các ion dơng ở nútmạng phụ thuộc vào nhiệt độ)

- Tác dụng nhiệt của dòng điện trong KL: sự va chạm giữa các electron tự dovới các ion dơng ở nút mạng làm chuyển hoá động năng của hai loại hạt tải

điện này thành nhiệt Cờng độ dòng điện càng lớn, nhiệt toả ra càng lớn ứngdụng: bếp điện, bàn là điện,

- Suất nhiệt điện động: do mật độ electron tự do khác nhau trong các KL khácnhau, các electron tự do khuyếch tán qua mặt tiếp xúc giữa hai KL nên ở mặttiếp xúc của hai KL khác nhau (khi đợc hàn với nhau) có một suất điện động

- Cặp nhiệt điện (pin nhiệt điện) và dòng nhiệt điện: suất nhiệt điện động gây

ra dòng nhiệt điện (khi hai KL khác nhau đợc hàn thành mạch kín và giữ haimối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau)

+ Có điện tr ờng ngoài tác dụng

Nội dung của ch ơng: Bản chất, những tính chất, ứng dụng của dòng điện

trong các môi tr ờng:

A: Trong kim loại

C: Trong chất khí

.

D: Trong chân không

.

E: Trong bán dẫn

.

- ứng dụng của cặp nhiệt điện: tạo ra nhiệt điện kế (để đo nhiệt độ).

 B Dòng điện trong chất điện phân:

- Xác định hạt tải điện tự do: ion dơng và ion âm

- Dòng điện trong chất điện phân: hai dòng chuyển dời có hớng ngợc chiềunhau của các ion

- Độ dẫn điện của chất điện phân (và do đó điện trở suất cũng nh điện trở củachất điện phân): phụ thuộc nhiệt độ (vì sự va chạm giữa các ion với nhau phụthuộc vào nhiệt độ)

- Sự dịch chuyển ion về các điện cực làm giải phóng các chất ở điện cực,

d-ơng cực tan khi đó dòng điện qua bình điện phân tuân theo định luật Ôm

- ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân: luyện kim, mạ điện, đúc

điện

 C Dòng điện trong chất khí:

- Xác định hạt tải điện: ba loại hạt, đó là ion dơng, ion âm và electron

- Dòng điện trong chất khí: tồn tại hai dòng điện (dòng ion dơng đi về catốt,dòng electron và ion âm về anốt)

- Độ dẫn điện của chất khí: khi hiệu điện thế thấp, dòng điện tỷ lệ với hiệu

điện thế nghĩa là tuân theo định luật Ôm (sự dẫn điện của chất khí trong trờnghợp này gọi là sự dẫn điện không tự lực) Khi hiệu điện thế cao chất khí khi

đó trở thành dẫn điện tự lực, dòng điện trong chất khí không tuân theo địnhluật Ôm ứng dụng của sự phóng điện tự lực: Tia lửa điện và Hồ quang điện

- Sự phóng điện trong khí kém: là khi áp suất chất khí thấp xuất hiện sựphóng điện thành miền; bản chất hiện tợng phóng điện trong khí kém là sự ionhoá do va chạm và sự bắn electron từ catốt khi các cực này bị ion dơng đậpvào

- ứng dụng của sự phóng điện thành miền: tạo ra nguồn sáng gọi là đèn ống

 D Dòng điện trong chân không:

- Xác định hạt tải điện: electron phát xạ nhiệt

- Dòng điện trong chân không: dòng chuyển dời có hớng của các electronbứt ra từ catốt bị nung nóng

- Cờng độ dòng điện của chân không: Khi U< 0 không có dòng điện quachân không, khi U > 0 dòng điện trong chân không chỉ theo một chiều từ anốt

yếu trong máy thu hình, trong dao động ký điện tử…

 E Dòng điện trong bán dẫn:

- Xác định hạt tải điện: electron tự do và lỗ trống

- Dòng điện trong bán dẫn: dòng chuyển dời có hớng đồng thời của cácelectron tự do và lỗ trống dới tác dụng của điện trờng

- Độ dẫn điện của bán dẫn (và do đó điện trở suất cũng nh điện trở của bándẫn): phụ thuộc nhiệt độ (vì mật độ electron, lỗ trống và sự va chạm giữa cácelectron tự do với các ion dơng ở nút mạng phụ thuộc vào nhiệt độ) ứngdụng: tạo ra nhiệt điện trở bán dẫn, quang điện trở bán dẫn

- Tác dụng của tạp chất đối với dòng điện trong bán dẫn: tuỳ theo loại tạpchất pha vào bán dẫn tinh khiết, các bán dẫn đợc chia ra làm hai loại: bán dẫnloại n và bán dẫn loại p Trong bán dẫn loại n hạt mang điện cơ bản làelectron, còn lỗ trống là hạt mang điện không cơ bản; trong bán dẫn loại p hạtmang điện cơ bản là lỗ trống, còn electron tự do là hạt mang điện không cơbản

- Lớp tiếp xúc p - n: khi có hai loại bán dẫn n và p tiếp xúc nhau, do mật độelectron tự do và lỗ trống khác nhau trong các bán dẫn khác nhau, cácelectron tự do và lỗ trống khuyếch tán qua mặt tiếp xúc giữa hai bán dẫn nên

ở mặt tiếp xúc của hai bán dẫn hạt mang điện cơ bản giảm đi rất nhanh, do đó

độ dẫn điện tại lớp tiếp xúc giảm đi và điện trở của lớp tiếp xúc trở thành rấtlớn so với điện trở toàn mẫu bán dẫn

- Tính dẫn điện một chiều của lớp tiếp xúc p – n (hay hiệu điện thế thuận vàhiệu điện thế ngợc):

+ Khi nối cực dơng của nguồn điện với bán dẫn loại p, cực âm với bándẫn loại n, điện trờng do nguồn điện ngoài gây ra có hớng từ bán dẫn loại p

sang bán dẫn loại n, làm cho lỗ trống qua lớp tiếp xúc từ p sang n còn electron

tự do từ n sang p và ta có dòng điện có cờng độ lớn Ta gọi là dòng điện thuận, còn hiệu điện thế đặt vào khi đó gọi là hiệu điện thế thuận

+ Khi nối cực dơng của nguồn điện với bán dẫn loại n, cực âm với bándẫn loại p, điện trờng do nguồn điện ngoài gây ra có hớng từ bán dẫn loại nsang bán dẫn loại p, làm cho hạt mang điện cơ bản bị ngăn cản hoàn toàn vàkhông chuyển qua đợc lớp tiếp xúc Nhng hạt mang điện cơ bản lại không bịngăn cản: lỗ trống qua lớp tiếp xúc từ n sang p còn electron tự do từ p sang n

và ta có dòng điện có cờng độ bé Ta gọi là dòng điện ngợc, còn hiệu điện thế

đặt vào khi đó gọi là hiệu điện thế ngợc

- ứng dụng của lớp tiếp xúc p - n: tạo ra điốt bán dẫn, trandito, vi mạch điệntử

2.3 thiết kế một số bài học theo hớng nghiên cứu của đề tài

2.3.1 Bài học 36 Dòng điện trong kim loại.

2.3.1.1 Nội dung bài học và sơ đồ xây dựng nội dung bài học.

có sự toả nhiệt ở vật dẫn bằng kim loại khi dòng điện chạy qua?

* Giải quyết vấn đề và kết quả (kiến thức về dòng điện trong kim loại):

- Xét cấu trúc tinh thể của kim loại:

+ Các ion kim loại đợc sắp xếp một cách đều đặn

theo một trật tự nhất định trong không gian, tạo

thành mạng tinh thể (hình vẽ )

+ electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử dễ

mất liên kết với hạt nhân của nguyên tử trở thành electron tự do trong kim loại.+ Mật độ electron tự do gần bằng mật độ nguyên tử kim loại

- Bản chất dòng điện trong kim loại:

+ Dòng electron tự do chuyển dời có hớng

tự do khác nhau Do đó, tác dụng “ngăn cản” chuyển động có hớng của cácelectron tự do trong mỗi kim loại cũng khác nhau.

+ Điện trở của dây dẫn kim loại còn phụ thuộc vào nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng,các ion kim loại nằm ở nút mạng tinh thể dao động mạnh hơn, vận tốc trung bìnhcủa chuyển động nhiệt của các electron cũng tăng, vì vậy các electron tự do càng

có khả năng va chạm nhiều hơn với ion kim loại

* Tổng kết bài học

- Hạt tải điện tự do và bản chất dòng điện trong kim loại

- Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại và hiện tợng toảnhiệt của dây dẫn kim loại