Dạy học một số kiến thức chương động lực học chất điểm vật lí 10 trung học phổ thông nâng cao theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Lý do chọn đề tài Mục tiêu giáo dục hiện tại và trong thời gian tới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

DƯƠNG LÊ QUYẾT

DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN -2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

DƯƠNG LÊ QUYẾT

DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS MAI VĂN TRINH

NGHỆ AN - 2016

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

PGS.TS Mai Văn Trinh, người đã định hướng đề tài, hướng dẫn khoa học và động viên nghiên cứu hoàn thành luận văn

Ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, quý thầy cô giáo khoa Vật lí của Trường Đại học Vinh cùng quý thầy cô giáo đã trực tiếp tham gia giảng dạy

Ban Giám hiệu, thầy cô giáo tổ Vật lí - Tin - Công nghệ, trường THPT Thanh Chương 3, Nghệ An đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã hết lòng giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả Dương Lê Quyết

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN iv

DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG, BIỂU, ĐỒ THỊ v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 5

1.1 Năng lực, năng lực chuyên biệt Vật lí, năng lực giải quyết vấn đề 5

1.1.1 Năng lực 5

1.1.2 Năng lực chuyên biệt Vật lí 6

1.1.3 Năng lực giải quyết vấn đề 12

1.1.4 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 14

1.1.5 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề 15

1.2 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học Vật lí nhằm hướng tới những năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn học 16

1.2.1 Các phương pháp và hình thức dạy học Vật lí tạo điều kiện phát triển năng lực 16

1.2.2 Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 16

1.3 Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông 21

1.3.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học 21

1.3.2 Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề trong học tập 22

1.3.3 Tổ chức tình huống học tập 23

1.3.4 Các kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề 27

CHƯƠNG 2 DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 34

2.1 Phân tích nội dung chương trình 34

2.1.1 Vị trí, đặc điểm chương "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 trung học phổ thông nâng cao 34

2.1.2 Mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 trung học phổ thông nâng cao 36

2.1.3 Cấu trúc logic của chương "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 THPT nâng cao 39

2.2 Thực trạng dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT nâng cao ở một số trường THPT tỉnh Nghệ An 42

2.2.1 Mục đích tìm hiểu 42

2.2.2 Đối tượng tìm hiểu 42

2.2.3 Phương pháp tìm hiểu 42

2.2.4 Kết quả 42

2.2.5 Phân tích nguyên nhân thực trạng 43

2.3 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề khi dạy các loại bài học trong chương “Động lực học chất điểm” 44

2.3.1 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức mới 44

2.3.2 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong bài học thực hành thí nghiệm vật lí 47

2.3.3 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lí 48

2.3.4 Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong bài học theo chủ đề 51

2.4 Đề xuất một số biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của chương “Động lực học chất điểm”- Vật lí 10 THPT nâng cao 53

2.4.1 Biện pháp 1: Tăng cường sử dụng các ví dụ, bài toán cụ thể, hình ảnh trực quan nhằm tạo cơ hội, dẫn dắt học sinh tới vấn đề cần phát hiện và giải quyết 53

2.4.2 Biện pháp 2: Sử dụng hợp lý, đúng thời điểm các phương tiện và đồ dùng dạy học để tạo thuận lợi cho học sinh trong việc phát hiện và giải quyết vấn đề 56

2.4.3 Biện pháp 3: Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lí 57

2.4.4 Biện pháp 4: Tăng cường dạy học phân hóa theo các mức độ, cấp độ khác nhau trong các nhóm đối tượng khác nhau và trong cùng một lớp để tạo ra môi trường phù hợp với trình độ của từng học sinh nhằm giúp các em có nhiều cơ hội chủ động, độc lập phát hiện và giải quyết vấn đề 59

2.5 Biên soạn tiến trình dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề 61

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 97

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 97

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 97

3.3 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 97

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 97

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 98

3.5.1 Đánh giá định tính 98

3.5.2 Đánh giá định lượng 99

KẾT LUẬN CHUNG 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG, BIỂU, ĐỒ THỊ

Trang

Sơ đồ

Sơ đồ 1.1 Năng lực chuyên biệt môn Vật lí 6

Sơ đồ 1.2 Khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 17

Sơ đồ 2.1: Cấu trúc lôgic chương “Động lực học chất điểm” SGK Vật lý 10 nâng cao 41

Sơ đồ 2.2 Các pha của tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học 46

Sơ đồ 2.3.Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lí 49

Bảng Bảng 1.1 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT 13

Bảng 1.2 Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức vật lí đặc thù 18

Bảng 2.1 So sánh dạy học theo cách tiếp cận truyền thống và dạy học theo chủ đề 51

Bảng 3.1 Thống kê các điểm số kết quả bài kiểm tra 100

Bảng 3.2 Phân phối tần suất 100

Bảng 3.3 Phân phối tần suất luỹ tích 100

Bảng 3.4 Tham số thống kê 101

Đồ thị Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất 101

Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất luỹ tích 102

Biểu đồ Biểu đồ 3.1 Phân phối tần suất 102

Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất luỹ tích 102

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Mục tiêu giáo dục hiện tại và trong thời gian tới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ

đó có thể sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới, góp phần làm giàu thêm nền kiến thức của nhân loại

Trong nội dung Nghị quyết hội nghị lần thứ hai khóa VIII (1997) của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam đã nêu rõ: “Cuộc cách mạng về phương pháp giáo dục hướng vào người học, rèn luyện và phát triển khả năng suy nghĩ, khả năng giải quyết vấn đề một cách năng động, độc lập, sáng tạo ngay trong quá trình học tập ở nhà trường phổ thông Áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề” (Văn kiện Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương khóa VIII, Nxb Chính trị Quốc gia, Hà Nội, Tr.41)

Điều 2, Luật sửa đổi bổ sung Giáo dục 2009 có viết: “Mục tiêu của Giáo dục là đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khỏe, thẩm mĩ và nghề nghiệp, trung thành với lí tưởng độc lập và xã hội, hình thành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực công dân, đáp ứng yêu cầu xây dựng và bảo vệ tổ quốc”

Trong đề án cải cách giáo dục sau 2015 của Bộ giáo dục, có nhấn mạnh việc chuyển từ "dạy học tiếp cận nội dung" sang "dạy học tiếp cận năng lực"

Vì vậy việc dạy học nói chung và dạy học Vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp dạy và học sao cho vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ được bộc lộ và ngày càng phát triển Để đạt được điều đó, trong quá trình dạy học ở trường phổ thông cần phải tổ chức sao cho học sinh được tham gia vào quá trình hoạt động nhận thức phỏng theo hoạt động

của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp học sinh trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ được tập luyện hoạt động sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng được những đòi hỏi cao trong thời

kỳ mới

Vật lí là môn học có nhiều tiềm năng phát triển các năng lực cho học sinh nói chung, trong đó dạy học chương “Động lực học chất điểm” chứa một số phần kiến thức có thể bồi dưỡng cho các em năng lực giải quyết vấn đề nói riêng Do đó

chúng tôi chọn đề tài: “Dạy học một số kiến thức chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 Trung học Phổ thông nâng cao theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

Góp phần cải thiện chất lượng dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 Trung học Phổ thông nâng cao theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng

+ Nội dung, phương pháp giảng dạy Vật lý THPT

+ Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của HS

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT nâng cao

4 Giả thuyết khoa học

Trên cơ sở nội dung kiến thức của chương “Động lực học chất điểm” Vật

lý 10 Trung học Phổ thông nâng cao, nếu quan tâm đúng mức và thực hiện một

số biện pháp sư phạm hợp lí, thì có thể bồi dưỡng được năng lực giải quyết vấn

đề cho học sinh thông qua dạy học chương này, qua đó góp phần nâng cao được hiệu quả dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu xác lập cơ sở lí luận về năng lực giải quyết vấn đề và phát triển

năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông

- Tìm hiểu thực trạng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong quá trình dạy học Vật lí ở một số trường THPT

- Tìm hiểu mục tiêu, nội dung, cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT nâng cao

- Đề xuất một số biện pháp, xây dựng tiến trình cụ thể dạy học kiến thức chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 THPT nâng cao theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS

- Tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm xem xét tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình dạy học đã thiết kế

6 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lý luận,

 Phương pháp quan sát, điều tra,

 Phương pháp thực nghiệm sư phạm,

 Phương pháp thống kê toán học

7 Đóng góp của luận văn

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Danh mục tài liệu tham khảo, Phụ lục thì nội dung của luận văn được kết cấu gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở khoa học của đề tài dạy học kiến thức chương "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 Trung học Phổ thông nâng cao theo định hướng bồi dưỡng

năng lực giải quyết vấn đề

Chương 2: Dạy học một số kiến thức chương "Động lực học chất điểm" Vật

lý 10 Trung học Phổ thông nâng cao theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC

CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VẬT LÍ 10

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NÂNG CAO THEO ĐỊNH HƯỚNG

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1.1 Năng lực, năng lực chuyên biệt Vật lí, năng lực giải quyết vấn đề

1.1.1 Năng lực

Theo Từ điển Tiếng Việt do Hoàng Phê (chủ biên) thì năng lực có thể hiểu

theo hai nét nghĩa:

(1) Chỉ một khả năng, điều kiện tự nhiên có sẵn để thực hiện một hoạt động nào đó [13]

(2) Là một phẩm chất tâm sinh lí tạo cho con người có khả năng để hoàn thành một hoạt động nào đó có chất lượng cao [14]

Hiểu theo nét nghĩa thứ nhất, năng lực là một khả năng có thực được bộc lộ

ra thông qua việc thành thạo một hoặc một số kĩ năng nào đó của người học

Hiểu theo nét nghĩa thứ hai, năng lực là một cái gì đó sẵn có ở dạng tiềm

năng của người học có thể giúp họ giải quyết những tình huống có thực trong cuộc sống

Theo quan niệm của chương trình giáo dục phổ thông Quebec (Canađa) thì

“Năng lực là sự kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kĩ năng với thái

độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân nhằm đáp ứng hiệu quả một yêu cầu phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định”[2] Với cách hiểu này thì việc học

sinh chỉ có kiến thức, kĩ năng và thái độ không được xem như là có năng lực mà cả

ba yếu tố này phải được người học vận dụng trong một tình huống nhất định thì mới phát triển thành năng lực

Có thể tham khảo thêm một số cách hiểu về khái niệm “năng lực” như sau:

“Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” [2]

“Năng lực là các kĩ năng và khả năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học được để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống Năng lực cũng hàm chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội có thể

sử dụng thành công và có trách nhiệm các giải pháp trong những tình huống thay đổi” [1]

Có thể thấy điểm chung cốt lõi của các cách hiểu trên về khái niệm “năng

lực” chính là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng và thái độ để giải quyết một tình

huống có thực trong cuộc sống

Từ đó chúng ta có thể nhận định năng lực của học sinh phổ thông chính là

khả năng vận dụng kết hợp, kiến thức, kĩ năng và thái độ để thực hiện tốt các nhiệm

vụ học tập, giải quyết có hiệu quả những vấn đề có thực trong cuộc sống của các

em [2]

1.1.2 Năng lực chuyên biệt Vật lí [17]

Năng lực chuyên biệt là những năng lực được hình thành và phát triển trên

cơ sở các năng lực chung theo định hướng chuyên sâu, riêng biệt Năng lực chuyên biệt sẽ được hình thành và phát triển trong môn học/hoạt động giáo dục

Năng lực chuyên biệt môn Vật lí gồm 4 nhóm:

Sơ đồ 1.1 Năng lực chuyên biệt môn Vật lí

Nhóm năng lực thành phần trao đổi thông tin

Nhóm năng lực thành phần liên quan đến cá thể

1 Nhóm năng lực thành phần liên quan đến sử dụng kiến thức vật

K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí

Năng lực thành phần này có thể được đánh giá qua các câu hỏi trong SGK để yêu cầu HS trình bày mối quan hệ giữa các kiến thức, có thể sử dụng các bài tập dưới dạng yêu cầu vẽ sơ đồ tư duy, vẽ bản đồ khái niệm để diễn đạt các mối quan

hệ giữa các đại lượng

K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập

Các nhiệm vụ học tập ở đây có thể được giao trong quá trình học tập bao gồm:

+ Suy luận từ giả thuyết để rút ra hệ quả

+ Suy luận từ kiến thức cũ để đưa ra kiến thức mới

+ Sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết

+ Tính toán công thức làm cơ sở lí thuyết cho các phép đo

K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp…) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn

Tình huống thực tiễn có thể là các tình huống liên quan đến:

+ Nhiệm vụ, nhu cầu bản thân: ăn uống, đi lại,…

+ Các hoạt động thực tiễn trong gia đình: làm bếp, đồ gia dụng,…

+ Các vấn đề chung, cấp thiết: các vấn đề về ô nhiễm môi trường, năng lượng tái tạo, bảo vệ nguồn nước

2 Nhóm năng lực thành phần về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa) [17]

P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí

+ Năng lực thành phần này yêu cầu HS có thể tự đặt ra những câu hỏi có ý nghĩa về thế giới tự nhiên trong đời sống mà mình quan sát được hoặc đặt ra những câu hỏi trước sự tái hiện quy luật vật lí bằng thí nghiệm của GV

+ Để đạt được và hình thành những năng lực này GV cần từng bước giao nhiệm vụ đặt câu hỏi ở các giai đoạn: phát hiện vấn đề, tự đề xuất các khó khăn gặp phải trong quá trình GQVĐ, GV cũng có thể yêu cầu HS tự ra bài tập cho bạn trong lớp và cho bản thân mình tự giải quyết

P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó

GV cần giao nhiệm vụ quan sát cụ thể cho HS trong quá trình học tập ở lớp hoặc nhiệm vụ quan sát vật lí ở nhà Ví dụ như:

+ Quan sát hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm và mô tả lại

+ Quan sát hiện tượng diễn ra trong một số thí nghiệm và rút ra quy luật chung

+ Quan sát quá trình xảy ra trong tự nhiên và chỉ ra các quy luật vật lí chi phối hiện tượng

P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để GQVĐ trong học tập vật lí

Trong dạy học vật lí các nhiệm vụ học tập phát triển năng lực thành phần này

+ Đọc sách tham khảo và tóm tắt những kiến thức trọng tâm thành một sơ đồ

tư duy hoặc bản đồ khái niệm

P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí

Năng lực thành phần này gắn với 2 phương pháp nhận thức khá phổ biến trong nhận thức vật lí đó là phương pháp tương tự và phương pháp mô hình Để đánh giá năng lực thành phần này ta có thể xây dựng các nhiệm vụ như sau:

+ Vận dụng sự tương tự để đề xuất giả thuyết

+ Vận dụng sự tương tự để giải các bài tập

+ Vận dụng các mô hình để giải thích các hiện tượng vật lí

+ Vận dụng những mô hình được mô tả bằng các phương trình vật lí - toán làm cơ sở xuất phát các suy luận lí thuyết để rút ra các kết luận mới (mang tính chất dự đoán), sau đó chúng được thí nghiệm kiểm chứng sẽ trở thành kiến thức vật lí mới

P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí

Đây là một năng lực thành phần của năng lực mô hình hóa bằng toán học góp phần phát triển năng lực tính toán trong nhóm năng lực chung Năng lực thành phần này được hình thành và phát triển xuyên suốt chương trình vật lí, bao gồm:

+ Các phương trình, biểu thức toán học dùng để mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí

+ Các cách diễn tả bằng đồ thị, bằng véc tơ… để biểu diễn các quá trình vật lí

+ Các mô hình tia, véc tơ, mặt phẳng, đường thẳng cũng được sử dụng trong việc diễn tả các hiện tượng sự vật

Các bài tập định lượng, các bài tập đồ thị là các bài tập góp phần phát triển trực tiếp năng lực thành phần này

P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí

Đây là một năng lực thành phần khá đặc thù của môn Vật lí, ở đây đòi hỏi

HS chỉ ra được và làm nổi lên các dấu hiệu bản chất, những tác nhân chính và tạm

không xem xét đến hoặc bỏ qua những tác nhân phụ, những ảnh hưởng nhỏ Ví dụ trong một số bài toán động lực học ta bỏ qua lực ma sát, bỏ qua khối lượng dây treo…

Để đánh giá năng lực thành phần này, đôi khi ta cần ra những bài tập tính đến cả những ảnh hưởng nhỏ và so sánh với kết quả bài tập khi bỏ qua chúng Cũng

có thể ra những bài tập yêu cầu biện luận những trường hợp lí tưởng hóa của các quá trình diễn ra từ đó nhận ra ảnh hưởng của các tác nhân phụ

Các loại hoạt động sau được yêu cầu ở HS liên quan đến luyện tập phát triển năng lực thành phần này:

- Suy nghĩ chuyển từ việc nghiên cứu hiện tượng, quá trình trong tự nhiên sang việc bố trí thí nghiệm để nghiên cứu hiện tượng, quá trình vật lí trong điều kiện lí tưởng ở phòng thí nghiệm

- Xác định phạm vi áp dụng của các mối quan hệ, định luật nói riêng, các mô hình, thuyết vật lí nói chung

P7: đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được

Đây là năng lực thành phần đồng thời của năng lực thực nghiệm và năng lực sáng tạo Các nhiệm vụ giúp HS dần hình thành và phát triển năng lực này có thể đưa vào trong quá trình xây dựng kiến thức và trong các bài tập Các bài tập đánh giá năng lực thành phần này có thể là:

+ Đề xuất mối quan hệ, dự đoán hiện tượng sẽ diễn ra và lí giải căn cứ đưa ra những dự đoán đó

+ Đưa ra các dự đoán khác nhau trong một tình huống và yêu cầu đánh giá xem dự đoán nào có thể kiểm tra được

+ Từ các định luật, mối quan hệ được mô tả bởi mô hình vật lí toán đã biết, tiến hành các suy luận lôgíc, biến đổi toán học rút ra các hệ quả lôgíc có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm

P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét

Thành phần năng lực này có thể được đánh giá thông qua yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ: cần tiến hành thí nghiệm để khảo sát đưa ra giả thuyết khoa học hay kiểm chứng giả thuyết đã được đề xuất

Đây chính là các năng lực thành phần thuộc năng lực thực nghiệm Để đánh giá được năng lực thành phần này ta cần tiếp tục bóc tách chúng thành những thành

tố có thể quan sát được và sử dụng các bảng rubric để đánh giá

- Để đánh giá năng lực về phương pháp người ta dựa vào đánh giá “thành tố

kĩ năng” trong quá trình thực hiện hoặc đánh giá kết quả thông qua các sản phẩm thu được

- Khi đo các năng lực thành phần của nhóm năng lực này, ta cần phải đo chủ yếu là các “thành tố kĩ năng” của năng lực Để đánh giá “thành tố kĩ năng” thì phức tạp hơn, hiện nay cũng không có công cụ vạn năng để đánh giá thành tố này Cách đánh giá thành tố kĩ năng có độ tin cậy nhất người ta hay dùng đó là sử dụng bảng đánh giá theo tiêu chí và dựa trên quan sát trực tiếp Ngoài ra người ta cũng thường dùng các câu hỏi để đánh giá thành tố kiến thức về năng lực phương pháp

3 Nhóm năng lực thành phần trao đổi thông tin [17]

X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách

diễn tả đặc thù của vật lí

X2: Phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời

sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành)

X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau

X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật,

công nghệ

X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe

giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…)

X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe

giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…) một cách phù hợp

X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan

dưới góc nhìn vật lí

X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí

4 Nhóm năng lực thành phần liên quan đến cá thể [17]

C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá

nhân trong học tập vật lí

C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập

vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân

C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối

trong các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí

C4: So sánh và đánh giá được (dưới khía cạnh vật lí) các giải pháp kĩ thuật

khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường

C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn

của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại

C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử

1.1.3 Năng lực giải quyết vấn đề [17]

a) Phân tích được tình huống trong học tập; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập

b) Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề; đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề

c) Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp thực hiện

Bảng 1.1 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT [1]

a) Phát hiện và

làm rõ vấn đề

Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống

b) Đề xuất, lựa

chọn giải pháp

Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề; đề xuất

và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất

để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi

1.1.4 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

Trong đề tài nghiên cứu của chúng tôi tập trung đi sâu 4 thành tố của năng lực GQVĐ, các tiêu chí của mỗi thành tố và các mức độ của mỗi tiêu chí chúng tôi thể hiện qua bảng sau:

Thành tố

năng lực

Biểu hiện (tiêu chí)

Mức độ Mức độ 3 Mức độ 2 Mức độ 1

Tìm hiểu,

khám phá vấn

đề

- Phân tích được tình huống cụ thể

- Phát hiện được tình huống có vấn

đề

- Nêu được tình huống có vấn đề

- Phân tích được tình huống cụ thể

- Biết tự phát hiện ra vấn đề

- Đặt vấn đề

- Phát biểu vấn

đề

- Phân tích được tình huống cụ thể

- Biết tự phát hiện ra vấn đề

- Biết tự phát hiện ra vấn đề

- Chưa biết đặt vấn đề

- Chưa biết phát biểu vấn

- Phân tích thông tin

- Tìm ra kiến thức vật lí và kiến thức liên quan đến vấn

đề

- Xác định được các thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin đến vấn đề ở SGK, tài liệu tham khảo khác và thông qua thảo luận với bạn

- Xác định được các thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin đến vấn đề ở SGK và thảo luận với bạn

- Xác định được các thông tin

- Biết tìm hiểu các thông tin đến vấn đề nhưng ở mức kinh nghiệm bản thân

Lập kế hoạch, - Đề xuất giả - Đề xuất được - Đề xuất được - Đề xuất được

giải pháp GQVĐ

- Lập được kế hoạch để GQVĐ

- Thực hiện kế hoạch GQVĐ độc lập, sáng tạo hoặc hợp

lí

giải pháp GQVĐ nhưng chưa sáng tạo

- Lập được kế hoạch để GQVĐ

- Thực hiện kế hoạch GQVĐ độc lập nhưng chưa sáng tạo

giải pháp GQVĐ nhưng chưa hợp lí

- Chưa lập được kế hoạch

để GQVĐ

- Chưa thực hiện được kế hoạch GQVĐ

Đánh giá và

phản ánh giải

pháp

- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ

- Suy ngẫm về cách thức và tiến trình GQVĐ

- Điều chỉnh

và vận dụng trong tình huống mới

- Thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo hoặc hợp lí Thực hiện giải pháp GQVĐ

- Nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp

- Vận dụng được trong tình huống mới

- Thực hiện giải pháp GQVĐ nhưng chưa đánh giá được giải pháp

- Chưa vận dụng được trong tình huống mới

- Chưa thực hiện được giải pháp

1.1.5 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề

Để phát triển năng lực GQVĐ cần phải xác định các biểu hiện của năng lực

đó, theo chúng tôi các biểu hiện đó như sau:

- Biết phát hiện một vấn đề, tìm hiểu một vấn đề

- Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề

- Đề xuất được các giả thuyết khoa học khác nhau: Lập được kế hoạch để GQVĐ đặt ra và thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo hợp lí

- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ; suy ngẫm về cách thức và tiến trình GQVĐ để điều chỉnh và vận dụng vào tình huống mới

1.2 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học Vật lí nhằm hướng tới những năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn học

1.2.1 Các phương pháp và hình thức dạy học Vật lí tạo điều kiện phát triển năng lực [17]

Trong dạy học vật lí, các phương pháp dạy học thường được sử dụng và có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung và năng lực chuyên biệt vật

lí có thể nêu ra ở đây là các phương pháp như: dạy học phát hiện và giải quyết vấn

đề, dạy học dựa trên tìm tòi khám phá v.v

Còn các hình thức dạy học có vai trò trong việc phát triển năng lực đang được áp dụng có thể nêu ra ở đây là: dạy học phân hóa, dạy học dự án, dạy học theo trạm, góc, dạy học theo tình huống,

Có thể thấy rằng, việc phát triển các năng lực chung cũng như phát triển các năng lực chuyên biệt bộ môn, trong đó có năng lực chuyên biệt vật lí trong dạy học luôn có mối liên hệ chặt chẽ với việc tổ chức cho học sinh giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, trong môi trường lớp học và trong môi trường thực tiễn Vì vậy, dưới đây sẽ trình bày tóm tắt một số nội dung cơ bản về dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí

1.2.2 Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

- Theo Ô kôn: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, phát hiện và biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các

cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được [12]

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen

tìm tòi GQVĐ theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng

thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực

sáng tạo của HS Chúng tôi sử dụng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu

dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí của như sau [22]:

Sơ đồ 1.2 Khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Với những kiến thức vật lí đặc thù, giải pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có thể được tổ chức theo các pha/ bước được trình bày ở bảng dưới đây

1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ

kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…

t: từ kiến

2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Bảng 1.2 Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức vật lí đặc thù [17] Các pha/

bước của dạy

học phát hiện

và giải quyết

vấn đề

Hiện tượng vật lí

Đại lượng vật lí

Định luật vật lí

Ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Tùy theo hình thành đặc điểm định lượng hay định tính trước mà

có cách đặt vấn đề khác nhau: Cơ bản đều phải làm bật ra nhu cầu cần xây dựng đại lượng mới

để diễn tả tính chất vật lí mà các đại lượng

đã có không

mô tả được đầy đủ

Dùng thí nghiệm, kinh nghiệm sơ bộ chỉ ra mối quan hệ giữa các đại lượng

Đưa ra một nhu cầu, nhiệm vụ cần thực hiện mà những thiết bị

kĩ thuật đã biết chưa thể thực hiện được hoặc thực hiện chưa tốt

Khi thì xảy

ra hiện tượng gì?

Tại sao lại xảy

ra hiện

Đặc tính … phụ thuộc vào các đại lượng nào và phụ thuộc như thế nào vào các đại lượng đó?

Biểu thức…

Mối quan hệ giữa các đại lượng A và B

là gì?

A và B có mối quan hệ với nhau như thế nào?

Thiết bị kĩ thuật phải có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào để thực hiện được chức năng ?

tượng ? đặc trưng cho

tính chất vật lí nào?

A phụ thuộc vào B, C…

Đưa ra giả thuyết

Dùng thí nghiệm kiểm tra (Ví dụ:

hiện tượng tán sắc, khúc xạ ) Hoặc suy luận

lí thuyết để rút

ra hệ quả rồi dùng thí nghiệm kiểm tra (Ví dụ:

hiện tượng sóng dừng, hiện tượng giao thoa)

Xây dựng thí nghiệm để trả lời câu hỏi vấn

đề

- Xây dựng giả thuyết và thiết

kế phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

- Sử dụng các kiến thức lí thuyết đã có để suy luận lô gic rút ra câu trả lời rồi dùng thí nghiệm kiểm nghiệm lại kết quả

Mở thiết bị kĩ thuật ra và xác định các bộ phận chính, các quy luật cơ bản chi phối Xây dựng mô hình hình vẽ

và tiến hành thí nghiệm kiểm tra xem

mô hình hình

vẽ có thực hiện được đúng các chức năng của thiết

bị kĩ thuật không

Thiết kế một thiết bị kĩ thuật để đáp ứng được yêu cầu đặt ra Lựa chọn thiết kế tối ưu và xây dựng mô hình vật chất chức năng theo thiết

kế và vận hành

Phát biểu định nghĩa đại lượng vật lí Phát biểu đặc trưng, đơn vị của đại lượng

Phát biểu định luật và phạm

vi áp dụng định luật

Rút ra nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của thiết bị kĩ thuật

Vận dụng đại lượng để mô tả các đặc tính vật lí ở các hiện tượng khác nhau

Vận dụng định luật trong các hiện tượng vật

lí khác

So sánh thiết

bị kĩ thuật đã xây dựng với các thiết bị kĩ thuật trong đời sống để bổ sung các yếu

tố khác

Trong hoạt động tổ chức, định hướng luôn đi kèm với các hoạt động kiểm tra đánh giá, quá trình đánh giá HS trong kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thiên về các hoạt động đánh giá quá trình, việc đánh giá HS thông qua chính sự tham gia của HS vào các hoạt động phát hiện và giải quyết vấn đề Đặc thù của tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí thể hiện trong việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các giai đoạn khác nhau trong tiến trình ở sơ đồ trên

Ở giai đoạn đặt vấn đề, việc sử dụng một thí nghiệm đơn giản để đặt vấn đề không những giúp HS nhanh chóng nhận thức được vấn đề, những quy luật ẩn chứa bên trong đồng thời còn tạo hứng thú học tập cho HS Trong giai đoạn 3,vai trò của thí nghiệm vật lí đóng vai trò then chốt, điều này vừa thể hiện đặc thù của môn Vật lí vừa giúp HS phát triển phương pháp luận của quá trình nhận thức “thực tiễn là chân

lí cuối cùng của nhận thức” Chính vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật

lí theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề nên dưới dạng thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc thí nghiệm kiểm nghiệm kết quả suy luận lí thuyết

Qua thực tế giảng dạy, chúng tôi nhận thấy GV thường gặp các khó khăn sau khi áp dụng kiểu dạy học GQVĐ:

- Phát biểu không trúng vấn đề: Vấn đề phải là câu hỏi có câu trả lời là bản chất, quy luật của hiện tượng vật lí HS cần nhận thức Câu hỏi này phải có tác dụng định hướng suy nghĩ của HS

- GV không biết cách định hướng để HS đề xuất các giả thuyết cũng như đề xuất cách thức GQVĐ

Để giúp cho GV vượt qua các khó khăn kể trên, đứng trước một bài cần dạy,

GV sẽ thực hiện các bước sau:

1 Xác định các kiến thức cần dạy trong bài

2 Xác định loại kiến thức cần dạy Các kiến thức trọng tâm của môn Vật lí đều thuộc 1 trong 4 loại kiến thức: Hiện tượng vật lí, đại lượng vật lí, định luật vật lí

1.3.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học [19]

Ta có thể hình dung tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kĩ thuật của nhà bác học diễn ra như sau:

- Xác định rõ nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết những điều kiện đã cho và những điều kiện cần đạt tới

- Ta cần xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài người đã có cách GQVĐ đó hoặc vấn đề tương tự chưa

- Nếu đã có, thì liệt kê tất cả những giải pháp đã có và lựa chọn một giải pháp thích hợp

- Nếu chưa có, thì phải đề xuất ra giải pháp mới hay xây dựng kiến thức,

phương tiện mới dùng làm công cụ để GQVĐ

- Thử nghiệm áp dụng kiến thức mới, giải pháp mới vào thực tiễn để đánh giá hiệu quả của chúng, từ đó bổ sung, hoàn thiện kiến thức đã xây dựng, giải pháp

đã đề xuất

1.3.2 Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề trong học tập [19]

Ta có thể phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kĩ thuật của nhà bác học để tổ chức quá trình dạy học ở trường phổ thông nhằm hình thành ở học sinh năng lực GQVĐ

Tuy nhiên, để có thể thành công, cần phải chú ý đến những điểm khác nhau giữa nhà bác học và HS trong khi GQVĐ, trên cơ sở đó đề xuất những biện pháp thích hợp Những đặc điểm đó là:

1.3.2.1 Về động cơ, hứng thú, nhu cầu [19]

Nhà bác học khi GQVĐ là đã tự xác định được rõ mục đích, tự nguyện đem hết sức mình giải quyết bằng được vấn đề đặt ra, coi đó là nhu cầu bức thiết của cá nhân Còn ở HS, động cơ, hứng thú đang được hình thành, ý thức về mục đích, trách nhiệm còn mờ nhạt, do đó chưa tập trung chú ý đem sức mình để GQVĐ học tập

1.3.2.2 Về năng lực giải quyết vấn đề [19]

Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề, nhà bác học đã có một trình độ kĩ năng, kĩ xảo cần thiết Tuy nhiên, nhiều khi nhà bác học cũng phải tích lũy thêm kinh nghiệm, sáng tạo thêm phương tiện lí thuyết và phương tiện vật chất để hoạt động Còn đối với HS, đây mới chỉ là bước đầu làm quen với việc giải quyết một vấn đề khoa học Vấn đề đặt ra cho HS phải giải quyết giống như vấn đề của nhà bác học nhưng kiến thức, kinh nghiệm, năng lực của họ còn rất hạn chế

1.3.2.3 Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề [19]

Những kiến thức mà học sinh học cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà nhiều thế hệ các nhà bác học đã trải qua thời gian dài mới đạt được và mỗi nhà bác học cũng chỉ góp một phần nhỏ vào lâu đài khoa học đó Còn HS thì chỉ có một thời gian ngắn, thậm chí 30 phút đồng hồ đã phải phát hiện ra một định luật vật lí Đó là

điều quá sức mà ngay cả các bậc thiên tài cũng khó làm được

1.3.2.4 Về điều kiện phương tiện làm việc [19]

Nhà bác học có trong tay hoặc phải tạo ra những phương tiện chuyên dùng đạt độ chính xác cao và những điều kiện thích hợp nhất để GQVĐ Còn HS chỉ có những phương tiện thô sơ của trường phổ thông với độ chính xác thấp, chỉ có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay phòng thực hành, có khi không thể lặp đi lặp lại nhiều lần

Những điều kiện phân tích trên đây dẫn đến kết luận là: HS không thể hoàn toàn tự lực xây dựng kiến thức khoa học được mà cần phải có sự giúp đỡ của GV

Sự giúp đỡ của GV không phải là giảng giải, cung cấp cho HS những kiến thức có sẵn mà là tạo điều kiện để họ có thể trải qua các giai đoạn chính của quá trình GQVĐ và tự lực thực hiện một số khâu trong tiến trình đó, động viên khuyến khích

HS kịp thời

Như vậy, quá trình học tập của HS thực chất là quá trình HS hoạt động tự lực trong sự phối hợp với tập thể lớp và sự giúp đỡ hướng dẫn của GV liên tiếp giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra, kết quả của quá trình giải quyết những vấn đề đó là HS chiếm lĩnh được kiến thức và phát triển được năng lực của mình

1.3.3 Tổ chức tình huống học tập

1.3.3.1 Những đặc điểm của tình huống học tập trong kiểu dạy học giải quyết vấn đề [19]

Tình huống học tập là hoàn cảnh trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mà

HS chấp nhận việc giải quyết mâu thuẫn đó như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng đem sức lực trí tuệ ra để giải quyết Trong học tập, mâu thuẫn nhận thức được hiểu

là mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải giải quyết một vấn đề với bên kia là vốn kiến thức, kĩ năng, phương pháp đã biết không đủ để giải quyết vấn đề hoặc mới nhìn không thấy rõ mối liên quan giữa chúng với vấn đề cần giải quyết Tình huống học tập có những đặc điểm sau đây:

- Chứa đựng vấn đề (mâu thuẫn nhận thức) mà việc đi tìm lời giải đáp chính

là đi tìm kiến thức, kĩ năng, phương pháp mới

- Gây sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận thức của học sinh Học sinh chấp nhận mâu thuẫn khách quan thành mâu thuẫn chủ quan

- Vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ ràng, gồm cả những điều kiện

đã cho và mục đích cần đạt được Học sinh cảm thấy có khả năng giải quyết được vấn đề

1.3.3.2 Các kiểu tình huống học tập

a Tình huống phát triển, hoàn chỉnh

Học sinh đứng trước một vấn đề chỉ mới giải quyết một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang phạm vi mới, lĩnh vực mới

Phát triển, hoàn chỉnh vốn kiến thức của mình luôn luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ, đồng thời, như Risa Fâyman nói, đó cũng là con đường phát triển của khoa học Quá trình phát triển, hoàn chỉnh kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức mới, kỹ năng mới, phương pháp mới) nhưng trong quá trình đó, vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kĩ năng, phương pháp đã biết [19]

b Tình huống lựa chọn

HS đứng trước một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc, có liên quan đến một số kiến thức hay một số phương pháp giải quyết đã biết, nhưng chưa chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phương pháp nào để giải quyết vấn đề thì sẽ có hiệu quả Học sinh cần phải lựa chọn, thậm chí thử làm xem kiến thức nào, phương pháp nào có hiệu quả để GQVĐ đặt ra

Ở các lớp cuối bậc THPT, HS đã biết khá nhiều kiến thức vật lí và toán học nên nhiều tình huống học tập là tình huống lựa chọn Ngay cả khi đã chọn phương

án thí nghiệm rồi, cũng còn có thể xảy ra việc phải lựa chọn thí nghiệm cụ thể nào khả thi, có hiệu quả, phù hợp với điều kiện cụ thể của nhà trường [19]

- Dùng phương pháp thực nghiệm, dựa vào kết quả thí nghiệm để phát hiện đại lượng bảo toàn

c Tình huống bế tắc

HS đứng trước một vấn đề mà trước đây chưa gặp một vấn đề nào tương tự Vấn đề cần giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một kiến thức hoặc một phương pháp đã biết HS phải bắt buộc phải xây dựng kiến thức mới hay phương pháp mới để GQVĐ Tình huống này thường gặp khi bắt đầu nghiên cứu một lĩnh vực kiến thức mới [19]

Ví dụ:

Nếu cầm một chiếc xô đựng nước dốc ngược thì nước sẽ chảy ra ngoài

hết Điều này thì HS nào cũng biết vì nó là hiện tượng xảy ra trong cuộc sống thường ngày Nhưng bây giờ ta cầm quai xô quay nhanh trong mặt phẳng thẳng đứng, ở vị trí cao nhất, xô cũng bị dốc ngược nhưng nước lại không chảy ra (GV cho HS xem video 9) yêu cầu HS giải thích tại sao? Tình huống này thì HS bị bế tắc, để giải thích được điều này thì HS phải nghiên cứu phần kiến thức mới về lực quán tính li tâm

d Tình huống “tại sao”

Trong nhiều trường hợp, HS quan sát thấy một hiện tượng vật lí nào đó xảy

ra trái với suy nghĩ thông thường, “trái” với những kiến thức mà HS đã biết hoặc chưa bao giờ gặp nên không biết dựa vào đâu mà lí giải HS cần phải tìm xem nguyên nhân vì đâu lại có sự trái ngược đó, sự lạ lùng đó Để trả lời câu hỏi này, cần phải xây dựng kiến thức mới Cũng có những trường hợp HS không nhận thấy ngay mối liên quan giữa hiện tượng xảy ra với những kiến thức đã biết hoặc thoạt mới nhìn thì thấy hình như hiện tượng xảy ra trái với những điều đã biết, nhưng xét

kĩ lại thấy không có gì trái cả, chỉ vì hiện tượng diễn ra phức tạp khiến cho ta nhầm lẫn [19]

Cách phân loại các tình huống học tập như trên chỉ là tương đối Tùy theo cách đặt câu hỏi, cách dẫn dắt, cách tổ chức tình huống mà HS sẽ rơi vào tình huống này hay tình huống khác

- GV đặt câu hỏi: một hành khách đang đứng yên trên một chiếc ô tô cũng đang ở trạng thái đứng yên Bất ngờ ô tô chuyển động nhanh về phía trước, hành khách bị ngã về phía sau mặc dù không có ai tác dụng lực lên hành khách cả Hãy giải thích tại sao? Như vậy là HS đã ở vào tình huống “tại sao”

1.3.4 Các kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề

Dựa theo những cách mà nhà bác học thường dùng để giải quyết các vấn đề khoa học kĩ thuật, có thể có những kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề sau: Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết; hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần; hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát [19]

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

Các định luật vật lí rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp Các định luật vật lí thường phát biểu lên các mối quan hệ trong điều kiện lý tưởng, hiện tượng chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, nhưng hiện tượng thực tế thường lại bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân tác động đồng thời hoặc diễn biến nhanh theo nhiều giai đoạn, mỗi gian đoạn có một nguyên nhân nhưng ta chỉ quan sát thấy giai đoạn cuối cùng

Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có nghĩa là: Thoạt 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 luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra những dấu hiệu tương tự với cái đã biết Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi

HS vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu Có

ba trường hợp phổ biến sau đây: [19]

a Hướng dẫn HS diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lí

Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hàng ngày không giống như ngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc vật lí Nếu không được chuyển sang ngôn ngữ vật lí thì không thể nào áp dụng được các định luật, quy tắc đã biết [19]

Ví dụ: Giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy hãm phanh đột ngột, người lại ngả về phía trước Mới nghe không thấy có định luật vật lí nào nói đến “xe đang chạy” “ngã” và “hãm phanh đột ngột” Nếu phân tích kỹ ý nghĩa của các cụm từ này, HS sẽ nhận ra những dấu hiệu quen thuộc của quán tính: “Xe đang chạy” có nghĩa là người đang chuyển động cùng xe, “hãm phanh đột ngột” có nghĩa là dừng lại đột ngột, “người ngã về phía trước” có nghĩa là người tiếp tục chuyển động về phía trước so với xe Hiểu theo ngôn ngữ vật lí như thế, HS sẽ giải thích được hiện tượng như sau: Xe có lực hãm làm cho nó giảm vận tốc đột ngột và dừng lại, còn người đang chuyển động không bị lực nào tác dụng nên tiếp tục chuyển động thẳng đều vì quán tính, bị văng đi về phía trước xe, do đó người ngã về phía trước

b Hướng dẫn HS phân tích một hiện tượng vật lí phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một định luật đã biết [19]

Ví dụ:

Một cái bình hình trụ được treo lên một chiếc lò xo thẳng đứng

có đầu trên cố định như hình vẽ Khi rót nước từ từ vào bình, người ta

thấy khoảng cách l từ mặt thoáng của nước trong bình đến đầu trên của

lò xo không thay đổi Hãy xác định chu kỳ dao động nhỏ của bình nước

theo phương thẳng đứng khi độ cao của cột nước trong bình là h=4cm

Khối lượng của bình và lò xo không đáng kể

Về bản chất của hiện tượng vật lý, HS không hiểu được tại sao

khi đổ nước vào bình mà vị trí mặt thoáng không thay đổi, các dữ kiện cho có vẻ không gắn kết với nhau Ứng với mặt kỹ thuật tính toán, HS không tìm được cách xác định độ cứng của lò xo GV có thể đặt các câu hỏi:

l

h

* Câu hỏi định hướng:

- Tại sao khi đổ thêm nước thì độ cao của mực nước trong bình không thay đổi?

* Câu hỏi gợi ý:

- Nếu giữ bình cố định, tức lò xo không dãn ra thì khi đổ thêm nước, thì mực nước trong bình thay đổi thế nào? ( đổ thêm nước thì mực nước phải dâng lên)

- Thực tế là mực nước không thay đổi vị trí Vậy có thể kết luận gì về mối quan hệ giữa độ dãn của lò xo và độ cao cột nước mới đổ thêm? (lò xo phải dãn

ra một đoạn đúng bằng độ dâng lên của cột nước)

- Từ đó có thể tìm được mối quan hệ giữa độ tăng của lực đàn hồi lò xo và độ tăng trọng lượng của cột nước không? (viết được biểu thức cân bằng lực

h

k

g

h

S     ) Ở câu hỏi này, tùy theo năng lực HS mà có thể chia chi tiết hơn

Từ biểu thức đã rút ra sẽ xác định được độ cứng lò xo

.

S

gh S k

Thay giá trị của h, tính được: T  1 , 26 (s).

c Hướng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết [19]

Ví dụ:

Cho một con chim nhỏ vào một bình thủy tinh lớn, rồi đặt bình lên một đĩa cân Khi chim đậu ở đáy bình thủy tinh, đặt quả cân lên đĩa kia của cân cho tới khi cân thăng bằng Hỏi rằng khi con chim nhỏ từ đáy bình thủy tinh bay lên thì chiếc cân đó có còn giữ được thăng bằng hay không?

Sau khi chim từ đáy bình bay lên, không còn tiếp xúc với đáy và thành thủy tinh, thì trọng lượng của bình thủy tinh sẽ giảm đi, nên đĩa cân có đặt chiếc bình

thủy tinh sẽ bị bênh lên Có không ít HS sẽ trả lời như vậy

Trả lời như vậy tưởng như là rất có lý lẽ, nhưng hóa ra lại sai lầm Sự thực là, khi chim bay lên, đĩa cân có đặt bình thủy tinh không những không bị bênh lên mà còn bị sa xuống, dìm xuống GV có thể hướng dẫn HS phân tích hiện tượng này như sau:

Hiện tượng xảy ra thế nào khi chim bay lên? (khi chim bay lên phía trên, nhất định cánh chim sẽ quạt ép không khí dồn về phía đáy bình thủy tinh, làm cho đáy bình thủy tinh phải chịu thêm một áp lực Mà, cánh chim quạt vào không khí để tạo ra áp lực xuống phía dưới thì, căn cứ theo định luật III Niu tơn, không khí sẽ tạo

ra một sức nâng, hướng lên trên, và giá trị của sức nâng này là bằng giá trị của áp lực trên)

Khi chim bay lên giá trị sức nâng như thế nào so với trọng lực? (Con chim ngoài chịu lực nâng hướng lên trên, căn cứ theo định luật II Niu tơn, có thể biết là sức nâng nhất định lớn hơn trọng lực)

Tóm lại, do đáy bình thủy tinh bị chịu thêm áp lực của cánh chim quạt tới khi chim bay lên, mà áp lực này lại lớn hơn cả trọng lực của chim, cho nên khi chim bay lên, đĩa cân có đặt bình thủy tinh tất sẽ bị sa xuống

1.3.4.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, HS được giao nhiệm vụphát hiện những tính chất mới, những mối liện hệ có tính quy luật mà trước đây HS chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ

Ở đây, không thể hoàn toàn chỉ sử dụng những kiến thức đã biết, không có con đường suy luận lôgic để suy từ cái đã biết đến cái chưa biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức Các nhà khoa học cho rằng: Trong tình huống này, 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 cho vấn đề đặt ra rồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán (giả thuyết) đó bằng thực nghiệm Rèn luyện trực giác khoa học cho HS là điều khó khăn, GV không thể chỉ ra cho HS con đường đi đến trực giác mà tự HS phải thực hiện nhiều lần để có

kinh nghiệm, không ai có thể làm thay được Tuy nhiên, GV có thể tạo điều kiện thuận lợi cho HS tập dượt những bước nhảy đó, bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trong khoa học thành những bước nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của

HS Sau khi được rèn luyện nhiều lần HS sẽ tích lũy được kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện, đề xuất được giải pháp mới để vượt qua khó khăn

Thông thường, trong khi tìm tòi giải quyết một vấn đề mới, HS không phải là hoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình GQVĐ Trong khi lập luận GQVĐ có nhiều phần sử dụng kiến thức cũ, phương pháp cũ thành công, chỉ đến phần nào đó mới bế tắc, đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự [19]

Ví dụ:

Có một chuyển động xảy ra trong tự nhiên rất quen thuộc với chúng ta, đó là

sự rơi của các vật khi chúng được thả ra ở gần mặt đất Quan sát các vật khác nhau rơi trong không khí (thí dụ: hòn đá, cái lá cây, tờ giấy) khi chúng ta thả ra, ta có nhận xét gì? Trong không khí các vật rơi có giống nhau không? Nhiều HS sẽ cho rằng các vật rơi không giống nhau: hòn đá rơi nhanh hơn tờ giấy (vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ) GV hướng dẫn kiểm tra xem kết luận đó có đúng không

Nếu các vật rơi nhanh chậm khác nhau là do nặng nhẹ khác nhau thì hai vật nặng như nhau sẽ rơi như nhau Các em hãy làm thí nghiệm thả rơi hai tờ giấy giống hệt nhau, nhưng một tờ để phẳng, còn một tờ đã vo viên lại thì liệu chúng rơi

có nhanh như nhau không? HS sẽ thấy: Tờ giấy để phẳng rơi chậm hơn vì chịu ảnh hưởng của sức cản không khí nhiều hơn

Như vậy là chúng ta đã phát hiện được ảnh hưởng của sức cản không khí làm giảm vận tốc rơi của vật, làm cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau do chịu ảnh hưởng của sức cản khác nhau Nhưng nếu đúng như vậy thì khi không có không khí, các vật sẽ rơi thế nào? Các vật sẽ rơi nhanh như nhau Để có thể kiểm tra điều này GV yêu cầu HS đề xuất thí nghiệm kiểm tra HS sẽ đề xuất lấy một ống thủy tinh đã rút hết không khí Bên trong ống để sẵn 3 vật nặng nhẹ khác nhau, chẳng hạn: viên chì, mẩu bấc và cái lông chim Nếu dốc ngược ống cho 3 vật cùng bắt đầu rơi từ đầu ống thì các vật có rơi nhanh như nhau, như điều em nói không? HS làm

thí nghiệm rút ra nhận xét Các vật trong ống rơi tới đáy cùng một lúc, chúng rơi nhanh như nhau

Từ đó GV yêu cầu HS rút ra kết luận: Trong không khí các vật rơi nhanh

chậm khác nhau do có sức cản không khí Trong chân không các vật rơi nhanh như nhau

GV hỏi thêm: trong quá trình làm thí nghiệm gặp khó khăn gì? Việc rút hết không khí trong ống thủy tinh là rất khó nên nói trong chân không thì đó là một điều kiện lí tưởng

1.3.4.3 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Ở kiểu hướng dẫn này, GV chỉ hướng dẫn HS xây dựng phương hướng chung GQVĐ, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó do HS tự làm Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi ở HS không những tính tự lực cao mà còn phải

có vốn kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vững vàng và có một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo Nói cách khác, kiểu hướng dẫn này áp dụng cho đối tượng HS khá và giỏi Trong điều kiện không tách những HS khá ra thành một lớp riêng, GV vẫn có thể sử dụng kiểu hướng dẫn này kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần HS khá thì có thể tích cực tham gia thảo luận ngay từ khi xác định phương hướng chung và lập kế hoạch tổng thể, còn HS yếu hơn thì tham gia vào giải quyết từng phần cụ thể của kế hoạch đó [19]

cộng véc tơ Gia tốc 𝑎⃗ của vật bằng tổng véc tơ của các gia tốc đó:

𝑚Đây là nguyên lí độc lập của tác dụng

- Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học Vật lí nhằm hướng tới những năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn học tạo điều kiện phát triển năng lực của HS nói chung và năng lực giải quyết vấn đề nói riêng

- Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ở trường phổ

thông theo cách thức giải quyết vấn đề của các nhà khoa học, chỉ ra những khó khăn

và bất cập đối với học sinh khi giải quyết các vấn đề trong học tập

- Cách thức tổ chức các tình huống học tập và các kiểu hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề

Tất cả những điều này sẽ được chúng tôi vận dụng để soạn thảo và hướng dẫn học sinh nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh khi dạy học một số kiến thức Vật lí ở lớp 10 mà nội dung cụ thể được trình bày trong chương 2 của luận văn