Nghiên cứu dạy học một số đơn vị kiến thức chương điện tích điện trường vật lý 11 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Cấu trúc của luận văn Phần1: Mở đầu Phần2: Nội dung Chương1: Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý Chương2: Tổ chức dạy học một số đơn vị kiến thức ở chương" Điện tích - Điện t

Tr-ờng đại học vinh

- -

Trần thị hạnh

Nghiên cứu dạy học một số đơn vị kiến thức ch-ơng

“Điện tích - điện trường’ vật lý 11 nâng cao theo định h-ớng dạy học

giảI quyết vấn đề

Chuyên ngành: lý luận và ph-ơng pháp dạy học vật

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Những năm gần đây, một trong những yêu cầu cấp bách đối với ngành giáo dục là phải đổi mới phương pháp giáo dục nhằm đáp ứng những yêu cầu mới của

sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Điều này được Đảng ta chỉ rõ

trong Nghị quyết TW2 khóa VIII(12/1996):"Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo

dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều Rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu của học sinh "

Để đạt được mục tiêu trên, ngành giáo dục đã thực hiện nhiều biện pháp tích cực và đồng bộ Trong đó, việc vận dụng các phương pháp dạy học tiên tiến là một trong những con đường thích hợp để từng bước đưa giáo dục nước ta hội nhập với xu thế phát triển chung của giáo dục thế giới

Thực tiễn cho thấy, xã hội càng phát triển càng xuất hiện nhiều vấn đề mới tiềm ẩn trong những khía cạnh khác nhau của đời sống Biết phát hiện và tìm ra cách giải quyết hợp lý những vấn đề đó là một năng lực cần thiết đảm bảo cho sự thành công trong cuộc sống Rèn luyện và bồi dưỡng những năng lực đó cho học sinh, giúp các em hình thành những kĩ năng sống cần thiết là một trong những mục tiêu của giáo dục đào tạo ngày nay Dạy học giải quyết vấn đề là một trong những phương pháp dạy học đáp ứng được những yêu cầu trên

Dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học tích cực Trong dạy học giải quyết vấn đề, học sinh được chủ động tìm hiểu, chiếm lĩnh kiến thức một cách chủ động, được rèn luyện kĩ năng phát hiện và giải quyết các vấn đề học tập của bộ môn Thông qua những quá trình đó, học sinh hình thành và phát triển khả năng tư duy sáng tạo, rèn luyện khả năng giải quyết vấn đề Nhờ vậy, học sinh có khả năng thích ứng với những thay đổi của đời sống xã hội sau này

Với những lý do đó, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học

vật lý ở trường phổ thông, chúng tôi lựa chọn đề tài:" Nghiên cứu dạy học một số

đơn vị kiến thức chương "Điện tích - Điện trường" - Vật lý 11 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề"

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào một số bài học thuộc chương "Điện tích - Điện trường" vật lý 11 nâng cao nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tƣợng nghiên cứu

- Lý luận dạy học giải quyết vấn đề

- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Dạy học giải quyết vấn đề trong vật lý

- Chương "Điện tích - Điện trường" chương trình nâng cao

4 Giả thuyết khoa học

Có thể xây dựng tiến trình dạy học một số đơn vị kiến thức chương "Điện tích - Điện trường" theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề để góp phần bồi dưỡng tư duy và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận dạy học giải quyết vấn đề

5.2 Tìm hiểu thực trạng dạy học giải quyết vấn đề ở trường THPT hiện nay

5.3 Nghiên cứu chương trình vật lý THPT phần điện tích điện - điện trường 5.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương"Điện tích - Điện trường" sách giáo khoa 11 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

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

7 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu tài liệu lý luận về các vấn đề liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu thực tiễn: điều tra khảo sát thực trạng dạy học chương" Điện tích - Điện trường" ở trường THPT, tiến hành thực nghiệm sư phạm, thăm dò, lấy ý kiến

từ giáo viên, học sinh để đánh giá lý luận nêu trên

8 Cấu trúc của luận văn

Phần1: Mở đầu

Phần2: Nội dung

Chương1: Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý

Chương2: Tổ chức dạy học một số đơn vị kiến thức ở chương" Điện tích - Điện

trường" vật lý 11 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Chương3: Thực nghiệm sư phạm

Phần3: Kết luận

NỘI DUNG Chương 1 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý 1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề là một trong những phương pháp dạy học tích cực Bản thân thuật ngữ này thì ra đời chưa lâu nhưng tư tưởng của nó thì đã xuất hiện vào giữa thế kỷ 20 trong sự thôi thúc của xã hội đòi hỏi sự cải tiến phương pháp dạy học trong nhà trường

Tư tưởng chủ đạo của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề là đưa quá trình học tập của học sinh đến gần hơn với quá trình tìm tòi, phát hiện, khám phá của các nhà khoa học nhằm mục đích bồi dưỡng và nâng cao tính độc lập, tư duy sáng tạo cho học sinh

Theo V Ô-Kôn:" Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động như tổ chức

các tình huống có vấn đề, phát biểu các vấn đề giúp đỡ những điều kiện cần thiết

để học sinh giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùng chỉ đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến thức thu nhận được" [15,11]

Theo I Ia Lecne:" Dạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học trong đó học

sinh tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và các bài toán có vấn đề được xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình"[8,5]

Theo I F Kharlamop:" Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy học bao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề (tình huống tìm tòi) trong giờ học, kích thích học sinh nhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tự lực nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, phát triển tính tích cực của trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tự mình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới"[9,5]

Theo Nguyễn Quang Lạc:" Dạy học giải quyết vấn đề là một hình thức dạy học

trong đó học sinh được coi như " nhà khoa học trẻ" tự giác, tích cực tổ chức các quá trình " xây dựng tri thức mới cho bản thân"[14,38] Hoạt động đó được diễn

ra giống như " hoạt động nghiên cứu khoa học, dù rằng kết quả này không có gì

mời đối với nhân loại, song lại là điều mới mẻ đối với học sinh Người giáo viên phải thực sự quan tâm đến cả nội dung khoa học mà học sinh đã xây dựng lẫn phương pháp hoạt động của học sinh để đạt được điều đó Do vậy, giáo viên phải

là nhà thiết kế, tổ chức, chỉ đạo thi công Đó là một hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ sư phạm, lòng kiên trì, sự khoan dung và độ lượng cao Bởi vì giáo viên phải chỉ đạo lớp trẻ non nớt không phải tái tạo lại cái đã biết mà là đi xây dựng cái mới cho họ, còn đối với giáo viên thì đó lại là điều quá cũ

Những điều đó cho thấy, dạy học giải quyết vấn đề không phải là một phương pháp dạy học cụ thể, mà là một tập hợp gồm nhiều phương pháp dạy học liên kết chặt chẽ với nhau, bổ sung cho nhau để mang lại hiệu quả dạy học mong muốn Trong đó, phương pháp xây dựng bài toán Ơrixtic (tạo ra tình huống có vấn đề) giữ vai trò trung tâm, gắn kết với các phương pháp khác tạo thành một hệ thống thống nhất

Dạy học giải quyết vấn đề cũng không hạn chế ở phạm trù phương pháp dạy học Để việc tiếp cận và áp dụng dạy học giải quyết vấn đề vào quá trình dạy học đòi hỏi phải có sự cải tạo về nội dung, cách thức tổ chức dạy học trong mối liên hệ thống nhất Riêng trong phạm vi phương pháp dạy học nó có khả năng thâm nhập vào hầu hết những phương pháp dạy học khác và làm cho chúng trở nên tích cực hơn, có hiệu quả hơn Vì vậy dạy học giải quyết vấn đề cần được coi như tên gọi

để chỉ cơ sở của các phương pháp dạy học có khả năng kích thích người học tham gia vào hoạt động nhận thức một cách tích cực, liên tục và chủ động dưới sự chỉ đạo của giáo viên

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.2.1 Vấn đề

"Vấn đề là bài toán mà cách thức giải quyết hay kết quả của nó chưa được học sinh biết trước, nhưng học sinh đã nắm được những kiến thức và kỹ năng xuất phát để từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả hay cách thức hình thành bài làm Nói cách khác, đó là câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời nhưng có thể bắt tay vào tìm kiếm lời giải đáp"

"Vấn đề trong nghiên cứu vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lời giải xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện tượng mới, quá trình mới không thể lý giải được bằng các lý thuyết đã có hoặc một câu hỏi tìm giải pháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc lý thuyết chưa trọn vẹn " Trong vấn đề chứa đựng cả yếu tố khách quan lẫn yếu tố chủ quan:

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

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

Vấn đề không phải là những câu hỏi mà học sinh đã biết trước lời giải đáp, cũng không phải là những câu hỏi mà học sinh không biết câu trả lời cũng như không

có phương tiện để tìm ra câu trả lời

Như vậy: "Vấn đề chứa những mâu thuẫn nhận thức Lúc đầu mâu thuẫn đó còn mang tính khách quan, sau khi học sinh tiếp nhận và ý thức được mâu thuẫn

đó thì nó biến thành mâu thuẫn chủ quan, tồn tại trong ý nghĩ của học sinh dưới dạng một vấn đề mới bài tập hay một bài toán"

1.1.2.2 Tình huống có vấn đề

* Khái niệm tình huống có vấn đề:

"Tình huống có vấn đề" là tình huống mà học sinh gặp khó khăn hay ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hy vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc giải quyết vấn đề

Nhà giáo dục Xô Viết Rubinstein đã khẳng định:"tư duy bắt đầu từ tính huống có vấn đề"

Tổ chức tình huống có vấn đề thực chất là tạo ra hoàn cảnh để học sinh tự ý thức được vấn đề cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú giải quyết vấn đề, biết được mình cần phải làm gì và sơ bộ xác định được làm thế nào

Trên cơ sở đó người ta ghi nhận những dấu hiệu của tình huống có vấn đề như sau:

- Nó bao gồm cái gì chưa biết đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo tham gia hoạt động tư duy và sự nhanh trí đáng kể

- Nó phải chứa đựng điều gì đó đã biết, phải cho trước những dự kiện nào đó để làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, sự tìm tòi sáng tạo

- Tình huống có vấn đề phải vừa sức đối với học sinh Nếu quá đơn giản, chứa đựng những lời giải tường minh từ kho tri thức cũ của học sinh thì không tạo ra được sự kích thích, mà sẽ tạo ra sự thờ ơ, coi thường Ngược lại, nếu tình huống quá khó, học sinh không thể tìm ra câu trả lời thì dễ dẫn đến tâm lý bi quan, chán nản dẫn đến thờ ơ

- Đồng thời với tính vừa sức là tính mới lạ, tính không bình thường của bài toán nhận thức nhằm kích thích sự hứng thú và lòng khao khát nhận thức của học sinh

* Các kiểu tình huống có vấn đề:

-Tình huống nghịch lý và tình huống không phù hợp: Đây là tình huống mà học sinh quan sát thấy một hiện tượng vật lý nào đó xẩy ra trái với những suy nghĩ thông thường, trái với những kiến thức mà họ đã biết hoặc là chưa bao giờ gặp nên không biết dựa vào đâu để lý giải Sự trái ngược giữa quan niệm và kết quả quan sát trong thực tế tạo nên nghịch lý trong suy nghĩ, rồi từ đó kích thích tư duy của học sinh Giáo viên có thể đưa học sinh vào kiểu tình huống có vấn đề này bằng cách kể một câu chuyện, dùng tranh vẽ, mô hình hoặc thí nghiệm đơn giản Nghịch lý là loại mâu thuẫn mang tính chủ quan một cách trực tiếp, giáo viên không phải dùng các phương pháp buộc học sinh chấp nhận vấn đề nên có thể tiết kiệm thời gian và huy động học sinh tham gia tích cực hơn vào quá trình dạy học Đối với những tình huống nghịch lý, việc giải quyết vấn đề buộc học sinh phải tìm hiểu nguyên nhân về mặt khoa học của hiện tượng bằng việc xây dựng kiến thức mới

Ví dụ: Khi nghiên cứu về hiện tượng sức căng mặt ngoài, giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán hiện tượng xảy ra nếu ta thả một ít mẩu xốp nhỏ vào khay đựng nước Sau đó nhỏ một giọt xà phòng vào giữa các mẩu xốp đó Đa số học sinh cho rằng không có hiện tượng gì xảy ra Khi giáo viên làm thí nghiệm cho thấy: ban đầu các mẩu xốp hút nhau và dính lại với nhau Sau khi nhỏ giọt xà phòng vào chúng tản ra rất nhanh về phía thành của khay nước.Tình huống này đã tạo ra một

sự bất ngờ đối với học sinh, nếu được tìm hiểu nguyên nhân của hiện tượng đó thì học sinh sẽ cảm thấy rất hứng thú

-Tình huống lựa chọn và tình huống bác bỏ: Đây là tình huống mà học sinh đứng trước một vấn đề hay một số phương pháp mang một số dấu hiệu quen thuộc liên quan đến một số kiến thức hay một số phương pháp giải quyết nhưng chưa chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào hay phương pháp nào để giải quyết vấn đề

sẽ có hiệu quả nhất Đối với những tình huống như vậy, vấn đề nhận thức đã được đưa ra trước và nhiệm vụ của học sinh là phải cân nhắc, lựa chọn một kết quả đúng duy nhất và bác bỏ kết quả sai

Ví dụ: Khi dạy bài "Rơi tự do", giáo viên tiến hành thí nghiệm thả rơi một miếng bìa và một miếng kim loại có hình dạng và kích thước như nhau Học sinh quan sát thấy miếng kim loại rơi nhanh hơn và đưa ra kết luận: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ Nếu kết luận này đúng thì hai vật nặng như nhau sẽ rơi nhanh như nhau Giáo viên làm tiếp thí nghiệm thứ hai: lấy hai miếng bìa giống hệt nhau, trong đó một miếng để nguyên còn miếng kia thì vo tròn lại Thả cho hai vật rơi ở cùng một

độ cao Kết quả học sinh thấy rằng miếng bìa được vo tròn lại rơi nhanh hơn Như vậy, kết quả thí nghiệm hai đã bác bỏ giả thuyết nêu trên, đồng thời đặt ra cho học sinh một vấn đề mới: Sự rơi tự do trong không khí không phụ thuộc vào trọng lượng của các vật, vậy nó phụ thuộc vào yếu tố nào?

-Tình huống gây ra sự xung đột: Đây là tình huống mà những sự kiện, hiện tượng xảy ra trong tình huống đó trái ngược với suy nghĩ của học sinh Điều này tạo ra sự xung đột trong tư duy của họ

Ví dụ: Khi nghiên cứu định luật Becnuli, giáo viên giới thiệu với học sinh dụng cụ thí nghiệm gồm một phễu nhỏ được lồng vào trong một phễu lớn hơn và đặt câu hỏi: Nếu ta thổi vào phễu lớn thì phễu nhỏ sẽ chuyển động như thế nào? Ở tình huống này, đa số học sinh đều cho rằng phễu nhỏ sẽ bay ra phễu lớn Khi giáo viên tiến hành thí nghiệm cho học sinh quan sát Kết quả là khi thổi phễu nhỏ đi vào trong phễu lớn Kết quả thí nghiệm đặt ra trong đầu học sinh một câu hỏi tại sao? Trong đầu học sinh xảy ra sự xung đột giữa suy nghĩ logic của bản thân và một bên là hiện tượng xảy ra trái với logic đó

-Tình huống phát triển hoàn chỉnh: đây là tình huống học sinh đứng trước một tình huống vấn đề chỉ mới giải quyết một phần, một bộ phận, trong phạm vi hẹp cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang những lĩnh vực mới

Để giải quyết tình huống đó, học sinh phải biết vận dụng những kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo đã biết Quá trình này vừa giúp học sinh hoàn chỉnh, tiếp thu kiến thức mới vừa giúp học sinh củng cố lại kiến thức cũ Đây cũng là tình huống mà khi dạy học môn vật lý, giáo viên có nhiều cơ hội để khai thác và tạo nên những tình huống có vấn đề theo dạng này Nhiều nhất là giáo viên có thể giao học sinh giải quyết những vấn đề, sự kiện có liên quan đến việc vận dụng những tri thức đã biết vào thực tế

Ví dụ: Khi nghiên cứu về bản chất dòng điện trong chất điện phân, giáo viên có thể giới thiệu với học sinh các dụng cụ thí nghiệm như trong sách giáo khoa Giáo viên tiến hành thí nghiệm: đổ nước cất vào, đóng khóa k, kim điện kế không lệch Vậy nước cất không dẫn điện Sau đó, thay nước cất bằng nước thường, đóng khóa

k, kim điện kế lệch Vậy nước thường dẫn điện Giáo viên đặt câu hỏi tại sao nước cất không dẫn điện mà nước thường dẫn điện Để tìm hiểu nguyên nhân, giáo viên tiếp tục làm thí nghiệm bằng cách cho muổi vào nước cất và thấy rằng kim điện kế quay chứng tỏ dung dịch muối ăn dẫn điện Vậy có phải là bất cứ dung dịch nào cũng dẫn điện? Giáo viên lại làm thí nghiệm với dung dich nước đường, kết quả cho thấy kim điện kế không quay, chứng tỏ dung dịch đường không dẫn điện Vậy dung dịch như thế nào thì dẫn điện? Giáo viên dựa vào kiến thức về sự phân ly mà học sinh đã học để dẫn dắt học sinh đi đến kết luận về dung dịch điện phân

Việc phân loại các kiểu tình huống có vấn đề như trên chỉ có tính tương đối Trong quá trình dạy học, người giáo viên có thể tạo thêm những kiểu tình huống khác nữa Một sự kiện cụ thể có thể có sự tham gia đồng thời của một số tình huống thuộc các loại khác nhau

Thực tế, việc tạo ra tình huống có vấn đề trong dạy học thực sự là cả một nghệ thuật sư phạm mà việc vận dụng nó cần phải có sự đầu tư kỹ lưỡng, gia công nghiêm túc của người giáo viên Cùng một nội dung dạy học, cùng một đối tượng học sinh, nhưng nếu không có sự gia công sư phạm thì không thể đặt học sinh vào

tình huống có vấn đề được Nghệ thuật sư phạm tạo ra tình huống có vấn đề còn đòi hỏi người giáo viên phải nắm chắc kiến thức khoa học cũng như hiểu rõ lượng kiến thức mà học sinh cần chiếm lĩnh để tạo ra những tình huống phù hợp với từng đối tượng học sinh Mặt khác, giáo viên cũng phải biết cách kích thích, tạo "thế năng tâm lý tư duy" cho học sinh, khuyến khích họ tham gia vào việc giải quyết vấn đề

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề có 3 giai đoạn: Tạo tình huống có vấn đề, hướng dẫn giải quyết vấn đề và vận dụng tri thức để củng cố và mở rộng vấn đề

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Nhiệm vụ của giai đoạn này là tạo ra tình huống có vấn đề nhằm kích thích thần kinh hoạt động, tạo cho học sinh một trạng thái hưng phấn cao độ Học sinh

có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sàng lao vào công việc Nội dung hoạt động của giáo viên là: tạo cho được "vấn đề nhận thức", tức là tạo được mẫu thuẫn khách quan giữa cái đã biết và cái cần tìm Sau đó "cấy" mâu thuẫn khách quan

đó vào tiến trình nhận thức của họ, làm cho học sinh thấy được, cảm nhận được sự tồn tại hiển nhiên mâu thuẫn đó trên con đường học tập của mình Tiếp đó, giáo viên phải khơi nguồn tiềm lực ở học sinh để họ thấy được rằng họ đã có những vốn kiến thức cần thiết, chỉ cần họ cố gắng thì họ có thể tự lực giải quyết những mâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của học sinh trong giai đoạn này là tiếp nhận bài toán nhận thức, tiếp nhận vấn đề mà giáo viên đặt ra và chuyển sang trạng thái sẵn sàng tích cực hoạt động

Điều quan trọng nhất của giai đoạn này là làm thế nào để học sinh nhận ra được và tiếp nhận bài toán nhận thức Điều này đòi hỏi giáo viên phải có nghệ thuật sư phạm trong việc tạo ra tình huống có vấn đề để kích thích, tạo thế năng tâm lý tư duy cho học sinh

*Các biện pháp tạo tình huống có vấn đề trong vật lý:

- Sử dụng thí nghiệm vật lý;

- Sử dụng bài tập vật lý;

- Sử dụng thí dụ trong đời sống;

- Kể một câu chuyện lịch sử;

- Sử dụng một câu chuyện hay thông tin thực tế;

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

Đây là giai đoạn rất quan trọng, bởi vì ở đây học sinh đã dần làm quen với phương pháp nghiên cứu của nhà khoa học, ở mức độ tập dượt xây dựng kiến thức để phản ánh những sự kiện thực tế

Các bước chủ yếu của giai đoạn này là:

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

- Khi có giả thuyết, giáo viên cần chỉ đạo, hướng dẫn để học sinh thảo luận các phương án đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó

- Bước cuối cùng là chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết Đó là sự quy nạp, sự chấp nhận một tri thức mới, sắp xếp nó vào một lĩnh vực nào đó của kho tàng tri thức khoa học vật lý, ở giai đoạn này giáo viên cũng cần chú ý rèn luyện cho học sinh cách diễn đạt tư tưởng vật lý bằng ngôn ngữ khoa học

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

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình dạy học giải quyết vấn đề Quá trình dạy học dù diễn ra theo giai đoạn nào cũng đòi hỏi phải trải qua giai đoạn củng cố,

ôn tập tri thức đã có bằng nhiều cách vận dụng nó vào những tình huống khác nhau

Trong giai đoạn này cần đảm bảo các mặt sau:

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

1.1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề

-Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phương pháp) phải chứa đựng yếu tố mới mẻ mà trước khi giải quyết vấn đề học sinh chưa biết, tri thức ấy được tạo ra trong quá trình giải quyết vấn đề không thể chỉ bằng tư duy tái tạo, mà phải có sự nỗ lực của chủ thể vượt qua những vùng phát triển gần do giáo viên tạo

ra trong điều kiện của bài học Vì vậy, dạy học giải quyết vấn đề có thể thực hiện cho các loại tiết học khác nhau: bài học kiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài học thực hành vật lý, bài học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức, bài học ngoại khóa Tuy nhiên để thực hiện dạy học giải quyết vấn đề cần phải sắp xếp, cấu tạo theo một trật tự logic các kiến thức từ vĩ mô (từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiến trình nhận thức của vật lý

-Thiết bị dạy học: Vật lý là môn khoa học thực nghiệm nên thí nghiệm vật lý đóng vai trò rất quan trọng trong các phương pháp dạy học vật lý Đối với dạy học giải quyết vấn đề, thí nghiệm vật lý là hạt nhân của hành động kiểm tra xác nhận giả thuyết Dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng của việc thực hiện dạy học GQVĐ

-Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của giáo viên là yếu tố quan trọng nhất quyết định sự thành công của DHGQVĐ

Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung vật lý kết hợp những kỹ năng sư phạm cần thiết giáo viên xác định chính xác nội dung khoa học của bài học, phát biểu thành mệnh đề ngắn gọn, rõ; từ đó xây dựng tình huống có vấn đề, đặt học sinh trước câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tính thiết thực, bất ngờ, mới lạ dẫn dắt học sinh giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏi định hướng hành động nhận thức theo tiến trình nhận thức sáng tạo vật lý Tài năng sư phạm của giáo viên được thể hiện ở các câu hỏi định hướng này

Căn cứ vào mức độ tìm tòi trong hành động của học sinh do câu hỏi định hướng đưa lại có thể phân chia 3 kiểu định hướng theo thứ tự từ thấp đến cao: +Định hướng tái tạo cụ thể: Câu hỏi của giáo viên nhằm vào việc tái tạo ở học sinh từng hành động, thao tác cụ thể mà trước đó học sinh đã biết Đây là mức độ thấp nhất của sự tìm tòi Kiểu định hướng này đảm bảo được hiệu quả rèn luyện

kỹ năng và tạo cơ sở cần thiết cho học sinh có thể thích ứng được với sự định hướng tìm tòi trong dạy học Các dạng câu hỏi hiện tượng (quá trình) này tương tự với hiện tượng (quá trình) nào đã biết? Vấn đề này có liên hệ với vấn đề nào tương tự? Mối liên hệ như thế nào? Các bước giải quyết vấn đề tương tự Làm thế nào để quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cách giải quyết?

+Định hướng khái quát chương trình hóa: Câu hỏi của giáo viên nhằm vào việc giúp học sinh ý thức được đường lối khái quát hóa của việc tìm tòi giải quyết vấn

đề, sự định hướng được chương trình hóa theo các bước hợp lý Đầu tiên là câu hỏi đòi hỏi học sinh tự lực nỗ lực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra Nếu học sinh không đáp ứng được thì có sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên Đây là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, thu hẹp dần phạm vi tìm tòi sao cho vừa sức với học sinh (là sự gợi ý chi tiết hóa thêm câu hỏi khái quát ban đầu) Nếu học sinh vẫn chưa đáp ứng được thì chuyển dần sang câu hỏi định hướng tái tạo từ việc hướng dẫn theo angôirit (cho biết trình tự thực hiện các hành động thao tác) để theo đó học sinh tự giải quyết vấn đề Nếu học sinh vẫn không huy động đúng hành động, thao tác mong đợi thì thực hiện hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động hoặc thao tác đó Các câu hỏi thường dùng là: Bài toán yêu cầu giải quyết vấn đề gì? Câu hỏi của bài toán? bài toán đã cho biết những điều kiện gì? Dự đoán hiện tượng sẽ xẩy ra? Quá trình mô tả có thể chia thành các giai đoạn như thế nào? Mỗi giai đoạn có thể liên quan đến hiện tượng vật lý nào? Định luật nào chi phối?

Vì sao có dự đoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dự đoán? Cần phải thực hiện thí nghiệm như thế nào để kiểm tra dự đoán? kết quả thí nghiệm có phù hợp với dự đoán không? Có điều gì mới được rút ra từ thí nghiệm?

+Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của giáo viên nhằm vào việc yêu cầu học sinh tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết vấn đề Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòi sáng tạo cho học sinh, có tác dụng bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Thực hiện kiểu định hướng này là một việc không dễ dàng

Nó phụ thuộc vào tài năng sư phạm của giáo viên, vào đối tượng học sinh, vào chính nội dung khoa học của kiến thức

Trong các kiểu định hướng trên, định hướng khái quát chương trình hóa là kiểu định hướng trung gian phát huy mặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo

và khái quát đồng thời cho phép thực hiện ở đa số đối tượng học sinh với nhiều kiến thức điển hình trong chương trình vật lý phổ thông

Như vậy, phương tiện quan trọng trong dạy học giải quyết vấn đề là hệ thống câu hỏi định hướng hành động nhận thức của học sinh Câu hỏi phải đạt các yêu cầu:

* Yêu cầu về logic học: diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thỏa mãn luật đồng nhất, nghĩa là đối tượng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng học sinh không xác định rõ đối tượng dẫn đến hỏi một đường trả lời một nẻo

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

* Yêu cầu về phương pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện được chức năng định hướng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo Vật lý, nghĩa là phải đảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của giáo viên

1.1.5 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề:

* Mức độ 1: Nêu vấn đề

Ở mức độ này giáo viên dành thời gian để tạo những tình huống gây ra sự kích thích hoạt động thần kinh và dừng ở tốc độ đủ chậm để học sinh nhận ra bài toán nhận thức, thậm chí có thể suy ngẫm phương hướng giải quyết Sau đó giáo viên trình bày cách giải quyết vấn đề và tự mình giải quyết vấn đề trong sự theo dõi và kiểm tra của học sinh Kết quả là học sinh tiếp nhận tri thức trong sự cùng

tư duy với giáo viên Ở học sinh chỉ có thể tiến hành các thao tác tư duy ngầm, bằng ngôn ngữ thầm, theo mẫu các thao tác của giáo viên và học tập theo mẫu ấy Dạy học ở mức độ này có tác dụng duy trì sự chú ý theo dõi bài giảng của học sinh, nhờ đó học sinh hiểu bài Nhưng học sinh vẫn chưa đóng được vai trò chủ thể của sự học theo nghĩa đầy đủ và chưa được thực hiện các thao tác thực hành và

về hoạt động chân tay trong học tập vật lý Mặc dù trong quá trình dạy học giáo viên có thể dùng đến các phương tiện lời nói hay phương tiện trực quan, thậm chí

cả phương tiện thực hành nhưng học sinh chỉ mới được nghe, nhìn các hoạt động

trình bày gợi vấn đề chứ họ không có cơ hội phát biểu, phê phán, trao đổi và không được sử dụng các phương tiện đó Mức độ này có nhược điểm là học sinh chưa có điều kiện để trực tiếp bộc lộ khả năng tìm kiếm tri thức và do đó chưa rèn luyện được kỹ năng ngôn ngữ và thực hành vật chất

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

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi giáo viên phải tạo cơ hội cho học sinh cùng tham gia hoạt động thực sự Phải để cho học sinh bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ hoặc tham gia cùng giáo viên ở một số khâu thực hành thí nghiệm trong các giai đoạn: tạo tình huống có vấn đề, giải quyết vấn đề, và vận dụng tri thức của dạy học giải quyết vấn đề đều có thể tổ chức cho học sinh tham gia hoạt động

Hình thức tổ chức thực hiện dạy học ở mức độ này rất đa dạng: Đơn giản nhất là hình thức đàm thoại có nêu vấn đề, cao hơn thì giao nhiệm vụ cho học sinh tham gia tính toán một số chi tiết, thực hiện một số thao tác thực hành, phức tạp hơn nữa là giao cho học sinh làm việc với tư liệu riêng sau đó trình bày toàn bộ lập luận, cách giải quyết và kết quả của một công đoạn nào đó có thể tổ chức học theo nhóm hoặc cả lớp

Khi thực hiện dạy học ở mức độ này giáo viên cần chú ý để làm sao huy động hết được cả tập thể lớp cùng tham gia hoạt động trong sự cộng tác với giáo viên để giải quyết một nhiệm vụ chung Sự chỉ đạo và hướng dẫn của giáo viên được thực hiện trực tiếp và liên tục để học sinh gặp bế tắc là có thể nhận được sự gợi mở, dẫn dắt theo tinh thần gợi vấn đề, gợi hướng đi

*Mức độ 3: Nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo (tìm tòi sáng tạo)

Dạy học giải quyết vấn đề đạt đến mức độ cao nhất trong trường hợp học sinh

đã được tập dượt và quen với cách tìm tòi từng phần với sự hợp tác chỉ đạo trực tiếp của giáo viên ở mức độ tìm tòi sáng tạo thì sự tự lực của học sinh là chủ yếu,

sự hướng dẫn và chỉ đạo của giáo viên có tính chất định hướng và ở tầm gián tiếp

Do yêu cầu khá cao như vậy nên cũng đòi hỏi nhiều thời gian và đủ phương tiện,

tư liệu học tập cho học sinh

Hình thức tổ chức dạy học ở mức độ này thường được tiến hành dưới dạng các bài tập thí nghiệm, các tiểu luận chuyên đề, các bài học có định hướng thiết

kế Có thể giao cho mỗi học sinh một đề tài, cũng có thể giao cho mỗi nhóm một

đề tài Một hình thức khác ở mức độ này là nghiên cứu trong học tập, tức là sau khi học sinh đã ý thức được vấn đề đặt ra (do giáo viên hướng dẫn, cao hơn là học sinh tự lực đề xuất được vấn đề) họ tự mình vạch ra kế hoạch, tìm tòi xây dựng giả thuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm, khái quát hóa và rút ra kết luận

1.1.6 Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề là quá trình dạy học được giáo viên tổ chức phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo vật lý, đến gần hơn với quá trình tìm tòi nghiên cứu của nhà khoa học, trong đó có chú ý đến những điểm khác biệt giữa nhà khoa học và học sinh khi giải quyết vấn đề như: động cơ, hứng thú, nhu cầu, năng lực giải quyết vấn đề, điều kiện, phương pháp làm việc Trong quá trình đó, học sinh làm việc dưới sự giúp đỡ, định hướng của giáo viên trực tiếp hoặc gián tiếp Có thể thấy vai trò chức năng của giáo viên và học sinh trong dạy học giải quyết vấn

đề như sau:

Bảng1.1: Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề

Tạo tình huống

có vấn đề

Tiếp nhận nhiệm vụ nghiên cứu (ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề, tin tưởng có thể giải quyết được vấn đề)

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lý

-Vấn đề trong nghiên cứu vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lời giải, xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật và đời sống Đó là những hiện tượng mới, quá trình mới không thể lý giải được bằng các lý thuyết đã có, hoặc một câu hỏi tìm giải pháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc một lý thuyết chưa trọn vẹn

- Giải quyết vấn đề là quá trình nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp, phương tiện nghiên cứu khác nhau theo con đường của chu trình sáng tạo khoa học để đi tìm câu trả lời Kết quả của quá trình giải quyết vấn đề là tri thức mới: lý thuyết mới, định luật mới, ứng dụng vật lý mới

Trong nghiên cứu vật lý để giải quyết vấn đề, các nhà vật lý sử dụng các phương pháp sau:

1.2.1 Phương pháp tương tự

Phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoa học nhờ việc sử dụng

sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới Phương pháp này cho phép đưa ra những phỏng đoán bước đầu, sẽ được nghiên cứu tiếp bằng các phương pháp khác, là một yếu tố kích thích sự ra đời của giả thuyết khoa học Các giai đoạn cơ bản của phương pháp tương tự:

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

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

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

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

1.2.2 Phương pháp giả thuyết

Phương pháp giả thuyết là phương pháp nghiên cứu dựa trên việc đề xuất một điều giả định (phỏng đoán) nào đó để từ đó suy ra câu trả lời cần có (là sự giải thích hay tiên đoán sự kiện) Phương pháp này cho phép nhà nghiên cứu đưa ra các giả thuyết khoa học từ đó có thể giải thích, tiên đoán các sự kiện và tiếp tục sử dụng các phương pháp mô hình hóa, phương pháp thực nghiệm để xây dựng tri thức mới

Cấu trúc của phương pháp giả thuyết:

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

- Dựa trên những cơ sở phân tích lý thuyết để chính xác hóa phỏng đoán, xây dựng

mô hình đơn giản về hiện tượng cho phép tính toán sơ bộ những hệ quả của nó Khi đó phỏng đoán khoa học sẽ trở thành một giả thuyết khoa học Phát biểu giả thuyết được đề xuất

1.2.3 Phương pháp mô hình hóa

Phương pháp mô hình hóa là phương pháp nghiên cứu dựa trên mô hình lý thuyết (mô hình trong tư duy) của đối tượng gốc và nghiên cứu trên mô hình, tức

là vận hành mô hình lý thuyết tiến hành thí nghiệm trong tư duy bằng các thao tác

lý thuyết, thao tác logic) để rút ra câu trả lời cần có Nó có tính chất là một điều tiên đoán về đối tượng gốc (và sẽ kiểm tra, đối chiếu với thực nghiệm)

Phương pháp này cho phép nhà khoa học:

- tiên đoán những sự kiện, hiện tượng thực tế, các định luật của thực tế khách quan

mà tiếp đó sẽ được kiểm tra dự, hợp thức hóa nhờ phương pháp thực nghiệm để xây dựng tri thức mới

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

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

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

Cấu trúc của phương pháp mô hình:

- Lựa chọn mô hình: thay thế đối tượng gốc bằng vật đại diện chỉ tồn tại trong tư duy nghiên cứu, chỉ có tính chất và mối quan hệ chính của đối tượng được nhà nghiên cứu quan tâm

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

- Xử lý kết quả : kiểm tra khả năng có thể chấp nhận được của kết quả để có thể chuyển kết quả về đối tượng, hợp thức hóa mô hình bằng cách đối chiếu với thực nghiệm, chỉnh lý, bổ sung kết quả khác hoặc mô hình nếu cần

1.2.4 Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng

Thí nghiệm tưởng tượng là một phương pháp suy luận lý thuyết về hành vi của một đối tượng lý tưởng không có hoặc không thể có trong thực tế; là một dạng làm việc với các đối tượng thực trong những điều kiện lý tưởng hoặc với các mô hình lý tưởng của các đối tượng thực Đây là phương pháp quan trọng để tiếp cận bản chất của sự vật, là cầu nối giữa thực nghiệm và lý thuyết, cần thiết để hình thành một số khái niệm khoa học, xây dựng các định luật hoặc thuyết tổng quát của hiện tượng, dựa trên sự lý tưởng hóa, khái quát hóa, ngoại suy các thí nghiệm hiện thực đã có từ trước

Cấu trúc của phương pháp thí nghiệm tưởng tượng:

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

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

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

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

từ trước đến nay chưa biết

1.2.5 Phương pháp thực nghiệm

Đây là phương pháp bao gồm tất cả các khâu của quá trình nhận thức từ việc đặt ra vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm hoặc quan sát, đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết quả và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu Phương pháp này có thể giúp nhà khoa học đề xuất những tri thức mới, khái niệm mới, định luật mới và tiếp theo tri thức đó sẽ được lý giải một cách lý thuyết dựa trên những nghiên cứu lý thuyết; cung cấp những bằng chứng thực nghiệm mới dẫn tới sự cần thiết phải xây dựng các giả thuyết khoa học mới hoặc những bằng chứng cần thiết cho việc đối chiếu, hợp thức hóa, khẳng định giá trị hoặc chỉnh lý, bổ sung hay bác bỏ những kết luận đã được đề xuất do kết quả của phương pháp thực nghiên cứu lý thuyết

Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm:

- Xử lý một giả thuyết, dự đoán đã có thể đưa vào kiểm tra bằng thực nghiệm: điều gì cần tới sự khảo sát thực nghiệm? Cần tạo ra hay quan sát biến cố thực nghiệm nào?

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

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

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

1.3 Các phương pháp hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề học tập

Để hướng dẫn học sinh giải quyết các vấn đề, rèn luyện cho họ cách tư duy vật lý, bồi dưỡng tính sáng tạo, chủ động trong học tập, giáo viên có thể hướng dẫn học sinh giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp của nhà khoa học vật lý Dựa theo những phương pháp mà các nhà khoa học thường dùng

để giải quyết các vấn đề khoa học kỹ thuật, có thể hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề bằng các phương pháp sau:

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

Phương pháp này có ý nghĩa là thoạt mới nhìn, mới tiếp xúc với vấn đề thì không thấy ngày 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 dấu hiệu tương tự với cái đã biết nhưng chưa có phương pháp nào, quy trình hữu hiệu nào

Có 3 trường hợp phổ biến như sau:

- Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề giải quyết bằng ngôn ngữ vật lý

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

- Hướng dẫn học sinh 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

Phương pháp này thường được sử dụng trong việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý có tính sáng tạo, hướng dẫn học sinh phát biểu vấn đề ở giai đoạn tạo tình huống nhận thức trong bài học xây dựng kiến thức mới

1.3.2 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Phương pháp này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, học sinh được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ mới có tính quy luật mà trước đây học sinh chưa biết hoặc chưa biết đầy đủ

Ở trường hợp này học sinh không thể hoàn toàn chỉ sử dụng những kiến thức

đã biết, không có con đường suy luận logic 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 Thông thường, trong khi tìm tòi để giải quyết một vấn đề mới học sinh không phải bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong cả quá trình nhận thức mà chỉ đến một phần nào đó mới bế tắc đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự Trong tình huống này thì trực giác đóng vai trò quan trọng Việc rèn luyện trực giác khoa học cho học sinh là điều khó khăn Tuy vậy giáo viên không thể chỉ ra cho học sinh con đường đi đến trực giác mà tự học sinh phải thực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm, không ai làm thay được Giáo viên có thể tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh tập dượt những bước

Mô hình Hệ quả

nhảy vọt đó bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trong khoa học thành những bước nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của học sinh Sau khi được rèn luyện nhiều lần, học sinh sẽ tích lũy được kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện,

đề xuất được những giải pháp mới để vượt qua khó khăn

1.3.3.Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Phương pháp này, giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xây dựng phương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch ra kế hoạch chi tiết và việc thực hiện kế hoạch đó là do học sinh tự làm Phương pháp này không những có tính tự lực cao

mà còn phải có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và có một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo Kiểu hướng dẫn này phù hợp với đối tượng học sinh khá giỏi

1.4 Chuyển hóa phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học vật lý thành phương pháp giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của học sinh

1.4.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học

Trên cơ sở chu trình sáng tạo khoa học do Anhxtanh đề xuất, V-G Razumopxki đưa ra sơ đồ chu trình nhận thức sáng tạo vật lý:

Theo Razumopxki, mỗi chu trình được bắt đầu bằng việc lựa chọn các nhóm

sự kiện từ quan sát Người nghiên cứu đề ra giả thuyết (mô hình) về bản chất của chúng Giả thuyết này cho phép suy luận để tiên đoán những sự kiện khác chưa biết Tính chất đúng đắn của giả thuyết được kiểm tra bằng thực nghiệm Nếu hệ quả lý thuyết của mô hình xuất phát được thực nghiệm chứng minh thì mô hình

nêu ra được công nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tượng nghiên cứu Nếu kết quả thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô hình nêu ra cần phải thay đối

Từ sơ đồ trên, M Bunsenman và Razumopxki nêu ra những giai đoạn điển hình của quá trình nhận thức khoa học như sau:

Thực tiễn  Vấn đề  Giả thuyết  Định luật  Hệ quả  Lý thuyết  Thực tiễn

Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học của các nhà khoa học có thể chia thành các giai đoạn như sau:

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

và những điều kiện đạt tới

- Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài người đã có cách giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tương tự chưa

- Nếu đã có thì liệt kê tất cả các 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 giải quyết

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

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

Tư tưởng chủ đạo của dạy học giải quyết vấn đề là đưa quá trình nhận thức của học sinh đến gần hơn với quá trình sáng tạo của nhà khoa học, thông qua đó hình thành cho học sinh năng lực tự giải quyết vấn đề

Tuy nhiên, để áp dụng thành công phương pháp này vào quá trình dạy học giáo viên cần chú ý đến những điểm khác nhau giữa nhà khoa học và học sinh trong khi giải quyết vấn đề, trên cơ sở đó đề xuất những biện pháp sư phạm thích thích hợp Những đặc điểm đó là:

* Về động cơ, hứng thú và nhu cầu:

Nhà khoa học khi giải quyết vấn đề là đã tự xác định được rõ mục tiêu, tự nguyện đem hết sức mình giải quyết bằng được vấn đề đặt ra, coi đó là nhu cầu

bức thiết về mục đích, trách nhiệm Còn ở học sinh, động cơ hứng thú đang được hình thành; ý thức về mục đích trách nhiệm còn đang mờ nhạt Do đó, học sinh chưa tập trung chú ý đem hết sức mình để giải quyết vấn đề trong học tập

* Về năng lực tự giải quyết vấn đề:

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

* Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề:

Những kiến thức mà học sinh cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà nhiều thế

hệ các nhà khoa học đã phải trải qua thời gian dài mới đạt được và mỗi nhà khoa học chỉ góp phần nhỏ vào lâu đài khoa học đó Còn học sinh thì chỉ dành một thời gian ngắn để phát hiện một định luật vật lý

* Về điều kiện phương tiện làm việc:

Nhà khoa 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 giải quyết vấn đề Còn học sinh chỉ có những điều kiện thô sơ của trường phổ thông với độ chính xác, chỉ

có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay ở phòng thực hành, không thể thực hiện nhiều lần

Tuy vậy học sinh cũng có điều kiện là kiến thức mới (phải tìm kiếm, xây dựng) lại nằm trong tài liệu, sách giáo khoa, đồng thời có giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn, có sự hợp tác của các bạn học và sự hỗ trợ của nhiều phương tiện học tập khác

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

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

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

ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề)

Vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri thức mới Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thức mới Vì lẽ

đó, tình huống có vấn đề phải được tổ chức sao cho có thể đặt học sinh trước một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinh nghiệm sẵn có họ không thể trả lời được

Trong trường hợp này, giáo viên có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề mà

lý luận dạy học đã nêu ra như tình huống bất ngờ, tình huống xung đột, tình huống lựa chọn Bên cạnh đó, giáo viên cũng có thể sử dụng những phương tiện dạy học khác để hỗ trợ cho các tình huống đó như một ví dụ thực tế trong đời sống, kỹ thuật, sản xuất, thí nghiệm vật lý để đưa học sinh vào tình huống một cách tự nhiên, khuyến khích họ sử dụng vốn tri thức và kỹ năng của mình xem xét, giải quyết vấn đề đó Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề kết thúc

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

Giai đoạn này bao gồm một chuỗi các tình huống học tập, mỗi tình huống lại bao gồm các hành động kế tiếp sau:

Giả thuyết  hệ quả logic  thí nghiệm kiểm tra  kết luận

Nội dung của kết luận chính là một nội dung của kiến thức mới mà bài học phải đưa lại cho học sinh Khi thiết kế bài học, giáo viên cần phải sắp đặt lại nội dung bài học cho phù hợp với tinh thần của dạy học giải quyết vấn đề sao cho mỗi đơn

vị kiến thức là một kết luận của chu kì trên Kết thúc giai đoạn giải quyết vấn đề học sinh tự tìm ra tri thức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn trên Giai đoạn 3: Giai đoạn củng cố và vận dụng tri thức mới (tranh luận, thể chế hóa, vận dụng tri thức mới)

Giáo viên thể chế hóa kiến thức, thông báo cho học sinh rằng những kết luận thu được chính là nội dung của một khái niệm, định luật, hoặc một lý thuyết nào đó của vật lý học

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì được ứng dụng như thế nào trong khoa học, trong kỹ thuật, trong đời sống? Tình huống mới

được đặt ra để học sinh có thể vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn

đề

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

Mục đích của dạy học giải quyết vấn đề là khắc phục tính tái hiện về tư duy của dạy học truyền thống, tăng cường tính sáng tạo của tư duy, đặt học sinh vào tư duy của nhà vật lý học bằng các hoạt động học tập tiếp cận với các phương pháp ghiên cứu của nhà khoa học Vì vậy, việc sử dụng các bài tập có vấn đề trong dạy học bài tập vật lý là rất cần thiết Bởi vì khi sử dụng bài tập vấn đề thì cái mới xuất hiện trong tiến trình giải Giải bài tập vấn đề không chỉ yêu cầu học sinh ở năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp trong chương hay trong phần đó mà còn thu nhận được kiến thức mới, kỹ năng mới, phương pháp mới

Đặc điểm của bài tập có vấn đề là:

- Trong bài tập có vấn đề, các yêu cầu của bài tập sẽ được giải quyết trên cơ sở vận dụng những kiến thức về các định luật vật lý nhưng lại không được đề xuất một cách tường minh, nghĩa là trong đề bài không có các dữ kiện mà chính nó là những gợi ý trực tiếp hoặc gián tiếp cho ý tưởng giải bài toán Đó chính là lý do để các bài tập đó trở thành các bài tập có vấn đề

Giai đoạn1:

Tạo tình huống

có vấn đề

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - Bài toán

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

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

- Bài tập vấn đề chứa đựng những yếu tố mới mẻ về phương pháp hay nội dung kiến thức thu nhận được từ kết quả bài toán nên có khả năng huy động tư duy sáng tạo tiềm ẩn trong học sinh Vấn đề của bài toán được học sinh chấp nhận và giải quyết theo tiến trình khái quát tương tự như nhà vật lý giải quyết vấn đề khoa học Tuy nhiên do có yếu tố mới nên không có con đường vạch sẵn một cách chi tiết, học sinh phải đi theo con đường định hướng khái quát của giáo viên

- Bài tập vấn đề thường được chia thành 2 dạng: nghiên cứu (trả lời câu hỏi tại sao) và thiết kế (trả lời câu hỏi làm như thế nào)

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

Một trong những nhiệm vụ quan trọng của dạy học vật lý là bồi dưỡng kỹ năng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm (đây là một phương tiện nhận thức có ý nghĩa quyết định trong nghiên cứu vật lý), góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh trong nhà trường phổ thông

Hiện nay, theo tinh thần của dạy học giải quyết vấn đề, bài học thực hành thí nghiệm không chỉ dừng lại ở mức độ củng cố kiến thức, kỹ năng thực hành mà còn vươn tới mục tiêu cao hơn là bồi dưỡng năng cao hơn là bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề Vì vậy, trong giờ học thí nghiệm, giáo viên cần tìm cách biến các bài tập thí nghiệm trở thành các bài tập vấn đề mà học sinh phải giải quyết vừa bằng tư duy lý thuyết vừa bằng tư duy thực nghiệm

Khác với những bài thí nghiệm thực hành có sẵn trong sách giáo khoa, ở các bài tập thí nghiệm này, các phương án thí nghiệm không được cho sẵn mà chỉ đưa

ra nhiệm vụ kèm theo các điều kiện về dụng cụ Học sinh buộc phải sử dụng khả năng tư duy tổng hợp các kiến thức đã có, kết hợp với những định hướng khái quát của giáo viên để giải quyết vấn đề Kết quả là học sinh không những có phương pháp, kỹ năng giải quyết một nhiệm vụ cụ thể, củng cố các kiến thức liên quan mà còn được bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trên bình diện tổng quát

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học tích cực có khả năng giúp học sinh rèn luyện, bồi dưỡng những kĩ năng học tập sáng tạo, đặc biệt là kĩ năng phát hiện và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình học tập - một năng lực cần thiết của người lao động trong xã hội hiện đại ngày nay Với quan điểm dạy học tăng cường, phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh thông qua các hoạt động học tập do giáo viên tổ chức, dạy học giải quyết vấn đề có đầy đủ cơ sở lý luận và thực tiễn để triển khai và vận dụng một cách có hiệu quả

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

cơ sở khoa học của việc sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học môn vật lý hiện nay Trên cơ sở đó, trong chương 2, chúng tôi vận dụng dạy học giải quyết vấn đề để xây dựng tiến trình dạy học một số nội dung kiến thức trong chương "Điện tích - Điện trường" vật lý 11 nâng cao

Chương 2

Tổ chức dạy học một số kiến thức ở chương "Điện tích - Điện trường" vật lý

11 nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Để vận dụng thành công lý thuyết dạy học có vấn đề đã nêu ở chương 1 vào dạy học chương "Điện tích - Điện trường", trước hết giáo viên phải nắm vững nội dung kiến thức khoa học của chương một cách khái quát và hệ thống

2.1 Kiến thức khoa học ở chương điện tích - điện trường

 Điện tích

* Điện tích: là độ lớn của thuộc tính điện của vật mang điện Điện tích còn được hiểu là hạt mang điện Ví dụ: electron, proton, ion dương, ion âm

- Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm Điện tích của electron là

âm, kí hiệu là -e; điện tích của proton là dương, kí hiệu là +e

- Điện tích của electron là điện tích nhỏ nhất trong tự nhiên, được gọi là điện tích nguyên tố, có trị số là e = 1,6.10-19C

- Thuyết electron: thuyết dựa vào sự có mặt của electron và sự chuyển động của chúng để giải thích một số hiện tượng điện từ

Nội dung:

+ Bình thường tổng đại số tất cả các điện tích trong nguyên tử bằng không, nguyên tử trung hòa về điện

Nếu nguyên tử bị mất đi một số electron thì tổng đại số các điện tích trong nguyên

tử là một số dương, nó là một ion dương Ngược lại, nếu nguyên tử nhận thêm một

số electron thì nó là ion âm

+ Khối lượng của electron rất nhỏ nên độ linh động của chúng rất lớn Electron di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho vật nhiễm điện Vật nhiễm điện âm là vật thừa electron, vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron

Ứng dụng:

- Giải thích các cách làm nhiễm điện các vật

- Giải thích tính chất điện của các vật

* Tương tác giữa các điện tích: Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích khác dấu thì hút nhau Tương tác giữa các điện tích ở khoảng cách rất lớn so với kích thước của chúng tuân theo định luật Culông

Định luật Culông: Độ lớn của lực tương tác giữa 2 điện tích điểm tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó

* Điện tích tuân theo định luật bảo toàn điện tích:

Ở một hệ vật cô lập về điện, nghĩa là hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác, thì tổng đại số các điện tích trong hệ là một hằng số

Điện trường

*Khái niệm: là một mô hình tưởng tượng trong điện từ học để nói về môi trường vật chất đặc biệt tồn tại xung quanh điện tích Điện trường tác dụng lực lên tất cả các hạt mang điện đặt trong nó Lực này gọi là lực điện

* Tính chất: tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó

*Cường độ điện trường: là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực điện tại một điểm trong điện trường Nó là một đại lượng véc tơ, kí hiệu là E

- Đường sức điện là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó

- Các tính chất của đường sức điện trường:

+ Tại mỗi điểm trong điện trường ta chỉ có thể vẽ được một và chỉ một đường sức điện đi qua

+ Các đường sức điện là các đường cong không kín Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở điện tích âm Trường hợp chỉ có một điện tích thì các đường sức xuất phát từ điện tích dương ra vô cực hoặc xuất phát từ vô cực đến điện tích

âm

+ Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau

+ Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức điện ở nơi đó được vẽ mau hơn, nơi nào cường độ điện trường nhỏ hơn thì các đường sức được vẽ thưa hơn

* Điện trường đều: véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm trong điện trường đều bằng nhau

Các đường sức là các đường thẳng song song cách đều

* Điện trường của một điện tích điểm:

. 2

r

Q k

* Công của lực điện:

Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc đạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối trong điện trường

AMN = q.E ' '

N M

Vật dẫn và điện môi trong điện trường

*Vật dẫn trong điện trường: Vật dẫn là vật có chứa nhiều điện tich có thể chuyển động gọi là điện tích tự do Ví dụ, điện tích tự do trong kim loại là electron Một vật dẫn có thể được tích điện bằng nhiều cách Dù được tích điện bằng cách nào thì lúc đầu của quá trình tích điện cũng có sự di chuyển của các điện tích tự do và tạo thành dòng điện trong vật dẫn Khi trong vật dẫn không có dòng điện ta gọi là vật dẫn cân bằng điện

- Điện trường của vật dẫn cân bằng điện:

+Bên trong vật dẫn: điện trường bằng 0

+Bên ngoài vật dẫn: cường độ điện trường vuông góc với mặt vật

- Điện thế của vật dẫn cân bằng điện: Điện thế tại mọi điểm trên mặt ngoài của vật dẫn cân bằng điện có giá trị bằng nhau tại mọi điểm

- Sự phân bố điện tích: Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của các vật dẫn cân bằng điện và không đều nhau ở những chỗ lồi của mặt vật dẫn, điện tích tập trung nhiều hơn; ở những chỗ mũi nhọn điện tích tập trung nhiều nhất; ở chỗ lõm hầu như không có điện tích

* Điện môi trong điện trường: Điện môi là vật có chứa rất ít các điện tích tự do Khi đặt một vật điện môi trong điện trường, điện môi bị phân cực, nên các mặt ngoài của điện môi trở thành các mặt nhiễm điện trái dấu nhau Các mặt nhiễm điện đó làm xuất hiện một điện trường phụ Ep, ngược chiều với điện trường ngoài,

nên làm cho điện trường trong điện môi giảm đi Kết quả là lực điện tác dụng lên điện tích trong điện môi cũng giảm theo

Tụ điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử tạo bởi hai vật dẫn điện được ngăn cách bằng một lớp điện môi ở giữa Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu

Sự tích tụ điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích lũy điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều

Điện dung là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ:

U: hiệu điện thế đặt vào 2 bản tụ (V)

Tụ điện phẳng: Hai bản tụ là là hai tấm kim loại phẳng, có kích thước lớn, đặt đối diện nhau và song song với nhau

Khi tích điện, điện tích ở hai bản của tụ điện có độ lớn bằng nhau Điện trường trong tụ là điện trường đều

Điện dung của tụ điện phẳng:

d k

S C



 4

.



Trong đó:

 : hằng số điện môi của chất điện môi giữa 2 bản

S : diện tích phần đối diện giữa 2 bản tụ(m2

)

d : khoảng cách giữa 2 bản tụ (m)

2.2 Mục tiêu dạy học chương "Điện tích - Điện trường"

Trong dạy học nói chung và dạy học môn vật lý nói riêng, việc xác định mục tiêu dạy học cho từng bài nói riêng và cho cả chương là hết sức quan trọng Nó quyết định hiệu quả của quá trình dạy học Đối với chương " Điện tích - Điện trường" vật lý 11, chương trình nâng cao, chúng tôi xác định các mục tiêu dạy học như sau:

Bảng2.1: Chuẩn kiến thức, kĩ năng

* Điện tích - Điện

trường

a Điện tích Định luật

bảo toàn điện tích Lực

tương tác giữa các điện

tích Thuyết electron

b Điện trường Cường

độ điện trường Đường

sức điện

c Điện thế Hiệu điện

thế

d Tụ điện

e Năng lượng điện

trường trong tụ điện

* Kiến thức:

- Nêu được các cách làm nhiễm điện một vật

- Phát biểu được định luật bản toàn điện tích

- Phát biểu được định luật Culông và chỉ ra đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm

-Trình bày các nội dung chính của thuyết electron

- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu và có tính chất

gì

- Phát biểu định nghĩa cường độ điện trường

- Nêu được các đặc điểm của đường sức điện

- Nêu được trường tĩnh điện là trường thế

- Phát biểu định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu được đơn vị đo của hiệu điện thế

- Nêu được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường đó

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện và nhận dạng các tụ điện thường dùng

- Phát biểu định nghĩa điện dung của tụ điện, đơn vị

đo Nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện

- Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện

trường đều mang năng lượng

- Nêu được các cách mắc các tụ điện thành bộ và viết được các công thức tính điện dung tương đương của mỗi bộ tụ điện

- Xác định cường độ điện trường (phương, chiều, và

độ lớn) tại một điểm của điện trường gây bởi một, hai hoặc ba điện tích điểm

- Tính được công của lực điện khi di chuyển một điện tích giữa hai điểm trong điện trường đều

- Giải bài tập về chuyển động của điện tích trong điện trường đều

2.3.1 "Vấn đề hóa" các nội dung dạy học chương "Điện tích - Điện trường"

"Vấn đề hóa"các nội dung dạy học là xác định các trọng tâm của bài học bằng các câu hỏi nhận thức mà câu trả lời cho câu hỏi đó chính là kiến thức mới mà học sinh phải lĩnh hội được

Bài1: Điện tích Định luật Culông

- Điện tích là gì? Kể tên các loại điện tích?

- Các cách làm cho một vật nhiễm điện?

- Lực tương tác giữa các điện tích được xác định như thế nào?

Bài2: Thuyết electron Định luật bảo toàn điện tích

- Trong thực tế ta thấy có những vật dẫn điện tốt, có những vật không dẫn điện, tại sao các vật có tính chất điện khác nhau?

- Tại sao chúng ta có thể làm cho một vật nhiễm điện bằng cách cọ xát, tiếp xúc hay hưởng ứng?

- Quá trình trao đổi điện tích giữa các vật cô lập tuân theo quy luật nào?

Bài3: Điện trường

- Tại sao các điện tích dù ở xa nhau nhưng vẫn có thể tương tác với nhau? sự tương tác đó có cần thông qua một môi trường nào đó không?

- Điện trường là gì? điện trường có tính chất gì?

- Cường độ điện trường là gì?

- Cách xác định cường độ điện trường tại một điểm trong điện trường

- Cách xác định lực điện tác dụng một điện tích khi điện tích đó được đặt tại một điểm trong điện trường

- Bằng mắt thường ta không thể quan sát được điện trường, có thể dùng cách nào

để mô tả điện trường một cách trực quan?

- Điện trường đều là gì? có tính chất như thế nào?

- Cách xác định véc tơ cường độ điện trường tại một điểm do một điện tích điểm gây ra

- Cách xác định véc tơ cường độ điện trường tại do nhiều điện tích điểm cùng gây

ra tại điểm đó

Bài4: Công của lực điện Hiệu điện thế

- Lực điện có phải là lực thế không? Công thức tính công của lực điện?

- Công của lực điện có thể được biểu diễn bằng các đại lượng nào?

- Hiệu điện thế là gì?

- Mối liên hệ giữa công của lực điện và hiệu điện thế?

- Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế?

Bài5: Bài tập về lực Culông và điện trường

- Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích?

- Điều kiện cân bằng của một điện tích là gì?

- Xác định véc tơ cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm?

- Xác định chuyển động của điện tích chuyển động trong điện trường đều?

Bài6: Vật dẫn và điện môi trong điện trường

- Thế nào là vật dẫn cân bằng điện?

- Vật dẫn cân bằng điện có tính chất gì? Điện trường bên trong vật dẫn?

- Véc tơ cường độ điện trường tại các điểm ở mặt ngoài của vật? Điện thế và sự phân bố điện tích của vật dẫn cân bằng điện

- Hiện tượng gì xảy ra khi đặt điện môi trong điện trường? Giải thích hiện tượng đó?

Bài7: Tụ điện

- Tụ điện có cấu tạo như thế nào?

- Tụ phẳng có cấu tạo như thế nào? tụ phẳng có tính chất gì?

- Điện dung của tụ điện là gì? Công thức tính điện dung của tụ?

- Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng? Điện dung của tụ điện phẳng phụ thuộc vào những yếu tố gì? Hiệu điện thế giới hạn là gì?

- Thế nào là ghép các tụ điện song song? ghép các tụ điện nối tiếp? Công thức tính điện dung, điện tích, và hiệu điện thế của các bộ tụ điện ghép song song và nối tiếp?

Bài8: Năng lượng điện trường

- Công thức tính năng lượng của tụ điện?

- Thành lập công thức tính năng lượng điện trường trong tụ điện và công thức tính mật độ năng lượng điện trường

Bài9: Bài tập về tụ điện

- Xác định điện dung của tụ điện phẳng?

- Xác định điện dung, hiệu điện thế của các tụ ghép nối tiếp?

- Giải thích sự biến đổi năng lượng của bộ tụ điện khi có một tụ bị đánh thủng?

2.3.2 Thiết bị dạy học chương"Điện tích - Điện trường"

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, gắn liền với thực tế cuộc sống xung quanh Do đó, để giải quyết vấn đề thì phương pháp phổ biến mà học sinh phải sử dụng là phương pháp thực nghiệm Một trong những điều kiện cần thiết để triển

khai dạy học các nội dung kiến thức theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề là giáo viên phải chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm Trong chương "Điện tích - Điện trường" có một số thí nghiệm được trình bày trong sách giáo khoa và yêu cầu thực hiện trong quá trình giảng dạy Bên cạnh đó giáo viên có thể cho học sinh chuẩn bị

và tiến hành các thí nghiệm đơn giản, dễ làm Ngày này, việc sử dụng các thiết bị công nghệ thông tin vào dạy học đã trở nên phổ biến Giáo viên cũng có thể sử dụng các thí nghiệm ảo thay thế cho các thí nghiệm khó thực hiện hoặc không trực quan Giáo viên cũng có thể dùng các đoạn phim ngắn về các cảnh thật, sinh động thay cho việc thuyết trình bằng lời để tạo ra các tình huống có vấn đề Trong bảng sau, chúng tôi đã tìm hiểu và chuẩn bị các thí nghiệm tương ứng với các nội dung kiến thức ở chương"Điện tích - Điện trường"

Bảng 2.2:Thiết bị dạy học chương" Điện tích - Điện trường"

Bài1: Điện tích Định luật Culông

TT Nội dung

kiến thức

Thiết bị dạy học truyền thống

Thiết bị dạy học ứng dụng CNTT

Gợi ý phương pháp dạy học

Mở bài Bảng Đoạn phim về sự

nhiễm điện của các vật

GV cho học sinh xem đoạn phim, từ đó định hướng học sinh vào sự xuất hiện các loại điện tích

Tóm tắt nội dung sách giáo khoa

GV đàm thoại, vấn đáp

để học sinh ghi nhớ kiến thức

Các đoạn phim

về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, hưởng ứng

GV cho học sinh quan sát, gợi ý để học sinh rút ra đặc điểm của các hiện tượng

GV cho học sinh quan sát, vấn đáp để học sinh ghi nhớ kiến thức

Bài2: Thuyết electron Định luật bảo toàn điện tích

TT Nội dung

kiến thức

Thiết bị dạy học truyền thống

Thiết bị dạy học ứng dụng CNTT

Gợi ý phương pháp dạy học

1 Thuyết

electron

Sgk, hình vẽ 2.1, 2.2 sgk

Phim flash về chuyển động của electron trong nguyên tử

Tóm tắt nội dung sgk

Đoạn video về các thiết bị điện trong thực tế

GV nêu câu hỏi:

- Lớp nhựa bên ngoài các dụng cụ điện có tác dụng gì?

- Lấy ví dụ về các vật cách điện, vật dẫn điện

Các đoạn phim về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc, hưởng ứng

GV cho học sinh quan sát, gợi ý để học sinh tìm ra cách giải thích hiện tượng