Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của sinh viên sư phạm Vật lí trước và sau khi học học phần Cơ học

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của sinh viên sư phạm Vật lí trước và sau khi học học phần Cơ học được thực hiện nhằm khảo sát lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả lời một số câu hỏi của bài FCI để biết được những quan niệm về một số kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của sinh viên sư phạm Vật lí trước và sau khi học học phần Cơ học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Bùi Thị Mai SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Bùi Thị Mai SỬ DỤNG BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA SINH VIÊN SƯ PHẠM VẬT LÝ TRƯỚC VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số: 60 14 01 11 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐÔNG HẢI Thành phố Hồ Chí Minh - 2014
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Bùi Thị Mai
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và hỗ trợ nhiệt tình từ gia đình, thầy cô, nhà trường và bạn bè. Thông qua luận văn, tác giả muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban lãnh đạo trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có thể học tập tại trường. - TS. Nguyễn Đông Hải – GV hướng dẫn trực tiếp - người thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ dẫn, định hướng cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn chỉnh luận văn. - Quý thầy (cô) khoa Vật lý trường đại học Sư Phạm, phòng Sau đại học trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh cũng như các anh (chị), các bạn học viên lớp Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý K23, các bạn lớp Lý K34 trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian làm luận văn. - Các bạn sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã giúp tác giả tham gia thực hiện khảo sát trong luận văn. - Gia đình cùng bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Cuối cùng, xin kính gửi lời chúc sức khỏe và hạnh phúc đến tất cả mọi người. TP. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 09 năm 2014 Bùi Thị Mai
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... vii MỞ ĐẦU .............................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ..............................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................3 4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu .................................................................3 6. Giả thuyết khoa học..........................................................................................4 7. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu.........................................................4 8. Đóng góp của đề tài ..........................................................................................4 9. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................4 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN ...............................................................................5 1.1. Vấn đề khảo sát quan niệm sai lầm của người học trong dạy học vật lý .........5 1.1.1. Quan niệm – Quan niệm sai lầm của người học ....................................... 5 1.1.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các quan niệm sai lầm của người học vật lý.................................................................................................. 11 1.1.3. Một số công trình nghiên cứu về quan niệm sai lầm .............................. 12 1.1.4. Một số bài kiểm tra để phát hiện quan niệm sai lầm của người học ....... 13 1.2. Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý .......................14 1.2.1. Giới thiệu về bài FCI............................................................................... 14 1.2.2. Thực trạng sử dụng bài FCI trong nghiên cứu dạy học vật lý ................ 25
iv 1.2.3. Lí do sử dụng bài FCI trong đề tài này ................................................... 29 1.3. Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học ....................................................30 1.3.1. Sự cần thiết nghiên cứu về lập luận của người học vật lý ...................... 30 1.3.2. Phương pháp nghiên cứu lập luận của người học ................................... 34 Kết luận chương 1 .................................................................................................36 CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG MỘT SỐ CÂU HỎI CỦA BÀI FCI KHẢO SÁT LẬP LUẬN CỦA SINH VIÊN TRƯỚC VÀ SAU KHI HỌC HỌC PHẦN CƠ HỌC ..............................................................................37 2.1. Giai đoạn 1 - Khảo sát bài FCI phiên bản trắc nghiệm trên SV SPVL..........37 2.1.1. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 37 2.1.2. Phương pháp thực hiện ........................................................................... 37 2.1.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 38 2.2. Giai đoạn 2 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 về một số câu hỏi FCI trước khi học học phần Cơ học ..............................................40 2.2.1. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 40 2.2.2. Phương pháp thực hiện ........................................................................... 41 2.2.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 41 2.3. Giai đoạn 3 - Phỏng vấn một số sinh viên đã tham gia khảo sát đợt 1 và 2 về một số câu hỏi FCI sau khi học học phần Cơ học ..........................................62 2.3.1. Đối tượng khảo sát .................................................................................. 62 2.3.2. Phương pháp thực hiện ........................................................................... 62 2.3.3. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 62 2.4. Một số kết quả nghiên cứu .............................................................................70 Kết luận chương 2 .................................................................................................77
v CHƯƠNG 3. MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LẦM CỦA NGƯỜI HỌC .........................................................................78 3.1. Những cơ sở lý luận về khắc phục quan niệm sai lầm ...................................78 3.2. Một số phương pháp dạy học khắc phục quan niệm sai lầm .........................79 3.3. Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh viên Sư phạm Vật lý .......................................................................................84 3.3.1. Đôi nét về tình hình dạy học học phần Cơ học của ngành Sư phạm Vật lý .. 84 3.3.2. Một số gợi ý cho giảng viên để nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh viên ngành Sư phạm Vật lý ....................................................... 87 Kết luận chương 3 .................................................................................................88 KẾT LUẬN ...........................................................................................................89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................91 PHỤC LỤC .............................................................................................................98
vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ GV Giáo viên HS Học sinh SV Sinh viên SV SPVL Sinh viên Sư phạm Vật lý ĐHSP TP.HCM Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Danh mục các bảng Trang Bảng 1.1. Bảng phân loại kiến thức các khái niệm về lực và chuyển động theo cơ học Newton trong bài FCI ...................................................................... ..19 Bảng 1.2. Bảng phân loại những quan niệm sai lầm được khảo sát trong bài FCI ..21 Bảng 2.1. Bảng kết quả làm bài FCI của 110 SV SPVL ....................................... ..37 Bảng 2.2. Bảng thể hiện kết quả khảo sát bộ câu hỏi trắc nghiệm FCI trên 110 SV SPVL ....................................................................................................... ..38
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhiều giáo viên vật lý và nhà nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý đã chỉ ra rằng, người học thường đến lớp học vật lý với những hiểu biết và quan niệm sẵn có về thế giới vật chất dựa trên kinh nghiệm cá nhân tích lũy từ thực tế cuộc sống. Trong số các quan niệm đó, có những quan niệm đúng và cũng có những quan niệm sai lầm. Ví dụ về các quan niệm đúng như càng ở gần loa thì âm thanh nghe được càng to (cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách), mở cửa bằng cách đẩy vào một điểm ở xa bản lề thì dễ dàng hơn so với khi đẩy vào một điểm ở gần bản lề, … Bên cạnh đó cũng có các quan niệm sai lầm như phải luôn luôn duy trì lực tác dụng lên vật thì vật mới chuyển động được (quan niệm này có thể hình thành qua việc quan sát chiếc xe đẩy hàng dừng lại rất nhanh sau khi người đẩy ngừng tác dụng lực), vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, … Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc dạy học vật lý theo kiểu truyền thống như trong đa số các trường học hiện nay không thể khiến cho người học sửa chữa các quan niệm sai lầm và hình thành quan niệm khoa học đúng đắn. Giáo sư Eric Mazur tại ĐH Havard trong một buổi báo cáo tại hội thảo đã kể một tình huống ông gặp như sau: Khi ông cho sinh viên làm bài kiểm tra với các câu hỏi trắc nghiệm về lực và định luật Newton, một sinh viên đã hỏi ông: “GS. Mazur! Thầy muốn em trả lời như thế nào? Trả lời theo những gì thầy dạy em hay trả lời theo những gì em nghĩ?” Rõ ràng là trong câu chuyện này, ngay cả sau khi học xong chương trình vật lý thì sinh viên vẫn không từ bỏ quan niệm mà em ấy đã có. Do đó, để việc dạy học vật lý thực sự có hiệu quả thì việc giáo viên phát hiện được các quan niệm sai lầm của học sinh và có biện pháp thích hợp để giúp học sinh thay đổi những quan niệm đó là một điều có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Có nhiều cách để giáo viên phát hiện được các quan niệm sai lầm của học sinh. Giáo viên có thể cho học sinh một số câu hỏi kiểm tra ở hình thức câu hỏi mở để học sinh tự ghi câu trả lời vào bài làm, từ đó giáo viên không những biết được
2 mức độ nắm vững kiến thức của học sinh mà còn biết được những cách hiểu sai phổ biến mà nhiều học sinh đang nắm giữ. Với những giáo viên chưa có nhiều kinh nghiệm giảng dạy thì một cách tốt để biết được các quan niệm sai lầm phổ biến của học sinh là đọc các công trình khoa học nghiên cứu về quan niệm sai lầm của học sinh. Đã có nhiều bộ câu hỏi được các nhà nghiên cứu thiết kế nhằm giúp giáo viên phát hiện các quan niệm sai lầm phổ biến của học sinh. Có thể kể ra một số bộ câu hỏi như: bộ câu hỏi về các khái niệm về lực (Force Concept Invention - FCI), bài kiểm tra kiến thức về đồ thị động học (Test of Understanding graph-Kinematics - TUG-K), bài đánh giá kiến thức cơ bản về cơ học (Mechanics Baseline Test - MBT), bài đánh giá hiểu biết về nhiệt và nhiệt độ (Heat and Temperature Conceptual Evaluation - HTCE), bài kiểm tra kỹ năng nhận dạng và giải thích mạch điện trở (Determining and Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test - DIRECT), bài đánh giá hiểu biết về mạch điện (Electric Circuits Concept Evaluation - ECCE), bài khảo sát định tính kiến thức về điện và từ (Conceptual Survey in Electricity and Magnetism - CSEM). Trong số đó, nổi tiếng nhất là bài FCI, được các nhà nghiên cứu về dạy học vật lý trên khắp thế giới sử dụng như một công cụ tin cậy đánh giá mức độ am hiểu của học sinh và phát hiện những quan niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học. Từ khi được công bố trên tạp chí The Physics Teachers số tháng 3 năm 1992 đến nay, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về FCI được công bố. Nổi tiếng nhất là nghiên cứu của Richard Hake, trong đó 6542 sinh viên học vật lý đại cương tại 62 trường đại học ở Mỹ được cho làm bài FCI nhằm so sánh hiệu quả của dạy học truyền thống và dạy học tích cực. Với sinh viên chuyên ngành vật lý nói chung và sư phạm vật lý nói riêng thì kiến thức cơ học đại cương là khối kiến thức nền tảng quan trọng nhất để nghiên cứu những phần khác của vật lý và để giảng dạy sau này. Tuy nhiên, một số khảo sát gần đây của tác giả và các cộng sự trên sinh viên ngành Sư phạm Vật lý cho thấy nhiều sinh viên còn đang có khá nhiều quan niệm sai lầm về cơ học Newton. Khảo sát trên đối tượng là giáo viên vật lý THCS cũng cho thấy những giáo viên này cũng còn những quan niệm sai lầm về cơ học Newton (khóa luận tốt nghiệp đại học năm
3 2013 của Nguyễn Thị Thúy Hằng). Các câu hỏi của bài FCI đều ở dạng trắc nghiệm nhiều lựa chọn nên các kết quả của những nghiên cứu trên đây chỉ mới dừng lại ở việc chấm điểm và phân loại các câu trả lời trắc nghiệm của người tham gia, mà chưa đi sâu tìm hiểu về các lập luận của người tham gia khi họ lựa chọn câu trả lời. Với những lý do trên, tác giả cho rằng việc nghiên cứu không chỉ câu trả lời trắc nghiệm mà còn cả lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý khi trả lời các câu hỏi FCI là quan trọng và cần thiết. Đặc biệt là nếu chúng ta có thể khảo sát trên sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học thì có thể đánh giá được tác động của học phần này đến việc sửa chữa các quan niệm sai lầm của sinh viên. Do đó, tác giả chọn thực hiện luận văn thạc sĩ với đề tài: “Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trước và sau khi học học phần Cơ học.” 2. Mục đích nghiên cứu Khảo sát lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả lời một số câu hỏi của bài FCI để biết được những quan niệm về một số kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu các công trình về FCI và lập luận của người học. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về vấn đề khảo sát các quan niệm sai lầm của người học vật lý. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về phương pháp phỏng vấn và các phương pháp phân tích dữ liệu định tính và định lượng. - Khảo sát bài FCI trên 110 sinh viên K39 bằng phiếu trả lời trắc nghiệm. - Phỏng vấn một số sinh viên tham gia trả lời các câu hỏi FCI. - Phân tích dữ liệu định tính và định lượng để đưa đến kết luận. 4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Lập luận của sinh viên Sư phạm Vật lý trong việc trả lời các câu hỏi FCI. - Khách thể nghiên cứu: Sinh viên Sư phạm Vật lý K39 trường ĐHSP TP.HCM.
4 5. Phạm vi nghiên cứu - Sinh viên K39 ngành Sư phạm Vật lý - Một số câu hỏi của bài FCI 6. Giả thuyết khoa học Nếu có thể phỏng vấn sinh viên Sư phạm Vật lý trong khi trả lời một số câu hỏi của bài FCI thì thông qua lập luận của họ sẽ biết rõ được những quan niệm về một số kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học của họ trước và sau khi học học phần Cơ học. 7. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu - Phương pháp: nghiên cứu lý luận, điều tra khảo sát, phỏng vấn. - Phương tiện: phiếu khảo sát, máy ghi âm, phòng phỏng vấn. 8. Đóng góp của đề tài - Phát hiện được những quan niệm còn tồn tại của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học. - Cung cấp tài liệu có giá trị cho giáo viên, các nhà nghiên cứu giáo dục về việc sử dụng câu hỏi FCI để khảo sát quan niệm sai lầm của người học vật lý. - Bước đầu đánh giá tác động của học phần Cơ học trong việc khắc phục, sửa chữa những quan niệm sai lầm của người học về kiến thức các định luật Newton và các lực cơ học. 9. Nội dung nghiên cứu Cấu trúc của luận văn Chương I – Cơ sở lý luận Chương II – Sử dụng một số câu hỏi của bài FCI để khảo sát lập luận của sinh viên trước và sau khi học học phần Cơ học Chương III – Một số biện pháp khắc phục quan niệm sai lầm của người học
5 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN Trong chương này, tác giả trình bày những cơ sở lý luận về những vấn đề sau: • Quan niệm sai lầm của người học vật lý • Tầm quan trọng của việc nghiên cứu quan niệm sai lầm của người học vật lý • Các phương pháp và công cụ khảo sát quan niệm sai lầm của người học vật lý • Bài kiểm tra các kiến thức về lực (FCI) và việc sử dụng bài FCI trong đề tài • Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học • Phương pháp nghiên cứu lập luận của người học 1.1. Vấn đề khảo sát quan niệm sai lầm của người học trong dạy học vật lý 1.1.1. Quan niệm – Quan niệm sai lầm của người học 1.1.1.1. Định nghĩa Có nhiều ý kiến đưa ra về cách định nghĩa quan niệm. Theo từ điển học sinh (1973), quan niệm là cách nhìn nhận, cách hiểu biết của mình đối với một sự vật, một vấn đề. Theo từ điển Tiếng Việt (1992) của Viện Khoa học Việt Nam, quan niệm là sự nhận thức như thế nào đó về một vấn đề, một sự kiện. Theo Jean Pierre Astolfi của Paul Robert (1997), quan niệm trước hết là phong cách nhận thức mà người học vận dụng để nắm bắt và giải mã thế giới xung quanh, đặc biệt là những tình huống trên lớp đặt ra cho họ. Theo Nguyễn Thanh Hải (2009), quan niệm là sự hiểu biết của con người về các sự vật, hiện tượng, khái niệm và các quá trình tự nhiên thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất hàng ngày mà có [7]. Những hiểu biết này tiềm ẩn trong bộ não và được tái hiện khi có những kích thích và có nhu cầu bộc lộ. Tóm lại, dựa trên các định nghĩa ở trên, có thể nói quan niệm là những nhận định, hiểu biết về đối tượng tiếp cận được hình thành từ những trải nghiệm của bản thân mỗi người.
6 Trong khuôn khổ dạy học, tác giả quan tâm đến quan niệm của người học. Quan niệm của người học là những hiểu biết của người học về các sự vật, khái niệm và các quá trình tự nhiên, xã hội thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất, học tập mà hình thành. Cụ thể, trong dạy học vật lý, quan niệm của người học vật lý là những hiểu biết, niềm tin, quan điểm của người học về các đại lượng, định luật vật lý, các mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý (gọi chung là các khái niệm vật lý – physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Quan niệm của mỗi người thể hiện tính cá biệt rất cao vì bản thân mỗi người có tầm hiểu biết khác nhau và có các cách nhìn nhận vấn đề dưới một góc độ riêng. Hơn nữa, quan niệm của mỗi người được hình thành tự phát và mang yếu tố chủ quan, do đó thường thiếu yếu tố khách quan và không khoa học [10]. Đối với người học vật lý, có những quan niệm hình thành một cách đúng đắn, phù hợp với kiến thức khoa học song vẫn còn những quan niệm không phản ánh đúng bản chất vật lý, bản chất khoa học vốn có của sự vật, hiện tượng và khái niệm vật lý, mà ta gọi là những quan niệm sai lầm của người học. Như vậy, có thể định nghĩa: quan niệm sai lầm của người học vật lý là các quan niệm, niềm tin, sự hiểu biết sai lệch về các khái niệm vật lý (physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Ví dụ, do kinh nghiệm đời sống, để nhìn thấy các vật thì ta phải hướng mắt về phía vật và phát ra “tia nhìn” chiếu vào vật. Nếu ta hướng đi nơi khác thì không nhìn thấy vật vì “tia nhìn” không chiếu vào vật. Quan niệm ở đây là ta nhìn thấy là do mắt ta truyền “tia nhìn” đến vật. Trong khi đó, quan niệm đúng đắn là ta nhìn thấy vật là do có tia sáng phát ra từ vật hoặc tia sáng phản xạ từ vật chiếu vào mắt. Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu đến những quan niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học. 1.1.1.2. Nguồn gốc hình thành các quan niệm - Hình thành qua kinh nghiệm sống hàng ngày Trong cuộc sống thường ngày, việc gặp những sự vật, hiện tượng xảy ra buộc HS tìm hiểu để lý giải chúng. Những giải thích của các em thường dựa trên sự
7 kết nối những sự kiện quan sát được - trong đó có những sự kiện ngẫu nhiên, bề ngoài mà chưa phải là bản chất, nên thường dẫn đến những quan niệm sai lầm. Khi các quan niệm sai đó được vận dụng và giải thích “thành công” với một số sự vật, hiện tượng thì những quan niệm ấy ngày càng được củng cố vững chắc trong suy nghĩ của HS. Ví dụ, khi quan sát thực tế, HS thấy những vật nặng thường rơi nhanh hơn vật nhẹ. Điều này làm hình thành quan niệm vật rơi nhanh hay chậm là phụ thuộc vào khối lượng của nó (cụ thể, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ). Điều này khác với kiến thức vật lý là nguyên nhân vật rơi nhanh hay chậm là do lực cản của không khí lên vật ít hay nhiều. Hơn nữa, cách dùng ngôn ngữ hằng ngày cũng ảnh hưởng đến việc lĩnh hội các khái niệm khoa học. Thuật ngữ diễn đạt các khái niệm và hiện tượng vật lý thường trùng với những thuật ngữ dùng để diễn đạt những vấn đề trong đời sống. Do quen thuộc với cách dùng và cách hiểu các thuật ngữ trong đời sống nên khi gặp lại các thuật ngữ ấy với tư cách là tên gọi của một khái niệm hay hiện tượng vật lý, HS khó có thể tránh được những quan niệm sai lệch về bản chất khoa học của các thuât ngữ ấy. Ví dụ, thuật ngữ “chuyển động” và “đứng yên” được sử dụng khá rộng rãi trong cuộc sống. Quan niệm thông thường về chuyển động là sự di chuyển: xe ô tô lăn bánh trên đường, tàu chuyển bánh rời sân ga... Còn khi xe đứng yên ở bến, tàu dừng ở sân ga... đó là những vật đứng yên. Nhưng trong vật lý, chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật so với vật khác được chọn làm mốc. “Chuyển động” và “đứng yên” là hai khái niệm mang tính tương đối. Xe mô tô lăn bánh trên đường thì chuyển động so với cây bên đường nhưng xe lại đứng yên so với người ngồi trên xe. Từ đồng âm khác nghĩa cũng có thể gây cho HS sự nhầm lẫn. Ví dụ, từ “công” trong đời sống hàng ngày: công ơn, công lao, công sức... Thuật ngữ này ít nhiều gây khó khăn cho HS khi học về khái niệm “công” trong vật lý. “Công” dùng để chỉ công mà lực tác dụng làm vật dịch chuyển một độ dời. Ngoài ra, việc tiếp nhận các thông tin từ truyện cổ tích, sách báo, phim ảnh khoa học viễn tưởng cũng góp phần hình thành những quan niệm của HS.
8 - Hình thành trong quá trình học tập Việc dùng các thuật ngữ không thống nhất trong chương trình vật lý cũng là nguyên nhân gây ra những quan niệm sai lầm và gây khó khăn cho HS trong việc tiếp thu kiến thức kiến thức. Ví dụ, cả SGK lớp 10 cơ bản và nâng cao đều sử dụng kí hiệu vtb để chỉ hai khái niệm khác nhau là vận tốc trung bình và tốc độ trung bình. Vận tốc trung bình được hiểu là tỉ số độ dời của vật và khoảng thời gian vật thực hiện độ dời đó, khác với tốc độ trung bình là tỉ số giữa quãng đường vật đi được và khoảng thời gian vật đi được quãng đường đó. Những kiến thức có được từ những môn học khác hoặc từ những giờ học trước có thể chưa đầy đủ về một khái niệm cũng là nguyên nhân hình thành những quan niệm chưa đúng ở HS. Sự diễn tả không đầy đủ, rõ ràng từ phía GV cũng có thể gây ra những nhầm lẫn ở HS. Từ đó, các em có thể đưa ra những nhận định rập khuôn, áp đặt từ những khái niệm vật lý để giải thích các hiện tượng dẫn đến những quan niệm sai lệch với kiến thức vật lý. Những quan niệm sai lầm được hình thành trong quá trình dạy học là những quan niệm có thể khắc phục được với sự trình bày thống nhất của SGK, đặc biệt là sự nhận thức của GV về sự hình thành quan niệm sai lầm ở HS và sự cần thiết phải khắc phục những quan niệm sai lầm đó. Những quan niệm hình thành trong cuộc sống là những quan niệm có tính ổn định và tương đối bền vững, nên không thể phá vỡ hoặc thay thế một cách nhanh chóng, mà theo một quá trình nhất định, đòi hỏi người GV phải tạo những tình huống giúp người học nhận ra quan niệm chưa đầy đủ hoặc chưa đúng đắn của bản thân và cần phải thay đổi quan niệm. 1.1.1.3. Đặc điểm của quan niệm của HS - Quan niệm của người học đa phần là những quan niệm sai lầm, hoặc chưa đầy đủ, chưa chính xác so với những quan niệm khoa học. Quan niệm của người học được hình thành từ những quan sát về sự vật, hiện tượng cũng như cách thức hoạt động, vận hành của chúng mà con người gặp trong cuộc sống. Những quan sát này chỉ là bên ngoài mà chưa hẳn thuộc về bản chất bên
9 trong của vấn đề, hoặc là một trường hợp cụ thể của vấn đề. Do đó, những quan niệm của người học thường chưa đúng, chưa đầy đủ với quan niệm khoa học. Ví dụ, khi quan sát mặt trời mọc và lặn vào buổi sáng và buổi tối, con người đã cho rằng trái đất đứng yên, mặt trời chuyển động xung quanh trái đất. Quan niệm Trái Đất đứng yên, Mặt Trời chuyển động xung quanh Trái Đất là sai lệch với quan niệm khoa học Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời. - Quan niệm của người học vừa có tính cá nhân vừa có tính phổ biến Quan niệm của người học có tính cá nhân vì những quan niệm này được hình thành từ những trải nghiệm, kinh nghiệm tích lũy trong cuộc sống của mỗi người. Trong một số trường hợp, quan niệm của người học về một vấn đề là không nhất quán và phụ thuộc vào bối cảnh, tình huống cụ thể. Tuy nhiên, quan niệm của người học lại có tính phổ biến. Theo G. Brousseau (1976), quan niệm sai lầm của người học có thể tồn tại từ một nguồn gốc chung: một cách nhận thức, một quan niệm đặc trưng, nhất quán [1]. Ví dụ, một vật đang đứng yên, ta tác dụng lực lên vật làm vật chuyển động. Do đó, đa số mọi người đều có quan niệm lực là nguyên nhân gây ra chuyển động. Trong lịch sử vật lý cũng cho thấy một số quan niệm sai lầm biểu hiện ở HS cũng tương tự quan niệm sai lầm mà các nhà vật lý mắc phải. Ví dụ, quan niệm của HS vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ cũng là quan niệm của Aristotle. - Quan niệm của người học có tính bền vững, khó thay đổi Theo Brousseau (1976) “quan niệm sai lầm không chỉ đơn giản là những hiểu biết, mơ hồ hay ngẫu nhiên sinh ra (...), mà còn là hậu quả một kiến thức trước đây đã từng tỏ ra có ích, đem lại thành công.” [1] Như vậy, những quan niệm sai lầm tỏ ra giải thích “đúng” cho các sự vật, hiện tượng trong cuộc sống thực tiễn nên thường trở thành niềm tin tuyệt đối đối với người học. Điều đó dẫn đến các quan niệm “ăn sâu” vào người học và thậm chí vẫn tiếp tục duy trì ngay cả khi HS đã hiểu những khái niệm khoa học. Ví dụ, ngay cả SV ngành vật lý cũng quan niệm lực là nguyên nhân gây ra chuyển động.
10 Các quan niệm sai lầm có tính bền vững, khó thay đổi nhưng không phải là không thay đổi được. Nếu những quan niệm sai lầm được bộc lộ, GV sẽ có những phương pháp dạy học để thay đổi quan niệm này thành những quan niệm đúng đắn, khoa học. Ví dụ, đặt một cục nước đá vào ly nước, để một khoảng thời gian, ta thấy mặt ngoài của ly nước ướt. HS cho rằng nước ngấm ra ngoài ly. Bằng thực nghiệm, GV sẽ chứng minh quan niệm này là sai. GV lấy một ly không chứa nước, sau đó làm lạnh (cho vào tủ lạnh hoặc chậu nước đá) rồi lấy ra và lau khô. Sau vài phút, bên ngoài ly vẫn ướt. Thí nghiệm của GV chứng tỏ không phải nước thấm ra ngoài ly mà sự ngưng tụ của hơi nước tiếp giáp với mặt ngoài của ly làm ly bị ướt. Ví dụ này minh chứng là có thể làm thay đổi quan niệm sai lầm của người học bằng cách làm cho họ bộc lộ quan niệm và khắc phục những quan niệm đó. 1.1.1.4. Vai trò của quan niệm của người học trong dạy học vật lý Vật lý là bộ môn khoa học có nhiều liên hệ với thực tiễn cuộc sống vì thế ngay cả khi chưa học các kiến thức vật lý HS đã có những quan niệm, hiểu biết về các khái niệm vật lý. Tác giả Nguyễn Đức Thâm cũng đưa ra nhận định: “HS khi bắt đầu học vật lý do kinh nghiệm đời sống đã có một số hiểu biết nhất định về các hiện tượng vật lý…” [4] Vì vậy, việc phân tích, làm rõ tác động của quan niệm của HS đến quá trình nhận thức là cơ sở giúp GV có những biện pháp phát hiện, sửa chữa những quan niệm sai lầm của HS. Những quan niệm phù hợp với bản chất vật lý nhưng chưa đầy đủ, chính xác có thể có vai trò tích cực trong dạy học, là cơ sở để HS nhận thức dễ dàng hơn. Trong những trường hợp như thế, GV cần tổ chức cho HS thảo luận nhằm bổ sung những hiểu biết chưa đầy đủ, điều chỉnh những quan niệm chưa chính xác [7]. Tuy nhiên, những quan niệm sai lầm của HS lại là một trở ngại lớn cho quá trình nhận thức. Nhấn mạnh vai trò của những quan niệm sai lầm trong lịch sử phát triển kiến thức, Brousseau gọi những quan niệm sai lầm là những chướng ngại mang tính khoa học luận. Những quan niệm đó tạo ra những câu trả lời phù hợp với một bối cảnh nào đó mà ta thường hay gặp nhưng khi vượt ra khỏi bối cảnh cụ thể đó thì nó sản sinh những câu trả lời sai. Để có câu trả lời đúng cho mọi bối cảnh thì
11 phải có một quan điểm mới thay đổi đáng kể. Những quan niệm sai lầm đó chống lại những mâu thuẫn với nó và chống lại sự thiết lập một quan niệm hoàn thiện hơn [1]. Hơn nữa, việc thành lập một quan niệm mới, đúng đắn cho người học, chưa đủ để quan niệm sai lầm biến mất, mà nhất thiết phải xác định được nó và loại bỏ nó khi thành lập các quan niệm đúng đắn. Thậm chí, ngay cả khi chủ thể ý thức được sự không chính xác của những quan niệm của bản thân, nó vẫn tiếp tục xuất hiện dai dẳng và không đúng lúc. 1.1.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu các quan niệm sai lầm của người học vật lý Quan niệm của người học trước khi đến lớp có một vị trí nhất định trong dạy học vật lý vì nó ảnh hưởng đến quá trình lĩnh hội kiến thức của HS. Một số quan niệm là cơ sở để HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn nhưng cũng không ít những quan niệm gây cản trở, khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức mới. GV cần thiết phải biết rõ vai trò của quan niệm có sẵn của HS đối với việc tiếp thu kiến thức khoa học và việc dạy học cần thiết phải thay đổi những quan niệm sai lầm thành những quan niệm khoa học. Từ đó, GV nhận thức được sự cần thiết phải nghiên cứu các quan niệm, niềm tin có sẵn của người học. Đầu tiên, GV phải phát hiện những quan niệm sai lầm của người học. Đối với GV có kinh nghiệm lâu năm đứng lớp, họ sẽ biết được những quan niệm mà HS mắc phải qua quá trình giảng dạy. Nhưng đối với GV trẻ, để biết được những quan niệm sai lầm, cách nhanh và hiệu quả nhất là nghiên cứu các công trình về quan niệm của người học của các GV cũng như các nhà nghiên cứu dạy học vật lý. Sau đó, GV sử dụng các biện pháp sư phạm để khắc phục những quan niệm sai lầm của người học, đồng thời cũng xây dựng kiến thức mới, hình thành những quan niệm đúng đắn cho HS.