Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trung học phổ thông trong dạy học chuyên đề các định luật chất khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là vận dụng cơ sở lí luận để tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề “Các định luật chất khí” nhằm nâng cao chất lƣợng kiến thức cho học sinh đồng thời đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản toàn diện trong giáo dục hiện nay.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trung học phổ thông trong dạy học chuyên đề các định luật chất khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN HỒNG DƢƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, TỰ LỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRONG DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI - 2015 i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN HỒNG DƢƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, TỰ LỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRONG DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÍ) Mã số: 60 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành HÀ NỘI -2015 ii
LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Trƣờng Đại học Giáo Dục – Đại học Quốc Gia – Hà Nội. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Xuân Thành đã luôn quan tâm, động viên và tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập, công tác để em tự tin, quyết tâm, say mê nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Anh Lân, các thầy cô giáo và các em học sinh trƣờng THPT Nguyễn Khuyến – Thành phố Nam Định đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực nghiệm sƣ phạm. Tôi xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và các anh chị học viên cao học cùng lớp đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Dƣơng iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GV: Giáo viên HĐ: Hoạt động HS: Học sinh PPDH: Phƣơng pháp dạy học SGK: Sách giáo khoa THCS: Trung học cơ sở TN: Thí nghiệm THPT: Trung học phổ thông VD: Ví dụ iv
MỤC LỤC Lời cảm ơn ......................................................................................................... i Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................... iv Mục lục .............................................................................................................. v Danh mục hình vẽ ............................................................................................ vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO CHUYÊN ĐỀ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .................................................................................................. 6 1.1. Tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí .... 6 1.2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh.... 8 1.2.1. Chu trình sáng tạo khoa học ................................................................... 8 1.2.2. Tiến trình khoa học giải quyết vấn đề ..................................................... 9 1.2.3. Sự khác biệt giữa hoạt động của học sinh và hoạt động của nhà khoa học 10 1.2.4. Cơ sở định hƣớng việc tổ chức hoạt động học giải quyết vấn đề của học sinh ......................................................................................................................... 11 1.2.5. Tính tích cực nhận thức của học sinh trong học tập ............................. 12 1.2.6. Năng lực nhận thức sáng tạo của học sinh trong học tập ...................... 14 1.3. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề .................................... 16 1.3.1. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề ................................. 16 1.3.2. Hình thức hoạt động nhóm trong các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề .................................................................................................... 19 1.4. Dạy học giải quyết vấn đề về các định luật vật lí .................................... 24 1.4.1. Đặc điểm của định luật vật lí ................................................................ 24 1.4.2. Dạy học giải quyết vấn đề về các định luật vật lí ................................. 25 1.5. Sử dụng hiệu quả các tài liệu bổ trợ trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề .............................................................................................................. 29 1.5.1. Sử dụng thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề ............ 29 v
1.5.2. Sử dụng các tài liệu bổ trợ trong quá trình giải quyết vấn đề học tập .. 33 1.6. Thực trạng việc dạy học theo chuyên đề trong dạy học Vật lí ở trung học phổ thông ......................................................................................................... 35 1.6.1. Mục đích điều tra .................................................................................. 35 1.6.2. Đối tƣợng điều tra ................................................................................. 36 1.6.3. Phƣơng pháp điều tra ............................................................................ 36 1.6.4. Kết quả điều tra ..................................................................................... 36 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1................................................................................ 38 CHƢƠNG 2: TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, TỰ LỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ” ........................................................................... 41 2.1. Phân tích đặc điểm dạy học chƣơng “Chất khí” ...................................... 41 2.1.1. Nội dung kiến thức chƣơng “Chất khí” ................................................ 41 2.1.2. Các đại lƣợng đặc trƣng cho chất khí ................................................... 42 2.1.3. Chuẩn kiến thức và kĩ năng học sinh cần đạt đƣợc .............................. 43 2.2. Phân tích lôgíc hình thành kiến thức chƣơng “Chất khí” ........................ 44 2.3. Những khó khăn và nguyên nhân gây ra những khó khăn và sai lầm của học sinh khi học tập chƣơng “Chất khí” .......................................................... 46 2.3.1. Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi học tập chƣơng “Chất khí” 46 2.3.2. Nguyên nhân dẫn đến những khó khăn, sai lầm của học sinh .............. 47 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học chƣơng “Chất khí” theo hƣớng dạy học giải quyết vấn đề .................................................................................................... 48 2.4.1. Xác định mục tiêu dạy học .................................................................... 48 2.4.2. Nội dung kiến thức cần xây dựng ......................................................... 48 2.4.3. Định hƣớng phát triển năng lực................................................................ 50 2.4.4. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh ......................................................... 56 2.4.5. Sơ đồ lôgíc tiến trình xây dựng kiến thức................................................ 57 2.5. Tiến trình dạy học cụ thể.......................................................................... 61 vi
2.5.1. Hoạt động đề xuất vấn đề nghiên cứu .................................................. 61 2.5.2. Hoạt động đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề .................................... 62 2.5.3. Hoạt động thực hiện giải pháp để giải quyết vấn đề ............................ 63 2.5.4. Hoạt động thông báo bổ sung, thể chế hóa kiến thức và vận dụng kiến thức ................................................................................................................. 67 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2................................................................................ 71 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................ 72 3.1. Mục đích, đối tƣợng, phƣơng pháp và nội dung thực nghiệm ................. 72 3.1.1. Mục đích thực nghiệm .......................................................................... 72 3.1.2. Đối tƣợng thực nghiệm ......................................................................... 72 3.1.3. Phƣơng pháp thực nghiệm .................................................................... 72 3.1.4. Nội dung thực nghiệm ........................................................................... 73 3.2. Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm ............................................................... 73 3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................... 74 3.3.1. Tiết học thứ 1 ........................................................................................ 74 3.3.2. Tiết học thứ 2 ........................................................................................ 81 3.3.3. Tiết học thứ 3 ........................................................................................ 84 3.4. Bƣớc đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế đƣợc trong việc nâng cao tính tích cực, sáng tạo của HS. ................................................. 84 3.4.1. Đánh giá tính tích cực của học sinh ...................................................... 84 3.4.2. Đánh giá tính sáng tạo của học sinh ...................................................... 86 3.5. Kiểm tra, đánh giá chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS ....................... 86 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3................................................................................ 92 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 94 1. Kết luận chung ............................................................................................ 94 2. Khuyến nghị ................................................................................................ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 96 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 98 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học .............................................................. 8 Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng kiến thức ................................................................................................... 9 Hình 1.3. Sơ đồ các pha của tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học .................................... 17 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc chƣơng “Chất khí”theo chƣơng trình vật lí 10 cơ bản ......................................................................................................................... 41 Hình 2.2. Sơ đồ lôgíc tiến trình khoa học xây dựng kiến thức ....................... 57 Hình 3.1: Bộ thí nghiệm và mô hình thí nghiệm 3 đẳng quá trình ................. 78 Hình 3.2. HS trình bày các chức năng của từng dụng cụ trong bộ TN ........... 78 Hình 3.3. HS thảo luận dự kiến phƣơng án tiến hành TN .............................. 79 Hình 3.4. HS trình bày kết quả và đƣa ra cách vẽ đồ thị p-T ......................... 82 Hình 3.5. HS trình bày kết quả và đƣa ra cách vẽ đồ thị p-V ......................... 82 Hình 3.6. HS các nhóm thảo luận và trình bày về kết quả TN ....................... 83 Hình 3.7. HS tự tin báo cáo và bảo vệ kết quả HĐ nhóm ............................... 85 Hình 3.8. Kết quả nghiên cứu 3 định luật chất khí của HS............................. 86 Hình 3.9. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất của lớp TN và lớp ĐC ................... 89 Hình 3.10. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích của lớp TN và lớp ĐC .... 90 viii
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Giáo dục phổ thông nƣớc ta đang thực hiện bƣớc chuyển từ chƣơng trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của ngƣời học, nghĩa là từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học đƣợc cái gì đến chỗ quan tâm học sinh làm đƣợc gì qua việc học. Để đảm bảo đƣợc điều đó nhất định phải thực hiện việc chuyển từ phƣơng pháp dạy học nặng về truyền thụ kiến thức sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề, chú trọng kiểm tra đánh giá trong quá trình dạy học để có thể tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lƣợng của các hoạt động dạy học và giáo dục. Báo cáo chính trị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI chỉ rõ: “ Đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thi, kiểm tra theo hướng hiện đại, nâng cao chất lượng toàn diện, đặc biệt coi trọng giáo dục lí tưởng, giáo dục truyền thống lịch sử cách mạng, đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kĩ năng thực hành, tác phong công nghiệp, ý thức trách nhiệm xã hội ”. Nghị quyết Hội nghị Trung ƣơng 8 khóa XI về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo: “ Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học, khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”. 1
Trong những năm qua, đại đa số giáo viên đã đƣợc tiếp cận với các phƣơng pháp và kĩ thuật dạy học tích cực. Các thuật ngữ nhƣ phƣơng pháp dạy học tích cực, dạy học dựa trên dự án, dạy học giải quyết vấn đề, phƣơng pháp “Bàn tay nặn bột”…, các kĩ thuật dạy học nhƣ động não, khăn trải bàn, bản đồ tƣ duy… không còn xa lạ với đông đảo giáo viên hiện nay. Tuy nhiên, việc nắm vững và vận dụng chúng còn hết sức hạn chế, có khi còn rất máy móc, lạm dụng. Hầu hết giáo viên vẫn chƣa tìm đƣợc “chỗ đứng” của mỗi kĩ thuật dạy học trong cả tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Cũng chính vì thế nên giáo viên vẫn chủ yếu lệ thuộc vào tiến trình các bài học trong sách giáo khoa, chƣa chủ động trong việc thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức phù hợp với các phƣơng pháp và kĩ thuật dạy học tích cực. Khả năng khai thác sử dụng thiết bị dạy học và tài liệu bổ trợ trong quá trình tổ chức các hoạt động dạy học trên lớp và tự học ở nhà của học sinh còn hạn chế, kém hiệu quả. Phần lớn giáo viên, những ngƣời có mong muốn sử dụng phƣơng pháp dạy học mới đều lúng túng và lo ngại sẽ bị “cháy giáo án” do học sinh không hoàn thành các hoạt động đƣợc giao trong giờ học. Chính vì vậy, mặc dù có cố gắng nhƣng việc sử dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực hiện nay chƣa thực sự tổ chức đƣợc hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo và bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học cho học sinh; việc tăng cƣờng hoạt động học tập cá thể và học tập hợp tác còn hạn chế; chƣa kết hợp đƣợc sự đánh giá của giáo viên và sự tự đánh giá của học sinh trong quá trình dạy học. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến những hạn chế nói trên nhƣng có thể kể đến một số nguyên nhân chủ yếu sau: - Sự hiểu biết của giáo viên về các phƣơng pháp, kĩ thuật dạy học tích cực còn hạn chế, chủ yếu chỉ mới dừng lại ở mức độ “ biết ” một cách rời rạc, thiếu tính hệ thống; chƣa làm chủ đƣợc phƣơng pháp mới nên giáo viên “vất vả” hơn khi sử dụng so với các phƣơng pháp truyền thống dẫn đến tâm lí ngại sử dụng. 2
- Việc dạy học hiện nay chủ yếu đƣợc thực hiện trên lớp theo bài/tiết trong sách giáo khoa. Trong phạm vi một tiết học, không đủ thời gian thực hiện đầy đủ các hoạt động của học sinh theo tiến trình sƣ phạm của một phƣơng pháp dạy học tích cực, dẫn đến nếu có sử dụng phƣơng pháp dạy học tích cực đó thì cũng mang tính hình thức, đôi khi còn máy móc dẫn đến kém hiệu quả; chƣa thực sự phát huy đƣợc tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh, hiệu quả khai thác sử dụng các phƣơng tiện dạy học và tài liệu bổ trợ theo phƣơng pháp dạy học tích cực còn hạn chế. - Các hình thức kiểm tra kết quả học tập của học sinh còn lạc hậu, chủ yếu là sự đánh giá sự ghi nhớ của học sinh mà chƣa đánh giá đƣợc khả năng vận dụng sáng tạo, kĩ năng thực hành và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, vì thế chƣa tạo đƣợc động lực cho đổi mới phƣơng pháp và hình thức tổ chức dạy học. Xét cụ thể trong chƣơng “ Chất khí ”, ba định luật chất khí đều đƣợc phát hiện bằng thực nghiệm: Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (1662), định luật Sác-lơ (1787), định luật Gay-Luy-xác (1802). Sau này Cla-pê-rôn gộp kết quả của ba định luật vào một phƣơng trình (1834), đó là phƣơng trình trạng thái. Logic trình bày trong sách giáo khoa bắt đầu từ việc đặt vấn đề: Tìm mối liên hệ giữa ba đại lƣợng p,V,T đặc trƣng cho trạng thái của một lƣợng khí xác định. Và để đơn giản, cố định một đại lƣợng bất kì và nghiên cứu quan hệ của hai đại lƣợng còn lại. Tuy nhiên, tại sao không nghiên cứu quá trình đẳng áp trƣớc mà lại nghiên cứu quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích trƣớc? Trong khi, theo lịch sử hình thành, cả ba định luật này đƣợc nghiên cứu độc lập và đều bằng con đƣờng thực nghiệm. Trong chƣơng trình vật lí phổ thông, quan trọng là việc xây dựng mối quan hệ giữa ba đại lƣợng p, V, T của một lƣợng khí xác định. Vì vậy, nếu tổ chức dạy học nhằm xây dựng ba định luật chất khí, từ đó khái quát lên thành phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng theo con đƣờng nghiên 3
cứu đồng thời, độc lập ba đẳng quá trình thì sẽ có nhiều cơ hội phát huy tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập. Với những nguyên nhân và lí do nhƣ trên, để có thể tổ chức hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức của học sinh trong dạy học chƣơng chất khí nhằm phát huy các năng lực của học sinh, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là: Tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trung học phổ thông trong dạy học chuyên đề Các định luật Chất khí 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng cơ sở lí luận để tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề “Các định luật chất khí” nhằm nâng cao chất lƣợng kiến thức cho học sinh đồng thời đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản toàn diện trong giáo dục hiện nay. 3. Giả thuyết nghiên cứu Nếu tổ chức và thiết kế đƣợc tiến trình dạy học theo chuyên đề Các định luật chất khí thì sẽ phát triển đƣợc hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh và nâng cao chất lƣợng dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu nội dung các kiến thức trong chƣơng “Chất khí” – Vật lí 10 THPT - Nghiên cứu phƣơng pháp dạy học theo chuyên đề trong dạy học chƣơng “Chất khí” – Vật lí 10 THPT tại trƣờng THPT Nguyễn Khuyến, tỉnh Nam Định. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề. - Định hƣớng, tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề. 4
- Thực nghiệm sƣ phạm bƣớc đầu kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Để hoàn thành các nhiệm vụ, luận văn đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau: - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: tổ chức dạy học, dự giờ, quan sát, ghi chép, chụp ảnh, quay phim, thu thập dữ liệu, phân tích, đánh giá kết quả học tập và kết quả từ các phiếu điều tra. - Phƣơng pháp thống kê toán học: thống kê kết quả điều tra, bài kiểm tra của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm. 7. Những đóng góp của đề tài Về lí luận : Góp phần làm rõ thêm lí luận về dạy học theo chuyên đề, lí luận và dạy học tiếp cận năng lực. Về thực tiễn : Xây dựng đƣợc chuyên đề dạy học theo định hƣớng chỉ đạo của Bộ GD-ĐT, có thể làm tài liệu tham khảo ở tổ bộ môn, tiến tới xây dựng nhiều chuyên đề khác trong chƣơng trình Vật lí THPT. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1. Cơ sở lí luận của đề tài Chƣơng 2. Tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chuyên đề Các định luật chất khí. Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm. 5
CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO CHUYÊN ĐỀ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí Nhân loại đang ở những năm đầu của thế kỉ 21, thế kỉ mà tri thức và kĩ năng của con ngƣời đƣợc coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Trong xã hội dựa vào tri thức, nền giáo dục phải tạo ra những con ngƣời có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và nhân văn. Trƣớc tình hình đó, nhiệm vụ quan trọng đƣợc đề ra cho các môn học trong nhà trƣờng phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, tham gia vào lao động, sản xuất hoặc nghiên cứu trong một ngành khoa học nào đó, HS có thể mau chóng tiếp thu đƣợc cái mới, thích ứng đƣợc với những nhu cầu của xã hội. Để làm đƣợc việc đó, ngoài việc trang bị vốn kiến thức, kĩ năng tối thiểu, cần thiết, các môn học phải tạo ra cho họ tiềm lực nhất định để họ thu đƣợc những hiểu biết xa hơn những gì mà họ đã thu lƣợm đƣợc khi còn ngồi trên ghế nhà trƣờng. Tiềm lực đó chính là khả năng giải quyết những vấn đề mà thực tiễn đặt ra trƣớc họ, khả năng tự vạch ra con đƣờng để đạt đến những nhận thức mới, tìm ra giải pháp mới. Tiềm lực ấy nằm trong phƣơng pháp tƣ duy và hành động một cách khoa học. Vì vậy, việc dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phƣơng pháp, nhất là đổi mới phƣơng pháp dạy và học sao cho vai trò tích cực của HS trong HĐ xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ đƣợc bộc lộ và ngày càng phát triển. Để đạt đƣợc điều này, trong quá trình dạy học ở trƣờng phổ thông cần phải tổ chức HS tham gia các HĐ nhận thức phỏng theo HĐ của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp HS trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ đƣợc tập luyện HĐ sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải 6
quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng đƣợc những đòi hỏi cao trong thời kì mới. Vì vậy, chiến lƣợc dạy học, phƣơng pháp dạy học mới hiện nay đƣợc xây dựng trên tinh thần dạy học giải quyết vấn đề thông qua việc tổ chức cho HS HĐ tích cực chiếm lĩnh kiến thức mà cơ sở của nó là 2 lí thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget (1896-1980) và Lép Vƣgôtski (1896-1934). Việc học tập của HS có bản chất HĐ, thông qua HĐ của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng nhƣ quan điểm đạo đức, thái độ. Nhƣ vậy, dạy học là dạy HĐ. Trong quá trình dạy học, HS là chủ thể nhận thức, GV có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hƣớng HĐ học tập của HS theo một chiến lƣợc hợp lí sao cho HS tích cực chiếm lĩnh, xây dựng tri thức. Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể đƣợc hiểu là quá trình HĐ của GV và của HS trong sự tƣơng tác thống nhất biện chứng của 3 thành phần trong hệ dạy học bao gồm: GV, HS và tƣ liệu HĐ dạy học. Tóm lại, theo quan điểm hiện đại thì dạy học là dạy giải quyết vấn đề; quá trình dạy - học bao gồm một hệ thống các hành động có mục đích của GV tổ chức HĐ trí óc và tay chân của HS, đảm bảo cho HS chiếm lĩnh đƣợc nội dung dạy học, đạt đƣợc mục tiêu xác định. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức định hƣớng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lí của HS phỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học. Nhƣ vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của HĐ dạy học nhƣ sau: + GV tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho HS): HS hăng hái đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết. Dƣới sự chỉ đạo của GV, vấn đề đƣợc diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và các nội dung cụ thể đã xác định. + HS tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Với sự theo dõi, định hƣớng, giúp đỡ của GV, HĐ học của HS diễn ra theo một tiến trình hợp lí, phù hợp với những đòi hỏi phƣơng pháp luận. 7
+ GV chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của HS, bổ sung, tổng kết, khái quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học phù hợp với mục tiêu dạy học các nội dung cụ thể đã xác định. 1.2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh 1.2.1. Chu trình sáng tạo khoa học Cơ sở lí luận của việc phát triển khả năng sáng tạo của HS trong quá trình dạy học là sự hiểu biết những quy luật của sự sáng tạo khoa học tự nhiên. Có thể trình bày quá trình sáng tạo khoa học dƣới dạng chu trình gồm 4 giai đoạn chính (Hình 1.1): Mô hình, giả Các hệ quả thuyết trừu lôgíc tƣợng Các sự kiện xuất phát Thực nghiệm Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học Từ sự khái quát hoá những sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tƣợng của hiện tƣợng (đề xuất giả thuyết); từ mô hình suy ra các hệ quả lôgíc; từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm; nếu các sự kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lí khoa học (một định luật, một thuyết vật lí) và kết thúc một chu trình. Những hệ quả nhƣ thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lí. Cho đến khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lí thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lí thuyết cũ, cần phải chỉnh lí lại hoặc phải thay đổi mô hình giả thuyết và nhƣ thế lại bắt đầu một chu trình mới, xây dựng những giả 8
thuyết mới, thiết kế những thiết bị mới để kiểm tra và nhờ đó mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú thêm. 1.2.2. Tiến trình khoa học giải quyết vấn đề Tƣơng ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình HĐ giải quyết vấn đề đƣợc mô tả nhƣ sau: Vấn đề (Đòi hỏi tìm kiếm xây dựng kiến thức) Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra BÀI TOÁN Giải quyết bài toán KẾT LUẬN / NHẬN ĐỊNH Vấn đề (Đòi hỏi kiểm nghiệm, ứng dụng thực tiễn kiến thức) Điều kiện cần sử dụng để tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra, một mặt nhờ suy luận, mặt khác nhờ TN và quan sát. BÀI TOÁN Giải bài toán bằng suy Giải bài toán bằng TN và luận lí thuyết quan sát KẾT LUẬN KẾT LUẬN (Thu đƣợc nhờ (Thu đƣợc nhờ suy luận lí thuyết) TN và quan sát) Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình giải quyết vấn đề khi xây dựng, ứng dụng kiến thức 9
+ Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về cái còn chƣa biết, về cách giải quyết không có sẵn, nhƣng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng đƣợc. Và diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi. + Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành đƣợc để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm. + Khảo sát lí thuyết và/hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgíc về cái cần tìm và/hoặc thiết kế phƣơng án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lƣợm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm. + Kiểm tra, vận dụng kết quả: Xem xét khả năng chấp nhận đƣợc của các kết quả tìm đƣợc, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có đƣợc nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có đƣợc từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm đƣợc khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chƣa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm. Theo tác giả Phạm Hữu Tòng, có thể khái quát tiến trình khoa học giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn một kiến thức cụ thể bởi sơ đồ hình 1.2. 1.2.3. Sự khác biệt giữa hoạt động của học sinh và hoạt động của nhà khoa học Trong quá trình dạy học, muốn thành công trong việc tổ chức HĐ nhận thức của HS phỏng theo HĐ của các nhà khoa học, chúng ta cần phải xem xét kĩ sự khác biệt giữa quá trình HĐ của HS trong học tập và quá trình sáng tạo 10
của các nhà khoa học. Đó là sự khác biệt rất lớn giữa HS và các nhà khoa học về đặc điểm tâm sinh lí cũng nhƣ điều kiện làm việc. Về nội dung kiến thức: Nhà khoa học phải tìm ra cái mới, giải pháp mới mà trƣớc đó loài ngƣời chƣa hề biết đến, còn HS thì tìm lại cho bản thân kiến thức đã biết của nhân loại. Trong học tập, HS tự "khám phá lại" các kiến thức để tập làm cái công việc khám phá đó trong HĐ thực tiễn sau này. Về thời gian: Nhà khoa học có thời gian dài để khám phá một kiến thức, còn HS thì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp. Về phƣơng tiện: Nhà khoa học có thiết bị TN, máy móc hiện đại, còn HS, trong điều kiện của trƣờng phổ thông chỉ có những thiết bị đơn giản. 1.2.4. Cơ sở định hướng việc tổ chức hoạt động học giải quyết vấn đề của học sinh Chính vì sự khác biệt lớn giữa HĐ nhận thức của HS và HĐ nhận thức của nhà khoa học cho nên trong dạy học, GV phải từng bƣớc tập dƣợt cho HS vƣợt qua những khó khăn trong HĐ giải quyết vấn đề. Để đạt đƣợc mục tiêu đó, ngƣời GV cần phải vận dụng đƣợc lí thuyết về "Vùng phát triển gần nhất" của Vƣgôtxki để tạo ra những điều kiện thuận lợi để HS tình nguyện tham gia vào HĐ nhận thức, thực hiện thành công nhiệm vụ đƣợc giao. Về mặt tâm lí: GV cần phải tạo đƣợc mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới bằng cách xây dựng các tình huống có vấn đề, đồng thời tạo ra một môi trƣờng sƣ phạm thuận lợi để HS tin tƣởng vào khả năng của mình trong việc giải quyết nhiệm vụ đƣợc giao và tình nguyện tham gia vào HĐ nhận thức. Về nội dung và biện pháp hỗ trợ HĐ nhận thức: GV cần phải tạo mọi điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ đƣợc giao. Điều này là hết sức quan trọng bởi vì sự thành công của họ trong việc giải quyết vấn đề học tập có tác dụng rất lớn cho họ tự tin, hứng thú, mạnh dạn suy nghĩ để giải quyết các vấn đề tiếp theo. Muốn vậy, trƣớc hết cần phải lựa 11
chọn một lôgíc bài học thích hợp, phân chia bài học thành những nhiệm vụ nhận thức cụ thể phù hợp với năng lực của HS sao cho họ có thể tự lực giải quyết đƣợc với cố gắng vừa phải. Bên cạnh đó, cần phải từng bƣớc rèn luyện cho HS thực hiện một số kĩ năng cơ bản bao gồm các thao tác chân tay và các thao tác tƣ duy, giúp cho HS có khả năng quan sát, sử dụng các phƣơng tiện học tập...Cuối cùng là phải cho HS làm quen với các phƣơng pháp nhận thức vật lí phổ biến nhƣ phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp tƣơng tự, phƣơng pháp mô hình... Hai mục tiêu quan trọng cần hƣớng tới đối với việc tổ chức HĐ nhận thức của HS là phát huy tính tích cực nhận thức và năng lực nhận thức sáng tạo. Vì vậy, tổ chức HĐ giải quyết vấn đề cần dựa trên cơ sở những hiểu biết sâu sắc về tính tích cực nhận thức và năng lực nhận thức sáng tạo của HS. 1.2.5. Tính tích cực nhận thức của học sinh trong học tập 1.2.5.1. Nguyên nhân của tính tích cực nhận thức Tính tích cực nhận thức của HS tuy nảy sinh trong quá trình học tập nhƣng nó lại là kết quả của nhiều nguyên nhân. Có những nguyên nhân phát sinh lúc học tập, có những nguyên nhân đƣợc hình thành từ quá khứ, thậm chí từ lịch sử lâu dài của nhân cách. Nhìn chung, tính tích cực nhận thức phụ thuộc vào các nhân tố sau đây: Hứng thú; nhu cầu; động cơ; năng lực; ý chí; sức khoẻ; môi trƣờng. Những nhân tố trên đây, có những nhân tố có thể hình thành ngay nhƣng có những nhân tố chỉ đƣợc hình thành qua một quá trình lâu dài dƣới ảnh hƣởng của rất nhiều tác động. Nhƣ vậy, việc tích cực hoá HĐ nhận thức của HS đòi hỏi một kế hoạch lâu dài và toàn diện khi phối hợp HĐ gia đình, nhà trƣờng và xã hội. 1.2.5.2. Các biểu hiện tính tích cực của học sinh trong học tập - GV muốn phát hiện đƣợc HS có tích cực hay không, cần dựa vào một số dấu hiệu sau đây: 12