Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Xây dựng hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:117

Thêm vào BST

Báo xấu

426
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Xây dựng hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh xây dựng hệ thống bài tập tối thiểu và đưa ra cách sử dụng nó trong quá trình dạy học chương Các định luật bảo toàn (CĐLBT) lớp 10 PTTH nhằm góp phần phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Xây dựng hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 PTTH NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY ĐỘC LẬP VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ TỰ HỌC CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. PHẠM THẾ DÂN Thành phố Hồ Chí Minh - 2007
MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta đang ở kỉ nguyên mà động lực chủ yếu cho việc phát triển kinh tế - xã hội là tri thức. Trong nền kinh tế tri thức của thế kỉ XXI này, nền giáo dục phải đào tạo ra con người có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và nhân văn. Để thực hiện tốt nhiệm vụ này, nhà trường phổ thông phải trang bị cho học sinh (HS) hệ thống những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại và phù hợp với tình hình thực tế của đất nước. Những năm qua chất lượng nắm vững kiến thức nói chung, kiến thức vật lí nói riêng của HS phổ thông có những bước cải thiện đáng kể, nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của công cuộc đổi mới, hội nhập và phát triển của đất nước. Trước tình hình đó, nhiệm vụ cấp thiết đặt ra cho ngành giáo dục là phải đổi mới sâu sắc và toàn diện nhà trường, trong đó đặc biệt quan tâm đổi mới phương pháp dạy học theo hướng: “phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên” [26, tr.9]. Trong quá trình dạy học vật lí, có nhiều phương pháp và biện pháp để nâng cao chất lượng học tập, phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS. Trong số đó, giải bài tập vật lí (BTVL) có tác dụng rất tích cực đến việc giáo dục và phát triển nhân cách của HS. Đồng thời, đây cũng là thước đo đích thực trong việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí của HS. Khi nghiên cứu các vấn đề về BTVL, qua biên soạn giáo trình phương pháp giảng dạy vật lí ở trường phổ thông, phương pháp giải BTVL sơ cấp, phương pháp dạy BTVL. Các tác giả đã làm rõ tác dụng của BTVL trong dạy học, các cách phân loại BTVL, soạn thảo hệ thống BTVL nhằm củng cố và vận dụng kiến thức đã học của HS, đưa ra các phương pháp giải BTVL [8], [32], [35],… Thêm vào đó, hệ thống sách BTVL phổ thông đã giúp ích nhiều cho giáo viên (GV) trong việc hướng dẫn HS giải BTVL. Bên cạnh đó, quá trình dạy học tích cực hóa hoạt động học tập của HS đã quan tâm rất nhiều đến hoạt động và vai trò của HS trong quá trình dạy học, đặc biệt trong
phần luyện tập đòi hỏi HS phải làm việc tự lực và tích cực. Bởi vậy, cần phải nghiên cứu BTVL dựa trên sự phân tích hoạt động tư duy của HS, từ đó đề ra được cách hướng dẫn HS tự lực giải BTVL bằng sự nỗ lực của chính bản thân mình một cách có kết quả. Mặt khác, hiện nay HS được tiếp xúc với nhiều kênh thông tin đa dạng và phong phú như các tài liệu giải toán Vật lí, để học tốt vật lí, download những bài giải sẵn trên mạng Internet,…nên các em dễ ỉ lại, thiếu độc lập suy nghĩ, thiếu chọn lọc thông tin để biến thành kiến thức của mình. Bên cạnh đó, số lượng bài tập trong sách giáo khoa (SGK), sách bài tập, tài liệu tham khảo là rất nhiều. Đây là điều gây khó khăn cho GV trong việc lựa chọn bài tập ra cho HS. Bởi vậy, rất cần có một sự lựa chọn, phân loại, sắp sếp lại các bài tập theo một hệ thống tối ưu nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS. Đồng thời, vẫn đảm bảo phù hợp với nội dung chương trình và thời gian dành cho HS trên lớp cũng như ở nhà. Hơn nữa, HS lớp 10 là lớp đầu cấp trung học phổ thông (THPT) – cấp đòi hỏi tính tích cực và tư duy độc lập cao hơn so với cấp trung học cơ sở, vì do yêu cầu về tính chất và nội dung phức tạp của kiến thức. Đúng như nhà tâm lí học Varuchetcki đã viết: “Khác biệt cơ bản là hoạt động của HS lớn đề ra những yêu cầu cao hơn đối với tính tích cực và tính độc lập của các em” [45, tr.78]. Dù vậy, cho đến nay việc xây dựng hệ thống BTVL nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS chưa được quan tâm đúng mức. Bởi lẽ đó, việc lựa chọn đề tài: “xây dựng hệ thống bài tập chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh” là hết sức cần thiết. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ thống bài tập tối thiểu và đưa ra cách sử dụng nó trong quá trình dạy học chương các định luật bảo toàn (CĐLBT) lớp 10 PTTH nhằm góp phần phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS. 3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Khách thể nghiên cứu là HS lớp 10 THPT ban KHTN trong quá trình học tập chương CĐLBT.
- Đối tượng nghiên là hệ thống bài tập chương CĐLBT lớp 10 THPT ban KHTN, hoạt động của HS trong quá trình giải BTVL và hoạt động của GV trong việc hướng dẫn HS giải BTVL chương CĐLBT. 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Trong quá trình dạy học chương CĐLBT lớp 10 THPT ban KHTN, nếu GV lựa chọn được hệ thống bài tập thích hợp và thường xuyên quan tâm hướng dẫn HS tự lực giải BTVL thì phát triển được năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về tư duy độc lập, về tự học của HS trong quá trình giải BTVL, từ đó đề ra cách phân loại BTVL thích hợp và cách hướng dẫn HS giải BTVL có hiệu quả. - Xây dựng hệ thống bài tập chương CĐLBT giúp HS thông qua việc giải nó mà rèn luyện được kĩ năng và kĩ xảo giải BTVL, phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học. - Đưa ra cách sử dụng hệ thống bài tập chương CĐLBT trong hai loại tiết học phổ biến về vật lí: Nghiên cứu tài liệu mới và luyện tập giải bài tập. - Thực nghiệm sư phạm nghiên cứu hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng, cũng như việc sử dụng nó và việc hướng dẫn HS giải BTVL theo định hướng hành động trong quá trình dạy học chương CĐLBT. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm để rút ra kết luận về khả năng sử dụng hệ thống bài tập đã đề xuất. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lí luận về BTVL, về tư duy độc lập, về tự học và hiệu quả tự học của HS trong việc giải BTVL. - Tìm hiểu thực tế việc tự học và giải BTVL của HS, việc sử dụng bài tập của GV. - Vận dụng lí luận và thực tiễn xây dựng hệ thống bài tập chương CĐLBT, nêu ra cách sử dụng và cách hướng dẫn giải từng loại BTVL. - Thực nghiệm sư phạm để nghiên cứu hiệu quả thực tế của hệ thống bài tập chương CĐLBT lớp 10 THPT ban KHTN.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN MỞ ĐẦU Chương 1: Cơ sở lí luận về bài tập vật lí Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT ban KHTN nhằm phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả của HS Chương 3: Thực nghiệm sư phạm KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1. Khái niệm về bài tập vật lí Trong từ điển tiếng Việt, các thuật ngữ “bài tập” và “bài toán” được giải nghĩa khác nhau: Bài tập là bài ra cho HS làm để tập vận dụng những kiến thức đã học, còn bài toán là những vấn đề cần giải quyết bằng các phương pháp khoa học [42, tr.40- 41]. Cũng như thế, có một số ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” và “bài toán vật lí”. Bởi lẽ, bài tập vật lí là tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học vào những trường hợp cụ thể, bài toán vật lí được sử dụng để hình thành kiến thức mới chưa có cách giải quyết suy ra được từ các kiến thức cũ, hoặc trong khi giải quyết một vấn đề mới đưa ra chưa có câu trả lời. Bên cạnh đó, trong một số giáo trình lí luận dạy học vật lí, các tác giả lại chỉ dùng hoặc thuật ngữ “bài tập vật lí” hoặc thuật ngữ “bài toán vật lí” với cùng một cách hiểu: Giải bài tập vật lí hay giải bài toán vật lí là tập vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật, thuyết vật lí,… đã học vào các vấn đề trong đời sống và lao động sản xuất [32], [36],…. Lí luận dạy học hiện đại đã chỉ ra rằng trong quá trình lĩnh hội kiến thức không phải HS thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề để chiếm lĩnh kiến thức mới. Lúc đó, HS không chỉ đơn thuần tập vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm kiếm kiến thức mới. Nhiều GV đã sử dụng bài tập với mục đích chủ yếu để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cũ mà xem nhẹ kĩ năng tìm kiếm kiến thức mới, vì họ cho rằng bài tập chỉ đơn thuần hay nặng về vận dụng kiến thức đã biết. Trong giáo trình lí luận dạy học vật lí và SGK vật lí, chúng ta hiểu những bài tập là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm vật lí, phát triển năng lực tư duy vật lí của HS và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của HS vào thực tiễn. Từ những điều đã đề cập ở trên, cả hai ý nghĩa khác nhau là vận dụng kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới đều có mặt trong khái niệm về bài tập vật lí. Bởi lẽ đó,
chúng ta không nên phân biệt bài tập vật lí và bài toán vật lí mà gọi chung là bài tập vật lí. 1.2. Tác dụng của bài tập vật lí Nét đặc trưng tiêu biểu của phương pháp dạy học hiện đại là tôn trọng vai trò chủ đạo của người học, kích thích tính độc lập sáng tạo, trau dồi khả năng tự học của mỗi người. Theo phương pháp này, HS là chủ thể của nhận thức, không thụ động tiếp thu kiến thức bằng cách nghe thầy giảng mà học tích cực bằng hành động của chính mình; GV không phải là người duy nhất để dạy, cung cấp kiến thức mà chỉ đóng vai trò tổ chức, định hướng quá trình học tập nhằm phát huy vai trò chủ động trong học tập của HS. Bởi vậy, cần phải giúp HS nắm được phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp hoạt động học tập và bồi dưỡng cho họ từ việc xây dựng kiến thức đến việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Giải BTVL là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và tiến hành nhiều nhất. Các BTVL có tác dụng rất lớn trong việc hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và tìm tòi kiến thức cho HS. Bởi lẽ đó, “Trong quá trình dạy học vật lí các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt. Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau” [35, tr.7]. 1.2.1. Ôn tập, đào sâu và mở rộng kiến thức Bài tập vật li là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động và có hiệu quả. Khi giải BTVL, HS phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình; HS phải vận dụng những kiến thức khái quát và trừu tượng đã học vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ đó mà họ nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Quá trình nhận thức các khái niệm, định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế. 1.2.2. Hình thành kiến thức mới
Nhiều khi các BTVL được sử dụng khéo léo có thể dẫn dắt HS đi đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra. 1.2.3. Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn Bài tập vật li là một trong những phương tiện rất quí báu giúp HS rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn; rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng hoặc dự đoán hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước. 1.2.4. Một trong những hình thức làm việc tự lực cao Trong khi giải BTVL, HS phải tự mình phân tích các điều kiện của bài tập đặt ra, xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận rút ra được nên tư duy của họ được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao. 1.2.5. Phát triển tư duy vật lí Tư duy vật lí là khả năng quan sát hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng thành phần, thiết lập các mối liên hệ giữa các mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, đoán trước các hệ quả từ lí thuyết và vận dụng được kiến thức. Hầu hết các hiện tượng nêu lên trong BTVL là phức tạp, trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập đến một hiện tượng vật lí. Muốn giải được chúng cần phải phân tích hiện tượng phức tạp ấy thành các hiện tượng thành phần, nghĩa là cần phải phân tích một BTVL phức tạp thành các bài tập đơn giản. Trong quá trình đó HS phải vận dụng các thao tác tư duy để giải bài tập, nhờ đó mà tư duy được phát triển và năng lực làm việc tự lực được nâng cao. 1.2.6. Kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của HS, làm cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của HS được chính xác. Bởi vậy, BTVL là phương tiện rất hữu hiệu để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS. 1.3. Phân loại bài tập vật lí
1.3.1. Phân loại bài tập vật li dựa vào phương thức giải Các tác giả đã chỉ ra rằng dựa vào phương thức giải, ta có thể chia BTVL thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm và bài tập đồ thị [32, tr.340- 346]. 1.3.1.1. Bài tập định tính Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải không đòi hỏi HS phải tính toán. Các bài tập này thường được giải bằng những suy luận logic dựa trên các định luật vật lí. Việc giải các bài tập định tính có tác dụng kích thích sự hứng thú với môn học và phát triển óc quan sát của HS; là phương tiện rất hữu hiệu để phát triển tư duy của HS; rèn luyện cho HS hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng, biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn và biết phân tích nội dung vật lí của các bài tập tính toán. Bởi vậy, bài tập định tính được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lí thuyết, trong khi luyện tập và ôn tập. 1.3.1.2. Bài tập tính toán Bài tập tính toán là những bài tập mà khi giải đòi hỏi HS phải thực hiện một chuỗi các phép tính và kết quả thu được một đáp số định lượng. Bài tập toán có thể chia làm hai loại: Bài tập tính toán tập dượt và tính toán tổng hợp. 1) Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản. Các bài tập này có tác dụng củng cố các kiến thức cơ bản vừa học, làm cho HS hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng. 2) Bài tập tính toán tổng hợp là những bài tập mà khi giải đòi hỏi HS phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Các bài tập này có tác dụng giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức; thấy rõ mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí; biết phân tích những hiện tượng vật lí phức tạp thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định. 1.3.1.3. Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm là những bài tập đòi hỏi HS phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Các
bài tập thí nghiệm này là những bài tập đơn giản, với những dụng cụ đơn giản, HS có thể tự mình thực hiện ở nhà hoặc phòng thí nghiệm của trường. Bài tập thí nghiệm có tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt là giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn. 1.3.1.4. Bài tập đồ thị Bài tập đồ thị là những bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải được tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập đồ thị. Bài tập đồ thị có tác dụng giúp biểu đạt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí, có thể tìm được định luật vật lí mới nhờ vẽ chính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm. 1.3.2. Phân loại bài tập vật lí dựa vào hoạt động tư duy của học sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải Sự đa dạng và phong phú của BTVL được thể hiện ở chỗ: Trong bất kì bài tập nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay nhiều loại khác. Trong khi đó, có nhiều cách phân loại bài tập chỉ mang tính chất bên ngoài, chưa quan tâm đến HS là chủ thể giải bài tập và hoạt động tự lực của họ trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL. 1.3.2.1. Hoạt động của học sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lí Theo khái niệm ở mục 1.1, BTVL có hai chức năng chủ yếu là: Vận dụng kiến thức đã học và tìm kiếm kiến thức mới. 1) Hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải bài tập nhằm vận dụng kiến thức đã học trải qua các giai đoạn chủ yếu sau đây: - Đọc kĩ đầu bài, xác định rõ đâu là cái đã cho và cái phải tìm, tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu quen thuộc. - Nhận biết hiện tượng có mặt trong bài tập thuộc kiến thức nào đã học. - Xác định các mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm biểu hiện ở các định nghĩa, quy tắc, định luật, thuyết vật lí,… đã biết. - Đề xuất cách thức đi từ các mối quan hệ đó đến kết quả cần tìm.
- Thực hiện các hành động như lập luận logic, biến đổi toán học, đọc đồ thị,… để thiết lập mối quan hệ tường minh giữa cái phải tìm và cái đã cho. - Trình bày lời giải theo một trật tự tối ưu. 2) Hoạt động của HS khi giải bài tập nhằm hình thành kiến thức mới: Bài tập hình thành kiến thức mới là những bài tập mà sau khi giải nó, HS thu được tính chất, quy tắc, định luật mới mà họ chưa biết và chúng có mối quan hệ với các tính chất, quy tắc, định luật đã biết. Điều chưa biết có thể không tìm được bằng lập luận logic, bằng tính toán mà phải tìm ở chính thiên nhiên. Tuy nhiên, những điều quan sát trong thiên nhiên lắm lúc không trả lời trực tiếp câu hỏi nghiên cứu mà phải thực hiện chuỗi lập luận trung gian từ những điều quan sát dược. Khi nghiên cứu các tính chất, quy tắc, định luật vật lí cần phải áp dụng các phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên cứu vật lí như thực nghiệm, tương tự, mô hình,…[30, tr.62-80; 39, tr.33-34]. Cho dù áp dụng phương pháp nào đi nữa thì trong quá trình nghiên cứu của HS đều chứa đựng hai hoạt động sau: - Từ những tính chất, quan hệ bên trong đã biết của sự vật, hiện tượng suy ra những biểu hiện bên ngoài có thể quan sát, đo lường được trong thiên nhiên bằng suy luận logic hay biến đổi toán học (suy luận chủ yếu thuộc loại diễn dịch). Ngược lại, từ những điều quan sát được suy ra những tính chất, mối quan hệ bên trong của sự vật, hiện tượng (suy luận chủ yếu thuộc loại quy nạp). - Quan sát, đo lường để thu thập tư liệu, tìm tòi giải đáp ở thiên nhiên. Từ những điều quan sát, HS phải xác định được mối quan hệ nhân quả giữa hiện tượng và bản chất của nó, tức là phải dùng phép quy nạp khoa học. Mục đích của bài tập hình thành kiến thức mới là HS lĩnh hội được kinh nghiệm mà loài người đã biết và những vấn đề mà các nhà khoa học đã giải quyết. Bản chất của việc hình thành kiến thức mới bằng bài tập là phải tạo ra tình huống bắt buộc HS độc lập tìm cách giải quyết. Những tình huống này được tạo ra nhờ xây dựng một hệ thống bài tập làm cho HS thấy được sự vướng mắc nào đó về lí thuyết hay thực tiễn, hiểu rõ vấn đề do GV đưa ra hay diễn đạt được vấn đề đó, mong muốn giải quyết vấn đề và có khả năng giải quyết được vấn đề ấy.
1.3.2.2. Phân loại bài tập vật lí dựa vào hoạt động tư duy của học học sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải Hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL vận dụng kiến thức đã biết và tìm kiếm kiến thức mới gồm ba giai đoạn: Định hướng hoạt động giải, thực hiện các hành động, kiểm tra và đánh giá quá trình thực hiện các hành động theo định hướng ban đầu. Nội dung chính của giai đoạn định hướng là xác định rõ mục đích giải bài tập, tiên lượng các mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm, vạch ra cách thức và trình tự các bước giải quyết để đi đến kết quả tránh sự mò mẫm. Giai đoạn này giữ vai trò quyết định đến sự thành công của việc giải BTVL. Giai đoạn thực hiện các hành động theo định hướng ban đầu là thiết lập mối quan hệ tường minh giữa cái đã cho và cái phải tìm. Có những bài tập chỉ một lần lập luận logic khi áp dụng một công thức, một quy tắc, một định luật,… đã có lời giải. Có những bài tập phải thực hiện một chuỗi suy luận logic hay biến đổi toán học mới giải quyết được nó, thường phải thông qua các mối quan hệ trung gian là cầu nối giữa cái đã cho và cái phải tìm. Các mối quan hệ này tuân theo các định nghĩa, quy tắc, định luật,… đã biết. Tập hợp các mối quan hệ này, HS sẽ rút ra được mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa cái phải tìm và cái đã cho, tức là tìm ra lời giải bài tập. Căn cứ vào hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL, ta có thể phân làm hai loại bài tập: Bài tập cơ bản và bài tập phức hợp. 1.3.2.3. Bài tập cơ bản và bài tập phức hợp 1) Bài tập cơ bản (BTCB) là bài tập mà khi giải nó, việc thiết lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa cái đã cho và cái phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản mới học mà HS chỉ tái hiện chứ không tự tạo ra. Kiến thức vật lí cơ bản mới học là kiến thức chứa đựng mối quan hệ mới về mặt định tính hay định lượng giữa các đại lượng vật lí. Do BTCB gắn với một kiến thức cơ bản về vật lí mà HS mới học, nên khi nói đến BTCB về một kiến thức nào đó là nói đến yếu tố mới cần vận dụng trong việc giải một bài tập mà trước khi học kiến thức ấy, HS không thể nghĩ ra. Ta có thể phân BTCB thành hai loại: Vận dụng kiến thức đã biết và tìm kiếm thông tin ở tự nhiên.
- Bài tập cơ bản vận dụng kiến thức đã biết bao gồm bài tập dự đoán và bài tập giải thích hiện tượng. - Bài tập cơ bản tìm kiếm thông tin tự nhiên bao gồm bài tập quan sát; phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản; tác động vào tự nhiên để chi phối hiện tượng và khống chế nó; đo lường các đại lượng vật lí; tìm những mối quan hệ giữa những cái đo được, quan sát được để xác lập những tính chất, những mối quan hệ bên trong sự vật, hiện tượng biểu thị bằng các đại lượng, quy tắc, định luật vật lí; xác lập mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng và đại lượng vật lí. 2) Bài tập phức hợp (BTPH) là bài tập mà khi giải nó phải thực hiện một chuỗi lập luận logic, biến đồi toán học qua nhiều mối quan hệ trung gian để đi đến mối quan hệ giữa những cái đã cho và cái phải tìm. Việc xác lập mỗi một mối quan hệ trung gian là một BTCB. Bởi vậy, muốn giải một BTPH thì phải giải thành thạo các BTCB và biết cách phân tích BTPH để quy nó về các BTCB quen thuộc đã biết. Bất kì loại BTVL nào dù là BTCB hay BTPH khi giải chúng đều phải phân tích hiện tượng nêu lên trong bài tập, tức là phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài mà vận dụng kiến thức đã biết để xem xét hiện tượng ấy thuộc loại hiện tượng nào và tuân theo quy luật nào đã biết. Cách phân loại BTVL thành BTCB và BTPH là cách phân loại dựa vào hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải. Cách phân loại này có tác dụng: Định hướng GV trong việc lựa chọn và hướng dẫn HS tự lực giải các BTVL theo từng phần, từng chương cụ thể của chương trình; giúp HS ngay từ ban đầu định hướng cách suy nghĩ trong quá trình tìm kiếm lời giải của mỗi BTVL. 1.4. Phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh trong hoạt động giải bài tập vật lí 1.4.1. Năng lực tư duy độc lập 1.4.1.1. Khái niệm năng lực Trong từ điển tiếng Việt: “Năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [42, tr.656].
Năng lực là những thuộc tính tâm sinh lí con người, liên quan đến hiệu quả công việc. Bởi vậy, trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao. Không chỉ đề cập đến hiệu quả công việc, năng lực còn có mối quan hệ với kĩ năng, kĩ xảo: “Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực họat động tương ứng” [32, tr.128]. Xét theo sự chuyên môn hóa, năng lực gồm hai loại: Năng lực chung và năng lực riêng. Năng lực chung là những năng lực cần thiết cho nhiều hoạt động khác nhau, năng lực riêng là những năng lực có tính chuyên môn nhằm đáp ứng yêu cầu của một lĩnh vực chuyên biệt nào đó. Như vậy, năng lực là khả năng hoàn thành có kết quả cao một công việc nào đó. Về thực chất đó là sự kết hợp về yêu cầu công việc và những phẩm chất tâm lí cá nhân. 1.4.1.2. Tư duy và tư duy độc lập Trong từ điển tiếng Việt: “Tư duy là giai đoạn phát triển cao của quá trình nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát hiện ra tính quy luật của sự vật bằng những hình thức như biểu tượng, khái niệm, phán đoán và suy lí” [42, tr.1051]. Tâm lí học sư phạm cho rằng: “Tư duy là sự phản ánh trong óc ta những sự vật hiện tượng trong những mối liên hệ và mối quan hệ có tính quy luật của chúng” [45, tr.168]. Thêm vào đó: “Tư duy là sự nhận thức khái quát và gián tiếp của con người những sự vật và hiện tượng thực tế khách quan trong những tính chất, những mối liên hệ bản chất của chúng” [31, tr.36]. Như vậy, tư duy là quá trình tâm lí, nhờ đó con người phản ánh được các đối tượng và hiện tượng qua những dấu hiệu căn bản của chúng, con người vạch ra được những mối quan hệ khác nhau trong mỗi đối tượng và hiện tượng với nhau. Trong quá trình tư duy con người dùng các khái niệm. Nếu cảm giác, tri giác, biểu tượng là những sự phản ánh các sự vật và hiện tượng cụ thể, riêng lẽ thì khái niệm là sự phản ánh những đặc điểm chung bản chất của một loại sự vật và hiện tượng giống nhau.
Tư duy như một quá trình, như một hoạt động. Quá trình này bao gồm các giai đoạn kế tiếp nhau: Xác định vấn đề, biểu đạt nó thành nhiệm vụ tư duy; huy động các tri thức, vốn kinh nghiệm làm xuất hiện liên tưởng; sàng lọc giả thuyết, hình thành cách giải quyết; giải quyết vấn đề đi đến kết quả và kiểm tra. Tư duy bao giờ cũng là sự giải quyết vấn đề thông qua những tri thức đã nắm được từ trước. Có nhiều cách phân loại tư duy, dựa vào tính chất và kết quả của quá trình tư duy ta có ba loại: Tư duy tích cực, tư duy độc lập và tư duy sáng tạo. Tư duy tích cực là tư duy dựa vào tính tích cực nhận thức của HS trong quá trình học tập, theo đó: “Tính tích cực của học sinh là trạng thái hoạt động của học sinh đặc trưng bởi khát vọng học tập - huy động trí tuệ và nghị lực trong quá trình nắm vững kiến thức” [13, tr.75]. Tư duy độc lập được hiểu là tự mình suy nghĩ, “Là loại tư duy dựa vào tính độc lập nhận thức của học sinh trong quá trình học tập” [25, tr.8]. Tư duy độc lập gắn liền với tính độc lập, không chịu tác động từ bên ngoài: “Tính độc lập là năng lực của cá nhân học sinh tham gia hoạt động mà không có sự can thiệp từ bên ngoài” [34, tr.67]. Tư duy sáng tạo là tư duy dựa vào tính sáng tạo nhận thức của HS trong quá trình học tập để tạo ra được cái mới. Tính sáng tạo là khả năng tự khám phá, tự tìm ra những giá trị mới trên cơ sở kĩ năng và kiến thức đã tiếp thu. Có thể biểu diễn mối quan hệ giữa tư duy tích cực, tư duy độc lập và tư duy sáng tạo bởi các đường tròn đồng tâm. Đồng thời, xét theo vai trò của các loại tư duy đối với sự phát triển và dung lượng thông tin mà nó mang lại thì có thể sắp xếp ba loại tư duy này theo hình 1.1. Tư duy tích cực Tư duy độc lập Tư duy sáng tạo Hình 1.1
Như vậy, tư duy sáng tạo là tư duy độc lập và cũng là tư duy tích cực, nhưng tư duy tích cực chưa hẳn là tư duy độc lập, không phải mọi tư đuy độc lập là tư duy sáng tạo. Có thể nói tư duy độc lập là nền tảng của tư duy sáng tạo. 1.4.1.3. Năng lực tư duy độc lập Qua phân tích các khái niệm ở trên, ta nhận thấy rằng: Năng lực tư duy độc lập của HS là khả năng tự suy nghĩ, tự tìm tòi, tự nghiên cứu để tìm ra phương thức chiếm lĩnh tri thức hay hoàn thành hoạt động nào đó mà mình hướng tới. Phát triển năng lực tư duy độc lập của HS là cơ sở của toàn bộ hoạt động học tập của họ. Bởi vậy, trong quá trình dạy học, cần phải tìm mọi cách để phát triển năng lực tư duy độc lập của HS, tập cho họ biết hiểu được bài toán, đề tài, nhiệm vụ, biết phân tích nó một cách đúng đắn, vạch ra phương thức tốt và kế hoạch giải quyết, thực hiện phương thức đó và kiểm tra lời giải. Như vậy, phát triển năng lực tư duy độc lập của HS là phát triển khả năng tự nhận thức, tự tìm tòi, tự suy nghĩ, tự phát hiện vấn đề, tự xác định phương hướng và phương tiện để tìm ra cách giải quyết, rồi tự mình kiểm tra hoàn thiện kết quả. 1.4.2. Tự học và hiệu quả tự học 1.4.2.1. Khái niệm về tự học Theo GS. Vũ Văn Tảo: “Tự học là một quá trình nghiền ngẫm điều mình tự học, lật đi lật lại vấn đề, hình thành những thắc mắc, câu hỏi, đi đôi với sự cố gắng tự trả lời để giải quyết từng khâu, từng khâu,…Trong quá trình này, ở những chỗ thích đáng, cần tìm thầy, tìm bạn, tìm tài liệu, sử dụng máy tính,… để hỏi, để tra cứu, thậm chí đối thoại. Cốt lõi của việc tự học là tư duy, rèn luyện phương pháp tư duy, tư duy độc lập, tư duy phân tích, phê phán, tổng hợp, tư duy sáng tạo” [28, tr.69]. Cũng như vậy, GS.TS. Nguyễn Cảnh Toàn cho rằng: “Tự học là tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp,…) và có khi cả cơ bắp (khi phải sử dụng công cụ), cùng các phẩm chất của mình, rồi cả động cơ, tình cảm, cả nhân sinh quan, thế giới quan (như trung thực, khách quan, có chí tiến thủ, không ngại khó, ngại khổ, kiên trì, nhẫn nại, lòng say mê khoa học, ý muốn thi đỗ, biết biến khó khăn thành thuận lợi,…) để chiếm lĩnh một lĩnh vực hiểu biết nào đó của nhân loại, biến lĩnh vực đó thành sở hữu của mình” [34, tr.60].
Hễ có học là có tự học, vì không ai có thể học hộ cho người khác được, chỉ khác nhau ở chỗ tự học đến mức độ nào. Khi nói đến tự học tức là nói đến nội lực của người học, bản thân người học phải phát huy nội lực để chiếm lĩnh tri thức, hình thành kĩ năng, kĩ xảo. Tác động của thầy là ngoại lực đối với sự phát triển của người học, ngoại lực dù quan trọng đến đến đâu, lợi hại đến mấy cũng chỉ là nhân tố giúp đỡ, thúc đẩy, tạo điều kiện cho trò tự học; nội lực mới là nhân tố quyết định sự phát triển của bản thân người học. Chất lượng dạy học đạt kết quả cao khi tác động của ngoại lực cộng hưởng với nội lực. Quá trình tự học là quá trình kết hợp nỗ lực chủ quan của người học, chủ yếu là nỗ lực tư duy với sự tranh thủ tận dụng, khai thác của người học đối với nguồn lực bên ngoài. Hay quá trình tự học là “Một hành trình nội tại, được cắm mốc bởi kiến thức, phương pháp tư duy và sự thực hiện phê bình, để tự tìm hiểu bản thân mình” [34, tr.13]. 1.4.2.2. Các cấp độ của tự học Hoạt động tự học được coi là hoạt động tự tổ chức để chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo của người học diễn ra theo các cấp độ khác nhau: 1) Tự học có sự điều khiển trực tiếp của người dạy và sự hỗ trợ của những phương tiện kĩ thuật trên lớp - gọi là “học giáp mặt”. Người học phải phát huy những năng lực và phẩm chất như khả năng chú ý, óc phân tích, năng lực khái quát hóa, tổng hợp hóa,… để tiếp thu những tri thức hoặc tự hình thành các kĩ năng, kĩ xảo mà người dạy định hướng cho. 2) Tự học không có sự điều khiển trực tiếp của người dạy - gọi là học “không giáp mặt”. Người học phải tự sắp xếp qũy thời gian và điều kiện vật chất để tự học tập, tự củng cố, tự đào sâu những tri thức hoặc tự hình thành những kĩ năng, kĩ xảo ở một lĩnh vực nào đó. 3) Người học tự tìm kiếm kiến thức để thỏa mãn những nhu cầu hiểu biết của mình bằng cách tự tìm tài liệu, tự rút kinh nghiệm về tư duy, phân tích, đánh giá,…coi đó là tự học ở mức độ cao. Hoạt động tự học có thể diễn ra bất cứ ở đâu và bất cứ lúc nào, vì bất cứ lúc nào và ở đâu đều có những tình huống cần được lí giải. Về mặt khách quan ta nhận
thấy rằng mức độ khó đối với người học tăng lên từ cấp độ một đến ba. Do mục đích và phạm vi của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu nâng cao hiệu quả tự học của HS THPT ở cấp độ “học giáp mặt”, tức là hoạt động tự học của người học dưới sự điều khiển trực tiếp hay gián tiếp của người dạy và hỗ trợ của các phương tiện kĩ thuật. 1.4.2.3. Hiệu quả tự học Trong từ điển tiếng Việt: “Hiệu quả là kết quả như yêu cầu của việc làm mang lại” [42, tr.441]. Theo đó, hiệu quả tự học là kết quả như yêu cầu đặt ra của việc tự học mang lại đối với người học. Chất lượng học tập là thước đo hiệu quả tự học và hiệu quả tự học xác định mức độ giá trị của năng lực tự học. Nâng cao hiệu quả tự học của HS THPT có nghĩa là nâng cao kết quả tự sắp xếp thời gian và điều kiện vật chất để tự học tập, tự củng cố, tự đào sâu tri thức, tự hình thành những kĩ năng, kĩ xảo nhằm mang lại chất lượng cao trong học tập. 1.4.2.4. Tự học của học sinh ở trường trung học phổ thông hiện nay Hiện nay, ở trường THPT chỉ có một bộ phận HS khá và giỏi có ý thức tự học, độc lập suy nghĩ để tìm lời giải các bài tập, tự mình giải quyết nhiệm vụ học tập. Khá đông HS ý thức tự học yếu, thường thụ động trong việc lĩnh hội kiến thức, sao chép máy móc lời giải trong các sách bài tập, sách tham khảo,…đúng như GS.TS. Nguyễn Cảnh Toàn đã nhận xét: “Người học chỉ là một thực thể thụ động, nghe, ghi nhớ và lặp lại lời thầy” [34, tr.5]. Các nguyên nhân dẫn đến tình trạng nêu trên rất nhiều và nằm trong tam giác làm nên chất lượng học tập thể hiện như hình 1.2. Học sinh Người thầy Xã hội Hình 1.2
Ở đây, chúng tôi xin đưa ra một số nguyên nhân cơ bản về sự tự học yếu kém của khá đông HS ở các trường THPT như sau: 1) Trình độ, năng lực học tập, khả năng nắm vững kiến thức cơ bản của HS còn yếu. Sự yếu kém của HS là nghịch lí “học một biết mười” biến thành “học mười biết một”. Bên cạnh đó, HS thiếu hứng thú và say mê học tập, thiếu động cơ và thái độ học tập đúng đắn, coi việc học tập là bắt buộc. 2) Trình độ của GV chưa đáp ứng được yêu cầu của đổi mới phương pháp dạy học, chưa theo kịp đổi mới chương trình, “Xuyên suốt quá trình dạy học vẫn là thầy truyền đạt hết nội dung sách giáo khoa, trò ghi nhớ để làm bài kiểm tra, để thi chuyển cấp, thi đại học. Kiểu dạy nhồi nhét, dạy chay như vậy không tích cực hóa sự học tập của học sinh được” [24, tr.2]. Bên cạnh đó, cuộc sống của GV còn nhiều khó khăn, chưa đủ điều kiện để tự đào sâu, tìm tòi, cải tiến phương pháp giảng dạy. 3) Chế độ kiểm tra, thi cử, đánh giá kết quả học tập chưa kích thích được ý thức tự học của HS. Nạn chạy đua theo thành tích đã làm cho HS ngồi nhầm lớp, đậu oan,…khá phổ biến. Những điều này tác động rất lớn đến việc tự học của HS. Thời gian qua, việc tự học được quan tâm rất nhiều, Hội nghị ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam lần thứ 2, khóa VIII đã xác địmh rõ: “Phát triển mạnh phong trào tự học - tự đào tạo thường xuyên và rộng khắp trong toàn dân”. Ngành giáo dục đã có nhiều cách thức và bước đi thích hợp nhằm nâng cao chất lượng dạy học, tiến hành phân ban, biên soạn lại chương trình SGK, đổi mới phương pháp dạy học, thay đổi các hình thức thi cử,..Toàn ngành giáo dục quyết tâm thực hiện tốt cuộc vận động: “Nói không với tiêu cực trong thi cử và bệnh thành tích trong giáo dục”. Thư của Chủ tịch Nước Nguyễn Minh Triết nhân dịp khai giảng năm học mới 2006-2007 đã chỉ rõ: “Hãy dạy thực chất, học thực chất, thi thực chất”. Những việc làm này đã thay đổi chất lượng giáo dục, đẩy mạnh phong trào tự học đối với người học. Chúng ta tin tưởng rằng với truyền thống hiếu học, với ý thức tự cường của dân tộc, sự tự học sẽ ngày càng được nâng cao, thể hiện ở nội lực của mỗi cá nhân và mỗi quốc gia. Hiệu quả tự học của HS THPT phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ở đề tài này
chúng tôi chỉ muốn góp một phần nhỏ để nâng cao hiệu quả tự học của HS, khắc phục phần nào nguyên nhân trên. 1.4.3. Phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học trong hoạt động giải bài tập vật lí của học sinh 1.4.3.1. Mối quan hệ giữa tư duy độc lập và tự học Giữa tư duy độc lập và tự học có mối liên hệ biện chứng với nhau, tư duy độc lập vừa là nền tảng vừa là cơ sở để tự học: “Theo nghĩa rộng: Bản chất của tính độc lập nhận thức là sự chuẩn bị về mặt tâm lí cho sự tự học. Theo nghĩa hẹp: Tính độc lập nhận thức là năng lực, nhu cầu học tập và tính tổ chức học tập, cho phép học sinh tự học” [25, tr.8]. Ngược lại, nói đến tự học là nói đến tư duy độc lập: “Khi đã nói đến tự học, dù là trong mẫu thời gian ngắn thì tư duy độc lập sớm muộn gì cũng nảy sinh, càng tự học trong những khoảng thời gian dài, càng thuận lợi cho sự nảy sinh đó” [34, tr.85]. Như vậy, tự học là môi trường cho sự nảy sinh và phát triển tư duy độc lập, đặt nền móng trên cơ sở có năng lực tư duy độc lập cao. Giữa tự học và tư duy độc lập luôn tác động qua lại lẫn nhau, luôn tồn tại xoắn xuýt bên nhau. Nhiệm vụ của GV trong quá trình giảng dạy phải biết khơi dậy và kích thích ý thức tự học của HS, tạo điều kiện thuận lợi cho tư duy độc lập của HS phát triển thông qua việc truyền thụ kiến thức, giải bài tập,…“Trong quá trình dạy học, bằng mọi cách hình thành ở học sinh tư duy tích cực, độc lập, sáng tạo, năng lực hoạt động nhận thức độc lập và sự tiếp thu tri thức. Hay như đôi khi người ta thường nói năng lực tự học, tự trau dồi kiến thức” [45, tr.13]. 1.4.3.2. Điều kiện phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học Nhân tố quyết định việc phát triển năng lực tư duy độc và nâng cao hiệu quả tự học của HS là sự tự vận động nội lực ở bên trong của từng cá nhân HS: “Phải huy động hết mọi nguồn lực có trong tay và trong tầm tay trước khi sử dụng hỗ trợ từ bên ngoài” [34, tr.32]. Những điều kiện cần thiết để phát triển năng lực tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tư học đó là: 1) Tinh thần, thái độ, động cơ học tập đúng đắn: