Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông

Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông Biên tập bởi: Nguyễn Xuân Thành Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông Biên tập bởi: Nguyễn Xuân Thành Các tác giả: Nguyễn Xuân Thành phamxuanque PGS.T.S Nguyễn Ngọc Hưng Phiên bản trực tuyến: http://voer.edu.vn/c/3498af71 MỤC LỤC 1. Quan điểm hiện đại của dạy học vật lý 2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí 3. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 4. Thiết kế tiến trình dạy học bài: chuyển động thẳng biến đổi đều gia tốc 5. Thiết kế tiến trình dạy học bài: đường đi trong chuyển động biến đổi đều 6. Thiết kế tiến trình dạy học bài: chuyển động ném ngang, ném xiên 7. Thiết kế tiến trình dạy học bài: dao động điều hòa. con lắc lò xo 8. Thiết kế tiến trình dạy học bài: định luật bảo toàn động lượng 9. Tài liệu tham khảo Giáo trình tổ chức hoạt động nhân thức Tham gia đóng góp 1/59 Quan điểm hiện đại của dạy học vật lý TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ đó có thể sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới, góp phần làm giàu thêm nền kiến thức của nhân loại. Vì vậy việc dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp dạy và học sao cho vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ được bộc lộ và ngày càng phát triển. Để đạt được điều đó, trong quá trình dạy học ở trường phổ thông cần phải tổ chức sao cho học sinh được tham gia vào quá trình hoạt động nhận thức phỏng theo hoạt động của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp học sinh trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ được tập luyện hoạt động sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng được những đòi hỏi cao trong thời kỳ mới. Bản chất của quá trình dạy học hiện đại Để đạt được mục tiêu giáo dục, chiến lược dạy học, phương pháp dạy học mới hiện nay được xây dựng trên tinh thần dạy học giải quyết vấn đề thông qua việc tổ chức cho học sinh hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức mà cơ sở của nó là hai lý thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget (1896-1980) và Lép Vưgôtski (1896-1934). Việc học tập của học sinh có bản chất hoạt động, thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ. Như vậy, dạy học là dạy hoạt động. Trong quá trình dạy học, học sinh là chủ thể nhận thức, giáo viên có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học tập của học sinh theo một chiến lược hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức. Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể được hiểu là quá trình hoạt động của giáo viên và của học sinh trong sự tương tác thống nhất biện chứng của ba thành phần trong hệ dạy học bao gồm: Giáo viên, học sinh và tư liệu hoạt động dạy học. Hoạt động dạy và hoạt động học Hoạt động học của học sinh bao gồm các hành động với tư liệu dạy học, sự trao đổi, tranh luận với nhau và sự trao đổi với giáo viên. Hành động học của học sinh với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập đồng thời là hành 2/59 động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình. Sự trao đổi, tranh luận giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên nhằm tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía giáo viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Thông qua các hoạt động của học sinh với tư liệu học tập và sự trao đổi đó mà giáo viên thu được những thông tin liên hệ ngược cần thiết cho sự định hướng của giáo viên đối với học sinh. Hoạt động của giáo viên bao gồm hành động với tư liệu dạy học và sự trao đổi, định hướng trực tiếp với học sinh. Giáo viên là người tổ chức tư liệu hoạt động dạy học, cung cấp tư liệu nhằm tạo tình huống cho hoạt động của học sinh. Dựa trên tư liệu hoạt động dạy học, giáo viên có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động của học sinh với tư liệu học tập và định hướng sự trao đổi, tranh luận của học sinh với nhau. 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 giáo viên tổ chức hoạt động trí óc và tay chân của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định". Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lý của học sinh phỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học. Như vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của hoạt động dạy học như sau: - Giáo viên tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho học sinh): học sinh hăng hái đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết. Dưới sự chỉ đạo của giáo viên, vấn đề được diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và các nội dung cụ thể đã xác định. - Học sinh tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Với sự theo dõi, định hướng, giúp đỡ của giáo viên, hoạt động học của học sinh diễn ra theo một tiến trình hợp lí, phù hợp với những đòi hỏi phương pháp luận. - Giáo viên chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của học sinh, 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. 3/59 Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Chu trình sáng tạo khoa học Cơ sở lý thuyết của việc phát triển khả năng sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học là sự hiểu biết những quy luật của sự sáng tạo khoa học tự nhiên. Chúng ta đã biết rằng nhiều nhà khoa học như A. Einstein, M. Planck, M. Born, V.G. Razumôpxki đều có những lời phát biểu giống nhau về quá trình sáng tạo khoa học. Trên cơ sở những lời phát biểu đó, có thể trình bày quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình gồm bốn giai đoạn chính (Hình 1): Từ sự khái quát hoá những sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (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 lý khoa học, một định luật, một thuyết vật lý và kết thúc một chu trình. Những hệ quả như thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lý. Cho đến khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lý thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lý thuyết cũ, cần phải chỉnh lý lại hoặc phải thay đổi mô hình giả thuyết, và như thế lại bắt đầu một chu trình mới, xây dựng những giả thuyết mới, thiết kế những thiết bị mới để kiểm tra và như vậy mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú thêm. 4/59 Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau:"đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả". - Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được. 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 được 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 lô gíc về cái cần tìm và / hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xen xét, rút ra kết luận về cái cần tìm. - Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích / tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được 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 chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm. Sơ đồ tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề 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 2. 5/59 6/59 Vai trò của tương tác xã hội trong tiến trình giải quyết vấn đề Sự xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của riêng một nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội - nhận thức. Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người khác. Kết quả đó được thông báo và trải qua sự tranh luận, phản bác, bảo vệ trong cộng đồng các nhà khoa học. Nhờ đó kết quả nghiên cứu được chỉnh lí, bổ sung, hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận. Chính vì vậy, từ sơ đồ trên và có kể đến cả vai trò của tương tác xã hội trong quá trình xây dựng tri thức, thì có thể minh họa tiến trình xây dựng và bảo vệ tri thức khoa học bằng sơ đồ hình 3. 7/59 Sự khác biệt giữa nghiên cứu khoa học và dạy học Trong quá trình dạy học, muốn thành công trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh phỏng theo hoạt động của các nhà khoa học, chúng ta cần phải xem xét kỹ sự khác biệt giữa quá trình hoạt động của học sinh trong học tập và quá trình sáng tạo của các nhà khoa học. Đó là sự khác biệt rất lớn giữa học sinh và các nhà khoa học về đặc điểm tâm sinh lý cũng như điều kiện làm việc. Về nội dung kiến thức: Nhà khoa học phải tìm ra cái mới, giải pháp mới mà trước đó loài người chưa hề biết đến, còn học sinh thì tìm lại cho bản thân kiến thức đã biết của nhân loại. Trong học tập, học sinh tự "khám phá lại" các kiến thức để tập làm cái công việc khám phá đó trong hoạt động thực tiễn sau này. 8/59 [...]... bài: chuyển động thẳng biến đổi đều gia tốc THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU GIA TỐC Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức của bài học 13/59 Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm để hỗ trợ hoạt động của học sinh trong dạy học Để có thể tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức theo tiến trình xây dựng kiến thức trong sơ đồ trên, phương tiện thí nghiệm phải giúp cho học sinh có thể... XIÊN Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức 26/59 27/59 Lựa chọn thí nghiệm hỗ trợ hoạt động của học sinh trong dạy học Để có thể tổ chức cho học sinh hoạt động tự chủ trong việc tìm hiểu quy luật chuyển động của các vật bị ném ngang và ném xiên thì cần phải có phương tiện hỗ trợ giúp học sinh có thể xác định được tọa độ của vật chuyển động theo thời gian Các bộ thí nghiệm thông thường như phương... quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, lô gíc hình thành các kiến thức vật lý, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lý, những phương pháp nhận thức vật lý phổ biến để hoạch định 10/59 những hành động, thao tác cần thiết của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định Pha "Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới" - Pha thứ ba: "Tranh... tiến trình dạy học bài: đường đi trong chuyển động biến đổi đều THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI: ĐƯỜNG ĐI TRONG CHUYỂN ĐỘNG BIẾN ĐỔI ĐỀU Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức 20/59 21/59 Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm để hỗ trợ hoạt động của học sinh trong dạy học Theo lô gíc hình thành kiến thức như trong sơ đồ trên thì trong thí nghiệm cần phải xác định được tọa độ của vật chuyển động theo thời... thảo luận, giáo viên xác nhận kết quả đó để học sinh chính thức sử dụng trong việc giải các bài tập về chuyển động của các vật Học sinh cũng sẽ được tiếp tục sử dụng phần mềm phân tích video để khảo sát chuyển động của vật rơi tự do, chuyển động của một vật bị ném thẳng đứng lên trên trong các bài học sau Hoạt động của giáo viên và học sinh {Đề xuất vấn đề} GV: Một vật chuyển động nhanh dần đều trên... tri thức mới" Trong pha này, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tranh luận, bảo vệ cái xây dựng được Giáo viên chính xác hoá, bổ sung, thể chế hóa tri thức mới Học sinh chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng Sơ đồ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 11/59 Tổ chức dạy học theo tiến trình trên, giáo viên đã tạo điều kiện thuận lợi để học sinh phát huy sự tự chủ hành động xây dựng kiến thức. .. tập thể học sinh đối với quá trình nhận thức của mỗi cá nhân học sinh Tham gia vào quá trình giải quyết vấn đề như vậy, hoạt động của học sinh đã được định hướng phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học Như vậy kiến thức của học sinh được xây dựng một cách hệ thống và vững chắc, năng lực sáng tạo của học sinh từng bước được phát triển 12/59 Thiết kế tiến trình dạy học bài:... khoa học có thời gian dài để khám phá một kiến thức, còn học sinh thì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp Về phương tiện: Nhà khoa học có các thiết bị thí nghiệm, máy móc hiện đại, còn học sinh, trong điều kiện của trường phổ thông chỉ có những thiết bị đơn giản Chính vì sự khác biệt rất lớn đó cho nên trong dạy học, giáo viên phải từng bước tập dượt cho học sinh vượt qua những khó khăn trong hoạt động. .. cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý phổ biến như phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình 9/59 Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề CÁC PHA CỦA TIẾN TRÌNH DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Để phát huy đầy đủ vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động cá nhân và thảo luận tập thể nhằm giải quyết vấn đề cũng như vai trò của giáo viên trong việc tổ chức, ... sinh sử dụng trong giờ học Nhờ sự trợ giúp của máy tính mà việc xác định tọa độ của vật và vẽ các đồ thị được thực hiện nhanh chóng, dành thời gian cho các thao tác trí tuệ của học sinh Học sinh sẽ sử dụng các bộ thí nghiệm thực trong các buổi làm thí nghiệm thực hành Kết quả thí nghiệm: 22/59 Phân tích tiến trình dạy học Trong pha chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh, giáo viên đặt ra cho học sinh bài toán . Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông Biên tập bởi: Nguyễn Xuân Thành Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở phổ thông Biên. thành phần trong hệ dạy học bao gồm: Giáo viên, học sinh và tư liệu hoạt động dạy học. Hoạt động dạy và hoạt động học Hoạt động học của học sinh bao gồm các hành động với tư liệu dạy học, sự trao. HỌC CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Chu trình sáng tạo khoa học Cơ sở lý thuyết của việc phát triển khả năng sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học