Sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab trong dạy học bài tập phần phóng xạ và phản ứng hạt nhân sách giáo khoa vật lý 12 nâng cao

Lịch sử nghiên cứu Trong những năm qua đã có nhiều người đã ứng dụng phần mềm toán học Matlab vào việc xây dựng các mô hính, các phần mềm hỗ trợ việc dạy giải bài tập vật lý phổ thông t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

DƯƠNG THẾ HIỂN

SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB TRONG DẠY

HỌC BÀI TẬP PHẦN PHÓNG XẠ VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 12 NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

DƯƠNG THẾ HIỂN

SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB TRONG DẠY

HỌC BÀI TẬP PHẦN PHÓNG XẠ VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 12 NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN VẬT LÝ

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Văn Loát

HÀ NỘI – 2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lì do chọn đề tài 1

2 Mục đìch nghiên cứu 2

3 Lịch sử nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

7 Phạm vi nghiên cứu 3

8 Phương pháp nghiên cứu 3

8.1 Phương pháp nghiên cứu lì thuyết 3

8.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4

9 Đóng góp của đề tài 4

10 Cấu trúc luận văn 4

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Tổng quan về quá trính dạy học 5

1.1.1 Khái quát chung 5

1.1.2 Nhiệm vụ của quá trính dạy học 6

1.2 Cơ sở về phương pháp dạy học 6

1.2.1 Phương pháp dạy học 6

1.2.2 Đổi mới phương pháp dạy học 8

1.3 Phương pháp dạy học tìch cực 8

1.3.1 Khái niệm PPDH tìch cực 8

1.3.2 Các đặc trưng của PPDH tìch cực 10

1.4 Những vấn đề lý luận về dạy giải BTVL 13

1.4.1 Khái niệm bài tập vật lì 13

1.4.2 Tác dụng của BTVL trong hoạt động dạy học vật lì 13

1.4.3 Sử dụng BTVL trong dạy học vật lý 15

1.4.4 Phương pháp giải BTVL 21

1.4.5 Hướng dẫn HS giải BTVL 25

1.5 Vai trò, ý nghĩa của công nghệ thông tin trong dạy học 29

1.5.1 Dạy và học theo quan điểm công nghệ thông tin 29

1.5.2 Công nghệ thông tin với vai trò phương tiện, thiết bị dạy học 30

1.6 Cơ sở lý thuyết về việc sử dụng mô hính trong dạy học 31

1.6.1 Định nghĩa mô hính 31

1.6.2 Chức năng của mô hính trong Vật lý học 32

1.6.3 Các loại mô hính Vật lý 32

1.6.4 Phương pháp mô hính trong nghiên cứu Vật lý và các giai đoạn 33

1.6.5 Phương pháp mô hính trong dạy học Vật lý 35

1.7 Tổng quan phần mềm Matlab 37

1.7.1 Giới thiệu chung 37

1.7.2 Matlab là ngôn ngữ lập trính 39

1.7.3 Các đặc điểm chình của ngôn ngữ lập trính Matlab 39

1.7.4 Sơ lược về GUI 39

1.7.5 Vì dụ về mô hính được xây dựng bằng Matlab 41

1.7.6 Ứng dụng Matlab xây dựng mô hính vật lý học ứng dụng trong

giảng dạy 43

1.8 Thực trạng việc sử dụng phần mềm dạy học trong dạy học vật lì ở trường Trung học phổ thông 44

1.8.1 Thực tiễn hoạt động dạy giải BTVL 44

1.8.2 Thực tế việc ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lý THPT 45

Kết luận chương 1 49

Chương 2: PHÂN TÍCH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ MỘT SỐ MÔ HÌNH DẠY BÀI TẬP TRONG

PHẦN PHÓNG XẠ VÀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 50

2.1 Các dạng bài toán 50

2.2 Cơ sở lý thuyết về phóng xạ và phản ứng hạt nhân 51

2.2.1 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử 51

2.2.2 Sự phóng xạ 51

2.2.3 Phản ứng hạt nhân 53

2.2.4 Mô hính giải bài tập 55

Kết luận chương 2 64

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65

3.1 Mục đìch và nhiệm vụ của TNSP 65

3.2 Đối tượng, thời gian và phương thức TNSP 65

3.2.1 Đối tượng TNSP 65

3.2.2 Thời gian thực hiện TNSP 65

3.2.3 Phương thức TNSP 65

3.3 Phân tìch và đánh giá kết quả TNSP 66

3.3.1 Phân tìch định tình diễn biến các giờ học trong quá trính TNSP 66

3.3.2 Kết quả TNSP của các lớp TN và ĐC 67

Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN 79

1 Kết quả đa ̣t được của đề tài 79

2 Đóng góp của đề tài 79

3 Các bài học 80

4 Hạn chế 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 84

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X xác định: " đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế tri thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020 "

Muốn phát triển được giáo dục, một trong những vấn đề cấp thiết có tình chiến lược là đổi mới phương pháp giáo dục Phương pháp giáo dục được quy định trong Luật Giáo dục nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam tại mục 2 Điều 4 ghi

rõ: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động tư duy sáng tạo của người học, bồi dưỡng năng lực tự học, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”

Việc phát triển năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông là một trong những mục tiêu của công cuộc đổi mới PPDH Đây là nhiệm vụ khó khăn khi nội dung dạy học khá nặng nề và chế độ thi cử định hướng mục đìch học tập Học sinh tại các trường Trung học phổ thông ìt có điều kiện để được rèn luyện tư duy khoa học, kỹ năng thu thập, xử lý thông tin Việc tiếp cận với tin học một cách thường xuyên sẽ dần hính thành cho học sinh kinh nghiệm về thu thập và xử lý thông tin, nhưng chừng đó là chưa đủ Vai trò tổ chức hoạt động học tập ứng dụng công nghệ tin học đòi hỏi người giáo viên phải hiểu và sử dụng máy tình và các phần mềm một cách thuần thục

Dạy học Vật lý là dạy hiện tượng Việc mô phỏng, mô hính hóa các hiện tượng Vật lý bằng phần mềm giúp học sinh nhận thức hiện tượng một cách trực quan Dạy học Vật lý với sự hỗ trợ của mô hính tiết kiệm thời gian tổ chức hoạt động nhận thức, tăng thời lượng thảo luận và giải quyết các vấn đề thuộc bản chất hiện tượng

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng xã hội ảo trở nên phổ biến và sẽ còn phát triển mạnh mẽ trong nhiều năm tới Việc tím kiếm, chia sẻ thông tin trên mạng internet đã trở nên phổ biến, điều này đòi hỏi người giáo viên thế hệ mới có những hiểu biết sâu hơn về máy tình, mạng, kĩ thuật số Trao đổi thông tin trong cộng đồng mạng xã hội ảo phát triển mạnh mẽ khiến cho lượng thông tin của loài người tăng lên chóng mặt Việc lựa chọn những thông tin có ìch cho công tác của giáo viên là hết sức quan trọng Với các giáo viên giảng dạy môn Vật lý thí họ cần các tiện ìch, phần mềm, tài liệu… về bộ môn của họ Như vậy, các giáo viên cần đến một công cụ nào đó có thể dễ dàng thiết kế, xây dựng mô hính Vật lý, có cộng đồng phát triển đông đảo, đồng thời tình tương thìch và kế thừa cao Matlab, phần mềm lập trính mạnh với một nguồn tư liệu rất lớn mà hầu hết các sinh viên ngành sư phạm Vật lý đều được học tại giảng đường đại học, là phần mềm có thể thỏa mãn đa số các yêu cầu đó

Xuất phát từ các vấn đề trên, tác giả chọn đề tài:

“Sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlap trong dạy học bài tập phần Phóng xạ

và phản ứng hạt nhân sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao”

làm đề tài nghiên cứu luận văn của mính

2 Mục đích nghiên cứu

Sử dụng phần mềm Matlab thiết kế một số mô hính để giúp học sinh hính thành tư duy logic, giải quyết vấn đề trong phần Phóng xạ và Phản ứng hạt nhân được học trong trường phổ thông

Rèn luyện tư duy phê phán, đối thoại và sáng tạo cho học sinh

3 Lịch sử nghiên cứu

Trong những năm qua đã có nhiều người đã ứng dụng phần mềm toán học Matlab vào việc xây dựng các mô hính, các phần mềm hỗ trợ việc dạy giải bài tập vật lý phổ thông trung học ở các chương như:

- Dạy học bài toán dao động và sóng sử dụng mô hình được xây dựng bằng phần mềm Matlab (Luận văn thạc sĩ Đinh Đức Chính)

- Sử dụng một số mô hình dao động và sóng điện từ được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để giảng dạy chương “Dao động và sóng điện từ” - vật lí 12 THPT Ban nâng cao.( Luận văn thạc sĩ Trần Thị Thanh Vân)

4 Đối tượng nghiên cứu

Các dạng bài tập trong phần Phóng xạ và Phản ứng hạt nhân chương trính Sách giáo khoa Vật lý 12 ban Nâng cao

Hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy và học các kiến thức trên

5 Giả thuyết khoa học

Nếu có thể dùng phần mềm Matlab mô hính hóa một số khái niệm cơ bản, các hiện tượng và mối quan hệ giữa các đại lượng trong phần Phóng xạ và Phản ứng hạt nhân và các mô hính này giúp học sinh nhận thức sâu sắc hơn về bản chất Vật lý của vấn đề thí có thể làm cho học sinh tiếp thu kiến thức một cách tìch cực, ghi nhớ một cách logic và vận dụng sáng tạo hơn Việc mô hính hóa trên góp phần đẩy mạnh quá trính đổi mới phương pháp giảng dạy bộ môn Vật lý ở trường phổ thông

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp mô hính hóa, trong đó tập trung vào các mô hính lý tưởng, mô hính kì hiệu, đồ thị, hính ảnh, quy luật vận động, biến đổi của đối tượng Vật lý

Nghiên cứu nội dung dạy học thuộc phần Phóng xạ và Phản ứng hạt nhân chương trính Sách giáo khoa Vật lý 12 ban Nâng cao

Nghiên cứu phương pháp xây dựng mô hính bằng phần mềm Matlab

Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của phương pháp giảng dạy sử dụng mô hính được thiết kế bằng Matlab

7 Phạm vi nghiên cứu

Các kiến thức về Phóng xạ và Phản ứng hạt nhân chương trính Sách giáo khoa Vật lý 12 ban Nâng cao

Các TNSP trên 04 lớp 12

8 Phương pháp nghiên cứu

8.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

Nghiên cứu các tài liệu ,sách báo liên quan đến đề tài nghiên cứu nhằm xác định cơ sở lý luận của đề tài

8.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Điều tra giáo dục : Phỏng vấn gián tiếp bằng phiếu hỏi và toạ đàm trực tiếp với các đối tượng là giáo viên, học sinh về thực trạng dạy học vật lý ở trường phổ thông

Quan sát sư phạm: Dự giờ của giáo viên vật lý

* Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành dạy một số tiết học có sử dụng phần mềm dạy học theo hướng tìch hóa hoạt động nhận thức của học sinh; quan sát, kiểm tra đánh giá hoạt động của HS khi học các giờ học này, sau đó so sánh với các lớp đối chứng; kết hợp với việc trao đổi ý kiến của GV về các bài học có sử dụng phần mền thì nghiệm ảo này

* Thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý số liệu TNSP, so sánh kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng, từ đó rút ra nhận xét nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn dự kiến được trính bày trong ba chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài

Chương 2: Phân tìch một số dạng bài tập và ứng dụng Matlab thiết kế một số

mô hính dạy bài tập trong phần phóng xạ và phản ứng hạt nhân

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về quá trình dạy học

1.1.1 Khái quát chung

Quá trính dạy học là sự thống nhất biện chứng giữa hai yếu tố cơ bản trong quá trính dạy học: hoạt động dạy và hoạt động học [1] Hoạt động dạy và hoạt động học có sự tác động qua lại lẫn nhau, tương hỗ lẫn nhau Nếu thiếu một trong hai hoạt động đó thí quá trính dạy học không thể diễn ra Để quá trính dạy học diễn ra thực sự hiệu quả, chúng ta cần phải tình tới các yếu tố cơ bản sau:

1.1.1.1 Đối với người dạy

Đây là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh Để hoạt động dạy đạt kết quả cao thí người đạy phải:

- Đề ra mục tiêu, yêu cầu phù hợp đối với người học

- Xây dựng kế hoạch hoạt động dạy sát thực

- Tổ chức hoạt động dạy sao cho phù hợp với các đối tượng học

- Có phương pháp dạy thích hợp, nhằm kích thích tính tích cực, năng động, tự giác, chủ động sáng tạo của người học bằng cách tạo nên nhu cầu, động cơ, hứng thú, lòng ham hiểu biết… và làm cho người học ý thức được trách nhiệm cũng như nghĩa vụ của họ trong việc học

- Tổ chức kiểm tra, đánh giá kết quả của người học một cách khách quan Qua đó người dạy có cơ sở điều chỉnh, sửa chữa kịp thời những hạn chế, thiếu sót của người học cũng như công tác giảng dạy của bản thân

1.1.1.2 Đối với người học

Người học là chủ thể của nhận thức, hoạt động của họ có tình quyết định tới chất lượng của hoạt động dạy học Để hoạt động dạy học đạt hiệu quả cao thí người học phải:

- Tiếp nhận nhiệm vụ, kế hoạch học tập mà giáo viên đưa ra

- Tiến hành hoạt động nhận thức với mục tiêu giải quyết nhiệm vụ học tập được đưa ra

- Tự điều chỉnh hoạt động học tập của mình thông qua hoạt động kiểm tra, đánh giá bản thân và sự đánh giá của giáo viên Từ đó, điều chỉnh hoạt động học tập theo hướng tích cực hơn. [2]

1.1.2 Nhiệm vụ của quá trình dạy học

Để đưa ra nhiệm vụ dạy học, chúng ta cần dựa trên những cơ sở:

- Mục tiêu đào tạo

- Sự phát triển của khoa học công nghệ

- Đặc điểm của học sinh và tình hình cụ thể của nhà trường

Điều khiển, tổ chức các hoạt động để học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn của đất nước về tự nhiên và xã hội, đồng thời rèn luyện cho học sinh hệ thống kỹ năng, kỹ xảo tương ứng:

- Kỹ năng nắm bắt thông tin

- Kỹ năng làm việc theo nhóm

- Kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề

- Kỹ năng tổ chức và điều khiển

- Kỹ năng tự nghiên cứu…

Tổ chức, điều khiển học sinh hính thành, phát triển năng lực, phẩm chất, trì tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lập và sáng tạo

Tổ chức, điều khiển học sinh hính thành cơ sở thế giới quan khoa học, phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung

1.2 Cơ sở về phương pháp dạy học

1.2.1 Phương pháp dạy học

1.2.1.1 Phương pháp dạy học là gì?

PPDH bao gồm phương pháp dạy và phương pháp học

Phương pháp dạy là cách thức mà người dạy trính bày tri thức, tổ chức kiểm tra hoạt động nhận thức của HS Ở đó, người dạy có thể áp dụng các phương tiện hiện đại nhằm đạt được các nhiệm vụ của dạy học

Theo quan điểm của công nghệ dạy học, PPDH là cách thức thiết kế và thi công quá trính dạy học của người GV nhằm đạt được các nhiệm vụ dạy học Mỗi phương pháp bao gồm các yếu tố:

- Mục đích dạy học được xác định trước

- Hệ thống những hành động liên tiếp tương ứng

- Phương pháp hành động tương ứng

- Quá trình biến đổi của đối tượng bị tác động, kết quả thu được. [3]

1.2.1.2 Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phương pháp

Mục tiêu: Hướng tới đào tạo ra những người lao động tự chủ, sáng tạo, có năng lực thìch ứng nền kinh tế thị trường, có năng lực giải quyết vấn đề… Từ đó góp

phần thực hiện mục tiêu “Dân giàu nước mạnh, xã hội công bằng văn minh”

Nội dung: Phải đảm bảo tình cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiệu quả có hệ thống, coi trọng giáo dục tư tưởng, ý thức công dân cùng việc bảo tồn và phát huy truyền thống tốt đẹp, bản sắc văn hóa dân tộc sao cho phù hợp với sự phát triển về tâm lý lứa tuổi của người học

Phương pháp: Một PPDH tốt là phương pháp phát huy được tình tìch cực, chủ động của người học, giúp người học chủ động tím hiểu nội dung mới, kiến thức mới,

từ đó vận dụng những nội dung, kiến thức mới vào giải quyết vấn đề Với phương

pháp tốt, sẽ giúp cho người học “Học một biết mười”

Vậy dạy học là quá trính thiết kế, thi công của GV với HS là quá trính tự thiết

kế và trực tiếp thi công dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ ìt nhiều của GV nhằm đạt chất lượng và hiệu quả trong dạy học

1.2.1.3 Thực trạng của việc dạy và học hiện nay

Ngày Giáo dục luôn đưa ra khẩu hiệu “Biến quá trình đào tạo thành quá trình

tự đào tạo” Cuộc cải cách Giáo dục lần thứ hai năm 1980 đã phần nào phát huy tình

tìch cực, nhằm tao ra thế hệ những người lao động sáng tạo, chủ động, làm chủ đất nước

Nhưng trên thực tế cho tới nay ở các trường THPT, phương pháp dạy và học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lượng kiến thực được định sẵn trong SGK,

HS học một cách thụ động Tính trạng chung trong các trường học hiện nay phổ biến

vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài cùng với vấn đáp mang tình tái hiện,

minh họa

phạm Hà Nội, 2003

1.2.2 Đổi mới phương pháp dạy học

1.2.2.1 Sự cần thiết phải đổi mới PPDH

Đứng trước yêu cầu của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước (2000-2020),

sự thách thức trên con đường cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành Giáo dục phải tiến hành đổi mới một cách toàn diện, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phương pháp dạy và học Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của nước ta hiện nay, mà là vấn

đề đã và đang được hầu hết các quốc gia quan tâm trong chiến lược phát triển đất nước – chiến lược phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho các mục tiêu kinh tế và xã hội

1.2.2.2 Định hướng đổi mới

Định hướng đổi mới PPDH của ngành Giáo dục được đưa ra trong nghị quyết

TW 4 khóa VII (Tháng 1/1993), nghị quyết TW 2 khóa VIII (Tháng 12/1996), được thể chế trong Luật Giáo dục (Tháng 12/1998) Khoản 2 điều 24 Luật Giáo dục ghi rõ:

“Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS”

Hơn nữa, nội dung đổi mới đó được Bộ Giáo dục cụ thể hóa trong chỉ thị số

15 (Tháng 4/1999) Mục đìch của đổi mới PPDH là nhằm đào tạo thế hệ trẻ năng động, sáng tạo, có khả năng làm việc nhóm, làm việc độc lập, có khả năng hoạch định và giải quyết vấn đề… Nhằm thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

1.3 Phương pháp dạy học tích cực

1.3.1 Khái niệm PPDH tích cực

Thuật ngữ “PPDH tích cực” được dùng để chỉ những phương pháp giáo dục /

dạy học nhằm phát huy tìch tìch cực, chủ động, sáng tạo của người học

PPDH tìch cực đề cập đến các hoạt động dạy và học nhằm tìch cực hóa hoạt động học tập và phát triển tình sáng tạo của người học Trong đó các hoạt động học tập được tổ chức, được định hướng bởi GV Người học không thụ động, chờ đợi mà

tự lực, tìch cực tham gia vào quá trính tím kiếm, khám phá, phát hiện kiến thức, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong thực tiễn, qua đó lĩnh hội nội dung kiến thức học tập và phát triển năng lực sáng tạo

Trong dạy học tìch cực, hoạt động học tập được thực hiện trên cơ sở hợp tác

và giao tiếp ở mức độ cao PPDH tìch cực không phải là một PPDH cụ thể, mà là một khái niệm bao gồm nhiều phương pháp, hính thức, kĩ thuật cụ thể khác nhau nhằm tìch cực hóa, tăng cường sự tham gia của người học, tạo điều kiện cho người học phát triển tối đa khả năng học tập, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề

PPDH tìch cực đem lại cho người học hứng thú, niềm vui trong học tập, nó phù hợp với đặc tình ưa thìch hoạt động của trẻ em Việc học đối với HS trở thành niềm hạnh phúc sẽ giúp các em tự tin khẳng định mính và nuôi dưỡng lòng khát khao sáng tạo Như vậy, dạy và học tìch cực nhấn mạnh đến tình tìch cực hoạt động của người học và tình nhân văn của giáo dục

Bản chất của dạy học tìch cực là:

- Khai thác động lực học tập của người học để phát triển chính họ

- Coi trọng lợi ích, nhu cầu của cá nhân để chuẩn bị tốt nhất cho họ thích ứng với đời sống xã hội

Trong dạy và học tìch cực, mối quan hệ giữa GV với HS và HS với HS có thể được thể hiện qua sơ đồ:

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ mối quan hệ giữa GV và HS trong dạy học tích cực

Trong bối cảnh của thời kí đổi mới, giáo dục cần phải phát triển để đáp ứng yêu cầu của xã hội, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các tiêu chì quan trọng trong đổi mới PPDH như sau:

- Tiêu chí hàng đầu của việc dạy và học là cách học

Tư liệu Hoạt động dạy học (Môi trường)

- Phẩm chất cần phát huy mạnh mẽ là tính chủ động của người học

- Công cụ cần khai thác triệt để là công nghệ thông tin và đa phương tiện. [4]1.3.2 Các đặc trưng của PPDH tích cực

Các dấu hiệu đặc trưng của phương pháp dạy và học tìch cực có thể là:

1.3.2.1 Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động của HS và chú trọng rèn

luyện phương pháp tự học

Một trong các yêu cầu của dạy và học tìch cực là khuyến khìch người học tự lực khám phá những điều chưa biết trên cơ sở những điều đã biết Tham gia vào các hoạt động học tập, người học được đặt vào các tính huống có vấn đề, được trực tiếp quan sát, thảo luận, trao đổi, làm thì nghiệm, được khuyến khìch đưa ra các giải pháp giải quyết vấn đề theo cách của mính, được động viên trính bầy quan điểm riêng của mỗi cá nhân Qua đó người học không những chiếm lĩnh được kiến thức và kỹ năng mới mà còn làm chủ cách xây dựng kiến thức, từ đó tình chủ động sáng tạo có cơ hội bộc lộ, rèn luyện

Tổ chức các hạt động học tập của HS phải trở thành trung tâm của quá trính giáo dục GV cần biết lập kế hoạch dạy học để hướng dẫn HS phát triển các năng lực cần thiết trong cuộc sống, trong và ngoài nhà trường, hiện tại cũng như tương lai

Giáo dục / dạy học bám sát các vấn đề thực tiễn, áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề của thực tiện thay cho việc nhồi nhét thông tin, đó chình là quá trính giúp HS nhận thức, thông hiểu, vận dụng kiến thức vào thực tế Điều này giúp

HS có nhu cầu và động cơ học tập đúng đắn, khi đó HS sẽ tìch cực tự giác tham gia hoạt động học tập

Trong dạy học cần rèn cho người học có phương pháp tự học Nếu người học

có được phương pháp, kỹ năng, thói quen và ý chì tự học thí sẽ tạo cho họ lòng say

mê học tập, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi người học Trong dạy học tìch cực cần khuyến khìch HS vận dụng kiến thức đã học vào điều kiện thực tế tại gia đính để các

Trong dạy và học tìch cực, GV cần quan tâm đến sực phân hóa về trính độ nhận thức, cường độ, tiến độ hoành thành các nhiệm vụ học tập của mỗi HS Trên cơ

sở đó xây dựng các nhiệm vụ bài học, bài tập, mức độ phù hợp với khả năng của mỗi

cá nhân nhằm phát huy tối đa khả năng của người học

Để người học có điều kiện bộc lộ, phát triển khả năng của mính, cần đặt họ vào hợp tác trong các mối quan hệ thầy – trò, trò – trò… Trong mối quan hệ hợp tác

đó, người học không chỉ học được qua thầy mà còn học được qua bạn Sự chia sẻ kinh nghiệm sẽ kìch thìch tình tìch cực, chủ động của mỗi cá nhân, đồng thời hính thành và phát triển ở người học năng lực tổ chức, điều khiển, lãnh đạo, các kỹ năng hợp tác, giao tiếp, trính bày, giải quyết vấn đề… và tạo môi trường học tập thân thiện Tuy nhiên, để học tập hợp tác có hiệu quả, GV cần hính thành cho người học thói quen học tập tự giác, tôn trọng, giúp đỡ lẫn nhau Đồng thời nhiệm vụ được giao phải rõ ràng, cụ thể, mỗi thành viên trong nhóm đều được phân công, xác định rõ nhiệm vụ, trách nhiệm của mính để tránh tính trạng dựa dẫm, ỷ lại hoặc có những biểu hiện không hợp tác, phá rối làm cho hoạt động hợp tác mất thời gian, kém hiệu quả

Khái niệm học tập hợp tác ngoài việc nhấn mạnh vai trò quan trọng hoạt động

cá nhân trong quá trính HS làm việc cùng nhau, còn đề cao sự tương tác, ràng buộc lẫn nhau giữa các HS Sự phân chia nhiệm vụ và công việc trong nhóm thể hiện mức

độ hợp tác trong học tập Nói cách khác, việc học tập hợp tác đòi hỏi HS làm việc và

học tập với những “nguyên liệu” thu được từ các thành viên trong nhóm Sự hợp tác

nhằm phát triển ở HS những kĩ năng nhận thức, kĩ năng giao tiếp xã hội, tìch cực hóa hoạt động học tập và tạo cơ hội bính đẳng trong học tập

1.3.2.3 Dạy và học chú trọng đến sự quan tâm và hứng thú của HS, nhu cầu và lợi

ích của xã hội

Theo sự hướng dẫn của GV, HS được chủ động lựa chọn vấn đề mà mính quan tâm, ham thìch, tự lực tiến hành nghiên cứu giải quyết vấn đề và trính bày kết

quả Đó là đặc trưng “lấy HS làm trung tâm” theo nghĩa đầy đủ của thuật ngữ này

Việc nghiên cứu có thể tiến hành theo cá nhân hoặc theo nhóm nhỏ

Các chủ đề / nội dung tím hiểu, nghiên cứu có thể do HS tự đề xuất hoặc lựa chọn trong số các chủ đề / nội dung GV giới thiệu, định hướng Các chủ đề / nội dung cần gắn với nhu cầu, lợi ìch của người học cũng như của thực tiễn, xã hội Điều

này làm cho kiến thức có tình ứng dụng cao và người học hiểu được giá trị, tác dụng,

sự cần thiết của những kiến thức đó trong thực tiễn, xã hội

Nhấn mạnh đến sự quan tâm, hứng thú cũng như lợi ìch của HS, GV cần thiết

kế các tính huống học tập sao cho kìch thìch lôi cuốn được sự tham gia tìch cực, chủ động của người học và đảm bảo nguyên tắc phân hóa trong dạy học

1.3.2.4 Dạy và học coi trọng hướng dẫn tìm tòi

Việc coi trong hướng dẫn tím tòi là giúp HS phát triển kĩ năng giải quyết vấn

đề và nhấn mạnh rằng HS có thể học được phương pháp học thông qua hoạt động Dấu hiệu đặc trưng này có thể áp dụng ngay cho HS nhỏ tuổi nếu có tài liệu cụ thể và

có sự giúp đỡ của GV, đạt hiệu quả với những HS ở các lớp cao hơn ví các em có khả năng làm việc độc lập, tự giác, tư duy logic, khả năng phân tìch, tổng hợp, đánh giá bản thân

Một nhiệm vụ học tập tốt là nhiệm vụ đặt ra thách thức với người học Nhiệm

vụ không nên quá dễ sẽ tạo ra sự nhàm chán, thậm chì chán nản Nhiệm vụ cũng không nên quá khó sẽ gây ra sự lo lắng, tâm lý sợ thất bại đối với HS Để đạt được sự cân bằng, các nhiệm vụ cần đa dạng và thiết kế riêng cho từng đối tượng, từng trính

độ trong điều kiện cho phép Mỗi nhiệm vụ thách thức sẽ tạo ra nhu cầu cần hỗ trợ

GV cần quan sát để có sự hỗ trợ kịp thời

1.3.2.5 Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò

Trong dạy và học tìch cực, đánh giá không chỉ nhằm mục đìch nhận định tính trạng và điều chỉnh hoạt động của HS mà còn đồng thời tạo điều kiện nhận định thực trạng và điều chỉnh hoạt động của GV

Tự đánh giá là một hính thức đánh giá mà HS tự liên hệ phần nhiệm vụ đã thực hiện với các mục tiêu của quá trính học tập Tự đánh giá không chỉ đơn thuần là

tự cho mính điểm số mà là sự đánh giá những nỗ lực, quá trính và kết quả Mức độ cao hơn là HS có thể phản hồi lại quá trính học của mính Biết tự đánh giá người học

sẽ chủ động xem xét lại quá trính, kết quả học tập của mính, để tự điều chỉnh cách học, xác định động cơ học tập, lập kế hoạch để tự nâng cao kết quả học tập

Cùng với tự đánh giá, GV cần tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau hau còn gọi

là đánh giá “đồng đẳng” Đánh giá đồng đẳng dựa trên các tiêu chì do GV cung cấp

Cách đánh giá này không chỉ giúp HS đánh giá kết quả của mính mà thông qua đó có

sự so sánh nhín lại kết quả học tập của chình mính, từ đó còn có sự điều chỉnh cách

giải quyết vấn đề, cách học, chia sẻ kinh nghiệm từ kết quả học tập của mính và của bạn, thúc đẩy kết quả học tập tốt hơn

Kết hợp đánh giá của thầy và đánh giá của trò giúp GV cũng có điều kiện nhín nhận chình mính để điều chỉnh cách dạy

Dạy học tìch cực nhằm đáp ứng mục tiêu đào tạo người lao động năng động, sáng tạo thìch nghi với mọi hoàn cảnh trong đời sống, xã hội Do vậy, kiểm tra đánh giá không chỉ dừng lại ở yêu cầu ghi nhớ tái hiện kiến thức, lặp lại kĩ năng đã học mà phải phát triển ở người học tư duy logic, tư duy phê phán, khả năng phân tìch, tổng hợp, đánh giá, giải quyết vấn đề mà thực tiễn cuộc sống đặt ra. [5]

1.4 Những vấn đề lý luận về dạy giải BTVL

1.4.1 Khái niệm bài tập vật lí

Trong dạy học vật lì, bài tập vật lì có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc củng cố, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến thức về mặt lý thuyết và rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần vào việc giáo dục tổng hợp và hướng nghiệp Hoạt động giải bài tập vật lì không những là một trong những cách thức để HS vận dụng kiến thức cũ mà còn có thể giúp cho HS tự lực phát hiện

ra kiến thức mới, qua đó tạo cơ sở cho tình tự lực, tìch cực trong học tập của HS Bài tập vật lì được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết, bằng những suy lý lôgic, phép toán và thì nghiệm trên cơ sở các khái niệm, các thuyết, các định luật và các phương pháp vật lì

Theo nghĩa rộng, bài tập vật lì được hiểu là vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa chình là bài tập đối với HS Sự tư duy, tím tòi, giải quyết vấn đề gặp phải đó là HS đã giải bài bài tập

1.4.2 Tác dụng của BTVL trong hoạt động dạy học vật lí

Mục tiêu của dạy học vật lì ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy

đủ cho HS những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho HS có thể vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập Để đạt được những nhiệm vụ trên đồi hỏi HS phải được rèn luyện một cách thường xuyên, kết hợp nhiều phương pháp Bài tập vật lì là một trong những phương pháp được vận dụng có hiệu quả

Quốc Gia, 2006

trong dạy học vật lì Nó có một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lì ở phổ thông Tùy thuộc vào những tính huống cụ thể, bài tập vật lì được sử dụng theo các mục đìch khác nhau. [6]

- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiện cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho HS nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội được kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

- Bài tập vật lí là một phương tiện để HS rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ học tập với thực tế

- Bài tập vật lí là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS

Bởi ví, giải bài tập vật lì là một hính thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong quá trính làm bài tập, HS phải phân tìch điều kiện đầu bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện các tình toán, khi cần thiết phải tiến hành các thì nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc theo một hàm số nào đó giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mính Trong những điều kiện đó tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực tự làm việc của HS được nâng cao

- Bài tập vật lí là một phương tiện để củng cố, ôn tập kiến thức đã học một cách sinh động và hiệu quả

Khi giải các bài tập, đòi hỏi HS phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, cũng có khi bài tập đòi hỏi sự vận dụng kiến tổng hợp của cả một chương hay một phần của chương trính Do vậy, HS sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ tốt hơn các kiến thức đã học và không thụ động tiếp thu các kiến thức mới Mặt khác, thông qua đó GV có thể đánh giá chình xác về mức độ nhận thức của HS, đồng thời phát hiện được những “lỗ hổng” về mặt kiến thức của HS Từ đó, GV có những điều chỉnh kịp thời trong phương pháp giảng dạy cũng như việc kiểm tra đánh giá, điều chỉnh lượng kiến thức sao cho phù hợp với từng đối tượng HS

- Thông qua việc giải bài tập vật lí có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, sự kiên trì cũng như tinh thần vượt khó

- Bài tập vật lí là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS một cách chính xác

Việc giải bài tập vật lì đôi khi không phải là một việc đơn giản và nhẹ nhàng đối với HS Việc giải bài tập vật lì đòi hỏi HS phải nỗ lực vượt qua những khó khăn đặt ra và để làm được điều đó yêu cầu HS phải ghi nhớ các kiến thức đã học và vận dụng trong những tính huống cụ thể Nhưng việc giải bài tập vật lì thành công cũng luôn đem đến cho HS sự say mê, niềm phấn khởi và tăng thêm sự yêu thìch của HS đối với bộ môn vật lì

1.4.3 Sử dụng BTVL trong dạy học vật lý

1.4.3.1 Những yêu cầu chung trong dạy học về BTVL

Cần dự tình kế hoạch về việc sử dụng BTVL trong dạy học, với từng đề tài, từng tiết học Xác định mục đìch sử dụng bài tập, các mục đìch có thể là:

- Dùng bài tập làm xuất hiện vấn đề trong các tiết nghiên cứu tài liệu mới

- Dùng bài tập hình thành kiến thức mới

- Dùng bài tập củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lý thuyết đã học

- Lựa chọn bài tập điển hình nhằm hướng dẫn HS vận dụng kiến thức đã học

để giải, từ đó hình thành phương pháp giải chung cho mỗi loại bài tập đó

- Dùng bài tập để kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của HS

- Sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và mục đích sử dụng trong tiến trình dạy học

- Kế hoạch sử dụng BTVL trong dạy học [7]

STT bài

trong SGK

Nội dung tiết học

Ra bài tập và giải ngay

tại lớp Ra về nhà

các bài tập

Giải ở lớp các bài tập

đã ra về nhà

Hình thành kiến thức mới Củng cố

Dạy cho HS biết vận dụng kiến thức để giải quyết về đặt ra, rèn cho HS kỹ năng giải những bài toán cơ bản

Coi trọng việc phát triển tư duy

1.4.3.2 Phân loại BTVL

Có nhiều cách phân loại BTVL dựa trên cơ sở khác nhau Trong nghiên cứu của mính, chúng tôi phân loại bài tập vật lì theo nội dung; theo yêu cầu phát triển tư duy; theo phương thức cho điều kiện của bài toán hay theo phương thức giải

Trên cơ sở đó, chúng tôi có bảng phân loại bài tập vật lì (xem sơ đồ 1.2). [8]

GD, Hà Nội, 1978

a Phân loại theo nội dung của bài tập vật lí

• Theo đề tài của tài liệu vật lí

Bài tập vật lì theo đó được phân biệt thành các bài tập cơ học, điện học, nhiệt học, quang học … Các bài tập này thường xuất hiện ngay sau khi nghiên cứu tài liệu mới về một vấn đề nào đó Sự phân chia này chỉ mang tình chất quy ước, bởi ví kiến thức được sử dụng trong giả thiết của bài tập vật lì thường không chỉ lấy ở một chương mà có thể lấy ở những phần khác nhau trong chương trính vật lì đã học

• Bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có nội dung cụ thể

Bài tập vật lì có nội dung trừu tượng là những bài tập trong điều kiện của nó, bản chất vật lì của hiện tượng đã được nêu lên, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt Bài tập loại này sẽ giúp HS nhận ra cần phải sử dụng những công thức, định luật hay kiến thức vật lì nào để giải quyết bài tập đó Do đó, bài tập loại này thường được áp dụng cho HS tập dượt, vận dụng các công thức vừa học

Bài tập có nội dung cụ thể là bài tập mà trong điều kiện của nó, những số liệu chi tiết của bài tập đã được nêu cụ thể còn bản chất vật lì của hiện tượng vật lì chưa được sáng tỏ Khi giải bài tập vật lì loại này, HS phải nhận ra rõ bản chất của hiện

tượng vật lì và phải phân tìch các dữ kiện để làm sáng tỏ vấn đề

• Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp

Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp là loại bài tập mà nội dung của nó chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật, sản xuất công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, về giao thông liên lạc… Bài tập loại này sẽ giúp HS liên hệ được lý thuyết với thực hành, học tập với thực tiễn của cuộc sống, cho HS thấy được khoa học vật lì ở xung quanh chúng ta

• Bài tập có nội dung lịch sử

Bài tập có nội dung lịch sử là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử, những dữ kiện về các thì nghiệm vật lì cổ điển, về những phát minh sáng chế hay về những câu chuyện có tình chất lịch sử

• Bài tập vui

Bài tập vui là những bài tập sử dụng những dữ kiện, hiện tượng kí lạ hoặc vui, dì dỏm, hài hước… Loại bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của HS

b Phân loại theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải

- Bài tập định tính

Bài tập định tình là những bài tập khi giải, HS chỉ phải làm những phép tình đơn giản hoặc có thể nhẩm được HS muốn giải được bài tập loại này phải thực hiện những phép suy luận lôgic Do đó, HS phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lì và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể Qua đó, HS đưa được lý thuyết vào đời sống xung quanh Chình ví vậy, những bài tập loại này làm tăng thêm hứng thú cho môn học, tạo điều kiện cho việc phát triển và rèn luyện khả năng quan sát ở HS Bài tập loại này thường được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lý thuyết và trong khi củng cố, ôn tập kiến thức cho

Bài tập tình toán tổng hợp là loại bài tập mà muốn giải được thí yêu cầu ta phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, công thức Bài tập loại này giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau của chương trính, biết phân tìch và lựa chọn kiến thức đã học để giải quyết vấn đề do bài tập đặt ra

- Bài tập thí nghiệm

Bài tập thì nghiệm là loại bài tập đòi hỏi phải làm thì nghiệm để kiểm chứng lời giải bằng lý thuyết hoặc tím những số liệu cần thiết cho bài tập Bài tập thì nghiệm có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý luận và thực tiễn

- Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tím trong đồ thị đã cho trước hoặc ngược lại Bài tập đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trính diễn biến của hiện tượng đã nêu trong bài tập

- Bài tập trắc nghiệm khách quan

Bài tập dạng trắc nhiệm khách quan thường dùng để kiểm tra kiến thức trong một phạm vi rộng, số lượng người được kiểm tra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc vào người chấm Bài tập dạng này yêu cầu HS phải nhớ, hiểu

và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan

c Phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy trong quá trình dạy học

• Bài tập luyện tập

Bài tập luyện tập là loại bài tập dùng để rèn luyện cho HS áp dụng được những kiến thức xác định để giải từng bài tập theo mẫu xác định Ở đó không đòi hỏi HS phải tư duy sáng tạo mà chủ yếu để cho HS luyện tập, nắm vững được cách giải đối với một loại bài tập xác định đã được chỉ dẫn

• Bài tập sáng tạo

Bài tập sáng tạo là loại bài tập để phát triển tư duy sáng tạo cho HS bao gồm:

+ Bài tập nghiên cứu: khi cần giải thìch một hiện tượng chưa biết trên cơ sở

mô hính trừu tượng thìch hợp từ lý thuyết vật lì

+ Bài tập thiết kế: bài tập loại này là bài tập xây dựng mô hính thực nghiệm

để kiểm tra kết quả rút ra được từ lý thuyết

1.4.3.3 Lựa chọn BTVL

a Căn cứ để lựa chọn BTVL

Mục đìch sử dụng

Trính độ xuất phát của HS

Thời gian cho phép sử dụng

b Số lượng và nội dung bài tập được lựa chọn cần đáp ứng các yêu cầu sau

Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài tập

Hệ thống bài tập bao gồm nhiều thể loại

- Chú ý thìch đáng về số lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp HS vượt qua những khó khăn chủ yếu, khắc phục những sai lầm phổ biến

- Các bài tập đưa ra phải có tình hệ thống

- Các bài tập phải đảm bảo tình vừa sức đối với HS đại trà, đồng thời có chú ý tới sự phân hóa HS

có thể thấy được cái phải tím có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó

đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tím với những cái đã biết, tức là tím được lời giải đáp

Các công thức, phương thức mà ta xác lập được dựa theo các kiến thức vật lý

và điều kiện cụ thể của bài toán là sự biểu diễn những mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý Trong các phương trính đó, tùy theo điều kiện của đề bài cụ thể

mà có thể đại lượng này là đại lượng đã cho, đại lượng kia là đại lượng chưa biết và

có thể đại lượng khác nữa chưa biết Nó không phải là cái đề bài hỏi, nhưng cũng kông phải là đại lượng đã cho

Sự thực hiện hai phần việc này có thể theo trính tự như trong vì dụ trên, nhưng cũng có thể xen kẽ, hòa lẫn với nhau Dù trong trường hợp nào thí về mặt vật

lý điều mấu chốt quan trọng của việc giải bài toán vẫn là phải xác lập được những mối liên hệ cụ thể cần thiết của cái phải tím và cái đã cho dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán

Sự nắm vững lời giải bài toán vật lý phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi:

- Việc giải bài toán này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào?

- Sự xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý gì, vào điều kiện cụ thể gì của bài toán?

Sự nắm vững như vậy của người GV vật lý sẽ giúp cho sự định hướng phương pháp dạy giải bài toán một cách đúng đắn và có hiệu quả

Đối với những bài toán đơn giản thí khi vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán ta có thể thấy ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tím với cái đã cho Chẳng hạn có thể dẫn ra ngay một công thức vật lý mà trong đó

có chứa đại lượng phải tím cùng với các đại lượng khác đều là các đại luợng đã cho hoặc đã biết Nhưng đối với các bài toán phức tạp hơn thí thường không thể dẫn ra ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tím và cái đã cho mà phải dựa trên một

số các mối liên hệ cơ bản trong đó có chứa yếu tố phải tím hoặc yếu tố đã cho cùng với các yếu tố khác chưa cho biết, rồi tiếp tục luận giải để đi tới X Lập được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tím chỉ với các cái đã cho

Trong sự vận hành các mối liên hệ cơ bản để đi đến xác định được cái phải tím ta thấy có vai trò quan trọng của các kiến thức, kỹ năng toán học cùng với những kiến thức vật lý Sự nắm vững lời giải một bài toán vật lý phức tạp phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi: Sơ đồ tiến trính luận giải để từ những mối liên hệ cơ bản đã xác lập được đi đến kết quả cuối cùng của việc giải bài toán là như thế nào?

Trong nhiều bài toán vật lý, khó khăn chủ yếu đối với HS có thể là ở khâu vận dụng kiến thức toán học GV vật lý cần thấy rõ điều đó để có thể hướng dẫn giúp đỡ HS đúng chỗ cần thiết nhất

Đối với các bài tập định tình, không cần phải tình toán quá phức tạp, nhưng vẫn cần có sự tư duy lôgic từng bước để đi đến kết luận cuối cùng Trong những trường hợp này ta cũng có thể mô hính hóa tiến trính luận bằng một sơ đồ khái quát

Dưới đây là một vì dụ diễn tả quá trính luận giải như sau: Nhờ mối liên hệ (1) rút ra kết luận a Dựa trên kết luận a cùng với mối liên hệ (2) rút ra kết luận b Dựa trên kết luận b cùng với mối liên hệ (3) rút ra kết luận cuối cùng c

Sơ đồ 1.3: Sơ đồ tiến trình luận giải

Đối với các “bài toán thí nghiệm” có đặc điểm nghiên cứu thực nghiệm về

một sự liên hệ phụ thuộc nào đó thí quá trính giải bài toán chình là quá trính làm rõ

những điều kiện mà trong đó mối liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra, ta xác định phương án thì nghiệm cho phép thu lượm những thông tin cần thiết cho sự khảo sát về sự liên hệ phụ thuộc đó; nắm vững những dụng cụ đo lường cần sử dụng; lắp ráp các dụng cụ; tiến hành thì nghiệm và ghi lại các kết quả quan sát; đo cần thiết, xử lý kết quả; kết luận về sự liên hệ phụ thuộc nghiên cứu

Không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng để giải quyết được mọi BTVL Tuy nhiên từ sự phân tìch về thực chất hoạt động giải BTVL như trính bày ở trên, ta có thể chỉ ra những nét khái quát, xem như một sơ đồ định hướng các bước chung của tiến trính giải một BTVL Theo các bước chung của tiến trính giải một BTVL, GV có thể kiểm tra hoạt động của HS và có thể giúp đỡ định hướng hành động giải bài tập của HS một cách có hiệu quả Nói chung, tiến trính giải một BTVL trải qua các bước như sau: [9]

Bước 1: Tím hiểu đề bài

- Đọc, ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm

- Mô tả lại tình huống được nêu trong bài, vẽ hình minh họa

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết

Bước 2: Xây dựng lập luận để xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu

xuất phát và các dữ liệu phải tím

- Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lý của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức có liên quan

- Xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể của các dữ liệu xuất phát và của cái phải tìm

- Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết, sao cho thấy được có mối liên hệ giữa cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó hy vọng có thể rút ra cái cần tìm

Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tình

- Xây dựng lập luận trong giải bài tập giải thích hiện tượng

- Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế

- Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một định luật vật lý

- Thực hiện phép suy luận logic, luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý tổng quát, tiền đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận về hiện tượng được nêu ra

- Xây dựng lập luận trong giải bài tập dự đoán hiện tượng

- Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được thực hiện gì xảy

ra và xảy ra như thế nào

- Ta thực hiện suy luận lôgic, thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền

đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng)

- Trong trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng

Xây dựng lập luận trong bài tập định lượng Có thể có hai phương pháp xây dựng lập luận:

Suy luận toán học, đưa đến công thức chỉ chứa đại lượng phải tím với các đại lượng đã cho

Bước 3: Luận giải

Từ các mối liên hệ cần thiết đã xác lập được, tiếp tục luận giải, tình toán để rút ra kết quả cần tím

Bước 4: Kiểm tra, xác nhận, kết quả

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không

- Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp không

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế xem có phù hợp không

- Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không

- Giải bài toán theo một cách khác xem có cho cùng kết quả không

Trong thực tế giải các bài tậpvật lý ta thấy không nhất thiết có sự tách bạch một cách cứng nhắc giữa bước thứ ba với bước thứ hai đã trính bày ở trên Không phải bao giờ người ta cũng xác lập xong xuôi hệ phương trính rồi mới bắt đầu luận giải với hệ phương trính để rút ra kết quả cần tím Có thể là sau khi xác lập được mối liên hệ vật lý cụ thể nào đó, người ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ

đó (biến đổi phương trính đó) rồi tiếp sau đó lại xác lập các mối liên hệ (các phương trính) cần thiết tiếp theo Tuy nhiên như đã nói ở mục trước, ở đây vẫn thể hiện hai hoạt động kế tiếp nhau Đó là việc vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài tập để xác lập một mối liên hệ cơ bản cụ thể nào đó và việc luận giải này có thể cho phép xác lập được các mối liên hệ mới, xem như là hệ quả của các mối liên

hệ đã xác lập được trước đó Tất cả các mối liên hệ này hợp thành hệ thống các mối liên hệ (hệ phương trính) cần thiết cho việc rút ra cái cần tím Ví vậy là nếu khái quát hóa phương pháp giải bài toán đã cho thí ta vẫn có thể chỉ ra được đâu là hệ thống những mối liên hệ (hệ phương trính) cần xác lập được (để rồi sự luận giải từ

đó sẽ cho phép rút ra được kết quả cần tím) và đâu là bản thân sự luận giải tình toán xuất phát từ hệ thống, các mối liên hệ (hệ phương trính) đã xác lập để rút ra kết quả cần tím

1.4.5 Hướng dẫn HS giải BTVL

1.4.5.1 Định hướng hành động của HS giải BTVL

Muốn hướng dẫn HS giải một bài toán cụ thể nào đó thí dĩ nhiên là GV phải giải được bài toán đó, nhưng như vậy chưa đủ Muốn cho việc hướng dẫn giải bài

toán được định hướng một cách đúng đắn GV phải phân tìch được phương pháp giải bài toán cụ thể, bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy logic giải bài toán vật

lý để xem xét việc giải bài toán cụ thể này Mặt khác phải xuất phát từ mục đìch sư phạm cụ thể của việc cho HS giải bài toán để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp Nói cách khác, cơ sở khoa học để suy nghĩ xác định phương pháp hướng dẫn HS giải một bài toán vật lý cụ thể nào đó là những hiểu biết khoa học về tư duy giải bài toán vật lý cụ được vận dụng vào việc phân tìch phương pháp giải bài toán cụ thể này và những hiểu biết về đặc điểm của các kiểu hướng dẫn giải toán, tương ứng với các mục đìch sư phạm khác nhau Ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.4: Sơ đồ hướng dẫn HS giải toán

Tư duy giải

bài toán vật lý

Phân tìch phương pháp giải bài toán cụ thể

Mục đìch sư phạm Xác định kiểu hướng dẫn

Phương pháp hướng dẫn giải bài toán cụ thể

1.4.5.2 Các kiểu hướng dẫn HS giải BTVL

a Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit)

Sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có thường được gọi là hướng dẫn angôrit Ở đây thuật ngữ angôrit được dùng với nghĩa là một quy tắc hành động được xác định một cách rõ ràng, chình xác và chặt chẽ, trong đó chỉ cần chỉ rõ thực hiện những hành động nào và theo trính tự nào để đi đến kết quả. [10]

Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trính tự thực hiện các hành động đó để kết quả mong muốn

Kiểu hướng dẫn angôrit không đòi hỏi HS phải tự mính tím tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi GV phải phân tìch một cách khoa học việc giải bài toán, để xác định được một trính tự chình xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được một bài toán và phải đảm bảo cho các hành động đó là

[10] Thái Duy Tuyên Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXBGD, Hà Nội, 2008

những hành động sơ cấp đối với HS Nghĩa là, kiểu hướng dẫn giải bài toán này đòi hỏi phải xây dựng được angôrit giải bài toán

Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một loại bài toán điển hính nào đó, nhằm luyện tập cho HS kỹ năng giải một loại bài toán xác định nào đó Người ta xây dựng các angôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hính và luyện tập cho HS kỹ năng giải các loại bài toán đó dựa trên việc làm cho HS nắm được các angôrit giải

Kiểu hướng dẫn angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo cho HS giải được bài toán

đã được giao một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải toán của

HS có hiệu quả Tuy nhiên, nếu việc hướng dẫn HS giải bài toán luôn áp dụng kiểu hướng dẫn angôrit thí HS chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đặc điểm có sẵn, do đó ìt có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tím tòi, sáng tạo, sự phát triển tư duy sáng tạo của HS bị hạn chế

Việc truyền đạt cho HS angôrit giải một bài toán xác định có thể theo những cách khác nhau Có thể chỉ dẫn cho HS angôrit giải dưới dạng có sẵn Qua việc giải một bài toán mẫu GV phân tìch phương pháp giải và chỉ dẫn cho HS angôrit giải loại bài toán đó rồi cho HS tập áp dụng để giải các bài toán tiếp theo Đối với những lớp HS khá thí để tăng cường rèn luyện tư duy HS trong quá trính giải bài toán, người ta có thể lôi cuốn HS tham gia vào quá trính xây dựng angôrit chung để giải loại bài toán đã cho Thông qua việc phân tìch những bài toán đầu tiên có thể yêu cầu HS tự vạch ra angôrit giải loại bài toán rồi áp dụng vào việc giải các bài toán tiếp theo Trong trường hợp lớp HS yếu, có thể là HS chưa áp dụng được ngay angôrit đã được đưa ra cho HS thí GV cần đưa ra những bài luyện tập riêng nhằm đảm bảo cho HS thực hiện được những chỉ dẫn riêng lẻ trong angôrit giải này (đảm bảo cho HS nắm vững những hành động sơ cấp) để tạo điều kiện cho HS có thể áp dụng được angôrit đã cho [11]

b Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn ơrixtic)

Hướng dẫn tím tòi là kiểu hướng dẫn mang tình chất gợi ý cho HS suy nghĩ tím tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn cho HS chỉ việc chấp

[11] Thái Duy Tuyên Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXBGD, Hà Nội, 2008

hành các hành động theo một mẫu đã có để xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả

Kiểu hướng dẫn tím tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn

để giải được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy HS, muốn tạo điều kiện để HS tự lực tím tòi cách giải quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tính trạng GV làm thay HS trong việc giải toán Nhưng ví kiểu hướng dẫn này đòi hỏi HS phải tự lực tím tòi cách giải quyết chứ không phải là HS chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng có thể đảm bảo cho HS giải được một bài toán một cách chắc chắn

Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chình là ở chỗ hướng dẫn của GV phải sao cho không được đưa HS đến chỗ chỉ còn việc thực hành các hành động theo mẫu, nhưng đồng thời sự hướng dẫn đó lại không thể là một sự hướng dẫn viển vông, quá chung chung không giúp ìch được cho sự định hướng tư duy của HS Nó phải có tác dụng hướng tư duy của HS vào phạm vi cần và có thể tím tòi phát hiện cách giải quyết. [12]

c Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trính hóa cũng là sự hướng dẫn cho HS tự tím tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho HS cái có sẵn) Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tím tòi giải quyết vấn đề Nếu HS không được áp dụng được thí sự giúp đỡ tiếp theo của GV là

sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi

ý thêm cho HS, để thu hẹp hơn phạm vi phải tím tòi, giải quyết cho vừa với sức HS Nếu HS vẫn không đủ khả năng tự lực tím tòi giải quyết thí hướng dẫn của GV chuyển thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS hoàn thành được yêu cầu của một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu HS tự lực tím tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần thí GV lại giúp đỡ thêm Cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trính hoạt động giải bài toán của HS , nhằm giúp cho HS tự giải một bài toán đã cho, đồng thời

[12] Thái Duy Tuyên Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXB GD, Hà Nội, 2008

dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá trính giải bài toán Kiểu hướng dẫn này có ưu điểm là kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu như:

- Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải bài toán vật lý

- Đảm bảo cho HS giải được bài toán đã cho.Tuy nhiên, sự hướng dẫn như vậy đòi hỏi phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán của HS Không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn có thể soạn sẵn, mà phải kết hợp được việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của HS để điều chỉnh sự giúp đỡ thích ứng với trình độ HS [13]

1.5 Vai trò, ý nghĩa của công nghệ thông tin trong dạy học

Thế giới bước vào kỷ nguyên mới nhờ tiến bộ nhanh chóng của việc ứng dụng CNTT vào tất cả các lĩnh vực Trong giáo dục – đào tạo, CNTT đã góp phần hiện đại hóa phương tiện, thiết bị dạy học góp phần đổi mới PPDH

1.5.1 Dạy và học theo quan điểm công nghệ thông tin

Theo quan điểm thông tin, học là một quá trính thu nhận thông tin có định hướng, có sự tái tạo và phát triển thông tin; dạy là phát thông tin và giữ người học thực hiện quá trính trên một cách có hiệu quả. [14]

Trong quan niệm CNTT, đổi mới PPDH, người ta tím những “phương pháp làm tăng giá trị lượng tin, trao đổi thông tin nhanh hơn, nhiều hơn và hiệu quả hơn”

Nhờ có sự phát triển của khoa học kỹ thuật, quá trính dạy học đã sử dụng PTDH sau đây:

- Phim chiếu để giảng bài với đèn chiếu Overhead

- Phần mềm hỗ trợ bài giảng, minh họa trên lớp với LCD – Project

- Phần mềm dạy học giúp HS học trên lớp và ở nhà

- Công nghệ kiểm tra, đánh giá bằng thực nghiệm trên máy tính

- Sử dụng mạng Internet, thiết bị đa phương tiện (multimedia), networking để dạy học

Dạy học với phương tiện hiện đại trên sẽ có các ưu thế sau:

- GV chuẩn bị bài dạy một lần thì có thể sử dụng được nhiều lần

[13] Thái Duy Tuyên Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXBGD, Hà Nội, 2008

[14] Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính và phân tích băng hình nghiên cứu các hiện tượng vật lý

trong dạy học vật lý ở phổ thông, Tạp chì nghiên cứu giáo dục số 11, 1999

- Các phần mềm dạy học có thể thực hiện các thí nghiệm ảo, sẽ thay thế GV giảng dạy thực hành, tăng tính năng động cho người học, giúp HS học theo khả năng

- Các phương tiện hiện đại sẽ tạo ra khả năng để GV trình bày bài giảng của mình sinh động hơn, dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi nhanh chóng của khoa học hiện đại

- Các phương tiện sẽ hỗ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt đối với các phần khó giảng, những khái niệm phức tạp

- HS không bị thụ động, có nhiều thời gian nghe giảng để đào sâu suy nghĩ….và điều quan trọng hơn là nhiều HS được dự và nghe giảng bài của nhiều GV giỏi

Sử dụng phần mềm dạy học làm phương tiện dạy hỗ trợ dạy học một cách hợp lý sẽ cho hiệu quả cao, bởi lẽ khi sử dụng phần mềm dạy học bài giảng sẽ sinh động hơn, sự tương tác hai chiều đuợc thiết lập, HS được giải phóng khỏi những công việc thủ công vụn vặt, tốn thời gian, dễ nhầm lẫn, nên có điều kiện đi sâu vào bản chất bài học

Sử dụng CNTT để dạy học, PPDH cũng thay đổi, GV là người hướng dẫn HS học tập chứ không đơn thuần chỉ là người rót thông tin vào đầu HS GV cũng phải học tập thường xuyên để nâng cao trính độ về CNTT, sử dụng có hiệu quả CNTT trong học tập HS có thể lấy thông tin từ nhiều nguồn phong phú khác nhau Lúc này

HS phải biết đánh giá và lựa chọn thông tin, không còn chỉ đơn thuần nhận thông tin một cách thụ động ví nguồn thông tin vô cùng phong phú

1.5.2 Công nghệ thông tin với vai trò phương tiện, thiết bị dạy học

CNTT với vai trò phương tiện, thiết bị dạy học cần đảm bảo các yêu cầu: [15]

- Sử dụng CNTT như công cụ dạy học cần được đặt trong toàn bộ hệ thống các PPDH nhằm phát huy sức mạnh tổng hợp của cả hệ thống đó

- Mỗi PPDH đều có những chỗ mạnh, chỗ yếu, ta cần phải phát huy những chỗ mạnh, hạn chế những chỗ yếu của mỗi phương pháp

[15] Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính và phân tích băng hình nghiên cứu các hiện tượng vật lý

trong dạy học vật lý ở phổ thông, Tạp chì nghiên cứu giáo dục số 11, 1999

- Phát huy vai trò của người thầy trong quá trình sử dụng CNTT như PTDH, thiết bị dạy học ta vẫn cần tìm cách phát huy tác dụng của GV nhưng theo những hướng không hoàn toàn giống nhau như trong dạy học thông thường GV cần lập kế hoạch cho những hoạt động của mình trước, trong và sau khi HS học tập trên máy vi tính

- Sử dụng CNTT như PTDH, thiết bị dạy học, không phải chỉ nhằm thí điểm dạy học với CNTT mà còn góp phần dạy học về CNTT Hiệu quả của việc sử dụng máy vi tính ngay trong quá trình dạy học có tác dụng gây động cơ học tập những nội dung tin học Vả lại chính những nội dung của tin học và công cụ của tin học cũng

là một trong những nội dung tin học cần truyền thụ Để phát huy tác dụng tích cực của việc sử dụng CNTT và việc sử dụng tin học ở những lúc thích hợp (không nhất thiết là ngay khi dạy học trên máy) GV có thể bình luận về hiệu quả của máy vi tính,

về vai trò của con người thể hiện trong việc lập trình

1.6 Cơ sở lý thuyết về việc sử dụng mô hình trong dạy học

1.6.1 Định nghĩa mô hình

Kiến thức và sự hiểu biết của các nhà khoa học về thế giới thường được thể hiện trong các mô hính Có rất nhiều định nghĩa về mô hính, theo định nghĩa của David W Stockburger[16] thí “Mô hính là sự biểu diễn của nội dung về thuộc tình bản chất của sự vật hiện tượng trong thế giới thực” Cũng theo ông, mô hính có hai dạng chình Thứ nhất là mô hính vật lý, thì dụ như mô hính máy bay, bản thiết kế kiến trúc của toà nhà Thứ hai là mô hính kì tự, thì dụ như chữ viết, chương trính máy tình hay phương trính toán học

Trong Vâ ̣t lý ho ̣c , V.A Stopho đã đi ̣nh nghĩa mô hình như sau : “Mô hính là một hệ thống được hính dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tình bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo

nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hính sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng.”

Mô hính chỉ phản ánh một số thuộc tình bản chất của sự vật, hiện tượng được nghiên cứu Điều này cho thấy là một sự vật, hiện tượng có thể được phản ánh bởi

[16] David W.Stockburger, Introductory Statistics: Concepts, Models, and Applications, Emeritus Professor, Missouri State University

nhiều mô hính khác nhau, trong đó mỗi mô hính thể hiện một vài thuộc tình mà ta quan tâm và theo từng cách tiếp cận khác nhau của người xây dựng mô hính Vậy

mô hính không đồng nhất với sự vật, hiện tượng mà nó phản ánh

1.6.2 Chức năng của mô hình trong Vật lý học

Thế giới vật chất rất phong phú và đa dạng nhưng lại có tình thống nhất Rất nhiều sự vật, hiện tượng đã được mô hính hóa trong trì tưởng tượng của con người

để từ đó khám phá ra những mối quan hệ mới mà trước đó chưa ai biết đến Các nhà khoa học với hướng tiếp cận khác nhau về những đối tượng khác nhau, nhưng trong một hoàn cảnh cụ thể thí đối tượng Vật lý được phản ánh hoàn toàn giống nhau về bản chất Phương trính sóng có thể là sự mô tả của sự lan truyền sóng âm trong không khì, cũng có thể mô tả sự truyền sóng điện từ trong chân không Điều đó thể hiện sự thống nhất của vật chất

Trong Vật lý học, mô hính có những chức năng chình như sau:

- Mô tả sự vật hiện tượng

- Giải thích các tính chất, hiện tượng có liên quan đến đối tượng

- Tiên đoán các tính chất và các hiện tượng mới

Mô hính trong Vật lý học có thể ứng dụng trong dạy học Vật lý Mô hính Vật

lý có tình trực quan, đơn giản, tương tự vật gốc, phản ánh một vài thuộc tình cơ bản trong điều kiện lý tưởng Quá trính dạy học không giống quá trính nghiên cứu khoa học về nhiều mặt Nghiên cứu khoa học nhằm mục đìch tím ra cái mới chưa từng có Dạy học nhằm đưa kiến thức sẵn có của nhân loại đến với người học, trong đó người học chưa từng biết đến kiến thức ấy Dựa trên những nội dung hay định luật có sẵn, người tổ chức giờ học đưa người học đến với kiến thức bằng cách thức riêng Nếu sử dụng mô hính Vật lý, người tổ chức giờ học có thể làm người học nhận thức một cách trực quan và tìch cực hơn dựa trên quá trính tương tác để nhận biết mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng hay quy luật vận động của sự vật, hiện tượng đó

1.6.3 Các loại mô hình Vật lý

Mô hính Vật lý thông thường được chia làm hai loại có chức năng khác nhau:

mô hính vật chất và mô hính lý thuyết

Mô hính vật chất thể hiện những đặc trưng của vật chất về mặt kiến trúc không gian, hính học, động lực học và được sử dụng ở giai đoạn đầu của nhận

thức (khi cần hính thành kiến thức kinh nghiệm hoặc những biểu tượng ban đầu về

sự vật)

Mô hính lý thuyết là những mô hính trừu tượng và được chia làm hai loại: mô hính kì hiệu và mô hính biểu tượng Mô hính kì hiệu thường thể hiện dưới dạng công thức toán học hay đồ thị Trong đó công thức toán học thay thế đối tượng nghiên cứu và đem lại thông tin cần thiết rất nhanh chóng Đồ thị cũng là một dạng

mô hính được sử dụng thường xuyên trong Vật lý học Các định luật Vật lý nhiều khi được xây dựng dựa vào đồ thị rồi mới suy ra công thức liên hệ giữa các đại lượng Đồ thị không chỉ đem lại thông tin về quan hệ phụ thuộc giữa các đại lượng

mà còn có khả năng đưa ra thông tin tiên đoán về quy luật vận động của sự vật, hiện tượng Thì dụ, khi quan sát đồ thị của dao động tắt dần ta có thể dự đoán biên độ dao động giảm theo quy luật hàm mũ

Mô hính biểu tượng là loại mô hính trừu tượng nhất, không thể hiện trong không gian thực mà chỉ hính thành trong tư duy Có nhiều đối tượng nghiên cứu cần được mô hính hóa dạng biểu tượng, thì dụ: mô hính trường điện từ, photon, mô hính phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khì, mô hính vật đen tuyệt đối

1.6.4 Phương pháp mô hình trong nghiên cứu Vật lý và các giai đoạn

Trong phương pháp mô hính, người ta xây dựng các mô hính mang những tình chất cơ bản của vật thể, hiện tượng, quá trính và mối quan hệ giữa chúng Việc nghiên cứu trên mô hính sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên đối tượng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hính sẽ chuyển sang cho đối tượng gốc, giúp ta thu được những thông tin mới về đối tượng gốc, dự đoán được tình chất, hiện tượng mới có thể có của đối tượng gốc

Nhín chung, phương pháp mô hính trong vật nghiên cứu Vật lý có các giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tượng gốc

Bằng quan sát thực nghiê ̣m , người ta xác đi ̣nh được mô ̣t tâ ̣p hợp những tính chất của đối tượng nghiên cứu Giai đoa ̣n này còn được go ̣i là tập hợp những dữ kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hính

Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

Do kết quả của sự tương tự, người ta xây dựng một mô hính sơ bộ, chưa đầy

đủ Mô hính này mới chỉ có trong óc người nghiên cứu Trong giai đoa ̣n này , trì tưởng tượng và trực giác giữ mô ̣t vai trò hết sức quan tro ̣ng Nó giúp người nghiên cứu rút ra những thuộc tình căn bản, những mối quan hệ cần thiết để tạo ra hính mẫu trong tư duy Dựa vào hính mẫu này nhà nghiên cứu xây dựng những mô hình thâ ̣t hoặc các mô hính kì hiệu Trong trường hợp mô hình lý tưởng , người ta thường đem đối chiếu mô hính trong tư duy với những vâ ̣t , những hiê ̣n tượng mà người ta quen biết

Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lý thuyết

Sau khi xây dựng mô hình , người ta áp dụng các phương pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hính và thu được kết quả và các thông tin mới Đối với mô hính vật chất người ta làm thì nghiệm thực trên mô hính, đối với

mô hính lý tưởng thí tiến hành các thao tác logic trong óc, tức là áp dụng những phép tình hay những phép suy luận logic trên các ký hiệu Người ta coi viê ̣c này như làm một thì nghiệm đặc biệt gọi là thì nghiệm lý tưởng Thì nghiệm lý tưởng tuy không có thâ ̣t nhưng có vai trò rất lớn trong khoa ho ̣c Theo Heisenbërg: Thì nghiệm đó được sáng ta ̣o ra để giải thích những vấn đề đă ̣c biê ̣t quan tro ̣ng , bất kể là thực tế

ta có thể thực hiê ̣n được thí nghiê ̣m đó hay không Dĩ nhiên, điều quan tro ̣ng là thí nghiê ̣m đó có thể thực hiê ̣n được về nguyên tắc mă ̣c dù kỹ thuâ ̣t thực nghiê ̣m của nó

có thể rất phức tạp

Trong phương pháp mô hính lý tưởng, người ta có thể dự đoán được sự vận động của mô hính trong những điều kiện xác định theo những quy luật riêng Kết quả cần thu được đó là những hệ quả của quá trính tương tác hoặc mức độ cụ thể trong từng phép thử với các điều kiện khác nhau Vật lý hiện đại phát triển đã cho thấy rằng mô hính đem lại kết quả nhanh chóng hơn và tương đối chình xác Điều này giúp cho quá trính tạo ra một phát minh hay sáng chế rút ngắn bớt thời gian, giảm chi phì và cũng đồng nghĩa với việc giảm bớt khó khăn trong lao động khoa học

Thì nghiệm lý tưởng thực chất là một thao tác logic , chứ không phải là mô ̣t phương pháp nghiên cứu khách quan , những kết quả trên mô hình phải được chuyển về đối tươ ̣ng nghiên cứu (đối tượng gốc) xem có phù hợp hay không