Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức phần Điện Từ học - Vật lí 11 Nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học vật lí cho học sinh Trung học phổ thông

1 MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thời đại bùng nổ tri thức. Trong thời đại đó, đất nước đứng trước nhiều thời cơ, vận hội nhưng cũng nhiều thách thức, mà ở đó sự thành công phụ thuộc chủ yếu vào năng lực tri thức và sáng tạo của con người. Trước những yêu cầu đó, Đảng ta đã coi Giáo dục - đào tạo là quốc sách hàng đầu. Trong đó, vấn đề giáo dục thế hệ trẻ trong nhà trường trở thành những con người mới phát triển toàn diện, lành mạnh cả về thể chất lẫn tinh thần là một trong những mục tiêu cần vươn tới. Từ đó mục đích giáo dục ở nước ta đã có xu hướng không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ kiến thức, kỹ năng loài người đã tích lũy được mà còn quan tâm đến việc thắp sáng ở học sinh niềm tin, năng lực sáng tạo, phương pháp tiếp cận các kiến thức, cách giải quyết vấn đề … Theo W. B. Yeats: “ Giáo dục không nhằm mục tiêu nhồi nhét kiến thức mà là thắp sáng niềm tin” [3]. Để thực hiện được điều này, chiến lược phát phát triển giáo dục 2001 - 2010, mục 5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáp dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy sáng tạo trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập …’’ [1]. Cũng như vậy, luật giáo dục 2005, Điều 5 mục 2 quy định: “Phương pháp giáo dục phải 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” [19]. 2 Chính vì vậy, việc rèn luyện phương pháp nhận thức khoa học bộ môn cho học sinh trong quá trình học tập là một trong hướng đi cần thực hiện. Vật lí là một bộ môn khoa học trong hệ thống các môn học ở nhà trường phổ thông. Nó cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về hiện tượng vật lí, các khái niệm, định luật, các thuyết… Trong thực tế, việc rèn luyện phương pháp nhận thức khoa học bộ môn Vật lí đã được Bộ giáo dục - đào tạo chỉ đạo, quan tâm và đã đưa vào việc viết SGK từ Vật lí 6, Vật lí 7. Tuy nhiên ở các trường phổ thông hiện nay việc áp dụng phương pháp nhận thức khoa học Vật lí trong dạy học còn chưa nhiều, chưa triệt để. Vì vậy đại đa số học sinh chỉ nắm được kiến thức khoa học nhưng chưa biết phương pháp để đi đến kiến thức ấy nên khi được tiếp cận các em còn tỏ ra lúng túng, bỡ ngỡ. Đồng thời, nhiều học sinh còn bộc lộ những yếu kém về chất lượng kiến thức, chưa biết vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn, quen với kiểu suy nghĩ rập khuôn, máy móc nên không linh hoạt trong việc điều chỉnh hướng suy nghĩ khi bắt gặp những trở ngại trong cuộc sống. Kiến thức phần “Điên từ học” có những khái niệm, hiện tượng vật lí, các ứng dụng khá quen thuộc và gần gũi với các em học sinh trong cuộc sống. Trong phần này có một số kiến thức có thể tổ chức hoạt động dạy học phỏng theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí. Với những lý do như trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức hoạt động dạy học phần “Điện từ học” - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí cho học sinh trung học phổ thông”. Theo các nhà tâm lý học sư phạm, giáo dục học và lý luận học trên thế giới, để làm cho nền giáo dục toàn dân phù hợp với những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, việc đổi mới cách thức hoạt động dạy học các bộ môn là một trong những vấn đề trọng tâm cần được nghiên cứu. Nhà tâm 3 lý học Mỹ J.Bruner cho rằng: “Hoạt động trí óc của HS và của các nhà bác học có cùng một bản chất (chỉ khác nhau về mức độ chứ không khác nhau về loại), vì vậy hợp lý hơn cả là xây dựng các môn khoa học phù hợp với cấu trúc nhận thức chính cái tri thức khoa học ấy. Học sinh khi nghiên cứu vật lí - họ là một nhà vật lí, và để HS đó dễ dàng nghiên cứu vật lí hơn thì họ phải hành động giống như nhà bác học vật lí” [4] Nguyễn Ngọc Quang đã nêu lên tư tưởng chuyển hóa phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học. Theo ông: “phương pháp khoa học bộ môn đã dần dần chuyển hóa thành phương pháp dạy học bộ môn đó; trong sự chuyển hóa này, phương pháp khoa học đã bị biến đổi đi cho phù hợp với những đặc điểm của chủ thể HS và những điều kiện của quá trình dạy học”[12]. Vật lí là một trong những khoa học bộ môn, phương pháp khoa học Vật lí có thể chuyển hóa thành phương pháp dạy học vật lí theo quy luật chung của nó. Trong những năm trước đây, trên thế giới đã xuất hiện một loạt hướng đi mới về mặt phương pháp dạy học như: dạy học nêu vấn đề, dạy học theo dự án, dạy học kiến tạo, dạy học theo trạm, dạy học chương trình hóa và algôrit hóa… Mỗi phương pháp dạy học mới đều có những mặt tích cực và đã góp phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng dạy học theo hướng rèn luyện phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy những phương pháp trên chưa đề cập đến cấu trúc của quá trình nhận thức khoa học Vật lí. Từ đó nảy ra trong chúng tôi ý định nghiên cứu đề tài theo hướng có thể khắc phục được tình trạng này. 4 Kiến thức phần “Điện từ học” cũng đã có các công trình nghiên cứu nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh. Nhưng chưa có ai nghiên cứu dạy nó theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí. Với những lý do như trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức hoạt động dạy học phần “Điện từ học” - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí cho học sinh trung học phổ thông”. II. Lịch sử vấn đề Theo V.V. Davuđov, thời gian trước đây tư tưởng của J.Bruner và những tư tưởng tương tự đã được các chuyên gia Mỹ, Anh thuộc tâm lý học sư phạm và lý luận dạy học như: V.Volle, A.Golet, J.xedle hưởng ứng. Tuy nhiên họ mới dừng ở mức nghiên cứu lý luận. Ở Liên Xô (cũ) hướng nghiên cứu này đã được các nhà sư phạm rất quan tâm. Đặc biệt là V.G.Razumovski trên cơ sở nghiên cứu CTNTKHVL đã đề nghị giảng dạy theo nguyên tắc chu trình. Ông đã cùng E.I.AFrina, H.A.Babaevva và tập thể các nhà sư phạm khác tổ chức thực nghiệm ở một số đề tài thuộc các phần cơ, nhiệt, điện… của chương trình phổ thông cơ sở và trung học Liên Xô (cũ) và đã thu được một số kết quả cụ thể trình bày trong cuốn “Giờ học Vật lý hiện đại trong trường phổ thông” [20]. Tuy nhiên, dạy học theo nguyên tắc chu trình của Razumovski thường áp dụng có hiệu quả khi giảng dạy các thuyết Vật lí như thuyết điện tử, thuyết động học phân tử… Ở nước ta, Nguyễn Ngọc Quang đã phát hiện và nêu quy luật về sự chuyển hoá phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học. Ông đã vận dụng lý luận này cho môn Hoá học [17] và Thông tin [9]. 5 Phạm Hữu Tòng đã nêu một quan điểm thuộc cơ sở lý luận của hướng nghiên cứu trên trong đề tài: “ Định hướng hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lý” [16]. Đề tài: “Dạy học một số kiến thức Vật lí lớp 10 TPTH theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí” của Nguyễn Thị Hồng Việt đã nghiên cứu thành công việc tổ chức dạy học cho một số kiến thức Vật lí lớp 10 THPT (cũ) [14]. Như vậy, ở Việt Nam cũng đã có một số công trình nghiên cứu việc dạy học kiến thức vật lý cụ thể theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí. Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu phần “Cảm ứng điện từ”. Dạy học theo chu trình nhận thức sáng tạo khoa học Vật lí là đề tài khá rộng, chúng tôi chỉ đi sâu nghiên cứu ở diện hẹp: Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí cho học sinh trung học phổ thông. III. Mục đích của đề tài Đề xuất tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí, nhằm góp phần rèn luyện phương pháp nhận thức khoa học Vật lí và nâng cao kết quả học tập cho học sinh. IV. Nhiệm vụ của đề tài Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài có những nhiệm vụ cụ thể sau: 1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về: 1.1. Chu trình nhận thức khoa học Vật lí. 1.2. Chu trình nhận thức khoa học Vật lí trong dạy học. 2. Phương pháp nhận thức khoa học Vật lí. 6 3. Đề xuất tiến trình dạy học theo CTNTKHVL . 4. Nghiên cứu cơ sở thực tiễn việc tổ chức HĐDH theo CTNTKHVL. 5. Nghiên cứu nội dung chương trình và xây dựng sơ đồ cấu trúc logic nội dung phần “Cảm ứng điện từ” – Vật lí 11 nâng cao. 6. Đề xuất tiến trình dạy học theo CTNTKHVL cho một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao. 7. Thực nghiệm sư phạm. 8. Kết luận. V. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí 2. Phạm vi nghiên cứu: - Về nội dung: Áp dụng cho một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao. - Về đối tượng: Học sinh THPT Nguyễn Thị Giang và THPT Nguyễn Viết Xuân - Vĩnh Tường - Vĩnh Phúc. VI. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học. VII. Giả thuyết khoa học 7 Nếu tổ chức hoạt động dạy học vật lí theo CTNTKHVL đáp ứng yêu cầu của mục tiêu dạy học thì có thể góp phần rèn luyện phương pháp nhận thức khoa học Vật lí và nâng cao kết quả học tập cho học sinh. VIII. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba chương: Chương I: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động dạy học theo CTNTKHVL. Chương II. Đề xuất tiến trình dạy học theo CTNTKHVL cho một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao Chương III. Thực nghiệm sư phạm. 8 NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIẸC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO CTNTKHVL I. Chu trình nhận thức khoa học Vật lí và chu trình nhận thức khoa học Vật lí trong dạy học I.1. Chu trình nhận thức khoa học Vật lí Để làm sáng tỏ vấn đề này, chúng tôi xin điểm lại quá trình NTKHVL từ những tư tưởng và phương pháp sơ khai của Vật lí học cho đến sự ra đời của lý thuyết lượng tử và thuyết tương đối. Các nhà triết học cổ Hy Lạp đi tìm chân lý bằng sự suy lý trừu tượng tách rời thực tiễn - là phương pháp không thể dẫn đến thành công. Vì vậy, mặc dù tư tưởng triết học cổ đại rất tinh tế và sâu sắc, nó vẫn không đi tới được chân lý, không đưa đến được sự ra đời của Vật lí học. A . Einstein - nhà vật lí nổi tiếng đã nói: “Tư duy logic thuần túy tự nó không thể cho ta tri thức nào về thế giới các sự kiện. Tất cả sự nhận thức về thế giới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thực nghiệm” [5]. Ngược lại, thời trung thế kỷ, các nhà giả kim thuật đã làm rất nhiều thí nghiệm, nhưng những thí nghiệm của họ không có lý thuyết đúng đắn dẫn đường, đồng thời chúng cũng không phải là xuất phát điểm để xây dựng lý thuyết. Vì vậy, họ cũng không đi đến được chân lý. Tới thế kỉ XV - XVI những bước tiến mới của sản xuất và kỹ thuật đã đề ra những yêu cầu mới đối với khoa học. Nó đòi hỏi phải xây dựng lý thuyết khoa học để giải thích các thành tựu đã đạt được và trên cơ sở đó chỉ ra 9 con đường chắc chắn đi đến những thành tựu mới trong tương lai. Kinh thánh và phương pháp giáo điều không có khả năng đáp ứng yêu cầu đó. Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm mà Galilê là người đầu tiên xây dựng đã đưa vật lí học ra khỏi trạng thái trì trệ, tạo cho nó một bước tiến liên tục từ thế kỷ XVI -XVII đến nay. Từ đó, PPNTKHVL ngày càng được bổ sung và hoàn thiện bởi nhiều thế hệ các nhà bác học như: R.Descartes; I.Newton; M.FaraĐây; J.C.Maxwell … Ngày nay, lịch sử Vật lí đã chứng tỏ rằng, lý thuyết và thực nghiệm, quy nạp và diễn dịch đều có vai trò quan trọng, chúng không thể tách rời nhau mà liên hệ chặt chẽ với nhau, hỗ trợ cho nhau tạo thành thể thống nhất và được sử dụng rộng rãi trong quá trình nhận thức khoa học Vật lí. Điều này được thể hiện qua nhiều quá trình sáng tạo khác nhau của nhiều nhà bác học nổi tiếng. Ví dụ, quá trình phát minh ba định luật Newton trong cơ học, quá trình xây dựng lý thuyết trường điện tử của Maxwell, quá trình ra đời của thuyết tương đối hẹp Einstein, … Thực tế, lịch sử phát triển của tư tưởng vật lí, các phương pháp vật lí và con đường nhận thức dẫn đến các phát minh khoa học đã gợi cho các nhà bác học kết luận về tính chu trình sáng tạo trong khoa học Vật lí. Từ thời Galilê, người ta đã phân biệt bốn giai đoạn của quá trình nhận thức khoa học Vật lí. * Tri giác các hiện tượng tự nhiên bằng giác quan. * Chuyển sang xây dựng mô hình - giả thuyết nhờ trực giác. * Phân tích và suy luận đưa ra hệ quả toán học của giả thuyết. * Xác minh mô hình - giả thuyết bằng thực nghiệm. A.Einstein cũng mô tả chu trình nhận thức khoa học như sau: [20]. 10 Hệ tiên đề S 1 S 2 S 3 (Hình I.1: Sơ đồ CTSTKH theo mô tả của A.Einstein) * Chúng ta có E - những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm tính. * A là hệ tiên đề được xây dựng (nhờ trực giác) dựa trên các dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm tính và từ đó chúng ta có thể rút ra các hệ quả logic. * Bằng logic suy ra từ các tiên đề A một vài hệ quả S. * Những hệ quả S được so sánh với E (xác minh bằng thực nghiệm). Chúng ta nhận thấy cả Galilê, Einstein và nhiều nhà bác học nổi tiếng như M.Planck, N.Bohr đều quan niệm về tính chu trình sáng tạo có những nét tương tự như nhau: “Từ sự khái quát hóa các sự kiện, đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (đề xuất giả thuyết), từ mô hình dẫn đến việc rút ra các hệ quả, đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm” [19]. Nhận thức của con người là quá trình tiếp cận đến chân lý nên chu trình là không khép kín. Quá trình sáng tạo có thể không kết thúc ở một chu trình mà sẽ tiếp tục, khi ấy các sự kiện càng rộng ra và mô hình ngày càng khái quát cao hơn. V.G.Razumovski trên cơ sở nghiên cứu CTNTKHVL đã đề nghị biểu diễn nó một cách ngắn gọn theo sơ đồ (hình I.2) [20]. A Các hệ quả lôgic E [...]... viên, học sinh sẽ được điều chỉnh dần để mô hình được hợp thức Ví dụ: Ở bài “Tương tác cơ học giữa các vật , học sinh có thể nêu một số giả thuyết sau khi đã nghe giáo viên mô tả sự kiện khởi đầu: - Phải chăng tác dụng của vật này vào vật khác làm cho vật chuyển động? - Phải chăng tác dụng của vật này vào vật khác làm cho vật duy trì chuyển động? - Phải chăng tác dụng của vật này vào vật khác làm cho vật. .. độ xác nhận (một cách định tính) kết luận đó (chu trình tiếp theo được khép kín) Như vậy, tư tưởng cơ bản của nguyên tắc chu trình trong dạy học chính là việc xây dựng cấu trúc nội dung tài liệu học tập theo CTNTKHVL Nguyên tắc này thường dễ thực hiện và đạt hiệu quả cao khi giảng dạy các thuyết vật lí hoặc một phần kiến thức II Phương pháp nhận thức khoa học Vật lí Có nhiều phương pháp dạy học khác... rằng, quá trình sáng tạo khoa học Vật lí mang bản chất chu trình, nó có tính chất phổ biến với hầu hết các quá trình sáng tạo khoa học Vật lí Nó tuân theo quy luật nhận thức nói chung đã được V.Lênin nêu lên trong công thức nổi tiếng: Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn - đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, nhận thức thực tế khách quan”,... tắc, còn giáo viên thông báo cho học sinh một số chi tiết kĩ thuật để họ có thể nhận dạng được những thiết bị kĩ thuật trong đời sống thực III Đề xuất tiến trình dạy học theo CTNTKHVL Theo sơ đồ cấu trúc CTNTKHVL của Razumovski chỉ áp dụng cho các thuyết lớn (đinh luật, thuyết, định lí) Tuy nhiên việc áp dụng vào dạy học trung học phổ thông thì rất ít, khả năng rèn luyện cho học sinh là rất ít Vậy... nghiên cứu - Cách 2: Giáo viên đưa ra hệ thống các quan niệm cả sai và đúng để học sinh lựa chọn quan niệm mà các em cho là đúng 28 Ví dụ: Muốn tìm hiểu quan niệm của học sinh về kết quả tương tác giữa các vật, giáo viên có thể đưa ra một số quan niệm sẵn có: Kết quả làm cho vật chuyển động, duy trì chuyển động, thay đổi chuyển động để học sinh lựa chọn Nhìn chung, việc tìm hiểu quan niệm của học sinh. .. với các thuyết Vật lí hoặc một phần Vật lí Đối với đề tài luận văn thì mục đích là tổ chức hoạt động dạy học cho từng kiến thức cụ thể Ở chương trình Vật lí THPT thì ít gặp xây dựng mô hình mà thường xây dựng giả thuyết Vì vậy chúng tôi đã đề xuất giai đoạn này là xây dựng mô hình hoặc giả thuyết Giai đoạn xây dựng mô hình hoặc giả thuyết là giai đoạn quan trọng, vì ở giai đoạn này tri thức về hiện tượng... về phương pháp giảng dạy lấy logic nhận thức khoa học làm cơ sở xây dựng tư liệu học tập trong giờ học là nguyên tắc chu trình [20] Ông đã cùng tập thể các nhà sư phạm Liên Xô (cũ) tiến hành thực nghiệm và rút ra kết luận: “phù hợp với CTNTKHVL có thể xây dựng quá trình dạy học bao gồm tất cả những thành phần cần thiết của quá trình sáng tạo: Sự chuyển một cách trực giác từ tổng số những sự kiện xuất... môn Vật lí Quá trình nhận thức đó không phải là một quá trình khép kín mà là một quá trình luôn mở rộng và phát triển: từ một lí thuyết đã được xây dựng người ta phải trở về phạm vi những hiện tượng thực tiễn rộng hơn, qua đó lại bổ sung, chỉnh lí và mở rộng lí thuyết… Quá trình đó cứ tiếp diễn liên tục, từ đó con người ngày càng hiểu biết thực tế sâu sắc hơn, đa dạng hơn I.2 CTNTKHVL trong dạy học Vật. .. người giáo viên nắm được trình độ hiểu biết về kiến thức cần xây dựng của đối tượng học sinh trong quá trình dạy học Sau khi nêu các sự kiện khởi đầu và làm bộc lộ quan niệm của học sinh, có thể có hai khả năng xảy ra: - Quan niệm của học sinh phù hợp với nội mô hình hoặc giả thuyết cần xây dựng Trường hợp này, từ quan niệm đúng của học sinh, giáo viên có thể hướng dẫn học sinh xây dựng ngay mô hình... quả lôgic Thực nghiệm 24 2 Để quá trình dạy học được tiến hành một cách dễ dàng, thuận tiện và phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh, chúng tôi đã cụ thể hóa sự chuyển tiếp các giai đoạn cơ bản theo Razumovski bằng các giai đoạn trung gian Trên tinh thần đó, chúng tôi đề nghị xây dựng tiến trình dạy học từng kiến thức Vật lí THPT theo CTNTKHVL với sơ đồ sau: Nêu các sự kiện khởi đầu Xây dựng . cứu ở diện hẹp: Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí cho học sinh trung học phổ thông. III. Mục. tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ - Vật lí 11 nâng cao theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí, nhằm góp phần rèn luyện phương pháp nhận thức khoa học Vật lí và nâng. LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIẸC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO CTNTKHVL I. Chu trình nhận thức khoa học Vật lí và chu trình nhận thức khoa học Vật lí trong dạy học I.1. Chu trình nhận thức