Dạy học chương sóng ánh sáng vật lý 12 chương trình cơ bản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề luận văn thạc sỹ vật lý

TRẦN THANH PHƯỢNG NGUYÊN

DẠY HỌC CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÝ12 CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƯỚNG

DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

TRẦN THANH PHƯỢNG NGUYÊN

DẠY HỌC CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÝ12 CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƯỚNG

DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: LÝ LUẬN & PPDH BỘ MÔN VẬT LÝ

Mã số: 60.14.10

Cán bộ hướng dẫn khoa học:PGS.TS HÀ VĂN HÙNG

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trong tổ Phương pháp giảngdạy môn Vật lý, phòng Đào tạo Sau đại học trường Đại học Vinh, phòngđào tạo Sau đại học trường Đại học Sài Gòn, các đồng chí lãnh đạo cùngcác thầy cô trong tổ Vật lý Trung tâm GDTX Tân Bình đã tạo điều kiệnthuận lợi, giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Đặc biệt, tôi trân trọng cảm ơn PGS.TS Hà Văn Hùng, người đã tậntình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu vàhoàn thành luận văn.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng luận văn vẫn không tránh khỏinhững thiếu sót Tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của quýThầy, Cô giáo và bạn bè để có thể sửa chữa và hoàn thiện luận văn củamình.

Xin chân thành cảm ơn.

Tác giả

Trần Thanh Phượng Nguyên

BTVL : Bài tập Vật lýĐC : Đối chứngTN : Thực nghiệm

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của luận văn 3

8 Cấu trúc luận văn 4

Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài 5

1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề 5

1.2 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề 5

1.2.1 Cơ sở của dạy học giải quyết vấn đề 5

1.2.2 Bản chất của dạy học giải quyết vấn đề 7

1.2.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề 8

1.2.4 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề 11

1.2.5 Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề 16

1.2.6 Vai trò của giáo viên và HS trong dạy học giải quyết vấn đề .191.3 Chuyển hóa phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoahọc Vật lý thành phương pháp giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức cho học sinh 19

1.3.1 Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết 20

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần 21

1.3.3 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 21

1.4 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong bài học Vật lý xây dựng kiến thức mới 22

Kết luận chương 1 23

2.1 Vị trí của chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản trong chương trình Vật lý phổ thông và những thuận lợi của chương để

thực hiện phương pháp dạy học giải quyết vấn đề 25

2.2 Mục tiêu dạy học của chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản 27

2.2.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng do Bộ giáo dục và đào tạo ban hành 27

2.2.2 Mục tiêu bổ sung theo định hướng nghiên cứu 28

2.3 Nội dung cơ bản của chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản 29

2.3.1 Nội dung dạy học 29

2.3.2 Cấu trúc nội dung của chương 35

2.4 Chuẩn bị các điều kiện cho việc triển khai thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề 37

2.4.1 Thiết kế các tình huống vấn đề dùng cho dạy học chương 37

2.4.2 Xây dựng kho tư liệu trực quan hóa tạo điều kiện để học sinh phát biểu vấn đề, tự lực tìm kiếm xây dựng kiến thức, vận dụng kiến thức.382.5 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương trong bài học xây dựng kiến thức mới 43

MỞ ĐẦU1 Lý do chọn đề tài

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, sự thách thức của quátrình hội nhập kinh tế toàn cầu đòi hỏi phải có nguồn nhân lực, người lao độngcó đủ phẩm chất và năng lực đáp ứng yêu cầu của xã hội trong giai đoạn mới.Người lao động phải có khả năng thích ứng, khả năng thu nhận và vận dụng linhhoạt, sáng tạo tri thức của nhân loại vào điều kiện hoàn cảnh thực tế, tạo ranhững sản phẩm đáp ứng yêu cầu của xã hội.

Để có nguồn nhân lực trên, yêu cầu đặt ra là phải đổi mới giáo dục, trongđó có đổi mới mục tiêu giáo dục, đổi mới nội dung giáo dục và phương phápdạy và học Định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã được xác định trongNghị Quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóaVIII (12- 1996) và được thể chế hóa trong Luật Giáo dục sửa đổi ban hành ngày27/6/2005, điều 2.4, đã ghi “ 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 họcnăng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”.

Đổi mới phương pháp dạy học là một yêu cầu vô cùng cần thiết trong bốicảnh hội nhập quốc tế hiện nay

Dạy học giải quyết vấn đề là một trong những phương pháp dạy học đượcvận dụng nhiều và có hiệu quả tốt trong quá trình dạy học Đặc biệt là trong xuhướng dạy học hiện đại, dạy học giải quyết vấn đề càng có ý nghĩa trong việcphát huy tư duy độc lập sáng tạo của người học; khắc phục được nhược điểmcủa phương pháp dạy học truyền thống “ giảng giải_minh họa” , chỉ phát huytính tích cực của người dạy.

Do đó việc nghiên cứu và vận dụng phương pháp dạy học giải quyết vấnđề vào trong dạy học môn Vật lý ở trường phổ thông là cần thiết Trong quátrình dạy học Vật lý ở lớp 12 ở trường , tôi tâm đắc nhất là chương “ Sóng ánh

sáng” vì nó có sự lôgic giữa các bài từ đầu chương đến cuối chương và có nhiềuthí nghiệm hay phục vụ cho việc giảng dạy

Với các lý do trên tôi chọn đề tài : Dạy học chương “Sóng ánh sáng”Vật lý 12 chương trình cơ bản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “ Sóng ánh sáng”Vật lý 12 chương trình cơ bản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề nhằmphát huy tư duy độc lập sáng tạo của người học , góp phần nâng cao chất lượngdạy học Vật lý 12 Trung học phổ thông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu* Đối tượng nghiên cứu

- Lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề

- Quá trình dạy học Vật lý ở trường Trung học phổ thông * Phạm vi nghiên cứu

- Dạy học giải quyết vấn đề trong Vật lý

- Chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản- Học sinh lớp 12 cơ bản Trung học phổ thông

4 Giả thuyết khoa học

- Nếu triển khai dạy học một số kiến thức chương“ Sóng ánh sáng” Vật lý 12

chương trình cơ bản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề, thì sẽ phát huytính tự giác, tự lực, chủ động, sáng tạo của học sinh góp phần nâng cao chấtlựơng dạy học Vật lý lớp 12 Trung học phổ thông

- Đảm bảo tính khoa học phù hợp với điều kiện thực tiễn của trường

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề

5.2 Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, tài liệu tham khảo, chuẩn kiến thức kỹ năng chương “Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản

5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản đặc biệt là phương pháp dạy của giáo viên và phương pháp học củahọc sinh ở trường Trung học phổ thông

5.4 Tìm hiểu nội dung, cấu trúc chương “Sóng ánh sáng”, xác định mục tiêu day học chương theo định hướng nghiên cứu

5.5 Chuẩn bị các điều kiện cần thiết cho việc thiết kế các tiến trình dạy học chương “Sóng ánh sáng”; thiết kế các tình huống vấn đề, chuẩn bị phương tiện dạy học: thí nghiệm, hình ảnh trực quan…

5.6 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Sóng ánh sáng” theo định hướng nghiên cứu.

5.7 Thực nghiệm sư phạm các bài học thiết kế.

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và nhà nước, của Bộ giáo dục và đào tạo vềđổi mới phương pháp dạy học qua sách, báo

- Nghiên cứu lý luận dạy học giải quyết vấn đề qua sách, báo

- Nghiên cứu sách giáo khoa Vật lý 12 và các tài liệu hướng dẫn và tham khảo6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Điều tra, thăm dò, tìm hiểu thực tế dạy học giải quyết vấn đề của giáo viên và học sinh ở trường Trung học phổ thông.

- Thực nghiệm sư phạm ở trường Trung học phổ thông.

6.3 Phương pháp thống kê toán học: xử lý, thống kê, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.

7 Đóng góp của luận văn

- Hệ thống cơ sở lý luận dạy học vật lý 12 theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề.

- Các thí nghiệm , các ảnh chụp làm cơ sở vật chất cho dạy học giải quyết vấnđề.

- Ba tiến trình dạy học theo định hướng giải quyết vấn đề phát huy tư duy độclập sáng tạo của người học

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu , kết luận và tài liệu tham khảo , luận văn được chia thành 3chương :

Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài

Chương 2: Dạy học chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơbản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Trong quá trình dạy học Vật lý ở lớp 12 ở trường , tôi tâm đắc nhất làchương “ Sóng ánh sáng” vì nó có sự lôgic giữa các bài từ đầu chương đến cuốichương và có nhiều thí nghiệm hay phục vụ cho việc giảng dạy

Đã có nhiều luận văn nghiên cứu đề tài này và chương này nhưng chỉquan tâm đến chất lượng giảng dạy ở trường phổ thông , chưa có công trình nàoáp dụng cho dạy học sóng ánh sáng lớp 12 ở các trung tâm giáo dục thườngxuyên.

1.2 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.2.1 Cơ sở của dạy học giải quyết vấn đề

a) Cơ sở tâm lý học

Hoạt động tư duy của con người chỉ thực sự xuất hiện khi có vấn đề, tứclà gặp phải một trở lực khoa học Vấn đề này không thể giải quyết được bằngvốn tri thức và kỹ năng đã có Tuy nhiên nó liên quan mật thiết đến vốn tri thứccũ và nếu giải quyết được thì sẽ làm tăng vốn hiểu biết Vì thế mà HS có hứngthú muốn nhận thức vấn đề đó Hơn nữa có sự liên quan giữa vấn đề với vốn trithức cũ nên HS hi vọng có cơ sở để tháo gỡ nó Nếu GV gợi để HS thấy với sự

cố gắng nhất định họ sẽ giả được bài toán đó và sẽ nâng được tầm hiểu biết Khiđó HS sẽ có nhu cầu nhận thức, có khát vọng hoạt động [14]

b) Cơ sở triết học

Bài toán nhận thức chứa đựng mâu thuẫn khách quan giữa trình độ trithức và kỹ năng đã có của HS với trình độ tri thức và kỹ năng mà họ cần đạt tới.Điều cơ bản là phải làm cho mâu thuẫn tồn tại khách quan kia trở thành mâuthuẫn chủ quan tồn tại ngay trong nhận thức của HS Chỉ có tích cực tham giagiải quyết mâu thuẫn đó thì tiến trình học tập mới phát triển được Đồng thờiGV phải gợi mở phương hướng và khả năng giải quyết mâu thuẫn đó Khi nhậnthấy được khả năng đó thì động lực của quá trình nhận thức sẽ xuất hiện và HSsẽ không còn ở vị trí thụ động nữa , mà họ sẽ rất tự giác và tích cực , họ trở nênchủ thể của hoạt động [1]

c) Cơ sở giáo dục học

DHGQVĐ phù hợp với nguyên tắc tự giác và tích cực vì nó khiêu gợiđược hoạt động học tập và chủ thể được hướng đích , gợi động cơ trong quátrình phát hiện và giải quyết vấn đề

DHGQVĐ biểu hiện thống nhất giữa chức năng giáo dưỡng và giáo dục.Điều này thể hiện ở chỗ trong DHGQVĐ , HS học cách khám phá có nghĩa làHS được rèn luyện cách phát hiện , tiếp cận giải quyết một vấn đề khoa học.Đồng thời DHGQVĐ cũng góp phần bồi dưỡng cho HS những đức tính cần thiếtcủa người lao động sáng tạo như: tính chủ động, tự tin, kiên trì.

d) Cơ sở thực tiễn

Thực tiễn cuộc sống yêu cầu nhà trường phải tạo ra cho xã hội nhữngngười có trí tuệ , chủ động, sáng tạo , kiên trì, có năng lực tiếp cận và GQVĐtrong mọi lĩnh vực Để thực hiện những yêu cầu trên , đòi hỏi nhà trường phảicải tiến phương pháp dạy học Các phương pháp dạy học truyền thống phảichuyển hóa trở thành các phương pháp dạy học tích cực DHGQVĐ tập trung

vào người học, kích thích hứng thú, nhu cầu, niềm tin nhận thức, phát huy tínhtích cực của tư duy, bồi dưỡng cho HS phương thức và năng lực GQVĐ

1.2.2 Bản chất của dạy học giải quyết vấn đề

Tư tưởng trung tâm của dạy học giải quyết giải quyết vấn đề là đưa quátrình học tập của HS về gần hơn với quá trình tìm tòi, phát hiện khám phá củachính các nhà khoa học Tuy nhiên cần chú ý đến những điểm khác nhau cănbản giữa nhà bác học và HS khi giải quyết vấn đề như về động cơ, hứng thú ,nhu cầu, năng lực giải quyết vấn đề, về điều kiện và phương tiện làm việc.

Theo V.A Gruchetsky, dạy học giải quyết vấn đề đòi hỏi phải nhiều thờigian nhưng “ Thời gian bị mất đi trong những giai đoạn đầu của việc áp dụngphương pháp giải quyết vấn đề sẽ được đền bù khi mà tư duy độc lập của HSđược phát triển đến mức đầy đủ”.[23]

Theo V Ô - Kôn: “ Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động nhưtổ chức các tình huống có vấn đề , phát biểu các vấn đề,… giúp đỡ những điềukiện cần thiết để HS giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùngchỉ đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến thức thu nhận được”.[24]

Theo I.Ia.Lence:” Dạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học trong đóHS tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề được xâydựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình”.[12]

Theo Nguyễn Quang Lạc : DHGQVĐ là một hình thức dạy học trong đóHS được coi như “ nhà khoa học trẻ” , tự giác và tích cực tổ chức quá trình xâydựng tri thức mới cho bản thân Hoạt động đó diễn ra giống như hoạt độngnghiên cứu khoa học , mặc dù kết quả của nó là tìm thấy lại những điều đã cótrong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với HS Người GV phải thực sựquan tâm đến cả nội dung khoa học mà HS đã xây dựng được lẫn phương pháphoạt động của HS để đạt được điều đó, do vậy GV phải là nhà thiết kế, tổ chứcvà chỉ đạo thi công Đó là một hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ sư phạm,lòng kiên trì , sự khoan dung và độ lượng cao Bởi vì GV phải chỉ đạo lớp trẻ

non nớt , không phải tái tạo cái đã quen biết mà là đi xây dựng cái mới cho họ ,còn đối với GV thì đó lại là điều quá cũ.[13]; [14]

Như vậy, có thể hiểu bản chất của DHGQVĐ là một phương pháp dạyhọc trong đó GV tổ chức cho HS tự lực xây dựng kiến thức mới dưới sự giúpđỡ, hướng dẫn , điều khiển của GV Hoạt động đó diễn ra theo tiến trình nghiêncứu khoa học, bao gồm các bước như tạo tình huống có vấn đề , giải quyết vấnđề , hợp thức hóa và vận dụng kiến thức.

DHGQVĐ không phải là một phương pháp dạy học cụ thể đơn nhất mànó là tập hợp nhiều phương pháp dạy học cụ thể nhằm tổ chức hoạt động nhậnthức của HS theo con đường hình thành và giải quyết vấn đề Trong phạm viphương pháp dạy học thì DHGQVĐ có khả năng thâm nhập vào hầu hết nhữngphương pháp dạy học khác và làm cho tính chất của chúng trở nên tich cực hơn.Vì vậy DHGQVĐ cần được coi như tên gọi để chỉ cơ sở của các phương phápdạy học có khả năng kích thích HS tham gia vào quá trình hoạt động nhận thứcmột cách tích cực và liên tục dưới sự chỉ đạo của GV.

1.2.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Có thể coi cấu trúc của DHGQVĐ gồm ba giai đoạn: tạo tình huống cóvấn đề, hướng dẫn giải quyết vấn đề và vận dụng tri thức để củng cố và mở rộngvấn đề.[14] [16]

a) Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động tạo cho HSmột trạng thái hưng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sànglao vào công việc Nội dung hoạt động của GV là: tạo cho được “ vấn đề nhậnthức” tức là tạo cho được mâu thuẫn khách quan giữa cái đã biết và cái chưabiết Sau đó “ cấy” mâu thuẫn khách quan đó vào tiến trình nhận thức của HS,tức là làm cho HS thấy được, cảm nhận được sự tồn tại hiển nhiên mâu thuẫn đótrên con đường học tập của chính họ Tiếp theo GV phải khơi nguồn tiềm lực ở

HS để họ thấy họ có vốn liếng tri thức, chỉ cần họ cố gắng thì sẽ tự lực giảiquyết được mâu thuẫn đó.

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận “ bài toánnhận thức “, tiếp nhận “ vấn đề “ và chuyển sang trạng thái sẵn sàng, tích cựchoạt động.

Điều cơ bản để phân biệt giai đoạn đặt vấn đề thông thường của dạy họctruyền thống với giai đoạn tạo tình huống có vấn đề trong DHGQVĐ là ở chỗGV có làm cho HS nhận ra mâu thuẫn và chấp nhận mâu thuẫn giữa “ cái đãbiết” và “ cái chưa biết” hay không, và có làm cho họ có được quyết tâm có sựnỗ lực để tham gia giải quyết bài toán nhận thức đó không Nếu GV chỉ thôngbáo đề mục bài học và nội dung sẽ học thì sẽ không xuất hiện bài toán nhậnthức, vì vậy không làm xuất hiện mâu thuẫn nào cả Do đó GV phải biết dùngmọi phương tiện, mọi biện pháp và thủ thuật để xây dựng nên mâu thuẫn, vạchra mâu thuẫn Tuy nhiên, chỉ nên đặt trước HS những khó khăn vừa sức tạo điềukiện cho các em cố gắng suy nghĩ và tin tưởng rằng mình sẽ giải quyết được vấnđề đặt ra Tránh trường hợp GV đưa ra tình huống quá khó, nếu tình huống vượtxa so với khả năng của các em thì sẽ làm cho họ thờ ơ trước tình huống mà GVđặt ra.

b) Giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề

Đây là giai đoạn rất quan trọng bởi vì ở đây HS sẽ quen dần với phươngpháp nghiên cứu của nhà Vật lý học, ở mức độ tập dượt xây dựng kiến thức đểphản ánh những sự kiện thực tế Khi HS đã ở trạng thái tâm lý sẵn sàng tham giahoạt động giải quyết “ bài toán nhận thức” , GV căn cứ vào đặc điểm nội dungbài toán ấy và điều kiện dạy học để lựa chọn cách định hướng hoạt động cho họmột cách hợp lý nhất Ở giai đoạn này, ứng với đề tài đang học cụ thể GV cốgắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bản của hoạt động có tính chấtnghiên cứu khoa học Vật lý

Các bước của giai đoạn này như sau:

- Xây dựng giả thuyết khoa học, trong bước này cần hướng dẫn để HS biết quansát sự kiện ( có thể qua mô hình hoặc thí nghiệm, hay quan sát với những kiếnthức họ đã có) Có hai con đường để tìm mối liên hệ đó: con đường suy diễn vàcon đường quy nạp

Trong dạy học Vật lý theo kiểu giải quyết vấn đề , có thể có nhiều dịp đểcho HS tập dượt việc xây dựng những giả thuyết Nếu cùng một hiện tượng màtập thể HS nêu được nhiều giả thuyết thì tổ chức cho họ trao đổi, phân tích vàchọn lấy giả thuyết tốt nhất Đó là giả thuyết có cơ sở khoa học vững vàng nhất.Đối với HS, các tri thức đã học chính là cơ sở để họ lựa chọn khi lập luận xâydựng giả thuyết.

- Khi đã có giả thuyết , GV cần chỉ đạo, hướng dẫn để HS thảo luận các phươngán đánh giá tính đúng đắn của nó Có trường hợp không thể trực tiếp kiểmchứng thì cần hướng dẫn HS để từ giả thuyết , bằng suy luận toán học hoặc tưduy logic để suy ra hệ quả Với hệ quả được rút ra từ giả thuyết, cần kiểm traxem hệ quả đó có phù hợp với các lý thuyết đã có không Bằng tư duy lôgic, tưduy biện chứng và toán học mà xác nhận sự phù hợp của hệ quả với các lýthuyết đã có thì phương pháp đã dùng là phương pháp lý thuyết Nếu phải thiếtkế hay chế tạo , lắp ráp thí nghiệm để xác định sự đúng đắn của hệ quả rút ra từgiả thuyết thì đó là phương pháp thực nghiệm Khi hệ quả được khẳng định làđúng đắn thì giả thuyết khoa học cũng được xác nhận.

- Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết Đó là sự quy nạp, sựchấp nhận một tri thức mới, sắp xếp nó vào một lĩnh vực nào đó của kho tàng trithức khoa học Vật lý Ở đây cũng cần để cho HS tập luyện cách diễn đạt tưtưởng Vật lý bằng ngôn ngữ.

Để thực hiện tốt giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề cần có các biệnpháp sau đây:

- Huy động ở mức độ cao các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp… kết hợplinh hoạt giữa nhận thức cảm tính và nhận thức lý tính

- Dùng các thí nghiệm để kiểm tra kết quả, gây lòng tin cho HS.

Trong giai đoạn này HS thường không có khả năng hoàn toàn tự lực trongthời gian ngắn ngủi giải quyết trọn vẹn vấn đề như nhà khoa học Vì vậy cần cósự hướng dẫn, giúp đỡ của GV để HS có thể giải quyết vấn đề với mức độ tự lựccao nhất Ban đầu HS có thể còn lúng túng trong phương thức giải quyết vấn đềnhưng qua quá trình rèn luyện họ sẽ quen dần và ngày càng vững vàng trongbước giải quyết vấn đề.

c) Giai đoạn vận dụng tri thức

Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình DHGQVĐ là vận dụng các kiến thứcmới thu nhận được, làm cho kiến thức của HS được củng cố vững chắc hơn.

Bước đầu của giai đoạn này là cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn giảnnhư giải bài toán, phân tích và giải thích các sự kiện tương tự Bước này chủ yếugiúp HS nhớ , thuộc và hiểu tri thức , tái hiện nó là chính.

Bước tiếp theo, yêu cầu HS phải vận dụng tri thức vào những tình huốngmới , kể cả các tình huống có tính chất công nghệ, kỹ thuật Ra các bài tập cótính sáng tạo, đảm bảo tính vừa sức và không quá phức tạp.

Như vậy ở giai đoạn này HS vừa được củng cố kiến thức một cách vữngchắc với mức độ đa dạng phong phú, vừa được luyện tập giải quyết vấn đề mới,từ đó tư duy được phát triển.

1.2.4 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

Để có thể vận dụng linh hoạt lý luận của phương pháp DHGQVĐ vàoviệc dạy học các đề tài cụ thể khác nhau , có thể chia DHGQVĐ thành ba mứcđộ tùy theo phần tham gia của HS nhiều hay ít vào quá trình giải quyết vấn đề.Đó là các mức độ: [16] [22]

- Trình bày nêu vấn đề

- Tìm tòi nghiên cứu một phần

- Tìm tòi nghiên cứu sáng tạo

Tiếp nhận câu hỏi nhận thức: mongmuốn, niềm tin giải quyết vấn đềMức độ 2: Tìm

tòi một phần

Quá trình tìm tòivấn đề

Thí nghiệm kiểm tra

- Suy đoán giả thuyết

- Suy luận lôgic từ giả thuyết tiênđoán hiện tượng mới

- Xây dựng phương án thí nghiệm,kiểm tra giả thuyết/hệ quả giả thuyết- Quan sát ghi nhận kết quả

- Xử lí số liệu thí nghiệm- Khái quát hóa rút ra kết luận- Ghi nhận tri thức mới

- Vận dụng tri thức mớiMức độ 3:

Nghiên cứuthiết kế sángtạo

Quá trình tìm tòivấn đề

Tất cả các chu trình của nhận thứcsáng tạo vật lí

1.2.4.1 Mức 1: Trình bày nêu vấn đề

Khác với dạy học cổ truyền, ở mức độ trình bày nêu vấn đề, GV khôngdành quyền hoàn toàn chủ động truyền thụ tri thức và HS không đơn thuần tiếpthu bài giảng, mà GV có dành thời gian để tạo những tình huống có vấn đềnhằm gây sự chú ý, kích thích hoạt động thần kinh và dừng ở tốc độ đủ chậm đểHS nhận ra bài toán nhận thức, thậm chí có thể suy ngẫm và đoán nhận phươngán giải quyết… Nhưng HS chỉ có cơ hội thực hiện các thao tác đó bằng tư duy

ngôn ngữ thuần mà chưa được phép bộc lộ ý nghĩ bằng lời nói, hành động, ngônngữ viết,….

Khác với dạy học cổ truyền, ở mức độ trình bày nêu vấn đề, GV đặt ratrước mắt HS những mâu thuẫn tồn tại khách quan giữa trình độ tri thức mà HSđã chiếm lĩnh và trình độ tri thức họ cần tiếp nhận Sau đó GV trình bày cáchthức giải quyết mâu thuẫn ấy và tự mình giải quyết mâu thuẫn trong sự theo dõivà kiểm tra của HS Kết quả là HS tiếp nhận tri thức trong sự cùng tư duy vớiGV.

Dạy học ở mức độ trình bày nêu vấn đề có tác dụng duy trì sự chú ý theodõi bài giảng, nhờ đó HS hiểu được bài Ngoài ra tác dụng của trình bày nêu vấnđề còn là ở tính chất “ dự kiến” của nó Trong quá trình nghe giảng một bài trìnhbày chặt chẽ, nhiều khi HS dự đoán được bước nghiên cứu tiếp theo hoặc xâydựng bước đó theo cách riêng của mình, qua đó biểu lộ hình thức tối ưu củasáng tạo ở trình độ nào đó.

Tuy nhiên, hạn chế của DHGQVĐ ở mức độ này là: HS chưa được giaonhiệm vụ trực tiếp giải quyết vấn đề nên họ chỉ có điều kiện để theo dõi conđường có tính chất định chuẩn của sự tìm kiếm tri thức Họ chưa có điều kiện đểbộc lộ khả năng tìm kiếm tri thức và do đó chưa rèn luyện được kỹ năng ngônngữ và thực hành vật chất Ở đây, HS chỉ có thể tiến hành các thao tác tư duyngầm, bằng ngôn ngữ thầm theo mẫu các thao tác tư duy của GV và học tập theomẫu ấy Mặc dù khi dạy học, GV có thể dùng các phương tiện lời nói hayphương tiện trực quan, thậm chí cả phương tiện thực hành, nhưng HS mới chỉđược nghe , nhìn chứ chưa có cơ hội phát biểu , phê phán , trao đổi… và HSkhông được sử dụng các phương tiện đó.

* Ưu, nhược điểm của phương pháp trình bày nêu vấn đề- Ưu điểm:

- Không đòi hỏi nhiều thời gian , có thể áp dụng cho hầu hết đề tài học tập- Tạo cho HS hứng thú trong học tập

- Rèn luyện cho HS trí nhớ, tái hiện lại quá trình giải quyết vấn đề theo angôritmẫu của GV.

- Nhược điểm:

- Tạo thói quen cho HS tư tưởng ỷ lại, cách học thụ động

- Chưa giúp HS có đủ điều kiện lĩnh hội được kinh nghiệm xây dựng và tiếnhành lập kế hoạch giải quyết vấn đề, chưa rèn luyện được kỹ năng thực hành vậtchất và trí tuệ.

1.2.4.2.Mức độ 2: Tìm tòi nghiên cứu một phần (tìm tòi nghiên cứu từngphần)

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham giahoạt động thực sự Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ hoặc tham giacùng GV ở một số khâu thực hành thí nghiệm

Trong các giai đoạn: Tạo tình huống có vấn đề, giải quyết vấn đề và vậndụng tri thức vào DHGQVĐ , đều có thể tổ chức cho HS tham gia hoạt động.

Nhờ dạng DHGQVĐ này, HS thu được kinh nghiệm hoạt động sáng tạo,nắm được các yếu tố tìm tòi nghiên cứu, tuy nhiên không lĩnh hội được kinhnghiệm xây dựng và tiến hành toàn bộ cuộc nghiên cứu.

Ở mức độ này, khi HS không giải được bài toán thì GV có thể thực hiệntheo các hình thức sau:

- GV xây dựng một bài toán tương tự như thế nhưng hẹp hơn.

- GV chia bài toán cần nghiên cứu thành các bài toán nhỏ hơn, dễ hơn, nhưngtập hợp lại thì thành lời giải cho bài toán lúc đầu.

- GV gợi ý những dự kiến bổ sung cho điều kiện của bài toán, nhờ đó hạn chếđược số bước giải và phạm vi tìm tòi.

- GV giải thích rõ vấn đề, rồi có thể chỉ yêu cầu HS rút ra kết luận, chỉ nêu giảthuyết, chỉ lập kế hoạch kiểm tra giả thuyết đó.

- Đàm thoại có tính chất phát kiến Đó là hệ thống câu hỏi do GV xây dựng thếnào để mỗi câu hỏi sau được suy ra từ câu hỏi trước, để việc đặt nó trong cuộc

đàm thoại là có lý do, để tất cả các câu hỏi và lời giải của HS cho câu hỏi đó vàđiều chủ yếu là sao cho một số câu hỏi và đa số câu hỏi hợp thành những bàitoán nhỏ trên con đường đi tới lời giải cho bài toán cơ bản.

* Ưu, nhược điểm của phương pháp tìm tòi nghiên cứu từng phần- Ưu điểm:

+ Có khả năng giúp cho HS thu được kinh nghiệm sáng tạo, phát huy được nănglực tư duy độc lập ở mức độ đáng kể, bồi dưỡng được tiềm lực thích ứng vớinghề nghiệp tương lai.

+ Gây cho HS hứng thú nhận thức, tìm tòi, tránh được tư tưởng ỷ lại, cách họcthụ động và hình thức

- Nhược điểm:

- Đòi hỏi nhiều thời gian và không phải lúc nào cũng áp dụng được

- Chưa cho phép HS có điều kiện lĩnh hội được kinh nghiệm xây dựng và tiếnhành toàn bộ kế hoạch giải quyết vấn đề lớn trọn vẹn.

1.2.4.3 Mức độ 3: Tìm tòi nghiên cứu sáng tạo (nghiên cứu, thiết kế, sángtạo)

Đây là mức độ cao nhất của DHGQVĐ Ở mức độ này, thì sự tự lực củaHS là chủ yếu, sự hướng dẫn và chỉ đạo của GV có tính chất định hướng và cótính chất gián tiếp cao.

Sau khi HS đã ý thức được vấn đề đặt ra ( do GV hướng dẫn hoặc cao hơnnữa là HS tự lực đề xuất vấn đề), HS tự mình vạch kế hoạch tìm tòi, xây dựnggiả thuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát kiểm tra thínghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm, khái quát hóa, rút ra kết luận…

Như vậy, trong phương pháp này, người GV đưa HS vào con đường tựlực thực hiện tất cả các giai đoạn của quá trình tìm tòi , hoạt động nhận thức củaHS ở đây gần giống như hoạt động nghiên cứu của các nhà khoa học.

Dạy học ở mức độ này thường được tiến hành dưới dạng bài tập thínghiệm, các tiểu luận chuyên đề, các bài học có định hướng thiết kế (hay dạyhọc dự án) Có thể giao cho mỗi HS một đề tài hoặc mỗi nhóm một đề tài.

* Ưu, nhược điểm của kiểu phương pháp tìm tòi nghiên cứu sáng tạo(nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo)

- Ưu điểm:

+ Giúp HS nắm tri thức và hành động trí tuệ một cách vững vàng , sâu sắc

+ Tạo điều kiện cho HS phát huy được trí thông minh, sáng tạo, nâng cao hứngthú nhận thức, hình thành được nhu cầu tham gia hoạt động tìm kiếm.

+ Bồi dưỡng được phẩm chất và tác phong làm việc của nhà nghiên cứu khoahọc.

- Nhược điểm:

+ Có thể dẫn đến tình trạng lạm dụng cũng như tình trạng không đảm bảo chomọi HS cùng vươn lên tương đối đồng đều do có sự phân hóa trình độ mà khôngcó sự cá biệt hóa.

+ Thích hợp với một số nội dung dạy học nhất định, tốn nhiều thời gian và côngsức.

Những mức độ khác nhau trong DHGQVĐ có những mục đích riêng, ưuđiểm riêng và hạn chế riêng của nó Nhưng trong quá trình thực tế dạy học, bamức độ đó đôi khi được kết hợp, hỗ trợ, đan xen lẫn nhau.

1.2.5 Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề [14]

- Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phương pháp) phảichứa đựng yếu tố mới mà trước khi giải quyết vấn dề HS chưa biết, tri thức ấyđược tạo ra trong quá trình giải quyết vấn đề không thể chỉ bằng tư duy tái tạomà phải có sự nỗ lực tư duy của chủ thể vượt qua những vùng “ phát triển gần”do GV tạo ra trong điều kiện của quá trình dạy học Vì vậy , DHGQVĐ có thểthực hiện cho các loại tiết học khác nhau như: bài học kiến thức mới, bài học bàitập Vật lý, bài học thực hành Vật lý, bài học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến

thức , bài học ngoại khóa Tuy nhiên để thực hiện DHGQVĐ cần phải sắp xếp,cấu tạo trật tự lôgic các kiến thức từ vĩ mô (từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiến trình của nhận thức Vật lý.

- Thiết bị dạy học : thí nghiệm Vật lý – hạt nhân của hành động kiểm traxác nhận giải thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng choviệc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề.

- Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của GV quyết định thành côngcủa dạy học giải quyết vấn đề Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung Vật lý kếthợp với những kỹ năng sư phạm cần thiết GV xác định chính xác nội dung khoahọc của bài học, phát biểu thành mệnh đề gọn, rõ Từ đó xây dựng tình huống cóvấn đề, đặt HS trước những câu hỏi nhận thức hấp dẫn có tính thiết thực, bấtngờ, mới lạ…; dẫn dắt học sinh giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏi địnhhướng hành động nhận thức theo tiến trình của sáng tạo Vật lý Tài năng sưphạm của GV được thể hiện ở hệ thống câu hỏi định hướng này Căn cứ vàomức độ tìm tòi trong hành động của HS do câu hỏi định hướng đưa lại, có thểphân loại ba kiểu định hướng theo thứ tự từ thấp đến cao.

+ Định hướng tái tạo cụ thể câu hỏi của GV nhằm vào việc tái tạo ở HStừng hành động, thao tác cụ thể, mà trước đó HS đã biết Kiểu định hướng nàyđảm bảo được hiệu quả rèn luyện kỹ năng và tạo cơ sở cần thiết cho HS có thểthích ứng được với sự định hướng tìm tòi trong dạy học Các dạng câu hỏi: Hiệntượng (quá trình) tương tự với hiện tượng (quá trình) nào đã biết? Vấn đề này cóliên hệ với vấn đề nào tương tự? Các bước giải quyết vấn đề tương tự? Làm thếnào để quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cách giải quyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hóa : Câu hỏi của GV nhằm vàoviệc giúp HS ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải quyết vấn đề,sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý Đầu tiên làcâu hỏi đòi hỏi HS tự lực giải quyết vấn đề đặt ra; nếu HS không đáp ứng đượcthì có sự giúp đỡ tiếp theo của GV là từ sự định hướng khái quát ban đầu , thu

hẹp dần phạm vi phải tìm tòi sao cho vừa sức HS Nếu HS vẫn không đáp ứngđược thì chuyển dần sang định hướng tái tạo từ việc hướng dẫn theo tái tạoangôrit (cho biết trình tự thực hiện các hành động, thao tác) để theo đó HS tựgiải quyết vấn đề Nếu HS không huy động đúng hành động, thao tác mong đợithì thực hiện tái tạo đối với mỗi hành động hoặc thao tác đó Các câu hỏi thườngdùng: Bài toán yêu cầu giải quyết vấn đề gì? Câu hỏi của bài toán? Đã biếtnhững điều kiện gì? Dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Mỗi giai đoạnđó có liên quan đến hiện tượng Vật lý nào? Định luật nào chi phối? Vì sao có dựđoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dự đoán? Cần phải thực hiện như thế nào đểkiểm tra dự đoán? Kết quả thí nghiệm có phù hợp với dự đoán không? Điều gìmới được rút ra từ thí nghiệm này?

+ Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của GV nhằm vàoviệc yêu cầu HS tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạtđộng thích hợp để giải quyết vấn đề Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòisáng tạo ở HS, có tác dụng bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấnđề cho HS Thực hiện kiểu định hướng này là một việc không dễ dàng, nó phụthuộc vào tài năng sư phạm của GV, vào đối tượng HS, vào chính nội dung khoahọc của kiến thức.

Định hướng khái quát chương trình hóa là kiểu định hướng trung gian,phát huy mặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và định hướng nghiên cứusáng tạo, đồng thời cho phép thực hiện ở đa số đối tượng HS với nhiều kiến thứcđiển hình trong chương trình Vật lý phổ thong.

Như vậy, phương tiện quan trọng trong DHGQVĐ là hệ thống câu hỏi địnhhướng nhận thức hành động của HS Câu hỏi phải đạt được các yêu cầu sau đây:

- Yêu cầu về lôgic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thỏa mãnluật đồng nhất nghĩa là đối tượng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng HSkhông xác định rõ đối tượng của câu hỏi, dẫn đến hỏi một đường trả lời một nẻo.

- Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng làdần từng bước giải quyết vấn đề đặt ra.

- Yêu cầu về phương pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện được chức năngđịnh hướng hành động theo chu trình nhận thức sáng tạo Vật lý, nghĩa là phảiđảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của GV.

1.2.6 Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề[16]

DHGQVĐ trong môn học Vật lý là quá trình dạy học được GV tổchức phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo Vật lý, trong đó HS đóng vaitrò nhà nghiên cứu (trong các điều kiện của dạy học) có sự giúp đỡ, địnhhướng trực tiếp hoặc gián tiếp của GV.

Tạo tình huống có vấn đề Tiếp nhận nhiệm vụ nghiên cứu (ý thứcđược vấn đề, mong muốn giải quyết vấnđề , tin có thể giải quyết vấn đề)

Cung cấp các điều kiện đảm bảocho việc giải quyết vấn đề (địnhhướng, trọng tài)

Sử dụng các phương pháp nhận thức giảiquyết vấn đề: nêu giả thuyết, suy ra hệquả lôgic, thực hiện thí nghiệm kiểm tra,đánh giá kết quả

Hợp thức hóa kiến thức Ghi nhận tri thức mới (bao gồm cả kỹnăng mới, phương pháp mới)

Tạo tình huống vận dụng, trọngtài đánh giá kết quả vận dụng

Vận dụng tri thức giải quyết vấn đềtrong tình huống mới

1.3 Chuyển hóa phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học Vật lý thành phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức cho học sinh.

Để rèn luyện tư duy Vật lý cho học sinh thì tốt nhất là tập dượt cho họgiải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp của các nhà Vật lý.Việc hiểu và vận dụng được một phương pháp khoa học là một điều khó khănhơn cả việc tiếp thu một định luật Vật lý cụ thể

Dựa theo những cách mà các nhà khoa học thường dùng để giải quyết cácvấn đề khoa học kỹ thuật, có thể giải quyết vấn đề bằng các phương pháp sau: [16][19] [22]

1.3.1 Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết

Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có ý nghĩa làthoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết không thấy ngay mối quan hệ củanó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật haymột cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp,so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết Kiểu hướng dẫn này thườnggặp khi học sinh vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quytrình hữu hiệu Có ba trường hợp phổ biến sau:

- Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ Vật lý Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hằng ngày không giống nhưngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc Vật lý Nếu không chuyển được sangngôn ngữ Vật lý thì không thể nào áp dụng được những quy luật, quy tắc đã biết.Ví dụ: Giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy hãm phanh đột ngột, ngườilại ngả về phía trước Mới nghe không thấy có định luật Vật lý nào nói đến “xeđang chạy” “ngã” và “hãm phanh đột ngột”, khi ta phân tích kỹ ý nghĩa của cáccụm từ này, học sinh dễ nhận ra dấu hiệu quen thuộc của quán tính Hiểu theongôn ngữ Vật lý như thế, học sinh sẽ giải thích được hiện tượng

- Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng Vật lý phức tạp chi phốibởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi mộtnguyên nhân, một định luật đã biết

- Hướng dẫn học sinh phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thànhnhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết nêu trêncó tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho học sinh tìm tòi sáng tạo, vì trước khi sángtạo ra cái mới thông thường người ta phải sử dụng tất cả những cái đã biết màkhông thành công

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới,học sinh được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệcó tính quy luật mà trước đây học sinh chưa biết hoặc chưa biết đầy đủ

Ở đây, không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết với conđường suy luận logic để suy ra kiến thức mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, mộtbước nhảy vọt trong nhận thức Các nhà khoa học cho rằng trong tình huốngnày, trực giác đóng vai trò quan trọng Bằng trực giác (dựa trên kinh nghiệm vàvốn hiểu biết), nhà khoa học dự đoán một câu trả lời, một giải pháp cho vấn đềđặt ra rồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thực nghiệm Giáoviên không thể chỉ cho học sinh con đường đi đến trực giác mà học sinh phải tựthực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm Tuy nhiên, giáo viên có thể tạo điều kiệnthuận lợi cho học sinh tập dượt những bước nhảy đó bằng cách phân chia mộtbước nhảy vọt lớn trong khoa học thành các bước nhỏ nằm trong vùng phát triểngần của học sinh

Thông thường, trong khi tìm tòi giải quyết một vấn đề mới, học sinhkhông phải hoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình giảiquyết vấn đề Trong khi lập luận để giải quyết vấn đề có nhiều phần sử dụng

kiến thức cũ, phương pháp cũ thành công, chỉ đến một phần nào đó mới bế tắc,đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự

1.3.3 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Ở kiểu hướng dẫn này, giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xây dựngphương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thựchiện kế hoạch đó do học sinh tự làm Kiểu hướng dẫn này, đòi hỏi ở học sinhkhông những tính tự lực cao mà còn phải có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹ xảovững vàng và một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo

1.4 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong bài học Vật lý xây dựngkiến thức mới

“ Vấn đề” trong bài học xây dựng kiến thức mới chính là nội dung tri thứcmới Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thứcmới Vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống được tổ chứa sao cho họcsinh được đặt trước một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinhnghiệm sẵn có HS không trả lời được.

Có thể sử dụng loại tình huống có vấn đề mà lý luận dạy học đã nêu ranhư: tình huống bất ngờ, tình huống bế tắc, tình huống lựa chọn, tình huống pháttriển… bằng các phương tiện như bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, truyện kểVật lý, các ví dụ sinh động, hấp dẫn lý thú về ứng dụng Vật lý trong đời sống,kỹ thuật, sản xuất được trình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹnăng của mình để xem xét giải quyết, nhưng chưa thể giải quyết được và đã làmxuất hiện lỗ hỏng mà HS không vượt qua được HS mong muốn giải quyết vấnđề bởi câu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượng gần gũiquen thuộc tưởng chừng như hiểu rõ mà trước đó HS không chú ý HS chấpnhận giải quyết vấn đề để tìm ra câu trả lời mà GV đặt ra Giai đoạn xây dựngtình huống có vấn đề kết thúc.

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi tình huống học tập, mỗitình huống bao gồm các hành động kế tiếp sau: giả thuyết-> hệ quả lôgic-> thí

nghiệm kiểm tra-> kết luận; nội dung kết luận chính là một nội dung của kiếnthức mới mà bài học phải đem lại cho HS GV khi thiết kế bài học cần phải sắpđặt, cấu tạo lại nội dung bài học sao cho mỗi đơn vị kiến thức cơ bản là kết luậncủa một chu kỳ trên Kết thúc giai đoạn giải quyết vấn đề HS tự tìm ra tri thứcmới có thể trả lời cho câu hỏi đặt ra ở giai đoạn đặt vấn đề.

GV thể chế hóa kiến thức, thông báo cho HS rằng những kết luận thuđược chính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào đócủa Vật lý học.

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì,được ứng dụng như thế nào trong khoa học, đời sống? Các tình huống mới đượcđặt ra để HS vận dụng tri thức vừa thu nhận để giải quyết nhiệm vụ , qua đócủng cố kiến thức vừa đem lại niềm vui hứng thú, niềm vui nhận thức và tínhhữu ích của kiến thức [13] [16] [20]

Kết luận chương 1

Dạy học GQVĐ là một hướng dạy học nhằm hiện thực hoá chiến lược dạyhọc tập trung vào người học; kích thích hứng thú, nhu cầu, niềm tin nhận thức,phát huy tính tích cực tư duy đặc biệt là tư duy sáng tạo của HS và bồi dưỡngcho HS phương thức và năng lực giải quyết vấn đề - năng lực đặc biệt cần thiếtcủa người lao động trong xã hội hiện đại

Dạy học GQVĐ có nội dung là: "Trong quá trình HS giải quyết một cáchsáng tạo các vấn đề và bài toán có vấn đề trong một hệ thống nhất định thì diễnra sự lĩnh hội sáng tạo các tri thức và kỹ năng, sự nắm kinh nghiệm hoạt độngsáng tạo mà xã hội tích luỹ được, sự hình thành nhân cách có tính tích cực củangười công dân, có trình độ phát triển cao và có ý thức tự giác của xã hội" [12].

Trong chương một đã trình bày những cơ sở khoa học của đề tài: một sốquan điểm của dạy học GQVĐ, cơ sở, bản chất, cấu trúc, phân biệt rõ các mứcđộ của dạy học giải quyết vấn đề phương pháp vận dụng dạy học GQVĐ trongbài học xây dựng kiến thức mới

Tuy nhiên để sử dụng dạy học GQVĐ đạt hiệu quả cao thì cần kết hợp tốtcác thiết bị dạy học, vận dụng linh hoạt các kiểu tình huống có vấn đề, lựa chọnđối tượng phù hợp các mức độ Có những bài học cần có sự kết hợp cả ba mứcđộ, kết hợp các tình huống với nhau thì hiệu quả mới cao

Từ đó yêu cầu đối với người giáo viên là không những phải nắm vững trithức khoa học bộ môn mà còn phải am hiểu lịch sử phát triển của khoa học màmình giảng dạy, phải am hiểu sâu sắc phương pháp luận nhận thức khoa học,phương pháp giải quyết vấn đề GV còn phải có được kỹ năng dạy học linhhoạt sáng tạo, nghệ thuật kể chuyện nêu vấn đề, nghệ thuật hướng dẫn HS giảiquyết vấn đề

Như vậy, dạy học GQVĐ đặt ra một loạt yêu cầu mới đối với GV khôngnhững là về trình độ trí tuệ của GV, mà cả về đạo đức, cụ thể là không cho phépcó một biểu hiện nhỏ nào về thái độ khinh thường, không tôn trọng ý kiến HS vàdo đó không tôn trọng nhân cách học sinh Cho dù ý kiến HS có sai lầm chăngnữa, cũng không được gạt phắt đi mà phải vạch cho học sinh thấy chỗ sai Tìmra một phần nào là hợp lý để nâng cao lòng tin về khả năng giải quyết vấn đềcủa họ.

Vận dụng các kết quả nghiên cứu chương một, trong chương hai tôi sẽ đềxuất tiến trình dạy học chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bảntheo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Chương trình Vật lý lớp 12 THPT nhằm cung cấp cho học sinh những trithức và kỹ năng cơ bản về tự nhiên và kỹ thuật cũng như nắm vững nhữngphương pháp tư duy khoa học nhằm giúp cho học sinh một cái nhìn khái quát,có thế giới quan khoa học và nhân sinh quan đúng đắn.

Trong phần này, nội dung của môn Vật lý bao gồm các tri thức của Vật lýhọc cổ điển và hiện đại về bản chất của ánh sáng, là cơ sở để học sinh hiểu biếtvề tự nhiên, để xây dựng lên các cơ sở khoa học của ngành khoa học kỹ thuật vày học như máy quang phổ, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X, nhằm giúp cho họcsinh nắm được bản chất thế giới vi mô, chuẩn bị cho học sinh vốn hiểu biết đểhọc tiếp tục lên các cấp học cao hơn như: Trung cấp, Cao đẳng, Đại học.

Chương trình Vật lý lớp 12 bao gồm các phần như: Cơ học, điện học,quang học và phản ứng hạt nhân Tổng cộng 70 tiết, trong đó lý thuyết chiếm 44tiết, thí nghiệm chiếm 06 tiết; chương “ Sóng ánh sáng” được phân 10 tiết: trongđó có 5 tiết lí thuyết và 2 tiết thực nghiệm Chương “ Sóng ánh sáng” nằm trướcchương “Lượng tử ánh sáng” vì hai chương này có liên hệ chặt chẽ với nhaucùng đi nghiên cứu và chứng minh tính chất sóng hạt của ánh sáng Đây lànhững phần quan trọng của chương trình Vật lý lớp 12 THPT.

Cấu trúc mỗi gồm các phần cơ bản:

- Phần giới thiệu vào bài: Phần này thường được in chữ nhỏ ở đầu bài, GVkhông nhất thiết phải dùng phần này để vào bài mà có thể đặt tình huống kháctùy theo đối tượng, tùy hoàn cảnh và thiết bị có sẵn.

- Phần nội dung chính: Đây là phần quan trọng bắt buộc học sinh phảichiếm lĩnh được.

- Phần tóm tắt kiến thức: Là phần khác biệt giúp học sinh hệ thống lạikiến thức cơ bản Phần này luyện tập gồm câu hỏi lý thuyết, bài tập trắc nghiệmvà bài tập tự luận.

- Phần đọc thêm: Nội dung của phần này không nằm trong quy định củachương trình mà nhằm giúp học sinh mở rộng sự hiểu biết của mình.

Ở cấp trung học cơ sở phần quang lý có nội dung chủ yếu là định tính,mang tính trừu tượng cao, chủ yếu là nói về cách tổng hợp và phân tích chùmánh sáng mà không giải thích rõ bản chất sóng của ánh sáng Mặc dù có tínhtrừu tượng nhưng gần gũi với đời sống hàng ngày như giải thích hiện tượng cầuvòng, hiện tượng tán sắc trên đĩa CD do đó có nhiều ứng dụng trong thực tế.

Ở cấp THPT phần quang lý thể hiện rõ bản chất của ánh sáng, đặc biệt lànội dung chương “ Sóng ánh sáng” dùng thực nghiệm về hiện tượng giao thoavà nhiễu xạ đã chứng minh tính chất sóng của ánh sáng và dùng thực nghiện đểxác định bước sóng của ánh sáng Ngoài nội dung chương còn đưa ra các ứngdụng quan trọng của ánh sáng trong khoa học kỹ thuật và trong y học như tiahồng ngoại, tia tử ngoại, tia X…

Muốn dạy tốt phần này GV phải hết sức linh hoạt trong quá trình lên lớp,đặc biệt là sử dụng các PPDH theo hướng phát triển tính tích cực của học sinh;HS thật sự tiếp thu kiến thức tốt khi GV áp dụng nhuần nhuyễn các phương tiệndạy học hiện đại, qua đó GV xây dựng các tình huống có vấn đề bằng cácphương tiện dạy học liên quan đến thực tế bằng cách đưa ra các hiện tượng vàlàm các thí nghiệm.

Phần ánh sáng là phần có kiến thức rất nhiều ứng dụng trong khoa họccông nghệ, trong y học và trong thực tiễn cuộc sống Vì vậy đòi hỏi GV khigiảng dạy phần này phải nghiên cứu sâu về phương pháp để giúp cho HS cóđược năng lực phân tích, giải thích hiện tượng Vật lý, niềm say mê nghiên cứukhoa học và cộng nghệ ứng dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được vào thực tiễncuộc sống Đây là điều kiện thuận lợi để tổ chức dạy học theo định hướng giảiquyết vấn đề

2.2 Mục tiêu dạy học của chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản

2.2.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng do Bộ giáo dục và đào tạo ban hành [3]

a) Kiến thức :

- Mô tả được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính - Nêu được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì.

- Trình bày được một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng.

- Nêu được vân sáng, vân tối là kết quả của sự giao thoa ánh sáng.- Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.

- Nêu được hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chấtsóng và nêu được tư tưởng cơ bản của thuyết điện từ về ánh sáng.

- Nêu được mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định

- Nêu được chiết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng của ánh sángtrong chân không.

- Nêu được quang phổ liên tục , quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ là gì vàđặc điểm chính của mỗi loại quang phổ này.

- Nêu được bản chất, tính chất và công dụng của tia hồng ngoại, tia tử ngoạivà tia X.

- Kể được tên của các vùng sóng điện từ kế tiếp nhau trong thang sóng điệntừ theo bước sóng.

- Trang bị cho HS các kiến thức tổng quan về sóng điện từ, trong đó nhấnmạnh các kiến thức Vật lý thiết thực về quang lí được ứng dụng cụ thể trongngành vô tuyến viễn thông, trong y học.

b) Kỹ năng:

- Rèn luyện cho HS kỹ năng phân tích lựa chọn phương án thí nghiệm.- Kỹ năng làm thí nghiệm tán sắc và giao thoa ánh sáng.

- Kỹ năng giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm.

- Kỹ năng phân tích so sánh sự giống nhau giữa các hiện tượng xảy ra trongthí nghiệm giao thoa sóng cơ và giao thoa sóng ánh sáng.

- Kỹ năng vận dụng tốt các công thức xác định vị trí vân sáng, vân tối,khoảng vân trong việc giải bài toán giao thoa ánh sáng.

- Phân biết được các loại quang phổ, nêu được ứng dụng của chúng

- Kỹ năng so sánh các đặc điểm của tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X, ứngdụng của nó.

2.3 Nội dung cơ bản của chương “ Sóng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản

2.3.1 Nội dung dạy học1 Tán sắc ánh sáng

Lý thuyết về hiện tượng tán sắc ánh sáng

a) Hiện tượng

- Khi chiếu ánh sáng trắng vào một lăng kính thì trên màn ta quan sát thấymột dải sáng liên tục đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím trong đó tia đỏ lệchít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.

- Hiện tượng tán sắc tán sắc là hiện tượng phân tích một chùm sáng phức tạpthành các chùm sáng đơn sắc khác nhau

- Giải thích hiện tượng: Do ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơnsắc khác nhau , mặt khác vì chiết suất lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắckhác nhau là khác nhau nên góc lệch sau lăng kính của các tia ló cũng khácnhau Vậy ánh sáng thu được trên màn là dải sáng có màu sắc khác nhau

2.1 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

a) Hiện tượng: Khi ánh sáng Mặt Trời chiếu qua lỗ tròn khoét trên một hộp

kín hình hộp chữ nhật thì ta thấy kích thước của lỗ tròn trên nền tối lớn hơn kíchthước của lỗ tròn trên hình hộp Bản chất của hiện tượng trên chính là hiệntượng nhiễu xạ ánh sáng

b) Khái niệm: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng ánh sáng

khi gặp vật cản gọi là nhiễu xạ ánh sáng

Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định

2.2 Hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Điều kiện giao thoa ánh sáng: Để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng từhai nguồn phát sáng thì phải thõa mãn là hai nguồn phải là hai nguồn kết hợp,điều đó xảy ra khi:

+ Sóng ánh sáng do hai nguồn phát sáng phải có cùng tần số, và bằng tần sốdo nguồn sáng S chiếu tới

+ Khoảng cách hai nguồn là không đổi khi đó độ lệch pha của hai sóng ánhsáng là không đổi

- Hiện tượng giao thoa ánh sáng tạo ra trên màn nhựng vạch sáng, tối xenkẽ nhau và ở giữa là vân sáng.

- Một số công thức a) Vị trí của vân giao thoa

+ Để tại A là vân sáng:=>

Với k = 0 ;

k=0 : vân sáng trung tâmk =1 : vân sáng bậc 1k =2 : vân sáng bậc 2

+ Để tại A là vân tối :

=>

k= 0 , -1: vân tối thứ nhất k = 1, -2 : vân tối thứ hai b) Khoảng vân

Khoảng cách giữa hai vân sáng, hai vân tối cạnh nhau được gọi là khoảng vân,kí hiệu i

=>

3 Quang phổ

3.1 Máy quang phổa) Khái niệm

- Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích một chùm ánh sáng phức tạpthành những thành phần đơn sắc

c) Đặc điểm: Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ

phụ thuộc nhiệt độ của nguồn sáng

d) Ứng dụng: Dùng để xác định nhiệt độ của các vật phát sáng mà không trực

tiếp đo được như nhiệt độ Mặt Trời, các sao, hồ quang điện …

3.3 Quang phổ phát xạ

a) Khái niệm: Quang phổ phát xạ là hệ thống những vạch màu riêng rẽ nằm

trên nền tối

b) Nguồn phát: Quang phổ phát xạ do đám khí bay hơi ở áp suất thấp bị kích

thích phát ra bằng cách đốt nóng hoặc phòng một tia lửa điện qua đám khí hayhơi đó.

c) Đặc điểm: Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác

nhau về số lượng vạch, vị trí các vạch, màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối củacác vạch

d) Ứng dụng: Dùng để xác định thành phần cấu tạo nên nguồn phát, áp suất,

nhiệt độ và một số tính chất lý hóa khác.

3.4 Quang phổ hấp thụ:

a) Khái niệm: Gồm những vạch sáng tối, trên nền quang phổ liên tục

b) Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ: Nhiệt độ của nguồn sáng phát ra

quang phổ liên tục lớn hơn nhiệt độ hơi hay khí hấp thụ

4 Tia hồng ngoại, tia tử ngoại4.1 Tia hồng ngoại

a) Khái niệm: Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước

sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ ( > 0,76m đến vài mm )- Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ

4.2 Tia tử ngoại

a) Khái niệm: Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước

sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng tím (0,001 m <  < 0,38 m)- Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ

b) Nguồn phát:

- Mặt Trời, hồ quang điện và những vật nung nòng trên 3000o C là các nguồnphát ra tia tử ngoại mạnh.

c) Đặc điểm: