sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo nhằmtích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học chương “cảmứng điện từ” vật lí 11 THPT

và cơ hội học tập suốt đời cho mỗi người dân, từng bước hình thành xã hội họctập” [19].Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thínghiệm vào trong các bài học V

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Thế kỉ XXI, thế giới bước vào thời kì khoa học công nghệ hậu côngnghiệp, thời kì kinh tế tri thức, thương mại điện tử, chính phủ điện tử… Xã hộiloài người phát triển vượt bậc bằng tư duy sáng tạo, tài năng, chất xám củacon người Trong khi đó, Việt Nam vẫn là một nước đang phát triển với nềnkinh tế nông nghiệp Để có thể bắt nhịp sự phát triển chung của thế giới, nhân

tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hộinhập quốc tế là con người, là nguồn nhân lực Đó là những con người năngđộng, sáng tạo, biết học hỏi và áp dụng sáng tạo tinh hoa văn hóa nhân loại,biết tìm ra lối đi riêng phù hợp hoàn cảnh cụ thể của dân tộc; đó phải là nhữngcon người sản phẩm của nền giáo dục mới

Trước những yêu cầu của thời đại đòi hỏi ngành giáo dục phải thực hiện đổimới chương trình giáo dục phổ thông một cách đồng bộ từ mục tiêu, nội dung,phương pháp, phương tiện đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đókhâu đột phá là đổi mới phương pháp dạy học Nhà trường phổ thông không chỉtrang bị cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được màcòn phải bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo ra tri thức mới, cách giảiquyết vấn đề mới trong học tập

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định "Đổi mới cănbản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xãhội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lý giáodục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý giáo dục là khâu then chốt"

và "Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực,bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn

hóa và con người Việt Nam"

Mục tiêu phát triển giáo dục là: “Đến năm 2020, nền giáo dục nước ta đượcđổi mới căn bản và toàn diện theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa,dân chủ hóa và hội nhập quốc tế; chất lượng giáo dục được nâng cao một cáchtoàn diện, gồm: giáo dục đạo đức, kỹ năng sống, năng lực sáng tạo, năng lựcthực hành, năng lực ngoại ngữ và tin học; đáp ứng nhu cầu nhân lực, nhất lànhân lực chất lượng cao phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đấtnước và xây dựng nền kinh tế tri thức; đảm bảo công bằng xã hội trong giáo dục

và cơ hội học tập suốt đời cho mỗi người dân, từng bước hình thành xã hội họctập” [19].

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thínghiệm vào trong các bài học Vật lí là một biện pháp quan trọng nhằm nâng caochất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền đạt kiến thứccho học sinh

Qua thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ”, chúng tôi nhận thấy đây làmột chương có nội dung kiến thức phong phú, được xây dựng bằng thực nghiệm

và gắn liện với thực tiễn, nhưng tương đối trừu tượng đối với học sinh, vì vậycũng gây nhiều khó khăn cho cho việc dạy và học Tuy nhiên đây là một nộidung khá quan trọng, tạo cơ sở cho các em tiếp thu những kiến thức về dòngđiện xoay chiều sau này

Việc ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và máy vi tính nói riêng vàodạy học Vật lý là một hướng đi thích hợp và mang tính cấp thiết Máy vi tínhvới những thế mạnh về lưu trữ, xử lý và trình bày thông tin một cách linh hoạtcho phép xây dựng những thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo Những thínghiệm này nếu được sử dụng một cách linh hoạt trong quá trình dạy học sẽ làmtăng tính trực quan, kích thích hứng thú học tập và sự chú ý ở mức độ cao đốivới học sinh, giúp cho giáo viên giảm thời gian thuyết trình, không mất nhiềuthời gian vào việc biểu diễn và thể hiện thông tin trong giờ học Với các thínghiệm có tính nguy hiểm đối với con người hoặc các thí nghiệm có thời giandiễn ra rất nhanh (hay rất chậm) và các thí nghiệm có tính trừu tượng thì việcthay thế chúng bằng những thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trên máy vitính là một cách tối ưu Có thể thấy rằng, viếc sử dụng máy vi tính với tư cách làmột phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học Vật lý có rất nhiều ưu điểm nổitrội, nó có thể được ứng dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình dạy học, từviệc xây dựng tình huống học tập, nghiên cứu giải quyết vấn đề, xây dựng kiếnthức mới đến việc củng cố và vận dụng kiến thức … Tuy nhiên, cũng cần nhậnthức rằng, máy vi tính không phải là một phương tiện dạy học vạn năng có thểthay thế toàn bộ các phương tiện dạy học truyền thống khác Giáo viên phải làngười có vai trò tổ chức, thiết kế quá trình dạy học, là người quyết định lựachọn phương tiện, lựa chọng thời điểm sử dụng, hình thức sử dụng và phạm vi

sử dụng máy vi tính nhằm đạt được hiệu quả cao nhất của hoạt động dạy học.Xuất phát từ cơ sở lý luận nêu trên và với mong muốn góp phần vào việc

nghiên cứu nâng cao chất lượng, hiệu quả trong dạy và học Vật lý, tôi nghiên

cứu thử nghiệm đề tài: “sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học chương “cảm ứng điện từ” vật lí 11 THPT ”.

2 Mục đích nghiên cứu

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý nhằmkích thích hứng thú và phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thứccủa học sinh từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường phổ thông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Quá trình dạy và học Vật lý chương trình THPT

Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý

Hoạt động dạy học Vật lý 11 THPT hiện nay có sự hỗ trợ của thínghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

3.3 Phạm vi nghiên cứu:

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo một cách hợp lý trongdạy học sẽ có thể kích thích sự hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạtđộng nhận thức cho học sinh, từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trườngphổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thínghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

5.2 Nghiên cứu nội dung các kiến thức dạy học chương "Cảm ứng điệntừ" Vật lí 11 THPT

5.3 Sưu tầm, xây dựng một số thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo hỗtrợ dạy học chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT

5.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điệntừ” nhằm phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức của học sinh.5.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài, rút ranhững kết luận về hiệu quả của đề tài

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến hướng phát triển của đề tài.Nghiên cứu phân phối chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên,chuẩn kiến thức kĩ năng Vật lý 11 THPT

6.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành giảng dạy để đánh giá giả thuyết của đề tài

6.3 Phương pháp thống kê toán học

Chương 1 Cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiêm

ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông

Chương 2 Sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo vào dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc tâm lý của hoạt động 2

Hình 1.2 Sự tương tác trong hệ dạy học 4

Hình 1.3: Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ bản 11

Hình 1.4: Các thủ tục tiến hành TNA 24

Hình 1.5 28

Hình 1.6 29

Hình 1.7 30

Hình 1.8 30

Hình 1.9 31

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc logic nội dung 36

Hình 2.2: Sơ đồ biểu đạt logic của quá trình nhận thức khao học chương “Cảm ứng điện từ” 37

Hình 2.3 38

Hình 2.4 38

Hình 2.5 39

Hình 2.6: Di chuyển nam châm hoặc vòng dây 39

Hình 2.7: Đóng ngắt khóa K 39

Hình 2.8: Thay đổi diện tích vòng dây 40

Hình 2.9: Khung dây quay trong từ trường 40

Hình 2.10: Các thí nghiệm dùng để cùng cố 40

Hình 2.11: Các video clip 41

Hình 2.12: Video clip thí nghiệm dòng điện Fu-cô 42

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 – Bảng hoạch định các hoạt động của giáo viên và học

sinh 9

Bảng 1.2: So sánh phương pháp dạy học tích cực và phương pháp dạy học truyền thống 17

Bảng 1.3 – Bảng so sánh các đặc điểm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng máy vi tính 23

Bảng 3.1 55

Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 57

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất 57

Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất lũy tích 58

Bảng 3.5 Bảng phân loại theo học lực 59

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số 60

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 57

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm 58

Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 58

Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 59

Biểu đồ 3.3 Phân loại học lực của hai nhóm 59

MỤC LỤC

Chương 1:

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG

VÀ THÍ NGHIÊM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Theo quan điểm tâm lý học tư duy thì sự học là sự phát triển về thể chất

về cấu trúc hành động, cùng một biểu hiện hành vi bên ngoài giống nhaunhưng cái chất lượng của sự học vấn có thể khác nhau tuỳ thuộc vào sự pháttriển của các cấu trúc của các hành động của chủ thể Ở đây hành vi được xemnhư biểu hiện ra bên ngoài của kết quả hành động, còn cách thức để đạt tớikết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hành động học

Theo quan điểm hiện đại thì sự học phải là quá trình hình thành và pháttriển các dạng thức và hành động xác định của người học, đó là sự thích ứng củachủ thể với tình huống học tập thích đáng thông qua sự đồng hoá (hiểu được,làm được) và sự điều tiết (có sự biến đổi của bản thân, tạo được cái mới với chủthể) nhờ đó người học phát triển năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách

Việc học tập của mỗi HS là một hoạt động đặc thù của con người, nó có cấutrúc bao gồm các thành tố có quan hệ và tác động đến nhau: Một bên là động

cơ, mục đích, phương tiện bên kia là hoạt động, hành động, thao tác

N.Lêochiep đã mô tả cấu trúc tâm lý của hoạt động (hình1.1)

Hình 1.1: Cấu trúc tâm lý của hoạt động [10]

Có thể phân tích cấu trúc của hoạt động học sau:

Chủ thể hoạt động là HS được xác định khi chỉ ra đối tượng tương ứng(môn học, bài học…) Khi HS say mê hướng vào đối tượng nhằm TC hoạt độngchiếm lĩnh lấy đối tượng thì mới thực sự trở thành chủ thể của hoạt động học.Động cơ học tập được quyết định cơ bản bởi nội dung đối tượng Động

cơ là sự say mê TC hướng vào chiếm lĩnh đối tượng Nhu cầu gặp đối tượngtạo nên sự say mê TC Sự lĩnh hội nội dung đối tượng làm phong phú, pháttriển chủ thể, càng kích thích nó hứng thú TC hơn trong tìm tòi học tập Trongthực tế, những động cơ ngoài đối tượng cũng có vai trò rất to lớn kích thíchTTC hoạt động của HS Nhưng động cơ đích thực có tính cơ bản, bền vững,tạo nên sự phát triển trong DH là động cơ đối tượng

Hoạt động học của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạtđộng

Hoạt động học được cụ thể thành những hành động, mỗi hành động đềuphải tiến hành nhờ các thao tác để thực hiện nhiệm vụ cụ thể

Mỗi nhiệm vụ lại xác định rõ mục đích và những điều kiện, phương tiện

Như vậy sự học nói chung và sự thích ứng của người học với những tìnhhuống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng thứchoạt động xác định, phát triển ở những người học những năng lực, thể chất,tinh thần và nhân cách cá nhân Nói riêng sự học có chất lượng một tri thứckhoa học phải là sự thích ứng của người học với những tình huống học tậpthích đáng Chính quá trình thích ứng này là hoạt động của người học xâydựng nên tri thức mới với tính cách là phương tiện tối ưu giải quyết tìnhhuống mới Đồng thời đó là quá trình góp phần làm phát triển các năng lựcnhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học [21].

1.1.2 Bản chất của sự dạy học

Quá trình học tập của HS là quá trình nhận thức thế giới thông qua nhậnthức các tri thức khoa học Việc DH của mỗi GV là hoạt động đặc thù của conngười Trong hoạt động dạy học GV phải thực sự là chủ thể của hoạt độngdạy, muốn vậy phải TC sự say mê vào đối tượng (HS - mục tiêu, nội dungmôn học, HS và PP chuyển nội dung môn học thành tri thức, kỹ năng, kỹxảo…ở HS) tìm tòi suy nghĩ sáng tạo để thực hiện những nhiệm vụ DH củamình để đạt hiệu quả tối ưu

Theo quan điểm về hoạt động có ý thức của A.N Lêônchiepv phải xuấtphát từ nhu cầu khách quan và khả năng chủ quan, lựa chọn một đối tượnglàm mục đích của hoạt động có ý thức của con người mới thực hiện được Vìthế GV phải thực hiện nhiệm vụ của mình là chuyển giao nhiệm vụ kháchquan thành động cơ học tập của HS [10]

Theo A.M.Machíukin thì DH là phải làm cho người học phát triển đượctrí tuệ, động cơ học tập và hứng thú nhận thức Do vậy sự DH là sự tổ chức,định hướng việc xây dựng, chiếm lĩnh tri thức hình thành và phát triển nhâncách DH phải luôn tạo ra sự “mất cân bằng” về mặt tâm lý tạo ra xung đột xãhội- nhận thức trong bản thân HS nhằm thiết lập sự “cân bằng” mới trong quátrình học tập [11]

Theo giáo sư Phạm Hữu Tòng: Nếu học là hành động của chủ thể HSthích ứng với tình huống do vậy do vậy dạy phải là dạy hành động (hành động

chiếm lĩnh kiến thức và hành động vận dụng kiến thức).Trong dạy học GV cần

tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS qua đó HS chiếmlĩnh được kiến thức đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách của mình [21]

1.1.3 Hệ tương tác dạy học

Quá trình DH các tri thức thuộc môn khoa học cụ thể được hiểu là quátrình hoạt động của GV và của HS trong sự thống nhất biện chứng của bathành phần trong hệ DH bao gồm GV, HS, tư liệu hoạt động DH Có thể mô

tả hệ tương tác DH bằng sơ đồ hình 1.2

Hình 1.2 Sự tương tác trong hệ dạy học [23]

Theo sơ đồ này, hành động của GV tới HS là sự định hướng của GV đốivới sự tương tác trao đổi giữa HS với nhau qua đó còn định hướng cả sự cungcấp những thông tin cần thiết cho tổ chức và định hướng của GV đối với hànhđộng học của HS

Hành động của HS đối với tư liệu hoạt động DH là sự thích ứng của HSvới tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng trí thứccho bản thân mình và sự tương tác đó của HS đối với tư liệu đem lại cho GVnhững thông tin liên hệ ngược lại cần thiết cho sự chỉ đạo của GV đối với HS.Tương tác trực tiếp giữa các HS với nhau và giữa HS với GV là sự traođổi tranh luận giữa các cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ của xã hội từ phía GV

và tập thể HS trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình và do đóđồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách của họ từng bước phát triển

Định hướng

Giáo viên

Tổ chức

Liên hệ ngược

Thích ứng

Cung cấp tưliệu tạo tình huống

Tư liệu hoạt động

DH (môi trường)

Học sinh

1.2 Những định hướng cơ bản trong việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông [3], [4]

1.2.1 Sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh

Trong việc đổi mới PPDH, ta không phủ nhận vai trò của các PPDHtruyền thống Ở một mức độ nào đó, ta phải xem xét các phương pháp này theoquan điểm mới, theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của HS Muốnvậy, GV phải kích thích được óc tò mò khoa học, ham hiểu biết của HS bằngcách tạo ra những tình huống có vấn đề Đó thường là những câu hỏi thú vịgây hứng thú học tập, tạo nhu cầu nhận thức và có thể nghiên cứu được đối vớiHS

Hệ thống các PPDH truyền thống được phân thành các nhóm phươngpháp như nhóm các phương pháp dùng lời, nhóm các phương pháp trựcquan, nhóm các phương pháp thực hành Trong dạy học truyền thống, GVthường hay sử dụng kết hợp nhiều PPDH thuộc các nhóm khác nhau một cáchlinh hoạt

Như vậy, đổi mới PPDH không phải là phủ định hoàn toàn các PPDHtruyền thống mà sử dụng chúng theo tinh thần mới như phát huy tính tích cực,chủ động, sáng tạo của người học

1.2.2 Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng

Theo PPDH truyền thống, GV là người truyền thụ kiến thức, còn HS làngười tiếp thu kiến thức Ở đây, GV chủ yếu sử dụng phương pháp giảnggiải kết hợp minh họa, việc sử dụng thiết bị dạy học hạn chế dẫn đến tìnhtrạng dạy theo kiểu “thầy đọc – trò chép” Theo phương pháp mới, GV giaocho HS đọc, nghiền ngẫm SGK, rồi sau đó đặt câu hỏi để kiểm tra sự lĩnh hộikiến thức của các em Thông qua cách trả lời, trình bày, báo cáo mà HS đượcrèn luyện những kĩ năng và tố chất cần thiết cho mình

Theo quan niệm mới về dạy học, vai trò chủ yếu của GV là tổ chức,hướng dẫn, điều khiển hoạt động học tập của HS, giúp HS đạt được mục tiêucủa bài học GV không thuyết trình, giảng giải mọi vấn đề mà chủ động tạođiều kiện rèn luyện óc độc lập suy nghĩ và tư duy sáng tạo cho HS.

Việc đổi mới PPDH của GV đòi hỏi HS phải đổi mới phương pháp họctập Đây là một tất yếu đòi hỏi người học phải nỗ lực, chủ động, sáng tạo trongcác hoạt động nhận thức của mình Như vậy, trọng tâm của tiết dạy phải đặt vàohoạt động của HS trong tiết dạy đó

Phối hợp các hình thức tổ chức hoạt động học tập ngoài lớp học để tạođiều kiện cho việc rèn luyện những hoạt động học tập đa dạng của HS, cầnphối hợp nhiều hình thức tổ chức học tập ngoài lớp học, trong đó chuyển dần từdạy học truyền thụ kiến thức sang dạy học giải quyết vấn đề như:

– Tổ chức và hướng dẫn cho HS tự học môn VL ở nhà, làm thí nghiệmthực hành, lấy số liệu thống kê, nghiên cứu học tập, ngoại khóa

– Tổ chức các nhóm nghiên cứu nhỏ, thi nhóm các nhà nghiên cứu trẻ

Đề tài nghiên cứu có thể rất đa dạng như làm một thí nghiệm nào đó về VL,tìm hiểu một ứng dụng nào đó của VL trong thực tế hoặc cấu tạo và hoạt độngcủa một thiết bị kĩ thuật nào đó

1.2.3 Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập hợp tác

Các hình thức tổ chức học tập cá nhân, theo nhóm và theo lớp là cáchình thức vẫn được áp dụng theo PPDH truyền thống Theo PPDH mới, hìnhthức học tập cá nhân vẫn là hình thức học tập cơ bản, có hiệu quả nhưng HSphải có tinh thần học tập một cách tự giác, chủ động Học tập hợp tác là hìnhthức học tập bổ trợ có tác dụng rèn luyện người học tinh thần hợp tác laođộng, chia sẻ kinh nghiệm, học hỏi lẫn nhau, ý thức trách nhiệm với công việcchung Phối hợp chặt chẽ những nỗ lực cá nhân trong tự học với việc học tậphợp tác trong nhóm Một trong những hình thức tăng cường hoạt động của HStrên lớp là sử dụng phiếu học tập cho HS

Trong học tập, không phải bất kì một nhiệm vụ học tập nào cũng có thể

được hoàn thành bởi những hoạt động thuần túy cá nhân Có những câu hỏi,những vấn đề được đặt ra khó và phức tạp, đòi hỏi có sự hợp tác giữa các cánhân mới có thể hoàn thành nhiệm vụ Theo lí thuyết về vùng phát triển gầnnhất của Vư-gốt-sky, mỗi cá nhân có thể vươn tới những tầm hiểu biết rộnghơn nhờ sự trao đổi với bạn bè Thông qua sự hợp tác tìm tòi, nghiên cứu, thảoluận, tranh luận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được điều chỉnh, khẳngđịnh hay bác bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới.

Như vậy, hình thức học tập cá nhân vẫn là hình thức hoạt động chủ yếugiúp HS phát triển các năng lực Hoạt động nhóm suy cho cùng cũng nhằmgiúp cá nhân chủ động, tích cực tham gia vào quá trình nhận thức của mình

1.2.4 Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học

Trong xã hội hiện đại, sự bùng nổ thông tin đòi hỏi mỗi cá nhân phải nỗlực học tập biết cách cập nhật thông tin GV cần phải quan tâm đến phươngpháp học của HS, từng bước hình thành năng lực tự học để các em có thể tự bổsung kiến thức và học thường xuyên suốt đời, bằng cách:

– Coi trọng việc trao dồi kiến thức lẫn việc bồi dưỡng kĩ năng, đặc biệt

là những kĩ năng quá trình để đạt tới kiến thức

– Coi trọng việc truyền thụ các phương pháp nhận thức đặc thù của bộmôn như PPTN, phương pháp mô hình Trong đó các thí nghiệm, mô hình VLkhông chỉ là phương tiện minh họa kiến thức, mà chủ yếu đóng vai trò cungcấp thông tin và là phương tiện giải quyết vấn đề đặt ra

Việc tự học của HS là hoạt động rất cần thiết Ở đây, người GV cầnphải bồi dưỡng cho HS khả năng thu thập thông tin, huấn luyện cho HS cáchnắm bắt nội dung chính của tài liệu học tập đồng thời giao bài tập về nhà cho

HS, có thể tính toán cân đối giữa nội dung học tập trên lớp và nội dung cần tìmhiểu ở nhà

1.2.5 Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức Đổi mới kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh

Việc rèn luyện kĩ năng là một trong những yêu cầu rất quan trọng trongviệc hình thành nhân cách HS Hiện nay, rất ít GV chú ý đến lĩnh vực này cho

HS Trên lớp GV cố gắng truyền đạt kiến thức mà không chú ý đến rèn luyện

tư duy, rèn luyện kĩ năng cho HS Đổi mới PPDH cũng như kiểm tra, đánh giácoi trọng những kĩ năng, năng lực thực hành của HS Như vậy, người GVphải bồi dưỡng cho HS kĩ năng sống cần thiết bên cạnh truyền thụ kiến thức.Đổi mới PPDH phải đi đôi với đổi mới đánh giá kết quả học tập của HS.Việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS phải căn cứ vào mục tiêu củamôn học Kiểm tra không những trình độ nắm vững kiến thức và vận dụng kiếnthức lí thuyết mà cả kĩ năng thực hành thí nghiệm, đánh giá cao khả năng vậndụng kiến thức và kĩ năng xử lí và giải quyết sáng tạo những tình huống mớihoặc ít nhiều thay đổi Phối hợp kiểm tra bằng trắc nghiệm tự luận và trắcnghiệm khách quan Tạo điều kiện để HS tự đánh giá kết quả học tập của mình

1.2.6 Tăng cường sử dụng thiết bị dạy học, chú trọng các thí nghiệm, ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí

Trong PPDH mới đòi hỏi người GV phải tăng cường khai thác và sử dụngthành thạo các thí nghiệm sau đây:

– Thí nghiệm cho HS làm trên lớp dưới hình thức cá nhân hay theo nhóm.– Thí nghiệm do GV với một nhóm HS làm biểu diễn trên lớp

– Thí nghiệm do HS làm trong phòng thí nghiệm

Những năm gần đây, CNTT trong các nhà trường đã được quan tâm.Mục tiêu của việc học tin học trong nhà trường, mối quan hệ giữa tin học với

tư cách là một môn học với việc ứng dụng CNTT trong dạy học đã dần dầnđược xác định rõ ràng qua các cấp học Cán bộ quản lí giáo dục và GV đã từngbước nhận thức đầy đủ vai trò của CNTT trong dạy học CNTT được chútrọng ở tất cả các bộ môn để góp phần thực hiện đổi mới PPDH

Việc sử dụng CNTT trong dạy học sẽ góp phần đổi mới PPDH trên cácmặt như thực hiện học tập trong hoạt động và bằng hoạt động, tăng cường tựhọc trong quá trình dạy học, sử dụng luân chuyển những hình thức dạy học đadạng, hình thành và sử dụng công nghệ dạy học và đổi mới kiểm tra đánh giá

1.2.7 Đổi mới cách soạn giáo án

– Lượng hoá các mục tiêu kiến thức và kĩ năng của bài học

– Chia bài học thành một số nội dung riêng biệt hoặc tổ chức bài họcthành một chủ đề học tập.

– Chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm, các PTDH cần thiết

– Hoạch định các hoạt động học của HS và các hoạt động dạy tương ứngcủa GV trong tiết học Ví dụ:

Bảng 1.1 – Bảng hoạch định các hoạt động của giáo viên và học sinh

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

– Tạo tình huống học tập, giao

+ Giới thiệu và hướng dẫn cách

tham khảo tài liệu, làm thí nghiệm,

lấy kết quả thí nghiệm

– Thu thập thông tin

+ Nghe GV giảng

+ Tìm thông tin trong SGK và các tàiliệu khác, làm thí nghiệm, quan sát hiện tượng, lấy kết quả thí nghiệm

– Tổ chức cho HS xử lí thông tin

và báo cáo kết quả

+ Tổ chức cho HS thảo luận

– Xử lí thông tin và báo cáo kết quả

+ Tranh luận với bạn bè trong nhóm

để rút ra nhận xét, kết luận từ nhữngđiều tìm hiểu được Lập bảng, vẽ đồthị, nhận xét kết quả

+ Báo cáo kết quả trước lớp và trả lời các câu hỏi của GV

1.3.1 Tính tích cực hoạt động nhận thức là gì ?

TTC nhận thức trong hoạt động là một tập hợp các hoạt động nhằm làmchuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếpthu tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [29].TTC, nét tính cách rất quan trọng trong nhân cách thể hiện ở năng lựclàm thay đổi thực tiễn, theo nhu cầu, mục đích của mình trong hoạt động sảnxuất, học tập, sáng tạo, đấu tranh,…

TTC cần phải được định hướng đúng đắn, phải nhằm phục vụ cho nhữngmục đích tốt đẹp, cao cả, thì hoạt động của con người mới có giá trị đích thực,mới đem lại lợi ích cho bản thân và xã hội Nét tính cách này cần được GDngay từ bé bằng cách tạo ra những tình huống để trẻ em tự tìm cách thỏa mãnđòi hỏi, đôi khi người lớn có thể mách bảo, nhưng tránh lối làm thay khiến tạodần cho trẻ tính ỷ lại, thụ động, chờ đợi Kết quả của mỗi lần tự làm như vậy

sẽ động viên trẻ hăng hái tự lập giải quyết các nhu cầu của mình và dần dầnchủ động tham gia vào công việc chung của gia đình, tập thể Để duy trì liêntục TTC cần có sự theo dõi và đánh giá của người lớn và tập thể, kể cả khiviệc làm thành công cũng như khi khó khăn, trở ngại

TTC nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức Hạt nhân cơ bản củaTTC nhận thức là hoạt động tư duy của cá nhân được tạo nên do thúc đẩy của

hệ thống nhu cầu đa dạng Nhu cầu nhận thức cái mới, nhu cầu vươn lên mộttrình độ cao hơn là nguồn gốc TTC hoạt động nhận thức của HS TC là mộtbiểu hiện của ý thức khi đã có ý thức thì HS sẽ TC, chủ động và sáng tạotrong mọi tình huống Trong học tập TTC nhận thức của HS đặc trưng bởikhát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vữngkiến thức [29]

Tính “TC nhận thức” của HS theo Tiến sĩ I.F Kharlamop (Liên Xô cũ )

có thể được định nghĩa như sau:

Nói chung, TTC là trạng thái hoạt động của các chủ thể, nghĩa là củangười hành động Vậy TTC nhận thức là trạng thái hoạt động của HS, đặctrưng bởi khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình

nắm vững kiến thức.

Kết quả của việc học chỉ thực sự có được khi HS tích cực và chủ độngtham gia vào quá trình DH Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tốhợp thành cơ bản của nó có thể biểu diễn theo sơ đồ hình 1.3

Hình 1.3: Cấu trúc của hoạt động học cùng với các yếu tố hợp thành cơ bản.

Trong quá trình DH, khối lượng kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS tăng

Hoạt động nhận thức Kết quả của hoạt động nhận thứcNguồn kiến thức

Lời nói sinh

lí, tinh thần trách nhiệm…

Sự chú ý có chủ định, sự cần mẫn, tính ham hiểu biết, lòng say mê học tập

Hành động trí tuệ:

a) “Lĩnh hội” tài liệu

b) Thông hiểu tài liệu

c) Ghi nhớ kiến thức

d) Luyện tập vận dụng kiến thức vào thực tiễn

e) Ôn tập, khái quáthoá và hệ thống hoá tài liệu đã học

g) Tự kiểm tra

Biểu tượng

Thông hiểu

Nắm vững sự kiện, khái niệm

Hình thành kĩ năng, kĩxảo

Hệ thống kiến thức vàđào sâu kiến thức

Phát hiện mức độ nắmvững kiến thức

Sự phát triển chung của HS, hình thành quan điểm và niềm tin, phát triển năng khiếu

và thiên tư

lên, tầm hiểu biết được mở rộng, quan điểm và niềm tin chính trị được hìnhthành Khía cạnh đặc biệt quan trọng của sự phát triển là sự biến đổi về chấtcủa bản thân hoạt động nhận thức và tư duy nói chung Chỉ trong quá trìnhhọc tập TC, HS mới rèn được kĩ năng kiến thức, sự say mê học tập, và cả sựhoàn thiện những năng lực nhận thức chung và riêng Tất cả những cái đódẫn tới việc hoàn thiện nhân cách nói chung, và làm phong phú thêmnhững nhu cầu nhân thức và tinh thần.

Như vậy, việc học cần dựa trên nền tảng của hoạt động nhận thức TCcủa HS và đòi hỏi HS phải có thái độ và tinh thần TC như vậy

1.3.2 Những biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

HS là chủ thể của quá trình học tập, chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu HS

là người có ý thức chủ động TC và sáng tạo TTC ở đây là thái độ của HSmuốn nắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tập bằng mọi cách và cốgắng để vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống

TTC hoạt động nhận thức của HS được biểu hiện qua các dấu hiệu sau:

- Có chú ý học tập không?

- Có hăng hái tham gia vào mọi hình thức hoạt động học tập hay không(thể hiện ở việc hăng hái phát biểu ý kiến, ghi chép )?

- Có hoàn thành những nhiệm vụ được giao không?

- Có ghi nhớ tốt những điều đã được học không?

- Có hiểu bài học không?

- Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng không?

- Có vận dụng được các kiến thức đã học vào thực tiễn không?

- Tốc độ học tập có nhanh không?

- Có hứng thú trong học tập hay chỉ vì một ngoại lực nào đó mà phải học?

- Có quyết tâm, có ý chí vượt khó khăn trong học tập không?

- Có sáng tạo trong học tập không?

Về mức độ TC của HS trong quá trình học tập có thể không giống nhau,

có một số dấu hiệu sau đây:

- Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài (gia

đình, bạn bè, xã hội).

- Thực hiện yêu cầu của thày giáo theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa?

- TC nhất thời hay thường xuyên liên tục?

- TC tăng lên hay giảm dần?

- Có kiên trì vượt khó hay không?

Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy còn có những biểu

về mặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn, như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hayngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài họchoặc khi tìm ra lời giải hay cho một bài tập khó…Những dấu hiệu này khóbiểu hiện và khác nhau ở từng cá thể HS, bộc lộ rõ ở HS các lớp dưới, kínđáo ở HS các lớp trên

1.3.3 Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức

Tùy theo việc huy động và mức độ huy động các chức năng tâm lý màngười ta phân ra 3 loại TTC:

- TTC tái hiện: Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tư duy tái hiện

- TTC tìm tòi: Đặc trưng bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm cách độc lậpgiải quyết vấn đề, TC về mặt nhận thức, óc sáng tạo, lòng khao khát hiểu biết,hứng thú học tập

- TTC sáng tạo: Là cấp độ cao nhất của TTC, đặc trưng bằng sự khẳngđịnh con đường riêng của mình, không giống như con đường mà mọi người

đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn mực, để đạt được mục đích Dĩ nhiên mức

độ sáng tạo của HS là có hạn nhưng đó là mầm mống để phát triển trí sáng tạo

về sau này [29]

1.3.4 Các nguyên nhân của tính tích cực hoạt động nhận thức

TTC hoạt động nhận thức của HS nảy sinh trong quá trình học tập Cónhiều nguyên nhân phát sinh trong lúc học tập, có nhiều nguyên nhân đượchình thành từ quá khứ, thậm chí từ lịch sử lâu dài của nhân cách Nhìn chung,TTC phụ thuộc vào các yếu tố sau: hứng thú, nhu cầu, động cơ, năng lực, ýchí, sức khỏe, môi trường Trong các nhân tố trên, hiện nay việc TC hóa hoạtđộng nhận thức của HS chủ yếu là tập chung vào hình thành và phát triển

hứng thú nhận thức của HS vì:

- Nó có thể hình thành ở HS một cách nhanh chóng và bất cứ lúc nàotrong quá trình DH

- Có thể gây hứng thú đối với HS ở mọi lứa tuổi

- Điều quan trọng hơn cả là nó nằm trong tầm tay của người GV Người

GV có thể điều khiển hứng thú của HS qua các yếu tố của quá trình DH như:Nội dung, PP, phương tiện, hình thức tổ chức; qua các bước lên lớp: mở bài,củng cố, vận dụng, kiểm tra kiến thức; qua các mối quan hệ thầy trò…

Đối với HS, hứng thú là yếu tố có ý nghĩa to lớn không chỉ trong quátrình học tập mà cả đối với sự phát triển toàn diện, sự hình thành nhân cách

Có hứng thú học tập làm cho học tập trở thành nguồn vui, hứng thú là yếu tốdẫn tới tự giác Hứng thú và tự giác là những yếu tố tâm lý đảm bảo TTC, độclập sáng tạo, ngược lại với phong cách học tập TC và độc lập sáng tạo có ảnhhưởng tới sự phát triển hứng thú và tự giác

1.3.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính tích cực nhận thức

Nhìn chung TTC nhận thức phụ thuộc vào những nhân tố sau đây:

* Bản thân HS

- Đặc điểm hoạt động trí tuệ (tái hiện, sáng tạo )

- Năng lực (hệ thống tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo,

sự trải nghiệm cuộc sống )

Tình trạng sức khỏe

- Trạng thái tâm lí (hứng thú, xúc cảm, chú ý, nhu cầu, động cơ, ý chí )

- Điều kiện vật chất, tinh thần (thời gian, tiền của, không khí đạo đức)

- Môi trường tự nhiên, xã hội

- Quan tâm, động viên.

- Tạo điều kiện về cuộc sống

- Tạo môi trường học tập

* Xã hội

- Động viên, khen thưởng

- Xây dựng tốt quan hệ con người với con người

1.3.6 Biện pháp chung phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Phát huy TTC hoạt động nhận thức của HS cần phải chú ý đến tính chấtđộc đáo riêng của quá trình nhận thức ở HS và đặc điểm tâm lý ở lứa tuổi này

Các biện pháp nâng cao TTC nhận thức của HS trong giờ lên lớp có thể tóm

- Phải dùng các PP đa dạng: nêu vấn đề, TN, thực hành, so sánh, tổ chứcthảo luận, sêmina và phối hợp chúng với nhau

- Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫnvới nhau, tập trung vào những vấn đề then chốt, có lúc diễn ra một cách độtngột, bất ngờ

- Sử dụng các phương tiện DH hiện đại

- Sử dụng các hình thức tổ chức DH khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể,tham quan, làm việc trong vườn trường, phòng TN

- Luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới

- Thường xuyên kiểm tra đánh giá, khen thưởng và kỉ luật kịp thời, đúngmức

- Kích thích TTC qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập qua các phương tiệnthông tin đại chúng và các hoạt động xã hội.

- Tạo không khí đạo đức lành mạnh trong lớp, trong trường, tôn vinh sựhọc nói chung và biểu dương những HS có thành tích học tập tốt

- Có sự động viên, khen thưởng từ phía gia đình và xã hội

* Một vài đặc điểm về tính tích cực của HS

- TTC của HS có mặt tự phát và mặt tự giác:

+ Mặt tự phát: là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể hiện ở tính tò mò,hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà trẻ đều có ở nhữngmức độ khác nhau Cần coi trọng những yếu tố tự phát này, nuôi dưỡng, pháttriển chúng trong DH

+ Mặt tự giác: là trạng thái tâm lí có mục đích và đối tượng rõ rệt, do đó

có hoạt động để chiếm lĩnh đối tượng đó TTC tự giác thể hiện ở óc quan sát,tình phê phán trong tư duy, trí tò mò khoa học

- TTC nhận thức phát sinh không chỉ từ nhu cầu nhận thức mà còn từ nhucầu sinh học, nhu cầu đạo đức thẩm mỹ, nhu cầu giao lưu văn hóa Hạt nhân

cơ bản của TTC nhận thức là hoạt động tư duy của cá nhân được tạo nên do

sự thúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng

- TTC nhận thức và TTC học tập có liên quan chặt chẽ với nhau nhưngkhông phải là một Có một số trường hợp, TTC học tập thể hiện ở hành độngbên ngoài, mà không phải là TTC trong tư duy

Đó là những điều cần lưu ý khi đánh giá TTC nhận thức của HS Gầnđây, một số nhà lí luận cho rằng: với những HS khá, giỏi, thông minh việc

sử dụng giáo cụ trực quan, PPDH nêu vấn đề đôi khi như là một vật cản, làmchậm quá trình tư duy vốn diễn ra rất nhanh và diễn ra qua trực giác của các

em này

DH tích cực có thể xem là một trong những đặc điểm quan trọng nhất củanhà trường hiện đại và có thể lấy đó phân biệt với nhà trường truyền thống.Sau đây là bảng so sánh một vài nét về hai phương pháp dạy học của hai nhàtrường đó

Bảng 1.2: So sánh phương pháp dạy học tích cực và phương pháp

dạy học truyền thống.

Tiêu

1 Cung cấp sự kiện, nhớ tốt, họcthuộc lòng. Cung cấp kiến thức cơ bản cóchọn lọc.

2 GV là nguồn kiến thức duy nhất.

Ngoài kiến thức học được ở lớp, còn có nhiều nguồn kiến thức khác: bạn bè, phương tiện thông tin đại chúng

3 HS làm việc một mình Tự học, kết hợp với nhóm, tổ vàsự giúp đỡ của thày giáo.

4 Dạy thành từng bài riêng biệt Hệ thống bài học

5 Coi trọng trí nhớ Coi trọng độ sâu của kiến thức,không chỉ nhớ mà còn suy nghĩ,

đặt ra nhiều vấn đề mới

6 Ghi chép tóm tắt Làm sơ đồ, MH, làm bộc lộ cấu trúc bài học, giúp HS dễ nhớ và

vận dụng

7 Chỉ dừng lại ở câu hỏi, bài tập Thực hành nêu ý kiến riêng

8 Không gắn lí thuyết với thựchành. Lí thuyết kết hợp với thực hành, vận dụng kiến thức vào cuộc

10 Nguồn kiến thức hạn hẹp Nguồn kiến thức rộng lớn

1.3.7 Các bước thiết kế tiến trình hoạt động dạy học kiến thức theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh

Để việc DH đạt hiệu quả cao thì trước hết người GV phải tìm hiểu logickhoa học, yêu cầu của chu trình, cấu trúc nội dung kiến thức trong tài liệugiáo khoa, điều kiện vật chất, thời gian, trình độ phát triển và đặc điểm của

HS lớp học Đó chính là cơ sở cần thiết để người GV xác định phương án tổchức, chỉ đạo định hướng học tập trong mỗi tiết học cụ thể Điều đó được thể

hiện lần lượt bằng các hoạt động dưới đây của người GV khi thiết kế tiếntrình hoạt động DH một kiến thức cụ thể:

a Xác định mục tiêu yêu cầu của tiết học.

Để xác định được phương án tổ chức, chỉ đạo, định hướng hoạt động họctập của HS trong mỗi tiết học cụ thể, nghĩa là xác định lôgic của quá trình DHkhi soạn bài người GV phải suy nghĩ trả lời được các câu hỏi sau:

- HS cần lĩnh hội các kiến thức kĩ năng gì?

- Con đường để HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó như thế nào

để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó một cách sâu sắc,vững chắc, đồng thời đạt được hiệu quả GD?

- Kết quả sau khi học mà HS cần thể hiện ra được là gì?

Câu trả lời các câu hỏi trên chính là mục tiêu của tiết học cần đạt được

b Xác định cấu trúc nội dung và xây dựng kiến thức.

Việc phân tích cấu trúc nội dung kiến thức vật lí cần dạy đòi hỏi người

GV phải trả lời được câu hỏi sau:

- Kiến thức cần dạy bao gồm các thành tố nội dung nào?

- Trình tự lôgíc của các thành tố nội dung đó như thế nào?

Việc lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đòi hỏi phải trả lời được cáccâu hỏi:

- Vấn đề đặt ra như thế nào?

- Câu trả lời tương ứng với mỗi câu hỏi đã đặt ra như thế nào?

- Tiến trình hành động để xây dựng được mỗi thành tố nội dung kiếnthức và toàn bộ chính thể kiến thức là như thế nào?

- Làm thế nào để giác ngộ vấn đề, định hướng mục tiêu hoạt động học?

- Làm thế nào để lôi cuốn HS tham gia giải quyết vấn đề, kiểm tra, định

hướng hành động nhận thức cụ thể của HS như thế nào?

- Tổng kết và kiểm tra tri thức như thế nào?

Việc xác định tiến trình hoạt động DH cụ thể còn đòi hỏi GV xác định rõnguồn truyền đạt thông tin (lời nói, bảng, sách, TN, đồ dùng trực quan, cácphần mềm DH…); mức độ độc lập của HS trong quá trình học tập, chiếm lĩnhtri thức (GV trình diễn hay đòi hỏi HS hành động đáp ứng yêu cầu đặt ra; đòihỏi HS thu nhận tái tạo theo cái có sẵn; hay đòi hỏi HS phải tham gia tìm tòi,phát hiện, giải quyết vấn đề); định rõ trình tự lôgíc của các hành động dạy vàhọc (bao gồm cả cách sử dụng phương tiện DH, tiến hành TN, trình bàybảng…) [30]

1.4.1 Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo

1.4.1.1.Thí nghiệm mô phỏng [15], [26], [28], [24]

a) Khái niệm mô phỏng

Khi nói đến mô phỏng các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập tới môphỏng bằng máy tính Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác môphỏng là gì để mọi người đều thống nhất

– Waldrop (1992) quan niệm rằng mô phỏng là hình thái thứ ba củakhoa học giữa lý thuyết và thực nghiệm

– Arthur (1992) cho rằng ngày nay có ba cách thức để tiến vào khoa học

đó là lý thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính

– Theo Simmson và Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày mộtcách ngắn gọn, đơn giản những yếu tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sựkiện, sự vật, hoặc hiện tượng Mô phỏng là sự bắt chước các sự vật hoặchiện tượng thực Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác nhữngđặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ thống VL đã được lựa chọnhoặc thu gọn lại Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đãđược xác định Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TNMP

là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một TNVL tuân theo nhữngquy luật VL có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định.TNMP trên máy tính cho phép người dùng tương tác với thí nghiệm bằng

cách thay đổi các thông số đầu vào của thí nghiệm nhờ các công cụ nhập liệuđược thiết kế bởi nhà lập trình.

– Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, mô phỏng là một đốitượng hoặc hệ thống các đối tượng được tạo ra trên máy vi tính mang đầy đủcác thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thaotác lên các đối tượng đó thì sẽ làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đốitượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng đó Nhờ đó mà người nghiên cứuhiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu

TNMP được hiểu là các thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ và đốitượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệmtrên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với các quyluật như trong thí nghiệm thực Do vậy, khi tiến hành thí nghiệm này HS sẽ

dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các đốitượng

b) Phân loại mô phỏng

Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau:

– Mô phỏng VL (Physical simulations): Những mô phỏng loại này tạođiều kiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình

– Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn

ra quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiênđược

– Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): Những mô phỏngloại này hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiếntrình cụ thể

– Mô phỏng tình huống (Situational simulations): Những mô phỏng loạinày đưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu ngườihọc thực hiện những hoạt động để giải quyết những tình huống này Vớinhững mô phỏng này, người học có thể làm các thí nghiệm hoặc thiết kế các

mô hình

Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau:

– Trực quan hoá một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc địnhtrước;

– Trực quan hoá một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyếtđịnh bởi sự lựa chọn của người học từ một điểm xuất phát đầu tiên được mặcđịnh trước;

– Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc thí nghiệm mà vốn dĩkhông thể làm được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt;

– Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trongmột công thức cố định;

– Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trongmột hệ thống phức tạp;

– Cơ hội nhập vai vào môi trường mô phỏng trong đó các quyết định và

hệ quả của nó được quy định trước;

– Cơ hội nhập vai nhưng độ thích hợp của quyết định được đánh giá

từ bên ngoài, tức là từ người học;

– Cơ hội xây dựng các khuôn mẫu tình huống và các hệ thống tưởngtượng

Cho dù phân loại như thế nào đi nữa thì mô phỏng đều có các đặc trưng làtạo cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh,thay đổi các biến số và tuân theo các quy luật tương tác Việc sử dụng các môphỏng trong dạy học có những ưu điểm nổi bật là đông đảo HS có thể dễdàng tham gia, giá thành hạ, độ an toàn cao, dễ dàng chuyển giao, làm giảmcác rủi ro và căng thẳng, khuyến khích tinh thần xã hội hoá và hợp tác, điềuchỉnh việc học thực tế hơn để đạt hiệu quả học tập cao nhất và biến điều khôngthể thành có thể

Theo tác giả Phạm Xuân Quế và Phạm Minh Vĩ, trong DHVL môphỏng nhờ máy vi tính có thể phân loại như sau: Từ các tiên đề hay các môhình (các phương trình hay các nguyên lí VL) được viết dưới dạng toán họcmột cách định lượng hoặc từ các mối quan hệ có tính chất định tính giữa cácđại lượng VL thuộc đối tượng nghiên cứu Tùy theo cơ sở xuất phát khác

nhau mà mô phỏng sẽ khác nhau Nếu xuất phát từ các tiên đề hay các môhình được viết dưới dạng toán học một cách định lượng thì việc mô phỏng sẽcho kết quả hoàn toàn định lượng Nếu xuất phát từ các mối quan hệ có tínhchất định tính thì kết quả chỉ mang ý nghĩa định tính.

Loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viếtdưới dạng toán học thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên môhình nhờ máy vi tính được gọi là mô phỏng định lượng hay mô phỏng chínhxác Trong loại mô phỏng này, các đối tượng được mô phỏng tuân theo đúngcác phương trình, nguyên lí VL

Dựa trên các mối quan hệ định tính của các đại lượng VL Các mối quan

hệ này được mô phỏng nhờ các phần mềm gọi là mô phỏng định tính hay môphỏng không chính xác Loại mô phỏng không chính xác này được sử dụngtrong các trường hợp:

– Không cần thiết phải mô phỏng chính xác;

– Việc mô phỏng chính xác không cho phép với các lí do như khôngbiết được mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng VL cần mô phỏng hoặc

có biết được thì việc lập trình mô phỏng cũng hết sức khó khăn, mất nhiều thờigian

Như vậy, ta có hai loại mô phỏng: mô phỏng định lượng (hay môphỏng chính xác) và mô phỏng định tính (hay mô phỏng không chính xác).Trong DHVL, các chương trình mô phỏng định lượng được gọi là phần mềm

mô phỏng định lượng, các chương trình máy tính mô phỏng định tính đượcgọi là phần mềm mô phỏng định tính

Phần mềm mô phỏng định lượng có thể sử dụng nhằm hai mục đích:

– Minh họa các hiện tượng, quá trình, trạng thái VL… của đối tượngnghiên cứu không thể quan sát hay khó tưởng tượng một cách trực quan để HShình dung đúng hiện tượng VL cần nghiên cứu;

– Mô phỏng các hiện tượng, quá trình, trạng thái VL… của đối tượngnghiên cứu trong phạm vi mà phương pháp nghiên cứu lí thuyết hay phươngpháp nghiên cứu thực nghiệm chưa thể nghiên cứu được để dự đoán các hiện

tượng, quá trình, trạng thái VL mới.

Phần mềm mô phỏng định tính trong DHVL chỉ nhằm mục đích minhhọa các hiện tượng, quá trình, trạng thái VL của đối tượng nghiên cứu khôngthể quan sát hay khó tưởng tượng một cách trực quan, qua đó giúp HS hìnhdung đúng hiện tượng, quá trình, mối quan hệ VL cần nghiên cứu

Mô phỏng bằng máy vi tính đôi khi được gọi là “thí nghiệm trên máy vitính” vì nó có nhiều điểm chung với thí nghiệm thực Điều đó được chỉ ra ởbảng so sánh:

Bảng 1.3 – Bảng so sánh các đặc điểm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng

máy vi tính

- Nghiên cứu trên vật gốc (về quá trình,

hiện tượng)

- Công cụ nghiên cứu là thiết bị thí

nghiệm, dụng cụ đo

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá

trị các đại lượng để đo các đại lượng

khác trong thí nghiệm, thu thập dữ liệu

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự

đoán khoa học hay kiểm chứng một giả

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự đoán khoa học hay minh họa, mô phỏng một mối quan hệ, quy luật

1.4.1.2 Thí nghiệm ảo [26], [28], [24]

TNA là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đốitượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng VL, hóa học, sinhhọc… xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là cótính năng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể môphỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiện hay khóthu được trong phòng thí nghiệm Theo Ruwei Yun và các cộng sự thì “thí

nghiệm ảo” là một dạng mô phỏng ba chiều của thí nghiệm thực bằng máytính.

Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, TNA là TNVL tồntại thực trong môi trường ảo do máy vi tính tạo ra

TNA cung cấp hầu hết các chức năng có thể tìm thấy trong thí nghiệmthực Dưới đây là mô hình các thủ tục tiến hành TNA

Hình 1.4: Các thủ tục tiến hành TNA.

– Phòng thí nghiệm ảo: cung cấp các linh kiện, thiết bị TNA để người

dùng có thể sử dụng để lắp ráp, thiết kế, xây dựng thí nghiệm

– Các thiết bị hỗ trợ: có thể dưới dạng văn bản, hình ảnh, Video clip…

nhằm giúp người dùng hiểu rõ về mục đích thí nghiệm, cơ sở VL, nhữngthông tin cơ bản về thí nghiệm để dễ dàng sử dụng

– Các đối tượng, thiết bị ảo: cung cấp các đối tượng, thiết bị có các thuộc

tính, chức năng cần cho TNA sẽ tiến hành

– Mối liên hệ giữa các đối tượng: là mối liên hệ bên trong của các đối

Mở phòng thí nghiệm ảo

Phòng thí nghiệm

ảo

Các thiết bị, phương tiện hỗ trợ

Các đối tượng, thiết

bị ảo dùng trong thí nghiệm

Công tác chuẩn bị cho thí nghiệm ảo

Tiến hành thí nghiệm ảo

Xử lý kết quả, kết luận rút ra từ thí nghiệm ảo

Thiết bị, phần mềm

xử lý, trình bày kết quả thí nghiệm

Mối liên hệ giữa

tượng ảo.

– Các mô phỏng: mô phỏng các thao tác, sự tương tác qua lại giữa các

đối tượng, giữa các đối tượng và kết quả thí nghiệm trong thế giới thực

– Tương tác: chấp nhận những thao tác của người dùng, gửi lại cho họ

kết quả mô phỏng về kết quả thí nghiệm

– Theo dõi - Điều khiển: theo dõi, ghi nhận các bước thao tác của người

dùng, các thông số của thí nghiệm để có kết quả xử lý cuối cùng

– Trợ giúp: cung cấp cho người dùng những hướng dẫn cần thiết khi tiến

hành thí nghiệm

1.4.2 Các đặc điểm của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo [18], [24]

– Có khả năng nén dãn về thời gian Trong thí nghiệm thực, có các quátrình phải cần hàng chục phút mới thể hiện rõ (nóng chảy, đông đặc…) nhưngtrong TNA có thể chỉ cần vài chục giây Ngược lại, có hiện tượng chỉ diễn ratrong vài phần của giây (nổ) nhưng trong TNA lại có thể chậm lại tới hàngphút, dễ dàng quan sát

– TNMP và TNA giúp GV và HS tiến hành các thí nghiệm một cáchchủ động và rất tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì không phải vàophòng thí nghiệm Các thí nghiệm có thể thực hiện ngay trên lớp học, tronggiờ học ngoại khóa hoặc ở nhà… Bất cứ nơi nào có thể đặt máy vi tính là ở đó

có thể làm TNMP và TNA Đặc điểm này thúc đẩy việc tự học của GV và HS

ở trường và ở nhà, qua đó kiến thức và nhất là năng lực tự học được nâng lên,hạn chế lối dạy nhồi nhét và lối học thụ động

– TNMP và TNA góp phần giúp HS phát triển tư duy sáng tạo Một sốTNA giúp HS có thể lắp ráp theo ý tưởng của mình, đề ra các phương án khácnhau hoặc tiến hành nhiều lần với cùng một thí nghiệm Từ đó HS có thể rút rađược những kết quả cần thiết, hoàn thiện tư duy, kịp thời điều chỉnh đượccác quan niệm sai lệch TNMP và TNA có tính trực quan, dễ quan sát nênhiệu quả sư phạm cao

– Để thực hiện thí nghiệm, GV và HS không mất nhiều thời gian chuẩn

bị như khi thực hiện các thí nghiệm thực ở phòng thí nghiệm Tất cả các thí

nghiệm đều đảm bảo thành công ngay, đảm bảo lượng kiến thức mà HS tiếpthu và tiến độ thực hiện chương trình Tính thân thiện của các TNMP và TNAđược thiết kế ngày càng phù hợp với người sử dụng.

– Việc sử dụng TNMP và TNA tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiệnthiếu trang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, dễ hỏng, cácthiết bị nguy hiểm như điện thế cao, phóng xạ…; các thí nghiệm mà rất khóthực hiện thành công Khâu bảo quản thiết bị TNMP và TNA là không cần đặt

1.4.3 Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí [26], [28]

– Nguyên tắc 1: Về sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm hiển thị và

kịch bản sư phạm

Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của thí nghiệm phải là sự kết hợpgiữa nội dung thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin và kịch bản sư phạm đãxây dựng nhằm biến nội dung thông tin thành kiến thức Do đó, một thínghiệm hay, đẹp đến mấy nhưng nó có hợp lý hay không, có biến được lượngthông tin thành kiến thức hay không là ở kịch bản sư phạm của GV

– Nguyên tắc 2: Tập trung làm rõ, hướng dẫn cho học sinh quan sát

– Nguyên tắc 3: Tạo cơ hội cho học sinh tương tác với tài liệu, với thí

Một sự nguy hiểm là đôi khi GV không kiểm soát được thí nghiệm vàđồng thời cũng làm cho HS tiếp nhận một cách thụ động, bỏ mất cơ hội tươngtác giữa HS –GV và HS – thí nghiệm Đây là một tai hại cho quá trình giảngdạy Do đó GV cũng như người thiết kế các TNA cần nghiên cứu tìm rahướng khắc phục Có thể khắc phục theo các hướng sau:

+ Thiết kế thí nghiệm và kịch bản sư phạm làm sao để người học cùngvới GV tham gia vào xây dựng mô hình, nguyên tắc thí nghiệm

+ GV khuyến khích HS tham gia vào thí nghiệm bằng các câu hỏi hâycác cuộc thảo luận về hiện tượng thí nghiệm, cải tiến thí nghiệm hay hơn, chínhxác hơn

– Nguyên tắc 4: Sự hòa hợp giữa ảo và thực

TNA là ảo chứ không thực, không thể thay thế được kinh nghiệm thựctiễn, do đó không nên tuyệt đối hóa TNA Thí nghiệm thực và ảo đều có mặtmạnh, mặt yếu khác nhau, hai loại hình này hỗ trợ cho nhau rất hiệu quảnhưng không thể thay thế hoàn toàn cho nhau được Tùy điều kiện thực tế nên

sử dụng loại nào, mức độ ra sao để có hiệu quả sử dụng cao nhất

1.4.4 Khả năng sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí [17], [26], [28]

Các TNMP và TNA có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhaucủa tiến trình DHVL với các mục tiêu cụ thể nhằm đạt được kết quả cao nhấtcủa bài dạy học Qua thực tiễn sử dụng các mô phỏng và các TNA chúngtôi thấy rằng các TNMP và TNA không thể thay thay thế hoàn toàn cho thínghiệm thực Tuy nhiên, nếu sử dụng hợp lý chúng thì sẽ khai thác được nhữngthế mạnh của các thí nghiệm này mà các thí nghiệm thực rất khó hoặc đôi khikhông thể thực hiện được Một số khả năng sử dụng chúng trong DHVL ởtrường THPT như sau:

– Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầunhận thức tri thức mới cho người học;

– Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thí

Ví dụ: Khi dạy bài định luật bảo toàn cơ năng, GV có thể trình bày TNMP

dao động của con lắc đơn và yêu cầu HS nhận xét trong quá trình chuyểnđộng của con lắc đơn, động năng và thế năng thay đổi như thế nào? Giữa chúng

có mối liên hệ gì mối nhau? Từ đó sẽ làm xuất hiện tình huống có vấn đề cầngiải quyết đối với HS

thuật của đối tượng.

Ví dụ: Sử dụng các TNA để minh họa sự điều tiết của mắt, các tật của

mắt và cách khắc phục; sự tạo ảnh qua kính kúp, kính hiển, kính thiên văn…

các TNMP và TNA thật sự phát huy thế mạnh Ví dụ: Khi giảng dạy về định

luật Ohm trong toàn mạch GV có thể sử dụng Crocodile Physics để hướngdẫn HS thiết kế mạch điện để từ đó có thể làm thí nghiệm thực ở dạng thínghiệm chứng minh để hình thành định luật từ TN Thiết kế phương án thínghiệm trong môi trường TNA HS có thể dễ dàng lựa chọn các linh kiện như

bộ nguồn, điện trở, bóng đèn, các đồng hồ đo, các dây nối HS có thể lắp rápcác linh kiện thành mạch điện, rồi tiến hành TNA Hơn thế nữa khi làm TNMPthay đổi nguồn điện đến một giá trị xác định nào đó thì bóng đèn sẽ bị cháy

Tình huống này giúp HS đề phòng và tránh khi làm thí nghiệm thực.

Hình 1.7

1.4.4.4 Hỗ trợ thí nghiệm thực

Trong trường hợp có thể làm thí nghiệm thực thì các TNMP và TNA cũng

có thể được sử dụng để trực quan hoá thí nghiệm thực, khắc sâu những chitiết, những sự kiện quan trọng của thí nghiệm thực Trong nhiều trường hợp,sau khi thực hiện thí nghiệm thực GV có thể thực hiện TNMP và TNA vớicác thông số đầu vào khác nhau để củng cố thêm những kết luận rút ra từ thínghiệm thực Trong tình huống này, thế mạnh của TNMP và TNA về khả nănglưu trữ, xử lý số liệu nhanh và chính xác, trình bày kết quả một cách tính trựcquan được chú trọng khai thác

Ví dụ: TNMP dao động của con lắc lò xo TNMP này hỗ trợ tốt cho thí

nghiệm thực nhờ tính trực quan và dễ dàng thay đổi các thông số của thínghiệm