Dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần điện học điện từ học vật lí THPT theo định hướng phát triển năng lực

Đặc biệt các đại lượng vật lí là những kiến thức trừu tượng, phong phú nhưng lại là kiến thức trọng tâm, cơ bản để từ đó xây dựng các quy tắc, định luật và thuyết vật lí.Vì vậy giáo viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

VŨ NGỌC QUYẾT

DẠY HỌC MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ THUỘC PHẦN

“ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT THEO

ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

Chuyên ngành: LL & PP dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thế Khôi

HÀ NỘI, 2015

Để hoàn thành được luận văn này, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và các thầy cô trong Tổ bộ môn Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, TS.Nguyễn Thế Khôi người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo, các em học sinh trường THPT Lý Nhân Tông và trường THPT Tiến Thịnh đã tạo mọi điều kiện cần thiết để tôi hoàn thành chương trình nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Vũ Ngọc Quyết

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác.Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc

TT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 4

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp của luận văn 5

8 Cấu trúc của luận văn 5

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG THPT 6

1.1 Dạy học đại lượng vật lí ở trường THPT 6

1.1.1 Kiến thức vật lí 6

1.1.1.1 Kiến thức của học sinh 6

1.1.1.2 Kiến thức vật lí trong dạy học 6

1.1.2 Khái niệm về đại lượng vật lí [16], [24] 7

1.1.3 Chất lượng nắm vững kiến thức vật lí 10

1.1.3.1 Những mức độ của chất lượng kiến thức 10

1.1.3.2 Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng kiến thức 12

1.1.4 Yêu cầu nắm vững đại lượng vật lí trong dạy học 12

1.1.5 Con đường hình thành các đại lượng vật lí trong dạy học 13

1.1.5.1 Sơ đồ 1 14

1.1.5.2 Sơ đồ 2 18

1.2 Dạy học các đại lượng vật lí theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề 20

1.2.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề 21

1.2.1.3 Cấu trúc năng lực GQVĐ 22

1.2.1.4 Những biểu hiện của năng lực GQVĐ trong học tập môn vật lí 23

1.2.1.5 Mức độ năng lực GQVĐ 24

1.2.2 Dạy học các đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và giải quyết vấn đề 24

1.2.2.1 Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 24

1.2.2.2 Dạy học đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và GQVĐ 25

1.2.3 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và phát triển năng lực GQVĐ 27

1.3 Thực tiễn việc dạy học các đại lượng vật lí ở THPT nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh 28

1.3.1 Mục đích điều tra 28

1.3.2 Đối tượng, phương pháp điều tra 28

1.3.3 Kết quả điều tra 28

1.3.3.1 Về phương pháp tổ chức dạy học các đại lượng vật lí phần “Điện học Điện từ học” 28

1.3.3.3 Nguyên nhân những sai lầm của HS khi học các đại lượng vật lí phần “Điện học Điện từ học” 30

Chương 2 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ THUỘC PHẦN “ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT 32

2.1 Mục tiêu dạy học vật lí phần “Điện học Điện từ học” 32

2.1.1.1 Mục tiêu dạy học chương “Điện tích Điện trường” 32

2.1.1.2 Sơ đồ cấu trúc chương “Điện tích Điện trường” 34

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc và mục tiêu dạy học chương “Từ trường” 34

2.1.2.1 Mục tiêu dạy học chương “Từ trường” 34

2.1.2.2 Sơ đồ cấu trúc chương “Từ trường” 36

2.2.1 Cường độ điện trường 37

2.2.2 Điện dung của tụ điện 43

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 53

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 55

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 55

3.1.1 Mục đích 55

3.1.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm 55

3.1.3 Thời gian, địa điểm và chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 56

3.2 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 57

3.2.1 Các tiêu chí đánh giá thực nghiệm sư phạm 57

3.2.2 Phân tích hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn thảo 57

3.2.2.1 Đánh giá định tính 57

3.2.2.2 Đánh giá định lượng 61

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 69

KẾT LUẬN CHUNG 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay thế giới đang bước vào thế kỷ XXI, thế kỷ của nền kinh tếtri thức Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ đòi hỏi người lao động phải có tính linh hoạt, năng động, tự chủ, khả năng thích ứng và sáng tạo Đứng trước thách thức đó, nền giáo dục của nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ để khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy của người học với mục đích: “Nhằm đào tạo những con người thích ứng với nền kinh tế thị trường cạnh tranh và hợp tác, có năng lực GQVĐ đề thường gặp” [6]

Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XI của Ban chấp hành Trung ương Đảng đã khẳng định: “Phát triển giáo dục và đào tạo cùng với phát triển khoa học và công nghệ là quốc sách hàng đầu; đầu tư cho giáo dục và đào tạo là đầu tư cho phát triển Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo theo nhu cầu phát triển của xã hội Đổi mới mạnh mẽ nội dung, chương trình,

phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp, bậc học” [14]

Quán triệt tinh thần đổi mới nói trên, việc nghiên cứu tìm ra các biện pháp dạy học tích cực phù hợp với từng hoàn cảnh và đối tượng học sinh để nâng cao chất lượng dạy học đang là vấn đề cấp thiết đối với giáo viên nói chung và các nhà nghiên cứu giáo dục nói riêng Đổi mới phương pháp dạy học là “lấy học sinh làm trung tâm”, trong đó người dạy phải hiểu được yêu cầu của người học để cung cấp thông tin, định hướng mục tiêu học tập, tổ chức, hướng dẫn người học chủ động tư duy, nhận thức, thực hành, sáng tạo trong quá trình tiếp nhận tri thức Do đó, để đổi mới phương pháp dạy học, mỗi giáo viên phải tìm kiếm, lựa chọn các phương thức hoạt động chung phù hợp với học sinh nhằm thực hiện ba chức năng của phương pháp là: nắm vững, giáo dục và phát triển

Định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã và đang được thực hiện ở tất cả các cấp học, các môn học, được thể hiện bằng việc đổi mới nội dung, chương trình sách giáo khoa và vận dụng các phương pháp dạy học tích cực trong dạy học Tuy nhiên, bên cạnh những thành công đã đạt được thì phần lớn hiệu quả vẫn chưa cao, chất lượng học sinh còn thấp và chưa đáp ứng được kì vọng của xã hội Nguyên nhân không phải từ một phía là do thầy hay học sinh mà chủ yếu là do sự phối hợp chưa đồng bộ giữa thầy và trò trong hoạt động dạy và học Vậy nên hơn lúc nào hết việc thay đổi cách dạy, cách học, cách phối hợp làm việc giữa thầy và trò để phát huy tính tích cực, tự lực

và sáng tạo cho học sinh là thực sự cần thiết Có như vậy chúng ta mới có nguồn nhân lực không chỉ giỏi chuyên môn mà còn năng động, sáng tạo và có khả năng xử lí linh hoạt các tình huống trong cuộc sống

Hưởng ứng tư tưởng đó, ở nước ta trong những năm qua cùng với sự phát triển và đổi mới giáo dục, vấn đề phát huy tính tích cực của học sinh trong việc tổ chức hoạt động dạy học đã và đang được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu như: Phạm Hữu Tòng [24], [25], Thái Duy Tuyên [28], Đỗ Hương Trà [26], [27]…

Trong hệ thống kiến thức Vật lí 11 THPT, phần “Điện học Điện từ học” là một phần kiến thức quan trọng, học sinh cần được trang bị đầy đủ kiến thức phần này để làm nền tảng cho việc tiếp thu kiến thức chương “Dao động và Sóng điện từ”, “Dòng điện xoay chiều” của lớp 12 Đặc biệt các đại lượng vật lí là những kiến thức trừu tượng, phong phú nhưng lại là kiến thức trọng tâm, cơ bản để từ đó xây dựng các quy tắc, định luật và thuyết vật lí.Vì vậy giáo viên cần nghiên cứu tìm được cách tổ chức dạy học các đại lượng vật

lí một cách khoa học nhằm phát triển năng lực GQVĐ góp phần nâng cao chất lượng kiến thức cho HS.Một số tài liệu như [16], [24], [26] đã vạch ra các giai đoạn trong dạy học một khái niệm vật lí (khái niệm về sự vật, hiện tượng; khái niệm về đại lượng vật lí)

Liên quan đến đề tài nghiên cứu đã có một số công trình như: Trần

Trung Dũng (2013), Thiết kế, tổ chức dạy học chương “Dao động cơ” theo

hướng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh lớp 12 THPT,

Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội 2 [12]; Vương Thị Thanh Hương

(2013), Dạy học đại lượng Vật lí chương “Từ trường” – Vật lí 11 hệ bổ túc

văn hóa với sự hỗ trợ của phương tiện dạy học, Luận văn thạc sĩ khoa học

giáo dục, ĐHSP Hà Nội 2 [15]; Phạm Đình Lượng (2009), Soạn thảo và sử

dụng hệ thống bài tập về khúc xạ ánh sáng lớp 11 THPT theo chương trình nâng cao nhằm phát huy tính tích cực và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh, Luận văn khoa học giáo dục, Trường ĐHSP Hà Nội 2 [20]

Các luận văn trên nghiên cứu thiết kế, tổ chức dạy học một số nội dung kiến thức trong một chương thuộc chương trình vật lí phổ thông, trong đó có

cả khái niệm về đại lượng vật lí theo hướng phát huy tính tích cực và nâng cao chất lượng kiến thức.Và đến nay chưa có công trình nghiên cứu nào về dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” - Vật lí 11 THPT nhằm phát triển năng lực GQVĐ góp phần nâng cao chất lượng kiến thức cho HS

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” - Vật lí 11 THPT theo định hướng phát triển năng lực” làm đề tài nghiên cứu luận văn

2 Mục đích nghiên cứu

Tổ chức dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học.Điện từ học” – Vật lí 11 THPT nhằm phát triển năng lực GQVĐ, góp phần nâng cao

chất lượng kiến thức cho HS

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học phần “Điện học Điện

từ học” – Vật lí 11 THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu: Tiến trình dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” – Vật lí 11 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng được lí luận dạy học khái niệm về đại lượng vật lí và thiết kế tiến trình, tổ chức dạy học phần “Điện học Điện từ học” theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thì có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức cho HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc dạy học đại lượng vật lí ở trường THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS

5.2 Điều tra thực tiễn việc dạy học các đại lượng vật lí thuộc chương

“Điện học Điện từ học” của GV và HS lớp 11 THPT

5.3 Nghiên cứu nội dung kiến thức, xác định mục tiêu dạy học phần

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết:

- Nghiên cứu các văn kiện đại hội của Đảng, của Nhà nước, của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc nâng cao chất lượng giáo dục hiện nay

- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận và phương pháp dạy học, các luận án, luận văn, các bài báo liên quan tới đổi mới phương pháp dạy học

- Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, mục tiêu dạy học và các tài liệu tham khảo có liên quan tới đề tài

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Điều tra việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT

- Điều tra thực trạng dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” lớp 11 THPT

6.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình dạy học đã được thiết kế

6.4 Dùng thống kê toán học để xử lí số liệu thu được từ thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm định tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn thảo

7 Đóng góp của luận văn

- Làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc dạy học các đại lượng vật lí ở THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS

- Bổ sung thêm vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT và học viên cao học cùng chuyên ngành

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luậnvà tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học các đại lượng vật

lí trong dạy học ở trường THPT

Chương 2 Tiến trình dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” – Vật lí 11 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

1.1.1.1 Kiến thức của học sinh

Kiến thức của học sinh là kết quả của quá tình nhận thức, là tiền đề của hoạt động sáng tạo trong quá trình tìm hiểu và cải tạo thế giới của họ

Kiến thức bao gồm một tập hợp nhiều mặt về số lượng và chất lượng của các hiện tượng và khái niệm lĩnh hội được, nó được ghi nhớ và tái tạo khi

có những đòi hỏi tương ứng.Kiến thức được hình thành, củng cố và phát triển trong quá trình học tập của học sinh

1.1.1.2 Kiến thức vật lí trong dạy học

Theo Phạm Hữu Tòng, kiến thức vật lí là kết quả phản ánh trong đầu óc

mỗi con người về các tình chất, mối quan hệ quy luật của các sự việc, hiện tượng vật lí và về cách nhận thức, vận dụng kết quả phản ánh đó của con người [27]

Có thể phân biệt các kiến thức vật lí theo ba loại dưới đây:

 Kiến thức về hiện tượng vật lí

Đó là các kiến thức về các tính chất, các mối liên hệ quy luật của các sự vật hiện tượng vật lí Trong nội dung kiến thức vật lí ở trường phổ thông, đó

là các khái niệm về các hiện tượng vật lí, các đại lượng vật lí, các định luật vật lí, các thuyết vật lí Kiến thức về đại lượng vật lí là khái niệm, đặc điểm, công thức tính đại lượng, đơn vị đo và ứng dụng của đại lượng vật lí đó

 Kiến thức về các ứng dụng vật lí

Đó là kiến thức ứng dụng của các định luật, các thuyết vật lí trong thực tiễn sản xuất và đời sống, trong việc tạo ra các dụng cụ, thiết bị, máy móc và các quy trình công nghệ khác nhau

 Kiến thức về phương pháp nhận thức vật lí

Đó là kiến thức về các phương pháp nhận thức khoa học vật lí học như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, phương pháp quy nạp, suy diễn…Các kiến thức về các phương pháp nhận thức khoa học của vật lí được hình thành trong quá trình dạy học gắn liền với sự hình thành các kiến thức về các khái niệm, các đại lượng, các định luật, các thuyết vật lí và các ứng dụng của vật lí

Theo Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế các kiến thức cơ bản về vật lí cần trang bị cho HS gồm 5 nhóm lớn [24]:

- Các khái niệm vật lí

- Các định luật vật lí cơ bản

- Nội dung chính của các thuyết vật lí

- Các ứng dụng quan trọng nhất của vật lí trong đời sống và trong sản xuất

- Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật lí

Trong luận văn, chúng tôi quan tâm tới việc dạy học các khái niệm về đại lượng vật lí ở trường THPT – được coi là một trong các loại / nhóm kiến thức cơ bản về vật lí cần cung cấp cho HS

1.1.2 Khái niệm về đại lượng vật lí [16], [24]

- Bất kì môn học nào, khoa học nào, suy đến cùng, đều là một hệ thống các khái niệm khoa học Như trong môn toán là đối số, hàm số, phép khai căn, lũy thừa, đạo hàm, tích phân…; trong hóa học là nguyên tố, đơn chất, hóa trị, phản ứng…; trong sinh học là tế bào, biến dị, di truyền…

- Khái niệm được hiểu là sản phẩm của sự phản ánh bởi bộ óc những

tính chất chung và bản chất của cá đối tượng sự vật và các hiện tượng của hiện thực Những tính chất chung và bản chất là những cái mà nhờ đó, sự vật

và hiện tượng thuộc loại này được phân biệt với các sự vật và hiện tượng

thuộc loại khác và là những cái hợp thành nội dung khái niệm Ví dụ với khái niệm động cơ không đồng bộ ba pha là biến điện năng của dòng điện xoay chiều thành cơ năng, còn tính chất riêng, thứ yếu (dấu hiệu không bản chất) là màu sắc, hình dạng, kích thước, công suất…Với khái niệm động năng, tương ứng các dấu hiệu kể trên là năng lượng do vật chuyển động mà có và vật

chuyển động có khối lượng, vận tốc bao nhiêu, theo quỹ đạo nào…

- Mỗi khái niệm xuất hiện đều do nhu cầu giải quyết mâu thuẫn giữa vốn hiểu biết đã có và một sự vật, hiện tượng không thể lí giải bằng vốn hiểu biết cũ và cũng là kết quả của việc giải quyết mâu thuẫn ấy Chẳng hạn, để diễn tả khả năng dự trữ năng lượng của một thiết bị, máy móc ta dùng khái niệm công cơ học là đủ Nhưng khi nghiên cứu sự thực hiện công của các thiết bị, ta thấy khả năng thực hiện công của các thiết bị khác nhau là khác nhau Vậy dùng đại lượng vật lí nào đã biết (thời gian hay công…) để biểu thị tính chất mới này? Mâu thuẫn đã xuất hiện Và chỉ có thể giải quyết nó bằng

cách xây dựng khái niệm mới là công suất

- Khái niệm vật lí là hình thức cơ bản của nhận thức lý tính, được hình thành do kết quả của hoạt động tư duy, đặc biệt là hai quá trình gắn bó chặt chẽ là khái quát hóa và trừu tượng hóa (Khái quát hóa là thao tác tư duy vạch

ra cái chung trong hàng loạt những sự vật, hiện tượng tưởng chừng là khác nhau; Trừu tượng hóa là thao tác tư duy tách các dấu hiệu bản chất ra khỏi các các dấu hiệu không bản chất của các sự vật, hiện tượng nhằm phân biệt chúng) Ví dụ như khi nghiên cứu sự tương tác của sự vật, ta nhận thấy có một tính chất chung là vận tốc thay đổi Tính chất này được biểu thị bằng khái niệm “lực” Đó là khái niệm trừu tượng, là sản phẩm của tư duy chứ không thể quan sát trực tiếp được bằng các giác quan Cũng như các khoa học khác, vật lí học được xây dựng dựa trên một hệ thống các khái niệm trừu tượng như vậy Chính vì thế, tư duy phải dựa vào các khái niệm chứ không phải dựa vào

các biểu tượng cảm tính gắn với các sự vật, hiện tượng cụ thể

- Nội dung khái niệm vật lí không phải là vĩnh viễn, bất biến mà có thể thay đổi, trở nên phong phú, đầy đủ và chính xác hơn do trình độ nhận thức con người ngày càng cao, càng phản ánh đúng và đầy đủ các tính chất chung, bản chất của sự vật cũng như mối quan hệ giữa các tính chất đó Sự thay đổi

ấy có thể diễn ra theo các hướng: Loại bỏ hẳn (chất nhiệt, chất điện, ete khối, động cơ vĩnh cửu loại 1 hay loại 2…), phân hóa (khái niệm nguyên tử (xưa)

phân tách thành hai khái niệm là nguyên tử (nay), phân tử; khái niệm nhiệt

phân thành nhiệt độ, nhiệt lượng…), chính xác hóa (vận tốc, công,

lực…)…Ví dụ, lúc đầu để biểu thị tính chất nhanh hay chậm của của chuyển động thẳng đều, người ta xây dựng khái niệm vận tốc được đo bằng thương số giữa quãng đường đi và thời gian đi hết quãng đường ấy 𝑠

𝑡 Sau đó, nó được bổ sung để biểu thị cả hướng chuyển động và trở thành vectơ vận tốc Nhưng khi khảo sát đến chuyển động thẳng biến đổi đều hay chuyển động cong, vectơ vận tốc tại mỗi điểm trên quỹ đạo lại khác nhau hoặc về giá trị, hoặc về hướng, hoặc về cả hai Thành ra vận tốc được xây dựng như trên không đặctrưng được tính chất mới này Để thỏa mãn, cần điều hoàn chỉnh nó và vecto vận tốc nói trên để trở thành vecto vận tốc tức thời 𝑣⃗ = 𝑑𝑠⃗

𝑑𝑡 Như vậy, để hình thành một khái niệm vật lí cho học sinh nhiều khi không chỉ trong một

bài học mà phải trải qua nhiều bài học, nhiều giai đoạn học

- Mỗi khái niệm được biểu hiện bằng một từ hay cụm từ (thuật ngữ)

Một từ, thuật ngữ là một kí hiệu, một cái tên ta gắn cho khái niệm Cùng một khái niệm nhưng trong ngôn ngữ của mỗi dân tộc, lại được diễn đạt bằng một

từ khác nhau, phát ra bằng một tập hợp âm khác nhau Bởi vậy, nhiều khi biết được tên của khái niệm hoàn toàn chưa phải là nắm được khái niệm mà cần phải biết nội dung gì chứa đựng trong từ đó, dưới cái tên đó, nghĩa là phải

hiểu nội hàm của khái niệm được biểu thị dưới cái tên đó

- Các khái niệm vật lí được chia làm hai nhóm lớn: khái niệm vật lí chỉ có đặc điểm định tính (như chuyển động, rơi tự do, chân không, sự nhiễm điện, tia sáng, phản ứng nhiệt học…); khái niệm vật lí có cả đặc điểm định lượng gọi là đại lượng vật lí Nhóm này lại chia làm ba loại là đại lượng vectơ (gia tốc, lực, động lượng…), đại lượng vô hướng (quãng đường, thời gian, khối lượng, công, điện trở…), hệ số tỉ lệ (có thứ nguyên như hằng số hấp dẫn, hằng số trong biểu thức của định luật Culông…; không có thứ nguyên hay hư số như hằng số điện môi, độ từ thẩm, chiết suất của môi trường…) Đặc điểm định tính biểu thị một tính chất nào đó của sự vật hiện tượng (Ví dụ như cường độ điện trường biểu thị điện trường về phương diện tác dụng lực tại mỗi điểm) Đặc điểm định lượng cho biết cách đo độ lớn hay nhỏ, mạnh hay yếu của tính chất ấy (Ví dụ cường độ điện trường được đo

bằng thương số F

q ) Những khái niệm về đại lượng vật lí được đặc trưng bởi

sự thống nhất giữa đặc điểm định tính và đặc điểm định lượng Chúng có ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn đặc biệt quan trọng, vì mối liên hệ định lượng giữa giữa chúng được thể hiện trong nhiều định luật vật lí Chính vì thế, sau đây chúng tôi chỉ đề cập tới việc hình thành khái niệm về các đại lượng vật lí cho học sinh trong dạy học môn vật lí ở trường phổ thông Việc hình thành loại khái niệm vật lí chỉ có đặc điểm định tính đơn giản hơn, gồm một số giai đoạn (bước) trong các giai đoạn hình thành một khái niệm về đại lượng vật lí (gọi

tắt là đại lượng vật lí)

1.1.3 Chất lượng nắm vững kiến thức vật lí

1.1.3.1 Những mức độ của chất lượng kiến thức

Việc phân biệt các mức độ (các bậc) của mục tiêu nhận thức cho phép

có căn cứ xác đáng để lựa chọn phương pháp dạy học thích hợp và tiêu chí rõ ràng để tiến hành kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của người học [27]

a) Mức độ nhận biết, tái hiện, tái tạo

Mức độ này thể hiện ở khả năng nhận ra được, nhớ lại được, phát ngôn lại được đúng một cách thức hoạt động cụ thể đã có; giải đáp được câu hỏi thuộc dạng “A là gì? Thế nào?”; “Thực hiện A như thế nào?”

b) Mức độ hiểu, áp dụng (giải quyết được tình huống tương tự như tìnhhuống

đã biết)

Mức độ này thể hiện ở khả năng giải thích, minh họa được nghĩa của kiến thức, áp dụng được kiến thức đã nhớ lại, hoặc đã được gợi ra để giải quyết được những tình huống tương tự với tình huống đã biết, theo cùng một mẫu như tình huống đã biết; giải đáp được câu hỏi thuộc dạng: “A giúp giải quyết X như thế nào?” (Kiến thức A giúp bạn giải quyết vấn đề này thế nào?)

c) Mức độ vận dụng linh hoạt (giải quyết được tình huống có biến đổi so với tình huống đã biết)

Mức độ này thể hiện ở khả năng lựa chọn, áp dụng tri thức trong tình huống có biến đổi so với tình huống đã biết, nhận ra rằng có thể giải quyết tình huống đã cho bằng cách vận dụng phối hợp các cách giải quyết tình huống đã cho bằng cách vận dụng phối hợp các cách giải quyết các tình huống theo các mẫu đã biết; giải đáp được câu hỏi thuộc dạng: “ (Các) A nào giúp giải quyết X và giải quyết như thế nào?” (Bạn biết gì về cái sẽ giúp bạn giải quyết vấn đề này và giải quyết như thế nào?)

d) Mức độ sáng tạo (đề xuất và giải quyết vấn đề không theo mẫu sẵn có)

Mức độ này thể hiện ở khả năng phát biểu và giải quyết những vấn đề theo cách riêng của mình bằng cách lựa chọn, đề xuất và áp dụng kiến thức để giải quyết được các vấn đề không theo các mẫu có sẵn; đề ra và giải đáp được câu hỏi thuộc dạng: “Có vấn đề gì?”; “Đề xuất ý kiến riêng, cách giải quyết riêng thế nào?” (Bạn thấy vấn đề đặt ra là gì và bạn thể đi tới kết quả thỏa mãn như thế nào?)

1.1.3.2 Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng kiến thức

Qua việc nghiên cứu một số tài liệu tham khảo [20], [27], [28], [30] chúng tôi nhận thấy có thể nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh bằng một số biện pháp sau:

- Sử dụng các tài liệu trực quan (sách giáo khoa, tài liệu tham khảo…) nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức bền vững, chính xác

- Sử dụng các thí nghiệm trực quan, giúp học sinh kiểm tra lại tính đúng đắn của các kiến thức lí thuyết, sửa chữa và bổ sung, đánh giá lại chúng nếu không phù hợp với thực tiễn

- Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực và các biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh Tổ chức thảo luận, hoạt động nhóm để học sinh có dịp đưa ra các ý kiến, được tự đánh giá và tiếp thu tính chính xác của kiến thức

- Cho học sinh vận dụng kiến thức vào thực tế, từ đó học sinh biết được nhiều ứng dụng của kiến thức và nhận biết được bản chất của hiện tượng vật lí, giải thích được chính xác các hiện tượng xảy ra trong đời sống thực tiễn

Theo [28], có thể vận dụng một số PPDH hiện đại như: Dạy học theo

chủ đề; Dạy học trên cơ sở vấn đề, Dạy học theo góc; Dạy học theo dự án

Trong luận văn, chúng tôi đặc biết chú ý tới việc nghiên cứu dạy học các đại lượng vật lí theo kiểu dạy học phát hiện và GQVĐ, đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức từ mức thấp nhất là giải quyết được tình huống tương tự cho đến đề xuất và GQVĐ mới

1.1.4 Yêu cầu nắm vững đại lượng vật lí trong dạy học

Trên cơ sở phân tích cấu trúc lôgic của những bộ phận cấu thành mỗi kiến thức, A.V Uxôva và A.A Boobrôv đã xác định những yêu cầu cụ thể của việc nắm vững một hiện tượng, đại lượng, định luật, thuyết vật lí, thiết bị vật lí và cả một quá trình công nghệ Với khái niệm về đại lượng vật lí, yêu cầu đó trong dạy học ở trường phổ thông là trả lời hay giải quyết được những vấn đề sau:

1) Đại lượng ấy đặc trưng cho hiện tượng hay tính chất gì của vật thể? 2) Mối quan hệ định lượng giữa đại lượng ấy với các đại lượng khác đãbiết thể hiện ở biểu thức nào?

3) Đó là đại lượng véctơ hay vô hướng, hay hằng số tỉ lệ? Nếu là véctơ thì nó có hướng ra sao?

4) Đơn vị đo đại lượng vật lí

5) Cách đo đại lượng vật lí

Xuất phát từ phương hướng xây dựng giáo trình vật lí phổ thông, TS.Nguyễn Thế Khôi [16] đã bổ sung thêm một yêu cầu nữa để học sinh có thể nắm vững một đại lượng vật lí:

6) Cách thức hình thành đại lượng vật lí

Những yêu cầu trên cũng chính là sơ đồ định hướng hoạt động của GV

và HS trong dạy học đại lượng vật lí

1.1.5 Con đường hình thành các đại lượng vật lí trong dạy học [16], [24]

Khó có thể đưa ra một sơ đồ chung, duy nhất cho việc hình thành tất cả các khái niệm về đại lượng về đại lượng vật lí Bởi lẽ những đặc điểm của các hiện tượng, tính chất của vật chất cũng như đặc điểm của học sinh (trình độ nhận thức, điều kiện học tập…) khiến cho quá trình đó thật muôn màu muôn

vẻ Tuy nhiên, căn cứ vào những vấn đề vừa trình bày về khái niệm đại lượng vật lí và cả thực tiễn dạy học ở phổ thông, vào cấu trúc của tư duy vật lí…có thể vạch ra những bước, giai đoạn điển hình nhất trong quá trình hình thành một đại lượng vật lí là: Vạch ra các đặc điểm định tính và làm sáng tỏ đặc điểm định lượng của đại lượng vật lí; Định nghĩa khái niệm bằng lời; Xây dựng đơn vị đo; Vận dụng khái niệm vào thực tiễn Từ con đường điển hình

ấy, ta thường gặp hai sơ đồ hình thành một đại lượng vật lí trong dạy học ở trường THPT gồm các bước và nội dung chính từng bước như sau:

1.1.5.1 Sơ đồ 1

Bước 1 Vạch ra đặc điểm định tính của khái niệm

Bằng các thí nghiệm gần gũi với đời sống hàng ngày, những thí nghiệm gợi mở đơn giản hay giải các bài tập kiểm tra đầu giờ học…GV làm cho HS thấy rằng ngay trong những sự vật, hiện tượng đang nghiên cứu đã xuất hiện đặc điểm mới mà vốn kiến thức cũ, khái niệm cũ không đủ đặc trưng, không giải quyết được nhiệm vụ đề ra, buộc phải xây dựng một khái niệm mới Như vậy, trả lời được câu hỏi tại sao phải xây dựng khái niệm mới, nó đặc trưng cho tính chất mới nào của sự vật, hiện tượng là đã phát hiện được đặc điểm định tính của khái niệm mới

Bước 2 Làm sáng tỏ đặc điểm định lượng của khái niệm

Nội dung của bước này là nêu ra được mối liên hệ định lượng giữa khái niệm mới với khái niệm cũ và cách xác định độ lớn của khái niệm mới từ mỗi liên hệ ấy

Các đại lượng vật lí liên hệ với nhau theo nhiều cách khác nhau Trong dạy học, có thể thiết lập mối liên hệ và phụ thuộc ấy bằng thực nghiệm.Mối liên hệ đó cho phép tìm ra đặc điểm định lượng của khái niệm đang nghiên cứu, nghĩa là tìm ra sự phụ thuộc về mặt định lượng của khái niệm mới vào các khái niệm đã biết.Thông thường, đặc điểm định lượng của khái niệm mới được biểu thị bằng một công thức toán học liên hệ giữa đại lượng mới và các đại lượng cũ đã biết

Bước 3 Định nghĩa khái niệm

Có một số hình thức định nghĩa khái niệm Trong logic học, định nghĩa thông qua giống và khác biệt về loài được sử dụng nhiều nhất, trong đó chỉ ra khái niệm giống gần gũi chứa khái niệm được định nghĩa là loài của nó và dấu hiệu khác biệt để phân biệt khái niệm loài cần định nghĩa với các khái niệm loài khác của khái niệm giống ấy Nó diễn đạt bằng sơ đồ:

Khái niệm được định nghĩa = Khái niệm giống gần gũi + Dấu hiệu về loài (khái niệm loài)

Tuy nhiên, có khái niệm không cùng giống với bất kì khái niệm nào mặc dù vẫn có một số quan hệ với khái niệm khác Chẳng hạn vận tốc 𝑣 có

quan hệ với quãng đường đi 𝑠 và thời gian 𝑡 bởi công thứcv s

t

 , nhưng vận

tốc không cùng giống với quãng đường vì chúng đặc trưng cho chuyển động

về hai phương diện hoàn toàn khác hẳn nhau: vận tốc biểu thị sự nhanh hay chậm (và cả hướng) chuyển động, đường đi biểu thị khoảng cách vị trí cuối và

vị trí đầu của chuyển động Vì thế không thể định nghĩa “Vận tốc là đoạn đường mà vật đi được trong một đơn vị thời gian”.Bởi vậy, khi nghiên cứu vật lí, người ta thường dùng cách định nghĩa bằng cách nêu toàn bộ nội hàm của khái niệm, nghĩa là nêu cả đặc điểm định tính và đặc điểm định lượng của khái niệm Mặt khác, căn cứ vào yêu cầu của việc nắm vững một đại lượng vật lí, cần định nghĩa một đại lượng vật lí vật lí bằng cách nêu nó là đại lượng vật lí thuộc nhóm nào (đại lượng vật lí véctơ, đại lượng vật lí vô hướng hay

hệ số tỉ lệ) và đặc điểm định tính, đặc điểm định lượng của khái niệm Đặc điểm định lượng được biểu thị bằng tích số hay tỉ số của hai hay nhiều đại

lượng đã biết Ví dụ: “Công suất là đại lượng vật lí vô hướng, đặc trưng cho

khả năng sinh công của một vật, được đo bằng công sinh ra của một vật ấy trong một đơn vị thời gian”

“Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí véctơ, đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực tại mỗi điểm và được đo bằng thương số giữa lực tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử”

Với các đại lượng vật lí, dù đặc điểm định lượng phản ánh đặc điểm định tính, thống nhất với đặc điểm định tính nhưng lại có vai trò nổi bật hơn

do yêu cầu phải đo lường chính xác.Bởi vậy nhiều khi trong cái gọi là định nghĩa, người ta chỉ nêu ra đặc điểm định lượng và để chỉ ra đặc điểm định tính của đại lượng vật lí như là giải thích ý nghĩa vật lí của khái niệm bằng mệnh

đề nằm ngoài định nghĩa.Trong giờ học ở trường phổ thông, cách làm này thể hiện khi hình thành các đại lượng vật lí không phải qua một mà qua một số bài học Ví dụ bắt đầu nghiên cứu công cơ học, chỉ có thể đưa ra định nghĩa

“Công cơ học của lực 𝐹 làm vật dịch chuyển được một quãng đường 𝑠 theo phương của lực, được tính bằng công thức: 𝐴 = 𝐹 𝑠”, rồi “Công là đại lượng vật lí vô hướng được đo bằng tích số của lực 𝐹, độ dời 𝑠 của điểm đặt của lực

và côsin của góc 𝛼 giữa hướng của lực 𝐹 và hướng chuyển dời: 𝐴 =

𝐹 𝑠 𝑐𝑜𝑠𝛼” Còn đặc điểm định tính của công thì chỉ khi xây dựng xong khái niệm cơ năng, năng lượng mới xác định được “Công là đại lượng biểu thị phần năng lượng truyền từ vật này sang vật khác hay biến đổi từ dạng này sang dạng khác”

Bước 4: Xác định đơn vị đo

Đo đại lượng vật lí là so sánh nó với đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị Và giá trị đại lượng đo = đại lượng cần đo/đại lượng đơn vị Như vậy, đơn vị đo một đại lượng là trường hợp riêng, cụ thể của chính đại lượng ấy

Trong vật lí học, có hai loại đơn vị: cơ bản, dẫn xuất Đơn vị cơ bản thì tùy chọn (Như trong hệ SI có 7 đơn vị đo cơ bản của đường đi, thời gian, khối lượng, lượng chất, nhiệt độ tuyệt đối, cường độ dòng điện, cường độ sáng) không phụ thuộc vào đơn vị đo các đại lượng khác Còn các đơn vị dẫn xuất thường được xác định dựa vào công thức định nghĩa của đại lượng vật lí muốn đo Như để xác định đơn vị đo gia tốc, cần xuất phát từ công thức định

vị của cường độ điện trường E lại không dựa vào công thức định nghĩa nó là

F

E

q

 mà lại là công thức liên hệ giữa cường độ điện trường E giữa hai bản

tự điện đã được tích điện, hiệu điện thế U và khoảng cách d giữa hai bản tụ:

Bước 5 Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

Chỉ đến khi vận dụng khái niệm vào thực tiễn, thường là giải các bài tập củng cố hay bài tập về nhà, giải thích những sự vật, hiện tượng cụ thể, dự đoán những dấu hiệu, những hiện tượng có thể cảm nhận được trong thực tiễn bằng giác quan, có thể đo lường được…mà nội dung của khái niệm mới dần

dà được mở rộng, bổ sung đầy đủ và chính xác thêm Tuy nhiên, cần lưu ý việc mở rộng, bổ sung này phải tùy thuộc vào trình độ học sinh mà xác định mức độ thích hợp Đồng thời, yêu cầu họ không được áp dụng các công thức, phương trình vật lí một cách máy móc, mà phải dùng kiến thức đã học phân tích hiện tượng, nhờ thế tìm ra các công thức, phương trình cần vận dụng để

có thể thu được lời giải Các bước trong dạy học các khái niệm về đại lượng vật lí thuộc loại này được trình bàytheo sơ đồ sau:

1.1.5.2 Sơ đồ 2

Các khái niệm về đại lượng vật lí được hình thành cho học sinh thuộc

sơ đồ này thuộc hai trường hợp sau:

- Là các khái niệm trừu tượng mà học sinh không có tri giác sẵn có về chúng, hoặc giáo viên không thể dựa vào kinh nghiệm của học sinh về vấn đề đang nghiên cứu

- Có các quá trình nghiên cứu mối quan hệ định lượng giữa các khái niệm đã biết, tự nhiên nảy sinh một khái niệm mới Nghĩa là ta đã phát hiện ra đặc điểm định lượng trước Cụ thể là tìm được một biểu thức không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài, chỉ phụ thuộc vào bản thân sự vật, hiện tượng,

Bước 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

Bước 1: Vạch ra đặc điểm định tính của khái niệm

Bước 2: Làm sáng tỏ đặc điểm định lượng của khái niệm

Bước 3: Định nghĩa khái niệm

Bước 4: Xác định đơn vị đo

luôn luôn có giá trị không đổi khi các có mặt trong biểu thức ấy thay đổi Lẽ

tự nhiên khiến ta suy nghĩ rằng có thể dùng nó để đặc trưng cho một tính chất mới nào đó của sự vật, hiện tượng đang nghiên cứu Việc phân tích ý nghĩa thực tiễn của biểu thức sẽ biết được điều này, nghĩa là đã phát hiện ra đặc điểm định tính của khái niệm (còn gọi là ý nghĩa vật lí của biểu thức tìm được) Không phải lúc nào phát hiện ra đặc điểm định lượng là phát hiện ngay được đặc điểm định tính của khái niệm Có nhiều trường hợp, phải mất nhiều thời gian mới tìm được đặc điểm định tính sau khi đã xác định được đặc điểm định lượng của khái niệm Mặt khác, vì đặc điểm của khái niệm về đại lượng vật lí biểu thị mối quan hệ khách quan giữa khái niệm mới và các khái niệm

đã biết, nên sau khi hình thành xong khái niệm theo cách này cũng xuất hiện đồng thời một định luật vật lí biểu thị mối quan hệ ấy Ví dụ khi nghiên cứu mối quan hệ giữa hiệu điện thế đặt vào hai đầu một dây dẫn bằng kim loại và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn ấy (Hiệu điện thếvà cường độ dòng điện là các đại lượng đã biết), thực nghiệm cho kết quả: Thương số 𝑈

𝐼 luôn luôn là hằng số Kí hiệu hằng số ấy là R, ta có 𝑅 =𝑈

𝐼 Đây chính là công thức tính điện trở Từ công thức này suy ra 𝐼 = 𝑈

𝑅 hay 𝑈 = 𝑅𝐼 Các công thức này lại biểu thị định luật Ôm cho đoạn mạch

Như vậy sơ đồ hình thành các đại lượng vật lí thuộc loại này, thứ tự bước 1 và bước 2 đảo lộn so với sơ đồ 1 Còn ba bước sau vẫn theo thứ tự và tiêu đề như trước theo sơ đồ sau:

1.2 Dạy học các đại lượng vật lí theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề

1.2.1 Năng lực giải quyết vấn đề

1.3.1.1 Giải quyết vấn đề (problem solving)

Đầu thế kỷ XXI, nhìn chung, cộng đồng giáo dục quốc tế chấp nhận

định nghĩa: GQVĐ là khả năng suy nghĩ và hành động trong những tình

huống không có quy định, thủ tục, giải pháp thông thường có sẵn Người GQVĐ có thể ít nhiều xác định được mục tiêu hành động, nhưng không phảingay lập tức biết cách làm thế nào để đạt được nó Sự am hiểu tình huống vấn đề, và lý giải dần việc đạt mục tiêu đó trên cơ sở việc lập kế hoạch

và suy luận tạo thành quá trình giải quyết vấn đề [8]

Bước 5: Vận dụng khái niệm vào thực tiễn

Bước 1: Vạch ra đặc điểm định lượng

Bước 2: Làm sáng tỏ đặc điểm định tính

Bước 3: Định nghĩa khái niệm

Bước 4: Xác định đơn vị đo

Có thể thấy, GQVĐ là quá trình tư duy phức tạp, bao gồm sự hiểu biết, đưa ra luận điểm, suy luận, đánh giá, giao tiếp… để đưa ra một hoặc nhiều giải pháp khắc phục khó khăn, thách thức vấn đề Trong quá trình GQVĐ, chủ thể thường trải qua hai giai đoạn cơ bản: (i) khám phá vấn đề và tổ chức nguồn lực của chính mình (tìm hiểu vấn đề; tìm hướng đi, thủ pháp, tiến trình… để dần tiến tới một giải pháp cho vấn đề); (ii) thực hiện giải pháp (giải quyết các vấn đề nhỏ hơn ở từng lĩnh vực/nội dung cụ thể; chuyển đổi ý nghĩa của kết quả thu được về bối cảnh thực tiễn); và đánh giá giải pháp vừa thực hiện, hoặc tìm kiếm giải pháp khác

1.2.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề

Trong quá trình GQVĐ, con người có thể sử dụng cách thức chiến lược khác nhau và do đó có thể có những kết quả đầu ra khác nhau Đồng thời, vấn

đề được nảy sinh từ cuộc sống nên thường không rõ ràng ngay từ đầu, phức tạp, và luôn thay đổi trong quá trình tương tác với vấn đề đó

PISA 2012 hướng đến việc GQVĐ mang tính tương tác (interactive

problem solving – IPS) quan niệm“GQVĐ là năng lực của một cá nhân tham

gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề

mà phương pháp của giải pháp đó không phải ngay lập tức nhìn thấy rõ ràng

Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để đạt được tiềm năng của mình như một công dân có tính xây dựng và biết suy nghĩ”[8]

Dự kiến ở PISA 2015 sẽ được chuyển sang nhấn mạnh tính hợp tác

(collaborative problem solving – CPS “là năng lực cá nhân có thể tham gia

hiệu quả vào một quá trình mà hai hay nhiều đối tác cố gắng GQVĐ bằng cách chia sẻ sự hiểu biết và nỗ lực cùng đi đến một giải pháp”[8]

Qua đó có thể thấy, năng lực GQVĐ thể hiện khả năng của cá nhân (khi làm việc một mình hoặc làm việc nhóm) để tư duy, suy nghĩ về tình huống

vấn đề và tìm kiếm, thực hiện giải pháp có vấn đề đó Vì vậy: “Năng lực

GQVĐ là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống vấn đề mà

ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường”[8]

1.2.1.3 Cấu trúc năng lực GQVĐ

Thực tiễn nhà trường phổ thông nước ta cho thấy, học sinh hầu như đã quen thuộc với hoạt động nhóm, đồng thời cả nước đang nỗ lực, chuẩn bị cho PISA 2015 mà họ sẽ đánh giá “năng lực GQVĐ mang tính hợp tác” Vì vậy nên tiếp cận năng lực GQVĐ theo hướng vừa đo lường khả năng cá nhân tự GQVĐ, vừa đo lường khả năng cá nhân tham gia cùng một nhóm để GQVĐ

Vì vậy cấu trúc năng lực GQVĐ dự kiến phát triển ở học sinh sẽ gồm 4 thành tố là: Tìm hiểu vấn đề; Thiết lập không gian vấn đề; Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp; Đánh giá và phản ánh giải pháp Mỗi thành tố bao gồm một số hành vi của cá nhân khi làm việc độc lập hoặc khi làm việc nhóm

trong quá trình giải quyết vấn đề Cụ thể như sau [8]:

i) Tìm hiểu vấn đề: nhận biết vấn đề; xác định, giải thích các thông tin ban đầu và trung gian, tương tác với vấn đề; chia sẻ sự am hiểu vấn đề với người khác

ii) Thiết lập không gian vấn đề: lựa chọn, sắp xếp tích hợp thông tin với kiến thức đã học (lĩnh vực/chuyên môn/chủ đề); xác định thông tin trung gian qua đồ thị, bảng biểu, mô tả…; xác định cách thức, quy trình, chiến lược giải quyết; thống nhất cách hành động

iii) Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp

- Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện (thu thập dữ liệu, thảo luận, xin ý kiến, giải quyết các mục tiêu, xem xét lại giải pháp…); thời điểm giải quyết từng mục tiêu; phân bổ các nguồn lực (tài nguyên, nhân lực, kinh phí, phương tiện…)

- Thực hiện kế hoạch: thực hiện và trình bày giải pháp; điều chỉnh kế hoạch để phù hợp với thực tiễn và không gian vấn đề khi có sự thay đổi; tổ chức và duy trì hiệu quả hoạt động nhóm khi thực hiện giải pháp

iv) Đánh giá và phản ánh giải pháp: đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh, suy ngẫm về giải pháp đã thực hiện; đánh giá, xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm thu nhận được; đề xuất giải quyết cho vấn đề tương tự

1.2.1.4 Những biểu hiện của năng lực GQVĐ trong học tập môn vật lí

Những biểu hiện của năng lực GQVĐ dưới đây đồng thời cũng là những năng lực thành phần của năng lực GQVĐ Đặc biệt quan trọng là năng lực GQVĐ bằng con đường thực nghiệm [9]:

- P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện, hiện tượng vật lí… diễn ra như nào? Điều kiện diễn ra hiện tượng là gì? Các đại lượng trong hiện tượng

tự nhiên có mối quan hệ với nhau như thế nào? Các dụng cụ có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào?

- P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ

ra các quy luật vật lí chi phối các hiện tượng đó

- P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí

- P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí

- P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí

- P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí

- P7: Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được

- P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét

- P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm

- Sử dụng các chiến lược giải bài tập

- Lập kế hoạch và tiến hành thí nghiệm đơn giản

- Mở rộng kiến thức theo hướng dẫn

1.2.2 Dạy học các đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và giải quyết vấn đề

1.2.2.1 Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

- Theo V Ô kôn: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, phát hiện và biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn

đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được [9]

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn

phát triển được năng lực sáng tạo của HS Chúng tôi sử dụng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn vật lí của như sau[9]:

1.2.2.2 Dạy học đại lượng vật lí theo kiểu phát hiện và GQVĐ

Việc hình thành khái niệm về đại lượng vật lí trong dạy học cũng tuân thủ theo tiến trình dạy học phát hiện và GQVĐ, vì thế hai sơ đồ (trình bày trong 1.1.5.1 và 1.1.5.2) này cũng tương tự, được coi là cụ thể hóa các pha / bước như trên

Các pha/ bước của dạy học

phát hiện và GQVĐ

Các bước hình thành đại lượng vật lí

trong dạy học

1 Làm nảy sinh vấn đề cần

giải quyết từ tình huống (điều

kiện) xuất phát: từ kiến thức

cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm,

Bước 1: Vạch ra đặc điểm định tính hoặc định lượng

Tùy theo hình thành đặc điểm định lượng hay định tính trước mà có cách đặt vấn đề

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết VĐ

- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

bài tập, truyện kể lịch sử… khác nhau: Cơ bản đều phải làm bật ra nhu

cầu cần xây dựng đại lượng mới để diễn tả tính chất vật lí mà các đại lượng đã biết, đã

học không mô tả được đầy đủ

2 Phát biểu vấn đề cần giải

quyết (câu hỏi cần trả lời)

Bước 2: Làm sáng tỏ đặc điểm định lượng hoặc định tính

Đặc tính … phụ thuộc vào các đại lượng nào

và phụ thuộc như thế nào vào các đại lượng đó?

Có thể xây dựng đại lượng vật lí mới đặc trưng cho…, được xác định thông qua tích

số, tỉ số giữa các đại lượng nào đã biết?

3 Giải quyết vấn đề

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc

Cần xây dựng đại lượng vật lí mới đặc trưng cho tính chất gì của sự vật, hiện tượng và

được đo như thế nào?

Vận dụng đại lượng để mô tả các đặc tính vật

lí ở các hiện tượng khác nhau, vận dụng giải

bài tập…

1.2.3 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và phát triển năng lực GQVĐ

Mức độ phát triển năng lực GQVĐ phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Muốn phát triển năng lực GQVĐ, phải nắm vững

và vận dụng một cách sáng tạo kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích lũy được về một lĩnh vực nhất định Mặt khác, năng lực GQVĐ giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được dễ dang và nhanh chóng hơn Tuy nhiên, năng lực GQVĐ khác với kĩ năng, kĩ xảo ở chỗ kĩ năng, kĩ xảo là kết quả của việc luyện tập, học tập, còn để phát triển năng lực GQVĐ, ngoài việc luyện tập, học tập cần phải có tư chất Vì vậy không phải việc phát triển năng lực GQVĐ đều là cung cấp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

Việc hình thành các đại lượng vật lí theo từng bước, từng pha như đã trình bày ở mục 1.5.2.2 sẽ giúp HS phát triển được năng lực GQVĐ Ở trình

độ thấp là nhận biết được những điều kiện có thể áp dụng một giải pháp đã biết vào một tình huống tương tự với các tình huống quen thuộc (Pi: Mô tả lại phương pháp chuyên biệt) Ở trình độ cao hơn, phải thực hiện một loạt những phân tích biến đổi để có thể áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết (Pii: Sử dụng các phương pháp chuyên biệt) Ví dụ: trong các bước hình thành một khái niệm về đại lượng vật lí, HS có thể dựa vào những định hướng của GV

để làm sáng tỏ các đặc điểm định tính của khái niệm mới, từ thí nghiệm, phân tích kết quả thu được có thể xây dựng đại lượng vật lí mới thông qua tích số hoặc tỉ số giữa các đại lượng đã biết Và cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết (Piii: Lựa chọn và vận dụng các phương pháp chuyên biệt để GQVĐ) Ví dụ: HS có thể đề xuất, xây dựng phương án thí nghiệm hoặc suy luận logic để trả lời câu hỏi: Cần xây dựng đại lượng vật lí mới đặc trung cho tính chất gì của sự vật, hiện tượng và được

đo như thế nào? Với đa số HS ở THPT hiện nay, cần cố gắng đạt đến trình

độ thứ hai

1.3 Thực tiễn việc dạy học các đại lượng vật lí ở THPT nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh

1.3.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu các phương pháp, các hình thức tổ chức dạy học một số đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” của các giáo viên THPT theo định hướng phát triển năng lực: Cường độ điện trường, điện dung của tụ điện, cảm ứng từ

- Tìm hiểu chất lượng nắm vững kiến thức và khả năng phát triển năng lực GQVĐ của học sinh trong học tập các khái niệm kể trên

- Tìm hiểu những khó khăn của GV, HS khi dạy học một số khái niệm đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” kể trên

1.3.2 Đối tượng, phương pháp điều tra

- Đối tượng: 6 GV vật lí (sau khi dạy học 03 bài: Điện trường và cường độ điện trường Đường sức điện; Tụ điện; Lực từ Cảm ứng từ) và 150

HS của 2 trường: THPT Lý Nhân Tông – Thành phố Bắc Ninh và THPT Tiến Thịnh – Mê Linh- Hà Nội vào thời gian: 15/9/2014 đến 26/9/2014 và 26/01/2015 đến 30/01/2015

- Điều tra giáo viên: Qua phiếu điều tra (Phụ lục 2) và trực tiếp trao đổi, dự giờ các giáo viên dạy học vật lí lớp 11 THPT

- Điều tra 150 HS của trường THPT Lý Nhân Tông – Thành phố Bắc Ninh và THPT Tiến Thịnh – Mê Linh- Hà Nội qua phỏng vấn và qua phiếu điều tra (Phụ lục 3)

1.3.3 Kết quả điều tra

1.3.3.1 Về phương pháp tổ chức dạy học các đại lượng vật lí phần “Điện học Điện từ học”

- Khi tổ chức dạy học một đại lượng vật lí trong phần “Điện học Điện

từ học” các GV thường chỉ dạy theo trình tự sách giáo khoa trình bày, không

theo rạch ròi các bước trình bày trong mục 1.1.5, không định hướng tư duy của học sinh trong việc xây dựng kiến thức mới

- Một số GV thường không giúp học sinh vạch ra đặc điểm định tính của đại lượng vật lí và thường thông báo cho học sinh biết ngay tên của đơn

vị đo

Ví dụ: Khi hình thành đại lượng cường độ điện trường:

+ GV chưa giúp HS nhận thức được nhu cầu cần thiết phải tìm hiểu khái niệm mới là “Cường độ điện trường” để mô tả sự đặc trưng của điện trường về phương diện tác dụng lực tại một điểm mà các đại lượng đã biết không mô tả hết được

+ GV thông báo luôn cho HS kết quả: các 𝐹1, 𝐹2, 𝐹3có độ lớn khác nhau nhưng các thương số 𝐹

𝑞 thì bằng nhau không gợi ý và định hướng cho HS bằng suy luận toán học hay bằng thí nghiệm thu được nhận xét ấy

- GV chưa quan tâm nhiều đến việc phát triển năng lực GQVĐ của học sinh qua việc dạy học bộ môn vật lí đặc biệt qua việc dạy các đại lượng vật lí

- GV vẫn nặng nề kiểm tra HS qua việc ghi nhớ kiến thức, tái hiện nội dung mà chưa chú trọng đến đánh giá năng lực HS qua các tình huống thực tiễn, tình huống GQVĐ

1.3.3.2 Tình hình hoạt động học tập, những khó khăn chủ yếu và những sai lầm của HS khi học các đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học”

- Những khái niệm đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học”

là những khái niệm trừu tượng, học sinh thường khó hiểu, khó nhớ, khó vận dụng để giải thích các hiện tượng có liên quan

- Số lượng học sinh không nắm được đặc điểm định tính của một đại lượng vật lí còn nhiều

Ví dụ: HS không hiểu được tại sao khi đặt một điện tích thử 𝑞 vào các điểm khác nhau của cùng một điện trường thì cường độ điện trường E lại

khác nhau Vì vậy HS không hiểu được E có thể xây dựng là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực

- Khả năng thiết kế phương án thí nghiệm của học sinh còn hạn chế

- Nhiều HS không kể ra được một cách cơ bản các bước thường thấy khi hình thành một đại lượng vật lí trong học tập

Ví dụ: Mặc dù GV đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu mối quan hệ giữa điện tích 𝑞 của hai bản tụ điện và hiệu điện thế đặt vào hai bản của nó, HS chưa phát hiện ra làm như thế nào để biết được các độ lớn của 𝑞, 𝑈; Thay đổi 𝑞, 𝑈

- Học sinh thường không chú ý đến ý nghĩa, bản chất vật lí, đặc điểm định tính mà thường quan tâm tới việc ghi nhớ công thức để làm bài tập

- Học sinh thường không chủ động vận dụng kiến thức vật lí đã học vào thực tiễn, chỉ giải các bài tập có trong sách giáo khoa, sách bài tập mà tình huống nêu lên trong đề bài thông thường mang tính lí thuyết hàn lâm

- Cơ sở dạy học theo kiểu phát hiện và GQVĐ, đặc biệt là vận dụng vào việc hình thành một đại lượng vật lí

- Tìm hiểu về khái niệm năng lực GQVĐ, các biểu hiện, các năng lực thành phần, các mức của năng lực GQVĐ trong việc xây dựng tri thức mới

- Điều tra thực trạng của việc dạy học các đại lượng vật lí theo định hướng phát triển năng lực

Chúng tôi thấy cần thiết phải nghiên cứu, xây dựng tiến trình dạy học các đại lượng vật lí thuộc phần “Điện học Điện từ học” theo định hướng phát triển năng lực góp, phần nâng cao chất lượng kiến thức

Chương 2 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ THUỘC PHẦN “ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT

2.1 Mục tiêu dạy học vật lí phần “Điện học Điện từ học”

Phần “Điện học Điện từ học” được sách giáo khoa Vật lí 11 trình bày trong 5 chương Do hạn chế về thời gian nghiên cứu chúng tôi chỉ nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học ba đại lượng vật lí: Cường độ điện trường, điện dung

và cảm ứng từ thuộc hai chương là “Điện tích Điện trường”, “Từ trường”

2.1.1 Mục tiêu dạy học và sơ đồ cấu trúc chương “Điện tích Điện trường”

2.1.1.1 Mục tiêu dạy học chương “Điện tích Điện trường”

a) Về kiến thức

- Nêu được các cách nhiễm điện cho một vật

- Phát biểu được đinh luật bảo toàn điện tích

- Viết được biểu thức định luật Culông và nêu được đặc điểm của lực điện trường giữa hai điện tích điểm

- Nêu nội dung chính của thuyết electron

- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì, như thế nào?

- Phát biểu được định nghĩa về cường độ điện trường, phát biểu được nguyên lí chồng chất điện trường

- Nêu được biểu thức, đặc điểm công của lực điện, khái niệm, biểu thức tính thế năng của một điện tích trong điện trường

- Phát biểu định nghĩa điện thế, hiệu điện thế, viết được biểu thức của chúng

- Phát biểu và viết được biểu thức, định nghĩa, đơn vị điện dung của tụ điện Nêu đặc điểm vecto cường độ điện trường, năng lượng điện trường giữa hai bản tụ và cách ghép tụ điện thành bộ, đặc điểm của từng cách

- Biết cách hình thành các đại lượng vật lí như: cường độ điện trường, điện thế, hiệu điện thế, điện dung của tụ điện

b) Về kĩ năng

- Vận dụng thuyết electron giải thích: nhiễm điện, dẫn điện, cách điện

- Xác định được vectơ𝐸⃗⃗ (phương, chiều, độ lớn) tại một điểm của điện trường gây bởi một hay hệ điện tích điểm

- Tính công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích

- Giải bài tập về chuyển động của điện tích trong điện trường đều

- Tính được điện dung và điện tích của tụ điện tương đương

c) Về tình cảm thái độ

- Có hứng thú học vật lí, yêu thích, tìm tòi khoa học, tôn trọng đối với những đóng góp của vật lí học cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác trong việc học tập nói chung và tiến hành thí nghiệm nói riêng cũng như trong việc áp dụng các kết quả đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống và giữ gìn môi trường sống