Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh nhằm nâng cao hiệu quả dạy học cơ học lớp 10 phổ thông trung học

Phương pháp thực nghiệm PPTN là phương phấp đặc thù và cơ bản của nhận thức Vật lý, vì vậy đạy học Vật lý phổ thông cần thiết phải bồi dưỡng cho HS PPTN Vật lý... Xét vị trí của PPTN tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU PHAM VINH

PHAM THI PHU

BỔI DƯỠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC CƠ HỌC

LỚP 10 PHÔ THÔNG TRƯNG HỌC

Chuyên ngành: Phương pháp giảng dạy Vật lÝ

M4 sé: 5.07.02 Tớm tất luận ứn tiễn sĩ giáo đục

VINH - NĂM 1999

Công trình được hoàn thành tại khoa Vật lý trường ĐHSP Vinh

Người hướng dẫn khoa học:

Luận án sẽ được bão vệ tại Hội đồng on ae ấn nhà nước hẹp tai |:

ch sa 4P .VuyẲ vào hồi | giờ ngày {f thane F _

năm: 1994 “re UF sine

mo pau

1 LÝ DO CHON DE TAL:

1 Ngày nay phương pháp nhận thức bộ môn được xem là một trong số những thể loại trí thức cơ bản trong nhà trường phổ thông Đánh giá ý nghĩa của trì thức về phương pháp , L.Ð Lanđao đã viết:

"Phương phấp quan trọng hơn phát mỉnh, vì phương pháp nghiên cứu

đúng đắn sẽ dẫn đến phát mình mới còn quí hơn”

Thế nhưng, do đặc thù riêng, phương pháp nhận thức (PPNT)

được hình thành ở học sinh (HS) thông qua hoạt động chiếm lĩnh các

loại kiến thức cơ bản khác Dạy học phương pháp nhận thức bộ món khó khăn hơn nhiều so với dạy học trí thức về các sự kiện Kết quả điều

tra thực tiễn cho thấy: Hiểu biết về phương pháp luận nhận thức Vật lý cha HS ớ mức độ còn thấp Dạy học PPNT bệ môn Vật lý chưa được giáo viên và HS ở trường phổ thông chú trọng

Trước sự phát triển rất nhanh lượng thông tin nhà trường phỏ

thông không thể cung cấp cho HS toàn bộ những kiến thức ấy Điều học được trong nhà trường là những cái cơ bản, nền tảng, trong khi ở ngoài đời đã lại tiến rất xa Giải quyết mâu thuẫn này chỉ có thể cung cấp cho

HS phương pháp nhận thức để sau này họ có thể chiếm lĩnh lấy kiến thức trong quá trình tự học Hiện nay trong nghiên cứu và thực tiễn dạy học đang hướng đến việc tích cực hóa người học, biến quá trình dạy học thành tr học có hướng dẫn thì trị thức PPNT bộ môn càng đặc biệt có ý

nghĩa cho cả người day lẫn người học Vấn đẻ dat ra cho tất cả các mõn học trong đó có Vật lý học ở trường phổ thông là: Làm thế nào để bồi

dưỡng cho HS phương pháp nhận thức bộ môn? Phương pháp thực nghiệm (PPTN) là phương phấp đặc thù và cơ bản của nhận thức Vật lý,

vì vậy đạy học Vật lý phổ thông cần thiết phải bồi dưỡng cho HS PPTN

Vật lý.

* Luan dn PTS cla Vũ Đào Chỉnh đã nghiên cứu phát triển tư đuy HS bằng việc bồi dưỡng các PPNT của Vật lý trong phạm vi Quang hình

« Ở một số nước trên thế giới (Nga, Anh, Mỹ, Đức ) tri thức vẻ

PPNT bộ môn được đưa vào chuẩn Quốc gia với những yêu cầu, nội dung,bién pháp cụ thể cho từng lớp học và cấp học

Xét vị trí của PPTN trong nhận thức Vật lý cũng như vị trí của

cơ học trong giáo trình Vật lý phổ thông, đồng thời nghiên cứu lịch sử của vấn đề dạy học PPNT bộ môn, chúng tôi thấy rằng: Hiện nay chưa

có công trình nào nghiên cứu một cách toàn diện, cụ thể những yêu cầu, nội dung, biện pháp dạy học PPTN cho HS nước ta khi tiến hành dạy

học cơ học lớp 10 phổ thông trung học (PTTH) Vì thế chúng tôi chọn

dé tài nghiên cứu :” Bồi dưỡng PPTN cho HS nhằm nâng cao hiệu quả

dạy học Cơ học ở lớp 10 PTTH”

1l MỤC ĐỊCH NGHIÊN CỨU:

Xây dựng yêu cầu, nội dung, mức độ và biện pháp dạy học

PPTN cho HS và dạy cho HS sử dụng PPTN để nghiên cứu có hiệu quả

phần cơ học lớp 10 PTTH

tit, BOI TUGNG VA PHAM VỊ NGHIÊN CỨU:

Vai trò, tính chất, cấu trúc của PPTN; Quá trình dạy học trong nhà trường phổ thông

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu việc bồi dưỡng cho HS một phương pháp cơ bản của Vật lý học đó là PPTN khi dạy học phần cơ

học lớp 10

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp

nghiên cứu thực nghiệm

V GIÁ THUYẾT KHOA HỌC:

- - 1 Có thể bồi dưỡng PPTN cho HS khi dạy học cơ học lớp 10 ở

các raức độ khác nhau, nếu lựa chọn được nội dung, biên pháp và hình

thức tổ chức dạy học PPTN một cách phù hợp

- 2 Việc dưa PPTN vào nội dung day học cơ học lớp 10 sẽ góp

phần nâng cao hiệu quả dạy học cơ học phổ thông

3

VỊ: NHIỆM VỤ NGHIÊN CỮU;

1 Tìm hiểu thực trạng dạy học PPNT ở trường phổ thông

2 Nghiên cứu lý luận nhận thức, phương pháp luận nhận thức Vật lý và phương pháp thực nghiệm của Vật lý học Tìm hiểu mối quan

hệ giữa việc bồi dưỡng PPTN cho HS và nâng cao chất lượng, hiệu quả

3 Lựa chọn mức độ, nội dung, biện pháp và hình thức dạy học

PPTN cho HŠ lớp 10 khi dạy cơ học

6 Nghiên cứu ảnh hưởng của dạy học PPTN đối với chương

trình, nội dung, phương pháp và hiệu quả dạy học cơ học

Vil KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÃ ĐỒNG GÓP MỚI CỦA TÁC GIẢ:

Về lý luận:

1 Từ việc phân tích cấu trúc của PPTN gồm các giai đoạn, các thao tác tư duy lý thuyết và thực hành, chúng tôi đã chỉ ra mối liên hệ

chặt chế giữa dạy học PPTN vật lý và hiệu quả dạy học vật lý

2 Đưa ra sơ đồ cấu trúc PPTN phù hợp với năng lực nhật: lí +“

của HS phổ thông trung học - được xem đó là nội dung của dạy học PPTN trong nhà trường

Về nghiên cứu ứng dụng:

3 Đề xuất những yêu cầu cụ thể dạy học PPTN cho cấp F15,

cấp PTTH và lớp 10 Đánh giá tính phù hợp của những yêu cầu này với khả năng của HS

4 Đề xuất nguyên tắc tính mục dich trong day hoc PPNT bộ

môn

5 Đề xuất 4 mức độ dạy học PPTN ở trường PT và đã tiến hành thực nghiệm dạy học 4 mức độ này cho các đối tượng HS: Yếu, trung bình, khá

6 Đưa ra các biện pháp thực hiện day hoc PPTN va 4p dang vào thực tiễn trong khuôn khổ của thực nghiệm sư phạm

3

Qua nghiên cứu lý luận và triển khai áp dụng vào thực tiễn dạy học, đã chứng minh được tính khả thi và tác dụng tích cực của dạy học PPNT bộ môn Vật lý mà cụ thể là PPTN trong việc nâng cao hiệu quả dạy học Điều này đã chứng minh cho giả thuyết khoa học của luận án

vill BO CUC CUA LUAN AN:

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, mục lục, luận án gồm 4 chương với 145 trang, 11 sơ đồ, 19 bảng, 34 hình vẽ và 85 tài liệu tham khảo

NỘI DUNG LUẬN AN

s Nhóm các phương pháp chung nhất (PP triết học)

» _ Nhóm các phương pháp nêng rộng (PPRR)

® Nhóm các phương pháp riêng hẹp (PPRH)

Các phương pháp có mối liên hệ chặt chẽ, xâm nhập lẫn nhau Trong nghiên cứu Vật lý, phương pháp thực nghiệm (PPTN) thuộc nhóm riêng rộng, được sử dụng độc lập hoặc phối hợp với các phương pháp khác để tạo ra trị thức Vật lý.

2 Phương pháp thực nghiệm Vật lý:

Thực nghiệm có vai trò to lớn trong sự phát triển của Vật lý học Theo A.Anhstanh "Tất cả sự nhận thức về thể giới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thực nghiệm” Vai trò của thực nghiệm cũng được phản ánh trong chủ trình nhận thức sáng tạo khoa học tự nhiên của V.G Razumôpxkl

Phương pháp thực nghiệm là phương pháp cơ bản của Vật lý học Dạy học Vật lý cần phải bồi đưỡng cho HS những trị thức và kỹ năng vận đụng PPTN trong nhận thức Vật lý Có hai cách hiểu PPTN:

© PPTN theo nghĩa hẹp: bao gồm các thiết bị và các khâu thí nghiệm

Vật lý

e - PPTN theo nghĩa đầy đủ: bao gồm các yếu tố sau:

1 Đặt vấn đẻ 2 Đề xuất giả thuyết 3 Suy ra hệ quả logic từ giả thuyết 4.Xác lập phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết 5.Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả 6.Rút ra kết luận về vấn để nghiên cứu

Đây là cách hiểu PPTN theo B.I Spasky, V.G Razumôpski, Vũ Cao Đàm, Phạm Hữu Tòng và một số tác giả khác

Trong luận án, với mục đích bồi dưỡng PPTN cho HS, PPTN với nghĩa đây đủ được tác gia su dung -

nghiên cứu là PPIN Miệt khi giả thuyết được chứng minh thì trở thizh chân lý KH và lại được vận dụng vào thực tiền

Vận dụng luận điểm của Razumôpxki vào quá trình nhận thức Vật lý bảng PPTN, chúng tôi cho rằng PPTN là một hoạt động được điển tả bằng sơ đồ 1:

đích của mỗi hành động Toàn bệ hoạt động hướng tối mục đích chung

là xây dựng tri thức: định luật, lý thuyết Vật lý và vận dụng chúng vào thực tiễn

Phân tích cấu trúc từng hành động cho thấy rõ: việc sử dụng PPTN trong quá trình nhận thức làm cho các thao tác tư duy trí tuệ và thực hành thí nghiệm luôn được vận dụng-đó là điều kiện tốt để bồi dưỡng và rèn luyện tư duy nhạy bén, linh hoạt, sáng tạo cũng như hình thành và rèn luyện kỹ năng thực nghiệm Vật lý: quan sát, đo đạc, lựa chọn lấp ráp dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, ghi nhận kết qua

4 Hệ thống các hành động và thao tác tư duy, thao tác thực hành khi tiến hành nghiên cứu bằng PPTN:

* 1) Quan sát (bằng các giác quan) ở giai đoạn 1 để phát hiện vấn đề

và giai đoạn 4 (thí nghiệm kiểm tra) để ghi nhận diễn biến hiện tượng,

để đo đạc 2) Đo đạc đại lượng Vật lý: Lựa chọn và sử dụng dụng cụ đo, tiến hành đo theo đúng nguyên tắc, ghi nhận kết quả, đánh giá sai số 3)

Xử lý số liệu đo đạc: Lập bảng, vẽ đồ thị 4) Lap ráp thí nghiệm theo sơ

6

đồ, bản vẽ 5) Tiến hành thí nghiệm 6) Phân tích hiện tượng, quá trình: tình huống 7) So sánh, đối chiếu 8) Tống hợp 9) Trừu tượng hoá, khái quất hoá 10) Cụ thể hoá

Từ đó thấy rằng PPTN là sự thống nhất biện chứng giữa tr duy

lý thuyết và tu duy thực nghiệm

Tóm lại, phân tích khái niệm PPTN với tính chất, cấu trúc của phương pháp này trong hoạt động nhận thức YL, chúng tôi đưa ra được

hệ thống các thao tác và hành động trí tuệ và thực hành Việc hướng dẫn quá trình nhận thức của HS theo tiến trình của PPTN sẽ bồi dưỡng được cho họ các thao tác tư duy trí tuệ và thực hành

Khi thực hiện việc bồi dưỡng PPTN vật lý trong nhà trường, HS

sẽ được làm quen với một con đường xây dựng tn thức vật lý (con đường cơ bản) HS được học không những nội dung định luật, khái niệm, lý thuyết vật lý mà được biết tri thức ấy có thể được tìm ra như thế nào Hơn thế các em còn có thể tự mình tìm ra trị thức ấy, nghĩa là tri thức được tiếp thu không phải ở dạng có sẵn mà ở dang "bao thai học” của nó Tri thức được lĩnh hội như vậy có ý nghĩa rất to lớn về các mật giáo dưỡng, giáo dục và phát triển trí tuệ Khi nhận thức bằng PPTN, một loạt các thao tác tư duy logic và thực hành được luyện tập,

đó là điều kiện để mài sắc tư duy, rèn luyện kỹ năng thực hành thí nghiệm HS còn được học tập tác phong làm việc khoa học, có kế hoạch, trung thực và kiên nhẫn trong quá trình lĩnh hội trị thức

Như vậy, việc đưa PPTN vào nội dung dạy học vật lý không những có tác dụng làm cho HS hiểu các nội dung vật lý sâu sắc, mà

còn góp phan phat triển trí tuệ HS, bổi dưỡng năng lực sáng tạo, gốp phần giáo dục nhân cách người lao động mới Nghĩa là hiệu quả dạy học vì thế sẽ được nâng cao rõ rệt (hiệu quả dạy học xét ở quan điểm toàn điện bao gồm chất lượng trỉ thức, năng lực trí tuệ và phẩm chất đạo

đức của người học)

CHUONG 2

BỔI DƯỠNG PHƯƠNG PHẤP THUC NGHIEM CHO HỌC SINH

THONG QUA DẠY Học Vật lý phố thông

2.1 Yêu cầu của dạy học PPTN trong trường PT

Cần phải đặt ra những yêu cầu về dạy bọc PPTN sao cho phù hợp với năng lực HS từng cấp và từng lớp, phù hợp với điều kiện dạy học và trong sự tương đồng với các nước trên thế giới Cho đến nay chươne trình Vật lý của ta mới chỉ có những gợi ý định hướng về việc bối đưỡng PPNT bộ môn thông qua day hoc Luan án tập trung để ra yêu cầu dạy học PPTN cho cấp PTC§ và PTTH và đặc biệt cho lớp 10

khi thực hiện đạy cơ học Các yếu cầu về dạy học PPTN như sau:

2.1.1 Ở cấp phổ thông cơ sở

s HS phải nấm được vai trò của thí nghiệm Vậi lý trong việc nhận thức thế giới HS được làm quen với PPTN với tính cách là một phương pháp nhận thức (PNT) của Vật lý học

* HS phai thực hiện được những thao tác sau: Lara chọn những dụng

cụ và lắp ráp 'thí nghiệm đơn giản theo hướng dẫn Tiến hành những thí nghiệm để đo đạc trực tiếp các đại lượng: chiéu đài, thời gian, khối lượng, lực và đo gián tiếp 1 vài đại lượng: khối lượng riêng, lực đẩy Acsimét; Ghi nhận kết quả Viết báo cáo thí nghiệm và nhận xét kết

quả theo mẫu

2.1.2 Ö cấp phổ thông trung học

« — HS phải thành thạo trong việc đo lường trực tiếp các đại lượng Vật

lý cơ bản, đo gián tiếp một số đại lượng Vật lý khác

s _ HS nấm được cấu trúc của PPTN với những giai đoạn chủ yếu

2 HS phải tự lực nghiên cứu một vấn dé don giản bằng PPNT.

* Trong các vấn để phức tạp hơn, HS phải tham gia vào raột số khâu của PPTN ngoài khâu thí nghiệm, đó là: tham gia để xuất hoặc lựa chọn giả thuyết, để xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

2.2.3 Yêu cầu dạy học PPTN ở lớp 10 PITH

« — Biết vẽ đổ thị hiểu điệntcác kết quá đo đạc ˆ , biết sử dung dé

thị tra cứu những thông tin cần thiết

b Về quan sát, thi nghiém va PPTN:

« - Quan sát những hiện tượng diễn biến nhanh, quan sát quá trình có nhiều hơn 2 đại lượng biến thiên, quan sát để đưa ra giả thuyết sơ bộ

« HS nắm được PPTN với những khâu cơ bản của nó, biết sử dụng PPTN để xây dựng một vài định luật Vật ly đơn giản

« _ HS có kỹ năng lập phương ấn thí nghiệm để kiểm tra một nhận định nào đó, sử dụng thành thạo các hành động và thao tác của (hí nghi

« Bước đầu có hiểu biết và kỹ năng: để xuất vấn để nghiên cứu, để xuất giả thuyết, nêu phương án thí nghiệm và rút ra kết luận cho những vấn đề đơn giản Tự lực nghiên cứu vấn đề nhỏ bằng PPTN

Tính phù hợp của những yêu cẩu đã nêu sẽ được chỉ ra trong tiến trình thực nghiệm sư phạm

2-2 Những nguyên tắc cần quán triệt khi thực hiện dạy học PPNT

ở trường PT

Do đặc thù của tri thức về PPNT bộ môn, dạy học nội dung này ngoài việc quán triệt các nguyên tắc của dạy học nói chung, cần đặc biệt lưu ý các nguyên tắc sau:

se _ Nguyên tắc tính mục đích

© - Nguyên tắc hen hệ chặt chẽ giữa phương pháp và nội dụng „

9

» - Nguyên tắc tính hệ thống

« - Nguyên tắc lặp đi lặp lại

3 nguyên tắc sau được Vũ Quang nêu ra Tác giả nêu thêm nguyên tắc tính mục đích dựa trên cơ sở lý thuyết về phương pháp và lý thuyết hoạt động cũng như để nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đặt vấn đề nhận thức, làm bộc lộ mục đích nhận thức là khởi nguồn của tư duy "Tư duy bắt đầu từ tình huống có vấn để”

2.3 Các mức độ dạy học PPTN ở lớp 10

Nội dung và cấu trúc của PPTN là phức tạp Dạy học PPTN ở

trường PT mới chỉ bước đầu cho HS làm quen với PPTN, hiểu được các

giai đoạn chính, nhờ việc được trải qua tất cả các giai đoạn của PPTN, được tham gia vào một số khâu và rèn luyện một số thao tác tư duy và thực hành vừa sức Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của HŠ vào các giai đoạn của quá trình nhận thức bằng PPTN, có thể phân 4 mức độ dạy học PPTN ở trường PTTH theo bảng I

Bảng 1 Các mức độ dạy học PPTN trong trường PITH

Mức độ Đối tượng Nội dung Biện pháp

Mức độ | Mọi HS PTTH | Cung cấp cho HS cấu | Dạy tường minh PPTN

1 trúc nội dung của | và dạy không tường

PPTN HS dược trải | minh qua bài hoc qua tất cả các giai | nghiên cứu tài liệu đoạn của PPTN, tham | mới

gia ở một số khâu được lựa chọn phù hợp Mức dộ | Mọi HS PTTH | Rèn luyện một số kỹ | Các thí nghiệm thực

2 năng thực hành thí| hành của HS được

nghiệm cho HS hướng dẫn tỉ mỉ

Mức dộ | -Học sinh dã | HS tự luc dé xuất | -Sử dụng các bai tap

3 qua mức độ 1 | phương án thí nghiệm | thí nghiệm Vật lý

và mức độ 2 của giả thụ uahe au -Chuyển một số thí

-Học sinh khá | CủA 814 thuy ICP [nghiệm thực hành

hành TN theo phƯơng | thành thí nghiệm

ấn đó nghiên cứu của HS

Mức độ | -HS có năng | HS tự nghiền cứu một | Bài tập thí nghiệm

4 khiếu Vật lý vấn dé nhỏ bằng | Vật lý

-HS dã qua | PPTN

mức độ l1 2, 3

các mức độ trên, ở các khâu không trực tiếp tham gia HS van

phải được chứng kiến những hành động này qua sự trình bày của GV

344 Đánh giá kha nang thực hiện các mức độ dạy học PPTN khi dạy cơ học lớp 10:

Su phù hợp giữa nhương pháp và nội đung cho ta một khả năne

to lớn để thực hiện dạy học PPTN che HS khi tiến hành dạy cơ học lớp

10 vì cơ học phổ thông là Vật lý thực nghiệm, 14/27 qui luật cơ học

được SGK gợi ý trình bảy bằng PPTN Logic xây dựng Cơ học lớp 10 và

từng chương là logic qui nạp Mặt khác các thiết bị thí nghiệm cơ học không đòi hỏi phải là những dụng cụ hiện dai đất tiền mà có thể chỉ là những vật dụng thông thường dễ kiếm dễ làm và điều này theo Viện sỹ Kapisa “Thiết bị càng đơn giản cảng tạo điều kiện phát triển tư duv sáng tạo của HS"

Như vậy, trên cơ sở phân tích lý luận và thực tiễn về dạy học PPTN,luận án đã giải quyết các vấn đề sau:

» - Khẳng định dạy học PPTN trong trường phổ thông nước ta hiện nay

là cần thiết dé đáp ứng nhu cầu tự học, để hoà nhập cộng đồng và để nâng cao chất lượng dạy học Vật lý

® - Để xuất các yêu cầu vẻ dạy học PPTN ở cấp PTCS, PTTH và lớp 10,

có thể đưa những yêu cầu này vào chuẩn quốc gia về đạy học Vật lý phế”

thông

«Ẳ - Giáo trình cơ học lớp 10 có khả năng to lớn để thực hiện dạy học PPTN ở 4 mức độ khác nhau Cân đặc biệt lưu ý 4 nguyên tắc đạy học PPTN ngoài những nguyên tắc chung của lý luận dạy học

CHUONG 3

BIEN PHAP VA HINH THUC DAY HOC PHUONG PHAP THUC

NGHIEM CHO HOC SINH

3.1 Day hoc phương pháp thực nghiệm thông qua bài học nghiền

cứu tài liện mới

Theo Razumenxki để phát triển năng lực sáng tạo của HS cần xây dựng tiến trình bài học phông theo các giai đoạn nghiên cứu của nhà bác học, kết quả HS vừa lĩnh hội được trị thức cơ bản, lại vừa được bồi dưỡng phương pháp tạo ra trì thức đó Tuy nhiên, PPTN là một khái niệm mang tính trừu tượng và khái quat cao Ở lứa tuổi HS phổ thông các em chưa thể tự rút ra bài học vẻ PPTN, vì thế cần thiết phải cá

it