DẠY HỌC VẬT LÝ

DẠY HỌC VẬT LÝ: Khắc phục những quan niệm sai lệch của học sinh như thế nào? Có quan điểm cho rằng: “Dạy học là xây dựng cái mới trên nền cái cũ ”, theo đó trong dạy học vật lý, việc khắc phục các quan niệm sai lệch của học sinh nhằm hình thành cho học sinh những kiến thức vật lý vững chắc là rất cần thiết. Quan niệm của học sinh về những vấn đề, hiện tượng, khái niệm và quá trình vật lí sắp được nghiên cứu trong giờ học luôn luôn tồn tại. Quan niệm của học sinh được hình thành dần theo thời gian và bởi nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng đều có những đặc điểm giống nhau: đó là có tính phổ biến, bền vững và đa số quan niệm đều sai lệch với bản chất vật lí của khái niệm, hiện tượng và quá trình vật lí diễn ra, điều này gây nhiều khó khăn, trở lực trong dạy học vật lí. Việc khắc phục, sửa đổi những quan niệm đó là hết sức cần thiết, nhưng không thể “phủ nhận quan niệm”, “khẳng định sự thật” như phần lớn giáo viên hiện nay đang áp dụng. Theo lí luận dạy học hiện đại thì một trong những nhiệm vụ quan trọng của quá trình dạy học là nhằm chuyển những quan niệm sai lệch của học sinh thành những quan niệm khoa học. Chính vì vậy nên hiểu rõ những quan niệm sai lệch của học sinh và tìm ra phương pháp phù hợp để khắc phục những quan niệm đó là việc cần làm của người thầy. Để khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh, người thầy phải lựa chọn phương pháp thích hợp sao cho phù hợp với phương pháp bộ môn, vừa phải phù hợp với quĩ thời gian của tiết học. 1. Khái niệm: – Quan niệm là sự hiểu biết của con người về các sự vật, hiên tượng, khái niệm và các quá trình tự nhiên thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất hàng ngày mà có. Những hiểu biết này tiềm ẩn trong bộ não và được tái hiện khi có những kích thích và có nhu cầu bộc lộ. – Quan niệm của mỗi cá nhân thể hiện tính cá biệt rất cao. Vì mỗi người có một tầm hiểu biết khác nhau và có cách nhìn nhận dưới một góc độ riêng. – Thông thường, quan niệm của cá nhân được hình thành tự phát và mang yếu tố chủ quan của mỗi người, nên thường thiếu khách quan và không khoa học. 2. Quan niệm của HS 2.1 Khái niệm quan niệm của học sinh – Trong những quan niệm của học sinh có những quan niệm không phản ánh đúng với bản chất vật lí, bản chất khoa học vốn có của sự vật, hiện tượng và khái niệm vật lí, người ta gọi đó là những quan niệm sai lệch của học sinh. – Người ta còn định nghĩa: Quan niệm của học sinh là những hiểu biết mà học sinh có trước giờ học. 2.2 Nguồn gốc quan niệm của học sinh Quan niệm của học sinh được hình thành do những nguyên nhân chủ yếu sau: – Thực tiễn trong đời sống hàng ngày, đây chính là nguồn gốc chủ yếu hình thành quan niệm của học sinh. – Sự phong phú của ngôn ngữ. – Ngoài ra, những kiến thức có được từ những môn học khác, hoặc từ những giờ học trước đó cũng có thể đưa đến cho học sinh những hiểu biết không đầy đủ về một khái niệm mới nào đó và chính đó cũng là một trong những nguyên nhân hình thành quan niệm của học sinh. 2.3 Đặc điểm quan niệm của học sinh Đa số những quan niệm của học sinh đều sai lệch so với những cái mà học sinh cần phải học. Về mặt bản chất chúng không phù hợp với những quan niệm khoa học của những cái được học tức là phần lớn quan niệm của học sinh là sai lệch với bản chất vật lí, mặt khác chúng có đặc điểm rất bền vững, nên đa số quan niệm của học sinh thường gây khó khăn trong việc dạy và học vật lí ở trường phổ thông. 2.4 Vai trò quan niệm của học sinh trong dạy học vật lí – Đối với những quan niệm phù hợp với bản chất vật lí nhưng chưa thật chính xác, chúng có vai trò tích cực trong dạy học. – Đối với những quan niệm sai lệch với bản chất vật lí, thì nó trở thành những trở lực trong việc dạy học vật lí ở trường phổ thông. 2.5. Một số biện pháp cơ bản trong việc khắc phục quan niệm của học sinh – Với những quan niệm không sai lệch nhưng chưa hoàn chỉnh, giáo viên cần tổ chức thảo luận với học sinh nhằm bổ sung những phần chưa đầy đủ, điều chỉnh những chỗ chưa chính xác để chỉ ra cho học sinh những kiến thức khoa học cần lĩnh hội. – Với những quan niệm sai lệch, một trong những biện pháp hữu hiệu là sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan để khắc phục quan niện sai lệch của học sinh. 3. Vai trò của thí nghiệm trong việc khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh Theo quan điểm của lý luận nhận thức, trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, thí nghiệm có các chức năng sau: – Là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của tri thức). – Là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được. – Là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn. – Là bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý. Ta biết rằng, nguồn gốc hình thành quan niệm của học sinh là kinh nghiệm sống hàng ngày, do đó nó rất bền vững và rất khó thay đổi. Khi những hiểu biết đã in sâu vào đầu học sinh thì không thể thay đổi nó bằng những sự diễn giải, thuyết trình, lập luận của thầy giáo. Chỉ có thí nghiệm mới giúp học sinh nhận ra được quan niệm sai lệch của mình và tự giác sửa chữa nó. 4. Tiến trình khắc phục qian niệm sai lệch của học sinh theo hướng sử dụng thí nghiệm vật lí – Phát hiện quan niệm của học sinh Bằng những kinh nghiệm sư phạm của mình, hoặc qua khảo sát trong những giờ học trước nhằm chuẩn bị cho giờ học sắp tới, giáo viên cần lường trước những quan niệm sai lệch của học sinh về những vấn đề sắp nghiên cứu trong bài dạy để chuẩn bị những thí nghiệm cho phù hợp. – Làm cho học sinh thấy được sự vô lí của các quan niệm sai lệch Giáo viên cùng với học sinh tiến hành thí nghiệm đồng thời hướng dẫn sinh quan sát những hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm, làm cho học sinh thấy được sự vô lí của các quan niệm sai lệch với những gì các em quan sát được. Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong tiến trình khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh. Giáo viên nên chuẩn bị thí nghiệm thật kỹ, chuẩn bị nhiều bộ thí nghiệm cho nhiều nhóm học sinh tham gia thực hiện. Tăng cường đàm thoại và phối hợp chặt chẽ, có hiệu quả hoạt động của thầy và trò, cần khai thác những câu hỏi nêu vấn đề. – Thảo luận đi đến kiến thức mới Để đi đến những kiến thức mới hoàn chỉnh, giáo viên tiếp tục tổ chức cho học sinh thảo luận nhằm bổ sung, điều chỉnh những chỗ chưa chính xác và lưu ý cho học sinh những kiến thức cần lĩnh hội. Trên thực tế, quan niệm sai lệch của học sinh về các sự vật, các hiện tượng diễn ra xung quanh là rất nhiều. Trong dạy học vật lí, việc phát hiện những quan niệm sai lệch của học sinh, khắc phục những quan niệm sai lệch đó, làm cho học sinh có những quan niệm đúng với bản chất vật lí của các sự vật, hiện tượng là công việc hết sức cần thiết. Tuy vậy, vấn đề “khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh” ở các trường trung học phổ thông hiện nay còn rất nhiều hạn chế vì nhiều lí do khác nhau (tài liệu nghiên cứu, quỹ thời gian .). MỘT SỐ QUAN NIỆM SAI LỆCH THƯỜNG GẶP CỦA HỌC SINH TRONG PHẦN CƠ HỌC 1. Quan niệm về chuyển động và đứng yên * Quan niệm sai lầm: Chỉ có xe ô tô đang chạy trên đường là chuyển động còn xe ôtô đỗ trong bến xe là đứng yên. * Quan niệm vật lí: Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với vật khác được chọn làm mốc. * Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, thuật ngữ chuyển động trong thực tế khác với định nghĩa trong vật lí. * Cách khắc phục: Dùng mô phỏng trực quan bằng cách dùng hai chiếc ô tô nhựa và cho chúng chuyển động tương đối với nhau, cho học sinh thấy được điểm khác biệt giữa cách hiểu “chuyển động thông thường” với định nghĩa chuyển động trong cơ học. Cần chú ý sử dụng các câu hỏi như: – Vật chuyển động so với vật mốc nào? – Vị trí của nó so với vật mốc đó có thay đổi không? – Cần xoáy sâu vào suy nghĩ thông thường: Ôtô chuyển động thì bánh xe phải quay! – Dẫn dắt học sinh đến cách hiểu cao hơn: Chuyển động và đứng yên có tính tương đối. 2. Quan niệm về độ dời và đường đi * Quan niệm sai lầm: Độ dời chính là quãng đường vật đi được và luôn có một giá trị xác định khác không. * Quan niệm vật lí: Độ dời là vectơ có gốc là vị trí ban đầu, ngọn là vị trí cuối (điểm đang xét). * Nguyên nhân: Do học sinh quen với dạng chuyển động thẳng, trong pham vi hẹp. * Cách khắc phục: Mô phỏng trực quan bằng cách cho một vật dịch chuyển trên đường cong, dẫn dắt học sinh đến trường hợp đặc biệt là đường tròn khép kín (điểm đầu và điểm cuối trùng nhau để độ dời bằng không). 3. Quan niệm về vận tốc trung bình và trung bình cộng các vận tốc * Quan niệm sai lầm: Vận tốc trung bình bằng trung bình cộng các vận tốc. * Quan niệm vật lí: Vận tốc trung bình: v = s/t (s là quãng đường vật chuyển động trong thời gian t). * Nguyên nhân: Chủ yếu do thuật ngữ “trung bình” được học sinh hiểu theo nghĩa thông thường giống như cách cộng điểm trung bình trong học tập. * Cách khắc phục: Dùng bài tập, cho học sinh tính toán để nhận ra sự khác biệt về kết quả giửa hai cách tính vận tốc trung bình trong vật lí và trung bình cộng các vận tốc. .4.Quan niệm về nguyên nhân rơi nhanh hay chậm của các vật trong không khí * Quan niệm sai lầm: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. * Quan niệm vật lí: Nguyên nhân của sự rơi nhanh hay chậm là do sực cản của không khí lên vật ít hay nhiều. * Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, học sinh thường quan sát thấy vật nặng thường rơi nhanh hơn vật nhẹ. * Cách khắc phục: Dùng thí nghiệm với hai tờ bìa và thí nghiệm với ống Niutơn. – Cắt hai tờ bìa giống hết nhau (để chúng cùng khối lượng), vo viên một tờ, tờ kia giữ nguyên rồi cùng thả rơi, tờ đã vo viên rơi nhanh hơn. Chứng tỏ không phải vật nặng hơn thì rơi nhanh hơn. – Dùng thí nghiệm ống niutơn để loại bỏ sức cản của không khí ® khi không có sức cản của không khí, mọi vật đều rơi như nhau. 5.Quan niệm về tác dụng của lực * Quan niệm sai lầm: Lực là nguyên nhân gây ra chuyển động. * Quan niệm vật lí: Lực là nguyên nhân làm vật thay đổi vận tốc hay làm cho vật bị biến dạng. * Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, nếu không dùng tay đẩy một vật như chiếc bàn chẳng hạn thì bản thân nó không thể tự dịch chuyển được. * Cách khắc phục: Dùng thí nghiệm với máng nghiêng Galilê và thí nghiệm chuyển động trên đệm không khí. – Thí nghiệm máng nghiêng Galilê cho thấy, khi thôi tác dụng lực nếu càng giảm ma sát thì vật chuyển động được quãng đường càng xa rồi mới dừng lại. – Thí nghiệm chuyển động trên đệm không khí cho thấy khi các lực tác dụng cân bằng nhau thì vật chuyển động thẳng đều. 6. Quan niệm về tác dụng của lực ma sát * Quan niệm sai lầm: Lực ma sát luôn là có hại. * Quan niệm vật lí: Trong những điều kiện khác nhau, tác dụng của lực ma sát là khác nhau, có trường hợp lực ma sát là có hại nhưng có những trường hợp khác ma sát là có lợi. Trong các loại xe tự hành, lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực phát động. * Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, học sinh thường thấy tác dụng có hại của ma sát, chẳng hạn như dép đi lâu bị mòn, lốp xe ôtô, xe máy cũng bị mòn dần . * Cách khắc phục: Hướng dẫn học sinh tìm hiểu một số trường hợp ma sát là có lợi như trường hợp máy mài, xe ôtô bị sa lầy (bánh xe quay nhưng xe không tiến lên được). Giáo viên có thể làm thí nghiệm: dùng một chiếc xe ôtô đồ chơi (loại chạy pin, cho xe chạy trên mặt kính nằm ngang có nước xà phòng, xe sẽ không tiến lên được mặc dù bánh xe vẫn quay. Nếu đặt xe lên mặt bàn, xe có thể chuyển động bình thường. 7. Quan niệm về lực quán tính * Quan niệm sai lầm: Không thể có lực quán tính vì không chỉ ra được vật gây ra lực quán tính. * Quan niệm vật lí: Lực quán tính xuất hiện trong các hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính. * Nguyên nhân: Do kinh nghiệm thực tế, khi phân tích các lực tác dụng học sinh quen chỉ ra các vật cụ thể gây ra các lực đó, chẳng hạn “Trọng lực là lực do Trái đất hút vật”, “Phản lực do mặt bàn tác dụng lên vật” . * Cách khắc phục: Phân tích kĩ hơn về tính quán tính của các vật (trong nội dung bài định luật I Niutơn). Dùng thí nghiệm treo vật nặng bằng một sơi dây mảnh, đầu cố định gắn trên một giá, chân giá gắn với xe lăn, khi cho xe chuyển động nhanh dần đều trên mặt phẳng ngang (có thể cho xe chuyển động tức thời hoặc hãm đột ngột), cho học sinh quan sát hiện tượng phương dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng để học sinh thấy được các giải thích về lực quán tính là hợp lí. . ”, theo đó trong dạy học vật lý, việc khắc phục các quan niệm sai lệch của học sinh nhằm hình thành cho học sinh những kiến thức vật lý vững chắc là rất. quan niệm của học sinh thường gây khó khăn trong việc dạy và học vật lí ở trường phổ thông. 2.4 Vai trò quan niệm của học sinh trong dạy học vật lí – Đối