SKKN vận dụng lí thuyết kiến tạo trong dạy học chương dao động và sóng điện từ – vật lí 12 THPT

Vật lí là một môn khoa học mà kiến thức của nó gắn nhiều với thực tiễn.Trước khi học một kiến thức vật lí nào đó, mỗi HS trong quá trình sống và họctập đã có những quan niệm ban đầu về n

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu

Trước những đòi hỏi của xã hội, vấn đề đặt ra cho ngành giáo dục là làmthế nào để học sinh (HS) phát huy được tính tích cực, tự giác, chủ động, sángtạo, rèn luyện thói quen năng lực tự học, tinh thần hợp tác, kỹ năng vận dụngkiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn

Vật lí là một môn khoa học mà kiến thức của nó gắn nhiều với thực tiễn.Trước khi học một kiến thức vật lí nào đó, mỗi HS trong quá trình sống và họctập đã có những quan niệm ban đầu về những sự vật, hiện tượng xảy ra quanhmình Căn cứ vào những quan niệm ban đầu của HS để tổ chức hoạt động dạyhọc (DH) là một trong những hướng dạy học có hiệu quả Lấy quan niệm banđầu của HS làm căn cứ để xây dựng tri thức mới cho HS là đặc trưng của dạyhọc kiến tạo DH theo quan điểm của lí thuyết kiến tạo (LTKT) là đề tài đã đượcquan tâm nghiên cứu

Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức về “Dao động và sóngđiện từ” đã được nghiên cứu Tuy nhiên chưa có đề tài nào nghiên cứu về tổ

chức DH chương “Dao động và sóng điện từ” theo quan điểm của LTKT Xuất

phát Từ những lý do trên, tôi nghiên cứu đề tài “Vận dụng LTKT trong dạy học

chương “Dao động và sóng điện từ” - Vật lí 12 THPT

- Số điện thoại: 0988560813 E_mail: tholy.th@gmail.com

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: PHẠM QUANG THỌ

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lí THPT

- Vấn đề mà sáng kiến giải quyết: Vận dụng quan điểm của LTKT để tổ

chức quá trình dạy học một số nội dung trong chương “Dao động và sóng điện

từ” nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: 13 – 11 – 2018

7 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ THUYẾT

KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT

1.1 Lí thuyết kiến tạo

1.1.1 Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo

Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo là tâm lý học phát triển củaJ.Piaget và lý luận về : “Vùng phát triển gần nhất” của Vưgotski Hai khái niệm

quan trọng của J.Piaget được sử dụng trong “Lý thuyết kiến tạo” là đồng hóa (assimi - lation) và điều ứng (accommodation).

Đồng hóa là quá trình, nếu gặp một tri thức mới, tương tự như tri thức đã

biết, thì tri thức mới này có thể được kết hợp trực tiếp vào sơ đồ nhận thức đangtồn tại, hay nói cách khác học sinh có thể dựa vào những kiến thức cũ để giảiquyết một tình huống mới

Điều ứng là quá trình, khi gặp một tri thức mới có thể hoàn toàn khác biệt

với những sơ đồ nhận thức đang có thì sơ đồ hiện có được thay đổi để phù hợpvới tri thức mới

Lý thuyết kiến tạo nhận thức của J Piaget (1896 - 1980) là cơ sở tâm lýhọc của nhiều hệ thống dạy học, đặc biệt là dạy học phổ thông Do vậy ta có thểnêu vắn tắt các quan điểm chủ đạo chính của lý thuyết kiến tạo nhận thức như sau:

Thứ nhất: Học tập là quá trình cá nhân hình thành các tri thức cho mình.

Có hai loại tri thức: tri thức về thuộc tính vật lý, thu được bằng các hoạt độngtrực tiếp với các sự vật và tri thức về tư duy, quan hệ toán, logic thu được qua sựtương tác với người khác trong các quan hệ xã hội

Thứ hai: Dưới dạng chung nhất, cấu trúc nhận thức có chức năng tạo ra

sự thích ứng của cá thể với các kích thích của môi trường Các cấu trúc nhậnthức được hình thành theo cơ chế đồng hóa và điều ứng

Thứ ba: quá trình phát triển nhận thức phụ thuộc trước hết vào sự trưởng

thành và chín muồi các chức năng sinh lí thần kinh của học sinh, vào sự luyệntập và kinh nghiệm thu được thông qua hành động với đối tượng, vào tương tác

của các yếu tố xã hội và vào tính chủ thể và sự phối hợp chung của hành động.Chính yếu tố chủ thể làm cho các yếu tố trên không tác động riêng rẽ, rời rạcchúng được kết hợp với nhau trong một thể thống nhất trong quá trình phát triểncủa học sinh.

1.1.2 Một số luận điểm cơ bản của lý thuyết kiến tạo trong dạy học.

Thứ nhất: Tri thức được tạo nên một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức

chứ không phải tiếp thu một cách thụ động từ bên ngoài

Thứ hai: Nhận thức là quá trình thích nghi và tổ chức lại thế giới quan

của chính mỗi người Nhận thức không phải là khám phá một thế giới độc lậpđang tồn tại bên ngoài ý thức của chủ thể

Thứ ba: Kiến thức và kinh nghiệm mà cá nhân thu nhận phải “Tương

xứng” với những yêu cầu mà tự nhiên và xã hội đặt ra

Thứ tư: Học sinh đạt được tri thức mới theo chu trình: Dự đoán  Kiểmnghiệm  (Thất bại)  Thích nghi  Kiến thức mới

Hai loại kiến tạo trong dạy học

Thứ nhất: Kiến tạo cơ bản (Radical Constructivism).

Kiến tạo cơ bản là một quan điểm nhận thức, nhấn mạnh tới cách thức cánhân xây dựng tri thức cho bản thân trong quá trình học tập

Thứ hai: kiến tạo xã hội (Social Constructivism)

Theo Nor Joharuddeen Mohdnor: “Kiến tạo xã hội là quan điểm nhấnmạnh đến vai trò của các yếu tố văn hóa và các điều kiện xã hội và sự tác độngcủa các yếu tố đó đến sự hình thành kiến thức” Kiến tạo xã hội xem xét cá nhântrong mối quan hệ chặt chẽ với các lĩnh vực xã hội Nhân cách của chủ thể đượchình thành thông qua sự tương tác của họ với những người khác Kiến tạo xã hộinhìn nhận chủ thể nhận thức trong mối quan hệ sống động với môi trường xãhội

1.1.3 Mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo.

Dạy học kiến tạo đã đề cao vai trò xây dựng môi trường học tập Lấy họcsinh làm trung tâm và đặt vào môi trường đó,học sinh luôn phải ở trong trạngthái hợp tác và chia sẻ, phân tích và tổng hợp.

Cơ sở để xây dựng nên mô hình môi trường học tập kiến tạo là khái niệm

“vùng phát triển gần nhất”

1.1.4 Môi trường dạy học kiến tạo

Môi trường học tập kiến tạo là nơi mà học sinh có thể làm việc độc lập với nhau, cũng như hỗ trợ lẫn nhau trong việc sử dụng đa dạng các công cụ và nguồn thông tin để cùng nhau theo đuổi những mục tiêu học tập với sự trợ giúp của GV.

Nói tóm lại, để dạy học theo lý thuyết kiến tạo thì cần tạo ra một môitrường học tập thân thiện Sự tương tác giữa học sinh và môi trường dưới sự trợgiúp của giáo viên giúp tạo nên kiến thức mới cho người học

1.1.5 Vai trò của người học và người dạy trong quá trình dạy học kiến tạo

Quan điểm kiến tạo khẳng định và nhấn mạnh vai trò trung tâm của ngườihọc trong quá trình dạy học, thể hiện ở những điểm sau:

Thứ nhất: Người học phải chủ động và tích cực trong việc đón nhận tình

huống học tập mới, chủ động trong việc huy động những kiến thức, kỹ năng đã

có vào khám phá tình huống học tập mới

Thứ hai: Người học phải chủ động bộc lộ những quan điểm và những khó

khăn của mình khi đứng trước tình huống học tập mới

Học sinh Học sinh

Nội dung học tập

Thứ ba: Người học phải chủ động và tích cực trong việc thảo luận, trao

đổi thông tin với bạn bè và với giáo viên Việc trao đổi này phải xuất phát từnhu cầu của chính bản thân trong việc tìm những giải pháp để giải quyết tìnhhuống học tập mới hoặc khám phá sâu hơn các tình huống đã có

Thứ tư: Người học phải tự điều chỉnh lại kiến thức của bản thân sau khi

đã lĩnh hội được các tri mới, thông qua việc giải quyết các tình huống trong học tập

Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc dạy học theo lý thuyết kiến tạo.Khi dạy học theo lý thuyết kiến tạo, giáo viên có những nhiệm vụ sau:

Thứ nhất: Giáo viên cần nhận thức được kiến thức mà học sinh đã có

được trong những giai đoạn khác nhau để đưa ra những lời hướng dẫn thích hợp.Lời hướng dẫn phải thỏa mãn ba yêu cầu sau:

Yêu cầu 1: Lời hướng dẫn phải dựa trên những gì mà mỗi học sinh đã biết Yêu cầu 2: Lời hướng dẫn phải tính đến các ý tưởng của học sinh phát

triển tự nhiên như thế nào

Yêu cầu 3: Lời hướng dẫn phải giúp học sinh có sự năng động tinh thần

khi học

Thứ hai: Giáo viên cũng là người “Cộng tác thám hiểm” với học sinh hay

nói cách khác giáo viên cũng là người học cùng với học sinh Vì việc học tập vàxây dựng kiến thức cũng diễn ra thông qua mối quan hệ xã hội, giáo viên, họcsinh, bạn bè Từ đó mỗi học sinh có thể diễn đạt thành lời những suy nghĩ,những thắc mắc của mình, có thể đưa ra lời giải thích hoặc chứng minh Vàchính lúc đó giáo viên sẽ trao đổi, trả lời, hoặc hỏi những câu hỏi mở rộng hơn,đào sâu hơn những vấn đề mà các em vừa nêu, đồng thời cũng giúp học sinhtổng hợp các ý kiến để trả lời những thắc mắc của mình

Thứ ba: Giáo viên có trách nhiệm vận động học sinh tham gia các hoạt

động có thể làm tăng các hiểu biết thực sự cho học sinh

Cần lưu ý rằng, tuy đề cao vai trò trung tâm của người học trong quátrình dạy hoc, nhưng quan điểm kiến tạo không làm lu mờ “Vai trò tổ chức vàđiều khiển quá trình dạy học” của giáo viên Trong dạy học kiến tạo, thay choviệc nỗ lực giảng giải, thuyết trình nhằm truyền thụ tri thức cho học sinh, giáoviên phải là người chuyển hóa các tri thức khoa học thành các tri thức dạy học

với việc xây dựng các tình huống dạy học chứa đựng các tri thức cần lĩnh hội,tạo dựng nên các môi trường mang tính xã hội để học sinh kiến tạo, khám phánên kiến thức cho mình.

1.2 Vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

1.2.1 Mục tiêu dạy học vật lí ở trường phổ thông (Theo quyết định số

16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05/5/2006 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo

về Chương trình giáo dục phổ thông)

b) Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản

c) Những nội dung chính của một số thuyết vật lí quan trọng nhất

d) Những ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và trong sản xuất.e) Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của Vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp

hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm đểkiểm tra dự đoán đã đề ra.

d) Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quátrình vật lí, giải các bài tập vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đờisống và sản xuất ở mức độ phổ thông

e) Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập

và xử lí thông tin

1.2.1.3 Về thái độ

a) Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng đối vớinhững đóng góp của Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của cácnhà khoa học

b) Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chínhxác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lí, cũng như trong việc

áp dụng các hiểu biết đã đạt được

c) Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiệnđiều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên

1.2.2 Vận dụng quan điểm của LTKT trong dạy học vật lí.

- Vận dụng LTKT trong dạy học vật lí tạo thuận lợi cho việc thực hiệncác mục tiêu của dạy học vật lí

- Vận dụng linh hoạt các phương pháp nhận thức của Vật lí học là cầnthiết và phù hợp trong dạy học kiến tạo các nội dung vật lí

- Từ việc tìm hiểu các đặc điểm của dạy học kiến tạo và phương phápnhận thức của Vật lí học cho thấy, dạy học kiến tạo sử dụng các phương phápnhận thức của Vật lí học có một số nét đặc trưng sau:

- Vật lí học là khoa học có mối quan hệ chặt chẽ với thực nghiệm, đốitượng của nó là những sự vật, hiện tượng tự nhiên Vì vậy, cần quan tâm tới cáctình huống thực tế (quan sát, thí nghiệm) khi xây dựng những tình huống, vấn đềnhằm làm "bộc lộ", “vận hành” những hiểu biết, quan niệm sẵn có của HS

- Trong dạy học kiến tạo, những mô hình (quan niệm) sẵn có của HSđược quan tâm, được vận hành để đưa ra các ý kiến dự đoán, giải thích, … Đểđánh giá, kiểm nghiệm các ý kiến, có thể qua lập luận lô gic, tính toán, qua kếtquả thống kê các sự kiện, qua trích dẫn các văn bản, … Trong dạy học vật lí cầnquan tâm tới đánh giá, kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm

- Để giúp HS xây dựng giả thuyết mới, cần chú ý tới việc cung cấp chocác em những sự kiện thực nghiệm (qua quan sát, thí nghiệm), tới sử dụngphương pháp tương tự

1.2.3 Tiến trình chung của việc vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông

- Điều tra làm rõ sự hiểu biết của học sinh về những vấn đề liên quan đếnnội dung bài học Đây là khâu rất quan trọng và thể hiện nét đặc thù của dạyhọc kiến tạo Có thể thực hiện khâu này theo cách:

+ Chuẩn bị phiếu điều tra: Trong phiếu này, giáo viên cần đưa ra những câuhỏi về những vấn đề mà trước đó giáo viên chưa dạy hay đề cập đến, yêu cầuhọc sinh cho biết những hiểu biết của mình về những vấn đề trong bài học sắp tới

+ Phát phiếu điều tra cho các nhóm thảo luận và trả lời

+ Tiến hành phân tích những kiến thức vốn có của học sinh qua phiếu điềutra

- Xây dựng phương án dạy học:

+ Xác định rõ những kiến thức nào cần thảo luận, cung cấp cho học sinh,những kiến thức nào sẽ cho học sinh tự xây dựng, tìm tòi

+ Chuẩn bị các thí nghiệm để xây dựng các tình huống học tập, sử dụng

trong các hoạt động học tập (nếu cần thiết)

+ Dự kiến, phân tích câu hỏi, câu trả lời có thể có của học sinh trong giờhọc

+ Dự kiến cách tổ chức các nhóm học sinh làm thí nghiệm và thảo luận.+ Dự kiến trình tự, nội dung ghi bảng

+ Xác định nội dung đánh giá, xây dựng câu hỏi để kiểm tra - đánh giá

* Tiến trình dạy học:

- Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học

- Giáo viên tổ chức hướng dẫn và điều khiển học sinh giải quyết lần lượttừng vấn đề nêu ra theo các bước sau:

+ Bước 1: Làm bộc lộ quan niệm của học sinh

+ Bước 2: Giáo viên tổ chức điều khiển cho học sinh tích cực, tự lực tìm tòi,khám phá (qua quan sát, thí nghiệm, …), thảo luận; và thể chế hóa kiến thức

+ Bước 3: Giáo viên tổ chức để học sinh vận dụng tri thức mới

Kết luận Chương 1

- Dạy học theo theo lý thuyết kiến tạo có thể đáp ứng nhu cầu đổi mới

trong giáo dục cụ thể là đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay.Các quan điểm của dạy học theo lý thuyết kiến tạo phù hợp với các kết quảnghiên cứu trong tâm lý học, giáo dục học hiện đại và trong nhận thức luận

- Với điều kiện hiện nay ở trường phổ thông và đặc thù của môn Vật lí,

việc tiến hành dạy học theo lý thuyết kiến tạo hoàn toàn có tính khả thi

- Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số tiến trình dạy học theo lý thuyết

kiến tạo và bước đầu thực nghiệm sư phạm thành công chủ yếu ở THCS và mộtphần THPT, trên cơ sở đó, tôi đã nghiên cứu và đưa ra tiến trình dạy học chungcho quá trình dạy học một số kiến thức vật lí theo lý thuyết kiến tạo phù hợp vớiđiều kiện hiện có ở trường phổ thông

Chương 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG

“DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” THEO QUAN ĐIỂM KIẾN TẠO 2.1 Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chương “ Dao động và sóng điện

từ ”

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương“ Dao động và sóng điện từ ”

Bảng 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương Dao động và sóng điện từ

Điện từ trường

Sóng điện từ

Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng

vô tuyến

Mạch dao động

Dao động điện từ tự do trong mạch

dao độngNăng lượng điện từ

Mối quan hệ giữa điện trường và

2.1.2 Nội dung của chương

Chương “Dao động và sóng điện từ” gồm 4 bài:

Bài 1: Mạch dao động

Bài 2: Điện từ trường

Bài 3: Sóng điện từ

Bài 4: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Các kiến thức cơ bản của chương:

Bài 1: Mạch dao động.

I Mạch dao động

1 Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín.

- Nếu r rất nhỏ ( 0): mạch dao động lí tưởng

2 Muốn mạch hoạt động  tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra

một dòng điện xoay chiều trong mạch

3 Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ

điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài

II Dao động điện từ tự do trong mạch dao động

1 Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch daođộng lí tưởng

- Sự biến thiên điện tích trên một bản: q = q0cos(t + )

Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao

động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha /2 so với q

2 Định nghĩa dao động điện từ

- Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện vàcường độ dòng điện (hoặc cường độ điện trường urE và cảm ứng từ Bur) trongmạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do

3 Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động

- Chu kì dao động riêng: T  2  LC

- Tần số dao động riêng

Bài 2 Điện từ trường.

I Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

1 Từ trường biến thiên và điện trường xoáy

a Điện trường có đường sức là những đường cong kín gọi là điện trường xoáy.

- Phần dòng điện chạy qua tụ điện gọi là dòng điện dịch.

- Dòng điện dịch có bản chất là sự biến thiên của điện trường trong tụ điện theothời gian

b Kết luận:

- Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện

một từ trường Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín.

II Điện từ trường và thuyết điện từ Mác - xoen

1 Điện từ trường

- Là trường có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết vớinhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên

2 Thuyết điện từ Mác – xoen

- Khẳng định mối liên hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường

Bài 3: Sóng điện từ.

I Sóng điện từ

1 Sóng điện từ là gì?

- Sóng điện từ chính là từ trường lan truyền trong không gian

2 Đặc điểm của sóng điện từ

a Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ lớn nhất c  3.108m/s

e Sóng điện từ mang năng lượng

f Sóng điện từ có bước sóng từ vài m  vài km được dùng trong thông tin liên

lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến:

+ Sóng cực ngắn

+ Sóng ngắn

+ Sóng trung

+ Sóng dài

II Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

1 Các dải sóng vô tuyến

- Không khí hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn

- Không khí cũng hấp thụ mạnh các sóng ngắn Tuy nhiên, trong một số vùngtương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị hấp thụ Các vùngnày gọi là các dải sóng vô tuyến

2 Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện li

- Tầng điện li: (Sgk)

- Sóng ngắn phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nướcbiển như ánh sáng

Bài 4: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.

I Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

1 Phải dùng các sóng vô tuyến có bước sóng ngắn nằm trong vùng các dải sóng

vô tuyến

- Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang Đó là các

sóng điện từ cao tần có bước sóng từ vài m đến vài trăm m

2 Phải biến điệu các sóng mang

- Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện: sóng âm tần

- Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang: biến điện sóngđiện từ

3 Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để

đưa ra loa

4 Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuyếch đại chúng bằng các

mạch khuyếch đại.

II Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản

III Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản