Quan niệm của học sinh được hình thành dần theo thời gian bởi nhiều yếu tố, nguyên nhân khác nhau nhưng đều có đặc điểm giống nhau, đó là: Tính phổ biến, bền vững. Bài viết đề cập vấn đề phát hiện, phân tích nguyên nhân tạo nên QNSL của học sinh và đề xuất biện pháp khắc phục.
TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 26 KHOA HỌC KỸ THUẬT Phát quan niệm sai lệch xây dựng quan niệm phần học Vật lí 10 ThS VÕ ĐÌNH BẢO Trường THPT Lý Tự Trọng, Thăng Bình, Quảng Nam Đặt vấn đề Quan niệm học sinh hình thành dần theo thời gian nhiều yếu tố, nguyên nhân khác có đặc điểm giống nhau, là: tính phổ biến, bền vững Đa số quan niệm sai lệch với ý nghĩa, chất vật lý nên gây khó khăn cho giáo viên Một nhiệm vụ quan trọng trình dạy học giúp học sinh tự nhận thức, tự chuyển quan niệm sai lệch (QNSL) cá nhân định hướng giáo viên thành quan niệm khoa học đắn Điều phù hợp với định hướng, mục tiêu phương pháp dạy học (PPDH) tích cực Để khắc phục QNSL học sinh, giáo viên cần lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp với môn, với nhận thức ban đầu học sinh Từ đó, tạo tiền đề cho em tự đánh giá xây dựng lại kiến thức xác mặt khoa học Bài viết đề cập vấn đề phát hiện, phân tích nguyên nhân tạo nên QNSL học sinh đề xuất biện pháp khắc phục Nội dung 2.2 Quan niệm ban đầu học sinh tiến trình khắc phục QNSL theo hướng sử dụng phương pháp bàn tay nặn bột dạy học Vật lý trung học phổ thông 2.2.1 Quan niệm sai lệch học sinh - Nguồn gốc QNSL: Theo Nguyễn Đức Thâm [3], [4] học sinh bắt đầu học Vật lý, kinh nghiệm đời sống có số hiểu biết định tượng vật lý Như vậy, quan niệm học sinh hiểu biết mà học sinh có trước học Quan niệm học sinh tượng vật lý thường không với chất vật lý, chất khoa học vốn có vật, tượng, người ta gọi QNSL học sinh Ví dụ: - Khi chưa học truyền nhiệt, đa số học sinh cho bỏ nước đá vào nước nước đá truyền lạnh cho nước làm cho nước lạnh - Khi xe tải xe va chạm, học sinh nghĩ xe tải tác dụng lực mạnh hơn, nhìn thấy xe hư hỏng nặng Có thể thấy, quan niệm ban đầu biểu tượng ban đầu, ý kiến ban đầu học sinh vật, tượng trước tìm hiểu chất vật, tượng Đây quan niệm hình thành vốn sống học sinh, ý tưởng giải thích vật, tượng theo suy nghĩ giới hạn nhận thức, gọi “khái niệm ngây thơ” Biểu tượng ban đầu kiến thức cũ, học mà quan niệm học sinh vật, tượng (kiến thức mới) trước học kiến thức Nhìn chung, đa số quan niệm ban đầu học sinh sai lệch so với kiến thức khoa học, chất Mặt khác, chúng có đặc điểm bền vững, nên thường gây khó khăn cho học sinh trình học Vật lý trường phổ thơng Chướng ngại bị phá bỏ học sinh tự làm thí nghiệm, tự rút kết luận, đối chiếu với quan niệm ban đầu để tự đánh giá quan niệm hay sai - Nguồn gốc quan niệm học sinh: Quan niệm học sinh hình thành nguyên nhân chủ yếu sau: Thực tiễn đời sống hàng ngày, nguồn gốc chủ yếu hình thành quan niệm học sinh; Sự phong phú ngơn ngữ; Những kiến thức có từ mơn học khác, từ học trước đưa đến cho học sinh hiểu biết khơng đầy đủ khái niệm - Một số biện pháp việc khắc phục quan niệm học sinh: Với quan niệm không sai lệch chưa hoàn chỉnh, giáo viên cần tổ chức thảo luận nhóm học sinh nhằm bổ sung phần chưa đầy đủ, điều chỉnh điểm chưa xác để đưa cho em kiến thức khoa học cần lĩnh hội Với QNSL, biện pháp hữu hiệu sử dụng thí nghiệm phương tiện trực quan để khắc phục 2.2.2 Tiến trình khắc phục QNSL học sinh - Tạo khơng khí dạy học giúp học sinh tích cực, hứng thú học tập: Giáo viên có vai trị quan trọng thành công buổi học, định vấn đề học sinh có hào hứng, sơi tham gia xây dựng hay khơng, có hứng thú với vấn đề mà giáo viên truyền đạt hay khơng Từ khơng khí dạy học đó, học sinh tự động điều chỉnh, đánh giá vấn đề khẳng định tính đắn kiến thức mặt khoa học Để học sinh tích cực, hứng thú học tập, giáo viên cần lưu ý, không áp đặt học sinh, việc đưa đánh giá dồn dập làm phản tác dụng Khi học sinh cịn tâm lí sợ sệt hay lo lắng, em không dám thể quan điểm mình, dẫn đến học khơng hiệu Học sinh đưa ý kiến phủ định, trái ngược hoàn toàn với ý kiến giáo viên Điều chứng tỏ học sinh hứng thú với tình giáo viên đặt - Phát quan niệm học sinh: Bằng kinh nghiệm sư phạm mình, qua khảo sát học trước, giáo viên cần dự đoán trước QNSL học sinh vấn đề nghiên cứu học để chuẩn bị thí nghiệm cho phù hợp Trong tiết học, giáo viên cần khuyến khích học sinh thể ý kiến cá nhân, tạo tình học tập thơng qua thí nghiệm đơn giản ví dụ thực tế Sau đó, cho học sinh thảo luận theo nhóm để trình bày ý kiến riêng Từ đó, học sinh có điều kiện bộc lộ quan niệm thân, đồng thời giáo viên có hội phát quan niệm lẫn QNSL em để có biện pháp khắc phục - Giúp học sinh tự nhận thấy mâu thuẫn QNSL: Giáo viên tiến hành thí nghiệm, hướng dẫn học sinh quan sát tượng xảy thí nghiệm, giúp em thấy vơ lí, mâu thuẫn QNSL với điều em quan sát Đây giai đoạn quan trọng tiến trình khắc phục QNSL học sinh Giáo viên nên chuẩn bị kĩ câu hỏi, thí nghiệm cho nhóm tham gia thực Tăng cường đàm thoại phối hợp chặt chẽ, có hiệu hoạt động thầy trò, cần khai thác câu hỏi xuất tình có vấn đề Sau phát QNSL học sinh, giáo viên dùng thí nghiệm để giúp em nhận kiến thức, hiểu biết trái ngược với thực tế Học sinh xuất mâu thuẫn kiến thức cũ kiến thức mới, điều em nhận định với kiến thức khoa học Từ đó, tính tị mị say mê khám phá thúc em giải mâu thuẫn việc tự giác từ bỏ QNSL tìm tri thức đắn Có vậy, QNSL học sinh khắc phục triệt để 2.3 Một số quan niệm sai lệch thường gặp học sinh, cách phát khắc phục dạy học phần Cơ học Vật lí 10 Qua thực tiễn dạy học nhiều năm trường THPT, q trình tương tác với đồng nghiệp chúng tơi phát hiện, thu thập quan niệm sai lệch học sinh đồng thời, nhóm tác giả biên soạn lại QNSL thường gặp cố gắng tìm cách khắc phục quan niệm sai lệch để xây dựng quan niệm Do phạm vi báo có giới hạn nên nhóm tác giả đưa số QNSL tiêu biểu cách khắc phục: - Quan niệm chuyển động đứng yên QNSL: Chỉ có xe tơ chạy đường chuyển động cịn xe ơtơ đỗ bến xe đứng n 27 SỐ 06 NĂM 2018 KHOA HỌC KỸ THUẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 28 KHOA HỌC KỸ THUẬT Quan niệm Vật lý: Chuyển động vật thay đổi vị trí vật so với vật khác chọn làm mốc âm trục thời gian Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, thuật ngữ chuyển động thực tế khác với định nghĩa Vật lý Nguyên nhân: Do học sinh quen với đồ thị dạng y = ax + b học lớp (khơng có điều kiện x ≠ 0) Trong đó, phương trình tọa độ x = xo + vt kèm theo điều kiện thời gian t ≠ Cách khắc phục: Sử dụng mô trực quan cách dùng hai ô tô nhựa cho chúng chuyển động tương nhau, cho học sinh thấy điểm khác biệt cách hiểu “chuyển động thông thường” với định nghĩa chuyển động học Giáo viên cần sử dụng câu hỏi như: Vật chuyển động so với vật mốc nào? Vị trí so với vật mốc có thay đổi khơng? - Quan niệm độ dời đường QNSL: Độ dời qng đường vật ln có giá trị xác định khác Quan niệm Vật lý: Độ dời vectơ có gốc vị trí ban đầu, vị trí cuối (điểm xét) Nguyên nhân: Do học sinh quen với dạng chuyển động thẳng, pham vi hẹp Cách khắc phục: Mô trực quan cách cho vật dịch chuyển đường cong, dẫn dắt học sinh đến trường hợp đặc biệt đường trịn khép kín (điểm đầu điểm cuối trùng để độ dời không) - Quan niệm vận tốc trung bình trung bình cộng vận tốc QNSL: Vận tốc trung bình trung bình cộng vận tốc Quan niệm Vật lý: Vận tốc trung bình: v = s/t (s quãng đường vật chuyển động thời gian t) Nguyên nhân: Chủ yếu thuật ngữ “trung bình” học sinh hiểu theo nghĩa thơng thường giống cách cộng điểm trung bình học tập Cách khắc phục: Dùng tập, cho học sinh tính tốn để nhận khác biệt kết hai cách tính vận tốc trung bình Vật lý trung bình cộng vận tốc - Quan niệm cách vẽ đồ thị tọa độ - thời gian vật chuyển động thẳng QNSL: Đồ thị đường thẳng vẽ phần Quan niệm Vật lý: Là đoạn thẳng có giới hạn, khơng vẽ phần âm trục thời gian Cách khắc phục: Dùng tập, cho học sinh vẽ hai dạng đồ thị nêu để thấy rõ sai lầm cần tránh - Quan niệm nguyên nhân rơi nhanh hay chậm vật khơng khí QNSL: Vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Quan niệm Vật lý: Nguyên nhân rơi nhanh hay chậm lực cản khơng khí lên vật hay nhiều Ngun nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, học sinh thường quan sát thấy vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Cách khắc phục: Dùng thí nghiệm với hai tờ bìa thí nghiệm với ống Niu-tơn: Cắt hai tờ bìa giống hệt (để chúng khối lượng), vo viên tờ, tờ giữ nguyên thả rơi, tờ vo viên rơi nhanh Chứng tỏ vật nặng rơi nhanh Dùng thí nghiệm ống Niu-tơn để loại bỏ sức cản khơng khí, khơng có sức cản khơng khí, vật rơi - Quan niệm tác dụng lực: QNSL: Lực nguyên nhân gây chuyển động Quan niệm Vật lý: Lực nguyên nhân làm vật thay đổi vận tốc hay làm cho vật bị biến dạng Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, không dùng tay đẩy vật bàn chẳng hạn thân khơng thể tự dịch chuyển Cách khắc phục: Dùng thí nghiệm với máng nghiêng Galilê thí nghiệm chuyển động đệm khơng khí Thí nghiệm máng nghiêng Galilê cho thấy, thơi tác dụng lực, giảm ma sát vật chuyển động quãng đường xa dừng lại Thí nghiệm chuyển động đệm khơng khí cho thấy, lực tác dụng cân vật chuyển động thẳng “gồ ghề” mặt tiếp xúc lớn, khiến độ lớn lực ma sát lớn - Quan niệm mối liên hệ lực, khối lượng gia tốc biểu thức định luật II Niutơn Cách khắc phục: Dùng thí nghiệm đo lực ma sát trượt với vật hình khối hộp chữ nhật, hai trường hợp diện tích mặt tiếp khác để đưa kết quả: Lực ma sát có độ lớn QNSL: Dựa vào biểu thức: a = F/m; F = ma m = F/a, nhiều học sinh thường phát biểu: “Khối lượng vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên tỉ lệ nghịch với gia tốc vật Quan niệm Vật lý: Khối lượng đại lượng bất biến vật Nguyên nhân: Học sinh có thói quen suy luận kiểu tốn học túy mà không ý đến ý nghĩa vật lý đại lượng Cách khắc phục: Hướng dẫn cho học sinh hiểu ý nghĩa đại lượng: lực, khối lượng gia tốc Có thể thực thí nghiệm phép cân vật để chứng tỏ khối lượng đại lượng bất biến - Quan niệm lực tác dụng phản lực định luật III Niutơn QNSL: Độ lớn lực tác dụng phản lực không Quan niệm Vật lý: Độ lớn lực tác dụng phản lực Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống, hầu hết trường hợp học sinh quan sát tương tác vật thông qua “hậu quả” tương tác Ví dụ: Hai xe ô tô đụng nhau, kết thường xe nhỏ bị hư hại (móp méo nhiều hơn) Từ học sinh cho lực ôtô lớn tác dụng lên ôtô nhỏ lớn so với lực ôtô nhỏ tác dụng lên ôtô lớn 2.4 Minh họa việc sử dụng phương pháp bàn tay nặn bột trình phát QNSL học sinh dạy học bài: ‘‘Sự rơi tự do” (Vật lí 10) Dưới đây, chúng tơi trình bày phần nội dung học “Sự rơi tự do” (Vật lí 10; tr 24) nhằm làm bộc lộ QNSL học sinh trung học phổ thông đề xuất biện pháp cụ thể để khắc phục QNSL Nội dung: Vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Bước 1: Tình xuất phát câu hỏi nêu vấn đề Câu hỏi: giáo viên: Thả mẫu giấy đá độ cao, cho học sinh quan sát, đặt câu hỏi: Vật nặng vật nhẹ, vật rơi nhanh hơn? Ở bước này, giáo viên làm xuất tình đa số học sinh có QNSL vật nặng chắn rơi trước Theo quan sát học sinh đời sống ngày, đá rơi xuống trước Học sinh kết luận ngay: Vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Giáo viên đặt câu hỏi tiếp: Hòn đá mẫu giấy vật nặng hơn? Vật nặng ln rơi trước vật nhẹ, điều có chắn không? QNSL: Độ lớn lực ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc Bước 2: Bộc lộ quan niệm ban đầu học sinh Giáo viên khuyến khích học sinh nêu suy nghĩ, nhận thức ban đầu quan sát tượng cần đặc biệt trọng đến quan niệm sai em Lúc này, nhiều học sinh bộc lộ suy nghĩ không chắn, giáo viên cho em trình bày ý tưởng, quan điểm Quan niệm Vật lý: Độ lớn lực ma sát trượt khơng phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc Bước 3: Đề xuất câu hỏi hay giả thuyết thiết kế phương án thực nghiệm Nguyên nhân: Do suy luận định tính sai lầm học sinh, học sinh thường lập luận diện tích mặt tiếp xúc lớn diện tích phần Câu hỏi: Em thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng điều em vừa nói? Cách khắc phục: Dùng hai lực kế kéo vòng nhỏ theo hai hướng ngược nhau, số lực kế - Quan niệm yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn lực ma sát trượt Giáo viên cho học sinh đề xuất phương án 29 SỐ 06 NĂM 2018 KHOA HỌC KỸ THUẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 30 KHOA HỌC KỸ THUẬT thí nghiệm kiểm tra Giáo viên làm thí nghiệm minh họa chuẩn bị sẵn, khuyến khích học sinh nêu phương án thí nghiệm kiểm chứng Bước 4: Tiến hành thực nghiệm tìm tịi nghiên cứu Cắt hai tờ bìa giống hệt nhau, vo viên tờ, tờ giữ nguyên thả rơi, tờ vo viên rơi nhanh Chứng tỏ vật nặng rơi nhanh Sau thực thí nghiệm, giáo viên khuyến khích học sinh tự đánh giá ý kiến bạn tự xây dựng kiến thức mới, khẳng định tính đắn kiến thức Bước 5: Kết luận kiến thức Nguyên nhân rơi nhanh hay chậm sức cản khơng khí lên vật hay nhiều Học sinh rút kết luận: Không phải vật nặng nhẹ rơi nhanh, chậm khác mà lực cản khơng khí làm cho vật nhẹ rơi chậm vật nặng Để so sánh, nhóm tác giả trình bày Phương pháp thực nghiệm dạy học “Sự rơi tự do” (Vật lí 10; tr 24) Bước 1: Nhận biết kiện khởi đầu, phát vấn đề (nêu câu hỏi) Câu hỏi: Giáo viên thả mẫu giấy đá độ cao, cho học sinh quan sát, đặt câu hỏi: Vật nặng vật nhẹ, vật rơi nhanh hơn? Bước 2: Xây dựng giả thuyết (câu hỏi trả lời dự đoán) Câu hỏi: Em thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng điều em vừa nói? Giáo viên cho học sinh đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra Giáo viên đề xuất thí nghiệm minh họa chuẩn bị sẵn, khuyến khích học sinh nêu phương án thí nghiệm kiểm chứng Bước 3: Từ giả thuyết, suy hệ kiểm tra thực tế Câu hỏi: Em thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng điều em vừa nói? Giáo viên cho học sinh đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra Giáo viên làm thí nghiệm minh họa chuẩn bị sẵn, khuyến khích học sinh nêu phương án thí nghiệm kiểm chứng Bước 4: Bố trí thí nghiệm kiểm tra Cắt hai tờ bìa giống hệt nhau, vo viên tờ, tờ giữ nguyên thả rơi, tờ vo viên rơi nhanh Chứng tỏ vật nặng rơi nhanh Bước 5: Kết luận Nguyên nhân rơi nhanh hay chậm sức cản khơng khí lên vật hay nhiều Học sinh rút kết luận: Không phải vật nặng nhẹ rơi nhanh, chậm khác mà lực cản khơng khí làm cho vật nhẹ rơi chậm vật nặng Sau thực thí nghiệm, giáo viên khuyến khích học sinh tự đánh giá ý kiến bạn tự xây dựng kiến thức mới, khẳng định tính đắn kiến thức Kết luận Lí luận thực tiễn dạy học Vật lý cho thấy trước, sau học, QNSL học sinh vật, tượng diễn xung quanh nhiều Do đó, việc phát khắc phục QNSL học sinh nhằm giúp em có quan niệm chất vật, tượng Vật lý Tuy vậy, vấn đề “khắc phục QNSL học sinh” trường trung học phổ thông chưa thực dễ dàng, cịn hạn chế nhiều lí khác như: tài liệu nghiên cứu, quỹ thời gian TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng (1999) Tổ chức hoạt động nhân thức học sinh dạy học Vật lí trường phổ thơng NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [2] Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế (2003) Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thơng NXB Đại học Sư phạm [3] Nguyễn Văn Đồng (2010) Phương pháp giảng dạy Vật lí trường trung học phổ thông NXB Giáo dục(tái bản) [4] Nguyễn Thế Khôi (2007) Vật lí 10 NXB Giáo dục [5] Nguyễn Vinh Hiển-phạm Ngọc Định-Nguyễn Thị Thanh Hương-Trần Thanh Sơn-Nguyễn Xuân Thành Phương pháp “ Bàn tay nặn bột” dạy học môn khoa học trường tiểu học trung học sở [6] Nguyễn Xuân Thành (chủ biên), Nâng cao hiệu sử dụng thiết bị dạy học tài liệu bổ trợ phương pháp dạy học tích cực, Tài liệu tập huấn giáo viên, Dự án giáo dục THCS vùng khó khăn nhất, Bộ Giáo dục Đào tạo, 2011 [7] Đỗ Hương Trà, Các kiểu tổ chức dạy học đại dạy học Vật lí trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm, 2011 [8] Võ Đình Bảo, luận văn thạc sĩ Tổ chức dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 theo phương pháp dạy học nhóm thơng qua việc xây dựng sử dụng tập sáng tạo”, Đại học Sư phạm Huế, 2010 ... sinh, cách phát khắc phục dạy học phần Cơ học Vật lí 10 Qua thực tiễn dạy học nhiều năm trường THPT, trình tương tác với đồng nghiệp chúng tơi phát hiện, thu thập quan niệm sai lệch học sinh đồng... đứng n 27 SỐ 06 NĂM 2018 KHOA HỌC KỸ THUẬT TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 28 KHOA HỌC KỸ THUẬT Quan niệm Vật lý: Chuyển động vật thay đổi vị trí vật so với vật khác chọn làm mốc âm trục... thực tiễn dạy học Vật lý cho thấy trước, sau học, QNSL học sinh vật, tượng diễn xung quanh nhiều Do đó, việc phát khắc phục QNSL học sinh nhằm giúp em có quan niệm chất vật, tượng Vật lý Tuy vậy,