Rèn tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

Mục tiêu cuối cùng của dạy học là “dạy cách tư duy”, trong đó có tư duy phê phán. Có nhiều cách để phát triển tư duy của học sinh (HS). Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến phát triển tư duy phê phán của HS thông qua hoạt động giải các bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường trung học.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol 59, No 1A, pp 182-189 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn RÈN TƯ DUY PHÊ PHÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG Nguyễn Quang Linh1 , Đỗ Hương Trà2 Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Mục tiêu cuối dạy học “dạy cách tư duy”, có tư phê phán Có nhiều cách để phát triển tư học sinh (HS) Trong viết này, đề cập đến phát triển tư phê phán HS thông qua hoạt động giải tập thí nghiệm dạy học vật lí trường trung học Từ khóa: Tư phê phán, tập thí nghiệm, dạy học Vật lí Mở đầu Có nhiều cách phân loại tư duy, dựa sở khác nhau, thí dụ như: tâm lí học chia tư làm loại tư trừu tượng tư trực quan [1]; triết học lại chia làm loại tư kinh nghiệm, tư lí luận tư logic Guilford J P lại chia tư làm loại tư hội tụ tư phân kì [2], Trong viết sử dụng cách phân loại R J Sternberg [5], đó, tư chia thành loại chính: tư phê phán (TDPP - critical thinking), tư sáng tạo (creative thinking), tư thực tiễn (practical thinking) Chúng quan tâm tới việc làm phát triển TDPP HS thông qua hoạt động giải tập thí nghiệm (BTTN) TDPP Socrate đề cập đến từ cách 2000 năm, định nghĩa John Dewey (nhà triết học, tâm lí học, giáo dục học người Mỹ) TDPP biết đến cách rộng rãi J Dewey gọi TDPP “reflective thinking” (suy nghĩ sâu sắc) định nghĩa TDPP là: suy xét chủ động, liên tục, cẩn trọng niềm tin, giả định khoa học có xét đến lí lẽ bảo vệ kết luận xa nhắm đến Định nghĩa John Dewey nhấn mạnh đến tính chủ động TDPP Khi người có TDPP, họ tự đặt câu hỏi, tự tìm thơng tin liên quan, , học hỏi thụ động từ người khác J Dewey nhấn mạnh đến tính liên tục TDPP TDPP địi hỏi phải xem xét vấn đề, thông tin liên quan trước đến kết luận định Quan Liên hệ: Nguyễn Quang Linh, e-mail: nguyenquanglinhsptn@gmail.com 182 Rèn tư phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải tập thí nghiệm trọng nhất, định nghĩa J Dewey nói niềm tin bị chi phối suy luận, đó, suy luận có vai trị quan trọng TDPP, suy luận đánh giá suy luận có ý nghĩa tích cực Trong TDPP, khả suy luận yếu tố then chốt Edward Glaser, đồng tác giả trắc nghiệm TDPP sử dụng rộng rãi giới Watson-Glaser Critical Thinking Appraisal phát biểu TDPP sau: (1) thái độ sẵn lòng quan tâm suy nghĩ chu đáo vấn đề chủ đề xuất sống cá nhân; (2) hiểu biết phương pháp điều tra suy luận có lí; (3) số kĩ việc áp dụng phương pháp TDPP đòi hỏi nỗ lực bền bỉ để khảo sát niềm tin hay giả thuyết có xem xét đến chứng khẳng định kết luận xa nhắm đến Ý tưởng E Glaser gần với ý tưởng J Dewey Ông đề cập đến “bằng chứng” thay cho “ý tưởng” ông cho kĩ tư thành phần tất yếu TDPP Một người tiếng nghiên cứu TDPP Robert Ennis đưa định nghĩa TDPP sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực: TDPP suy nghĩ sâu sắc, nhạy cảm, thực tế hữu ích để định niềm tin hay hành động Các tác giả trước đề cập đến “sự suy nghĩ sâu sắc”, R Ennis nhấn mạnh “để định hành động” Do đó, định yếu tố TDPP theo định nghĩa R Ennis Như vậy, TDPP biểu nhiều góc độ, điển hình tính hồi nghi tích cực Tính hồi nghi tích cực TDPP thể tình nào, hoạt động cần đánh giá, xem xét cách kĩ lưỡng nhiều khía cạnh để tìm kết luận tốt với thái độ khách quan Đây hành trang mà người thời đại ngày cần trang bị cho riêng Vì giáo dục cần phải giúp HS phát triển loại tư Nội dung nghiên cứu 2.1 Các biểu TDPP dạy học Vật lí Trong dạy học Vật lí nói chung dạy học tập thí nghiệm vật lí nói riêng, phát triển TDPP HS thể qua biểu như: - Biết đề xuất câu hỏi tượng vật lí, thí nghiệm vật lí, đại lượng vật lý điều kiện định, diễn đạt chúng cách rõ ràng, xác Chúng thường kèm câu hỏi: Tại lại ? Nếu thay đổi .? Sẽ ? Phải để ? Làm .? Có tác dụng ? - Sẵn sàng xem xét thông tin khác cân nhắc chúng cách thận trọng với thái độ hoài nghi tích cực Có khả lựa chọn thơng tin có, chế biến thơng tin để đánh giá tính hợp lí cách phát vấn đề cần giải Điều thể việc HS chưa vội vàng tin hay không tin để đưa kết luận vật, tượng mà họ dường chững lại để xem xét biểu chúng nhiều góc độ khác 183 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà nhau, sau đưa kết luận HS thực đánh giá tất thông tin thu thập cách đầy đủ cân nhắc cách kĩ lưỡng - Có khả đánh giá quan điểm sẵn sàng tranh luận Có khả xác định tiêu chí khác vận dụng chúng để đánh giá ý tưởng, giải pháp Ngoài việc đánh giá, suy xét nhận định thân, HS cịn đánh giá nhận định, phát biểu HS khác hay giáo viên - Có khả loại bỏ thơng tin sai lệch khơng liên quan; liên hệ cách hiệu với cách giải khác cho vấn đề phức tạp - Có khả điều chỉnh ý kiến hành động việc tìm HS chấp nhận thay đổi ý kiến tìm đủ lập luận để bác bỏ 2.2 Phát triển tư phê phán qua hoạt động giải tập thí nghiệm vật lí 2.2.1 Bài tập thí nghiệm dạy học Vật lí Thí nghiệm tác động có chủ định, có hệ thống người vào đối tượng thực khách quan Thông qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động, ta thu nhận tri thức [7] Bài tập thí nghiệm tập thiết phải tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đắn giả thuyết mới; lí thuyết, kết biết trước hay để thu thập liệu cần thiết cho việc giải tập Thí nghiệm tập thí nghiệm thường thí nghiệm đơn giản làm nhà, với dụng cụ đơn giản dễ tìm, dễ làm Để giải tập thí nghiệm, đơi địi hỏi HS phải tới phịng thí nghiệm vật lí trường để thực Bài tập thí nghiệm có dạng định tính định lượng mà việc giải tập đòi hỏi phải vận dụng tổng hợp kiến thức lí thuyết thực tế, kĩ hoạt động trí óc thực hành, vốn hiểu biết vật lí, kĩ thuật vào thực tế đời sống Trong hoạt động giải, HS phải tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, tự thực thí nghiệm theo quy trình đề xuất để thu thập, xử lí liệu nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt Bài tập thí nghiệm sử dụng với nhiều mục đích, vào thời điểm khác Thơng qua tập thí nghiệm, HS bồi dưỡng, phát triển lực tư phê phán tư sáng tạo, lực thực nghiệm, lực hoạt động độc lập, bộc lộ rõ khả năng, sở trường, sở thích vật lí Do vậy, việc giải tập thí nghiệm góp phần tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế, kích thích tính tích cực, tự lực, sáng tạo, HS Đây biện pháp để phát hiện, bồi dưỡng HS khá, giỏi, có tư vật lí tốt 184 Rèn tư phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải tập thí nghiệm 2.2.2 Các bước chung giải tập thí nghiệm Khơng thể nói phương pháp chung, vạn để giải tập thí nghiệm Tuy nhiên, bước khái quát, xem định hướng chung để giải tập thí nghiệm Nhìn chung, tiến trình giải tập thí nghiệm Sơ đồ Sơ đồ Các bước giải tập thí nghiệm Sau tiến hành thí nghiệm thu kết cuối bước 4, kết thu bước khơng phù hợp (thí dụ mâu thuẫn với định lí, quy luật biết, có giá trị lớn nhỏ so với giá trị thơng thường ) cần phải xem lại q trình thiết kế, tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu Sau HS trình bày kết thảo luận mà không bảo vệ kết cần xem lại bước Khác với tập thông thường, sau đưa kết luận, HS cần vận dụng kiến thức vào tình (trở lại bước 1) Như vậy, tri thức, tư duy, kĩ HS liên tục phát triển 2.2.3 Phát triển tư phê phán qua hoạt động giải tập thí nghiệm Bài tập đề ra: Cho dụng cụ sau: cốc hình trụ, đồng hồ bấm giây, thước kẹp, bình nhựa gắn sẵn vịi nước Hãy xây dựng phương án để: a Xác định tốc độ nước chảy đầu vòi nước b Xác định độ chênh lệch độ cao vòi bình Với tập trên, hoạt động giải sau: a Để xác định tốc độ nước chảy đầu vịi ta có cách: Cách (a1 ): Dùng thước đo tầm xa L tia nước, đo độ cao h vòi nước so với mặt phẳng ngang, từ vào phương trình tọa độ chuyển động ném ngang ta √ g tìm tốc độ nước chảy đầu vịi theo cơng thức: v = L 2h 185 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà Cách (a2 ): Dùng thước đo chiều cao, đường kính cốc từ xác định thể tích V cốc, dùng thước đo đường kính đầu vịi nước từ xác định tiết diện S vịi nước Dùng đồng hồ đo thời gian t nước chảy đầy cốc Từ ta xác định V tốc độ cần tìm: v = S.t Cách (a3 r): Dùng thước đo chiều cao h cột nước, vào định luật Becnuli √ ta tìm được: v = 2gh b Để xác định độ chênh lệch độ cao vịi bình ta có cách: Cách (b1 r): Đo trực tiếp độ cao H thước Cách (b2 ): Căn vào kết đo tốc độ nước chảy đầu vòi Theo định luật Becnuli ta đo thêm chiều cao cột nước tương ứng với vị trí vịi sau ta xác định độ chênh lệch độ chênh lệch độ cao vòi bình dựa vào tốc độ nước hai đầu vịi v1 , v2 theo v − v22 công thức: H = 2g Với tập HS gặp phải khó Hình Bình khăn sau: chưa có nước - Khơng xác định mối liên hệ tượng vật lí với định luật vật lí, khơng biết định luật vật lí chi phối tượng đó, định luật Becnuli, chuyển động ném ngang Khi xác định tượng vật lí định luật chi phối chúng HS khơng biết vận dụng định luật vật lí vào xác định mối liên hệ đại lượng vật lí (chứa đại lượng cần tìm) với nhau, phương trình chuyển động ném ngang, biểu thức định luật Becnuli Hình Bình mở Việc dự đốn khó khăn giúp GV dễ dàng vòi nước việc định hướng hoạt động giải tập Với mục đích rèn tư phê phán cho HS, kiểu định hướng phù hợp kiểu định hướng tìm tịi Hoạt động hướng dẫn giải sau: Bước 1: Tình có vấn đề GV đưa bình nhựa gắn sẵn vòi nước hỏi: Nếu đổ nước vào bình tượng xảy ra? Vì sao? Liệu đo tốc độ nước chảy đầu vịi hay khơng? Hình Bình mở vòi nước 186 Rèn tư phê phán cho học sinh thơng qua hoạt động giải tập thí nghiệm Bước 2: Tiếp nhận tình HS hình dung tượng xảy (Nước chảy khỏi vòi) Những câu hỏi HS đưa ra: Tại nước chảy khỏi vịi? Nước chảy từ vịi có giống hay khơng? Nếu khơng sao? Nó phụ thuộc vào yếu tố gì? Làm đo tốc độ nước chảy? , Như vậy, với việc xem xét tượng (nước chảy khỏi vòi), HS đề câu hỏi xung quanh tượng phân tích kiện cho (tình cho giới hạn dụng cụ thí nghiệm), u cầu tình (đại lượng cần tìm? mối quan hệ nào? ) Từ đó, HS xác định nội dung tập cần giải Bước 3: Thiết kế, tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu HS độc lập thiết kế thí nghiệm Nhóm HS tiến hành thí nghiệm theo phương án thiết kế để thu thập số liệu Kết hoạt động cá nhân trình bày trước nhóm Những câu hỏi lặp lặp lại như: Phương án có khơng? Liệu có cách khác? a Tìm tốc độ nước chảy đầu vòi v - Dựa vào dạng quỹ đạo bán parabol √ tia nước (tương tự quỹ đạo chuyển động g vật ném ngang) ta tìm v = L → cách (a1 r) Vậy, cần đo tầm xa tia 2h nước L, độ cao vòi nước so với mặt chân đế h V - Coi nước chảy ống dịng có tiết diện S, đó: v = → cách (a2 r) S.t Vậy, cần xác định tiết diện S đầu vịi, đo thể tích V cốc, đo thời gian t nước chảy đầy cốc √ - Dựa vào định luật Becnuli → v = 2gh Đó cách (a3 r), cần xác định chiều cao h cột nước (từ đầu vòi tới mặt nước) b Xác định độ chênh lệch độ cao vịi bình - Dùng thước đo trực tiếp → cách (b1 r) v − v22 - Dựa vào định luật Becnuli ta H = → cách (b2 ) Vậy, cần xác định 2g tốc độ nước hai đầu vòi v1 , v2 theo cách Bước 4: Xử lí, biện luận kết Những câu hỏi HS đặt nhóm hai HS: - Kết thu có phù hợp với kết tính tốn khơng? - Kết thu có phù hợp với thực tế khơng? Có q lớn hay q nhỏ khơng? - Có sai sót q trình đo? Đo có xác khơng? - Khi tiến hành thí nghiệm, cần ý vấn đề để kết thu xác nhất? Kết thảo luận cần dẫn đến: 187 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà - Theo phương án (a1 r), (a3 r), (b1 r): Khi đọc giá trị đo thước kẹp, đo L, h phải đảm bảo đoạn cần đo nằm mặt phẳng thẳng đứng; điểm đầu, điểm cuối đoạn cần đo phải vị trí chúng; tốc độ nước chảy thay đổi liên tục nên cần xác định L, h khoảng thời gian đủ nhỏ - Theo phương án (a2 ): Việc bấm đồng hồ phải dứt khốt thời điểm; q trình đo đường kính vịi khó khăn, dễ xảy sai số lớn tiết diện vịi nhỏ nên cần làm thận trọng, tỉ mỉ - Theo phương án (b2 ): Cần thực phép đo để xác định v1 , v2 thời điểm Bước 5: Trình bày, thảo luận, bảo vệ kết Các nhóm hai trình bày kết mình, sau so sánh phương án thiết kế, bố trí thí nghiệm, kết đưa lí lẽ bảo vệ kết câu hỏi mà nhóm đặt q trình thí nghiệm Các câu hỏi giáo viên ghi lại giấy khổ lớn để tiện cho việc thảo luận Các câu hỏi là: - Tại phương án nhóm đưa hợp lí/chưa hợp lí? (Vì vào lập luận lời giải) - Tại phải tiến hành đo nhiều lần? (Nhằm giảm sai số, tăng độ tin cậy giá trị đo) - Với lượng dụng cụ trường hợp kết phép đo có độ tin cậy cao? (Kết đo xác q trình chảy, nước ln chảy với đường dịng có mặt cắt với diện tích đầu vịi (nước chảy khơng có xốy nước); Tiết diện bình vịi nước chênh lệch tốt; Tốc độ nước chảy phải đủ lớn) - Liệu có phương án khác khơng? Trong phương án đó, phương án tối ưu hơn? Vì sao? Bước 6: Vận dụng tri thức, phát triển tập HS yêu cầu đưa trường hợp có để mở rộng tốn, tìm ứng dụng vào tình tương tự sống như: Xác định tốc độ nước đường ống nước nhà mình, xác định áp suất vịi nước nhà Bằng việc khuyến khích HS đặt câu hỏi qua hoạt động giải tập thí nghiệm vật lí, học tạo môi trường giao tiếp hiệu quả, môi trường học tập tích cực câu hỏi thực cơng cụ khai thác kiến thức HS, giúp HS biết xem xét vấn đề nhiều góc độ, biết lập luận để bảo vệ tranh luận Qua đó, phát triển tư phê phán, đồng thời, giáo viên đánh giá kết hoạt động học Kết luận Tư phê phán đòi hỏi kĩ lập luận lẫn kĩ giải vấn đề (reasoning and problem solving) hai kĩ bổ sung cho Thơng qua giải tình (bài tập thí nghiệm vật lí), HS rèn kĩ năng: 188 Rèn tư phê phán cho học sinh thơng qua hoạt động giải tập thí nghiệm - Quan sát ln tị mị đặt câu hỏi tìm câu trả lời cho yêu cầu đặt - Đặt câu hỏi, kiểm tra tự thử thách điều vốn tin, quan điểm, suy nghĩ, giả sử hay người khác đặt xem chúng có thật khơng? - Nhận thức vấn đề cần giải (xây dựng nội dung tập), đánh giá độ vững tư lập luận (đặt câu hỏi phản biện), đưa định sáng suốt tìm giải pháp (các phương án thí nghiệm) Bài tập thí nghiệm, đặc thù mình, có nhiều hội rèn TDPP cho HS Qua đó, rèn nhân cách cho người học tính độc lập, tự chủ Tuy nhiên để sử đụng tập thí nghiệm thực tiễn cách hiệu cần đổi mục tiêu dạy học (chú trọng vào đánh giá lực), cần có chế cụ thể giúp giáo viên khai thác hiệu tập thí nghiệm dạy học, cần có chế khuyến kích HS làm tập thí nghiệm, TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Guilford J.P., 1970 Creativity American Psychologist The Haworth Press, Inc New York [2] Benjamin Bloom, 1956 Taxonomy of educational objectives: Handbook I, The cognitive domain New York, David McKay &Co (With D Krathwohl et al.) [3] Benjamin Bloom, 1964 Taxonomy of educational obectives: Volume II, The affective domain New York, David McKay & Co (With B Masia and D Krathwohl.) [4] Jacques Boisvert, 2000 La formation de la pensée critique: Théorie et pratique De Boeck Supérieur [5] R Keith Sawyer, Vera John-Steiner, Seana Moran and Robert J Sternberg, 2003 Creativity and Development (Counterpoints: Cognition, Memory, and Language) [6] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, 2004 Lí luận dạy học Vật lí trường phổ thơng Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội [7] Nguyễn Quang Uẩn, 2004 Giáo trình tâm lí học đại cương Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội [8] http://bloganhvu.blogspot.com/2009/12/ba-loai-tu-duy-theo-phan-loai cua.html RÈN TƯ DUY PHÊ PHÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ABSTRACT Develope critical thinking for high school students using physics experiment activities The ultimate goal of teaching is to teach thinking, that include critical thinking There are many methods to develop students’ thinking In this article, we propsed a method of developing critical thinking using physics experiment activities in high school 189 ... http://bloganhvu.blogspot.com/2009/12/ba-loai-tu -duy- theo-phan-loai cua.html RÈN TƯ DUY PHÊ PHÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ABSTRACT Develope critical... giỏi, có tư vật lí tốt 184 Rèn tư phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải tập thí nghiệm 2.2.2 Các bước chung giải tập thí nghiệm Khơng thể nói phương pháp chung, vạn để giải tập thí nghiệm. .. Thơng qua giải tình (bài tập thí nghiệm vật lí) , HS rèn kĩ năng: 188 Rèn tư phê phán cho học sinh thơng qua hoạt động giải tập thí nghiệm - Quan sát ln tị mị đặt câu hỏi tìm câu trả lời cho yêu