Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học

Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

CHU THỊ HỒNG LÂM

PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

VÀ PHƯƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN

TƯ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

CHU THỊ HỒNG LÂM

PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

VÀ PHƯƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN

TƯ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Khải

THÁI NGUYÊN - 2010

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Vật lí trường ĐHSP – ĐHTN đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

Em xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng duyệt và chấm luận văn cao học Vật lí K16 đã quan tâm và chỉ bảo tận tình chúng em trong suốt quá trình từ khi viết đề cương luận văn cho đến khi hoàn thành luận văn và bảo vệ

Em xin chân thành cảm ơn các trường THPT và các giáo viên đã cộng tác dạy thực nghiệm, các đồng chí lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lí ở các trường thực nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2010

Tác giả

Chu Thị Hồng Lâm

1.2 Vấn đề phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi 13

1.2.1 Khái niệm về tư duy vật lí 13

1.2.1.1 Khái niệm về tư duy 13

1.2.1.2 Đặc điểm của quá trình tư duy 14

1.2.1.3 Tư duy vật lí 17

1.2.2 Đặc điểm tư duy vật lí của học sinh miền núi 19

1.2.3 Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi 23

1.2.3.1 Khái niệm phát triển tư duy 23

1.2.3.2 Sự cần thiết phải phát triển tư duy 23

1.2.3.3 Rèn luyện các thao tác tư duy 24

1.2.3.4 Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi…… 28

1.3 Định luật trong dạy học Vật lí 33

1.3.1 Khái niệm về định luật vật lí 33

1.3.2 Vai trò của định luật vật lí 34

1.3.3 Con đường để hình thành định luật vật lí 35

1.4 Phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học định luật vật lí 39

1.4.1 Thí nghiệm với vấn đề phát triển tư duy vật lí 39

1.4.1.1 Khái niệm về thí nghiệm vật lí 39

1.4.1.2 Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí 40

1.4.1.3 Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lí 42

1.4.1.4 Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học các định luật vật lí 44

1.4.2 Các phương tiện CNTT 45

1.4.2.1 Phương tiện dạy học 45

1.4.2.2 Phương tiện CNTT 48

1.4.2.3 Các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí 48

1.4.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của phương tiện CNTT 52

1.4.3 Biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật Vật lí 53

1.4.3.1 Căn cứ lí luận và thực tiễn lựa chọn phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học 53

1.4.3.2 Các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí 58

1.5 Nghiên cứu thực trạng dạy học các định luật vật lí phần cơ học 59

1.5.1 Mục đích điều tra 59

1.5.2 Phương pháp điều tra, tìm hiểu 60

1.5.3 Kết quả điều tra 60

Kết luận chương I 64

Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) 2.1 Vị trí và vai trò của định luật cơ học (Vật lí 10 – CB) 65

2.2 Sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật cơ học vật lí 67

2.3 Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) 69

2.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) 77

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 103

3.1.1.Mục đích của thực nghiệm sư phạm 103

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 103

3.1.3 Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm 103

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 104

3.1.5 Ước lượng các đại lượng đặc trưng cho TNSP 104

3.1.6 Cách đánh giá, xếp loại 105

3.2 Thực nghiệm sư phạm, kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm 106

3.2.1 Thực nghiệm sư phạm 106

3.2.2 Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 107

3.2.2.1 Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển tư duy vật lí cho HS… 107 3.2.2.2 Kết quả định lượng 109

Kết luận chương III 116

Kết luận và kiến nghị 117

Tài liệu tham khảo 119

Phụ lục 121

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Bảo toàn động lượng .BTĐL Công nghệ thông tin .CNTT Đại học sư phạm .ĐHSP Đối chứng .ĐC Giáo viên .GV Học sinh .HS Máy vi tính .MVT Nhà xuất bản .Nxb Nhà xuất bản giáo dục .NxbGD Phần mềm dạy học .PMDH Phương pháp .PP Phương pháp dạy học .PPDH Phương tiện dạy học .PTDH Sách giáo khoa .SGK Thực nghiệm .TN Thực nghiệm sư phạm .TNSP Trung học phổ thông .THPT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Khả năng của các PPDH trong thực hiện các mục tiêu dạy học 54

Bảng 1.2: Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí 61

Bảng 1.3: Việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí 61

Bảng 1.4: Lí do GV ít sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí 62

Bảng 3.1: Số lượng, chất lượng học tập của các nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 104

Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1 110

Bảng 3.3: Xếp loại học tập lần 1 110

Bảng 3.4: Phân phối tần xuất lần 1 111

Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2 112

Bảng 3.6: Xếp loại học tập lần 2 112

Bảng 3.7: Phân phối tần xuất lần 2 113

Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra 114

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ

Biểu đồ 3.1: Xếp loại học tập lần 1 110

Biểu đồ 3.2: Xếp loại học tập lần 2 113

Đồ thị 3.1: Phân phối tần suất lần 1 111

Đồ thị 3.2: Phân phối tần suất lần 2 114

Hình 1.1: Sơ đồ tóm tắt quá trình tư duy 17

Hình 1.2: Đặc tính của hoạt động tư duy 18

Hình 1.3: Sơ đồ quá trình tiến hành thí nghiệm 43

Hình 1.4: Sơ đồ tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ học sinh 55

MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài

Phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học Cùng một nội dung nhưng học sinh (HS) học tập có hứng thú, có tích cực hay không? Có để lại những dấu ấn sâu sắc và khơi dậy những tình cảm lành mạnh trong tâm hồn các em hay không? Phần lớn phụ thuộc vào PPDH của người thầy

Định hướng chung về đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kỹ năng vận dụng vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học; môn học, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, tạo được hứng thú học tập cho HS, tận dụng được công nghệ mới nhất; khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ một chiều các kiến thức có sẵn Rất cần phát huy cao năng lực tự học, học suốt đời trong thời đại bùng nổ thông tin Tăng cường học tập cá thể phối hợp với hợp tác Định hướng vào người học được coi là quan điểm định hướng chung trong đổi mới PPDH Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến, hiện đại với khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học (PTDH), thiết bị dạy học và đặc biệt lưu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT, tiếng Anh là Information Technology)

Đặc biệt môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó để hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất cho HS khi dạy học các định luật, thì việc tiến hành các thí nghiệm là rất quan trọng Nhờ các thí nghiệm vật lí, HS có được những quan điểm cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học Tuy nhiên trong nhiều bài dạy của vật lí phổ thông do những hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên không tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ về CNTT mà các PTDH cũng đã được hiện đại hoá để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợ lao động dạy học của người giáo viên (GV), nó đã và đang được ứng dụng trong dạy học những năm gần đây Trong năm học 2009-2010 một trong những

nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục THPT là : “… tích cực đổi mới PPDH, đổi mới kiểm tra đánh giá, thi, chú trọng ứng dụng CNTT trong dạy học và quản lí”

Trong thực tiễn dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay, cho thấy tiềm năng của PTDH trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS chưa được khai thác đầy đủ Đó là một trong các nguyên nhân làm cho kiến thức của HS hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng

Để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, người GV vật lí cần khắc phục các khó khăn, nghiên cứu nắm vững ưu, nhược điểm của từng loại PTDH, PPDH tích cực Biết phối hợp hài hoà chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm cho quá trình dạy học hiệu quả vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các PTDH không hợp lí

Trong dạy học các định luật vật lí cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu với các khía cạnh khác nhau Việc áp dụng cụ thể phương pháp dạy học phát triển tư duy cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu trong các tài liệu      13,17, 27 như: Phạm Thanh Bình, Ngô Văn Lý, Tô Đức Thắng Tuy nhiên việc tổ chức phương pháp (PP) dạy như thế nào để phát triển được tư duy vật lí của HS trung học phổ thông (THPT) miền núi và phù hợp với định hướng đổi mới hiện nay thì còn chưa được nghiên cứu đầy đủ

Tìm hiểu thực tế dạy học vật lí ở các trường THPT miền núi hiện nay và đặc điểm tâm lí của HS miền núi chúng tôi nhận thấy rằng, khả năng nhận thức của HS còn chậm, chưa hứng thú học, năng lực nhận thức còn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức

Xuất phát từ những lí do đã nêu trên, chúng tôi mong muốn có thể đóng góp một phần vào thực hiện tốt mục tiêu, nhiệm vụ đổi mới PPDH giáo dục THPT qua việc

lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện

công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi”

II Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản), nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi

III Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu

- Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường THPT miền núi

- Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng giữa thí nghiệm và phương tiện

CNTT khi dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) cho HS miền núi

IV Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế tốt phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí thì sẽ nâng cao hiệu quả phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy vật lí cho học sinh theo quan điểm hiện đại - Nghiên cứu lí luận về dạy học các định luật vật lí

- Nghiên cứu lí luận và thực tiễn về sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học vật lí

- Điều tra thực trạng dạy học các định luật vật lí với việc sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT ở các trường THPT miền núi

- Đề xuất phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT khi dạy học các định luật vật lí phần cơ học lớp 10 nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi

- Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài - Thực nghiệm sư phạm

VI Giới hạn của đề tài

Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT (máy chiếu Projecter, máy vi tính, phần mềm thí nghiệm vật lí) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi

VII Phương pháp nghiên cứu

a - Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên nghành về vấn đề phát triển tư duy vật lí và các phương pháp dạy học tích cực

- Tham khảo tài liệu về định luật vật lí và con đường nhận thức định luật vật lí

b- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát

- Tổng kết kinh nghiệm qua nhiều năm trực tiếp giảng dạy, qua dự giờ, trao đổi kinh nghiệm với một số giáo viên (GV) giàu kinh nghiệm ở một số trường THPT miền núi - Phỏng vấn GV và HS để nắm tình hình dạy học định luật vật lí và sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT ở một số trường THPT miền núi

Qua đó thống kê những khó khăn và nhược điểm, hạn chế, từ đó đề xuất phương án khắc phục tích cực

c- Phương pháp thực nghiệm

- Làm thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra - Ứng dụng phương pháp thống kê toán học xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm

VIII Những đóng góp của luận văn

- Xây dựng phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức hoạt động dạy và học một số định luật vật lý phần cơ học nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi

- Vận dụng cơ sở lý luận, luận văn đã thiết kế và thực nghiệm tiến trình dạy học hai bài cụ thể thực hiện mục đích đề tài đặt ra

IX Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm các phần như sau: Phần mở đầu, phần nội dung gồm 3 chương Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản)

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Phần kết luận và kiến nghị, danh mục các tài liệu tham khảo, phần phụ lục

Trong dạy học vật lí ở các trường THPT hiện nay, người GV cũng đã vận dụng các phương pháp dạy học (PPDH) tích cực và áp dụng dần các PTDH hiện đại vào dạy học để phù hợp với chương trình đổi mới sách giáo khoa (SGK) và đổi mới PPDH

Tuy nhiên không có một PPDH nào là vạn năng và thích hợp cho việc giải quyết mọi nhiệm vụ dạy học Vì vậy các nhà nghiên cứu và các GV tâm huyết với nghề luôn đi tìm tòi, lựa chọn và phối hợp sử dụng các PPDH vật lí sao cho phù hợp với mục tiêu từng bài học và trong đó nét nổi bật của đổi mới PPDH hiện nay là áp dụng những thành tựu khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại vào quá trình dạy học, nhằm thực hiện mục tiêu giáo dục với hiệu quả cao Đáp ứng được yêu cầu định hướng giáo dục mà Bộ giáo dục và đào tạo đã nêu trong các chủ đề năm học là: năm học 2008-2009 “Năm học đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin, đổi mới quản lí tài chính và triển khai phong trào xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”, năm học 2009-2010 với chủ đề là “Đổi mới quản lí và nâng cao chất lượng giáo dục” Trong đó một trong những nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục là “Tiếp tục đổi mới nội dung, PP giáo dục, đẩy mạnh ứng dụng CNTT phục vụ đổi mới PP dạy và học”, trong đó việc ứng dụng CNTT phải thực hiện hợp lí

Đặc thù dạy học bộ môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trong đó khi xây dựng hay dạy học các định luật thì thí nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng, vì hầu hết các định luật đều được xây dựng từ thực nghiệm, hay khi chúng được chứng minh từ lí thuyết nhưng chúng cũng đảm bảo tính đúng đắn khi ta dùng thí nghiệm để kiểm nghiệm, và vì vậy các định luật vật lí luôn đảm bảo tính chân lí và học sinh sẽ tin tưởng vào những kiến thức mà mình được truyền đạt Tuy nhiên cũng có những thí nghiệm thực tế khó làm, mất nhiều thời gian, không thể thực hiện được

trong điều kiện lớp học, thời lượng một tiết dạy và kết quả thì chưa có độ chính xác cao, do phương tiện chưa đảm bảo hoặc do các yếu tố bên ngoài tác động mà ta không thể loại bỏ hết

Do đó, với sự phát triển như vũ bão của các phương tiện CNTT hiện nay và sự ra đời của nhiều phần mềm dạy học (PMDH) thì đã bổ sung được rất lớn những khó khăn, hạn chế thường gặp của một số thí nghiệm khi ta đi xây dựng hay kiểm nghiệm các định luật vật lí

Việc nghiên cứu PPDH nhằm phát triển tư duy cho HS là một vấn đề được nhiều nhà khoa học giáo dục và tâm lí học nghiên cứu

Trong các công trình khoa học trước đây áp dụng và kết hợp nhiều PP nhằm phát triển tư duy cho HS      8, 20,21như: Nguyễn Dương, Phùng Đức Hải, Phạm Hồng Quang Việc sử dụng máy vi tính (MVT) và PMDH cho môn Vật lí cũng đã được nhiều tác giả trình bày trong những công trình nghiên cứu của mình

       12, 22,34,36 như: Phạm Xuân Quế tác giả đã nêu “Sử dụng MVT và các phần mềm thích hợp sẽ giúp HS xây dựng được nhiều mô hình dưới dạng phương trình toán học phức tạp khác nhau, kiểm tra lựa chọn các giả thuyết của mô hình nhanh chóng do đó phát triển tư duy sáng tạo khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí Trần Huy Hoàng, tác giả đã sử dụng MVT và một số dụng cụ khác như đệm không khí để tiến hành xây dựng thí nghiệm định luật bảo toàn động lượng phục vụ cho việc giảng dạy đạt kết quả rất tốt

Mai Văn Trinh, tác giả đã chú trọng đến việc sử dụng MVT như một PTDH hiện đại đồng thời khẳng định vai trò to lớn của MVT và PMDH trong việc góp phần phát triển khả năng độc lập, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập Vương Thị Kim Yến, trong luận văn này tác giả đã khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả phần mềm phân tích băng video, trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS thông qua việc giảng dạy một số kiến thức về động học

Ngoài ra còn rất nhiều các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nữa cũng nghiên cứu về các vấn đề nêu trên mà chúng tôi không thể kể hết ở đây

Các công trình kể trên đã có những thành công nhất định trong việc phát triển tư duy cho HS qua sử dụng thí nghiệm biểu diễn hoặc sử dụng MVT và các PMDH Thực tiễn dạy học miền núi đang đòi hỏi phải có cách tổ chức dạy học riêng, thích hợp Người GV miền núi cũng đang phải đối mặt với thực tế dạy học còn tồn tại mâu thuẫn giữa yêu cầu nâng cao chất lượng với thực tiễn, điều kiện học tập ở miền núi còn nhiều hạn chế

Tuy nhiên, để phối hợp sử dụng đồng thời thí nghiệm, là đặc thù của bộ môn Vật lí, với các PTDH hiện đại trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học cho HS THPT miền núi, nhằm phát triển tư duy vật lí thì chưa có công trình nào nghiên cứu cụ thể Vì vậy chúng tôi quyết định triển khai nghiên cứu vấn đề này

1.2 VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN TƢ DUY CHO HỌC SINH MIỀN NÚI

1.2.1 Khái niệm về tƣ duy vật lí

1.2.1.1.Khái niệm về tƣ duy.   15,27

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan phổ biến của chúng nhằm phản ánh những thuộc tính bản chất, những liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sự vật và hiện tượng trong thực tế khách quan mà trước đó ta chưa biết, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới

Tư duy là sự hoạt động của hệ thống thần kinh cao cấp của con người, phản ánh thực tế khách quan bằng biểu tượng, khái niệm, phán đoán Tư duy bao giờ cũng liên hệ với một hình thức nhất định của sự vận động của vật chất đó là sự hoạt động của bộ óc con người Tư duy phản ánh thế giới vật chất dưới dạng các hình ảnh lí tưởng Tư duy vừa là sản phẩm của sự tiến hoá sinh vật vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội Tư duy quan hệ khăng khít với ngôn ngữ và được phát triển trong quá trình hoạt động thực tiễn của con người - những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người

Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống như các phản ánh của cảm giác và tri giác Các quá trình này phản ánh các đối tượng và hiện tượng cụ thể tác động đến giác quan của chúng ta Tư duy phản ánh theo kiểu khác, nó không xem xét sự vật, hiện tượng một cách riêng lẻ mà xem xét sự vật, hiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vận động và phát triển của chúng Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quát bằng cách nêu bật ra cái bản chất, cái chung của các sự vật và hiện tượng Trong quá trình nhận thức nói chung, tư duy bao giờ cũng mang tính sáng tạo, vì nhận thức nhằm thu được những trí thức mới và sáng tạo ra những phương thức mới để thu lượm tri thức Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận thức được bản chất của các sự vật, hiện tượng phức tạp nhanh chóng và sâu sắc hơn

Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy Nhờ có tư duy mà ta có thể chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang những trí thức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai LN Tônxtôi đã viết: “kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ”

1.2.1.2 Đặc điểm của quá trình tƣ duy. 27

+ Tính “có vấn đề”: Hoàn cảnh có vấn đề chính là cái kích thích con người tư duy; hoàn cảnh hay tình huống có vấn đề nảy sinh khi gặp những tình huống mà vốn hiểu biết cũ, PP hành động đã biết của con người không đủ để giải quyết nó, để tư duy con người phải nhận thức được hoàn cảnh có vấn đề, phải có nhu cầu giải quyết nó và phải có những tri thức cần thiết có liên quan tới vấn đề đó Kích thích quá trình tư duy phát triển là tình huống có vấn đề, quá trình tư duy chỉ diễn ra khi gặp một cái mới mà ta muốn nhận biết, khi gặp những mâu thuẫn và nảy sinh những thắc mắc, khi phát hiện ra các mâu thuẫn Khi gặp tình huống có vấn đề mà ta có nhu cầu giải quyết thì nó có tác dụng kích thích thúc đẩy tư duy tiến lên nhằm vạch ra những quy luật bản chất của vấn đề đó

+ Tính khái quát của tư duy: Tư duy phản ánh những thuộc tính chung, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt sự vật, hiện tượng Chính vì vậy tư duy mang tính khái quát cao

+ Tính gián tiếp của tư duy: Bằng các giác quan con người không thể phản ánh trực tiếp về vận tốc của ánh sáng, các dạng năng lượng, các tương tác từ nhưng nhờ có sử dụng ngôn ngữ mà tư duy phản ánh được các đại lượng, các khái niệm đó một cách gián tiếp, các quy luật, các quy tắc, các sự kiện có mối liên hệ và sự phụ thuộc được khái quát, diễn đạt trong các từ Nhờ có tính khái quát tư duy mà khả năng nhận thức của con người được mở rộng không có giới hạn Tư duy phản ánh hiện thực không phải trực tiếp mà là gián tiếp, tức là thông qua cảm giác tri giác, biểu tượng Chúng ta nghe thấy tiếng chim hót, chúng ta có thể nhận thức được nó ở gần đến mức nào và nó là tiếng chim nào hót Chúng ta ngửi thấy mùi hoa có thể tư duy ngay đến là loại hoa gì tất cả các sự nhận biết trên đều do ta tư duy trừu tượng để thu nhận tri thức mới không bằng con đường trực tiếp mà trên cơ sở những tri thức đã biết từ trước Trong tư duy chúng ta thoát khỏi kinh nghiệm cảm tính, nhờ suy luận ta hiểu được cái không thể tri giác và biểu tượng Ví dụ như người công an điều tra không cần nhìn thấy hành động phạm tội của tội phạm, nhưng bằng những chứng cứ trực tiếp và gián tiếp tại hiện trường phạm tội có thể tìm ra các nghi can trong vụ án và tìm ra thủ phạm gây ra tội ác

+ Tư duy quan hệ mật thiết với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phương tiện của tư duy, nhờ có ngôn ngữ mà con người tiến hành các thao tác tư duy và sản phẩm của tư duy là những phán đoán, suy luận được biểu đạt bằng các từ ngữ, các câu nói Mỗi tư tưởng chỉ có thể tồn tại và xuất hiện trên cơ sở của các chất liệu ngôn ngữ, biểu tượng trong các từ và câu Ngôn ngữ như C.Mác đã nói: “Ngôn ngữ là hiện thực trực tiếp của tư tưởng” Nhờ ngôn ngữ của mình, con người có thể trao đổi, chuyển giao tư tưởng với những người khác, bổ sung sự hiểu biết cho nhau, kế thừa tri thức của thế hệ trước

+ Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính  26 : Nhà tâm lí học Nga X.L.Rubienstêin viết: “nội dung cảm tính bao giờ cũng có trong tư duy trừu tượng,

tựa hồ như làm thành chỗ dựa cho tư duy” (X.L.Rubienstêin, Tồn tại và ý thức

(tiếng nga) M 1957,tr.71), ngược lại tư duy và những kết quả của nó chi phối khả năng phản ánh của cảm giác, làm cho khả năng đó của con người tinh vi hơn, nhạy bén hơn, mang tính lựa chọn và trở nên có ý nghĩa hơn Vì lẽ đó Ph.Ăngghen viết: “nhập vào con mắt của chúng ta chẳng những có cảm giác mà còn có cả hoạt động tư duy của ta nữa” Quá trình tư duy liên hệ chặt chẽ với quá trình nhận thức cảm tính, nó bắt đầu nhận thức cảm tính và trong quá trình tư duy nhất thiết phải sử dụng những tư liệu của nhận thức cảm tính Con người nhờ tư duy mới phản ánh được những mối liên hệ bản chất và tất yếu, mới phản ánh được các quy luật Những mối liên hệ bản chất là những mối liên hệ làm cơ sở cho các mối liên hệ khác giữa các sự vật Tư duy phản ánh hiện thực dưới dạng khái quát khác với nhận thức cảm tính Chẳng hạn chúng ta quan sát thấy một nhóm người có lứa tuổi khác nhau, nghề nghiệp khác nhau, chủng tộc và giới tính khác nhau Tách ra cái chung vốn có của mọi người: Khả năng lao động, suy nghĩ, trao đổi tư tưởng với nhau nhờ ngôn ngữ, chúng ta khái quát các thuộc tính này và tạo ra khái niệm con người Như vậy chúng ta chuyển từ sự nhận thức những con người riêng lẻ tới khái niệm khoa học về con người Nhờ khái quát tư duy trừu tượng đi sâu vào hiện thực khách quan, vạch ra các quy luật vốn có của nó

+ Tư duy là sự phản ánh và tham gia tích cực vào quá trình cải biến thế giới khách quan Trong hoạt động thực tiễn biến đổi thế giới bên ngoài, con người nhận thức các quy luật và sử dụng chúng vì lợi ích của mình Tính tích cực của tư duy biểu hiện ở chỗ con người thực hiện khái quát về mặt lí luận, tạo ra các khái niệm và phán đoán, xây dựng các suy luận và giả thiết Dựa trên cơ sở của các tri thức đã biết, con người có khả năng tiên đoán, vạch ra kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, khoa học, giáo dục Tính tích cực của tư duy còn biểu hiện ở hoạt động sáng tạo của con người, ở khả năng tưởng tượng Tư duy định hướng, xác định, điều hoà mục đích, phương pháp và đặc trưng hoạt động thực tiễn của con người Tư duy giúp con người cải biến tri thức đó dưới dạng các phương tiện của ngôn ngữ tự

nhiên và bằng các kí hiệu của ngôn ngữ nhân tạo Ngôn ngữ này giữ vai trò rất quan trọng trong khoa học hiện đại

+ Quá trình tư duy đúng đắn sẽ đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng

1.2.1.3 Tƣ duy vật lí     7,15, 27

Quá trình tư duy vật lí một mặt tuân theo những quy luật chung của nhận thức,

một mặt phản ánh những đặc thù của bộ môn Bao gồm hai khâu cơ bản là:

- Đi từ thực nghiệm (quan sát, thí nghiệm, đo lường) trong một phạm vi hẹp, trừu tượng hoá và quy nạp để xây dựng lý thuyết

- Từ lý thuyết diễn dịch để rút ra các hệ quả, vận dụng giải thích các hiện tượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứng dụng mới trong thực tiễn

Quá trình tư duy này có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

Hình 1.1 Quá trình này gồm 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện

Tập hợp các sự kiện để từ đó suy ra mô hình của các sự kiện ấy Quá trình này vừa tập hợp, vừa phỏng đoán vừa linh cảm trực giác thấy được vấn đề

+ Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình từ các sự kiện

- Sau khi tập hợp các sự kiện riêng lẻ, nhờ phân tích và suy luận quy nạp, khái quát hoá xây dựng nên mô hình phản ánh tính chất sự việc, hiện tượng trong vật lý Đó là khái niệm, định luật Có hai loại mô hình:

Mô hình - Giả thiết trõu t-îng

Các sự kiện khởi đầuxuất phát

Kiểm tra - Thực nghiệm Các hệ quả logíc

- Mô hình hình ảnh: Xây dng mô hình cơ học có hình ảnh, phản ánh những dấu

hiệu bản chất nhất và cấu trúc của hiện tượng được nghiên cứu

- Mô hình dấu hiệu: Thường được biểu thị bằng lời, bằng toán học, bằng đồ thị

cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng (ta cần chú ý không phải hiện tượng vật lí nào cũng xây dựng được hai mô hình Bởi vì, với vật lí vi mô thì không thể dùng dấu hiệu vĩ mô để biểu thị tính chất của các hệ vi mô)

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn suy từ mô hình đến hệ quả

Đây là giai đoạn quan trọng vì: Từ mô hình có khả năng suy ra được các hệ quả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lập lại từ đầu quá trình tư duy (một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra tính chất đúng đắn của mô hình)

+ Giai đoạn 4: Kiểm nghiệm hệ quả bằng thực nghiệm

Giai đoạn này mở màn cho sự sáng tạo kỹ thuật Các công trình nghiên cứu cho thấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang mô hình Ở đó con người phải vận dụng tốt các thao tác tư duy, phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá Để thể hiện đặc tính của hoạt động tư duy trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo, Anhxtanh đưa ra sơ đồ sau:

Hình 1.2 E: Tập hợp các dữ kiện (thí nghiệm, cảm giác) Từ đó đưa ra hệ tiên đề A

A

E

S S‟ S‟‟

Từ hệ tiên đề đưa ra hệ quả (S, S‟,S‟‟) Giai đoạn này cần suy luận chặt chẽ Hệ quả này lại được kiểm nghiệm bằng thực nghiệm và lại là sự kiện cho chu trình sau Ta hiểu tư duy vật lí là sự quan sát các hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn Các hiện tượng vật lí trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên, thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lí dùng để đo lường các thuộc tính bản chất của sự vật, hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lí Mặt khác việc vận dụng những kiến thức vật lí khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lí xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người

Trong quá trình nhận thức vật lí như trên, con người sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lí luận, tư duy logic và những hình thức đặc thù của vật lí học như thực nghiệm, mô hình hoá

1.2.2 Đặc điểm tƣ duy vật lí của HS miền núi.   20, 21

Theo X.M.Aruchiunhian: Đặc trưng tâm lý dân tộclà những sắc thái dân tộc độc đáo của tình cảm và xúc cảm, là cách nghĩ và hành động, là những nét tâm lí bền vững của thói quen, là truyền thống được hình thành dưới ảnh hưởng những điều kiện của đời sống vật chất, những đặc điểm của con đường phát triển lịch sử của dân tộc nhất định và được biểu hiện trong đặc trưng văn hoá và sinh hoạt của dân tộc đó Điều này có nghĩa là mỗi dân tộc có một đặc điểm tâm lí riêng, mang tính chất xã hội, lịch sử

Đặc điểm quá trình nhận thức của HS dân tộc, miền núi: bao gồm những yếu tố đã ổn định và những yếu tố mới hình thành và phát triển trong quá trình dạy học và giáo dục Các nét tâm lí như ý chí rèn luyện, óc quan sát, trí nhớ, tính kiên trì, tính kỷ luật của HS miền núi không cao Việc học chưa được coi trọng vì thiếu động cơ thúc đẩy, quá trình chuyển hoá nhiệm vụ học tập, yêu cầu học tập diễn ra chậm chạp

Một trong những điều kiện quan trọng để trẻ em phát triển ngôn ngữ (với tư cách là phương tiện, công cụ của tư duy), là sự phụ thuộc vào sự phong phú của thế giới đồ vật và môi trường giao tiếp Do vậy đối với HS miền núi có vốn từ hạn chế, khả năng sử dụng tiếng việt còn thấp Do sống từ nhỏ trong không gian rộng, tiếp xúc nhiều với thiên nhiên nên nhận thức cảm tính của HS miền núi phát triển khá tốt Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu toàn diện, cảm tính, mơ hồ không thấy được bản chất của sự vật, hiện tượng Quá trình tri giác thường gắn với hành động trực tiếp, sờ mó, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hưng phấn xúc cảm ở HS Đối tượng tri giác của HS miền núi là các vật gần gũi như cây con, thiên nhiên Do vậy, tổ chức hình thức học tập với các em phải đa dạng, phong phú, tăng cường cách dạy học trực quan sẽ làm tăng hiểu biết cho HS, uốn nắn lệch lạc, tạo ra PP nhận thức cảm tính tích cực, làm tiền đề cho nhận thức ở mức độ chính xác hơn, cao hơn

Trạng thái chú ý của HS miền núi không bền khi giao tiếp, khi giao lưu, đặc biệt trong các giờ học chính khoá, các em rất hay quên và có sự “chú ý giả tạo” xuất

luật, nhưng thực chất HS không tập trung tư tưởng cũng không biểu hiện chán nản, phảm ứng hoặc hưng phấn Do vậy giờ học cần được tổ chức linh hoạt, có sự tham gia tích cực của HS, tăng cường dạy học có trọng tâm, trọng điểm

Đặc điểm nổi bật trong tư duy của một số HS miền núi là thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại suy nghĩ, ngại động não Trong học tập nhiều em không biết lật đi lật lại vấn đề, phát hiện thắc mắc, suy nghĩ thiếu sâu sắc về vấn đề học tập Nhiều em không hiểu bài nhưng không biết mình không hiểu ở chỗ nào Các em có thói quen suy nghĩ một chiều, dễ thừa nhận những điều người khác nói Khi nêu kết luận hay hiện tượng HS miền núi ít đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, ý nghĩa hoặc những diễn biến và hậu quả của các sự vật, hiện tượng đó Trong phạm vi bài trắc nghiệm có thể thấy tư duy của HS miền núi còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn Có thể sống trong điều kiện tự cấp, tự túc, cuộc sống ít va chạm, ít phức tạp, ít giao tiếp nên HS miền núi thường thoả mãn với những cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tư duy và óc phê phán còn hạn chế; khả năng tư duy trực quan – hình ảnh của HS miền núi tốt hơn khả năng tư duy trừu tượng – logic Những vấn đề đòi hỏi phải suy nghĩ trừu tượng và phức tạp, các em gặp khó khăn một phần do vốn ngôn ngữ phổ thông bị hạn chế

Về thao tác tư duy của HS miền núi: khả năng phân tích, tổng hợp và khái quát còn phát triển chậm, điểm yếu cơ bản là thiếu toàn diện khi các em phân tích, tổng hợp, khái quát Ví dụ khái niệm “tính cách nhân vật” được các em định nghĩa và mô tả là “các biểu hiện về hành vi hoạt động của nhân vật”, trong khi tính cách nhân vật còn được biểu hiện ở các mặt khác như tâm trạng, ngôn ngữ, dáng vẻ, trong quan hệ xã hội thì không được đề cập đến một cách đầy đủ Như vậy có thể nói các em mới chỉ nắm được một vài thuộc tính hoặc liên hệ bản chất của sự vật, hiện tượng có khi chỉ là do cảm xúc, vì vậy các em khó tổng hợp hoặc khó khái quát Như vậy có thể khái quát rằng với HS miền núi khả năng tư duy nói chung và khả năng tiến hành các thao tác trí óc nói riêng hình thành khó khăn

Quá trình tư duy thực chất là một quá trình hoạt động trên cơ sở sử dụng các thao tác tư duy để lĩnh hội khái niệm, tri thức, kỹ năng, kỹ xảo Sự lĩnh hội tri thức ở HS miền núi chỉ đạt tới mức gần trung bình Thực tế trong việc học các môn Toán, Lí, Hoá và khái niệm khoa học, HS miền núi thường cho rằng “khó hiểu” Điều này cho thấy rõ hơn việc HS hiểu và nắm vững khái niệm có sự phụ thuộc vào vốn kinh nghiệm sẵn có của họ

Từ sự phân tích đặc điểm nhận thức của HS miền núi qua các kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học  20,21, 27 đã cho thấy: Khả năng tư duy kinh nghiệm của HS miền núi đạt mức cao so với trình độ chung của lứa tuổi Khả năng tư duy lý luận còn thấp so với yêu cầu; trình độ các thao tác tư duy, khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát nhiều khi thiếu toàn diện, hệ thống Tri thức, thói quen được hình thành bằng con đường kinh nghiệm ảnh hưởng đến quá trình tiến hành các thao tác trí tuệ của HS miền núi Đồng thời những đặc điểm của quá trình nhận thức của HS miền núi chi phối mạnh mẽ các thuộc tính tâm lí khác như: Khả năng ghi nhớ có chủ định chậm được hình thành, khả năng tự điều chỉnh ghi nhớ có ý thức của HS còn yếu Do kinh nghiệm nghèo nàn, nên tưởng tượng của HS miền núi còn mờ nhạt, thiếu sinh động (thể hiện rõ nhất trong các bài văn) Đặc biệt sự tác động qua lại giữa quá trình nhận thức và sự phát triển ngôn ngữ của HS miền núi có một điểm hết sức cần lưu ý: Ngôn ngữ phát triển thì quá trình nhận thức cũng phát triển và nó làm cho vốn ngôn ngữ càng phong phú thêm Song đối với HS miền núi lại gặp khó khăn Như vậy ở một góc độ nhất định do HS miền núi phần đa là HS dân tộc thiểu số, nên khi ở gia đình các em thường sử dụng tiếng mẹ đẻ là tiếng dân tộc mình, khi đi học quá trình nhận thức, tiếp thu tri thức lại diễn ra bằng ngôn ngữ tiếng Việt Như vậy ở một góc độ nhất định, sự giao thoa ngôn ngữ gây khó khăn cho hoạt động nhận thức khi mà công cụ tư duy bị hạn chế

Nhìn chung, chất lượng học tập của HS miền núi còn thấp, tỉ lệ ra lớp thấp; điều kiện học tập của HS miền núi còn khó khăn, giáo dục miền núi còn nhiều vấn đề phải giải quyết đòi hỏi các giải pháp đồng bộ Nhiệm vụ giáo dục, dạy học ở miền

trình giáo dục phổ thông đang diễn ra đòi hỏi phải có định hướng và giải pháp cụ thể để giáo dục miền núi hoà nhập với mặt bằng chung của cả nước về chất lượng giáo dục

1.2.3 Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh THPT miền núi

Tiếp cận đối tượng học tập, cần thiết phải có các hình thức tổ chức dạy học và học tập phù hợp với đặc điểm của đối tượng Không có chuẩn riêng về dạy học cho HS miền núi, chỉ có sự dạy học thích hợp với từng đối tượng và người học thấy được ý nghĩa của việc học

1.2.3.1 Khái niệm phát triển tƣ duy. 15

Phát triển tư duy là bồi dưỡng cho HS cách suy nghĩ, phong cách làm việc, học

tập khoa học, rèn luyện các thao tác tư duy logic, tư duy biện chứng, rèn luyện các kĩ năng, phát triển ở họ tư duy khoa học, tư duy vật lí và năng lực vận dụng kiến thức vào các tình hưống khác nhau

1.2.3.2 Sự cần thiết phải phát triển tƣ duy. 15

- Yêu cầu của thời đại

Cách mạng khoa học và công nghệ tiếp diễn với nhịp độ cao, đã đặt ra nhiều vấn đề mới không chỉ trong các lĩnh vực khoa học – công nghệ mà cả những vấn đề rất chung, rất tổng quát như trong lĩnh vực tư duy và hoạt động kinh tế xã hội Mỗi phát minh xuất hiện kéo theo hàng loạt phát minh khác, nó được ứng dụng nhanh chóng vào kỹ thuật và sản xuất, đưa lại những thành tựu kì diệu cho con người Điều đó tác động trực tiếp đến mục tiêu, nội dung và phương thức dạy học; đồng thời, là đòi hỏi bức thiết phải phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ

Việc đào tạo người lao động cho xã hội hiện đại, không chỉ học tập trong nhà trường mà còn có khả năng tự học, tự hoàn thiện mình, nghĩa là "học một biết mười" Muốn vậy người HS phải có tư duy phát triển, có năng lực sáng tạo, có tri thức khoa học, sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu của thời đại

- Mục tiêu, nhiệm vụ của dạy học vật lí

Dạy học vật lí không chỉ truyền thụ hệ thống kiến thức cơ bản mà điều quan trọng hơn là xây dựng cho học sinh một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện ở PP suy nghĩ và làm việc, trong cách tiếp cận, giải quyết các vấn đề thực tiễn Đồng thời,

giỳp họ cú khả năng phỏt triển vốn hiểu biết đó cú, thấy rừ năng lực sở trường của mỡnh để lựa chọn nghề nghiệp, vươn lờn trong sự nghiệp khoa học và thớch ứng với sự phỏt triển của xó hội

Phỏt triển tư duy cú tỏc dụng thiết thực để học sinh chủ động xõy dựng, chiếm lĩnh kiến thức, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đú kiến thức của họ trở nờn vững chắc và sinh động Đồng thời, giỳp cho việc phỏt hiện và bồi dưỡng đội ngũ những người lao động cú trỡnh độ cao, những nhõn tài cho đất nước

- Yờu cầu của quỏ trỡnh nghiờn cứu vật lớ

Vật lí là một khoa học thực nghiệm, song vai trò lý thuyết ngày càng đ-ợc đề cao và phát triển, nó đi sâu nghiên cứu bản chất của đối t-ợng, tìm ra các quy luật chung, các lý thuyết và ứng dụng mới Vì vậy, càng đi sâu nghiên cứu các hiện t-ợng và bản chất của quá trình vật lí thì hệ thống các kiến thức càng phức tạp, hệ thống các ph-ơng pháp và kỹ năng càng phong phú, đòi hỏi HS phải có t- duy phát triển

Kiến thức vật lớ được hỡnh thành, phỏt triển và ứng dụng vào thực tiễn luụn luụn gắn liền với hoạt động tư duy và sỏng tạo của con người trong hoàn cảnh xỏc định Do đú, phỏt triển tư duy của HS vừa là mục đớch vừa là phương tiện trong nghiờn cứu và dạy học vật lớ ở trường phổ thụng

Trong quỏ trỡnh phỏt triển tư duy cho HS thỡ kiến thức và PP vật lớ đúng vai trũ rất lớn Quỏ trỡnh nghiờn cứu, ứng dụng cỏc phương trỡnh, cụng thức vật lớ vào thực tiễn, giải thớch cỏc hiện tượng, giải cỏc bài toỏn vật lớ kỹ thuật cú tỏc dụng rốn luyện cỏc thao tỏc tư duy và ngụn ngữ của HS

1.2.3.3 Rốn luyện cỏc thao tỏc tƣ duy   15, 27

* í nghĩa: Việc phỏt triển tư duy vật lớ cho HS trước hết là giỳp HS thu nhận bài

giảng một cỏch sõu sắc, khụng mỏy múc, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đú mà kiến thức cỏc em thu nhận được sẽ sõu sắc hơn Trong quỏ trỡnh nhận thức, HS chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi tư duy tớch cực của bản thõn HS được phỏt triển Nhờ sự hướng dẫn của GV, cỏc em biết phõn tớch và khỏi quỏt tài liệu cú nội dung, sự kiện cụ thể và rỳt ra kết luận cần thiết

Tư duy càng phỏt triển cao bao nhiờu thỡ càng cú nhiều khả năng lĩnh hội tri thức một cỏch cú hiệu quả và sõu sắc bấy nhiờu HS càng cú khả năng vận dụng tri thức

trong quá trình tiếp thu tri thức và vận dụng tri thức Các kết quả hoạt động tư duy của HS được biểu hiện ra trong quá trình lĩnh hội tri thức mới, tri thức mới này lại quyết định tiến trình phát triển sau này của tư duy

Hơn nữa, việc phát triển tư duy HS còn có tác dụng to lớn là tạo ra một kỹ năng và thói quen làm việc có suy nghĩ, có PP, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS trong hoạt động sáng tạo này

Do đó, việc dạy học trong nhà trường chúng ta hiện nay có xu hướng ngày càng phát huy tính tích cực của HS trong quá trình thu nhận tri thức mới

Trong dạy học vật lí, một mặt HS phải quan sát thực tiễn, tìm hiểu các sự kiện, mặt khác phải thực hiện các phép suy luận thông qua việc phân tích, quan sát, so sánh, tổng hợp và khái quát hoá các hiện tượng, các đối tượng vật lí mà rút ra mối quan hệ phổ biến khách quan, nhờ thế mà “khám phá” ra chân lí mới Do đó trong dạy học vật lí GV cần tổ chức tốt quá trình bồi dưỡng và phát triển tư duy cho các em, tức là cần rèn luyện các thao tác tư duy cơ bản trong quá trình nhận thức vật lí

- Rèn luyện các thao tác tƣ duy logic hình thức

Quá trình dạy học vật lí cần tập luyện cho HS cách suy nghĩ, vận dụng các thao tác tư duy logic, nghĩa là sử dụng các thao tác: Phân tích, tổng hợp, so sánh, hệ thống hóa, trừu tượng hóa và cụ thể hóa … trong khi giải các bài tập vật lí, ôn luyện, làm thí nghiệm …

- Thao tác phân tích: Là thao tác dùng trí óc chia nhỏ đối tượng thành các bộ

phận để nghiên cứu, chia cái toàn thể ra thành từng phần hoặc tách ra từng thuộc tính, từng cạnh khía riêng biệt để nghiên cứu Thao tác này được sử dụng phổ biến để tìm hiểu các hiện tượng vật lí, kết quả thí nghiệm, các bài toán, làm rõ ý nghĩa vật lí của biểu thức, phương trình vật lí…

- Thao tác tổng hợp: Là thao tác dùng trí óc liên hợp các bộ phận của hiện tượng

hay vật thể, các dấu hiệu hay thuộc tính của chúng lại để tìm ra một điều chung; xác lập được mối quan hệ giữa chúng với nhau Việc suy nghĩ về cách giải thích hiện tượng, tiến hành thí nghiệm, trình tự cho việc giải bài toán… là tiến hành thực hiện thao tác tổng hợp

- Thao tỏc so sỏnh: Là thao thỏc dựng trớ úc tỡm ra cỏc dấu hiệu thuộc tớnh giống

nhau hoặc khỏc nhau của cỏc sự vật, hiện tượng, cỏc quỏ trỡnh Thao tỏc so sỏnh được sử dụng trong hỡnh thành cỏc giả thuyết khoa học, quỏ trỡnh khỏi quỏt húa cỏc sự kiện, hiện tượng, trong ụn tập, hệ thống húa kiến thức vật lớ… Nú giỳp khắc sõu, hiểu rừ kiến thức toàn diện và tổng quỏt hơn

- Thao tỏc hệ thống húa: Là thao tỏc dựng trớ úc tập hợp, liệt kờ sắp xếp cỏc yếu

tố kiến thức kỹ năng, tiến hành phõn tớch, so sỏnh, tổng hợp cỏc yếu tố, từ đú hệ thống húa kiến thức, kỹ năng Việc hệ thống húa được tiến hành thường xuyờn trong tất cả cỏc bài học vật lớ, nú là cơ sở cho việc nghiờn cứu tài liệu mới, giải bài tập, tiến hành thớ nghiệm thực hành…

- Thao tỏc trừu t-ợng hóa: Là thao tác dùng trí óc phân biệt những tính chất căn

bản của một nhóm các sự vật, hiện t-ợng, loại bỏ những thuộc tính phụ và khái quát những tính chất căn bản ấy bằng sự trừu t-ợng khoa học, biểu hiện trong những khái niệm và phạm trù khoa học; trừu t-ợng hóa đ-ợc sử dụng phổ biến khi nghiên cứu khái niệm, định luật, thuyết vật lí, các t- t-ởng vật lí

- Rốn luyện cỏc thao tỏc tƣ duy logic biện chứng

Cỏc hiện tượng và quỏ trỡnh vật lớ cần được khảo sỏt phự hợp với sự phỏt triển biện chứng, điều đú cú nghĩa là khi nghiờn cứu và giảng dạy kiến thức vật lớ cần phõn tớch toàn diện, sắp xếp chỳng trong mối liờn hệ tương hỗ, trong sự phỏt triển lịch sử, thống nhất và mõu thuẫn nội tại của chỳng

Rốn luyện tư duy logic biện chứng chớnh là bồi dưỡng PP tư duy căn cứ vào những đặc thự của từng đối tượng, sử dụng phộp biện chứng, tớnh quy luật để xem xột cỏc đối tượng Núi cỏch khỏc là rốn luyện cỏch suy nghĩ cú cơ sở khoa học, phản ỏnh hiện thực trong sự vận động và phỏt triển khụng ngừng của chỳng

Vỡ vậy, cần cho HS nghiờn cứu cỏc sự vật và hiện tượng từ nhiều mặt khỏc nhau, trong mối liờn hệ phụ thuộc, tớnh quy luật, tớnh chuyển húa và bảo toàn giữa chỳng… Chỉ rừ cho HS thấy sự nhận thức khoa học bắt đầu từ sự nghiờn cứu cỏi riờng, rồi nõng lờn cỏi đặc thự và sau nữa là đến cỏi phổ biến Song người ta cú thể

sử dụng cái chung để giải thích và dự đoán cái riêng, đồng thời cái chung cũng tồn tại trong cái riêng

Trong dạy học vật lí, cần rèn luyện cho HS tư duy vật lí, tư duy khoa học kỹ thuật, PP suy luận logic chặt chẽ hệ thống, nhất quán và có căn cứ đầy đủ Chú ý đến cấu trúc logic, tiến trình của bài học, đặc điểm đối tượng của HS nhằm phát huy tối đa tính chủ động tích cực học tập của họ Đó là những yếu tố đảm bảo cho việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

- Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho học sinh

Ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy Mỗi khái niệm vật lí được biểu đạt

bằng một từ, một định nghĩa, định luật vật lí được phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp

Tuy kiến thức vật lí rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, qui tắc, định luật vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể chú ý rèn luyện cho HS quen dần Cụ thể như: Để mô tả một hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng cho loại hiện tượng đó Ví dụ: mô tả chuyển động

cơ học, cần đến các thuật ngữ để chỉ quĩ đạo (thẳng, cong, tròn…), chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động (vận tốc)…Định nghĩa một đại lượng vật lí thường có hai

phần: Một phần nêu lên đặc điểm định tính và một phần nêu lên đặc điểm định lượng; một định luật vật lí thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra

Trong vật lí học, nhiều khi vẫn dùng các từ ngữ như trong ngôn ngữ hàng ngày nhưng có một nội dung phong phú và chính xác hơn Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu họ tập sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày

Để cho HS có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì GV phải luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho HS Chính trong quá trình tái tạo các khái niệm, phát hiện các định luật vật lí, HS phải thực hiện các thao tác Những thao tác tư duy lại diễn ra trong đầu HS, cho nên GV không thể quan sát được mà uốn nắn trực tiếp Mặt khác HS cũng không thể quan sát được

hành động trí tuệ của GV mà bắt trước Bởi vậy GV có thể sử dụng những cơ s.ở định hướng sau đây để giúp HS có thể tự lực thực hiện những thao tác tư duy đó a GV tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn hành động, nhận thức xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập

b GV đưa ra những câu hỏi để định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy hay PP suy luận hành động trí tuệ thích hợp

c GV phân tích câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa

d GV giúp HS khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận logíc dưới dạng những quy tắc đơn giản

1.2.3.4 Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lí          6,7,16,18, 27

a- Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS

Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra ở trong đầu HS Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi HS tự giác mang hết sức mình để thực hiện Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có sự giải đáp ngay, khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới Lúc đó HS ở trạng thái hơi căng thẳng, vừa hưng phấn khao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt được một trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói rằng : HS được đặt vào „„Tình huống có vấn đề‟‟ Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài, chẳng hạn : Khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tươi đẹp Những sự kích thích này không được thường xuyên, bền vững và phụ thuộc nhiều vào hoàn cảnh của mỗi HS

Nhu cầu hứng thú có thể nảy sinh ngay trong quá trình học tập, nghiên cứu một môn học, một bài học, nghĩa là từ nội bộ môn học, từ mâu thuẫn nội tại của quá trình nhận thức

Sau đó xác định phương án tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của HS trong mỗi tiết học cụ thể Tức là xác định logic của quá trình dạy học hay con đường dẫn đến

được tri thức, kỹ năng, kỹ xảo một cách sâu sắc, vững chắc đồng thời đạt hiệu quả giáo dục cao

* Xây dựng tình huống có vấn đề

Tạo ra tình huống có vấn đề là một PPDH nhằm kích thích hứng thú học tập của HS Để phát triển được tư duy cho HS thì trước hết phải kích thích được hứng thú học tập, tính ham hiểu biết, tò mò khoa học của các em Những công trình nghiên cứu cho thấy rằng: Chỉ có hứng thú với một hoạt động nào đó mới đảm bảo cho hoạt động ấy tích cực Nếu như một HS không hứng thú với việc làm mô hình thì các em sẽ không tham gia vào việc làm mô hình ấy hoặc làm với thái độ tắc trách, chiếu lệ Kết quả kiểu lao động ấy sẽ rất tồi tệ Ta đã biết, hoạt động trí tuệ trước hết phải có động có, từ đó các em mới đầu tư hết năng lực, trí tuệ của mình và nỗ lực để giải quyết những vấn đề mà các em hứng thú Hứng thú đối với việc lĩnh hội tri thức do nhiều điều kiện quy định: Nội dung tài liệu học tập, mục đích lĩnh hội phần kiến thức đó Nhưng phần nhiều là do sự hứng thú, do PP giảng dạy bộ môn quyết định Do đó trong giảng dạy vật lý nói chung và trong trong sử dụng thí nghiệm và các PTDH hiện đại nói riêng, tuỳ theo nội dung của từng phần, người ta đã đưa ra nhiều cách để kích thích hứng thú học tập của HS Ví dụ như: Đưa HS vào tình huống có vấn đề, kích thích tính tò mò ham hiểu biết của các em, nêu vai trò của tri thức trong đời sống và kỹ thuật

Vậy vấn đề và tình huống có vấn đề trong dạy học là gì ?

+ Vấn đề là một khó khăn mà con người ý thức được Muốn khắc phục được khó khăn đó thì phải tìm tòi những tri thức mới hoặc hành động mới Vấn đề trong dạy học dùng để chỉ những nhiệm vụ nhận thức mà người HS không thể giải quyết được chỉ bằng những kinh nghiệm sẵn có Vấn đề chứa đựng những mâu thuẫn về nhận thức Đó là mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức và kỹ năng đã có với yêu cầu tiếp thu kiến thức mới và kỹ năng mới Chính mâu thuẫn đó thức đẩy sự vận động của tư duy, kích thích HS tìm cách giải quyết vấn đề Đó là động lực thức đẩy sự nhận thức sáng tạo các kiến thức và kỹ năng mới Ban đầu những mâu thuẫn trên còn mang tính khách quan, nhưng sau khi được HS tiếp thu và ý thức được mâu thuẫn đó thì nó biến thành cái chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ HS thành một vấn đề cần nhận thức

+ Tình huống có vấn đề xuất hiện trên cơ sở phát hiện ra mâu thuẫn giữa tri thức cũ về đối tượng đang tìm hiểu, hay giữa phương thức giải thích cũ với những dữ liệu mới thu được mà HS không thể làm sáng tỏ được, trên cơ sở hiểu biết cũ hoặc phương thức cũ Khi HS phát hiện ra mâu thuẫn và ý thức được mâu thuẫn đó thì họ có nhu cầu tìm tòi cách giải quyết Điều đó có tác dụng thúc đẩy tư duy tiến lên nhằm vạch ra những quy luật cơ bản của hiện tượng nào đó Tình huống có vấn đề phải bao hàm trong bản thân nó một yếu tố tâm lý nào đó, thể hiện ở tính mới lạ, tính không bình thường, tính không rõ ràng Nó có tác dụng kích thích hứng thú học tập của HS Vậy đưa HS vào tình huống có vấn đề là giai đoạn bước đầu trên con đường giúp HS tích cực thu nhận tri thức Việc nhìn thấy vấn đề khó khăn hơn rất nhiều so với việc tìm ra phương án giải quyết vấn đề Do đó nghệ thuật của GV là biết xây dựng hệ thống tình huống có vấn đề trong giờ học Đảm bảo những điều kiện nhằm giải quyết những vấn đề đó và hướng dẫn HS vào con đường tự lực giải quyết các vấn đề đã đặt ra Quá trình đó không những giúp cho HS thu được kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn được rèn luyện năng lực tự nhận thức và phát triển tư duy sáng tạo Trong giảng dạy vật lý người ta thường đưa ra các tình huống có vấn đề sau :

* Tình huống ngạc nhiên, bất ngờ: HS đứng trước một hiện tượng xảy ra theo

một chiều hướng trái với suy nghĩ thông thường (có tính chất nghịch lí, hầu như khó tin được đó là sự thực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý và có nhu cầu lí giải, phải bổ sung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình

* Tình huống phát triển: HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một

phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải được tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới Phát triển hoàn thiện vốn kiến thức của mình luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ Ngoài ra như Risa Fâyman nói đó cũng là con đường phát triển của khoa học Quá trình phát triển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức mới, kỹ năng mới, PP mới), nhưng trong quá trình đó vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kỹ năng và PP đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫn không thể giải quyết được bằng vốn hiểu biết cũ

* Tình huống lạ: HS đứng trước một hiện tượng là có những nét đặc biệt lôi

cuốn sự chú ý của họ mà họ chưa thấy bao giờ

* Tình huống bế tắc: HS đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy nhưng

không hiểu vì sao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ họ được giao nhiệm vụ phải tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng nhưng chưa biết dựa vào đâu

* Tình huống không phù hợp: Chủ thể ở trạng thái băn khoăn, nghi hoặc, khi gặp

sự trái ngược với lẽ thường, với kết quả có thể rút ra được từ căn cứ lí lẽ đã có Do đó cần xét lại để có căn cứ lý lẽ thích hợp hơn (tức là cần có mô hình thích hợp hơn) Cách giải quyết tình thế này là phân tích cái sai, tìm ra cách hiểu phù hợp với khoa học

* Tình thế đối lập: Chủ thể ở trạng thái bất đồng quan điểm, khi gặp một cách giải

thích có vẻ logic nhưng lại xuất phát từ một căn cứ lí lẽ sai trái với lí lẽ đã được chấp nhận Cần bác bỏ căn cứ lí lẽ sai lầm đó để bảo vệ căn cứ lí lẽ đã được chấp nhận (tức là phê phán, bác bỏ mô hình không hợp thức, bảo vệ mô hình hợp thức đã có)

* Tình huống phán xét: Chủ thể ở trạng thái nghi vấn khi gặp cách giải quyết với

các căn cứ lí lẽ khác nhau, cần xem xét, kiểm tra các căn cứ lí lẽ đó (tức là cần kiểm tra hợp thức hoá mô hình đã được đề cập)

* Tình huống lựa chọn: Chủ thể ở trạng thái cân nhắc suy tính khi lựa chọn một

PP thích hợp nhất trong điều kiện xác định để giải quyết vấn đề

Phương hướng cơ bản của việc tổ chức tình huống học tập là việc GV mô tả một tình huống hay đặt ra một nhiệm vụ cho HS Trong quá trình dạy học để đảm bảo phát triển tư duy vật lí cho HS khi sử dụng đồng thời thí nghiệm và phương tiện CNTT giáo viên cần xây dựng được các tình huống có vấn đề để gây hứng thú học tập cho HS như đã nêu trên và trong bài giảng, sau khi đặt vấn đề thì không phải sau đó dạy hoàn toàn bằng PP thuyết trình cũng sẽ không phát triển được tư duy cho HS Do vậy, để đảm bảo phát triển được tư duy vật lí cho HS, đồng thời xây dựng được hứng thú học tập cho các em, thì trong suốt quá trình thực hiện các thí nghiệm vật lí và các phương tiện CNTT trong giờ học, GV phải thường xuyên xây dựng được các tình huống có vấn đề Sau đó GV là người tổ chức cho HS nghiên cứu, tìm cách giải quyết vấn đề đã nêu ra Tiến hành phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT như thế sẽ luôn đặt HS vào trạng thái chủ động làm việc, suy nghĩ, tìm tòi cách giải quyết vấn đề nên tư duy HS luôn hoạt động và phát triển

b Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh

Việc làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS có ý nghĩa quan trọng, để GV có thể biết được mức độ hiểu biết của HS về vấn đề cần nghiên cứu Thông qua hệ thống

câu hỏi trắc nghiệm đúng, sai để kiểm tra đánh giá mức hiểu nông – sâu, chính các hay chưa chính xác Từ đó GV có căn cứ để đưa ra mục tiêu cho tiết dạy sao cho phù hợp và đạt kết quả cao nhất, kích thích được tư duy của HS phát triển

c Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tượng học sinh

Vật lý học đưa vào trường phổ thông không phải là vật lý học được trình bày dưới dạng hiện đại nhất của khoa học, bởi nếu như vậy thì nhiều khi HS không thể hiểu được Hơn nữa ta lại yêu cầu HS phải tự lực hoạt động để xây dựng, chiếm lĩnh khoa học Bởi vậy, GV phải tìm một con đường thích hợp phù hợp với trình độ HS để học sinh có thể làm được việc ấy Mặc dù nhiều khi vật lí học trong nhà trường phổ thông đơn giản, dễ hiểu hơn vật lí trong khoa học thực sự nhưng không được trái với khoa học hiện đại Trong quá trình học lên các lớp trên, kiến thức của HS sẽ được hoàn chỉnh, bổ sung thêm, tiếp cận ngày càng gần hơn với vật lí khoa học hiện đại

d Tập dượt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lý

Để rèn luyện tư duy vật lý cho HS, thì tốt nhất là tập dượt cho họ giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính các phương pháp của các nhà vật lý Việc hiểu và vận dụng được một PP khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lí cụ thể Việc dạy cho HS phương pháp nhận thức khoa học tách rời khỏi quá trình nghiên cứu chính môn học đó là một việc rất ít hiệu quả Chính trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lí, GV làm cho họ hiểu nội dung của các PP vật lí và sử dụng PP này ở những mức độ thích hợp, tuỳ theo trình độ của HS và điều kiện của nhà trường Sau một số lần áp dụng các PP nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hoá thành một trình tự các giai đoạn của mỗi PP, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lí của HS Những PP nhận thức chủ yếu hay dùng trong hoạt động nhận thức vật lý ở trường phổ thông là: PP thực nghiệm và PP mô hình

đ Rèn luyện ngôn ngữ vật lý cho học sinh

Như ta đã biết, ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy Mỗi khái niệm vật lý được biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lý được phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp Tuy kiến thức vật lý rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể giúp chú ý rèn luyện cho HS quen dần

Để mô tả một loại hiện tượng, cần có những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng của loại hiện tượng đó Ví dụ : Để mô tả tương tác giữa các vật cần đến thuật ngữ lực, chỉ sự nhanh hay chậm của vật cần thuật ngữ tốc độ (vận tốc)

Định nghĩa một đại lượng vật lí thường gồm hai phần : Một phần nêu lên đặc điểm định tính (đại lượng này đặc trưng hay biểu thị một đặc tính nào của sự vật hiện tượng) và một phần nêu lên đặc điểm định lượng (đại lượng này đo bằng cách nào, quan hệ với các đại lượng khác theo công thức nào)

Một định luật vật lí thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra Ví dụ : Định luật bảo toàn cơ năng nêu lên mối quan hệ giữa động năng và thế năng của vật tại các vị trí, thời điểm khác nhau hay định luật một Niu-tơn nêu lên điều kiện để một vật đứng yên hay chuyển động thẳng đều

Đặc biệt đáng chú ý là, nhiều khi trong vật lý, vẫn dùng những từ ngữ thường dùng trong ngôn ngữ hàng ngày, nhưng có một nội dung phong phú và chính xác hơn Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới, cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu họ tập sử dụng một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày

1.3 ĐỊNH LUẬT TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.3.1 Khái niệm về định luật vật lí.   15,32

Theo Lênin: Khái niệm về quy luật là một trong những mức độ nhận thức của con người, về sự thống nhất và sự liên hệ phụ thuộc lẫn nhau, và sự toàn bộ của một quá trình trong vũ trụ Định luật là phản ánh của vật chất tồn tại trong vận động Định luật vật lí là sự phản ánh mối liên hệ bản chất có tính quy luật khách quan, ổn định chi phối một số sự vật, hiện tượng và các thuộc tính vật lí của chúng Các định luật thường là phản ánh các mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí xác định trong những điều kiện nhất định Chúng hoạch định, chi phối sự tồn tại của các hiện tượng vật lí cụ thể Các hiện tượng trong tự nhiên tuy muôn màu muôn vẻ nhưng không xảy ra một cách hỗn loạn mà tuân theo những quy luật nhất định, nghĩa là trong những điều kiện xác định, hiện tượng sẽ xảy ra trong mối quan hệ nào đó được mô tả thông qua các đại lượng vật lí có liên quan

Giảng dạy định luật vật lí là quá trình tổ chức hoạt động nhận thức để học sinh nắm vững nội dung định luật, nhận thức được cụ thể tính qui luật của tự nhiên, hiểu được giá trị và vận dụng nó trong sản xuất đời sống, đồng thời phát triển tư duy khoa học và hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất

1.3.2 Vai trò của định luật vật lí. 15

Vai trò của định luật vật lí rất quan trọng và nó được thể hiện ở một số đặc điểm sau: + Tính quy luật khách quan: Mọi hiện tượng trong vũ trụ đều diễn ra có quy luật ngoài ý muốn chủ quan của con người Các hiện tượng và các thuộc tính vật lí trong những điều kiện xác định có mối liên hệ biện chứng được lặp đi lặp lại, phản ánh tính qui luật của định luật vật lí Điều này có nghĩa là trong những điều kiện nhất định, định luật phải đúng ở mọi nơi, mọi lúc và cho thấy phạm vi tác dụng của các định luật vật lí không giống nhau

+ Tính khái quát: Định luật vật lí là kết quả của một quá trình khảo sát các đối tượng vật lí, nghiên cứu các đặc trưng, mối liên hệ của các đại lượng vật lí từ các số liệu, sự kiện thực tế hoặc thí nghiệm, bằng con đường quy nạp hay diễn dịch với sự khái quát cao độ Định luật vật lí là bước phát triển tiếp theo cao hơn và tất yếu của các khái niệm, nó được trình bày bằng mệnh đề biểu đạt mối liên hệ giữa các đại lượng trong điều kiện xác định, thường được diễn đạt thông qua các biểu thức hoặc phương trình toán học chính xác, rõ ràng

+ Tính phổ biến: Định luật vật lí luôn phản ánh đúng đắn một thực tế khách quan có thể rộng hay hẹp của thế giới tự nhiên, nó chung cho hàng loạt các hiện tượng và được ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống, sản xuất Các định luật vật lí có mối liên quan mật thiết với các khoa học khác, là cơ sở phát triển của nhiều ngành kỹ thuật tiên tiến và công nghệ mới Nó giúp con người có thêm sức mạnh nhận thức và cải tạo thế giới tự nhiên

+ Tính phát triển: Các định luật vật lí là do con người xây dựng nên để phản ánh các quy luật của thực tế khách quan Sự phản ánh đó không thể đầy đủ, chính xác ngay từ đầu mà hoàn thiện dần theo trình độ nhận thức của con người Các định luật vật lí

phương tiện thực nghiệm càng tinh vi hiện đại thì nội dung một số định luật càng được mở rộng thêm, đính chính hoặc bổ sung hoàn chỉnh

1.3.3 Con đường để hình thành định luật vật lí.   15, 29

Trong việc dạy học kiến thức về một định luật vật lí cần đảm bảo cho HS hiểu rõ

định luật vật lí đó đề cập mối liên hệ của các đại lượng vật lí nào và trong điều kiện cụ thể nào Thí dụ như định luật II Niu-tơn đề cập mối liên hệ giữa gia tốc mà vật thu được với lực tác dụng lên vật và với khối lượng của vật, xét trong điều kiện hệ quy chiếu quán tính Định luật bảo toàn cơ năng nêu lên đặc điểm cơ năng (tổng động năng và thế năng của vật) trong điều kiện hệ chỉ chịu tác dụng của các lực thế Mặt khác khi nghiên cứu từng hiện tượng vật lí và khi hệ thống hoá kiến thức, học sinh phải hiểu rõ trong hiện tượng này có tồn tại mối liên hệ xác định nào, hay hiện tượng này bị chi phối bởi định luật vật lí nào

Trong việc dạy học kiến thức về một định luật vật lí, việc xác lập mối liên hệ cụ thể (được phản ánh trong nội dung của định luật đó), có thể thực hiện theo các cách khác nhau tuỳ thuộc đặc điểm nội dung của kiến thức cụ thể Việc xây dựng kiến thức về định luật vật lí dựa trên kiến thức về các đại lượng vật lí có liên quan Ngược lại, kiến thức về định luật vật lí giúp cho việc hiểu sâu sắc ý nghĩa của các đại lượng vật lí và nhiều khi việc xây dựng kiến thức về một đại luợng vật lí diễn ra gần như đồng thời với việc xây dựng kiến thức về một định luật vật lí tương ứng Các định luật vật lí được hình thành và có phạm vi tác dụng không giống nhau nên không thể vạch ra một sơ đồ chung cho việc giảng dạy tất cả các định luật vật lí trong chương trình ở trường phổ thông Tuy nhiên, có thể vận dụng các con đường điển hình hình thành các định luật vật lícho học sinh như sau:

- Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực nghiệm - Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết - Đạt tới định luật xuất phát từ những mệnh đề lí thuyết tổng quát đã biết

1 Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực nghiệm:

Sự nhận thức định luật vật lí thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực

nghiệm tồn tại trong sự phát triển của vật lí học và trong dạy học, ở một số lớn các

trường hợp trong giai đoạn đầu của quá trình nhận thức khoa học Lúc đó, kiến thức khoa học chưa nhiều và còn tản mạn, chưa thành hệ thống chặt chẽ Tuy nhiên, bằng cách này sẽ tạo cho HS khả năng có thể tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nhận thức, nhận biết được những dấu hiệu cảm tính của chúng Đó là điểm xuất phát và cũng là tiêu chuẩn để biết xem điều mà ta nhận thức được có phải là chân lí không Song quan sát trực tiếp bao giờ cũng chỉ thu được những biểu hiện bên ngoài rời rạc của sự vật, hiện tượng xảy ra trong những điều kiện nhất định Do vậy cần phải tiến hành một phép qui nạp để rút ra các thuộc tính bản chất, những mối liên hệ có tính qui luật, nghĩa là khái quát hoá thành một định luật vật lí Ta có thể nhận thấy điều này khi xem xét các định luật vật lí được đưa vào chương trình vật lí phổ thông, đặc biệt ở cấp trung học cơ sở

2 Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết:

Con đường nhận thức định luật vật lí thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết diễn ra theo các giai đoạn sau:

a- Giai đoạn 1: Quan sát thu thập các cứ liệu thực nghiệm ( thông qua quan sát tự nhiên, thông qua thí nghiệm, qua kinh nghiệm đã tích luỹ được từ trước) Ở giai đoạn này học sinh phải mô tả bằng lời hiện tượng đã quan sát được và những điều kiện trong đó hiện tượng diễn ra

b- Giai đoạn 2: Khái quát hoá những kết quả quan sát được, làm nổi bật cái chung, cái bản chất, cái giống nhau trong các sự vật, hiện tượng cụ thể, phân biệt những điều kiện không cơ bản với những điều kiện cơ bản, trong đó hiện tượng diễn ra

c- Giai đoạn 3: Giải thích những những kết quả quan sát được Ở giai đoạn này có thể xảy ra hai trường hợp:

- Học sinh giải thích được kết quả quan sát nhờ vận dụng những kiến thức, những định luật đã biết Quá trình nhận thức kết thúc với sự giải thích này Hoạt động nhận thức đi đến giải thích được một hiện tượng mới nhưng không đem lại một định luật mới

- Học sinh đã vận dụng tất cả những kiến thức, những định luật đã biết để giải

Hiện tượng diễn ra do một tính chất mới của sự vật, một qui luật mới của hiện tượng mà trước đây ta chưa biết Lời phỏng đoán đó là một giả thuyết Phát biểu một giả thuyết, có nghĩa là phát biểu một mệnh đề, mà nhờ vận dụng nó có thể giải thích được hiện tượng mới quan sát được Quá trình nhận thức cần phải được tiếp tục để xác định xem giả thuyết đó có đúng đắn không Trong thực tế học sinh có thể đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau để giải thích cùng một hiện tượng, khi đó cần thảo luận, kiểm tra, rồi chọn ra một giả thuyết có nhiều triển vọng nhất, đó là biểu hiện của tư duy sáng tạo của học sinh, giáo viên cần khuyến khích

d- Giai đoạn 4: Kiểm tra sự đúng đắn của giả thuyết

Thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lí, vì vậy, kiểm tra sự đúng đắn của một giả thuyết chính là kiểm tra xem giả thuyết đó có phù hợp với thực tiễn hay không! Thực tiễn này phải quan sát được trong tự nhiên hay trong các thí nghiệm Có hai trường hợp xảy ra:

+ Kiểm tra trực tiếp ngay giả thuyết trong thực tiễn không thông qua một suy luận trung gian nào cả Ví dụ: Để kiểm tra giả thuyết “vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ”, ta có thể lấy từng cặp hai vật bất kỳ nặng, nhẹ khác nhau và thả cho rơi cùng một lúc ở cùng một độ cao: Hòn đá với cái lá, cả tờ giấy và nửa tờ giấy…

+ Kiểm tra thông qua một hệ quả rút ra từ giả thuyết nhờ suy luận toán học hay suy luận lôgic Nếu sự suy luận được thực hiện chặt chẽ, đúng đắn thì giữa giả thuyết và hệ quả có mối liên hệ bản chất Hệ quả phù hợp với thực tiễn thì có nghĩa là giả thuyết phản ánh đúng thực tiễn, ngược lại thì giả thuyết là sai, phải bác bỏ Như vậy, sau khi rút ra hệ quả bằng suy luận lý thuyết, ta phải bố trí thí nghiệm thích hợp để kiểm tra xem hệ quả dự đoán có xảy ra trong thực tế không Tất nhiên, hệ quả ở đây phải khác với hiện tượng ban đầu đã biết, đã được dùng làm những sự kiện xuất phát để xây dựng giả thuyết Trong trường hợp thí nghiệm khẳng định điều dự đoán trong hệ quả thì giả thuyết cũng được khẳng định và được coi là chân lý, là định luật

e- Giai đoạn 5: Vận dụng định luật vào thực tiễn