Bồi dưỡng tư duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh thông qua việc phát triển bài tập chương lượng tử ánh sáng vật lý 12 nâng cao

Trờng đại học vinh Khoa vật lý === === CÔNG THị HUYềN Bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh thông qua việc phát triển bài tập chơng lợng tử ánh sáng vật lý 12 nâng cao khóa luận tốt nghiệp đại học Vinh, 2010 1 LI CM N Em xin by t lũng bit n sõu sc ti cụ giỏo Thc s Nguyn Th Nh ó tn tỡnh giỳp em hon thnh lun vn ny. Em xin chõn thnh cm n Ban ch nhim khoa Vt lý, cỏc thy cụ giỏo trong khoa ó giỳp , to iu kin thun li cho em trong quỏ trỡnh hc tp, nghiờn cu ti trng. Em cng xin gi li cm n ti nhng ngi thõn trong gia ỡnh, bn bố ó ng viờn, giỳp giỳp em hon thnh lun vn ny. Vinh, thỏng 5 nm 2010 Sinh viờn Cụng Th Huyn Mở đầu 1. Lí do chọn đề tài Đất nớc đang bớc vào giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa với mục tiêu đến năm 2020, Việt Nam sẽ từ một nớc nông nghiệp về cơ bản trở thành một nớc công nghiệp, hội nhập với cộng đồng quốc tế. Nhân tố quyết định thắng lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là con ngời - là nguồn nhân lực của Việt Nam. Nghị quyết hội nghị lần thứ IV BCH TW Đảng Cộng sản Việt Nam (khóa IV - năm 1993) nêu rõ: Mục tiêu giáo dục - đào tạo phải hớng vào việc đào tạo những con ngời tự chủ, sáng tạo, có năng lực giải quyết những vấn đề thờng gặp, qua đó góp phần tích cực thực hiện mục tiêu lớn của đất nớc. 2 Vì vậy, phơng hớng đổi mới phơng pháp dạy học là làm cho HS học tập tích cực, chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động. Phải làm sao trong mỗi tiết học, HS phải đợc suy nghĩ nhiều hơn, thảo luận nhiều hơn, hoạt động nhiều hơn. Đây chính là tiêu chí, là thớc đo đánh giá sự đổi mới phơng pháp dạy học. Trong dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng, bài tập là một công cụ rất quan trọng, hỗ trợ đắc lực cho việc củng cố tri thức, sáng tạo ra tri thức mới, mở rộng kiến thức, rèn luyện tính tự lực cho HS. Qua bài tập, HS vận dụng đợc những kiến thức khái quát, trừu tợng vào những hiện tợng cụ thể làm cho t duy linh hoạt, sáng tạo của HS đợc phát triển. Tuy nhiên trong thực tế dạy học BTVL ở trờng phổ thông hiện nay, thời lợng các tiết bài tập ở lớp không nhiều, nên thông thờng GV ra bài tập và HS chỉ giải những bài tập đó sao cho ra đợc kết quả. Nh vậy, HS học một cách rất thụ động, năng lực làm việc không cao, trong khi đó lợng kiến thức mà các em phải nắm rất nhiều. Để khắc phục vấn đề này đỏi hỏi GV làm thế nào để thông qua một bài tập HS có thể thấy đợc hình ảnh của nhiều bài tập khác. Làm đợc điều đó, không những HS lĩnh hội kiến thức chắc chắn sâu sắc, chặt chẽ, có hệ thống mà còn rút ngắn thời gian nghiên cứu bài tập, phát triển năng lực t duy của HS. Chơng Lợng tử ánh sáng là một chơng đóng vai trò quan trọng trong ch- ơng trình vật lý 12 THPT. Cùng với chơng Tính chất sóng ánh sáng giúp HS hoàn thiện bức tranh về bản chất của ánh sáng - đó là lỡng tính sóng - hạt. Lợng bài tập phần này rất nhiều và tơng đối mới lạ đối với HS. Xuất phát từ những lí do trên, dới sự hớng dẫn của cô giáo - Thạc sĩ Nguyễn Thị Nhị, em đã chọn đề tài Bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh thông qua việc phát triển bài tập chơng Lợng tử ánh sáng vật lý 12 nâng cao làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục đích của đề tài 3 Nghiên cứu tiến trình phát triển bài tập chơng Lợng tử ánh sáng chơng trình vật lý 12 nâng cao vào dạy học nhằm bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh. 3. Giả thiết khoa học Nếu phát triển BTCB thành BTPH và xây dựng tiến trình hớng dẫn HS giải bài tập theo sự phát triển đó một cách hợp lí thì sẽ bồi dỡng đợc t duy linh hoạt, sáng tạo cho HS, nâng cao hiệu quả dạy học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận về vai trò của BTVL trong dạy học vật lý - Nghiên cứu lý thuyết và bài tập chơng Lợng tử ánh sáng trong chơng trình vật lý 12 và trong các tài liệu tham khảo. - Nghiên cứu lý thuyết về phát triển BTVL trong dạy học. - Xây dựng hệ thống bài tâp cơ bản chơng Lợng tử ánh sáng. - Đề xuất phơng án phát triển bài tập chơng Lợng tử ánh sáng - Thực nghiệm s phạm để kiểm tra tính hiệu quả của kế hoạch đã đề xuất. - Xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm. 5. Đối tợng nghiên cứu - Lý thuyết về bài tập vật lý. - Dạy học BTVL ở chơng Lợng tử ánh sáng theo hớng bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho HS. 6. Phơng pháp nghiên cứu * Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết. - Nghiên cứu tài liệu về dạy học nhằm bồi dỡng t duy sáng tạo cho HS. - Nghiên cứu cơ sở lý luận của BTVL. 4 - Nghiên cứu chơng trình SGK, sách bài tập và sách tham khảo để phân tích tính logic, nội dung các kiến thức ở chơng Lợng tử ánh sáng lớp 12 THPT. * Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm. - Xây dựng một số phơng án mẫu để phát triển BTCB thành BTPH ở ch- ơng Lợng tử ánh sáng và thực hiện một số phơng án đó vào dạy học để kiểm tra giả thiết khoa học của đề tài. * Phơng pháp thống kê toán học. Phơng pháp này dùng để xử lý kết quả thực nghiệm s phạm, từ đó rút ra kết luận. 7. Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung của khóa luận gồm 3 chơng: Chơng 1. Cơ sở lí luận của việc bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh trong dạy học bài tập vật lý. Chơng 2. Xây dựng và phát triển hệ thống bài tập chơng Lợng tử ánh sáng - Vật lý 12 nâng cao nhằm bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh Chơng 3. Thực nghiệm s phạm. 5 CHƯƠNG 1 CƠ Sở Lí LUậN CủA VIệC bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho HọC SINH TRONG DạY HọC BàI TậP VậT Lý 1.1. Năng lực t duy sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học 1.1.1. Khái niệm về t duy T duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu đợc vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán những thuộc tính, hiện tợng, quan hệ mới [7]. Trong quá trình nhận thức vật lý, HS luôn phải sử dụng các thao tác t duy nh phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tợng hóa và cụ thể hóa [8]. Phân tích - tổng hợp là hai mặt của một quá trình t duy thống nhất. Phân tích là sự chia cái toàn bộ (các sự vật, hiện tợng vật lý phức tạp) thành các yếu tố riêng lẻ (các bộ phận, các tính chất, các mối liên hệ), giúp HS tìm hiểu sâu sự vật, hiện tợng nhằm hiểu đợc bản chất đối tợng nghiên cứu. Quá trình tổng hợp là sự sắp xếp các số liệu, sự kiện lộn xộn, rời rạc, đa dạng thu thập đợc qua nghiên cứu lí luận và khảo sát thực tiễn thành những sự vật, hiện tợng và quá trình hoàn chỉnh, thống nhất. Tổng hợp là một dạng của hoạt động sáng tạo th- ờng gặp trong thực tiễn. So sánh là một thao tác t duy quan trọng trong quá trình tìm ra cái mới. Nhờ so sánh ngời ta có thể phát hiện sự giống nhau và khác nhau giữa các hiện tợng, sự biến đổi của chúng qua thời gian và không gian. Trong dạy học vật lý vận dụng sự so sánh - tơng tự có thể giúp HS tìm ra đợc bản chất của các đại l- ợng vật lý. Trừu tợng hóa - khái quát hóa là hoạt động chủ yếu trong quá trình t duy. Trừu tợng hóa là hoạt động trí tuệ nhằm lựa chọn và rút ra những gì là của chung và bản chất của một số đối tợng. Đối với HS, quá trình trừu tợng hóa diễn 6 ra trên cơ sở phân tích, so sánh. Khái quát hóa nhằm gom những đối tợng có cùng thuộc tính chung và bản chất vào một nhóm. Sự cụ thể hóa cũng có vai trò quan trọng nh trừu tợng hóa, nhờ cụ thể hóa mà phát hiện ra những biểu hiện trong thực tế của các trừu tợng khoa học. 1.1.2. Khái niệm về năng lực Theo tâm lí học, Năng lực là thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con ngời có thể hoàn thành tốt đẹp một loại hành động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhng vẫn đạt kết quả cao [7]. Năng lực đợc thể hiện ở trình độ học vấn, sự phát triển trí tuệ, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, hệ thống tri thức, và sự trải nghiệm cuộc sống Mặc dù, năng lực của mỗi cá nhân một phần dựa trên cơ sở t chất, nhng chủ yếu, năng lực đợc hình thành, phát triển và thể hiện trong hoạt động tích cực của con ngời dới tác động của rèn luyện, học tập và giáo dục. Nh vậy, năng lực của HS sẽ là đích cuối cùng của quá trình dạy học. Bởi vậy, những yêu cầu về năng lực của HS cần đợc đặt đúng chỗ của chúng trong mục đích dạy học. 1.1.3. Khái niệm về sáng tạo Theo định nghĩa trong từ điển Tiếng Việt, Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có [13]. Quan điểm triết học xem Sáng tạo là quá trình hoạt động của con ngời tạo ra những giá trị vật chất và tinh thần mới về chất. Theo tâm lí học, Sáng tạo, đó là năng lực tạo ra những giải pháp mới, hoặc duy nhất cho một vấn đề thực tiễn và hữu ích [10]. Sự sáng tạo thờng xuất hiện trớc tiên ở dạng ý tởng, dạng t duy diễn ra trong óc con ngời. Sau đó, năng lực sáng tạo cho phép thực hiện ý tởng, biến ý tởng thành hiện thực thông qua một chuỗi hành động cụ thể, từ các thao tác t duy đến hành động kĩ thuật chân tay. Từ các nghiên cứu thực nghiệm và nhiều nghiên cứu khác, các nhà tâm lí học đã cho biết: Sáng tạo là một tiềm năng vốn có của mỗi ngời, khi gặp dịp thì 7 bộc lộ, cần tạo cho HS những cơ hội đó. Sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực hoạt động vật chất và tinh thần của con ngời. Mỗi ngời có thể luyện tập để phát triển óc sáng tạo trong lĩnh vực hoạt động của mình. Tính sáng tạo thờng liên quan đến tính tự giác, tích cực, chủ động, độc lập, tự tin. Sự sáng tạo là hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập của con ngời. 1.1.4. Các phẩm chất quan trọng của t duy sáng tạo Quá trình sáng tạo của con ngời thờng bắt đầu từ một ý tởng mới, bắt nguồn từ t duy sáng tạo của mỗi ngời. Theo sự tổng hợp của nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả về t duy sáng tạo thì t duy sáng tạo đợc xác định bởi chất lợng hoạt động trí tuệ ở mức độ cao với các phẩm chất quan trọng của t duy. Các phẩm chất đó là: Tính mềm dẻo của t duy Tính linh hoạt của t duy Tính độc đáo của t duy Tính nhạy cảm của t duy 1.1.5. Năng lực t duy sáng tạo của học sinh Năng lực sáng tạo là khả năng sáng tạo những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra đợc cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [7]. Năng lực sáng tạo đợc thể hiện rõ nét nhất ở khả năng t duy sáng tạo, là đỉnh cao nhất của hoạt động trí tuệ của con ngời. T duy sáng tạo là hạt nhân của sự sáng tạo cá nhân, đồng thời là mục tiêu cơ bản của giáo dục. Đối với HS, NLTDST trong vật lý thể hiện ở sự quan sát hiện tợng, phân tích hiện tợng phức tạp thành những bộ phận đơn giản; xác lập giữa chúng những mối quan hệ, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và định lợng của các hiện tợng và các đại lợng vật lý; dự đoán các kết quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu đợc vào thực nghiệm. 1.2. Bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh trong dạy học BTVL 1.2.1. Bài tập vật lý 8 Bài tập là một trong những phơng tiện dạy học vật lý rất quan trọng. Thời gian dành cho việc sử dụng phơng tiện này chiếm một tỷ trọng khá lớn so với toàn bộ chơng trình. Trong thực tế dạy học, BTVL đợc hiểu là một vấn đề đợc đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và phơng pháp vật lý [6]. Hiểu theo nghĩa rộng, thì mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với HS. Sự t duy định hớng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập. Nhiều tài liệu lý luận dạy học vật lý coi BTVL là một trong những phơng tiện thực hành [9]. 1.2.2. Vai trò của BTVL trong dạy học ở trờng THPT Giải BTVL là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và đợc tiến hành nhiều nhất trong hoạt động dạy học. Vì vậy, BTVL có tầm quan trọng đặc biệt trong việc hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng và tìm tòi kiến thức cho HS. Vật lý là một môn khoa học giúp HS nắm đợc quy luật vận động của thế giới vật chất và BTVL giúp HS hiểu rõ những quy luật ấy, biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều trờng hợp, mặc dù ngời GV có trình bày kiến thức một cách mạch lạc, hợp logic thì đó chỉ là điều kiện cần chứ cha đủ để HS hiểu và nắm sâu sắc kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các BTVL dới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. BTVL có thể đợc sử dụng nh là phơng tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho HS, nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc. BTVL là một phơng tiện rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống. Đặc biệt, khi giải BTVL dới hình thức trắc nghiệm khách quan đòi hỏi HS phải nhớ lại các kiến thức một 9 cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chơng và nhiều cấp học và phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể. BTVL là một phơng tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện t duy, bồi dỡng phơng pháp nghiên cứu khoa học cho HS. Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do BTVL đặt ra, HS phải sử dụng các thao tác t duy nh phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tợng hóađể giải quyết vấn đề, do đó t duy của HS có điều kiện để phát triển. BTVL là một phơng tiện để ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả. Ngoài ra BTVL còn là cơ hội để GV đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lí thuyết cha có điều kiện để đề cập, qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho HS. Thông qua việc giải BTVL có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt nh tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vợt khó BTVL là phơng tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS một cách chính xác. 1.2.3. Phân loại BTVL Bài tập vật lý có thể đợc phân loại theo nhiều cách: a. Dựa vào nội dung Có thể có các loại BTVL: + BTVL theo các đề tài của tài liệu vật lý: Bài tập cơ học Bài tập quang học Bài tập nhiệt học BTVL nguyên tử và hạt nhân. Bài tập điện học . + Bài tập có nội dung cụ thể và bài tập có nội dung trừu tợng. + Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp. + Bài tập có nội dung lịch sử. + Bài tập vui. b. Theo phơng thức cho điều kiện hoặc phơng thức giải Có thể phân loại thành các loại sau: 10 . học vinh Khoa vật lý === === CÔNG THị HUYềN Bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh thông qua việc phát triển bài tập chơng lợng tử ánh sáng vật. việc bồi dỡng t duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh trong dạy học bài tập vật lý. Chơng 2. Xây dựng và phát triển hệ thống bài tập chơng Lợng tử ánh sáng