Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức phần quang hình học vật lí 11 nâng cao bằng phương pháp thực nghiệm luận văn thạc sĩ giáo dục học

1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật lí phổ thơng vật lí thực nghiệm, phương pháp nhận thức nghiên cứu vật lí quan trọng PPTN Chuyển hóa phương pháp nghiên cứu vật lí thành PPDH vật lí hướng dạy học tích cực dạy học vật lí trường phổ thơng Dạy học vật lí PPTN vận dụng cách phổ biến nhà trường nước phát triển Ở nước ta năm gần đổi PPDH vật lí theo tư tưởng lấy người học làm trung tâm – theo định hướng phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển tư khoa học lực sáng tạo học sinh Với lí tơi lựa chọn đề tài “Tổ chức hoạt động dạy học số kiến thức phần " Quang hình học” Vật lí 11 nâng cao phương pháp thực nghiệm” Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lượng dạy học số kiến thức phần “Quang hình học” Vật lý 11 nâng cao phương pháp thực nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: - Phương pháp thực nghiệm Vật lí - Quá trình dạy học Vật lý 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Dạy học số kiến thức phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT phương pháp thực nghiệm Giả thuyết khoa học Nếu triển khai thực dạy học số kiến thức phần “Quang hình học” vật lí 11 nâng cao theo phương pháp thực nghiệm cách hợp lý nâng cao chất lượng học tập vật lí HS Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu PPTN nghiên cứu khoa học vật lí dạy học Vật lí trường THPT 5.2 Nghiên cứu bước PPTN sử dụng dạy học Vật lí 5.3 Thiết kế số tiến trình dạy học phần “Quang hình học” vật lí 11 nâng cao theo PPTN 5.4 Thực nghiệm sư phạm học thiết kế để kiểm chứng giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu từ sách, báo, mạng internet dạy học phương pháp thực nghiệm để giải vấn đề đặt luận văn 6.2 Phương pháp điều tra: Tìm hiểu thực tế dạy học trường THPT, trao đổi kinh nghiệm với giáo viên, thăm dò học sinh để tìm hiểu tình hình dạy học vật lý 6.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu sử dụng dạy học PPTN THPT mơn Vật lí 6.4 Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết thực nghiệm sư phạm Đóng góp luận văn - Góp phần làm sáng tỏ sở lý luận sở thực tiễn dạy học phương pháp thực nghiệm môn vật lý trường THPT - Xây dựng tiến trình dạy học PPTN số học cụ thể phần “Quang hình học” Vật lí 11 nâng cao Cấu trúc luận văn Mở đầu Nội dung Chương Cơ sở lý luận thực tiễn dạy học vật lí PPTN trường THPT Chương Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức phần “Quang hình học” phương pháp thực nghiệm Chương Thực nghiệm sư phạm Kết luận Phụ lục Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỂN DẠY HỌC VẬT LÍ BẰNG PPTN Ở TRƯỜNG THPT 1.1 PPNT TN nghiên cứu vật lí 1.1.1 Phương pháp nhận thức khoa học Phương pháp nhận thức khoa học phạm trù nằm phạm trù phương pháp dùng để tập hợp thủ pháp, thao tác trí tuệ thực hành mà người phải theo để đạt đến chân lý khoa học Paplop định nghĩa phương pháp nhận thức khoa học sau: “Phương pháp nhận thức khoa học quy luật vận động nội tư người, xem phản ánh chủ quan giới khách quan Nói khác đi, phương pháp nhận thức khoa học xem quy luật khách quan đem cấy vào nhận thức người người sử dụng cách có ý thức có kế hoạch làm vũ khí để giải thích cải tạo giới” [10] Điều chứng tỏ phạm trù phương pháp nhận thức khoa học vừa mang tính khách quan vừa mang tính chủ quan Và rút nhận xét sau: - Phương pháp tách rời nội dung, mà phải phù hợp nội dung Để tiếp nhận phần nội dung phải có phương pháp đặc thù - Phương pháp nhận thức khoa học thống biện chứng tính khách quan tính chủ quan Khác với kiến thức khoa học đơn mang tính khách quan, kiến thức phương pháp nhận thức khoa học nhiều mang tính chủ quan trừu tượng Không thể bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học cho HS giảng lý thuyết phương pháp luận, hành động nhận thức mà khơng có khái quát thành phương pháp cho HS - Sự liên hệ biện chứng nội dung phương pháp dẫn đến dạy phương pháp nhận thức khoa học tách rời nội dung khoa học mà phải lồng vào - Quá trình nhận thức khoa học hoạt động có mục đích Vì dạy học phương pháp nhận thức khoa học cần làm tính mục đích học Việc tạo nhu cầu nhận thức điều kiện cần để thực dạy học phương pháp nhận thức khoa học Căn vào mức độ phổ biến phạm vi ứng dụng phương pháp mà chia làm ba nhóm nhận thức khoa học [10], [12], [14] sau: - Phương pháp triết học: Là phương pháp chung phổ biến áp dụng cho lĩnh vực nhận thức Chúng bao gồm phương pháp lôgic biện chứng, phương pháp lý luận nhận thức: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá…; cặp phạm trù ba phép biện chứng vật; suy luận lơgíc - Phương pháp riêng rộng: Là nhóm phương pháp áp dụng cho số ngành khoa học, số đoạn trình nhận thức - Phương pháp riêng hẹp: Là phương pháp áp dụng cho phận ngành khoa học số ngành khoa học 1.1.2 Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu vật lý nhà khoa học 1.1.2.1 Phương pháp thực nghiệm Có hai cách hiểu khác khái niệm PPTN Vật lý, [12], [14]:  Cách thứ nhất: Cho PPTN khâu tiến hành thí nghiệm kiểm tra có để đo đạc đạt độ xác cao đại lượng Vật lý Như PPTN khâu thí nghiệm Vật lý Cách hiểu làm giảm vai trị PPTN q trình nhận thức Đây cách hiểu PPTN theo nghĩa hẹp  Cách thứ hai: Cho PPTN theo nghĩa rộng bao gồm tất khâu trình nhận thức từ việc đặt vấn đề sở, kiện thực nghiệm quan sát, đến khâu đề giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, xử lý kết rút kết luận vấn đề nghiên cứu Cách hiểu thứ hai PPTN với vai trị vị trí trình phát triển Vật lý học, PPTN bồi dưỡng cho học sinh cần hiểu với nội hàm  Phương pháp thực nghiệm bao gồm yếu tố sau: - Đặt vấn đề sở quan sát kiện thực nghiệm - Đề xuất giả thuyết - Suy hệ lôgic từ giả thuyết - Xác lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hệ giả thuyết - Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết - Rút kết luận xác nhận hay bác bỏ giả thuyết 1.1.2.2 Vai trò phương pháp thực nghiệm nghiên cứu vật lý Galilê xem ông tổ PPTN, người bác bỏ giả thuyết sai lầm thí nghiệm Vật lý, với thí nghiệm tiếng tháp Piza (Italia), người hướng ống kính thiên văn chế tạo để quan sát chuyển động hành tinh chứng minh giả thuyết hệ nhật tâm Cơpecnic, ơng vận dụng PPTN cách hệ thống nêu thành phương pháp vật lý Đánh giá vai trò thực nghiệm, Anhxtanh viết: “Tất nhận thức giới thực xuất phát từ thực nghiệm hoàn thành thực nghiệm” [1] Vai trò thực nghiệm phản ánh chu trình nhận thức sáng tạo Razumopxki (sơ đồ 1), [15] Ơng phân tích sơ đồ sau: “Mỗi chu trình bắt đầu việc lựa chọn nhóm kiện từ quan sát Người nghiên cứu đề giả thuyết chất chung chúng Giả thuyết cho phép tiên đốn kiện chưa biết Tính chất đắn giả thuyết kiểm tra thực nghiệm Nếu hệ giả thuyết mơ hình xuất phát thực nghiệm chứng minh mơ hình nêu cơng nhận phản ánh tính chất tượng nghiên cứu Nếu kết thực nghiệm phủ định giả thuyết mơ hình nêu cần phải thay đổi Mơ hình Hệ Sự kiện Thực nghiệm Sơ đồ Như vậy, theo Razumopxki, thực nghiệm luôn điểm xuất phát thước đo tính đắn lý thuyết khoa học PPTN dùng hoạt động nhận thức mô tả giới, nhằm trả lời câu hỏi: “Hiện tượng xảy nào, tuân theo quy luật nào, điều kiện hồn cảnh nào?” Việc giải thích chế tượng, trả lời câu hỏi mảnh đất phương pháp lý thuyết, nhiệm vụ nhà vật lý lý thuyết Tuy nhiên kết luận mà Vật lý lý thuyết nêu để giải thích giới coi chân lý chừng thực nghiệm chứng minh Như xét toàn thể, để xây dựng tri thức khoa học Vật lý cần đến thực nghiệm PPTN công nhận phương pháp Vật lý học 1.1.2.3 Cấu trúc tính chất phương pháp thực nghiệm a Cấu trúc phương pháp thực nghiệm Ta xuất phát từ sơ đồ Bunseman Razumopxki (Sơ đồ 2) [10] Một trình nhận thức khoa học đầy đủ diễn theo giai đoạn sơ đồ Thực tiễn điểm xuất phát mục đích cuối nhận thức khoa học để hành động thực tế quy luật Từ thực tiễn xuất tượng, vật mà lý trí người chưa giải thích với tri thức kinh nghiệm có Con người tìm cách trả lời cho câu hỏi Khi xuất vấn đề nhận thức (cũng vấn đề xuất sở lý thuyết có, việc nghiên cứu hệ lý thuyết có làm xuất vấn đề mới) Thực tiễn Vấn đề Lý thuyết Định luật Giả thuyết Hệ Sơ đồ Để trả lời câu hỏi khoa học đặt ra, người nghiên cứu thao tác tư trực giác khoa học để đề giả thuyết Giả thuyết thể phán đốn lơgic mà tính chân thực dạng (tiềm tàng) Từ giả thuyết, nhà khoa học suy luận lôgic suy luận tốn học suy hệ lơgic kiểm tra tính đắn hệ Việc kiểm tra tiến hành thí nghiệm Một giả thuyết chứng minh, giả thuyết trở thành chân lý khoa học (hay tri thức khoa học) Tri thức vận dụng vào thực tiễn; trình vận dụng lại làm xuất đề tiếp theo; chu trình nghiên cứu lại bắt đầu mức độ cao hơn, hoàn thiện Khi khoa học chưa phát triển, nhà nghiên cứu đồng nghiệp thực tất giai đoạn q trình nghiên cứu, chí họ chế tạo dụng cụ để quan sát Khi khoa học phát triển, việc nghiên cứu chuyên mơn hố, nhà nghiên cứu làm việc lĩnh vực liên quan đến giai đoạn chu trình nêu, có nhà Vật lý thực nghiệm, có nhà Vật lý lý thuyết Các nhà Vật lý nghiên cứu họ biết rõ vị trí chu trình nhận thức Cịn HS tiếp nhận tri thức khoa học, họ khơng biết giai đoạn nào, thông tin công việc mà họ làm có tính chất họ thân cấu trúc hoạt động Điều làm hạn chế nhiều lực tự nhận thức sáng tạo HS Vận dụng nhận thức Razumopxki vào trình nhận thức Vật lý PPTN, tham khảo ý kiến Buseman, luận văn tiễn sĩ mình, Phạm Thị Phú cho hoạt động nhận thức Vật lý theo phương pháp thực nghiệm hiểu theo nghĩa đầy đủ biểu diễn theo sơ đồ sau (Sơ đồ 3), [10]: 1’ Vấn đề Giả thuyết Hệ lôgic Thí nghiệm kiểm tra Tri thức Thực tiễn Sơ đồ - Các “cung” 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, hoạt động cấu thành hoạt động nhận thức - Các “đỉnh” sơ đồ mục đích hành động Tồn hoạt động hướng vào mục đích chung tri thức Vật lý bao gồm: Định luật; thuyết Vật lý vận dụng chúng vào hoạt động thực tiễn  Đề xuất vấn đề nghiên cứu Mục đích hành động nêu vấn đề; phát biểu vấn đề thành câu hỏi nhận thức 10 - Các thao tác: Quan sát thực tiễn, ghi chép số liệu quan sát, so sánh phân tích tổng hợp sở tri thức có kết hợp với trực giác nhận điều chưa giải giải chưa triệt để - Việc đề xuất vấn đề nghiên cứu việc làm khó khăn mà khơng phải làm Phải người am hiểu rõ lịch sử vấn đề, say mê tìm tịi nghiên cứu, có óc phán đốn nghi ngờ Ln nhìn nhận vật, tượng từ nhiều phía đặc biệt đặt câu hỏi ngược lại Khoa học sản phẩm tinh thần người dũng cảm, ham hiểu biết, tò mò, dám nghi ngờ (kể vấn đề xem hiển nhiên nhất) Lôgic hành động đề xuất giả thuyết phức tạp; có kết hợp quan sát, tư logic trực giác  Hình thành giả thuyết khoa học Theo Anhxtanh [12], [14] nhận thức khoa học diễn theo sơ đồ sau (sơ đồ 4) Ông viết rõ: - Chúng ta có liệu  , liệu trực tiếp kinh nghiệm cảm tính - A tiên đề, từ suy kết luận, mặt tâm lý A dựa sở  , không tồn đường lôgic từ  đến A Chỉ tồn quan hệ trực giác (tâm lý) liên hệ lặp lại Hệ tiên đề A   Các hệ suy từ tiên đề ' Sơ đồ " ... Giả thuyết khoa học Nếu triển khai thực dạy học số kiến thức phần ? ?Quang hình học? ?? vật lí 11 nâng cao theo phương pháp thực nghiệm cách hợp lý nâng cao chất lượng học tập vật lí HS Nhiệm vụ nghiên... khoa học vật lí dạy học Vật lí trường THPT 5.2 Nghiên cứu bước PPTN sử dụng dạy học Vật lí 5.3 Thiết kế số tiến trình dạy học phần ? ?Quang hình học? ?? vật lí 11 nâng cao theo PPTN 5.4 Thực nghiệm. .. góp luận văn - Góp phần làm sáng tỏ sở lý luận sở thực tiễn dạy học phương pháp thực nghiệm môn vật lý trường THPT - Xây dựng tiến trình dạy học PPTN số học cụ thể phần ? ?Quang hình học? ?? Vật lí 11