Ứng dụng công nghệ thông tin để tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực trong dạy học vật lý nâng cao

Cơ sở lý luận của việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực, tự lực

Tâm lý học phát triển là nền tảng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực và tự lực. Để có thể tổ chức hoạt động nhận thức vật lý cho HS một cách tích cực và tự lực, một mặt phải hướng hoạt động đó phỏng theo quá trình hoạt động nhận thức vật lý của các nhà khoa học, mặt khác phải dựa trên các kết quả nghiên cứu của tâm lý học phát triển. Lý thuyết của Piaget nhấn mạnh rằng: HS giữ một vai trò rất tích cực trong việc thích nghi với môi trường. Sự thích nghi bắt đầu từ lúc ra đời như là kết quả của sự phát triển tự nhiên về mặt sinh học và kinh nghiệm với thế giới. Ban đầu trẻ em dựa vào các cấu trúc sinh học vốn có của cơ thể thực hiện các hoạt động tự phát của toàn bộ cơ thể, tạo nên sự cân bằng qua cơ chế đồng hoá và điều ứng để thích nghi với môi trường, hoàn cảnh và suy rộng ra là với các tác động bên ngoài từ xã hội vào bản thân đứa trẻ. Phát triển tâm lý tựu trung lại là sự phát triển trí tuệ cùng với tình cảm, xúc cảm, bao gồm quá trình nảy sinh, hình thành và phát triển qua các giai đoạn cảm giác - vận động, tiền thao tác, thao tác cụ thể, thao tác hình thức, qua quá trình nội tâm hoá, xuất tâm và đều nhằm vào việc tạo lập các cấu trúc tâm lý ở các trình độ khác nhau, cùng nhằm vào mục đích là đồng hoá, điều ứng, thích nghi và cân bằng. Piaget cho rằng: sự phát triển do con người tạo ra bằng cách là đưa quá trình cân bằng từ thấp lên cao, đạt đến đỉnh cao là các cấu trúc logic – toán, có khi ông gọi là cân bằng nhận thức.Cân bằng tâm lý không phải chỉ là cân bằng nhận thức được tạo ra theo cơ chế thao tác với đỉnh cao là thao tác tượng trưng, thao tác khái niệm mà còn là, hay chủ yếu là cân bằng được tạo ra theo cơ chế hoạt động: quá trình cân bằng được tạo ra bởi các hành động thực tiễn gắn bó, bao gồm cả hành động trí tuệ. Cân bằng không phải chỉ để con người sống mà còn chính là để tạo lập ra cuộc sống, sáng tạo ra các giá trị mới. Những kết luận chính của các công trình nghiên cứu tâm lý học trẻ em cống hiến cho giáo dục học có liên quan đến tính chất của sự phát triển trí tuệ. Một mặt, sự phát triển này đề cập chủ yếu đến các hoạt động của chủ thể và tự hoạt động cảm giác - vận động đến các thao tác hoá không suy giảm và tự phát. Mặt khác, khả năng thao tác hoá đó không phải được hình thành sẵn, nhất thành bất biến mà cũng không thể giải thích được chỉ bằng những đóng góp bên ngoài của thực nghiệm hoặc của sự truyền đạt của xã hội; nó là sản phẩm của sự cấu tạo liên tiếp và yếu tố chính của sự xây dựng đó là một sự giữ cân bằng những sự tự điều hoà, cho phép bổ cứu những sự không ăn khớp tạm thời, giải quyết vấn đề và khắc phục những khủng hoảng hoặc những mất cân bằng với một sự xác lập thường xuyên những cấu trúc mới.[30]. Như vậy Piaget đã nghiên cứu quá trình phát triển trí tuệ với phương pháp tiếp cận duy vật biện chứng, tạo nên một cơ sở khoa học khá chắc chắn cho tâm lý học phát triển: tri thức nảy sinh từ hành động. Vưgôtski nghiên cứu vấn đề dạy học và sự phát triển trí tuệ trong lứa tuổi HS một cách độc đáo và có hiệu quả với lý thuyết về “vùng phát triển gần” do ông đề xuất. Vưgôtski cho rằng: sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã hội, chủ yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ, đặc biệt trong bối cảnh tương tác với những người khác. Điều đó có nghĩa là: xã hội tạo ra cơ sở cho sự phát triển nhận thức. Theo ông, chỗ tốt nhất cho sự phát triển nhận thức là vùng phát triển gần. Vùng đó là khoảng nằm giữa trình độ phát triển hiện tại được xác định bằng trình độ độc lập giải quyết vấn đề và trình độ gần nhất mà các em có thể đạt được với sự giúp đỡ của người lớn hay bạn hữu khi giải quyết vấn đề. Như vậy vùng phát triển gần là khoảng trống giữa nơi mà một người đang đứng khi giải quyết vấn đề và nơi mà người đó cần phải tìm đến một. cách tự lực hoặc với sự giúp đỡ của người khác. Dạy học cần đón trước sự phát triển của HS. Việc giảng dạy nào đi trước sự phát triển mới là việc giảng dạy tốt. Như vậy, sự phát triển nhận thức đạt kết quả tốt nhất khi HS phải đi qua vùng phát triển gần thông qua việc lập luận, tranh luận với bạn hữu hoặc người lớn tuổi. Để nắm được một công việc, đầu tiên HS có thể hiểu một phần của công việc đó, nhưng nhờ có giải thích, biểu diễn, hướng dẫn của người khác, HS hiểu toàn bộ công việc. Một khi HS đã đạt được sự hiểu biết toàn bộ công việc, họ sẽ phải vượt qua vùng phát triển gần và có thể độc lập thực hiện công việc đó. Học thuyết về vùng phát triển gần dẫn đến một kết luận quan trọng khác: chỉ có sự dạy học đi trước sự phát triển mới là dạy học tốt. Quá trình dạy học được tổ chức đúng đắn sẽ dẫn đến sự phát triển trí tuệ của trẻ em, làm cho một loạt quá trình phát triển sống động lên, mà có lẽ nói chung, không diễn ra ngoài dạy học. Vận dụng lý thuyết của Jean Piaget và Lev Vưgotsky trong việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức của HS một cách tích cực và tự lực. Những điều quan trọng nhất khi vận dụng lý thuyết phát triển trí tuệ của Piaget và Vưgôtski trong việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức vật lý của HS một cách tích cực và tự lực thể hiện ở các hoạt động như:. - Tổ chức tình huống học tập trong đó tạo nên sự mất cân bằng - xuất hiện mâu thuẫn - về mặt nhận thức[38]. - Điều khiển, dẫn dắt HS giải quyết mâu thuẫn nhận thức một cách tự lực và sáng tạo[38]. - Vận dụng kiến thức mới vào giải quyết các tình huống tương tự, trong tự nhiên, trong kỹ thuật,. một cách tự lực và sáng tạo. a) Tổ chức tình huống học tập trong đó làm xuất hiện mâu thuẫn về mặt nhận thức (sự mất cân bằng giữa những kiến thức, quan niệm, phương pháp - hoặc hệ thống những kiến thức, quan niệm của HS về thế giới tự nhiên với những đối tượng đang nghiên cứu (tính chất, mối quan hệ… trong hiện tượng, quá trình vật lý có thể quan sát được hay suy luận ra được). Để trình độ tư duy ở HS phát triển thì trong hoạt động tư duy của họ không chỉ đơn thuần xảy ra quá trình đồng hoá các kiến thức mới, phương pháp mới (ở cùng bậc cụ thể, chi tiết), mà hết sức quan trọng là phải xảy ra quá trình tự thích nghi,. trong đó có sự tự bổ sung và biến đổi quan điểm, cấu trúc hệ thống kiến thức, phương pháp nhận thức. Để có sự tự bổ sung, biến đổi quan điểm, cấu trúc hệ thống kiến thức, phương pháp nhận thức thì trong quá trình dạy học, trước hết cần phải: “tổ chức tình huống học tập” trong đó làm xuất hiện mâu thuẫn về mặt nhận thức. b) Điều khiển, dẫn dắt HS giải quyết mâu thuẫn nhận thức một cách tích cực, tự lực và sáng tạo.

Định hướng đổi mới về phương pháp dạy học vật lý ở trường THPT

Sự định hướng của GV chuyển dần từ định hướng giải quyết vấn đề theo algorit quen thuộc đến định hướng khái quát chương trình hoá (theo các bước tuỳ theo trình độ của HS) và dần dần tiệm cận đến định hướng tìm tòi sáng tạo, nghĩa là GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là dần dần bồi dưỡng cho HS khả năng tự xác định hành động thích hợp trong những tình huống không phải quen thuộc đối với họ. Để thực hiện tốt vai trò định hướng của mình trong quá trình dạy học GV cần phải nắm vững quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, logic hình thành các kiến thức vật lý, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức vật lý, những phương pháp nhận thức vật lý phổ biến để hoạch định những hành động, thao tác cần thiết của HS trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định. Trong pha này dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận, bảo vệ cái xây dựng được. GV chính xác hoá,. bổ sung, thể chế hoá tri thức mới. HS chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng vào việc giải những bài tập, những vấn đề mới có liên quan. Bồi dưỡng các PP nhận thức đặc thù của vật lý cho HS, đặc biệt là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình. a) Phương pháp thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu đặc thù của Vật lý, nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học. Khi đó MVT vừa làm nhiệm vụ của một máy đo vạn năng, vừa tiến hành thu thập, xử lý, lưu trữ hoặc hiển thị lên màn hình (số liệu, bảng số liệu, đồ thị, hình ảnh,.) với tốc độ xử lý nhanh và cho kết quả đúng thực tế của TN theo yêu cầu. Như vậy, với thiết bị TN ghép nối với máy vi tính, ta có thể tự động thu thập số liệu thực nghiệm, lập bảng số liệu, vẽ đồ thị thực nghiệm. Sau khi ta nghiên cứu, phân tích số liệu và đồ thị thực nghiệm để dự đoán mỗi quan hệ có tính quy luật giữa các đại lượng trong hiện tượng, quá trình vật lý nghiên cứu, có thể nhờ máy tính kiểm tra dự đoán đó là đúng hay sai bằng cách so sánh đồ thị thực nghiệm và đồ thị của hàm số chuẩn. TN được hỗ trợ bằng máy vi tính có một số ưu điểm sau:. - có tính trực quan cao hơn trong việc trình bày số liệu đo, hiển thị kết quả;. - tiết kiệm thời gian thu thập và xử lý số liệu;. - cho phép thu thập nhiều bộ dữ liệu thực nghiệm trong thời gian rất ngắn;. - độ chính xác của các số liệu đo được cũng như kết quả tính toán cuối cùng do sử dụng các thiết bị hiện đại và phương pháp tính hiện đại;. - tiết kiệm thời gian lắp đặt TN;. - để có thể sử dụng được các TN có ghép nối với thiết bị vi tính thì không đòi hỏi ở người sử dụng biết kiến thức đặc biệt về kĩ thuật vi tính và không cần biết về ngôn ngữ lập trình. CNTT hỗ trợ việc mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lý và thiết kế TN ảo trong dạy học vật lý. a) Khái niệm mô phỏng.

Xây dựng một số TN phần cơ học trên đệm không khí với sự hỗ trợ của Camera và Máy vi tính

Quy trình thiết kế một TN trên Crocodile Physics

Bài TN này có thể được sử dụng cùng với các TN thực để minh hoạ cho các kết quả thu được, hoặc có thể được sử dụng sau khi HS đã được học các nội dung về định luật Ôm cho các loại đoạn mạch với mục đích dùng để ôn tập, củng cố lại kiến thức thu được. - Xác định toạ độ y0 và xm của các điểm tại đó đường kéo dài của đồ thị y = f(x) cắt trục tung và trục hoành. Từ đó suy ra giá trị của suất điện động E và. điện trở trong r của pin. d, Đánh giá hiệu quả và đề xuất các hình thức sử dụng bài TN ảo này:. Hình thức 1: Nếu không có thiết bị thật, có thể cho HS tiến hành hoàn toàn trên bài TN này để tìm suất điện động và điện trở trong của chiếc pin ảo. Hình thức 2: Nếu có thiết bị thật, có thể cho HS thao tác với bài thực hành ảo, lựa chọn các thông số thích hợp của các dụng cụ; tiến hành TN lấy kết quả. Sau đó tiến hành trên TN thật với các thông số thích hợp của các thiết bị thực tránh được tình trạng làm hỏng nó do cháy nổ. Hoặc cho HS sử dụng phần mềm này sau khi đã được học bài thực hành để tự ôn tập, kiểm tra lại các kết quả thu được, nhằm khắc sâu được kiến thức thu được. TN 6: Khảo sát đường đặc trưng vôn – ampe của dây tóc bóng đèn a) Mục tiêu TN: Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện qua bóng đèn vào hiệu điện thế hai đầu của nó. Từ đó rút ra được nhận xét về sự thay đổi của điện trở bóng đèn vào nhiệt độ. b)Dụng cụ TN: Sử dụng phần mềm TN ảo Crocodile Physics. c) Tiến hành và kết quả TN: Lựa chọn các thiết bị cần thiết bao gồm:. Mắc mạch điện như hình. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U, đọc số chỉ của ampe kế và vôn kế tương ứng, ghi kết quả vào bảng số liệu. Sau đó thay đổi hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch, đọc và ghi kết quả vào bảng số liệu và tính giá trị R tương ứng. Bảng số liệu U, I của dây tóc bóng đèn. Hình 2.43: Thí nghiệm về đường đặc trưng vôn-ampe của dây tóc bóng đèn. Kết quả được biểu thị ở bảng số liệu cho thấy điện trở dây tóc bóng đèn tăng khi U tăng. Mặt khác, khi hiệu điện thế tăng độ sáng của đèn tăng, chứng tỏ nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng. Từ đó có thể kết luận: điện trở của dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng. d, Đánh giá hiệu quả và đề xuất các hình thức sử dụng bài TN ảo này:. Bài TN này có thể được sử dụng cùng với các TN thực để minh hoạ cho các kết quả thu được, hoặc có thể được sử dụng sau khi HS đã được học các nội dung của bài học với mục đích dùng để ôn tập, củng cố lại kiến thức thu được. TN 7: Khảo sát đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở khi nhiệt độ không đổi. a) Mục tiêu TN: Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện qua điện trở vào hiệu điện thế hai đầu của nó. Từ đó rút ra được nhận xét về sự thay đổi của điện trở vào nhiệt độ. b)Dụng cụ TN: Sử dụng phần mềm TN ảo Crocodile Physics.

Định luật III Niutơn 1. Sự tương tác giữa các vật

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B thì vật B cũng tác dụng lên vật A, hai lực này cùng phương ngược chiều và cùng độ lớn. Giải thích tại sao vật 1 đang chuyển động đến va chạm vào vật 2, sau va chạm hai vật chuyển động ngược chiều nhau; Tìm hiểu các đặc điểm của lực và phản lực.

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

• Kết quả thực nghiệm sư phạm 1. Thực nghiệm sư phạm vòng 1

- Tính tích cực, tự lực của HS (thông qua hoạt động của HS trong tiết học như: HS khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV; bổ sung các câu trả lời của bạn bè trong lớp; luôn có mong muốn được trình bày quan điểm của bản thân về vấn đề đang tranh luận; HS thường hay thắc mắc, mong muốn GV giải thích, làm sáng tỏ những vấn đề bản thõn cũn chưa rừ; HS chủ động vận dụng một cỏch linh hoạt, sỏng tạo những kiến thức, kỹ năng đã biết để nhận thức các vấn đề mới). HS tham dự tiết học trên lớp thường xuyên có những thái độ như “thờ ơ”- phân tâm (biểu hiện âm tính) hay “tích cực - chủ động” (biểu hiện dương tính) vào các hoạt động học tập như: xây dựng tình huống, dự đoán giả thuyết, nghe giảng, đàm thoại … Chúng tôi tiến hành quan sát các biểu hiện này bằng cách giao cho một số GV dự giờ theo dừi HS trờn lớp học, mỗi GV đỏnh dấu vào bảng liệt kờ cỏc biểu hiện tâm lý và nêu thêm nhận xét chủ quan sau mỗi giờ học về hai loại thái độ âm tính, dương tính, chúng tôi thống kê được bảng sau: (bảng 3.2).