. sáng tạo của GV trong việc làm và sử dụng đồ dùng DH
3.2.2. Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề trong học tập
Ta có thể phỏng theo tiến trình giải quyết vấn đề khoa học kĩ thuật của các nhà bác học để tổ chức quá trình dạy học ở phổ thông. Tuy nhiên để có thể thành công cần phải
chú ý đến những điểm khác nhau giữa nhà bác học và HS trong giải quyết vấn đề, trên cơ sở đó đề xuất những biện pháp thích hợp. Những điểm đó là:
Về động cơ, hứng thú và nhu cầu:
Nhà bác học khi GQVĐ là đã tự xác định rõ mục đích, tự nguyện đem hết sức mình giải quyết vấn đề đặt ra.
Đối với HS: động cơ, hứng thú đang được hình thành nhưng ý thức về mục đích trách nhiệm còn mờ nhạt. Do đó, chưa tập trung chú ý đem hết sức mình để giải quyết vấn đề đặt ra.
Về năng lực giải quyết vấn đề:
Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề nhà bác học đã có một trình độ kiến thức nhất định, những kĩ năng cần thiết. Tuy nhiên nhà bác học nhiều khi cũng phải tích lũy thêm kinh nghiệm.
Đối với HS, đây là bước đầu làm quen với việc giải quyết một vấn đề khoa học. Vấn đề đặt ra cho HS giải quyết cũng giống như vấn đề của nhà khoa học nhưng kinh nghiệm, kiến thức, năng lực còn rất hạn chế.
Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề:
Những kiến thức mà HS cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà nhiều thế hệ các nhà khoa học đã phải trải qua thời gian dài mới đạt được và mỗi nhà bác học cũng chỉ góp một phần nhỏ trong công trình khoa học đó.
HS chỉ dành một thời gian ngắn thậm chí là một tiết học đã phải giải quyết xong vấn đề để phát hiện ra định luật vật lí.
Về điều kiện và phương tiện làm việc:
Nhà bác học có trong tay hoặc phải tạo ra những phương tiện chuyên dùng đạt độ chính xác cao và những điều kiện thích hợp để giải quyết vấn đề.
HS chỉ có phương tiện thô sơ do trường cung cấp với độ chính xác thấp, chỉ có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay phòng thực hành thậm chí không đủ thời gian làm lại nhiều lần.
Như vậy, quá trình học tập của HS thực chất là quá trình HS hoạt động tự lực trong sự phối hợp với tập thể và sự hướng dẫn của GV. Kết quả của quá trình giải quyết vấn đề là HS chiếm lĩnh được kiến thức và phát triển được năng lực của mình.
3.2.3. Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học.
Ta có thể hình dung tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kĩ thuật của nhà bác học điễn ra như sau:
Xác định rõ nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, những điều kiện đã cho và những điều cần đạt tới.
Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài người đã có cách giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tương tự chưa.
Nếu có, thì liệt kê các giải pháp đã có và lựa chọn một giải pháp thích hợp.
Nếu chưa có, thì phải đề xuất ra giải pháp mới hay xây dựng kiến thức, phương tiện mới dùng làm công cụ để giải quyết vấn đề.
Thử nghiệm áp dụng kiến thức mới, giải pháp mới vào thực tiễn để đánh giá hiệu quả của chúng, từ đó bổ sung, hòan thiện kiến thức đã xây dựng, giải pháp đã đề xuất.
3.2.4. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề.
Có thể mô tả khái quát các pha của tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề, xây dựng một kiến thức vật lí mới nào đó bằng sơ đồ sau: “đề xuất vấn đề - bài toán => suy đoán giải pháp và thực hiện giải pháp (khảo sát lý thuyết/ thực nghiệm) =>kiểm tra, vận dụng kết quả”.
Pha thứ 1: Đề xuất vấn đề - bài toán
Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hy vọng có thể tìm tòi, xây dựng được. Diễn đạt nhu cầu đó thành một vấn đề - bài toán.
Pha thứ 2: Suy đoán giải pháp, thực hiện giải pháp
Suy đoán giải pháp: để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.
Thực hiện giải pháp: vận hành mô hình rút ra kết luận logic về cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xem xét rút ra kết luận về cái cần tìm.
Xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lý thuyết và thực nghiệm.
3.2.5. Các giai đoạn của việc dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lý.
Nhìn chung phương pháp GQVĐ được chia làm 3 giai đoạn như một bài nói hay bài viết. Tuy nhiên nếu nhìn vào các bước thực hiện bên trong của các giai đoạn của PP này thì đó là quá trình kích thích để có những ý tưởng sáng tạo cho HS. Dạy học nêu vấn đề là toàn bộ các hành động: Tổ chức các tình hướng có vấn đề, biểu đạt vấn đề, giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết vấn đề, hệ thống hóa và củng cố kiến thức thu nhận được.
Giai đoạn 1: Xây dựng tình huống có vấn đề
Đây không phải là một sự mở bài bình thường, dù sự mở đầu ấy có thể đưa ra một tình huống. Song nếu tình huống được xuất hiện một cách đột ngột thì ở HS chưa thể xuất hiện trạng thái tâm lý đặc biệt mà ta gọi là tình huống có vấn đề được. Hay nói cách khác, HS chưa chấp nhận tự giác vấn đề HT của mình. Giờ học như vậy chỉ mang tính chất kích thích sự chú ý của HS vào những sự giải quyết tiếp theo của thầy. Ở giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề là nhằm dẫn dắt HS đi từ chỗ sự việc, hiện tượng xảy ra có vẻ hợp lý đến chỗ không còn hợp lý nữa, hoặc đi từ những vấn đề HS biết nhưng biết chưa chính xác,..đến chỗ ngạc nhiên, cần biết chính xác…để rồi các em rơi vào trạng thái tâm lý bức xúc, mong muốn giải quyết được tình huống gặp phải. Cho nên đây là giai đoạn quyết định cho kiểu dạy học nêu vấn đề. Để cấu trúc được giai đoàn này cho một bài học không những người GV phải tìm được tình huống phù hợp nội dung bài học mà còn phải biết “ chuyển và cấy” tình huống đó vào HS. Đó là giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề.
Kết thúc giai đoạn là một phát biểu vấn đề. Bước này nhằm tóm tắt lại tình huống đã đặt ra đồng thời có thể dựa vào đó để biết HS có bị rơi vào tình huống có vấn đề hay không. Tốt nhất là để các em phát biểu tình huống.
Giai đoạn 2: Giải quyết vấn đề
Ở giai đoạn này có 2 bước quan trọng có ý nghĩa rất lớn trong quá trình dạy học. Đó là HS đề xuất được các giả thuyết và HS có khả năng vạch kế hoạch kiểm tra giả thuyết đúng hoặc có khả năng phân tích, lý giải để chứng minh giả thuyết đúng. Nếu như HS đề xuất được giả thuyết có nghĩa là các em ở trong tình huống có vấn đề, tức là PP
này đã thành công một phần quan trọng. Nếu các em thờ ơ không có ý kiến gì cả hoặc ngay lập tức có giả thuyết đúng thì chúng ta nên xem lại tình huống có qua khó hoặc quá dễ hay không. Để có giả thuyết hay từ HS, GV cần trao đổi và có những gợi ý cần thiết.
Bước kế tiếp là vạch kế hoạch kiểm tra giả thuyết và tiến hành kiểm tra chứng minh giả thuyết. Vì thời gian không cho phép, GV cần trao đổi ngắn gọn với HS, lập luận để có thể loại trừ sớm những giả thuyết ngớ ngẩn (nhưng cũng cần động viên không tỏ ra chê bai tác giả của chúng) tập trung vào giả thuyết còn lại. Cho nên việc quay lại tìm giả thuyết khác để kiểm tra tiếp (sau khi đánh giá thấy chưa đúng) chỉ là nguyên tắc, không thể thực hiện được trong dạy học.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp, vấn đề ngắn gọn, kiểm tra nhanh (diễn giảng, thuyết trình), diễn giả vẫn thực hiện chu trình đó.
Có thể kiểm tra giả thuyết bằng cách xây dựng mô hình, sau đó chọn ra một mô hình tối ưu nhất có thể vận hành được để đi đến cái cần tìm. GV yêu cầu HS phỏng đoán các biến cố có thể xảy ra nhờ đó có thể khảo sát thí nghiệm xây dựng cái cần tìm. HS tự thiết kế phương án TN, tiến hành TN, thu nhập và xử lý thông tin để rút ra kết luận.
Giai đoạn 3: Vận dụng vấn đề.
Cũng giống như các PPDH khác, kết thúc bài học bao giờ cũng là sự vận dụng KT mới thu được vào thực tế cuộc sống, thực tế địa phương. Tuy nhiên, giai đoạn vận dụng ở PPDH nêu vấn đề mang màu sắc tâm lý phấn chấn hơn ở HS, bởi vì kiến thức có được ở đây là do chính các em tìm ra. Các KT đó sẽ làm chính xác hóa những gì các em đã ngộ nhận, đã không biết, hoặc các em có thể giải thích các vấn đề khác trong thực tế mà trước nay chưa được biết đến. Điều thú vị là trong khi làm những việc đó, có thể các em lại vấp phải những vấn đề mới, một tình huống mới xuất hiện để giải quyết tiếp hoặc để nối tiếp bài học sau.
3.2.6. Tổ chức tình huống học tập giải quyết vấn đề.
Tình huống học tập là hoàn cảnh trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mà HS chấp nhận việc giải quyết mâu thuẫn đó như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng đem sức lực, trí tuệ để giải quyết.
Trong học tập, mâu thuẫn nhận thức được hiểu là mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải giải quyết một vấn đề với bên kia là vốn kiến thức, kỹ năng, phương pháp đã biết không đủ để giải quyết vấn đề hoặc mới nhìn không thấy rõ mối liên quan giữa
Những đặc điểm tình huống học tập:
Chứa đựng vấn đề (mâu thuẫn nhận thức) mà việc đi tìm lời giải đáp là đi tìm kiến thức, kỹ năng, phương pháp mới.
Gây sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận thức của HS. HS chấp nhận mâu thuẫn khách quan thành mâu thuẫn chủ quan.
Vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ ràng, gồm cả những điều kiện đã cho và mục đích cần đạt được. HS cảm thấy có khả năng giải quyết được vấn đề.
Các kiểu tình huống học tập:
Tình huống phát triển, hoàn chỉnh
HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới.
Phát triển, hoàn chỉnh vốn kiến thức của mình luôn luôn là niềm khát khao của tuổi trẻ, đồng thời, “đó cũng là con đường phát triển khoa học” (Feynman). Qúa trình phát triển, hoàn thiện kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức, kỹ năng, phương pháp mới) nhưng trong quá trình đó , vẫn có thể sử dụng kiến thức, kỹ năng, phương pháp, đã biết.
Tình huống lựa chọn.
HS đứng trước một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc, có liên quan đến một số kiến thức hay một số phương pháp giải quyết đã biết, nhưng chưa chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phương pháp nào để giải quyết vấn đề thì sẽ có hiệu quả. HS cần phải lựa chọn, thậm chí thử làm xem kiến thức nào, phương pháp nào có hiệu quả để giải quyết vấn đề được vấn đề đặt ra.
Tình huống bế tắc.
HS đứng trước một vấn đề mà trước đây chưa gặp một vấn đề tương tự. Vấn đề cần giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một số kiến thức hoặc một phương pháp đã biết. HS bắt buộc phải xây dựng kiến thức mới hay phương pháp mới để giải quyết vấn đề. Tình huống này thường gặp khi bắt đầu nghiên cứu một lĩnh vực kiến thức mới.
Trong nhiều trường hợp, HS quan sát thấy một hiện tượng vật lý nào đó xảy ra trái với những suy nghĩ thông thường, trái với những kiến thức mà HS đã biết hoặc chưa bao giờ gặp nên không biết dựa vào đâu mà lí giải. HS cần phải tìm xem nguyên nhân vì đâu lại có sự trái ngược đó, sự lạ lùng đó. Để trả lời câu hỏi này, cần phải xây dựng kiế n thức mới.
Cách phân loại các tình huống HT như trên chỉ là tương đối. Tùy theo cách đặt câu hỏi, cách dẫn dắt, cách tổ chức tình huống mà HS sẽ rơi vào tình huống này hay tình huống khác.
Để tăng sự hấp dẫn của bài học và sự mềm dẻo của tư duy HS, GV nên thường xuyên thay đổi kiểu tình huống HT.
Tình huống lạ.
HS đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới, không phù hợp với những gì mà các em biết, không biết phải dùng kiến thức và phương pháp nào để giải quyết.
Tổ chức tình huống học tập:
Tổ chức tình huống HT thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS tự ý thức được vấn đề cần giải quyết, có nhu cầu, hứng thú giải quyết vấn đề, biết được mình cần phải làm gì và sơ bộ xác định được làm như thế nào.
Cần thiết kế mỗi bài học thành một chuỗi tình huống HT liên tiếp, được sắp đặt theo một trình tự hợp lí của sự phát triển vấn đề cần nghiên cứu, nhằm đưa HS tiến dần từ chỗ chưa biết đến biết, từ biết chưa đầy đủ đến biết đầy đủ và nâng cao dần năng lực giải quyết vấn đề của HS.
Quy trình tổ chức tình huống HT trong lớp có thể gồm các giai đoạn chính sau: GV mô tả một hoàn cảnh cụ thể mà HS có thể cảm nhận được bằng kinh nghiệm thực tế, biểu diễn một thí nghiệm hoặc yêu cầu HS làm một thí nghiệm đơn giản để xuất hiện hiện tượng cần nghiên cứu.
GV yêu cầu HS mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tượng bằng chính lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lý.
GV yêu cầu HS dự đoán sơ bộ hiện tượng xảy ra trong hoàn cảnh đã mô tả hoặc giải thích hiện tượng quan sát được dựa trên những kiến thức và phương pháp đã có từ trước (giải quyết sơ bộ vấn đề).
Như vậy, tình huống học tập xuất hiện khi HS ý thức được rõ ràng nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết và sơ bộ nhìn thấy được mình có khả năng giải quyết được vấn đề, nếu cố gắng suy nghĩ và tích cực hoạt động.
3.2.7. Các kiểu hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề.
Dựa theo những cách mà nhà bác học thường dùng để giải quyết các vấn đề khoa học kĩ thuật, có thể có những kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề sau: Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết; hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần; hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát.
a. Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết
Các định luật vật lý rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp. Các định luật vật lý thường phát biểu lên các mối quan hệ trong điều kiện lí tưởng; hiện tượng chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, nhưng hiện tượng thực tế thường lại bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân tác động đồng thời hoặc diễn biến nhanh theo