Từ việc điều tra hiện trạng dạy học môn Vật lí ở trường THPT, nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học GQVĐ và các biện pháp phát huy TTC của HS, chúng tôi đề xuất tiến trình dạy học GQVĐ nhằm phát huy TTC của HS. Tiến trình được biểu diễn theo sơ đồ 1.6
Hình 1.6. Sơ đồ tiến trình dạy học GQVĐ theo hướng phát huy TTC.
Sau đây chúng tôi phân tích cụ thể theo từng giai đoạn của tiến trình trên.
Giai đoạn 1
Xây dựng bài toán nhận thức Giai đoạn 2 Giải quyết vấn đề Giai đoạn 3 Hợp thức hóa kiến thức và vận dụng
(1) Tìm hiểu quan niệm sẵn có của học sinh
(2) Nhận dạng bài toán nhận thức
(3) Phát biểu bài toán nhận thức
(4) Xây dựng giả thuyết
(5) Kiểm tra giả thuyết bằng thực nghiệm
(6) Hợp thức hóa kiến thức
(7) Hoàn thiện kiến thức
(8) Củng cố, vận dụng kiến thức
a. Giai đoạn 1. Xây dựng bài toán nhận thức
Theo chúng tôi mục đích chính của giai đoạn này là làm xuất hiện mâu thuẫn trong HS, hướng dẫn HS xác định nhiệm vụ nhận thức, biến nó thành mâu thuẫn chủ quan cần giải quyết; kích thích HS GQVĐ một cách phấn khởi, hứng thú, liên tục; đặt học sinh trước khó khăn vừa sức, đòi hỏi các em làm việc căng thẳng, nghiêm túc nhưng tin tưởng là có thể giải quyết được.
Để tạo ra tình huống có vấn đề, GV có thể chọn những bài tập mà nội dung của nó chứa đựng những mâu thuẫn giữa những cái đã biết và cái cần tìm; hoặc GV biểu diễn một thí nghiệm mà kết quả thí nghiệm làm cho HS xuất hiện mâu thuẫn. Mâu thuẫn đó phải có tính vừa sức, gây cho học sinh hứng thú nhận thức và niềm tin có thể nhận thức được. Tùy vào đối tượng HS và tư liệu sẵn có, GV có thể tạo tình huống như sau:
* Tình huống 1:Tạo ra tình huống không phù hợp
- Tạo ra tình huống có vấn đề khi kiến thức HS đã có không phù hợp (không đáp ứng được) với đòi hỏi của nhiệm vụ học tập hoặc thực nghiệm.
- Ví dụ: Khi tạo tình huống có vấn đề bài học “Sự rơi tự do”.
GV làm thí nghiệm sau: GV cho HS quan sát thí nghiệm khi thả một viên sỏi và một tờ giấy ở cungd độ cao thì thấy viên sỏi rơi xuống trước, nên HS quan niệm rằng: “Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ”. Sau đó GV lấy hai tờ giấy có kích thước bằng nhau (cùng khối lượng), một tờ giấy vo viên lại rồi thả cùng độ cao, HS quan sát thấy tờ giấy vo viên lại rơi xuống trước.
Như vậy quan niệm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ của HS bị bác bỏ, điều đó đòi hỏi HS nghiên cứu giải thích mâu thuẫn về hiện tượng này. Cuối cùng đi đến kết luận vật rơi trong không khí nhanh chậm khác nhau là do sức cản của không khí. Vậy vấn đề đặt ra là: không có sức cản của không khí thì các vật
có rơi nhanh chậm như nhau không? Yêu cầu HS đề xuất phương án thí
* Tình huống 2: tình huống lựa chọn.
- Có thể tạo ra tình huống có nhiều sự lựa chọn nhưng chỉ có con đường duy nhất đảm bảo việc giải quyết được nhiệm vụ đặt ra. Khi đó xuất hiện tình huống lựa chọn, bác bỏ (phản bác).
- Ví dụ: Hiện tượng hai người A và B chơi kéo co, theo định luật III Newton lực mà A tác dụng B có độ lớn bằng lực mà B taccs dụng lên A. Do đó sẽ không có ai thắng, ai thua. Tuy nhiên trong thực tế thì trong hai người đólại có một người thắng và một người thua. Vì sao lại như vậy?
a. Định luật III Newton không đúng trong trường hợp này. b. Khối lượng của hai người A và B khác nhau.
c. Hợp lực tác dụng lên người A và B khác nhau. d. Một nguyên nhân khác.
Trong bài toán này, HS thường nghĩ rằng người nào kéo mạnh hơn (tác dụng lực lớn hơnn) thì sẽ thắng trong trò kéo co. Do đó, HS sẽ thấy xuất hiện mâu thuẫn với nội dung của định luật 3 Newton. Để giải quyết mâu thuẫn này, HS phải vận dụng các kiến thức đã học để tìm ra cách giải thích đúng cho mâu thuẫn trên.
* Tình huống 3: Tình thế phán xét.
- Có thể tạo ra tình huống có vấn đề khi HS phải tìm đường ứng dụng kiến thức trong học tập, trong thực tiễn hoặc tìm lời đáp cho cho câu hỏi “tại sao”. Lúc đó xuất hiện tình huống vận dụng hoặc tình huống tại sao.
Trong giai đoạn một của dạy học GQVĐ, chúng tôi chia thành ba bước để hoạt động dạy học được thuận lợi:
- Bước 1: Tìm hiểu quan niệm sẵn có của HS: Bằng cách cho HS nêu lại một
định luật, một quy tắc… đã học. GV có thể đặt câu hỏi trực tiếp về các kiến thức liên quan, hoặc thông qua yêu cầu HS giải quyết một bài toán có chứa nội dung của kiến thức liên quan đó.
- Bước 2: Nhận dạng bài toán nhận thức (có thể làm thí nghiệm, hoặc nêu ra một hiện tượng, một kinh nghiệm, một bài toán) mâu thuẫn hoặc trái hẳn với kết luận vừa được nhắc lại, điều đó sẽ gây ra sự ngạc nhiên.
- Bước 3: Phát biểu bài toán nhận thức: Đi tìm nguyên nhân của mâu thuẫn
hoặc giải thích hiện tượng lạ đó, hay đề xuất một mô hình khoa học nào đó để giải thích được mâu thuẫn ở bước 2.
* Khi phát biểu bài toán nhận thức thành lời thì thì có thể GV trực tiếp phát biểu vấn đề hoặc GV tổ chức tạo tình huống cho HS tự phát biểu vấn đề. - Nếu GV phát biểu vấn đề thì cần đưa HS vào các tình huống có vấn đề (tình huống lựa chọn, tình huống bất ngờ, tình huống bế tắc, tình thế không phù hợp, tình thế phán xét, tình thế đối lập). Người giáo viên giao cho HS một nhiệm vụ có tiềm ẩn bất ổn, mà khi giải quyết nhiệm vụ ấy HS phát hiện ra vấn đề. Nhiệm vụ đó có thể là giải một bài tập hay lựa chọn một dụng cụ và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra kiến thức nào đó. Khi nhận nhiệm vụ, với kiến thức vốn có HS nghĩ rằng mình sẽ hoàn thành được nhưng khi giải quyết nhiệm vụ này thì HS không thể hoàn thành được nhiệm vụ vì không đủ kiến thức. Hoặc khi gải quyết nhiệm vụ đó HS bị mắc vào bẫy sai lầm mà đó là chủ định của GV… do đó HS cần phải đề xuất một giả thuyết, thiết lập một mô hình nào đó để có thể hoàn thành được nhiệm vụ mà bài toán đặt ra.
- Nếu HS đặt vấn đề thì khi tổ chức dạy học GV phải tạo tình huống để HS tiếp cận vấn đề và tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu. GV có thể cho HS xem một đoạn phim ngắn, chơi một trò chơi nhanh, quan sát một thí nghiệm… để kích sự tò mò của HS, rồi yêu cầu HS có những nhận xét hay các câu trả lời cho các câu hỏi của GV, nhằm mục đích gợi ý cho HS phát hiện ra vấn đề, từ đó HS có thể tự đặt ra vấn đề cần nghiên cứu. Sau đó GV thống nhất nhắc lại vấn đề cho cả lớp, đó chính là nhiệm vụ cần nghiên cứu của bài học đó.
* Ở giai đoạn này để phát huy TTC của HS, GV có thể sử dụng một số biện pháp phát huy TTC như: tạo không khí lớp học thân thiện, tạo điều kiện cho HS tham gia vào quá trình thí nghiệm, vào giải quyết bài tập. Chuẩn bị nội dung bài tập, hiện tượng thí nghiệm phải mới nhưng không quá xa lạ đối với HS. GV sử dụng hợp lý các phương tiện dạy học như: thí nghiệm biểu diễn, máy chiếu, hình ảnh… GV kết hợp nhiều hình thức tổ chức dạy học như dạy học theo nhóm, dạy học toàn lớp. GV có thể chia lớp thành những nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 4 – 6 em để các em trong nhóm giúp đỡ nhau cùng hoàn thành nhiệm vụ, cũng như tự các nhóm trao đổi thảo luận để làm xuất hiện các vấn đề cần nghiên cứu.
Cũng có thể sau khi các em nhận nhiệm vụ bất ổn, tự các em giải quyết nhiệm vụ đó, khi đó HS tự phat hiện ra vấn đề, tự đặt các câu hỏi để cả lớp cùng nghiên cứu, cùng trao đổi thảo luận. trong khi thảo luận trao đổi, những HS tích cực tham gia thì GV cần kịp thời động viên, khen thưởng và có thể cho điểm cao để kích thích các bạn khác tích cực tham gia vào các hoạt động tiếp theo.
b. Giai đoạn 2. GQVĐ
Mục đích của giai đoạn này là dẫn dắt HS vào con đường tự tìm tòi tri thức, làm cho họ quen dần với phương pháp khoa học trong nghiên cứuGQVĐ. Giai đoạn này bao gồm cả hai yếu tố cơ bản là: Xây dựng giả thuyết và kiểm nghiệm giả thuyết. Đây là khâu quan trọng, nhất thiết phải được tiến hành trong quá trình nghiên cứu khoa học.
Dưới sự hướng dẫn của GV, các em HS, hoặc các nhóm HS đề xuất giả thuyết trong khuôn khổ của tình huống có vấn đề. Một tình huống có vấn đề, HS có thể đề ra được nhiều giả thuyết khác nhau, GV có nhiệm vụ chấp nhận tất cả các gỉa thuyết mà HS đề ra, sau đó nhờ thực nghiện kiểm tra để chon giả
thuyết phù hợp nhất. Theo chúng tôi, giai đoạn này được chia thành hai bước sau:
Bước 4. Xây dựng giả thuyết:
Hoạt động này cần phải đưa ra một dự đoán, một giả thuyết hoặc một mô hình khoa học mà có thể vận hành được để xây dựng các cần tìm.
- HS có thể dựa v ào kiến thức sẵn có hoặc trực giác để đưa ra giả thuyết, hoặc có thể phỏng đoán một mô hình nào đó. GV nên tổ chức cho nhiều em được đưa ra ý kiến của mình, sau đó cho HS cùng với GV phân loại các giả thuyết đó.
- Nếu HS trong lớp không đưa ra được giả thuyết nào thì GV chủ động đề xuất một số giả thuyết, gợi ý một vài mô hình để cả lớp cùng nghiên cứu. - GV chấp nhận tất cả các giả thuyết của các nhóm, bước tiếp theo là lên kế hoạch để kiểm tra gia thuyết. GV yêu cầu HS xây dựng phương án, kế hoạch thí nghiệm kiểm tra.
+ Nếu HS tự lập kế hoạch kiểm tra giả thuyết, tự lập ra các phương án và dự kiến các công việc, tự phân công nhiệm vụ cho nhau, phối hợp với nhau cùng làm việc. Nếu HS tự làm được như vậy thì hiệu quả phát huy TTC rất cao. Tuy nhiên GV sẽ phải kịp thời định hướng khi cần thiết để chủ động được thời gian cũng như đảm bảo sự thành công của kế hoạch.
+ Nếu trường hợp HS không đưa ra được phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, hoặc trang thiết bị không đày đủ thì GV lập ra kế hoạch và phổ biến kế hoạch đó cho HS. Trong kế hạch thực nghiệm, GV cần xây dựng các nhiệm vụ nhỏ vừa sức đối với HS.
Bước 5. Kiểm tra giả thuyết bằng thực nghiệm:
Sau khi lên kế hoạch giải quyết vấn đề thì tiến hành thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề. Căn cứ vào kế hoạch đã lập ở trên, HS có thể tự mình thực hiện kế hoạch, hoặc cùng tham gia với GV thực hiện kế hoạch. Khi GQVĐ, GV
cần chỉ đạo và hỗ trợ cho các em khi cần thiết, đảm bảo HS không bị tản mạn lệch hướng khi thực hiện nhiệm vụ.
* Để phát huy TTC cho HS, GV áp dụng các biện pháp phát huy TTC của HS như sau:
- Chia lớp ra thành các nhóm và phân công các công việc cụ thể. Các nhóm hoạt động độc lập để tự đưa ra các giả thuyết, các mô hình của nhóm.
- GV yêu cầu các nhóm xây dựng kế hoạch kiểm tra giả thuyết.
- GV cung cấp các dụng cụ thí nghiệm, chuẩn bị các phầm mềm thí nghiệm ảo, các phim thí nghiệm, sử dụng máy tính, máy chiếu.
* Ví dụ về hoạt động dạy học giai đoạn GQVĐ trong bài DĐĐH
- GV chia lớp thành các nhóm nhỏ, mỗi HS được phát một phiếu học tập yêu cầu mỗi em đưa ra một mô hình DĐĐH và có thể khảo sát được bằng đồ thị. - Sau đó các em tham gia thảo luận trong nhóm của mình để mỗi nhóm thống nhất đưa ra một mô hình của nhóm
- Đại diện các nhóm lên trình bày mô hình của nhóm mình
- Giáo viên dùng phần mềm thí nghiệm ảo để kiểm tra các mô hình của các nhóm đưa ra. Kết quả khẳng định được đồ thị của dao động điều hòa là dao động hình sin.
c. Giai đoạn 3. Hợp thức hóa kiến thức và vận dụng
Đây là giai đoạn mà người GV cần chú trọng nhiều đến việc cho HS vận dụng sáng tạo các kiến thức mà các em vừa thu nhận được, nghĩa là vận dụng để giải quyết những tình huống mới, những tình huống có gắn với thực tiễn khác với những tình huống đã được tiếp thu trên lớp thông qua hệ thống bài tập.
Theo chúng tôi thì giai đoạn này được chia làm bốn bước chính như sau
Sau khi các nhóm HS tiến hành xong các nhiệm vụ, có kết quả cụ thể, giáo viên cho đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thu được của nhóm. Các nhóm HS khác lắng nghe, bổ xung ý kiến nếu có phát hiện mới. GV cho HS trao đổi thảo luận về sự đúng đắn của kết quả thu được với giả thuyết ban đầu.
Bước 7. Hoàn thiện kiến thức:
Sau khi các nhóm đã thảo luận các kết quả mà các nhóm đã trình bày, GV hướng dẫn để HS có thể tự mình rút ra kết luận chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết ban đầu.
Bước 8. Củng cố và vận dụng:
GV gợi ý để HS phát biểu kết luận đó thành lời và để HS ghi nhớ kiến thức bài học. Khẳng định được kết luận của kiến thức mới. Vận dụng các kiến thức vừa xây dựng được để giải thích các hiện tượng khác, các bài tập khác.
Bước 9. Mở rộng bài toán nhận thức:
GV hướng dẫn HS hoặc tự GV đưa ra các vấn đề mới cần quan tâm tiếp theo. Các vấn đề mới có thể là các kiến thức mới mà HS sẽ tiến hành chiếm lĩnh ở những bài học sau, có thể là các tình huống khi áp dụng kiến thức vừa xây dựng vào thực tiễn để HS hiểu sâu kiến thức vừa xây dựng. Vấn đề mới có thể là các bài tập vận dụng kiến thức vừa xây dựng được, qua đó HS củng cố kiến thức mà mình vừa chiếm lĩnh.
* Ở giai đoạn này, để phát huy TTC của HS, theo chúng tôi GV có thể sử dụng một số phương pháp như sau:
- Cho HS đưa ra các kết luận, các nhận xét sau khi có kết quả thí nghiệm. - Cho HS luyện tập kiến thức dưới nhiều hình thức khác nhau như giải thích các hiện tượng thực tế liên quan đến kiến thức, giải quyết các bài tập lí thuyết và bài tập định lượng có vận dụng kiến thức.
- Sử dụng linh hoạt các PPDH tích cực như: các trò chơi vui kiến thức, kể chuyện khoa học, xem phim khoa học, kiểm tra kiến thức và động viên khen thưởng kịp thời các em tích cực…