quyết vấn đề
Theo V.Ôkôn, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được.[10]
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp học sinh chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh.[11]
Theo Nguyễn Ngọc Hưng [11], các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được tổ chức như sau:
Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…
Giai đoạn 2: Phát hiện vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần câu trả lời) Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề
- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: nhờ khảo sát lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm.
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán Giai đoạn 4: Rút ra kết luận (kiến thức mới)
Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
Hình 1.5. Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PH & GQ VĐ [11]
Cụ thể hơn, tùy theo nội dung kiến thức của bài học mà tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề diễn ra theo một trong hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực nghiệm.
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lý thuyết của kiểu dạy học PH&GQVĐ
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…
3. Giải quyết vấn đề
3.1. Giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học - Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề:
* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.
* Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời. - Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả.
Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết? 3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lý thuyết nhờ thí nghiệm
- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:
* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ thí nghiệm kết quả thu được từ suy luận lý thuyết không?
* Nếu không được, suy luận lôgic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ thí nghiệm.
- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập những dử liệu định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào?
- Thực hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.
4. Rút ra kết luận
Đối chiếu kết quả thí nghiệm với kết quả đã rút ra từ suy luận lý thuyết. Có 2 khả năng xảy ra:
- Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì kết quả này trở thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết. Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đỏi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết.
Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra.
Hình 1.6. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DH PH & GQ VĐ [11]
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học PH & GQ VĐ
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…
2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần câu trả lởi) 3. Giải quyết vấn đề
3.1. Đề xuất giả thuyết
Các cách đề xuất giả thuyết: Kinh nghiệm; sự tương tự; mối liên hệ nhân q nghịch của nhiều quá trình; phép ngoại suy; các mối liên hệ định lượng thường gặp…
Làm thế nào để kiểm tra được nhờ thí nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất?
3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:
* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ thí nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất không?
* Nếu không được, suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm.
- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập những dử liệu định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào?
- Thực hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.
4. Rút ra kết luận
Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất. Có 2 khả năng xảy ra: - Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả. Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đỏi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng kiến thức mới.
Hình 1.7 . Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DH PH & GQ VĐ [11]
Như vậy, chúng ta có thể thấy TN vật lí có vài trò vô cùng quan trọng, không thể thay thế trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. TN vật lí tham gia vào hầu hết các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức, từ tạo tình huống, giải quyết tình huống đến đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu tiếp theo cho HS.
- Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Ngoài việc dùng kiến thức cũ, kinh nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sự … để làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết, GV có thể dùng TN là phương tiện để làm xuất hiện vấn đề, kích thích sự tìm tòi suy nghĩ của HS. TN làm xuất hiện trước HS một hiện tượng mới lạ, xảy ra trái với suy nghĩ thông thường của HS và với vốn kiến thức đã có, HS không thể giải quyết được, mà phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết. Như vậy, TN giúp làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, kích thích sự tò mò, tạo hứng thú nhận thức và động cơ học tập của HS. Trong lí luận dạy học gọi là làm xuất hiện tình huống có vấn đề.
- Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề
+ TN hỗ trợ cho việc đề xuất giả thuyết
Khi xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, ngoài các cách đề xuất giả thuyết bằng kinh nghiệm, sự tương tự, mối liên hệ nhân quả…, GV có thể dùng TN để hỗ trợ việc đề xuất giả thuyết.
Trong nghiên cứu vật lí, khi đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới lạ, người nghiên cứu chưa có một chút hiểu biết hay kinh nghiệm nào đó liên quan, khó có thể đưa ra được một dự đoán có căn cứ. Để tránh khỏi một dự đoán vu vơ, nhà nghiên cứu thực hiện một TN thăm dò để sơ bộ xác định được phương hướng diễn biến của hiện tượng, dựa trên đó mà xây dựng dự đoán giả thuyết. TN trong trường hợp này chưa khẳng định một điều gì cả mà chỉ gợi lên một hướng suy nghĩ. Tất nhiên, cùng một TN cũng có thể gợi ra những suy nghĩ khác nhau, những dự đoán khác nhau.
Đối với HS, chưa có nhiều kiến thức vật lí và kinh nghiệm thì việc sử dụng TN để tạo ra cho họ một số kinh nghiệm thực tế ban đầu, hỗ trợ cho việc xây dựng
dự đoán là rất quan trọng, nếu không thì sẽ rơi vào tình trạng hoàn toàn bế tắc. + TN kiểm tra kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết (kiểu DH PH & GQ VĐ theo con đường lí thuyết) hay dùng để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất (kiểu DH PH & GQ VĐ theo con đường thực nghiệm).
Như ta đã thấy, trên con đường tìm tòi nghiên cứu để giải quyết những vấn đề mới, nhà khoa học lúc đầu phải đưa ra câu trả lời dự đoán. Dự đoán đó tuy có căn cứ nhưng không chắc chắn vì không suy ra được từ những kiến thức đã biết (còn gọi là giả thuyết). Vậy muốn biết dự đoán đó có đúng không, nghĩa là có phù hợp với thực tế khách quan không thì bắt buộc phải làm TN kiểm tra. Khi kết quả TN phù hợp với dự đoán thì điều dự đoán đó trở thành chân lí khách quan, trở thành kiến thức khoa học. Nếu không phù hợp thì phải bỏ đi để xây dựng dự đoán mới.
Vì dự đoán là mới mẻ, chưa từng có nên TN để kiểm tra dự đoán cũng là mới mẻ, chưa từng có. Dự đoán thường có tính trừu tượng khái quát. TN lại chỉ là một biểu hiện trong trường hợp cụ thể, với những điều kiện cụ thể có thể quan sát được. Bởi vậy, trước khi làm TN kiểm tra, cần phải đảm bảo rằng, lập luận suy từ dự đoán khái quát ra biểu hiện cụ thể trong TN phải chặt chẽ không sai sót. Trong nhiều trường hợp, quá trình suy luận đó khá dài dòng, cần sử dụng cả lập luận lôgíc và biến đổi toán học khá phức tạp, rất dễ phạm sai lầm. Như vậy, TN thường không kiểm tra trực tiếp dự đoán mà kiểm tra gián tiếp qua hệ quả của nó. Một dự đoán (giả thuyết) có thể có nhiều hệ quả trong những điều kiện khác nhau. Càng kiểm tra bằng TN được nhiều hệ quả thì điều dự đoán càng có giá trị cao. Đến một lúc, người ta phát hiện ra kết quả TN không phù hợp với một hệ quả nào đó thì phải bổ sung, sửa đổi kiến thức cũ để xây dựng một kiến thức mới rộng hơn, khái quát hơn, bao gồm nhiều kiến thức cũ như trường hợp riêng.
Tính mới mẻ của TN kiểm tra thể hiện ở nhiều mặt: sử dụng trang thiết bị mới, cách xử lí kết quả đo lường, độ chính xác của phép đo,…Bởi vậy, người nghiên cứu phải chế tạo ra dụng cụ TN mới, đề xuất phương án TN mới, nghĩ ra một phương pháp mới nâng cao tính hiệu quả, độ chính xác của TN,…
TN là phương tiện để minh họa kiến thức hoặc để HS vận dụng tri thức mới ví dụ như: các bài tập TN, các bài tập giải thích hiện tượng mà TN tạo ra,…làm cho HS hiểu sâu kiến thức hơn. Thậm chí thông qua quá trình vận dụng tri thức với việc sử dụng TN sẽ tiếp tục làm nảy sinh vấn đề mới và đi đến một nhiệm vụ nhận thức tiếp theo của tiến trình dạy học.
Ngoài những phân tích nêu trên về hỗ trợ của TN trong các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, TN còn là phương tiện để thống nhất giữa lí thuyết và thực hành (giữa lí luận và thực tiễn). Sự suy luận lí thuyết thuần túy hay một TN đứng riêng không kèm theo phân tích lí thuyết đều không thể cho phép có được kết luận đúng đắn về tính chất, quy luật của tự nhiên. Do đó, trong khi tiến hành TN để tìm tòi nghiên cứu, cần phải kết hợp cả lí thuyết và thực hành thì mới đạt được kết quả mong muốn. Sự thành thạo trong thực hành sẽ tạo điều kiện để kiểm tra, đánh giá sự đúng đắn, chính xác của lí thuyết. Mặt khác, phải có lí luận chặt chẽ, sắc bén thì mới có thể dự đoán được những hệ quả thực tiễn, cụ thể của những lí thuyết trừu tượng.
Tóm lại, TN vật lí trong tiến trình dạy học vật lí theo định hướng đổi mới (cụ thể ở đây là kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề) chiếm một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh.