Sơ đồ 2.1: Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
Phát biểu vấn đề
Giải quyết vấn đề vấn đề
Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét sự phù hợp của lý thuyết
và thực nghiệm
Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả
Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
2.2 Phƣơng pháp soạn thảo tiến trình dạy học, một số kiến thức cụ thể
Để có thể thực hành tổ chức tình huống vì định hƣớng học tập cho học sinh theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, cần phải có bƣớc chuẩn bị, tức là soạn giáo án. Những công việc cụ thể phải làm là:
1. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lý cụ thể
Để có cơ sở cho viếc xác định các mục tiêu hoạt động, xác định các phƣơng tiện dạy học và xây dựng các tình huống vật lý cụ thể thì việc đầu tiên là phải lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lý cần dạy.
a, Cơ sở để lập sơ đồ này là nội dung cụ thể của từng kiến thức và kỹ năng theo yêu cầu của chƣơng trình. Tiến trình này có hai giai đoạn quan trọng cần xác lập rõ.
- Giai đoạn xây dựng bài toán cơ bản: Trong đó phải xác định đƣợc vấn đề cơ bản và cá dữ liệu cần cung cấp cho việc tìm giải pháp. Hai yếu tố này hợp thành “bài toán”. Đồng thời, xác định phƣơng pháp giả toán để tìm kiếm kiến thức cần dạy.
- Giai đoạn xây dựng bài toán kiểm chứng để dẫn đến kiến thức hợp thức: Trong đó thể hiện đƣợc vấn đề kiểm chứng và các dữ liệu cần cung cấp cho việc lập phƣơng án và thực hành kiểm chứng. Để giải bài toán này phải có hai bƣớc:
Bƣớc thứ nhất (gọi là bài toán lý thuyết) là từ kết quả của bài toán cơ bản rút ra điều cần kiểm chứng (có thể đo đạc, quan sát…đƣợc). Bƣớc thứ hai (gọi là bài toán thực hành) tìm ra phƣơng án thực hành để đo đạc, quan sát…điều cần kiểm chứng.
Hai giai đoạn trên phải thể hiện đƣợc lời giải đáp cho 4 vấn đề cơ bản sau: - Kiến thức cần xây dựng là gì, đƣợc diễn đạt khi nào? Nó là câu trả lời rút ra đƣợc từ việc giải bài toán cụ thể nào?
- Lựa chọn giải pháp nào cho bài toán?
- Chứng tỏ tính hợp thức khoa học của câu trả lời đó nhƣ thế nào.Có những vấn đề cụ thể nào cho kiến thức đƣợc xây dựng?
- Trình tự lôgic của các kiến thức đó nhƣ thế nào cho phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học?
b, Có ba giải pháp khác nhau cho phép tìm kiếm câu trả lời cho vấn đề cơ bản.
- Khảo sát thực nghiệm (lập phƣơng án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm để thu đƣợc dữ liệu cần thiết; sử lí dữ liệu dẫn đến câu trả lời).
- Khảo sát lý thuyết (xuất phát từ những điều đã biết, thông qua suy luận dẫn đến câu trả lời).
- Lập mô hình giả thuyết, bài toán lý thuyết - thí nghiệm (lập mô hình giả thuyết trả lời câ hỏi, rút ra hệ quả lôgic và tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính xác thực của hệ quả đó).
c, Có ba giải pháp xác nhận tính hợp thức của kiến thức xác lập.
- Có sự phù hợp giữa kiến thức đƣợc xác lập hoặc hệ quả của nó với kết quả thực nghiệm, với kết quả quan sát thực tiễn.
- Có sự phù hợp giữa kiến thức đƣợc xác lập với những kiến thức đã có hoặc giữa hệ quả của chúng.
- Có sự phù hợp giữa kiến thức đƣợc xác nhận hoặc hệ quả mà nó tiên đoán với thực tiễn.
(Giải pháp chung: Nếu chấp nhận kết quả tìm đƣợc thì suy ra một hệ quả cần kiểm chứng và kết quả kiểm chứng. Tìm phƣơng án kiểm chứng và đánh giá sự phù hợp giữa điều cần kiểm chứng và kết quả kiểm chứng)
Sơ đồ 2.2: Tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý
2. Xác định mục tiêu dạy học một kiến thức vật lý
Dựa vào sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức để xác định mục tiêu dạy học. Có hai mục tiêu cơ bản cần thể hiện rõ trong việc dạy một kiến thức.
a) Mục tiêu về các hành vi mà học sinh thể hiện ra đƣợc và có thể kiểm tra đánh giá đƣợc thông qua một số tiêu chuẩn cụ thể, đây là loại mục tiêu thao tác. Mục tiêu này chỉ rõ những hành động của học sinh cần đạt đƣợc trong giờ học.
b)Việc thực hiện mục tiêu thao tác sẽ dẫn đến mục tiêu thứ hai là mục tiêu về kết quả mà học sinh cần đạt đƣợc khi học kiến thức mới (kiến thức, kỹ năng, kỹ sảo, tƣ duy...).
VẤN ĐỀ
(đòi hỏi tìm kiếm xây dựng kiến thức)
Định hƣớng giải pháp cho vấn đề
PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN nhờ suy luận/ nhờ thí nghiệm và quan sát/ nhờ phỏng đoán/
giả thuyết
KẾT LUẬN, NHẬN ĐỊNH
TÌNH HUỐNG (ĐIỀU KIỆN) XUẤT PHÁT NẢY SINH VẤN ĐỀ
Theo mục tiêu của đề tài, chúng tôi quan tâm đến mục tiêu thao tác mục tiêu này chỉ rõ những hành động học tập tích cực, sáng tạo của học sinh là những mục tiêu có thể đánh giá đƣợc ngay trong từng tiết dạy, từng bài học. Nó khác với mục tiêu thứ hai, chỉ đƣợc đánh giá sau một quá trình nào đó. Tất nhiên việc thực hiện tốt mục tiêu thứ nhất sẽ dẫn đến kết quả tốt cho mục tiêu thứ hai và ngƣợc lại.
Việc xác định mục tiêu dạy học trƣớc hết phải dựa trên chƣơng trình, nội dung cụ thể của sách giáo khoa. Kết quả dự kiến phải đƣợc mô tả dƣới dạng một hành vi quan sát đƣợc.
Có thể dựa theo cánh phân loại mục tiêu nhận thức của tác giả Benjamin S.Bloom để viết các mục tiêu cụ thể. Chúng đƣợc diễn tả bởi những động từ sau:
- Về kiến thức (mức biết): Định nghĩa, mô tả, thuật lại, viết, nhận biết nhớ lại, gọi tên, kể ra, lựa chọn, tìm kiếm, chỉ ra, phát triển, tóm lại đƣợc….
- Về mức độ hiểu: Giải thích cắt nghĩa, so sánh đối chiếu, minh hoạ, suy luận, đánh giá, cho ví dụ, chỉ rõ, phân biệt, tóm tắt, trình bày…
- Về mức độ áp dụng: Sử dụng, tính toán, thiết kế, vận dụng, giải quyết, chứng minh, hoàn thiện, tìm ra, dự toán, điều khiển, thay đổi…
- Mức độ phân tích: phân tích, phân loại, so sánh, phân biệt, chọn ra, phân chia, lập giả thuyết…
- Mức độ tổng hợp: Tạo nên, soạn thảo, đặt kế hoạch, kết luận, tổ chức, đề xuất, giảng giải, thực hiện, thiết kế…
- Mức độ đánh giá: Đánh giá, phê phán, cân nhắc, xác định, bảo vệ, lựa chọn, quyết định…[14]
3. Xác định các phương tiện dạy học
Để dạy học theo tiến trình nhận thức khoa học thì vai trò của thiết bị dạy học là rất quan trọng, cần phải đảm bảo đầy đủ và có chất lƣợng mới
thành công. Các thiết bị dạy học chủ yếu là các thí nghiệm. Các thí nghiệm này đƣợc xây dựng bởi các nhà sƣ phạm và đƣợc giáo viên thực hiện hoặc tổ chức cho học sinh thực hiện. Các thí nghiệm này phải nằm trong tiến trình xây dựng kiến thức đã đƣợc dự trù trƣớc bởi nhà sƣ phạm. Vai trò chủ yếu của các thí nghiệm là kiểm tra, hợp thức hoá kiến thức. Nhƣng các thí nghiệm còn có vai trò tạo tình huống học tập, gợi mở cho học sinh suy đoán giải pháp, giải quyết vấn đề… Chúng phải đảm bảo là những thí nghiệm nhà trƣờng, tức là những thí nghiệm không quá phức tạp và đặc biệt phải đơn giản và nhanh chóng nhƣng vẫn phải đảm bảo tính chính xác cao, có thể chấp nhận đƣợc. Việc trang bị thiết bị thí nghiệm phải đồng bộ để có nhiều nhóm học sinh cùng tiến hành.
Ngoài ra chúng tôi còn cho rằng có thể sử dụng nhiều thiết bị khác hỗ trợ nhƣ trong dạy học truyền thống đã nêu, đặc biệt là của máy vi tính.
4. Xây dựng tình huống vật lý cho dạy một kiến thức cụ thể
Dựa trên sơ đồ 2.2 xây dựng các tình huống vật lý phù hợp với tiến trình dạy học vật lý (sơ đồ 2.1) để định hƣớng cho học sinh tự chủ, sáng tạo hành động học tập. Các tình huống chính phải xây dựng là:
(1)Xuất phát từ kiến thức cần dạy tạo ra một tình huống trong đó xuất hiện vấn đề mà giải quyết nó thì có kiến thức thức mới. Từ tình huống vừa xây dựng mà đặt vấn đề mở đầu (trong một số trƣờng hợp có thể bỏ qua bƣớc này).
(2)Dựa vào vấn đề mở đầu và vấn đề cơ bản, xây dựng tình huống vấn đề cơ bản.
(3)Dựa vào giải pháp xây dựng kiến thức đặt ra “bài toán”.
(4)Dựa vào giải pháp hợp thức hoá tạo tình huống và vấn đề kiểm chứng nhằm hợp thức hoá kiến thức xây dựng. Thƣờng có hai tình huống: tình huống dẫn đến việc tìm kiếm hệ quả phải kiểm chứng và tình huống dẫn đến việc thiết lập phƣơng án kiểm chứng (thí dụ nhƣ thí nghiệm và phƣơng pháp đo các đại lƣợng cần kiểm chứng).
(5)Xây dựng bài tập theo mục tiêu. Có thể coi đó những tình huống mới tiếp tục kiểm chứng kết luận.
Trong sơ đồ này phải thể hiện những tình huống học tập chính (cho mỗi giai đoạn của tiến trình) và tƣơng ứng là những câu hỏi định hƣớng hành kể cả tình huống cơ bản. Nhƣng câu hỏi cơ bản phải giống nhau vì câu trả lời cho câu hỏi này chính là kiến thức mới.
5. Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học kiến thức vật lý cụ thể:
Là việc soạn thảo một giáo án chi tiết dựa trên sơ đồ tiến trình dạy học đã lập. Trong đó phải thể hiện đƣợc ý định của giáo viên trong việc tổ chức, kiểm tra định hƣớng hành động của học sinh một cách chi tiết, từng bƣớc cụ thể. Đồng thời, phải dự đoán những hành động mà học sinh có thể và không thể thực hiện đƣợc để có những bƣớc định hƣớng tiếp theo (các tình huống phụ). Nó phải thể hiện rõ đƣợc nhiệm vụ “tổ chức tình huống” của ngƣời giáo viên. Nhƣ vậy, dù chi tiết. tiến trình này vẫn chỉ nhƣ một bản hƣớng dẫn giáo viên hành động, nó không phải là một kịch bản cứng nhắc mà các hành động cứ diễn ra một cách tuần tự nhƣ đã định trƣớc. Vì vậy, vẫn đòi hỏi phải có rất nhiều sáng tạo của giáo viên khi dùng nó cho phù hợp với từng đối tƣợng học sinh, từng môi trƣờng cụ thể…
2.3 Thiết kế tiến trình dạy học chƣơng “cảm ứng điện từ - điện từ trƣờng”
2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm chương “Cảm ứng điện từ - điện từ trường”
2.3.1.1 Bậc phổ thông
Học sinh đã đƣợc tìm hiểu kiến thức trong chƣơng trình sgk vật lí lớp 11-12 trung học phổ thông với nội dung cụ thể:
- Tìm hiểu hiện tƣợng cảm ứng điện từ:
+ Học sinh nghiên cứu khá kĩ các thí nghiệm về cảm ứng điện từ
+ Định luật Lenz về chiều dòng điện cảm ứng: Học sinh nắm đƣợc một cách phát biểu về định luật Lenz.
+ Định luật Fucô: Nghiên cứu thí nghiệm, giải thích, tìm hiểu sơ lƣợc tính chất và công dụng của dòng Fucô
+ Suất điện động cảm ứng: Học sinh tìm hiểu suất điện động cảm ứng trong mạch kín, thấy đƣợc mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Lenz. Sự chuyển hóa năng lƣợng trong hiện tƣợng cảm ứng.
- Tìm hiểu về hiện tƣợng tự cảm ở mức độ:
+ Học sinh biết đƣợc từ thông riêng của mạch kín.
+ Học sinh tìm hiểu sơ lƣợc về mạch điện từ tự do trong mạch dao động, không đề cập tới vấn đề duy trì dao động trong mạch.
Do đặc điểm cấu trúc của chƣơng trình và trình độ nhận thức nên học sinh chỉ tìm hiểu các vấn đề nêu trên một cách tách rời và xét trong một số trƣờng hợp đơn giản. Các ứng dụng của kiến thức chỉ đƣợc trình bày một cách hạn chế và sơ lƣợc.
2.3.1.2 Bậc cao đẳng
Các kiến thức trong chƣơng “Cảm ứng điện từ-điện từ trƣờng” phần điện học đại cƣơng của chƣơng trình vật lí đại cƣơng cho sinh viên năm thứ nhất bậc cao đẳng đƣợc dạy trong thời gian 3 tiết lý thuyết và 2 tiết bài tập.
Nội dung của chƣơng bao gồm:
* Cảm ứng điện từ: Các kiến thức đƣợc trình bày một cách hệ thống có tính khái quát và chuyên sâu hơn, phần bài tập đƣa ra các kiến thức về ứng dụng của hiện tƣợng cảm ứng điện từ.
* Tự cảm: Phần kiến thức về năng lƣợng ống dây tự cảm đƣợc nghiên cứu kỹ lƣỡng và phần năng lƣợng từ trƣờng đƣợc nghiên cứu sâu hơn.
* Dao động điện: Phần dao động điện tự do trong mạch dao động (LC) đƣợc nghiên cứu trong các trƣờng hợp cụ thể, khái quát và rộng hơn.
Cụ thể là:
+ Trƣờng hợp mạch dao động có điện trở không đáng kể (mạch dao động lí tƣởng).
+ Trƣờng hợp dao động có điện trở đáng kể.
(Còn thêm phần dao động cƣỡng bức: Đề cập đến vấn đề muốn duy trì mạch dao động tức là không tắt dần, ta phải làm thế nào)
Nhƣ vậy ở bậc Cao đẳng chƣơng này nghiên cứu sâu, rộng và sử dụng nhiều kiến thức toán học để thiết lập các biểu thức hơn so với chƣơng trình phổ thông.
2.3.1.3 Mục tiêu về kiến thức, kỹ năng và thái độ cần hình thành ở sinh viên sau khi học chương này sau khi học chương này
1. Về nội dung kiến thức
* Trƣờng hợp cảm ứng điện từ
Sau khi kết thúc bài, sinh viên ngành điện, cơ khí có khả năng: - Trình bày đƣợc khi nào có hiện tƣợng cảm ứng điện từ.
- Trình bày các thí nghiệm từ đó phát biểu đƣợc định luật Lenz theo những cách khác nhau.
- Thiết lập biểu thức suất điện động cảm ứng trong mạch kín, mạch hở và phát biểu định luật về suất điện động cảm ứng (Định luật Pharađây)
- Vận dụng các công thức đã học để tính đƣợc suất điện động cảm ứng trong một số trƣờng hợp đơn giản. Trình bày ứng dụng của hiện tƣợng cảm ứng điện từ: Máy phát điện.
- Nghiên cứu hiện tƣợng và vai trò của dòng điện Fucô trong kỹ thuật. * Trƣờng hợp tự cảm
- Phát biểu đƣợc định nghĩa từ thông tự cảm và thiết lập đƣợc công thức độ tự cảm của mạch kín.
- Thiết lập đƣợc công thức tính suất điện động tự cảm. - Trình bày đƣợc thí nghiệm về năng lƣợng ống dây.
Chứng tỏ rằng nguồn gốc năng lƣợng ống dây tự cảm chính là của từ trƣờng do ống dây đó gây ra khi trong ống dây có dòng điện.
* Trƣờng hợp mạch dao động
- Trình bày đƣợc dao động điện tự do trong mạch LC theo các trƣờng hợp: + Trƣờng hợp mạch dao động có điện trở R không đáng kể.
+ Trƣờng hợp mạch dao động có điện trở R đáng kể. - Trình bày đƣợc dao động cƣỡng bức.
- Biết vận dụng kiến thức để giải các bài toán liên quan tới mạch dao động.
2. Về kỹ năng
Sinh viên phải có đƣợc các kỹ năng
- Sử dụng đƣợc các công thức để giải các bài toán liên quan.
- Thực hiện đƣợc các bƣớc trong dạy học giải quyết vấn đề: Đề xuất đƣợc giải pháp và thực hiện giải pháp đề ra.
- Có kỹ năng làm việc theo nhóm, kỹ năng thuyết trình, bảo vệ tri thức trƣớc tập thể, qua đó rèn luyện ngôn ngữ, kỹ năng phân tích-tổng hợp khi khai thác văn bản.
- Nhận diện đƣợc các thiết bị máy móc trong thực tế có nguyên tắc hoạt động dựa trên các hiện tƣợng cảm ứng điện từ, dòng điện Fucô, tự cảm, mạch dao động để giải thích hoạt động của các thiết bị máy móc liên quan (Các thiết bị ngoài phần trình bày trong giáo trình)
3. Về tình cảm thái độ
- Sinh viên đón nhận nhiệm vụ học tập của mình một cách tính cực, tự giác, có hứng thú. Qua đó rèn luyện và pháp triển tích cực, tự lực, sáng tạo giải quyết vấn đề.