8. Cấu trúc của luận văn
1.4. Bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí
1.4.1. Cơ sở lí thyết của BTST
Cơ sở lí thyết của BTST trong dạy học vật lí là sự giống nhau về bản chất của nhận thức khoa học vật lí và hoạt động học tập vật lí,bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức. Nhà vật lí học “cái mới” ông tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa ai biết, còn HS khám phá “cái mới” đối với bản thân mình và “cái mới” là bản chất của sự sáng tạo.Trong vật lí học,quá trình sáng tạo khoa học được V.G. Razumôpxki trình bày dưới dạng chu trình như sau:
Sơ đồ b) Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki
Quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như trên, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả định và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả định. Trong hai giai đoạn này không có suy luận logic mà chủ yếu dựa vào trực giác. Ở đây tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự.
Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lí học,sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập vật lí và của nhà vật lí học khi nghiên cứu vật lí để có thể xây dựng những BTST về vật lí.Đây là một khái niệm khá mới của lí luận dạy học vật lí nước ta,còn ít được đề cập hoặc nếu có còn sơ sài chưa thành hệ thống và khó vận dụng.
1.4.2. Phân biệt BTLT và BTST
Bài tập vật lí rất đa dạng, phong phú các cách phân loại chỉ có tính chất tương đối. Nếu căn cứ vào tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện hay tính chất sáng tạo thì có thể chia thành 2 loại:
Bài tập luyện tập Bài tập sáng tạo
2. Mô hình giả định trừu tượng 1. Những sự kiện khởi đầu 3. Các hệ quả lôgic 4. Thí nghiệm kiểm tra
Dùng rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có. Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài các dữ kiện đã hàm chứa angôrit giải.
Dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo như tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm. Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới angôrit đã có. Với BTST, người giải phải vận dụng kến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới).
Việc phân chia như trên có tính chất tương đối vì “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc vào thời điểm sử dụng: “mới” tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng khi đã biết thì lại trở thành BTLT cho từng HS.
BTLT: Bằng cách vẽ đường đi của các tia sáng, hãy xác định ảnh của vật sáng S qua thấu kính hội tụ, phân kỳ trong các trường hợp: vật ở trong tiêu cự, vật ở ngoài tiêu cự.
Với bài tập này HS chỉ cần nhớ lại đường đi của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính từ đó sẽ xác định được ảnh của S.
Tư duy sẽ thay đổi nếu ta thay bài toán trên thành bài toán sau:
BTST: Cho vật sáng A và ảnh A’, xy là trục chính của thấu kính (như hình vẽ) xác định loại thấu kính và vị trí của nó?
Bài tập này rèn luyện được tính sáng tạo, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống.
1.4.3. Vai trò của BTST trong dạy học vật lí
BTST là phương tiện hữu hiệu rèn luyện kỹ năng tư duy, hoạt động giải BTST là một dạng hoạt động sáng tạo. Thông qua sự phân biệt giữa BTLT và BTST, chúng ta thấy hoạt động giải BTST giữ một vai trò to lớn trong việc bồi dưỡng, phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học vật lí. Bởi vì chính BTST giúp cho HS trong việc khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ trong việc đào sâu và xây dựng các mối liên hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau. Nhờ đó mà kiến thức vật lí trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt ra.
Khi nghiên cứu tài liệu mới, BTST có vai trò bài toán nhận thức cần giải quyết, đặt HS vào tình huống có vấn đề do đó tạo hứng thú kích thích động cơ
A’ x y Hình 1.a x y A’ A O x y Hình 1. b A A’ Hình 1. c A
suy nghĩ của HS. Giải BTST, luyện tập cho HS tư duy đề xuất các dự đoán, xây dựng giả thuyết khoa học, tạo điều kiện cho tư duy trực giác phát triển.
Đối với nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức cho HS: Thông qua việc giải BTST mà HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp và khái quát hóa, biết lập kế hoạch giải quyết trọn vẹn một vấn đề. BTST không những giúp cho HS luyện tập cho mình khả năng dự đoán mà còn tự luyện tập được khả năng đề xuất các phương án kiểm tra dự đoán, các phương án thực thi các mô hình trừu tượng đưa ra. Như thế có nghĩa là bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm - phương pháp đặc thù của vật lí học.
Đối với nhiệm vụ giáo dục tư tưởng đạo đức và nhân cách cho HS: BTST cũng là phương tiện giúp cho HS rèn luyện được những phẩm chất tâm lí quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, có tính kế hoạch trong hoạt động nhận thức, tính chính xác khoa học, kích thích hứng thú học tập bộ môn vật lí nói riêng và học tập nói chung.
Đối với nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp: Những bài tập có nội dung kỹ thuật, bài tập gắn với thực tế và bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được kỹ năng thực hành, những hiểu biết cần thiết theo nội dung của giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp.
Đối với khâu kiểm tra đánh giá và tự kiểm tra đánh giá việc nắm vững tri thức, kỹ năng, kỹ xảo của HS có một ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình dạy học. Việc giải BTST là một trong những biện pháp để đánh giá kết quả của HS. Thông qua việc giải bài tập của HS GV còn biết được kết quả giảng dạy của mình, từ đó có phương pháp điều chỉnh, hoàn thiện hoạt động dạy của mình cũng như hoạt động học của HS, đặc biệt phát hiện được HS có năng khiếu về vật lí.
1.4.4. Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí
BTST có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS. Ngoài việc lựa chọn cẩn thận, công phu hệ thống các bài tập chặt chẽ về nội dung, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông thì nếu sử dụng hệ thống BTST một cách hợp lí sẽ góp phần rất rớn trong việc nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông. Căn cứ vào mục đích ý nghĩa của việc soạn thảo hệ thống BTST vào chương trình giảng dạy và vào khả năng nhận thức của HS trung học phổ thông hiện nay. Chúng tôi đề xuất các hình thức sử dụng BTST theo các hướng sau:
- Hình thức sử dụng trên lớp học theo chương trình bắt buộc. - Tự lực giải bài tập ở nhà.
- Hình thức sử dụng ngoại khóa. - Dạy học tự chọn.
1.4.4.1. Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc
a. Xây dựng tình huống có vấn đề: BTST thực sự được HS giải sau khi đã nắm vững tài liệu học của các đề tài, có được những kỹ năng cần thiết về vận dụng kiến thức nhờ các BTLT. Vì vậy BTST thường được sử dụng ở giai đoạn sau của việc nghiên cứu tài liệu. Tuy nhiên, nó cũng có thể dùng để nêu vấn đề nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập của HS, còn việc giải bài tập đó sẽ được quay trở lại sau khi HS đã có những kiến thức đủ cần thiết.
Ví dụ: Xây dựng tình huống có vấn đề cho bài “Phản xạ toàn phần” (Vật lí 11 – Cơ bản):
GV (kiểm tra bài cũ): Chiếu ánh sáng từ thủy tinh vào không khí dưới các góc tới: a. 00, b. 300, c. 450. Tìm góc khúc xạ tương ứng, vẽ hình? HS (trả lời): Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: 1 2 sin sin n n r i = ta có:
b. i = 300 ⇒sin r = 43 ⇒r = 48,60. c. i = 450 ⇒ sin r = 1,06 > 1 ⇒r = ?
HS không tính được góc khúc xạ cũng không vẽ được tia khúc xạ trong trường hợp này (tình huống bế tắc). HS sẽ thảo luận, đưa ra các dự đoán của mình.
Với bài toán này bản chất giữa các câu đã có sự thay đổi, đến câu c HS đã thực sự bế tắc. GV sẽ làm trọng tài trong việc thảo luận các dự đoán của HS đưa ra (bác bỏ các dự đoán không hợp lý). Sau đó yêu cầu HS đưa ra phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán còn lại. GV cùng HS tiếp tục đi vào xây dựng kiến thức mới.
Sau khi GV hợp thức hóa kiến thức phản xạ toàn phần thì HS sẽ giải được câu c của bài tập đưa ra lúc đầu một cách dễ dàng.
Như vậy sử dụng BTST trong việc xây dựng tình huống có vấn đề cho kiến thức mới sẽ kích thích được húng thú học tập, tư duy vật lí và năng lực sáng tạo của HS.
b. Xây dựng kiến thức mới: Sử dụng BTST trong xây dựng kiến thức mới để đưa tư duy HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức, từ đó nêu được vấn đề cần giải quyết một cách tích cực. Trong quá trình giải bài tập HS tự đi tới tri thức mới. Do tính tổng hợp kỹ thuật của BTST nên việc nghiên cứu tài liệu mới bằng giải BTST thường được áp dụng cho loại kiến thức về các ứng dụng vật lí.
Ví dụ: Trong phần Quang hình học ta có thể sử dụng BTST để xây dựng kiến thức về các dụng cụ quang (kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn).
c. Kiểm tra đánh giá:Trong các giờ bài tập, giờ kiểm tra GV có thể sử dụng BTST một cách hợp lí để đánh giá năng lực của HS,đồng thời cũng là cơ sở để điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp.
1.4.4.2. Sử dụng BTST trong ngoại khóa
Chúng ta biết rằng kho tàng tri thức vật lí nhân loại rất phong phú và đa dạng. Tri thức vật lí ngày càng nhiều, thời gian dạy học vật lí không được tăng lên tương xứng, còn rất nhiều vấn đề đáng hiểu biết khác chưa có điều kiện đưa vào chương trình.Để giải quyết mâu thuẫn này cần thông qua dạy tri thức vật lí, trong đó dạy HS cách tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức một cách tự lực.Ngoài ra, yêu cầu vận dụng tri thức vào việc sáng tạo của HS phải được phát triển.
Nhằm phát triển hứng thú học tập vật lí cho HS, rèn luyện óc thông minh, mở rộng kiến thức và kỹ năng bằng việc nghiên cứu thêm các vấn đề khác về vật lí, tận dụng thời gian rỗi một cách có ích, hợp lí và để có hiệu suất cao thì ta có thể tổ chức các hoạt động ngoại khóa trong nhà trường phổ thông.
Với vai trò đặc điểm của BTST chúng ta có thể sử dụng BTST trong hoạt động ngoại khóa như: Học bồi dưỡng ở nhà, báo tường, báo bảng, tổ chức câu lạc bộ vật lí, sử dụng BTST trong các buổi tham quan dã ngoại,….
a. Hình thức học không chính khóa
Sử dụng BTST không chính khóa như trong buổi học thêm, học ở nhà, học bồi dưỡng, … Một trong những hình thức phổ biến nhất của công tác ngoại khóa về vật lí là nhóm giải bài tập. Việc tổ chức những nhóm giải bài tập như vậy có tác dụng trực tiếp đến kết quả học tập của HS.
Bằng kinh nghiệm và sự sáng tạo của mình,GV có thể tổ chức được việc giải bài tập theo nhóm với nội dung phong phú. Trong các buổi bồi dưỡng, học thêm GV có thể đưa ra các BTST và yêu cầu HS nhận dạng bài toán, khuyến khích HS nổ lực tìm hướng giải quyết. HS đưa ra phương án giải bài toán của mình và có thể HS đứng ra chữa bài tập cho các bạn. Nếu như bài tập đó mà HS chưa thể tìm ra được hướng giải quyết thì động viên HS suy nghĩ để đề xuất được phương án trả lời thông qua câu hỏi định hướng của GV.
b. Hoạt động giải BTST ở nhà
Trong lúc học ở nhà, GV có thể cho HS những BTST có nội dung gần gũi với thực tế cuộc sống mà HS phải tự lực tìm kiếm thông tin để giải quyết.
- Thời gian mềm dẻo: trong tuần,trong tháng. - GV giải bài tập, cho câu hỏi định hướng nếu cần. - HS tự giải và nạp lại cho GV.
c. Hình thức tuyển chọn HS giỏi
Các cuộc thi HS giỏi vật lí cũng là một trong những phương thức ngoại khóa phổ biến nhất về giải BTST.Những cuộc thi này làm phát triển ở HS sự ham hiểu biết và có thể giúp nhiều em HS tự tìm thấy chí hướng của mình,lựa chọn được những HS có khả năng đặc biệt.
Giải BTST không những đòi hỏi HS phải có kiến thức sâu rộng mà còn phải biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt,việc đề xuất ra các phương án và các hình thức thức thực hiện các phương án phải có tính sáng tạo. Đặc biệt đối với bài tập loại thiết kế và thực hiện thí nghiệm sẽ giúp phát hiện được các HS thực sự có năng lực sáng tạo.
Thông qua việc giải quyết các BTST là một trong những cách giúp chúng ta phát hiện và bồi dưỡng HS giỏi vật lí.
d. Hình thức sử dụng câu lạc bộ vật lí
Giải các BTST vật lí có thể đưa vào nội dung sinh hoạt các câu lạc bộ vật lí. Câu lạc bộ vật lí bao gồm những thành viên yêu thích môn vật lí. Dưới sự hướng dẫn của tổ chuyên môn và sự lãnh đạo của nhóm trưởng, câu lạc bộ có chương trình hoạt động cụ thể theo lịch trình đã định sẵn. Cần phải tổ chức câu lạc bộ sao cho phát huy được sự hứng thú tham gia của HS, thông qua hệ thống BTST đưa ra trong sinh hoạt câu lạc bộ, làm sao cho HS bộc lộ được khả năng của mình.Sau khi giải quyết xong bài tập, phân tích cách giải hay, sự độc đáo, đưa ra những điều mà HS dễ mắc sai lầm, thông qua đó HS học hỏi được kinh nghiệm của các thành viên trong câu lạc bộ.
e. Hình thức sử dụng báo tường, báo bảng
Thông qua báo tường, báo bảng các BTST được chọn lọc để đăng tải. Tuy theo điều kiện cụ thể của từng trường học mà có thể ra các số báo theo tuần hoặc theo tháng hoặc vào các đợt thi đua chào mừng các ngày lễ.Chúng ta có thể sử dụng hình thức này như sau:
Chọn lọc các đề bài hay để đưa ra trên mặt báo, những bài đưa ra ở đây phải có sức cuốn hút đổi với HS, kích thích trí tìm tòi, lòng ham hiểu biết của HS. Việc làm này do tổ bộ môn vật lí của trường thực hiện.
Sau khi in lên báo tường hoặc báo bảng khuyến khích các HS tham gia, không hạn chế số lượng.
Sau thời gian quy định nộp bài, tổ bộ môn vật lí tiếp nhận bài và chọn ra những bài giải đúng, hay, độc đáo. Danh sách HS đạt giải được đăng vào số báo