8. Cấu trúc của đề tài
1.3. Những vấn đề cơ bản về dạy học môn Vật lí theo chƣơng trình giáo
1.3.1. Mục tiêu môn học
Chƣơng trình mơn Vật lí 2018 [3] xác định mục tiêu là góp phần phát triển phẩm chất, năng lực chung đồng thời tập trung phát triển năng lực vật lí của ngƣời học, cụ thể là:
- Góp phần cùng với các môn học và hoạt động giáo dục khác, giúp học sinh hình thành và phát triển các phẩm chất và năng lực chung đƣợc quy định trong Chƣơng trình giáo dục phổ thơng tổng thể đó là: tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo; đồng thời hình thành và phát triển ở học sinh các phẩm chất cơ bản của ngƣời cơng dân đó là: u nƣớc, nhân ái; trung thực; chăm chỉ; trách nhiệm.
- Giúp học sinh đạt đƣợc năng lực vật lí, với các biểu hiện sau:
+ Có đƣợc những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi của mơn học: mơ hình hệ vật lí; năng lƣợng và sóng; lực và trƣờng.
+ Vận dụng đƣợc một số kĩ năng tiến trình khoa học để khám phá, giải quyết vấn đề học tập lý luận và thực tiễn dƣới góc độ vật lí.
+ Vận dụng đƣợc một số kiến thức, kĩ năng trong thực tiễn, ứng xử với tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trƣờng sống.
+ Nhận biết đƣợc năng lực, sở trƣờng của bản thân, định hƣớng đƣợc nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện tƣ dƣỡng đáp ứng yêu cầu của định hƣớng nghề nghiệp.
1.3.2. Nội dung, chương trình mơn Vật lí theo chương trình giáo dục phổ thơng mới
Khái qt nội dung chƣơng trình mơn Vật lí cấp THPT : Nội dung dạy học đƣợc thiết kế đi từ trực quan đến trừu tƣợng, từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ đƣợc xem nhƣ một hạt đến nhiều hạt. Coi trọng cách tiếp cận dựa trên vốn kinh nghiệm và sự trải nghiệm của học sinh.
Cấu trúc nội dung dạy học có tính hệ thống, chỉnh thể thống nhất từ tiểu học đến hết trung học phổ thơng, và có tính đến u cầu định hƣớng nghề nghiệp.
Mỗi đơn vị kiến thức, kĩ năng cơ bản đƣợc lựa chọn trên cơ sở có tính đến: Việc đáp ứng mục tiêu dạy học mơn Vật lí ở trƣờng phổ thơng (có vai trị nhƣ thế nào đối với việc phát triển phẩm chất, năng lực ngƣời học); Vị trí nhƣ thế nào trong những kiến thức, kĩ năng cơ bản của khoa học Vật lí của nhân loại; Vai trị trong mối quan hệ với các mơn học khác; Vai trò trong việc định hƣớng ngành nghề cho học sinh.
Nội dung khái quát đƣợc thể hiện qua 24 chủ đề trong bảng dƣới đây:
Mạch nội dung Lớp 10 Lớp 11 Lớp 12 Ghi chú Mở đầu Vật lí trong một số ngành nghề CĐ 10.1 Động học Động lực học
Công, năng lƣợng, công suất
Động lƣợng
Chuyển động tròn
Mạch nội dung Lớp 10 Lớp 11 Lớp 12 Ghi chú
Trái Đất và bầu trời CĐ 10.2
Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trƣờng CĐ 10.3
Trƣờng hấp dẫn CĐ 11.1
Dao động
Sóng
Truyền thơng tin bằng sóng vơ tuyến CĐ 11.2
Điện trƣờng (Trƣờng điện) Dòng điện, mạch điện Mở đầu về điện tử học CĐ 11.3 Vật lí nhiệt Khí lí tƣởng Từ trƣờng (Trƣờng từ)
Dòng điện xoay chiều CĐ 12.1
Vật lí hạt nhân và phóng xạ
Một số ứng dụng vật lí trong chẩn đốn y học CĐ 12.2
Vật lí lƣợng tử CĐ 12.3
Nguồn: [4]
i) Chƣơng trình mơn Vật lí lớp 10: Thiết kế và công nghệ
Khái quát về công nghệ: Các khái niệm khoa học, kĩ thuật, công nghệ và
mối liên hệ giữa chúng. Mô tả đƣợc mối quan hệ giữa công nghệ với tự nhiên, con ngƣời và xã hội; khái quát về cấu trúc của hệ thống kĩ thuật; nội dung cơ bản của một số công nghệ phổ biến, triển vọng, những thơng tin chính về thị trƣờng lao động của một số ngành nghề trong lĩnh vực kĩ thuật, công nghệ;
Đổi mới cơng nghệ: Nội dung cơ bản, vai trị, đặc điểm của các cuộc cách
Vẽ kĩ thuật: Khái niệm, vai trò của bản vẽ kĩ thuật, các tiêu chuẩn trình
bày bản vẽ kĩ thuật.
Thiết kế kĩ thuật: Vai trò, ý nghĩa của hoạt động thiết kế kĩ thuật; các nguyên tắc thiết kế kĩ thuật; quy trình thiết kế kĩ thuật; trình bày đƣợc các cơng việc cụ thể, phƣơng pháp thực hiện, phƣơng tiện hỗ trợ trong từng bƣớc của quá trình thiết kế; các yếu tố ảnh hƣởng trong quá trình thiết kế kĩ thuật; đặc điểm, tính chất của một số nghề nghiệp liên quan tới thiết kế; Thiết kế sản phẩm đơn giản.
Các chuyên đề học tập Vật lí: Vẽ và thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính;
Thiết kế mạch điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Nghề nghiệp STEM.
ii) Chƣơng trình Vật Lí lớp 11: Cơng nghệ và cơ khí Phần cơ khí chế tạo:
Giới thiệu chung về cơ khí chế tạo: Khái niệm, vai trị và đặc điểm của cơ khí chế tạo; các bƣớc cơ bản trong quy trình chế tạo cơ khí. Một số ngành nghề phổ biến thuộc lĩnh vực cơ khí chế tạo.
Vật liệu cơ khí: Khái niệm cơ bản và phân loại của vật liệu cơ khí; cơng
dụng, tính chất của một số vật liệu cơ khí thơng dụng, vật liệu mới.; Tính chất cơ bản của một số vật liệu phổ biến bằng phƣơng pháp đơn giản.
Các phƣơng pháp gia cơng cơ khí: Khái niệm, phân loại phƣơng pháp
gia cơng cơ khí; những nội dung cơ bản của một số phƣơng pháp gia cơng cơ khí; Quy trình cơng nghệ gia cơng một chi tiết đơn giản. Một chi tiết cơ khí đơn giản sử dụng phƣơng pháp gia cơng cắt gọt.
Sản xuất cơ khí: Các bƣớc của q trình sản xuất cơ khí; Dây truyền sản
xuất tự động hố có sử dụng robot cơng nghiệp; Tác động của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 trong tự động hố q trình sản xuất; Tầm quan trọng của an toàn lao động và bảo vệ mơi trƣờng trong sản xuất cơ khí.
Phần cơ khí động lực:
Giới thiệu chung về cơ khí động lực: Cấu tạo, vai trò của từng bộ phận trong hệ thống cơ khí động lực; Một số máy móc thƣờng gặp thuộc lĩnh vực cơ khí động lực; Một số ngành nghề phổ biến liên quan đến cơ khí động lực.
Động cơ đốt trong: Khái niệm, phân loại động cơ đốt trong; Cấu tạo, giải
thích đƣợc nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong, ý nghĩa một số thông số kĩ thuật cơ bản của động cơ đốt trong.
Ơ tơ: Vai trị của ơ tơ trong đời sống và sản xuất; Cấu tạo chung của ô tô
dƣới dạng sơ đồ khối; Cấu tạo và nguyên lí làm việc của các bộ phận chính trên ô tô; Những nội dung cơ bản về sử dụng, bảo dƣỡng ơ tơ và an tồn khi tham gia giao thông.
Các chuyên đề học tập: Dự án nghiên cứu lĩnh vực kĩ thuật cơ khí; Cơng
nghệ CAD/CAM- CNC; Cơng nghệ in 3D;
iii) Chƣơng trình Vật lí lớp 12: Phần cơng nghệ điện:
Giới thiệu chung về kĩ thuật điện: Khái niệm kĩ thuật điện, vị trí, vai trị
và triển vọng phát triển của kĩ thuật điện trong sản xuất và đời sống; Một số ngành nghề thuộc lĩnh vực kĩ thuật điện.
Hệ thống điện quốc gia: Khái niệm và ngun lí tạo ra dịng điện xoay chiều ba pha; cách nối nguồn, tải ba pha và xác định các thông số hiệu dụng của mạch điện ba pha đối xứng; Vẽ và mô tả cấu trúc chung và vai trò của từng thành phần trong hệ thống điện quốc gia; Nội dung cơ bản về một số phƣơng pháp sản xuất điện năng chủ yếu (thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, điện gió, điện mặt trời), ƣu điểm và hạn chế của mỗi phƣơng pháp; Cấu trúc chung, các thiết bị và vai trò của chúng trong mạng điện sản xuất quy mô nhỏ; Sơ đồ, các thông số kĩ thuật của mạng điện hạ áp dùng trong sinh hoạt.
Hệ thống điện trong gia đình: Cấu trúc chung của hệ thống điện trong gia đình; Chức năng và thơng số kĩ thuật của một số thiết bị điện phổ biến đƣợc sử dụng trong hệ thống điện trong gia đình; Thiết kế và lắp đặt đƣợc một mạch điều khiển điện đơn giản trong gia đình; Vẽ sơ đồ ngun lí và sơ đồ lắp đặt của hệ thống điện trong gia đình; xác định thơng số kĩ thuật cho thiết bị đóng cắt, bảo vệ, truyền dẫn điện trong hệ thống điện.
An toàn và tiết kiệm điện năng: Khái niệm an toàn điện và tiết kiệm điện
năng; Các biện pháp an toàn và tiết kiệm điện năng; Một số biện pháp an toàn và tiết kiệm điện năng trong cuộc sống.
Phần Công nghệ điện tử:
Giới thiệu chung về kĩ thuật điện tử: Khái niệm kĩ thuật điện tử, vị trí, vai trị và triển vọng phát triển của kĩ thuật điện tử trong sản xuất và đời sống; Một số ngành nghề thuộc lĩnh vực kĩ thuật điện tử; Một số dịch vụ phổ biến trong xã hội có ứng dụng kĩ thuật điện tử.
Linh kiện điện tử: Kí hiệu, cơng dụng và thông số kĩ thuật của một số
linh kiện điện tử; số liệu kĩ thuật, lựa chọn, kiểm tra đƣợc một số linh kiện điện tử phổ biến; Lắp ráp, kiểm tra đƣợc một mạch điện tử đơn giản.
Điện tử tƣơng tự: Nội dung cơ bản về tín hiệu, một số mạch xử lí tín hiệu
của điện tử tƣơng tự; kí hiệu, nguyên lí làm việc và ứng dụng cơ bản của mạch khuếch đại thuật toán; Lắp ráp và kiểm tra đƣợc một mạch điện tử ứng dụng khuếch đại thuật toán.
Điện tử số: Nội dung cơ bản về tín hiệu, một số mạch xử lí tín hiệu (thuộc
mạch tổ hợp và mạch dãy) trong điện tử số; Vẽ kí hiệu, cơng dụng và nhận biết đƣợc một số cổng logic cơ bản; Lắp ráp, kiểm tra đƣợc mạch điện tử số đơn giản dùng các cổng logic cơ bản.
Vi điều khiển: Khái niệm, phân loại và ứng dụng của vi điều khiển; Vẽ
và giải thích sơ đồ chức năng của vi điều khiển; Cấu trúc, ứng dụng và công cụ lập trình của một bo mạch lập trình vi điều khiển; Thiết kế, lắp ráp, kiểm tra đƣợc mạch điện tử ứng dụng dùng bo mạch lập trình vi điều khiển.
Các chuyên đề học tập: Thiết kế hệ thống cảnh báo trong gia đình; Dự án
nghiên cứu lĩnh vực hệ thống nhúng; Dự án nghiên cứu lĩnh vực robot và máy thông minh.
1.3.3. Phương pháp, hình thức tổ chức dạy học mơn Vật lí theo chương trình giáo dục phổ thơng mới ở trường trung học phổ thông
Dạy học vật lí ở trƣờng THPT giúp học sinh phát triển phẩm chất, năng lực chung và năng lực vật lí thơng qua các hoạt động trải nghiệm, tìm hiểu, khám phá hiện tƣợng, q trình vật lí trong thế giới tự nhiên; trên cơ sở đó rèn luyện các kĩ năng thực hành; phát triển khả năng nghiên cứu, giải quyết một số vấn đề khoa học, vận dụng kiến thức, kĩ năng trong thực tiễn cuộc sống.
Các nội dung dạy học vật lí là mục tiêu và phƣơng tiện giúp học sinh hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực. Giáo viên cần vận dụng linh hoạt các phƣơng pháp, kĩ thuật, hình thức tổ chức dạy học nhằm phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo củng học sinh đồng thời khai thác đƣợc vốn hiểu biết, kinh nghiệm sống của học sinh trong học tập;
Hình thức, phƣơng pháp dạy học Vật lí phải tránh áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng, khai thác lợi thế của công nghệ thông tin - truyền thơng và các thiết bị thí nghiệm, thực hành trong tổ chức hoạt động học để hình thành phẩm chất, năng lực cho học sinh.
Cần chú trọng sử dụng các phƣơng pháp, hình thức tổ chức dạy học gắn với thực tiễn, hƣớng nghiệp phân luồng học sinh và vận dụng sáng tạo quan điểm dạy học tích hợp theo định hƣớng giáo dục STEM, tích hợp các mơn khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán. Tăng cƣờng giáo dục tích hợp bảo vệ môi trƣờng, sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả, phịng chống thiên tai, thích ứng với biến đổi khí hậu, phù hợp với sự phát triển bền vững của xã hội trong dạy học Vật lí.
Hình thức dạy học chủ yếu trong mơn Vật lí là tổ chức các hoạt động học ở lớp học hoặc ở phịng thực hành, thí nghiệm; đồng thời có thể tổ chức cho học sinh hoạt động học trải nghiệm ở ngoài lớp học nhƣ tại thực địa, trong các nhà máy, các cơ sở sản xuất kinh doanh, các làng nghề.
Cần tổ chức cho học sinh đƣợc tự học, học theo nhóm, tƣơng tác tích cực thơng qua q trình phát hiện, đề xuất ý tƣởng, giải quyết vấn đề dƣới góc độ
vật lí bằng cách: đƣa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết; lập kế hoạch thực hiện; tìm kiếm thơng tin qua tài liệu in và tài liệu đa phƣơng tiện; thu thập, lƣu trữ dữ liệu từ các thí nghiệm trong phịng thực hành hoặc quan sát ở thiên nhiên; phân tích, xử lí, đánh giá các dữ liệu dựa trên các tham số thống kê đơn giản; so sánh kết quả với giả thuyết, giải thích, rút ra đƣợc kết luận; viết, trình bày báo cáo và thảo luận; vận dụng kiến thức, kĩ năng vật lí để mơ hình hố các hệ vật lí đơn giản; phân tích, giải thích các vấn đề thực tiễn; đề xuất và thực hiện một số giải pháp bƣớc đầu để bảo đảm an toàn trong lao động sản xuất.
Xây dựng và tổ chức dạy học các chủ đề, chuyên đề trong các nhà trƣờng theo định hƣớng phát triển năng lực học sinh phù hợp với điều kiện thực tế của nhà trƣờng, địa phƣơng và khả năng của học sinh. Tinh thần này thể hiện rõ qua các văn bản chỉ đạo của Bộ GDĐT.
Theo đó, thay cho việc dạy học thực hiện theo từng bài/tiết trong sách giáo khoa, các tổ/nhóm chun mơn căn cứ vào chƣơng trình và sách giáo khoa hiện hành, lựa chọn nội dung để xây dựng các chủ đề dạy học trong mỗi môn học và các chủ đề tích hợp liên mơn phù hợp với việc sử dụng phƣơng pháp dạy học tích cực trong điều kiện thực tế của nhà trƣờng.
Các chủ đề trong chƣơng trình mơn Vật lí mới đƣợc xây dựng và sắp xếp với ƣu tiên cho mạch phát triển năng lực: nhận thức tìm hiểu vận dụng.
Vận dụng các phƣơng pháp và kĩ thuật dạy học tích cực, việc thiết kế tiến trình dạy học các chủ đề tích hợp liên mơn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Tiến trình dạy học thể hiện chuỗi hoạt động học của học sinh phù hợp với phƣơng pháp dạy học tích cực đƣợc vận dụng. Tùy theo nội dung dạy học của chủ đề, giáo viên có thể lựa chọn các phƣơng pháp dạy học khác nhau( dạy học giải quyết vấn đề; dạy học theo phƣơng pháp bàn tay nặn bột; dạy học qua trải nghiệm; thực hành, thí nghiệm vv..). Tuy nhiên, các phƣơng pháp dạy học tích cực nói chung đều dựa trên quan điểm dạy học giải quyết vấn đề có tiến trình sƣ phạm tƣơng tự nhau:
Bƣớc 1: Xuất phát từ một sự kiện/hiện tƣợng/tình huống/nhiệm vụ mà học
sinh đƣợc trải nghiệm để làm xuất hiện vấn đề cần giải quyết.
Bƣớc 2: Lựa chọn giải pháp/xây dựng kế hoạch giải quyết vấn đề dựa trên
những thao tác phân tích, thảo luận, huy động kiến thức, kĩ năng của học sinh.
Bƣớc 3: Thực hiện giải pháp/kế hoạch để giải quyết vấn đề cũng đồng
thời là quá trình thực hành, củng cố kiến thức, kĩ năng.
Bƣớc 4: Đánh giá kết quả giải quyết vấn đề. Bƣớc này tạo điều kiện để
học sinh vận dụng các kiến thức, kĩ năng và kinh nghiệm đã tích lũy đƣợc của bản thân để đánh giá kết quả giải quyết vấn đề học tập hoặc vấn đề thực tiễn, từ đó có thể đề xuất những giải pháp mới, sáng tạo hơn.
Về kĩ thuật dạy học
Tiến trình dạy học chủ đề đƣợc thể hiện cụ thể thành chuỗi hoạt động học