1.4.3.1. Loại bài tập định tính “nêu và giải quyết vấn đề”.
Theo lý luận dạy học thì quá trình dạy học “nêu và giải quyết vấn đề” bao gồm: Nêu vấn đề, tạo tình huống có vấn đề; Nghiên cứu giải quyết vấn đề; Củng cố và vận dụng kiến thức;
Sử dụng bài tập định tính trong dạy học nêu và giải quyết vấn đề có thể thực hiện trong tất cả các bước nói trên.
a) Sử dụng bài tập định tính để tạo tình huống có vấn đề.
Trong dạy học nêu “tình huống có vấn đề” là những tình huống mà trong đó phải bao hàm một cái gì đó chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi, sáng tạo, có sự tham gia hoạt động tư duy. Muốn đưa người học vào trạng trái kích thích hứng thú, khát khao tìm hiểu và khám phá thì tình huống có vấn đề phải chứa đựng điều gì đã biết làm dữ liệu, phải cho trước những thông tin làm điểm xuất phát, và việc giải quyết vấn đề phải mang lại những hiểu biết mới cho người học. Trong quá trình sử dụng “tình huống có vấn đề”, người dạy cần chú ý một số điểm sau đây:
- Nên lựa chọn những bài tập định tính có chứa đựng mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết. Mâu thuẫn phải vừa sức, gây được hứng thú và niềm tin có thể nhận thức đượccho học sinh .Tùy thuộc vào đối tượng học sinh, có thể lựa chọn bài tập định tính cho phù hợp và cách tạo ra tình huống như:
lựa chọn với nhiều phương án,trong đó học sinh phải lựa chọn một phương án hợp lý nhất với điều kiện cụ thể mà bài toán đặt ra.
+ Lựa chọn các bài tập định tính để tạo ra tình huống bất ngờ. Nhiệm vụ cần giải quyết là làm sáng tỏ nguyên nhân khoa học của hiện tượng.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống bế tắc, làm cho học sinh lúng túng, chưa biết làm thế nào để giải quyết được. Nhiệm vụ cần giải quyết là phân tích và tìm ra mô hình lý giải đúng.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống không phù hợp thông qua các nghịch lý. Nhiệm vụ cần giải quyết là phân tích những chỗ sai trong cách hiểu thông thường, từ đó tìm ra cách hiểu phù hợp và khoa học.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống phán xét, trong đó hiện tượng đưa ra có nhiều giải thích với các căn cứ lí lẽ khác nhau mà học sinh thấy nghi ngờ. Nhiệm vụ của học sinh là cần xem xét, kiểm tra những lí lẽ đó.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ta tình huống xung đột, trong đó có những sự kiện, quan điểm trái ngược nhau. Nhiệm vụ cần giải quyết là học sinh tìm hiểu, phân tích, phê phán quan điểm sai để tìm ra chân lý.
- Chú ý rằng: khi tạo tình huống có vấn đề, cần ưu tiên sử dụng các bài tập định tính thể hiện qua hình ảnh, video clip để nâng cao tính trực quan, làm cho học sinh dễ nhận diện cái đã biết và cái chưa biết.
- Bài tập định tính sử dụng để tạo tình huống có vấn đề không nên dùng những câu hỏi quá tổng quát sẽ dẫn học sinh đến việc phải trả lời những câu hỏi kiểu “Sẽ như thế nào, nếu…?”, “Có tác dụng gì?”, “Phải làm thế nào để…?”. Những câu hỏi tổng quát sẽ làm cho học sinh bị “rối” do chưa đủ kiến thức và kĩ năng phù hợp để trả lời.
b) Sử dụng bài tập định tính nghiên cứu giải quyết vấn đề.
Giai đoạn nghiên cứu giải quyết vấn đề gồm hai khâu cơ bản là xây dựng giả thuyết và kiểm chứng giả thuyết. Trong giai đoạn này, biện pháp cơ bản là phân tích tình huống có vấn đề đã đặt ra ban đầu thành các câu hỏi định
tính nhỏ theo trình tự diễn biến của hiện tượng. Lần lượt cho học sinh giải quyết từng câu hỏi nhỏ, sau đó tổng hợp để làm nổi bật cái đã biết và cái cần giải quyết. Dùng các bài tập định tính có nội dung sát với tình huống đã nêu để định hướng cho học sinh cách giải quyết mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái cần tìm, trên cơ sở đó học sinh xây dựng được giả thuyết hợp lý. Một điểm rất đáng lưu ý là khi bắt đầu học vật lí, học sinh cũng đã có một số hiểu biết, quan niệm nhất định về các sự vật hiện tượng. Đó chính là những “hành trang riêng” mà học sinh mang đến trường. Giáo viên cần làm cho học sinh bộc lộ được những quan niệm có sẵn của họ về những sự vật, hiện tượng liên quan đến kiến thức bài học. Biện pháp hữu hiệu để thực hiện việc này là đưa ra những bài tập định tính thích hợp, khéo léo dẫn dắt học sinh mạnh dạn lí giải theo kinh nghiệm của chính bản thân. Giáo viên cần tỏ rõ sự quan tâm, động viên, khuyến khích học sinh ngay cả khi những lí giải đó sai với kiến thức vật lí, đồng thời thông qua trao đổi, thảo luận, thăm dò ý kiến của học sinh để định hướng cho học sinh đặt ra những giả thuyết hợp lý.
c) Sử dụng bài tập định tính để củng cố và vận dụng kiến thức.
Các bài tập định tính sử dụng trong giai đoạn này tập trung vào ba dạng, đó là: giải thích hiện tượng, dự đoán hiện tượng và nêu phương án thiết kế một thiết bị đơn giản nào đó trong đời sống và sản xuất. Có thể vận dụng ở các mức độ sau:
-Mức độ 1: Dùng những bài tập định tính đơn giản, thuần túy suy luận kiến thức mà chưa nhằm đến ý nghĩa của nó trong đời sống và sản xuất.
- Mức độ 2: Dùng những bài tập định tính nâng cao có tính chất vận dụng, trong đó học sinh cần vận dụng các khái niệm, định luật vật lí để dự đoán hiện tượng hoặc làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng. Có thể dùng những bài tập nâng cao có tính chất ứng dụng kĩ thuật đã được đơn giản hóa, trong đó học sinh chỉ cần áp dụng một vài khái niệm, định luật vật lí để làm sáng tỏ những nguyên tắc kĩ thuật ứng dụng.
không chỉ áp dụng những hiểu biết, kinh nghiệm sống để dự đoán và giải thích các hiện tượng thường gặp mà còn cải tiến những vật dụng đơn giản. Những câu hỏi loại này nếu được sử dụng thường xuyên sẽ làm tăng khả năng vận dụng kiến thức vật lí của học sinh vào thực tiễn[6, tr. 151-153].
1.4.3.2. Loại bài tập định tính xây dựng kiến thức trên cơ sở vận dụng phương
pháp thực nghiệm.
Khi vận dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học vật lí, tiến trình xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể gồm các giai đoạn sau:
+ Nêu các sự kiện mở đầu + Hỗ trợ xây dựng giả thuyết + Suy luận hệ quả logic
+ Tiến hành thí nghiệm kiểm tra + Củng cố và vận dụng kiến thức.
Có thể phân tích vắn tắt để thấy rõ hiệu quả dạy học theo các giai đoạn trên đây:
a) Sử dụng các bài tập định tính để nêu các sự kiện mở đầu. Nên chọn mở đầu là những sự kiện gần với đời sống, bằng cách sử dụng một số bài tập định tính có nội dung đảm bảo các yếu tố sau:
+ Có mối liên hệ chặt chẽ với kiến thức cần đề cập đến trong bài học. + Có thể mô tả một cách ngắn gọn, súc tích sao cho học sinh dễ dàng và nhanh chóng nhận ra mâu thuẫn giữa sự kiện với những hiểu biết sẵn có.
+ Trong điều kiện cho phép, nên sử dụng các ảnh chụp thực tế hoặc các video clip ngắn về những sự kiện liên quan để minh họa. Có 3 mức độ mà giáo viên có thể lựa chọn:
Mức độ 1: Giới thiệu hiện tượng thường xảy ra trong tự nhiên hoặc trong đời sống hàng ngày để học sinh tự phát hiện những tính chất hay mối quan hệ cần nghiên cứu.
Mức độ 2: Giáo viên tạo ra những hoàn cảnh đặc biệt, trong đó xuất hiện một hiện tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý hoặc gây cho học sinh sự ngạc
nhiên, tò mò, từ đó đưa ra một vấn đề hay một câu hỏi cùng giải đáp.
Mức độ 3: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu học sinh phát hiện xem có chỗ nào chưa hoàn chỉnh, chưa đầy đủ, cần tiếp tục nghiên cứu.
b) Sử dụng bài tập định tính hỗ trợ xây dựng giả thuyết. Trong giai đoạn xây dựng giả thuyết, tư duy trực giác của học sinh giữ vai trò chủ đạo, nên cần sử dựng bài tập định tính có tính chất hỗ trợ cho học sinh cả về dự đoán định tính và dự đoán định lượng.
Đối với những dự đoán định tính: Từ những hiện tượng phức tạp, sử dụng các câu hỏi gợi ý cho học sinh dự đoán những nguyên nhân, những mối liên hệ chính chi phối hiện tượng. Bài tập định tính sử dụng câu hỏi có nội dung là một mắt xích của hiện tượng. Câu hỏi phải có nội dung ngắn, gọn.
Đối với những dự đoán định lượng: Giáo viên cần định hướng cho học sinh đi từ những quan sát đơn giản tới những dự đoán về quan hệ hàm số như tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai…vv. Không nên đưa ra những câu hỏi dự đoán đòi hỏi quan sát tỉ mỉ, sự tổng hợp của nhiều sự kiện vượt quá khả năng của học sinh.
c) Sử dụng bài tập định tính để hỗ trợ việc suy luận hệ quả logic.
Một trong những yêu cầu cơ bản là hệ quả suy ra phải lôgic, đơn giản, có thể quan sát hay đo lường được trong thực tế. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, hệ quả logic không thể “nhìn thấy” được trực tiếp mà phải tính toán gián tiếp thông qua việc đo các đại lượng khác. Khi đó hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng. Như vậy, bài tập định tính có ý nghĩa quan trọng, mang tính định hướng tư duy suy luận của học sinh. Các câu hỏi được viết có thể ở dạng: “Nếu không có…thì sao?”, “Nếu càng tăng/càng giảm…thì sao?”, “Hiện tượng có xảy ra không nếu…?”, “Hiện tượng sẽ thế nào nếu…?”.
d) Sử dụng bài tập định tính hỗ trợ việc tiến hành thí nghiệm kiểm tra. Thực tế cho thấy, thí nghiệm kiểm tra không phải lúc nào cũng sẵn có trong phòng thí nghiệm, hoặc là đã có nhưng ít hiệu quả. Vì vậy mà giáo viên
nên xây dựng những bài tập định tính có nội dung gắn với thực tế, loại bài tập này vừa giúp giáo viên đạt được mục đích là cho học sinh làm thí nghiệm kiểm tra, đồng thời rèn luyện cho học sinh thói quen vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn.
e) Sử dụng bài tập định tính để củng cố và vận dụng kiến thức.
Các giờ học vật lí dù được tiến hành theo phương pháp này hay phương pháp khác, thì bước cuối cùng cũng là củng cố và vận dụng kiến thức cho học sinh.
1.4.3.3. Loại bài tập định tính xây dựng kiến thức trên cơ sở vận dụng phương
pháp mô hình.
a) Vận dụng phương pháp mô hình ở mức độ 1.
Giáo viên trình bày các sự kiện thực tế mà học sinh không thể giải thích được bằng các kiến thức cũ của họ, sau đó giáo viên đưa ra mô hình mà các nhà khoa học đã xây dựng và vận dụng mô hình để giải thích các sự kiện.
Các sự kiện và hiện tượng cần nêu ra bằng cách vận dụng các bài tập định tính ở mức độ đơn giản. Nghĩa là: Nếu học sinh chưa nắm được các khái niệm, định luật, hệ quả… một cách đầy đủ thì cần đến sự hỗ trợ là các mô hình của giáo viên. Ở mức độ vận dụng này, giáo viên nên sử dụng bài tập định tính thông qua các câu hỏi bằng lời, bằng ảnh chụp hoặc các video clip quay lại một hiện tượng thực tế mà không nên sử dụng hình vẽ hoặc các mô hình làm từ máy vi tính.
b) Vận dụng phương pháp mô hình ở mức độ 2.
Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đưa ra để giải thích một số hiện tượng đơn giản, tương tự với hiện tượng đã biết. Với mức độ vận dụng này, giáo viên là người đưa ra mô hình, còn học sinh căn cứ vào những đặc điểm, tính chất riêng…của mô hình để giải thích một số hiện tượng nào đó tương tự với hiện tượng đã biết.
Trước hết, căn cứ vào kiến thức cần nghiên cứu và những điều kiện sẵn có của nhà trường để lựa chọn mô hình thích hợp. Sau đó cần mô tả, giải thích
về mặt cấu trúc và hoạt động (nếu có) của mô hình, vì chỉ từ quan sát tự bản thân học sinh sẽ khó có thể rút ra những đặc điểm, tính chất của mô hình. Trong giai đoạn này, nên sử dụng các bài tập định tính mà dữ liệu là các mô hình, đồ thị…kết hợp với các câu hỏi bằng lời, vừa để kiểm tra sự nắm vững kiến thức vừa đưa học sinh vào trạng thái tích cực suy nghĩ, dựa vào mô hình để giải thích các hiện tượng mà giáo viên sẽ đặt ra sau đó.
c) Vận dụng phương pháp mô hình ở mức độ 3.
Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đưa ra để dự đoán hiện tượng mới. Đối với mức độ cao hơn, học sinh sử dụng mô hình để đưa ra dự đoán về những hiện tượng mới. Điều này “quá sức” với học sinh trung học phổ thông. Vì vậy giáo viên cần có những định hướng thích hợp bằng cách sử dụng nhiều bài tập định tính có liên quan, đưa học sinh gần hơn với những hiện tượng mà giáo viên dự kiến học sinh sẽ dự đoán.
d) Vận dụng phương pháp mô hình ở mức độ 4.
Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tham gia vào cả 4 giai đoạn của phương pháp mô hình, do đó học sinh nắm vững tính năng của mô hình và sử dụng được mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức. Về mặt thực tiễn, với điều kiện hạn hẹp về thời gian của một giờ học, điều kiện cơ sở vật chất và khả năng tư duy của học sinh thì khó có thể vận dụng phương pháp mô hình ở mức độ 4 một cách trọn vẹn trong giờ lên lớp vật lí. Tiến trình xây dựng kiến thức có thể thực hiện theo 4 giai đoạn sau:
+ Giai đoạn 1: Căn cứ vào những đặc điểm, tính chất của vấn đề cần nghiên cứu, giáo viên hướng dẫn học sinh quan sát một số hiện tượng thực tế, gợi ý về mối liên hệ giữa những điều quan sát được với những tính chất của đối tượng nghiên cứu.
+ Giai đoạn 2: Dựa vào những sự kiện và dữ liệu ban đầu, giáo viên hướng dẫn học sinh xây dựng mô hình. Nếu mô hình xây dựng là mô hình kí hiệu thì thường đó là mô hình công thức toán hay mô hình đồ thị. Nếu mô hình xây dựng là mô hình biểu tượng thì có thể trình bày bằng lời dưới dạng phát
biểu tóm lược về các kết luận thống nhất ở cuối giai đoạn 1.
+ Giai đoạn 3 và 4: Giáo viên hướng dẫn học sinh vận dụng mô hình để giải thíchhoặc dự đoán về một số hiện tượng mới, từ đó rút ra thêm những hệ quả cần thiết [6, tr. 160 - 166].
Cuối cùng giáo viên cần dựa trên nhận xét của học sinh, chốt lại những mối liên hệ quan trọng để cùng học sinh đi đến một kết luận thống nhất.
1.5. Thực trạng về dạy và học bài tập định tính chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 của giáo viên và học sinh ở trường THPT Ba Vì - Ba Vì - Hà Nội .