1.4.3.1. Sử dụng bài tập định tính “nêu và giải quyết vấn đề” trong dạy học vật lí.
Theo lý luận dạy học thì quá trình dạy học “nêu và giải quyết vấn đề” bao gồm
các bước:
- Nêu vấn đề, tạo tình huống có vấn đề
- Nghiên cứu giải quyết vấn đề
- Củng cố và vận dụng kiến thức.
Việc 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, địi hỏi phải có sự tìm tịi, sáng tạo, có sự tham gia hoạt động tư duy. Muốn đưa người học vào trạng trái kích thích hứng thú và khát khao tìm hiểu, khám phá thì tình huống có vấn đề phải đảm bảo chứa đựng điều gì
đã biết làm dữ liệu, phải cho trước những thơng tin nào đó để 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 “tính huống có vấn đề” thì 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 đó phải vừa sức, gây được hứng thú cho học sinh nhận thức và niềm tin có thể nhận thức được.
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 các bài tập định tính tạo ra tình huống yêu cầu học sinh phải lựa chọn, trong đó chứa đựng nhiều phương án. Nhiệm vụ cần giải quyết là học sinh phải lựa chọn một phương án hợp lý nhất trong điều kiện cụ thể mà bài toán đặt ra.
+ Lựa chọn các bài tập định tính để tạo ra tình huống bất ngờ. Đó là những hiện
tượng mà ta khơng ngờ nó xảy ra như thế. Nhiệm vụ cần giải quyết là làm sáng tỏ
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống bế tắc, thông qua các sự kiện hay hiện tượng mới 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 mơ hình giải quyết mới.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống khơng phù hợp thơng qua các
nghịch lý, tức là những sự kiện hay hiện tượng trái với quan niệm thông thường của học sinh. Nhiệm vụ cần giải quyết là phân tích những chỗ sai trong cách hiểu thơng
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.
- Khi tạo tình huống có vấn đề, cần ưu tiên sự 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 thì câu hỏi, nhiệm vụ đưa
ra cần cụ thể và 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 loại câu hỏi này [3, tr. 151]. 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 trong các bài tập định tính (hiện tượng vật lí phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân) thành các câu hỏi định tính nhỏ (hiện tượng vật lí đơn giản chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân hay một định luật nhất định) 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 thơng 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 đốn hiện tượng hoặc làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng. Cũng có thể dùng những bài tập định tính nâng cao có tính chất ứng dụng kĩ thuật đã được đơn giản hóa, trong đó học sinh cần áp dụng một vài khái niệm, định luật vật lí để làm sáng tỏ những nguyên tắc kĩ
thuật của ứng dụng.
- Mức độ 3: Dùng những bài tập định tính sáng tạo, trong đó học sinh khơng chỉ
áp dụng những hiểu biết, kinh nghiệm sống để dự đốn 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 [3, tr. 153].
1.4.3.2. Sử dụng bài tập định tính trong xây dựng kiến thức trên cơ sở vận dụng
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 + Xây dựng giả thuyết + Suy luận hệ quả logic
+ Tiến hành thí nghiệm kiểm tra + Củng cố và vận dụng kiến thức
Phân tích dưới đây cho thấy giáo viên có thể sử dụng bài tập định tính một cách hiệu quảtrong q trình dạy học.
a) Sử dụng các bài tập định tính để nêu các sự kiện mở đầu.
Nên chọn sự kiện mởi đầu là những sự kiện gần gũi với đời sống, bằng cách sử
dụng một số bài tập định tính có nội dung đảm bảo được các yếu tố sau: + Có mối liên hệ chặt chẽ với kiến thức cần đề cập đến trong bài học.
+ Có thể mơ 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. Tùy vào đối tượng học sinh mà giáo viên có thể lựa chọn các mức độ khác nhau.
Mức độ 1: Giới thiệu hiện tượng xảy ra như thường thấy trong tự nhiên hoặc
trong đời sống hàng ngày để học sinh tự lực 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 của học sinh, gây cho học sinh sự ngạc nhiên, tị mị, từ đó nêu 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 trong vấn đề hay hiện tượng có chỗ nào chưa hồn 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, việc sử dựng bài tập định tính có tính chất hỗ trợ, vì giai đoạn này cần đến cả
Đối với những dự đốn định tính: Từ những hiện tượng phức tạp, nên sử dụng các câu hỏi gợi ý cho học sinh dự đoán về những nguyên nhân chính, những mối liên hệ chính chi phối hiện tượng. Các bài tập định tính sử dụng dưới dạng câu hỏi cần đảm bảo sao cho nội dung của chúng phải là một mắt xích của hiện tượng. Câu hỏi phải có nội dung ngắn, số lượng khơng quá nhiều.
Đối với những dự đoán định lượng: Bằng những câu hỏi thích hợp, 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…Với những dự đốn địi hỏi quan sát tỉ mỉ, sự tổng hợp của nhiều sự kiện thực nghiệm
vượt quá khả năng của học sinh thì nên thay bằng cách giới thiệu giả thuyết mà các nhà khoa học đã đưa ra.
c) Sử dụng bài tập định tính để hỗ trợ việc suy luận hệ quả logic.
Việc suy luận hệ quả logic được thực hiện bằng những suy luận logic hay suy luận toán học. Một trong những yêu cầu cơ bản là hệ quả suy ra phải đơn giản, có thể quan sát hay đo lường được trong thực tế. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, hệ
quả logic khơng thể “nhìn thấy” được trực tiếp mà phải tính tốn gián tiếp thông qua việc đo các đại lượng khác. Cũng có trường hợp hệ quả logic được suy ra trong
điều kiện lý tưởng, trong đó hiện tượng thực tế bị chi phối bởi nhiều yếu tố tác động không thể loại trừ được, nhưng ta lại chỉ quan tâm xét quan hệ giữa một số ít các yếu tố (thường là 2 hoặc 3 yếu tố). Khi đó hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần
đúng. Như vậy, việc sử dụng các bài tập định tính có ý nghĩa quan trọng, nội dung các câu hỏi có tác dụng định hướng tư duy suy luận của học sinh. Các câu hỏi được viết có thể ở dạng: “Nếu khơng 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 khơng phải lúc nào cũng sẵn có trong phịng thí nghiệm, hoặc là đã có nhưng ít hiệu quả. Trong nhiều tình huống giáo viên hồn tồn có thể thực hiện các thí nghiệm bằng các vật dụng đơn giản, thường
dùng trong đời sống hàng ngày. Vì vậy mà giáo viên nên xây dựng những bài tập
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 trong giai đoạn 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 [3, tr. 160].
1.4.3.3. Sử dụng bài tập định tính trong xây dựng kiến thức trên cơ sở vận dụng
phương pháp mơ hình.
a) Đối với việc vận dụng phương pháp mơ 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 mơ hình mà các nhà khoa học đã xây dựng và vận dụng mơ hình để giải thích các sự kiện).
Khi đề cập đến các sự kiện, hiện tượng thực tế mà học sinh khơng thể giải thích
được các bằng kiến thức cũ, giáo viên nên căn cứ vào nội dung chính của vấn đề
cần nghiên cứu (đối tượng gốc) để lựa chọn sử dụng những sự kiện, hiện tượng thực tế có liên quan gần nhất nhưng ở mức độ cao hơn so với kiến thức học sinh đã có, phù hợp với lý thuyết về vùng phát triển gần của Vư-gốt-xki [3, tr. 164].
Các sự kiện và hiện tượng đó cần nêu ra bằng cách vận dụng các bài tập định tính
ở mức độ đơn giản. Nghĩa là: nếu nắm được các khái niệm, định luật vật lí tương ứng thì có thể dễ dàng giải thích. 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 mơ hình của giáo viên.
Ở mức độ vận dụng này, giáo viên nên sử dụng bài tập định tính thơng qua các câu hỏi bằng lời, bằng ảnh chụp hoặc các video clip quay lại một hiện tượng thực tế
mà khơng nên sử dụng hình vẽ hoặc các mơ hình làm từ máy vi tính. Như vậy đã
tránh được dùng mơ hình này để giải thích cho một mơ hình khác, kém đi tính
thuyết phục với học sinh.
Sau khi đưa ra mơ hình, giáo viên cần định hướng việc trả lời, giải thích hiện
tượng theo quy trình về phương pháp giải bài tập định tính để học sinh đưa ra được câu trả lời chính xác. Nhờ đó mà rèn luyện được cho học sinh khả năng trình bày và vận dụng kiến thức.
b) Đối với việc vận dụng phương pháp mơ hình ởmức độ 2 (Học sinh sử dụng mơ 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 mơ hình, cịn học sinh căn
cứ vào những đặc điểm, tính chất riêng…của mơ hình để giải thích một số hiện
tượng nào đó tương tự với hiện tượng đã biết. Vì vậy việc đưa ra mơ hình nào, mơ tả cấu trúc và hoạt động của mơ hình ra sao, vận dụng để giải quyết những vấn đề gì cần phải được giáo viên làm rõ.
Trước hết, căn cứ vào kiến thức cần nghiên cứu và những điều kiện sẵn có của
nhà trường để lựa chọn mơ hình thích hợp. Sau đó cần mơ tả, giải thích về mặt cấu trúc và hoạt động (nếu có) của mơ hình, vì chỉ từ quan sát tự bản thân học sinh sẽ
khó có thể rút ra những đặc điểm, tính chất của mơ hình. Trong giai đoạn này, nên sử dụng các bài tập định tính mà dữ liệu là các mơ hình, đồ thị…kết hợp với các câu