Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC DẠY HỌC TÍCH HỢP
2.1. Quy trình xây dựng chủ đề
Qua tìm hiểu một số cơng trình nghiên cứu cho thấy cĩ những quy trình thiết kế chủ đề tích hợp khác nhau, như:
+ Theo tác giả Đỗ Hương Trà, tr. 18 [32] đưa ra quy trình xây dựng chủ đề tích hợp về khoa học tự nhiên gồm 7 bước.
Bước 1: Lựa chọn chủ đề.
Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết.
Bước 3: Thiết kế các vấn đề cần giải quyết để giải quyết các vấn đề. Bước 4: Xây dựng mục tiêu DH,
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động DH. Bước 6: Lập kế hoạch DH.
Bước 7: Tổ chức DH và đánh giá.
+ Theo Tài liệu tập huấn “DHTH ở trường THCS và THPT” của Bộ Giáo dục và Đào tạo [7] đã đề xuất quy trình xây dựng chủ đề DHTH gồm 6 bước.
+ Dựa vào nghiên cứu lí luận về DHTH, nghiên cứu chương trình mơn Tốn, tìm hiểu một số cơng trình nghiên cứu, chúng tơi đề xuất quy trình thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học mơn Tốn gồm 6 bước như sau:
Bước 1: Giới thiệu chủ đề
- Lí do, cơ sở, cách thức thiết kế chuyên đề. - Mục tiêu của chuyên đề.
- Tài liệu sử dụng.
Bước 2: Phân tích mơ hình tích hợp Bước 3: Xây dựng kế hoạch dạy học
Đây là bước đưa ra kế hoạch dạy học một cách tổng thể, từ đĩ GV sẽ thiết kế thành các giáo án để lên lớp dạy học.
Bước 5: Kết thúc. Bước 6: Đánh giá KQ.
Kiểm tra đánh giá được diễn ra thường xuyên trong suốt quá trình tổ chức DH chủ đề, nội dung đánh giá đa dạng. Đánh giá tập trung vào hai nội dung chính là đánh giá chất lượng lĩnh hội kiến thức khoa học của HS thơng qua các câu hỏi và bài kiểm tra và đánh giá năng lực của HS thơng qua các sản phẩm cụ thể.
Để đánh giá năng lực của HS, chúng ta cần thiết kế các phiếu đánh giá, cụ thể là:
+ Phiếu đánh giá sản phẩm của nhĩm HS khi hoạt động nhĩm (GV cĩ thể cùng HS xây dựng và thống nhất điểm tối đa cho từng tiêu chí, sau khi hoạt động các nhĩm tự đánh giá, sau đĩ giáo viên đánh giá sản phẩm của các nhĩm).
Bảng 2.1: Các tiêu chí đánh giá sản phẩm nhĩm học tập
Giáo viên đánh giá:... Nhĩm được đánh giá:...
Tiêu chí đánh giá
Nội dung
Nội dung đầy đủ, chính xác khoa học. Kiến thức sâu, mở rộng thêm.
Cĩ sự liên hệ thực tiễn.
Hình thức trình bày
Bố cục rõ ràng, dễ theo dõi.
- Nếu trình bày trên giấy: Hình vẽ, chữ viết rõ ràng, màu sắc, cỡ chữ hợp lí.
- Nếu trình chiếu Powerpoit: hình ảnh đẹp, phù hợp, trình bày hợp lí. Hiệu ứng trình chiếu phù hợp, hấp dẫn.
Tác phong thuyết trình
Phong cách thuyết trình tự tin. Trình bày mạch lạc, rõ ràng, thu hút người nghe.
Các thành viên trong nhĩm cĩ sự phối hợp trong thời gian trình bày và trả lời chất vấn.
Các thành viên trong nhĩm thuyết trình nắm vững nội dung bài. Phân phối thời gian hợp lí.
+ Phiếu đánh giá năng lực của HS (GV cĩ thể cùng HS xây dựng và thống nhất điểm tối đa cho từng tiêu chí, sau đĩ cá nhân HS tự đánh giá, các nhĩm đánh giá thành viên của nhĩm rồi cuối cùng GV đánh giá năng lực của cá nhân HS).
Bảng 2.2. Các tiêu chí đánh giá năng lực học sinh
Giáo viên đánh giá:……….. Học sinh được đánh giá:………
Năng lực Tiêu chí đánh giá
Năng lực tự học
Xác định yêu cầu, nhiệm vụ học tập. Lập dàn ý cho ý tưởng, nhiệm vụ.
Xây dựng được kế hoạch học tập phù hợp.
Biết sử lí thơng tin, vận dụng kiến thức để hồn thành nhiệm vụ.
Tiếp thu ý kiến của HS khác, của GV để điều chỉnh hoạt động bản thân.
Năng lực giải quyết vấn đề - Năng lực vận dụng tốn học vào vật lí
Phát hiện vấn đề cần giải quyết. Đề xuất các phương án giải quyết.
Thực hiện giải quyết vấn đề, rút ra phương án tối ưu.
Năng lực tư duy
Tư duy cụ thể, tư duy trừu tượng. Tư duy logic.
Tư duy sáng tạo.
Tư duy biện chứng, tư duy phê phán.
Năng lực quản lí
Làm chủ được hoạt động của bản thân trong học tập. Biết làm việc độc lập theo thời gian biểu.
Nhận ra và tự điều chỉnh hạn chế của bản thân để thực hiện nhiệm vụ.
Năng lực giao tiếp Xác định được mục đích giao tiếp.
Chủ động giao tiếp, tự tin, cĩ phản ứng tích cực trong giao tiếp.
Lựa chọn nội dung, ngơn ngữ phù hợp. Nêu được ý tưởng mới trong học tập.
Năng lực hợp tác
Khả năng đảm nhận nhiều vai trị khác nhau trong nhĩm. Xác định nhiệm vụ, trách nhiệm và hoạt động của bản thân.
Đề xuất ý tưởng sáng tạo, phù hợp, hiệu quả.
Quan tâm đến tiến độ hồn thành cơng việc của từng thành viên và tiến độ của cả nhĩm để phối hợp, hồn thành cơng việc.
Sự kết hợp giữa các thành viên khi trình bày sản phẩm. Năng lực sử dụng cơng
nghệ thơng tin và truyền thơng
Sử dụng hiệu quả cơng nghệ thơng tin và truyền thơng để hồn thành nhiệm vụ.
Sử dụng kĩ thuật tìm kiếm, tổ chức, lưu trữ, sử dụng phần mền để hỗ trợ quá trình tư duy để hình thành ý tưởng giải quyết vấn đề.
Năng lực sử dụng ngơn ngữ tốn học
Sử dụng kí hiệu, tính chất, thuật ngữ của tốn học. Sử dụng thống kê tốn.
Cĩ trí tưởng tượng khơng gian.
Chuyển đổi vấn đề từ ngơn ngữ tốn học sang các ngơn ngữ khác và ngược lại.
Năng lực tính tốn
Sử dụng các phép tính: Tính tốn và ước lượng. Sử dụng cơng cụ đo đạc, vẽ hình.
Vận dụng tốn học: Suy luận, tìm phương án tối ưu, mơ hình hĩa.
Xếp loại:……….
Với phiếu đánh giá năng lực HS thiết kế như trên thì tùy theo từng chủ đề GV cĩ thể điều chỉnh số năng lực tham gia vào quá trình đánh giá và mức điểm tối đa cho các tiêu chí, đối tượng đánh giá (chẳng hạn nếu khơng hoạt động nhĩm thì
khơng cĩ phần đánh của nhĩm) sao cho phù hợp với nội dung của từng chủ đề và mục đích đánh giá.
Mức độ gợi ý hoạt động dạy học ở mỗi chủ đề cũng cĩ thể khác nhau. Cĩ những chủ đề, các hoạt động dạy học được thiết kế chi tiết, trong khi cĩ những chủ đề dạy học chỉ đưa ra những gợi ý chung về cách tổ chức hoạt động dạy học cho GV.
2.2. Định hƣớng thiết kế chủ đề dạy học
Định hướng 1: Thiết kế một số chủ đề cĩ nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn.
Chương trình SGK hiện nay khá ngắn gọn, chủ yếu trình bày những khái niệm, những định lí, quy tắc cơ bản. Đối với phần bài tập cũng khá đơn giản, chỉ địi hỏi HS ở mức nhận biết, thơng hiểu và vận dụng ở mức độ thấp. Tuy nhiên cĩ nhiều kiến thức cĩ thể khai thác để ứng dụng vào giải các bài tốn cĩ tri thức vật lí, gắn với các vấn đề thực tiễn.
Do vậy, sau mỗi phần kiến thức GV cần thường xuyên sưu tầm, tìm tịi, mở rộng liên hệ với các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống gần với nội dung kiến thức đĩ. Từ đĩ, xây dựng các bài tốn cĩ nội dung gắn với thực tiễn để dạy cho HS. Tuy nhiên những tình huống thực tiễn phải thiết thực, khơng phi thực tế, đơn giản, gần gũi, quen thuộc với HS, hoặc những ứng dụng của tốn học vào những mơn học khác cần đảm bảo tính chân thực, vừa sức và khơng địi hỏi quá nhiều tri thức bổ sung. Cần phải lựa chọn những tình huống bám sát chương trình SGK khi lên hệ với thực tiễn và phù hợp với trình độ nhận thức chung của HS.
Hệ thống các vấn đề liên hệ với thực tiễn trong một giờ dạy cần lưu ý là phải được lựa chọn phù hợp về mức độ và số lượng. Sẽ khơng đạt được mục đích là tạo niềm vui, hứng thú học tập cho HS và hình thành ý thức tốn học hĩa các tình huống thực tiễn nếu số lượng các vấn đề liên hệ với thực tiễn quá ít hoặc quá đơn giản. Ngược lại, nếu số lượng các vấn đề liên hệ với thực tiễn quá nhiều hoặc quá khĩ, quá xa lạ với HS hoặc phi thực tế sẽ ảnh hưởng tới thời gian tiết dạy và khơng những khơng tạo được hứng thú học tập mà cịn làm cho HS cảm thấy nhàm chán,
chán nản và áp lực. Vì vậy, GV phải chuẩn bị cẩn thận, chu đáo khi thiết kế chủ đề tích hợp cĩ nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn và nên sắp xếp các vấn đề theo thứ tự từ dễ đến khĩ. Khi đĩ bài học sẽ như một bức tranh sinh động và cĩ tác dụng làm tăng thêm niềm vui, hứng thú học tập, giúp HS cĩ thể tiếp thu được tốt nội dung bài học, tạo tiền đề và kích thích HS tham gia vào các hoạt động học tập tiếp theo.
Định hướng 2: Dạy học các chủ đề tích hợp theo định hướng phát triển năng lực mơ hình hĩa thơng qua làm rõ mơ hình tốn học trong vật lí và ngược lại khai thác hiện tượng vật lí làm cơ sở cho học sinh khám phá.
Trong các CĐTH cần chứa đựng các tình huống gắn với thực tiễn, gần gũi và hấp dẫn người học, kích thích động cơ học tập của HS. Khi DH các CĐTH địi hỏi HS phải lập luận, giải thích, phân tích, tổng hợp, so sánh, đánh giá, hoặc phải trải nghiệm,… GV dạy CĐTH cần sử dụng các PPDH tích cực để lơi cuốn tất cả các HS của lớp tích cực tham gia, đặc biệt hiệu quả khi cĩ những thí nghiệm thực tế hoặc mơ phỏng hoặc mơ hình hĩa. Từ đĩ sẽ lơi quấn, hấp dẫn HS hơn, các em rất dễ hình dung ra vấn đề cần giải quyết và tạo điều kiện để HS phát triển năng lực tự học, năng lực tính tốn, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực ngơn ngữ và hợp tác,…
Trong DH các CĐTH việc đánh giá HS khơng nên chỉ đánh giá kiến thức đã lĩnh hội được mà cái chính là phải đánh giá xem HS cĩ năng lực vận dụng kiến thức đã được học để giải quyết các tình huống cĩ vấn đề, các tình huống trong thực tiễn, các tình huống tích hợp liên mơn.
2.3. Thiết kế chủ đề dạy học tích phân theo hƣớng tích hợp liên mơn Tốn – Vật lí
2.3.1. Thiết kế chủ đề DHTH “Tích phân trong các bài tốn chuyển động cơ học” học”
Bước 1: Giới thiệu chủ đề
Vật lí nghiên cứu các dạng của chuyển động, các quá trình biến đổi,… và cấu tạo của vật thể. Đây là một trong số các mơn quan trọng nhất của của chương trình
THPT. HS đã được học mơn Vật lí từ cấp tiểu học (trong các mơn học Tự nhiên và Xã hội lớp 1, lớp 2, lớp 3; Khoa học lớp 4, lớp 5), cấp THCS (từ lớp 6 đến lớp 9). Nhưng từ lớp 10 THPT, mơn Vật lí được trình bày một cách cĩ hệ thống, sâu sắc và đầy đủ hơn. Chương trình mơn Vật lí 10 THPT gồm hai phần
Phần một – Cơ học. Phần hai – Nhiệt học.
Động học chất điểm là một phần của cơ học, trong đĩ người ta nghiên cứu cách xác định vị trí của các vật trong khơng gian tại các thời điểm khác nhau và mơ tả các tính chất của chuyển động bằng các phương trình tốn học mà khơng chú ý đến nguyên nhân gây nên chuyển động đĩ. Vấn đề đặt ra là trong SGK Vật lí 10 nghiên cứu các chuyển động cơ học: Chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, sự rơi tự do…một cách độc lập và đây đều là những dạng chuyển động “lí tưởng”. Vì trong thực tế mỗi chất điểm trong quá trình chuyển động cĩ thể bao gồm tất cả các hình thái chuyển động trên. Vậy làm thế nào ta cĩ thể ứng dụng những kiến thức về chuyển động cơ học vào thực tiễn? Người ta chia khoảng thời gian t của chuyển động thành rất nhiều khoảng nhỏ t, sao cho trong mỗi khoảng thời gian nhỏ đĩ cĩ thể coi chuyển động như thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, sự rơi tự do…nghiên cứu chuyển động trên những khoảng t vơ cùng nhỏ ấy rồi tổng hợp cả quá trình lại là một cơ sở để ta nghiên cứu về một chuyển động bất kì. Đồng thời cách làm này chính là mầm mống sinh ra bài tốn tích phân, là một ứng dụng vơ cùng quan trọng của nguyên hàm, tích phân.
Để giúp HS hiểu về ứng dụng của tích phân trong các bài tốn về chuyển động cơ học, đồng thời hiểu rõ hơn về bài tốn nguyên hàm, tích phân từ đĩ cĩ những hiểu biết và vận dụng nguyên hàm, tích phân vào giải quyết các vấn đề thực tiễn cĩ liên quan. Chúng tơi thực hiện chủ đề: “Tích phân trong các bài tốn chuyển động cơ học” .
Chủ đề được xây dựng dựa trên cách tiếp cận sau:
- Tiếp cận nội dung: Chủ yếu liên quan đến các nội dung của mơn tốn và vật lí.
Để giải quyết các vấn đề đặt ra trong chủ để, HS cần vận dụng các kiến thức thuộc các bài sau
Bảng 2.3. Các nội dung liên quan đến chủ đề “Tích phân trong các bài tốn chuyển động cơ học”trong chƣơng trình, SGK hiện hành
Stt Mơn Bài liên quan đến CĐTH Ghi chú
1 Giải tích 12
Chương III. Bài 1: Nguyên hàm Chương III. Bài 2: Tích phân.
Chương III. Bài 3: Ứng dụng của tích phân trong hình học.
2 Vật lí 10
Chương I. Bài 2: Chuyển động thẳng đều Chương I. Bài 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều
Chương I. Bài 4: Chuyển động rơi tự do.
- Tiếp cận thực tiễn: Xem xét các ứng dụng của tích phân trong các vấn đề thực tiễn liên quan đến chuyển động cơ học.
- Tiếp cận năng lực: Bên cạnh việc trang bị kiến thức, chủ đề hướng tới trang bị cho học sinh một số năng lực chung và năng lực chuyên biệt như: Năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tính tốn, năng lực sử dụng ngơn ngữ, sử dụng cơng nghệ thơng tin, năng lực giao tiếp, hợp tác,… và đặc biệt là năng lực nghiên cứu khoa học như: quan sát, đề xuất giả thiết, thu thập và xử lí số liệu, trình bày số liệu dưới một số hình thức, …
Bước 2: Phân tích mơ hình tích hợp
Trong SGK vật lí 10, khi nghiên cứu về chuyển động cơ học của chất điểm, thường đi theo quy trình xét thí nghiệm về sự chuyển động, tiến hành khảo sát tại các thời điểm khác nhau để cho ta mối liên hệ giữa vận tốc, quãng đường, thời gian được thể hiện bởi bảng thống kê
Thời gian (t) t0 t1 …
Vận tốc (v) v0 v1 …
Quãng đường (s) s0 s1 …
Từ đĩ tìm ra quy luật của sự chuyển động, dự đốn phương trình chuyển động.
Hình 2.1. Những chuyển động cơ học được nghiên cứu trong SGK vật lí 10
Trong SGK Giải tích 12, khi nghiên cứu về tích phân chưa phải là sâu, nhưng cũng đủ để giúp học sinh hiểu được nghĩa của khái niệm tích phân xác định. Học sinh cũng thấy được ngành vi tích phân nghiên cứu về những đại lượng biến thiên phi tuyến tính, được sử dụng rộng rãi trong các ngành khoa học và kỹ thuật, xuất phát từ những vấn đề mà chúng ta đã được học như: tính diện tích các hình, thể tích các vật thể cĩ hình dạng bất kì, vận tốc, gia tốc, quãng đường,… mà trong thực tế khơng hề đơn giản, gọn gàng, đẹp đẽ. Nếu các đại lượng thay đổi một cách liên tục, chúng ta cần phép tính vi tích phân để tìm hiểu xem chuyện gì đã xảy ra với đại lượng ấy.
Chủ đề “Tích phân trong các bài tốn chuyển động cơ học” được xây dựng ở mức độ vận dụng kiến thức liên mơn sẽ giúp cho HS thiết lập mối liên hệ giữa các kiến thức đã được lĩnh hội vào giải quyết các bài tốn vật lí liên quan đến thực tiễn, làm cho HS quen dần với việc sử dụng kiến thức của hai