TÍNH TÍCH CỰC HỌC TẬP CỦA HỌC SINH MIỀN NÚI
Để phát huy được tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh khi sử dụng thí nghiệm Vật lí có nhiều biện pháp. Ở đây chúng tôi chỉ giới hạn ở việc lựa chọn các thí nghiệm sao cho phù hợp, cách thức tiến hành thí nghiệm và cách tổ chức giờ học kết hợp giữa hoạt động cá nhân và hoạt động tập thể.
Kiến thức học sinh cần chiếm lĩnh trong giờ học Vật lí tuy chỉ là mới so với bản thân họ( tri thức này không mới đối với nhân loại) nhưng để đảm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
bảo học sinh khắc sâu được những kiến thức đó thì con đường đi tìm tri thức của học sinh cũng phải giống như con đường đi tìm chân lí của các nhà khoa học. Vì vậy, quá trình dạy học từng kiến thức Vật lí cần được tiến hành theo chu trình nhận thức khoa học(CTNTKH).
Sơ đồ ngắn ngọn và rõ ràng nhất của quá trình nhận thức đã được Leenin nêu lên:” Từ trực quan sinh động đén tư duy trừu tượng rồi từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn- đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lí, nhận thức của thực tế khách quan”. Đối với Vật lí, trên cơ sở khái quát những lời phát biểu của các nhà khoa học như A. Einstein, M. Planck, M. Born...có thể trình bày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học Vật lí dưới dạng chu trình[2] (hình 2.1):
Sai
Đúng
Hình 2.1
Lấy các giai đoạn của CTNTKH Vật lí nêu trên làm cốt lõi, đồng thời điều chỉnh sao cho phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh và quy mô một tiết học, chúng tôi đề nghị xây dựng tiến trình dạy học từng phần kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm the sơ đồ hình 2.2:
Sự kiện khởi đầu
Mô hình Hệ quả logic
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc các bƣớc dạy học từng bƣớc kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm
a) Vấn đề cần nghiên cứu
*> Sự kiện khởi đầu:
Tương tự như quá trình đi tìm chân lí của các nhà khoa học, quá trình đi tìm tri thức của học sinh cũng xuất phát từ các sự kiện khởi đầu, từ đó mới nảy sinh quá trình cần nghiên cứu. Có điều khác nhau ở chỗ tri thức học sinh cần tìm ra đã có sẵn trong sách giáo khoa(SGK), học sinh có thể chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ còn giáo viên hoàn toàn nắm vững. Vì vậy, giáo viên cần chuẩn bị trước và lựa chọn nêu sự kiện khởi đầu sao cho phù hợp để từ đó có thể làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu trước học sinh.
Theo chúng tôi có các cách lưa chọn sự kiện khởi đầu như sau:
+ Một là: Chọn các sự kiện kinh điển- chính lá các sự kiện mà các nhà khoa học đã sử dụng khi nghiên cứu.
Nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu Xây dựng mô hình giả thuyết Suy ra hệ quả logic Thiết kế phương án thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm Ứng dụng thực tế, luyện tập Kiến thức cần xây dựng Đối chiếu với mô hình giả thuyết Xử lí kết quả thí nghiệm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Hai là: Kết hợp các sự kiện thời sự có tính hiện đại, trước hết là các sự kiện chính trị, kinh tế, quân sự, kĩ thuật và khoa học.
+ Ba là: Sử dụng các tài liệu lịch sử(nói về cuộc đời và sự nghiệp của các nhà bác học, trình bày bức tranh lịch sử về những thời kì phát minh, kết hợp với các sự kiện đáng ghi nhớ, thông báo về con đường dẫn tới kiến thức, các giai thoại lịch sử...)
+ Bốn là: Chọn các thí nghiệm sẵn có trong phòng thí nghiệm hoặc những thí nghiệm do chính giáo viên đề xuất.
Ví dụ:
Trong bài “Chuyển động thẳng đều” thì giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm với cách là dùng tăm tạo ra một giọt nước rất nhỏ trên mặt một bình chia độ đựng dầu ăn nước sẽ chuyển động thẳng đều xuống phía dưới.
Trong bài “ Chuyển động thẳng biến đổi đều” thí giáo viên sử dụng bộ thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm để khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi trên máng nghiêng.
Trong bài” Sự rơi tự do” thí giáo viên có thể làm một thí nghiệm tạo tình huống cho học sinh thấy rằng các vật rơi nhanh hay chậm không phải là do các vật nặng nhẹ rơi khác nhau mà là do sức cản của không khí (giáo viên lấy hai tờ giấy giống nhau, ban đầu thì thả hai tờ giấy cùng một lúc và cùng một độ cao thì thấy hai tờ giấy như rơi xuống đất cùng nhau, nhưng khi một tờ giấy được vo lại thì tờ giấy đó sẽ rơi xuống trước.
+ Năm là : Kể một câu chuyện lí thú, kì lạ, tưởng như ngược đời nhưng lại có thật, hấp dẫn sự chú ý của học sinh .
Ví dụ:
Giáo viên có thể câu chuyện về nhà bác học Ácsimet khi mà ông đang tắm thì đột nhiên chạy ra ngoài mà trên người không mặc gì ( khi ông
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
phát hiện ra một lực đẩy trong nước mà sau này lực đẩy đó mang tên ông- lực đẩy Ácsimet)
*> Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh:
Từ các sự kiện khởi đầu, giáo viên cần khai thác những quan niệm sẵn có của học sinh. Mục đích của việc làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh một phần là giúp học sinh nhắc lại kiến thức có liên quan, đồng thời để giáo viên biết được mức độ hiểu biết của học sinh( đúng- sai, nông- sâu, chính xác- chua chính xác...) về hiện tượng đang nghiên cứu. Từ đó có thể nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu trước học sinh.
Có một số cách làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh như:
+ Đặt câu hỏi “Tại sao”, “Thế nào”( những câu hỏi này đòi hỏi sẽ được trả lời bằng những quan niệm về tri thức mà học sinh cần nghiên cứu).
Ví dụ:
Trong bài “ Chuyển động thẳng đều”, sau khi làm thí nghiệm xong thí giáo viên có thể hỏi:” Làm thế nào để kiểm tra xem chuyển động của giọt nước có thực sự là chuyển động đều hay không?”
Trong bài” Sự rơi tự do” sau khi làm thí nghiệm tạo tình huống bằn hai tờ giấy xong thì giáo viên có thể hỏi: “ tại sao tờ giấy được vo lại, lại rơi nhanh hơn tờ giấy kia?” hay “ Tại sao tờ giấy không được vo sau khi thả thì lượn lên lượn xuống mấy lần rồi mới rơi xuống đất”, hay” Hãy suy nghĩ xem yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến sự nhanh hay chậm của các vật trong không khí?”.
+ Giáo viên đưa ra hệ thống các quan niệm cả đúng và sai để học sinh lựa chọn quan niệm đúng...
b) Xây dựng mô hình giả thuyết
Đây là giai đoạn khó khăn và đòi hỏi tư duy trực giác của học sinh đóng vai trò chủ đạo; ở giai đoạn này tri thức về hiện tượng nghiên cứu được xây dựng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dựa vào hiện tượng quan sát được và những tri thức được giáo viên giúp đỡ gợi lại, học sinh có thể dự đoán về các nội dung sau:
+ Bản chất hiện tượng Vật lí + Diễn biến của hiện tượng Vật lí + Nguyên nhân của hiện tượng Vật lí
+ Mối quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố của một hiện tượng Vật lí + Mối quan hệ nhân quả trong hiện tượng Vật lí.
Đương nhiên không phải học sinh nào cũng có khả năng đưa ra dự đoán( xây dựng mô hình giả thuyết) ngay sau khi giáo viên làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu. Muốn học sinh nêu được giả thuyết, giáo viên phải có sự chuẩn bị trước và tổ chức hướng dẫn học sinh đưa ra những dự đoán. Có thể có một số cách hướng dẫn như sau:
+ Một là: Đưa ra một vài tình huống cụ thể gần gũi với học sinh mà từ tình huống đó học sinh dễ dàng nhận thấy mối quan hệ, tính chất, bản chất vấn đề.
+ Hai là: Đưa ra hệ thống câu hỏi thích hợp nhằm kích thích, khích lệ học sinh mạnh dạn đưa ra dự đoán .
+ Ba là: Lường trước những khó khăn có thể gặp phải để hỗ trợ học sinh dự đoán. Trong trường hợp này có thể gợi ý cho học sinh những căn cứ để dự đoán; giúp học sinh phân tích, so sánh để họ nhận ra dấu hiệu chung hay dấu hieeui bản chất; cho học sinh thảo luận để laoij trừ những dự đoán không hợp lí, lựa chọn dự đoán khả thi...
Để giai đoạn này diễn ra suôn sẻ và thu được kết quả mong muốn, ngoài sự giúp đỡ nêu trên người giáo viên phải kiên trì lắng nghe học sinh, tôn trọng và hiểu ý các em. Đó chính là yếu tố quan trọng giúp học sinh mạnh dạn, tham gia tích cực trong việc đua ra giả thuyết.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
c) Suy ra hệ quả logic:
Ở giai đoạn này giáo viên chỉ cần định hướng và hướng dẫn học sinh tự rút ra hệ quả logic dựa trên những tri thức đã có từ trước.
+ Học sinh có thể rút ra hệ quả thông qua lập luận, suy diễn từ những dự đoán đã nêu.
+ Học sinh có thể rút ra những hệ quả thông qua những lập luận và các phép biến đổi toán học.
d) Thiết kế phương án thí nghiệm
Đây là giai đoạn khó với học sinh. Nếu đã biết nguyên tắc, học sinh có thể tự lực hình dung được các phương án thí nghiệm và giáo viên chỉ việc phân tích để học sinh tự loại bỏ những phương án chưa hợp lí, giữ lại những phương án tối ưu. Tuy nhiên lhoong phải lúc nào học sinh cũng có thể đề xuất được phương án thí nghiệm, vì thế lúc nào giáo viên cũng phải chuẩn bị sẵn một vài phương án thí nghiệm phù hợp. Với chức năng kiểm tra, gây lòng tin khoa học cho học sinh, thí nghiệm mà giáo viên lựa chọn phải đảm bảo độ chính xác cao và thu được kết quả nhanh chóng
Sau khi lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu, giáo viên cần giúp đỡ học sinh lựa chọn các dụng cụ, thiết bị cần thiết vá cách bố trí các dụng cụ , thiết bị đó để có thể thực hiện được thí nghiệm. Trong trường hợp học sinh tự lực đưa ra được phương án thí nghiệm hợp lí, với những thí nghiệm đơn giản các em có thể lựa chọn những dụng cụ cần thiết để làm thí nghiệm, giáo viên chỉ việc bổ xung những dụng cụ còn thiếu.
Ví dụ:
Trong bài” Chuyển động thẳng biến đổi đều” , thì học sinh có thể đưa ra dụng cụ thí nghiệm là bộ thí nghiệm đã dùng trong bài” Chuyển động thẳng đều”.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong trường hợp ngược lại, giáo viên cần giới thiệu cho học sinh tên dụng cụ, thiết bị cần thiêt cho thí nghiệm cũng như công dụng, nguyên lí hoạt động của chúng.
e) Tiến hành thí nghiệm
Tùy thuộc vào tính chất phức tạp, độ an toàn và đòi hỏi về mặt kĩ thuật của bài thí nghiệm mà thí nghiệm có thể do học sinh tiến hành hoặc do giáo viên tiến hành hoặc cả giáo viên và học sinh cùng tiến hành. Dù người thực hiện thí nghiệm là ai thì khi thực hiện các thao tác thí nghiệm, học sinh phải nắm được cách tiến hành thí nghiệm như thế nào( giáo viên có thể cho học sinh trao đổi để tìm ra thao tác thí nghiệm hoặc thông báo cho học sinh các thao tác và kĩ thuật tiến hành thí nghiệm). Trong quá trình thực hiện thí nghiệm học sinh phải quan sát hiện tượng xảy ra và ghi lại số liệu ( nếu có).
Ví dụ:
Trong bài” Chuyển động thẳng đều”, bài” Chuyển động thẳng biến đổi đều”, giáo viên tiến hành thí nghiệm, học sinh quan sát hiện tượng, đọc và ghi số liệu.
f) Xử lí kết quả thí nghiệm
Ở giai đoạn này, giáo viên cần yêu cầu học sinh nhận xét hiện tượng quan sát được. Đối với những bài thí nghieemj có số liệu giáo viên cần gợi ý để học sinh xử lí số liệu thu được( có thể xử lí số liệu bằng phương pháp vẽ đồ thị hoặc tìm biểu thức toán học thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng).
Ví dụ:
Trong bài “ Chuyển động thẳng biến đổi đều”, giáo viên gợi ý cho học sinh tìm moiis liên hệ giữa quãng đường(s) và thời gian(t2) bằng cách lập tỉ số s/t2 hoặc vẽ đồ thị (s, t2) .
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
g) Đối chiếu với mô hình giả thuyết
Đây là giai đoạn xác nhận sự đúng đắn hay không đúng đắn của hệ quả logic( mô hình giả thuyết) mà học sinh đã xây dựng. Trong một CTNTKH Vật lí nói chung, khi đối chiếu kết quả thí nghiệm đã sử lí với mô hình giả thuyết sẽ xuất hiện hai khả năng:
+ Khả năng thứ nhất: Kết quả thí nghiệm không phù hợp với hệ quả lôgic. Khi đó cần phải xem xét lại phương án thí nghiệm, quá trình tiến hành thí nghiệm và mô hình giả thuyết đưa ra đã hợp lí chưa. Nếu cả ba nội dung đó hợp lí, cần điều chỉnh, bổ xung hoặc thay đổi hoàn toàn; khi đó kết quả thí nghiệm lại là sự kiện khởi đầu cho CTNTKH Vật lí mới.
+ Khả năng thứ hai: Kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả logic.
Tuy nhiên như chúng tôi đã nêu ở trên, để đảm bảo gói gọn trong thời gian một tiết học nên trong giai đoạn xây dựng mô hình giả thuyết giáo viên có nhiệm vụ định hướng và uốn nắn sao cho mô hình mà học sinh phỏng đoán phù hợp với thực nghiệm( kết quả thí nghiệm)- bởi kiến thức mà học sinh đang xây dựng không mới đối với giáo viên. Và như vậy, chắc chắn khả năng thứ hai sẽ phải xảy ra. lúc này, giáo viên cho học sinh nêu một cách chính xác, đầy đủ mô hình chấp nhận được.
h) Kiến thức cần xây dựng
Ở giai đoạn này giáo viên cần hướng dẫn học sinh khẳng định mô hình chấp nhận được và phát biểu thành định luật. Khi hướng dẫn học sinh khẳng định mô hình cần nhấn mạnh để giúp học sinh hiểu mô hình này chỉ chấp nhận được trong điều kiện giới hạn nghiên cứu của kiến thức cụ thể đang xét chứ không phải bất cứ điều kiện nào.
Từ mô hình chấp nhận được, giáo viên cần hướng dẫn học sinh khái quát hóa thành khái niệm, thuyết, định luật...một cách chính xác như một hình thức khái quát hóa mô hình đã được hợp thức hóa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
i) Ứng dụng thực tế, luyện tập
Mô hình là một cấu trúc lí thuyết mà va trò của nó là mô tả thực tế. Do đó sau khi mô hình được hợp thức hóa, cần hướng dẫn học sinh dùng nó để giải thích các hiện tượng trong thực tế.
Ví dụ:
Sau khi học xong bài “ Chuyển động tròn đều”, giáo viên cho học sinh giải thích chuyển động của điểm đầu một chiếc kim giây đồng hồ và điểm đầu của một cánh quạt máy có những điểm gì giống nhau và khác nhau?.
Trong quá trình dùng mô hình để giải thích, ứng dụng thực tế và luyện tập, nhiều trường hợp sẽ nảy sinh sự mở rộng hạn của mô hình. Khi đó sự kiện mới được xuất hiện và hoạt động lại quay về giai đoạn đầu tiên của sơ đồ cấu trúc.
Tóm lại, trong phần này chúng tôi đề xuất tiến trình dạy học từng kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm theo CTNTKH Vật lí và phân tích từng giai đoạn. Chúng tôi nhận thấy, chu trình nhận thức trong dạy học đã trình bày ở trên là sự kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp quy nạp và phương