1.4. Các nguyên tắc chung, quy trình xây dựng và sử dụng bài tập định tính
1.4.3. Sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật lí
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 bƣớc 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 chƣa biết, địi hỏi phải có sự tìm tịi, sáng tạo, có sự tham gia hoạt động tƣ duy. Muốn đƣa ngƣời 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 trƣớc những thông tin làm điểm xuất phát, và việc giải quyết vấn đề phải mang lại những hiểu biết mới cho ngƣời học. Trong quá trình sử dụng “tình huống có vấn đề”, ngƣời 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 chƣa biết. Mâu thuẫn phải vừa sức, gây đƣợc hứng thú và niềm tin có thể nhận thức đƣợc cho học sinh . Tùy thuộc vào đối tƣợng học sinh, có thể lựa chọn bài tập định tính cho phù hợp và cách tạo ra tình huống nhƣ:
lựa chọn với nhiều phƣơng án, trong đó học sinh phải lựa chọn một phƣơng 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 tƣợng.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống bế tắc, làm cho học sinh lúng túng, chƣa biết làm thế nào để giải quyết đƣợc. Nhiệm vụ cần giải quyết là phân tích và tìm ra mơ hình lý giải đúng.
+ Lựa chọn các bài tập định tính tạo ra tình huống khơng phù hợp thơng qua các nghịch lý. Nhiệm vụ cần giải quyết là phân tích những chỗ sai trong cách hiểu thơng thƣờng, 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 tƣợng đƣa 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 ngƣợc 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 ƣu 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 chƣa biết.
- Bài tập định tính sử dụng để tạo tình huống có vấn đề khơng nên dùng những câu hỏi quá tổng quát sẽ dẫn học sinh đến việc phải trả lời những câu hỏi kiểu “Sẽ nhƣ 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 chƣa 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 tƣợng. Lần lƣợt 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 hƣớng cho học sinh cách giải quyết mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái cần tìm, trên cơ sở đó học sinh xây dựng đƣợc giả thuyết hợp lý. Một điểm rất đáng lƣu 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 tƣợng. Đó chính là những “hành trang riêng” mà học sinh mang đến trƣờng. Giáo viên cần làm cho học sinh bộc lộ đƣợc những quan niệm có sẵn của họ về những sự vật, hiện tƣợng liên quan đến kiến thức bài học. Biện pháp hữu hiệu để thực hiện việc này là đƣa 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 hƣớng 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 tƣợng, dự đốn hiện tƣợng và nêu phƣơng 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 chƣa 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 tƣợng hoặc làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tƣợng. Có thể dùng những bài tập nâng cao có tính chất ứng dụng kĩ thuật đã đƣợc 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 đốn và giải thích các hiện tƣợng thƣờng gặp mà còn cải tiến những vật dụng đơn giản. Những câu hỏi loại này nếu đƣợc sử dụng thƣờng 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 phƣơng 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 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. Có 3 mức độ mà giáo viên có thể lựa chọn:
Mức độ 1: Giới thiệu hiện tƣợng thƣờng 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
nhiên, tị mị, từ đó đƣa ra một vấn đề hay một câu hỏi cùng giải đáp.
Mức độ 3: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tƣợng đã biết và yêu
cầu học sinh phát hiện xem có chỗ nào chƣa hồn chỉnh, chƣa 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, tƣ 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 đốn định tính và dự đốn định lƣợng.
Đối với những dự đốn định tính: Từ những hiện tƣợng 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 tƣợng. Bài tập định tính sử dụng câu hỏi có nội dung là một mắt xích của hiện tƣợng. Câu hỏi phải có nội dung ngắn, gọn.
Đối với những dự đoán định lƣợng: Giáo viên cần định hƣớng cho học sinh đi từ những quan sát đơn giản tới những dự đoán về quan hệ hàm số nhƣ tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai…vv. Không nên đƣa ra những câu hỏi dự đốn địi hỏi quan sát tỉ mỉ, sự tổng hợp của nhiều sự kiện vƣợt 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 lơgic, đơn giản, có thể quan sát hay đo lƣờng đƣợc trong thực tế. Tuy nhiên, trong nhiều trƣờng hợp, hệ quả logic khơng thể “nhìn thấy” đƣợc trực tiếp mà phải tính tốn gián tiếp thơng qua việc đo các đại lƣợng khác. Khi đó hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng. Nhƣ vậy, bài tập định tính có ý nghĩa quan trọng, mang tính định hƣớng tƣ duy suy luận của học sinh. Các câu hỏi đƣợc viết có thể ở dạng: “Nếu khơng có…thì sao?”, “Nếu càng tăng/càng giảm…thì sao?”, “Hiện tƣợng có xảy ra không nếu…?”, “Hiện tƣợng 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 nhƣng 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 đƣợc 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 đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp này hay phƣơng pháp khác, thì bƣớc 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 mơ hình.
a) Vận dụng phương pháp mơ hình ở mức độ 1.
Giáo viên trình bày các sự kiện thực tế mà học sinh khơng thể giải thích đƣợc bằng các kiến thức cũ của họ, sau đó giáo viên đƣa ra mơ hình mà các nhà khoa học đã xây dựng và vận dụng mơ hình để giải thích các sự kiện.
Các sự kiện và hiện tƣợng cần nêu ra bằng cách vận dụng các bài tập định tính ở mức độ đơn giản. Nghĩa là: Nếu học sinh chƣa nắm đƣợc 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 tƣợng thực tế mà khơng nên sử dụng hình vẽ hoặc các mơ hình làm từ máy vi tính.
b) Vận dụng phương pháp mơ hình ở mức độ 2 .
Học sinh sử dụng mơ hình mà giáo viên đƣa ra để giải thích một số hiện tƣợng đơn giản, tƣơng tự với hiện tƣợng đã biết. Với mức độ vận dụng này, giáo viên là ngƣời đƣa ra mơ hình, cịn học sinh căn cứ vào những đặc điểm, tính chất riêng…của mơ hình để giải thích một số hiện tƣợng nào đó tƣơng tự với hiện tƣợng đã biết.
Trƣớc hết, căn cứ vào kiến thức cần nghiên cứu và những điều kiện sẵn có của nhà trƣờng 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 hỏi bằng lời, vừa để kiểm tra sự nắm vững kiến thức vừa đƣa học sinh vào trạng thái tích cực suy nghĩ, dựa vào mơ hình để giải thích các hiện tƣợng mà giáo viên sẽ đặt ra sau đó.
c) Vận dụng phương pháp mơ hình ở mức độ 3.
Học sinh sử dụng mơ hình mà giáo viên đƣa ra để dự đoán hiện tƣợng mới. Đối với mức độ cao hơn, học sinh sử dụng mơ hình để đƣa ra dự đốn về những hiện tƣợng mới. Điều này “quá sức” với học sinh trung học phổ thơng. Vì vậy giáo viên cần có những định hƣớng thích hợp bằng cách sử dụng nhiều bài tập định tính có liên quan, đƣa học sinh gần hơn với những hiện tƣợng mà giáo viên dự kiến học sinh sẽ dự đoán.
d) Vận dụng phương pháp mơ hình ở mức độ 4.
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh tham gia vào cả 4 giai đoạn của phƣơng pháp mơ hình, do đó học sinh nắm vững tính năng của mơ hình và sử dụng đƣợc mơ 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 tƣ duy của học sinh thì khó có thể vận dụng phƣơng pháp mơ 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 hƣớng dẫn học sinh quan sát một số hiện tƣợng thực tế, gợi ý về mối liên hệ giữa những điều quan sát đƣợc với những tính chất của đối tƣợng nghiên cứu.
+ Giai đoạn 2: Dựa vào những sự kiện và dữ liệu ban đầu, giáo viên
hƣớng dẫn học sinh xây dựng mơ hình. Nếu mơ hình xây dựng là mơ hình kí hiệu thì thƣờng đó là mơ hình cơng thức tốn hay mơ hình đồ thị. Nếu mơ hình xây dựng là mơ hình biểu tƣợng thì có thể trình bày bằng lời dƣới dạng phát
biểu tóm lƣợc về các kết luận thống nhất ở cuối giai đoạn 1.
+ Giai đoạn 3 và 4: Giáo viên hƣớng dẫn học sinh vận dụng mơ hình để giải thích hoặc dự đốn về một số hiện tƣợng 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 chƣơng “Động học chất điểm” Vật lí 10 của giáo viên và học sinh ở trƣờng THPT Ba Vì - Ba Vì - Hà Nội .