CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN
1.4. Năng lực giải quyết vấn đề trong mơn Vật lí THPT
1.4.1. Mục tiêu mơn Vật lí
Vật lí là một mơn trong các môn khoa học tự nhiên quan trọng nhất trong chương trình Trung học phổ thơng nghiên cứu về các dạng chuyển động, các quá trình biến đổi. Học sinh đã bắt đầu học mơn Vật lí từ lớp 6 ở bậc Trung học cơ sở nhưng từ lớp 10 Trung học phổ thơng, mơn Vật lí mới được trình bày một cách có hệ thống, sâu sắc và đầy đủ hơn. Trong chương trình Trung học phổ thơng, mơn Vật lí chủ yếu dùng phương pháp thực nghiệm; hầu hết các khái niệm, định luật, công thức,… đều được rút ra từ quan sát, thí nghiệm,… trong thực tế.
Mơn Vật lí ở Trung học phổ thơng nhằm giúp học sinh đạt được những mục tiêu sau :
Về kiến thức
- Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và q trình vật lí thường gặp trong đời sống và sản xuất.
- Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản. - Những nội dung chính của một số thuyết vật lí quan trọng.
- Những ứng dụng phổ biến của vật lí trong đời sống và trong sản xuất.
- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của Vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mơ hình.
Về kĩ năng
- Biết quan sát các hiện tượng và các quá trình vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm: điều tra, sưu tầm,
tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập các thông tin cần thiết cho việc học tập mơn Vật lí.
- Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của vật lí, có kĩ năng tiến hành lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đơn giản.
- Phân tích, tổng hợp và xử lí các thơng tin thu được để rút ra kết luận, dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình biến đổi vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đốn đã đề ra.
- Vận dụng kiến thức để mơ tả và giải thích các hiện tượng và q trình vật lí, giải các bài tập Vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống sản xuất ở mức độ phổ thông.
- Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí thơng tin.
Về thái độ
- Có hứng thú học vật lí, u thích và tìm tịi khoa học, trân trọng những đóng góp của Vật lí học cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học.
- Có thái độ khách quan, trung trực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập mơn Vật lí cũng như việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được.
- Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn mơi trường sống tự nhiên.
Trong chương trình Vật lí 10 gồm hai phần :
- Phần một – Cơ học: nghiên cứu về các dạng chuyển động cơ, các định luật cở bản của chuyển động cơ.
- Phần hai – Nhiệt học: nghiên cứu các trạng thái của các vật thể cấu tạo bởi các phân tử; nghiên cứu sự trao đổi năng lượng giữa các vật thể trong quá trình biến đổi
1.4.2. Các năng lực chuyên biệt trong mơn Vật lí
1.4.2.1. Xây dựng các năng lực chuyên biệt bằng các cụ thể hóa các năng lực chung
Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân - Năng lực tự học.
o Lập kế hoạch tự học và điều chỉnh thực hiện kế hoạch có hiệu quả.
o Tìm kiếm thơng tin về ngun tắc cấu tạo, hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật.
o Đánh giá được mức độ chính xác nguồn thơng tin.
o Đặt được câu hỏi về hiện tượng sự việc quanh ta.
o Tóm tắt thơng tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối.
o Tự đặt câu hỏi và thiết kế tiến hành được phương án thí nghiệm để trả lời cho các câu hỏi đó.
- Năng lực giải quyết vấn đề.
o Đặc biệt quan trọng là năng lực thực nghiệm: đặt ra những câu hỏi về hiện tượng tự nhiên như: Hiện tượng đó diễn ra như thế nào? Điều kiện diễn ra hiện tượng là gì? Các đại lượng trong hiện tượng có quan hệ với nhau như thế nào? Các dụng cụ có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào?
o Đưa ra cách thức tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi đã đặt ra.
o Tiến hành thực hiện các cách thức tìm câu trả lời bằng suy luận lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm.
o Khái quát hóa rút ra kết luận từ kết quả thu được.
o Đánh giá độ tin cậy và kết quả thu được. - Năng lực sáng tạo.
o Thiết kế được phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết.
o Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu.
o Giải được bài tập sáng tạo.
o Lực chọn được cách thức giải quyết vấn đề một cách tối ưu. - Năng lực tự quản lí.
o Khơng có tính đặc thù. Nhóm năng lực về quan hệ xã hội
- Năng lực giao tiếp.
o Sử dụng được ngơn ngữ Vật lí để mơ tả hiện tượng.
o Lập được bảng và mô tả số liệu thực nghiệm
o Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước.
o Vẽ được sơ đồ thí nghiệm.
o Mơ tả được sơ đồ thí nghiệm.
o Đưa ra các lập luận logic, biện chứng. - Năng lực hợp tác.
o Tiến hành thí nghiệm theo nhóm.
o Tiến hành thí nghiệm theo các khu vực khác nhau. Nhóm năng lực cơng cụ
- Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT).
o Sử dụng phần mềm chun dụng để mơ hình hóa q trình vật lí
o Sử dụng phần mềm mơ phỏng để mơ tả đối tượng vật lí. - Năng lực sử dụng ngôn ngữ.
o Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn tả quy luật vật lí.
o Sử dụng bảng biểu, đồ thị để diễn tả quy luật vật lí.
o Đọc hiểu được đồ thị bảng biểu. - Năng lực tính tốn.
o Mơ hình hóa quy luật vật lí bằng các cơng thức tốn học.
1.4.2.2. Xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học.
Nhiều nước trên thế giới đã xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học. Với cách tiếp cận này, dựa vào đặc thù nội dung, phương pháp nhận thức và vai trị của mơn Vật lí đối với thực tiễn để đưa ra hệ thống năng lực được phát triển theo chuẩn năng lực chuyên biệt mơn Vật Lí đối với học sinh để xây dựng cơng cụ đánh giá chính xác và có độ tin cậy cao. Sau đây là tổng hợp nhóm các năng lực thành phần cần phải hình thành và phát triển trong mơn Vật Lí nói chung và ở cấp THPT nói riêng:
Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức Vật lí (ký hiệu: K)
- K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí.
- K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí.
- K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập. - K4: Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn.
Nhóm NLTP về phƣơng pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm
và năng lực mơ hình hóa) (ký hiệu: P)
- P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí.
- P2: Mơ tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó.
- P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thơng tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí.
- P4: Vận dụng sự tương tự, các mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí. - P5: Lựa chọn, sử dụng các cơng cụ tốn học phù hợp trong học vật lí. - P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí.
- P7: Đề xuất được giả thuyết, suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được. - P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét.
- X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngơn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí.
- X2: Phân biệt được những mơ tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngơn ngữ vật lí (chun ngành).
- X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau.
- X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ.
- X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ).
- X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp.
- X7: Thảo luận được kết quả cơng việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí.
- X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí.
Nhóm năng lực thành phần liên quan đến cá thể (ký hiệu: C)
- C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập vật lí.
- C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân.
- C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp cụ thể trong mơn Vật lí và ngồi mơn Vật lí.
- C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
- C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an tồn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại.
1.4.3. Năng lực giải quyết vấn đề trong mơn Vật lí.
Bộ Giáo dục đã khẳng định, trong chương trình THPT cần tập trung hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.Với đặc thù mơn học, Vật lí là mơn gắn liền với thực tế nên năng lực giải quyết vấn đề là năng lực khơng thể thiếu vì nó là sự tổng hợp giữa hầu hết tất cả những năng lực cịn lại. Trong q trình giải quyết một vấn đề trong mơn Vật lí, cá nhân học sinh phải sử dụng hiệu quả kết hợp tất cả năng lực như: năng lực tự học là lập kế hoạch tìm kiếm thơng tin về ngun tắc cấu tạo và hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật, tự đặt câu hỏi và thiết kế, tiến hành được các phương án thí nghiệm; năng lực sáng tạo là lựa chọn các thức phương án thí nghiệm giải quyết vấn đề tối ưu; năng lực sử dụng ngôn ngữ để diễn tả khoa học các quy luật vật lí; năng lực tính tốn để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc các kiến thức mới sau khi giải quyết vấn đề,… đưa ra kết luận.
Bảng 1.5. Bảng năng lực GQVĐ trong mơn Vật lí
Năng lực giải quyết vấn đề Hiện tƣợng Vật lí Đại lƣợng Vật lí Định luật Vật lí Ứng dụng kĩ thuật của Vật lí 1. Tìm hiểu và khám phá vấn đề cần giải quyết Khi nào thì xảy ra hiện tượng này? Khi ... thì xảy ra hiện tượng gì? Tại sao lại xảy ra hiện tượng ...? Đặc tính … phụ thuộc vào các đại lượng nào và phụ thuộc như thế nào vào các đại lượng đó? Biểu thức… đặc trưng cho tính chất Mối quan hệ giữa các đại lượng A và B là gì? A và B có mối quan hệ với nhau như thế nào? A phụ thuộc vào B,C… như thế nào?
Máy (thiết bị) phải có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào để thực hiện được chức năng ?
vật lí nào? 2. Giải quyết vấn đề - Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực nghiệm - Thực hiện giải pháp đã suy đoán - Đưa ra giả thuyết - Dùng thí nghiệm kiểm tra hoặc suy luận lí thuyết để rút ra hệ quả rồi dùng TN kiểm tra Xây dựng thí nghiệm để trả lời câu hỏi vấn đề - Xây dựng giả thuyết và thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết.
- Sử dụng các kiến thức lí thuyết đã có để suy luận lô gic rút ra câu trả lời rồi dùng thí nghiệm kiểm nghiệm lại kết quả - Mở máy ra và xác định các bộ phận chính, các quy luật cơ bản chi phối. Xây dựng mơ hình hình vẽ và tiến hành thí nghiệm kiểm tra xem mơ hình có thực hiện được đúng các chức năng của thiết bị không
- Thiết kế một thiết bị kĩ thuật để đáp ứng được yêu cầu đặt ra.
- Lựa chọn thiết kế tối ưu và xây dựng mơ hình vật chất chức năng theo thiết kế và vận hành thử. 3. Tổng hợp kiến thức Định nghĩa khái niệm về hiện tượng - Phát biểu định nghĩa đại lượng vật lí - Phát biểu đặc trưng, Phát biểu định luật và phạm vi áp dụng định luật Rút ra nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của thiết bị.
đại lượng 4. Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo - Nhận biết các biểu hiện của hiện tượng đã học trong tự nhiên. - Vận dụng đại lượng để mơ tả các đặc tính vật lí ở các hiện tượng khác nhau. - Vận dụng định luật trong các hiện tượng vật lí khác. - So sánh thiết bị đã xây dựng với các thiết bị trong đời sống để bổ sung các yếu tố khác.
Việc đổi mới giáo dục và đào tạo trở thành xu thế tồn cầu trong đó tập trung mạnh mẽ vào đổi mới kiểm tra đánh giá theo hướng tiếp cận năng lực. Đánh giá được tiến hành khi người học vận dụng tri thức vào những tình huống thực tiễn, ứng dụng sáng tạo khoa học và công nghệ cao, đồng thời tiếp nhận lối sống hiện đại, văn minh một cách đúng đắn và có chọn lọc. Năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực cơ bản và cần thiết đối với mỗi cá nhân khi cuộc sống là một chuỗi các vấn đề cần phải giải quyết. Bản chất của năng lực giải quyết vấn đề là quá trình tư duy phức tạp để đưa ra một hoặc nhiều giải pháp khắc phục khó khăn, thách thức của vấn đề. Giải quyết vấn đề là khả năng suy nghĩ và hành động trong những tình huống khơng có quy trình, thủ tục, giải pháp thơng thường có sẵn.
Trong nội dung chương 1, chúng tơi trình bày những vấn đề cơ bản về năng lực và đánh giá năng lực và đặc biệt quan tâm tới qui trình đánh giá năng lực. Cũng trong chương này, tác giả đi sâu nghiên cứu cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề và thang đo đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. Đây là cơ sở lí luận cần thiết cho nghiên cứu của đề tài.
CHƢƠNG 2.
THIẾT KẾ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ” VẬT LÍ 10
2.1. Vị trí, đặc điểm của chƣơng “Các định luật bảo tồn” trong chƣơng trình Vật lí 10