1.3. Hoạt động đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lý ở trường trung
1.3.2. Một số phương pháp dạy học mơn Vật lí nhằm phát triển năng
lực học sinh
a. Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là một trong những PPDH giúp HS phát triển năng lực của bản thân bằng cách đặt họ vào tình huống có vấn đề và hướng dẫn họ tự giải quyết vấn đề đặt ra trong quá trình học tập.
Tình huống có vấn đề là tình huống trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mà HS chấp nhận việc giải quyết mâu thuẫn như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng sử dụng sức lực trí tuệ để giải quyết. Mâu thuẫn nhận thức trong học tập được hiểu là mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải giải quyết một
vấn đề với bên kia là vốn kiến thức, kĩ năng, phương pháp đã biết không đủ để giải quyết vấn đề hoặc mới đầu không thấy rõ mối liên quan giữa chúng với vấn đề cần giải quyết (Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng, 2001).
Để đưa HS vào tình huống có vấn đề, GV cần kích thích nhu cầu nhận thức của HS, gây được hứng thú nhận thức và niềm tin có thể nhận thức được. Tiếp đó GV hướng dẫn họ giải quyết vấn đề. Như vậy, dạy học phát hiện và nêu vấn đề là đặt ra trước HS một hệ thống tình huống có vấn đề, những điều kiện đảm bảo giải quyết được vấn đề và những chỉ dẫn của GV nhằm đưa HS vào quá trình tự lực giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra, kết quả của q trình đó là HS chiếm lĩnh được kiến thức, rèn luyện năng lực tự nhận thức và phát triển năng lực sáng tạo của mình.
Quá trình dạy học phát hiện và nêu vấn đề gồm các giai đoạn sau Giai đoạn thứ nhất: Phát hiện vấn đề
- GV đưa ra một nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. HS quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ dưới sự hướng dẫn của GV.
- Vốn kiến thức, kĩ năng của HS được thử thách. HS ý thức được khó khăn, vấn đề xuất hiện.
- Vấn đề được HS diễn đạt dưới sự hướng dẫn của GV.
Mục đích của giai đoạn này: Làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức ở HS, tạo ra nhu cầu nhận thức ở HS; kích thích HS nhận thức và sẵn sàng giải quyết vấn đề một cách liên tục; đặt HS trước những khó khăn vừa sức, những khó khăn này khiến HS phải tư duy để giải quyết. Khi khó khăn được giải quyết sẽ củng cố niềm tin của họ.
Các biện pháp xây dựng tình huống có vấn đề:
- Sử dụng thí nghiệm Vật lí: GV thực hiện thí nghiệm để đưa HS vào tình huống có vấn đề.
- Sử dụng các bài tốn Vật lí: Các bài tốn dẫn tới các kết quả có tính chất nghịch lí hoặc khơng phù hợp với thực tế, trên cơ sở đó tạo ra vấn đề cần giải quyết.
- Sử dụng các mẩu chuyện lịch sử hoặc các sự kiện, kết luận của các nhà bác học các tư liệu trong lịch sử khoa học kĩ thuật, xã hội, thậm chí cả văn học.
Giai đoạn thứ hai: Giải quyết vấn đề - HS đề xuất các giả thuyết.
- HS lập kế hoạch giải quyết vấn đề.
- HS diễn đạt, thảo luận với các thành viên khác trong nhóm về cách giải quyết vấn đề và kết quả thu được, qua đó có thể điều chỉnh, tiếp tục hoàn thiện.
GV định hướng các hành động của HS phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và thơng qua các tình huống thứ cấp khác.
Mục đích của giai đoạn này: Đưa HS vào con đường tự lực, khai thác tri thức; tạo cho HS quen dần phương pháp khoa học trong nghiên cứu giải quyết vấn đề.
Giai đoạn thứ ba: Tranh luận, vận dụng tri thức mới - HS tranh luận, bảo vệ kết quả xây dựng được.
- GV chính xác hóa, bổ sung, hồn chỉnh tri thức mới. - HS chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng.
Ở giai đoạn này cần chú ý cho HS vận dụng sáng tạo các tri thức vừa thu nhận được, vận dụng để giải quyết tình huống mới, khai thác tình huống mới gặp phải khi thu nhận tri thức.
b. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí
Thế kỷ XVII, Galilê đã xây dựng được phương pháp nghiên cứu khoa học mới - phương pháp thực nghiệm rất có hiệu quả trên con đường đi tìm chân lý, làm cho Vật lí thực sự trở thành một khoa học độc lập, mở đường
giải phóng khoa học, thực hiện cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất. Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galilê như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm nhà khoa học xây dựng một giả thuyết. Giả thuyết đó khơng chỉ đơn giản là sự tổng qt hóa các thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, khơng sẵn có trong từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận lơgic và bằng tốn học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một hệ quả, tiên đốn một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến. Những sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được. Nếu sự kiểm tra đó thành cơng, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết và khi đó, giả thuyết được coi là một định luật Vật lí chính xác (Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng, 2001, tr.108).
Ở nước ta, nhiều tác giả đã có các bài viết khác nhau về phương pháp thực nghiệm. Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng: “Trong toàn bộ quá trình đi tìm chân lý thì phải phối hợp cả xây dựng lý thuyết và kiểm tra bằng thực nghiệm, nhưng trong hoạt động của mỗi nhà khoa học thì có thể thực hiện một trong hai khâu. Bởi vậy, ngày nay phân ra hai ngành: Vật lí lý thuyết và Vật lí thực nghiệm. Theo cách phân chia này, phương pháp thực nghiệm có thể hiểu theo nghĩa hẹp sau đây: Từ lý thuyết đã biết, suy ra hệ quả và dùng thí nghiệm kiểm tra hệ quả. Nhà Vật lí thực nghiệm khơng nhất thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiểm tra được. Nhiệm vụ của nhà Vật lí thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có suy ra một hệ quả có thể kiểm tra được và tìm cách bố trí thí nghiệm khéo léo tinh vi để quan sát được hiện tượng do lý thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác (Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng, 2001, tr.111).
Theo tác giả Phạm Hữu Tòng (2001): Nếu nhà khoa học dựa trên việc thiết kế (nghĩ ra) phương án thí nghiệm khả thi và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và
rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc chính xác một giả thuyết, một phỏng đốn khoa học nào đó), thì phương pháp nhận thức trong trường hợp này được gọi là “phương pháp thực nghiệm” (tr.125). Mặc dù phát biểu theo cách nào thì phương pháp thực nghiệm cũng bao gồm các yếu tố:
+ Vấn đề cần giải đáp và giả thuyết cần kiểm tra.
+ Xử lý giả thuyết để đưa nó vào kiểm tra bằng thực nghiệm.
+ Xây dựng phương án thí nghiệm cho phép thu lượm thơng tin cần thiết cho sự xác lập giả thuyết và kiểm tra giả thuyết.
+ Tiến hành thí nghiệm và ghi nhận kết quả. + Phân tích kết quả và kết luận.
- Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí. Tổ chức cho HS hoạt động nhận thức theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong quá trình nhận thức khoa học nhằm giúp HS phát triển năng lực tìm tịi, sáng tạo, hoạt động giải quyết vấn đề.
Theo Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng (2001): Cách thức tổ chức hoạt động dạy học Vật lí theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học được thực hiện theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: GV mơ tả một hồn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu HS dự đốn diễn biến của hiện tượng, tìm ngun nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tịi mới trả lời được.
Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ kỹ lưỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vào kiến thức đã có... (ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đốn này có thể cịn thơ sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn.
Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận lơgic hay suy luận tốn học suy ra một hệ quả. Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lí.
Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đốn ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm khơng. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu khơng phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới.
Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức. HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đốn một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật. Thơng qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết.
c. Phương pháp dạy học theo trạm (góc)
Dạy học theo trạm là hình thức dạy học trong đó các nhóm HS thực hiện các nhiệm vụ bộ phận nhằm giải quyết một nhiệm vụ tổng quát hoặc thực hiện cùng một nhiệm vụ nhưng với các phương pháp, phương tiện khác nhau tại các vị trí khác nhau trong lớp học (Nguyễn Ngọc Hưng, 2016, tr. 8).