Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.3. Vận dụng dạy học GQVĐ trong các loại bài học Vật lí
- Mục tiêu dạy học: học sinh phải trả lời được các câu hỏi nêu ở đầu bài học, chứng kiến sự phân tích tìm phương án để giải quyết vấn đề, quan sát được thí nghiệm hoặc ảnh chụp thí nghiệm lịch sử, tham gia phân tích các kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận cho vấn đề nghiên cứu
- Cấu trúc bài học: Gồm ba giai đoạn
Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề (Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề)
“Vấn đề” trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri thức mới.
Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thức mới. Vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống được tổ chức sao cho học sinh đặt trước một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinh nghiệm sẵn có học sinh không thể trả lời được.
Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề mà lý luận dạy học đã nêu ra như: Tình huống bất ngờ, tình huống xung đột, tình huống lựa chọn, tình huống bác bỏ, tình huống không phù hợp…Bằng các phương tiện dạy học như bài tập vật lí, thí nghiệm vật lí, chuyện kể vật lí, các thí dụ sinh động, hấp dẫn, lý thú về ứng dụng vật lí trong đời sống, kỹ thuật, sản xuất…được trình bày một cách tự nhiên để học sinh dùng vốn tri thức kỹ năng của mình xem xét giải quyết, và công việc đã làm xuất hiện lỗ hổng mà học sinh không vượt qua được, lỗ hổng đó chính là nội dung tri thức mới. Học sinh mong muốn GQVĐ bởi câu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượng gần gũi quen thuộc tưởng chừng như đã hiểu rõ mà trước đó không chú ý… Học sinhchấp nhận GQVĐ để tìm ra câu trả lời mà giáo viên đặt ra. Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề kết thúc (cũng là kết thúc pha chuyển giao nhiệm vụ nhận thức).
Giai đoạn 2: Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề (học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)
Giai đoạn GQVĐ bao gồm một chuỗi các tình huống học tập, mỗi tình huống bao gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết hệ quả logic thí nghiệm kiểm
tra kết luận; Nội dung của kết luận chính là một nội dung của kiến thức mới mà bài
học phải đưa lại cho học sinh. Giáo viên khi thiết kế bài học cần phải sắp đặt cấu tạo lại nội dung bài học cho phù hợp với tinh thần của DHGQVĐ sao cho mỗi đơn vị kiến thức cơ bản là kết luận của một chu kỳ trên. Kết thúc giai đoạn GQVĐ học sinh tự tìm ra tri thức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn đặt vấn đề.
Giai đoạn 3: Giai đoạn củng cố và vận dụng tri thức (Tranh luận, thể chế hoá; vận dụng tri thức mới)
Giáo viên thể chế hoá kiến thức, thông báo cho học sinh rằng những kết luận thu được chính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào đó của vật lí học.
Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì được ứng dụng như thế nào trong khoa học, trong kỹ thuật, trong đời sống? Các tình huống mới đặt ra để học sinh vận dụng tri thức vừa thu nhận giải quyết vấn đề.
1.3.2. Dạy học GQVĐ trong bài học bài tập vật lí [17]
DHGQVĐ có mục đích khắc phục tính tái hiện về tư duy của dạy học truyền thống, tăng cường tính sáng tạo của tư duy, đặt học sinh vào tư duy của nhà Vật lí học, bằng hoạt động học tiếp cận với phương pháp khoa học giải quyết vấn đề. Vì vậy trong việc dạy học bài tập vật lí cần sử dụng các bài tập vấn đề. Giải bài tập vấn đề không chỉ yêu cầu học sinh năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp trong chương hay trong phần đó mà còn thu nhận được kiến thức mới, kỹ năng mới, phương pháp mới.
Theo Razumôpxki, bài tập vấn đề hay bài tập sáng tạo là bài tập mà algorit giải của nó là mới đối với học sinh. Bài tập vấn đề khác với bài luyện tập lặp lại ở chỗ cái mới xuất hiện chính trong tiến trình giải. Bài tập vấn đề là bài tập mà trong đó không cho một cách tường minh hiện tượng vật lí nào, định luật vật lí nào cần sử dụng để giải quyết. Trong bài tập không có các dữ kiện, những gợi ý trực tiếp ý tưởng giải, đó chính là lý do mà bài tập trở thành bài tập sáng tạo tức là chứa đựng “vấn đề”. Bài tập này có thể là bài tập định tính, cũng có thể là bài tập định lượng hoặc bài tập thí nghiệm hoặc một số nhiệm vụ nghiên cứu ở phòng thí nghiệm và một số bài tập lớn trong thực tiễn vật lí.
Giai đoạn nêu vấn đề
Giai đoạn giải quyết vấn đề
Giai đoạn vận dụng
Biến yêu cầu bài toán thành vấn đề nhận thức Nêu yêu cầu và dữ kiện bài toán
Lập phương án giải bài toán
Thực hiện phương án, suy luận, thí nghiệm tìm kết quả Phân tích kết quả tìm được
Trả lời câu hỏi bài tập
Tương tự trong khoa học có hai dạng sáng tạo khác nhau là phát minh và sáng chế; Trong dạy học, bài tập sáng tạo về vật lí có thể chia thành hai dạng: Nghiên cứu (trả lời câu hỏi tại sao) và thiết kế (trả lời câu hỏi làm như thế nào).
Từ đặc điểm vừa nói ở trên ta thấy giữa việc giải bài tập vấn đề của học sinh và hoạt động nghiên cứu khoa học của nhà vật lí có sự tương tự nhau, có thể thấy rõ điều đó qua bảng 3.1.
Bảng 1.3. Sự tương tự giữa giải bài tập vấn đề của học sinh và nghiên cứu khoa học của nhà vật lí [17]
Nhà vật lí học Học sinh giải Bài tập vấn đề Tự ý thức vấn đề nghiên cứu, xác
định phạm vi, đối tượng nghiên cứu
Nhận nhiệm vụ nghiên cứu được giáo viên giao cho (hiểu yêu cầu và dữ kiện bài toán) Nêu giả thuyết nghiên cứu Lập phương án giải
Chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết Bằng suy luận lý thuyết.
Bằng thực nghiệm.
Hiện thực hoá phương án giải Tính toán suy luận lý thuyết Tìm ẩn số bằng thí nghiệm vật lí Phân tích, đối chiếu, đánh giá kết
quả nghiên cứu.
Phân tích kết quả giải Kết luận về vấn đề nghiên cứu Trả lời câu hỏi bài tập
Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc dạy học GQVĐ trong bài học bài tập vật lí
Rõ ràng việc học sinh giải bài tập vấn đề là cơ hội tốt để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tư duy sáng tạo.
1.3.3. Dạy học GQVĐ trong bài học thực hành thí nghiệm vật lí [16]
Một trong những nhiệm vụ quan trọng của dạy học vật lí là bồi dưỡng cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm. Trong bài học thực hành thí nghiệm, học sinh phải vận dụng kiến thức, kỹ năng thực hành thí nghiệm để phát hiện, xác minh hay kiểm tra lại một thuộc tính của sự vật, một mối liên hệ hay một quan hệ phụ thuộc định lượng giữa hai đại lượng vật lí nào đó. Học sinh phải tự lực GQVĐ, qua đó bồi dưỡng năng lực GQVĐ, năng lực tư duy sáng tạo. Vì vậy, cần phải biến một số bài thí nghiệm thực hành truyền thống thành bài tập vấn đề.
Một bài học thực hành thí nghiệm theo định hướng giải quyết vấn đề, phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh gồm các giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1: Tạo tình huống có vấn đề (chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề)
Mỗi bài thí nghiệm thực hành là một vấn đề học tập (nhiệm vụ nhận thức) mà học sinh phải giải quyết vừa bằng tư duy lý thuyết vừa bằng tư duy thực nghiệm. Phải “vấn đề hoá” bài thực hành thí nghiệm, nghĩa là biến bài thực hành có hướng dẫn chi tiết trong sách giáo khoa thành bài tập thí nghiệm trong đó học sinh tự tìm phương án và xây dựng cơ sở lý thuyết cũng các bước tiến hành nhằm giải quyết bài toán bằng phương pháp thí nghiệm.
Giai đoạn 2: Nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề (Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)
Ở các thí nghiệm này, phương án thí nghiệm không cho sẵn mà học sinh tự thiết kế, xây dựng phương án và tiến hành theo nhiệm vụ mà giáo viên đặt ra với những điều kiện nhất định về dụng cụ thí nghiệm. Cái mới đạt được ở đây của việc vận dụng DHGQVĐ cho bài học thực hành thí nghiệm chính là phương pháp GQVĐ, phương pháp suy luận trong sự vận dụng tổng hợp các phương pháp nhận thức khoa học. Kết quả là học sinh không những có phương pháp, kỹ năng giải quyết một nhiệm vụ cụ thể được
giao, củng cố kiến thức liên quan trực tiếp mà còn giúp họ bồi dưỡng thêm năng lực tư duy sáng tạo để giải quyết vấn đề trên nhiều phương diện.
Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng tri thức
Trong giai đoạn củng cố có thể giao cho học sinh làm lại thí nghiệm hoặc làm một thí nghiệm mới có liên quan đến thí nghiệm đã làm với các dụng cụ thí nghiệm có sẵn trong nhà trường, với các đồ chơi có bán trên thị trường hoặc ngay chính với các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vật liệu dễ kiếm, các dụng cụ thí nghiệm đơn giản do học sinh tự chế tạo từ những vật liệu này. Như vậy, học sinh được rèn luyện thêm khả năng tự chế tạo các dụng cụ thí nghiệm vật lí, giúp họ củng cố thêm sự say mê đối với khoa học, năng động và sáng tạo trong học tập.
Giai đoạn củng cố phải được giao cho học sinh dưới dạng những nhiệm vụ có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ của học sinh.
Trong bài thực hành thí nghiệm vật lí theo quan điểm của DHGQVĐ thì hoạt động của giáo viên và học sinh được thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 1.4. Hoạt động của giáo viên và học sinh trong bài học thực hành thí nghiệm vật lí [16]
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Đặt vấn đề (xây dựng tình huống có
vấn đề), giao nhiệm vụ và các điều kiện thực hiện
Tiếp nhận nhiệm vụ, có nhu cầu, hứng thú niềm tin giải quyết nhiệm vụ
Định hướng khái quát chương trình hoá bằng hệ thống câu hỏi để học sinh giải quyết vấn đề theo tiến trình của nhận thức vật lí
Huy động kiến thức và trả lời các câu hỏi của giáo viên để:
- Tìm phương án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm.
- Hiện thực hoá phương án thí nghiệm.
- Đánh giá kết quả. Báo cáo thí nghiệm.