CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3. Nghiên cứu về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
1.3.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
Sử dụng PPMH trong dạy học vật lý là một lĩnh vực được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và nghiên cứu. Điển hình như các nghiên cứu của David Hestenes và các cộng tác như “A modeling theory of physics instruction” công bố năm 1987 [67]; “A modeling method for high school physics instruction” công bố năm 1995 [88] hoặc “Modeling methodology for physics teachers” công bố năm 1997 [68];
“Modeling instruction: an effective model for science education” công bố năm 2009 [70]. Các nghiên cứu trên đề xuất quy trình dạy học bằng PPMH gồm 2 giai đoạn:
phát triển mô hình và ứng dụng mô hình. Trong đó giai đoạn 1 – phát triển mô hình – được thực hiện thông qua 4 bước: mô tả đối tượng, xây dựng mô hình, suy ra hệ quả và xác nhận mô hình [67]. Đồng thời các nghiên cứu trên cũng mô tả cách áp dụng mô hình vào giảng dạy thực tế trên lớp học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và hiệu quả của việc sử dụng phương pháp này trong dạy học phần cơ học [68] [88]. Ngoài ra, các nghiên cứu này còn nhấn mạnh vai trò của máy tính trong khi dạy học bằng PPMH và khẳng định rằng máy tính có thể được sử dụng trong tất cả các tiết học được giảng dạy bằng PPMH [79], [88]. Tuy nhiên, theo các nghiên cứu trên để áp dụng PPMH để giảng dạy một kiến thức vật lý cần khoảng 4 đến 6 tuần. Điều này không phù hợp với chương trình vật lý của Việt Nam do đó, không thể ứng dụng các nghiên cứu trên vào giảng dạy ở Việt Nam một cách máy móc được. Đồng thời, các nghiên cứu trên chỉ khẳng định vai trò của PPMH đối với việc
phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS mà chưa nghiên cứu đến vai trò của PPMH đối với việc phát triển tư duy cho HS.
Ngoài ra còn có rất nhiều nghiên cứu khác về việc sử dụng mô hình và PPMH trong dạy học như “Powerful Practices in Mathematics and Science.
Research-Based Practices for Teaching and Learning” của hai tác giả Carpenter and Romberg được công bố năm 2004, trong đó nghiên cứu về vai trò của mô hình trong dạy học [62]. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng trong dạy học mô hình được sử dụng như một công cụ để: hình dung, giải thích hoặc dự đoán. Khi mô hình được sử dụng để hình dung, nó phải chứa đựng những đặc trưng của đối tượng mà nó đại diện.
Khi mô hình được sử dụng để giải thích, nó chứa các nhân tố thuộc bản chất giúp hiểu rõ về hiện tượng cần giải thích, còn khi được sử dụng để dự đoán thì mô hình phải giúp người sử dụng kiểm tra các giả thuyết và dự đoán của họ về các hiện tượng [62]. Hoặc các nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của PPMH như là một phương pháp dạy học và khả năng đóng góp của nó đối với việc phát triển nhận thức của HS [64], [68], [72], [73], [74], [82], [85]. Các nghiên cứu này chỉ ra cách sử dụng PPMH như một phương pháp dạy học và cách thức sử dụng PPMH trong quá trình dạy học cũng như vai trò của nó đối với việc phát triển nhận thức của HS.
Đồng thời các nghiên cứu này cũng so sánh kết quả của việc sử dụng PPMH đối với các phương pháp khác và chỉ ra một số kết quả TN trong việc triển khai thí điểm PPMH trong một số trường hợp cụ thể. Để khắc phục các khó khăn có thể gặp phải khi sử dụng PPMH trong dạy học vật lý, Romanovskis Tomass đã đề xuất giải pháp sử dụng các thí nghiệm mô phỏng kết hợp với PPMH. Trong nghiên cứu của mình, Romanovskis Tomass đã đề xuất việc sử dụng các thí nghiệm mô phỏng trong khâu làm việc với mô hình, suy ra hệ quả lí thuyết và sau đó có thể dùng các thí nghiệm thực để kiểm tra tính đúng đắn của mô hình. Việc làm này đã khắc phục được khó khăn lớn nhất của GV và HS khi sử dụng PPMH do HS không cần phải thực hiện các thí nghiệm thuần túy tưởng tượng.
Tóm lại, vấn đề phát triển tư duy cho HS trong dạy học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng từ trước đến nay vẫn luôn thu hút được sự quan tâm, nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới. Phương pháp mô hình là một phương pháp đặc thù
của nghiên cứu vật lý và có vai trò hết sức quan trọng trong dạy học vật lý cho nên đã có nhiều nhà giáo dục tìm cách áp dụng PPMH vào dạy học vật lý. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào chỉ ra mối quan hệ giữa việc sử dụng PPMH trong dạy học vật lý và sự phát triển tư duy của HS cũng như chưa có đề tài nào nghiên cứu xây dựng bộ công cụ đánh giá mức độ TDVL của HS THPT.
1.3.2. Các nghiên cứu trong nước về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
Trong Luận án Tiến Sĩ Sư Phạm – Tâm Lý “Sử dụng phương pháp nhận thức (phương pháp mô hình) trong ạy học vật lý phổ thông nhằm phát triển tư uy học sinh”, tác giả Trịnh Thị Hải Yến đã trình bày cơ sở lý luận của việc sử dụng PPMH trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Nghiên cứu đã đi sâu phân tích, làm rõ khái niệm, chức năng, tính chất, phân loại mô hình, PPMH trong vật lý học và PPMH trong dạy học vật lý. Nghiên cứu chỉ ra PPMH có thể được áp dụng ở 5 mức độ (HS làm quen với PPMH; HS sử dụng mô hình mà GV đưa ra để giải thích một số hiện tượng; HS sử dụng mô hình mà GV đưa ra để dự đoán hiện tượng mới và đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra; HS tham gia vào cả 4 giai đoạn của PPMH dưới sự hướng dẫn của GV và HS tự lực xây dựng mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức) và quy trình 4 giai đoạn của PPMH ứng với 2 loại mô hình quan trọng có tác dụng lớn trong nghiên cứu và học tập vật lý là mô hình biểu tượng và mô hình đồ thị. Các giai đoạn của quy trình trên bao gồm: nghiên cứu đối tượng gốc; xây dựng mô hình; làm việc trên mô hình suy ra hệ quả lí thuyết và thực nghiệm kiểm tra [58]. Tác giả cũng chỉ ra tiềm năng của PPMH nếu được khai thác trong giảng dạy môn vật lý ở trường THPT. Trong “Phương pháp ạy học truyền thông và đổi mới”, Thái Duy Tuyên đã đưa ra các khái niệm về mô hình, PPMH, tính chất mô hình, phân loại mô hình và phân loại các PPMH theo tính chất của đối tượng nghiên cứu. Đồng thời tác giả cũng đưa ra 3 giai đoạn của PPMH hóa trong dạy học. Các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng trong “Tổ chức HĐNT cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông” cũng đưa ra 4 giai đoạn của PPMH trong dạy học và 5 mức độ sử dụng PPMH trong dạy học vật lý. Bốn giai đoạn của PPMH trong dạy học tương ứng với 4 giai đoạn của PPMH trong nghiên cứu vật lý. Năm
mức độ áp dụng quy trình tương ứng với trình độ của HS và yêu cầu làm việc với PPMH từ thấp đến cao [44], [45], [53], [58].
Ngoài ra còn có các Luận văn Thạc sĩ nghiên cứu về việc sử dụng PPMH trong dạy học như: “Sử dụng phương pháp mô hình để dạy học chương “Điện tích”
ở lớp 9 – trường Trung học cơ sở” của tác giả Lương Thị Tú Oanh; “Phương pháp mô hình trong việc giảng dạy chương “ Cấu tạo chất “ ở lớp 7 phổ thông cơ sở” của tác giả Thái Thị Lệ Hằng; “Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình trong ạy học chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lí tưởng’ vật lý lớp 10” của tác giả Lê Quốc Thịnh và “Ứng dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương “ Dòng điện trong các môi trường” Vật lý lớp 11 Trung học phổ thông” của tác giả Phan Đăng Sơn. Các nghiên cứu này hệ thống hóa cơ sở lí luận về việc sử dụng PPMH trong dạy học vật lý và đều thống nhất sử dụng quy trình 4 giai đoạn của PPMH với 5 mức độ sử dụng PPMH như kết quả nghiên cứu của tác giả Trịnh Thị Hải Yến. Ở các luận văn Thạc sĩ nêu trên, các tác giả đã sử dụng máy tính (MT) vào dạy học vật lý thể hiện qua các giáo án được thiết kế [22], [36], [42], [46].
Tuy nhiên, khi sử dụng PPMH trong dạy học vật lý, GV và HS thường gặp khó khăn ở 2 giai đoạn là xây dựng mô hình và làm việc với mô hình suy ra hệ quả lí thuyết. Các nghiên cứu trên chưa đưa ra được hướng khắc phục cho các khó khăn này. Thông thường, GV thường cung cấp mô hình đã được xây dựng sẵn cho HS và trình bày thí nghiệm tưởng tượng với mô hình để HS theo dõi, điều này làm hạn chế tính chủ động của HS trong việc tiếp nhận kiến thức. Ngoài ra, tuy có sử dụng MT trong quá trình dạy học nhưng chưa có nghiên cứu nào chỉ rõ vai trò hỗ trợ của MT đối với PPMH và chưa có đề tài nào nghiên cứu cách sử dụng MT để khai thác PPMH một cách hiệu quả nhất.