9. Cấu trúc luận văn
1.5. Kết luận chƣơng 1
Quá trình dạy học là quá trình hoạt động của Giáo viên và Học sinh trong sự tƣơng tác thống nhất, biện chứng của ba thành phần trong hệ dạy học: Giáo viên, Học sinh và tài liệu hoạt động dạy. Hoạt động dạy có nhiệm vụ, định hƣớng tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức - học tập của ngƣời học, giúp ngƣời học tìm tòi, khám phá tri thức tạo ra sự phát triển tâm lí, hình thành nhân cách,qua đó ngƣời học phát triển năng lực, phẩm chất, nhân cách của bản thân.
Để giải quyết tốt nhiệm vụ của đề tài, trên đây chúng tôi đã nghiên cứu cơ sở lí luận của một số vấn đề của việc dạy học. Cụ thể là:
- Phân tích và làm sáng tỏ về vấn đề cơ sở lí luận về hoạt động nhận thức và tính tích cực hoạt động nhận thức của SV và nhận thấy rằng việc tổ chức các hoạt động dạy học của GV có tác động quan trọng đến việc rèn luyện tính tích cực nhận thức của SV. Để rèn luyện TTCNT của SV, nội dung dậy học phải mới, nhƣng không qúa xa lạ với SV, phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của SV, PP phải đa dạng, kiến thức phải đƣợc trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn với nhau, sử dụng các phƣơng tiện dậy học hiện đại, các hình thức tổ chức dậy học khác nhau, kích thích TTCNT.
- Nghiên cứu các phƣơng pháp và phƣơng tiện dạy học có nhiều khả năng phát huy tính TCNT của SV,Tính TCNT của SV phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Hứng thú nhu cầu, động cơ, năng lực, ý chí, sức khoẻ, môi trƣờng, truyền thống gia đình…Trong đó có nhiều nhân tố GV có thể tác động, điều chỉnh, phát huy chúng.
- Phân tích và làm sáng tỏ lí luận về viêc sử dụng BĐTD trong việc dạy học phát huy tính tích cực nhận thức của SV. Hiểu rõ khái niệm BĐTD, đƣa ra nguyên tắc lập BĐTD, đi sâu phân tích các khả năng ứng dụng của nó trong dạy học. Từ đó thấy đƣợc khả năng sử dụng BĐTD trong dạy học phát huy tính tích cực chắc chắn sẽ đem lại hiệu quả cao trong học tập.
Đồng thời trong chƣơng này, chúng tôi cũng trình bày kết quả việc điều tra thực trạng của việc dạy học Vật lí của GV và SV trƣờng Cao đẳng Sơn La đồng thời tìm hiểu điều kiện để triển khai áp dụng dạy học phát huy tính tích cực nhận thức cho SV với sự hỗ trợ của BĐTD trong trƣờng và tôi nhận thấy đề tài có tính khả thi.
Trên cơ sở lí luận và thực tiễn đó, chúng tôi đề xuất các phƣơng án xây dựng tiến trình dạy học phần “Cơ học” Vật lí đại cƣơng, sẽ đƣợc trình bày ở chƣơng II dƣới đây.
Chƣơng 2: PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC
CHO SINH VIÊN TRƢỜNG CAO ĐẲNG SƠN LA QUA XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN “ CƠ HỌC ”- VẬT LÍ ĐẠI CƢƠNG
VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƢ DUY 2.1. Đặc điểm phần “Cơ học” Vật lý đại cƣơng
Vật lý đại cƣơng là môn học bắt buộc đối với một số chuyên ngành học tập của SV trƣờng Cao đẳng Sơn La. Ở trƣờng Cao đẳng Sơn La, khi chuyển sang học chế tín chỉ thì dung lƣợng và thời lƣợng cho môn học này giảm đáng kể. Nội dung môn học Vật lý đại cƣơng chỉ gồm khoảng 8 đến 10 chƣơng (tùy theo chuyên ngành, riêng cơ học gồm 4 chƣơng), thời lƣợng thì từ 3 đến 4 tín chỉ. Do đó, các nội dung đã đƣợc tinh gọn sao cho vẫn đảm bảo logic và dễ hiểu. Để học tốt môn này, SV phải có kiến thức toán học cơ bản nhƣ hệ thức lƣợng giác, phép tính véc tơ, đạo hàm và tích phân...
Cơ học là một phần của Vật lý học khảo sát dạng đơn giản nhất của chuyển động của vật chất: Chuyển động cơ, đó là sự chuyển dời của các vật trong không gian...
Chương 1: Động học chất điểm.
Trong chƣơng 1 nghiên cứu chuyển động của một vật. Trong cơ học, vật đƣợc chọn làm mốc đó gọi là hệ qui chiếu. Thông thƣờng hệ qui chiếu đƣợc gắn liền với một hệ tọa độ và một đồng hồ để xác định địa điểm và thời gian của chuyển động.
Không có một bài toán cơ học nào có thể đƣợc giải một cách chính xác tuyệt đối. Ta chỉ giải một cách gần đúng, độ chính xác của lời giải tùy thuộc vào đối tƣợng, tính chất và mục đích của bài toán. Chẳng hạn, trong chƣơng Động học chất điểm ta chỉ quan tâm đến những vật mà kích thƣớc và hình dạng của chúng hầu nhƣ không ảnh hƣởng đến kết quả của bài toán. Để thuận lợi ta sẽ coi những vật đó nhƣ không có kích thƣớc và gọi là những chất điểm. Vị trí của chất điểm trong không gian đƣợc cho bởi vectơ vị trí (hay vectơ bán kính)
r
theo hệ tọa độ Oxyz và thời điểm đƣợc cho bởi thời gian t theo đồng hồ gắn với hệ qui chiếu. r xi yj+zk
và r r t( ). Trong trƣờng hợp mà ta không thể coi một vật cụ thể đã cho nhƣ là một chất điểm thì ta sẽ coi nó nhƣ một hệ gồm nhiều chất điểm.
Động học là một phần của cơ học nghiên cứu sự chuyển động của các vật mà không chú ý tới các nguyên nhân gây ra chuyển động này. Trong động học ta chỉ quan tâm đến vị trí của các vật cùng với vận tốc và gia tốc của chúng.
Động học mô tả sự chuyển động của các vật nhƣng không giải thích cái gì đã gây ra chuyển động đó. Động lực học đi sâu nghiên cứu nguyên nhân gây ra một đặc trƣng nào đó của chuyển động. Đó là sự tƣơng tác lẫn nhau giữa các vật. Trong phần này ta sẽ nghiên cứu chuyển động của các vật với sự xem xét đến khối lƣợng của chúng và các lực tác dụng lên chúng. Do đó, Động lực học sẽ tập trung nghiên cứu các vấn đề chuyển động của các vật dƣới ảnh của các lực.
Chương 2: Động lực học chất điểm.
Cơ sở của Động lực học cổ điển là ba định luật Newton đƣợc rút ra từ sự khái quát một số lƣợng lớn các sự kiện thực nghiệm và đƣợc Newton trình bày vào năm 1687. Trong phạm vi của cơ học cổ điển, ngƣời ta thƣờng đề cập đến các loại lực nhƣ: lực hấp dẫn, lực đàn hồi và lực ma sát. Lực hấp dẫn thƣờng đƣợc trình bày riêng và trong chƣơng Động lực học chỉ đề cập đến trƣờng hợp riêng của nó là trọng lực.
Chương 3: Công-năng lượng
Chƣơng 1 và 2 chúng ta xét sự chuyển động của chất điểm-một vật với những tính chất đã đƣợc lí thuyết hóa để có thể đƣa ra những đặc trƣng của chuyển động.Trong thực tế chúng ta khảo sát chuyển động của vật thật nên phải đƣa những đại lƣợng vật lí mới tổng quát hơn và phù hợp để giải thích các hiện tƣợng thực tế. Sang chƣơng 3 sẽ xoay quanh vấn đề hệ kín, các đại lƣợng bảo toàn, điều kiện bảo toàn và nội dung của các định luật bảo toàn. Một hệ đƣợc gọi là kín hay cô lập nếu không có các ngoại lực tác dụng. Đối với các hệ kín,
tồn tại các các đại lƣợng vật lý đặc trƣng hệ giữ nguyên giá trị không đổi theo thời gian. Các đại lƣợng này đƣợc gọi là các đại lƣợng bảo toàn.
Có ba đại lƣợng bảo toàn quan trọng trong cơ học cổ điển là: động lƣợng, năng lƣợng và momen động lƣợng. Tƣơng ứng có ba định luật bảo toàn: định luật bảo toàn động lƣợng, định luật bảo toàn năng lƣợng và định luật bảo toàn momen động lƣợng. Các định luật này liên hệ chặt chẽ với sự đồng tính của thời gian, sự đồng tính và đẳng hƣớng của không gian. Sự bảo toàn động lƣợng liên quan đến sự đồng tính của không gian, sự bảo toàn năng lƣợng với sự đồng tính của thời gian, sự bảo toàn momen động lƣợng với sự đẳng hƣớng của không gian.
Các định luật bảo toàn là công cụ quan trọng và hiệu quả để giải quyết các bài toán cơ học, đặc biệt là trong những trƣờng hợp việc vận dụng phƣơng trình động lực học (định luật II Newton) trở nên rất phức tạp.
Chương 4: Động lực học vật rắn
Trong chƣơng này, ta hiểu vật rắn theo nghĩa vật tuyệt đối rắn, tức là gồm một hệ chất điểm mà khoảng cách giữa hai chất điểm bất kì tạo nên nó luôn luôn không đổi. Chuyển động cơ học của vật rắn rất phức tạp, nhƣng có thể chứng minh đƣợc rằng một chuyển động bất kỳ của vật rắn có thể phân tích thành hai loại chuyển động thành phần: Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh một trục. Từ những định luật của các chất điểm ta sẽ suy ra đƣợc những định luật cho chuyển động của vật rắn.
*Mục tiêu nhận thức chi tiết phần Cơ học
Phân cấp thành 3 cấp bậc
Bậc 1: Mục tiêu gắn với nội dung cốt lõi (Phải biết)
Bậc 2: Mục tiêu gắn với nội dung liên quan gần (Nên biết) Bậc 3: Mục tiêu gắn với nội dung liên quan xa (Có thể biết)
Bảng 2.1. Bảng mục tiêu nhận thức chi tiết phần Cơ học
Mục tiêu của nội dung Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Chƣơng 1: Động học chất điểm - Nhớ đƣợc các khái niệm cơ bản về chuyển động của chất điểm, khái niệm vận tốc, gia tốc. - Phân biệt đƣợc khái niệm: gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến. - Trình bày đƣợc đặc điểm của một số dạng chuyển động đơn giản.
- Hình thành phƣơng pháp giải các bài tập về chuyển động của chất điểm bằng phƣơng pháp động học. - Vận dụng các kiến thức lí thuyết vào giải thích hiện tƣợng và làm bài tập liên quan.
- Biết vận dụng các kiến thức về các lực cơ học và các định luật Niutơn để giải một số bài tập tổng hợp về chất điểm Chƣơng 2: Động lực học chất điểm. - Nhớ các khái niệm nhƣ: khối lƣợng, lực, trọng lƣợng. - Nhớ đƣợc nội dung các định luật cơ học của Niutơn,khái niệm hệ quy chiếu quán tính và một số lực đặc biệt. - Trình bày đƣợc khái niệm động lƣợng và mômen động lƣợng của chất điểm. - Nhớ đƣợc nội dung nguyên lí tƣơng đối Galilê.
- Dùng phƣơng pháp giải các bài toán chuyển động của vật trong mối quan hệ với các lực tác dụng lên chúng.
- Vận dụng các kiến thức lí thuyết vào giải thích hiện tƣợng và làm bài tập liên quan.
-Phân biệt
chuyển động của vật trong các hệ quy chiếu quán tính và bất quán tính - Hình thành phƣơng pháp giải các bài tập về chuyển động của chất điểm bằng phƣơng pháp động lực học. Chƣơng 3: Công- năng lƣợng - Trình bày đƣợc định luật bảo toàn động lƣợng , định lí về mômen động lƣợng và định luật bảo toàn mômen động lƣợng của hệ chất điểm. - Nhớ đƣợc khái niệm - Vận dụng các kiến thức lí thuyết vào giải thích hiện tƣợng và làm bài tập liên quan. - Xác định khối tâm của một hệ chất điểm. - Vận dụng định luật - Dùng phƣơng pháp giải một số bài tập tổng hợp về hệ chất điểm. - Hình thành phƣơng pháp giải các bài toán
công, công suất và năng lƣợng; định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lƣợng.
- Biết cách giải các bài toán về va chạm có vận dụng định lí công - động năng.
bảo toàn cơ năng trong trƣờng lực thế để giải các bài tập có liên quan.
- Hình thành phƣơng pháp giải các bài toán về chuyển động của vật rắn bằng phƣơng pháp sử dụng các định luật bảo toàn.
về chuyển động. Chƣơng 4: Động lực học vật rắn - Nhớ đƣợc khái niệm khối tâm và chuyển động của nó.
- Trình bày đƣợc đặc điểm của chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của vật rắn. - Trình bày đƣợc định lí công - động năng. - Trình bày đƣợc khái niệm và các đặc điểm của trƣờng lực thế. -Xác định mômen quán tính của vật rắn. -Tính mômem quán tính của một số vật rắn. - Vận dụng các kiến thức lí thuyết vào giải thích hiện tƣợng và làm bài tập liên quan.
- Giải thích nguyên nhân gây ra sự khác nhau giữa gia tốc rơi tự do và gia tốc hấp dẫn, trọng lƣợng và lực hấp dẫn. - Vận dụng các định luật bảo toàn và biến thiên của động lƣợng và động năng để giải một số bài tập về va chạm.
*Nội dung chi tiết phần Cơ học.
Hình 2.1. BĐTD chƣơng 1: Động học chất điểm
Hình 2.3. BĐTD chƣơng 3: Công - Năng lƣợng
Hình 2.4. BĐTD chƣơng 4: Động lực học vật rắn
2.2. Một số định hƣớng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức với sự hỗ trợ bản đồ tƣ duy để phát huy tính tích cực nhận thức cho sinh viên trợ bản đồ tƣ duy để phát huy tính tích cực nhận thức cho sinh viên
2.2.1.Chú ý hƣớng dẫn và rèn luyện kỹ năng xây dựng BĐTD cho SV
SV sẽ gặp những khó khăn nhất định do các em chƣa quen với việc vẽ BĐTD hoặc sử dụng BĐTD để ghi chép thay thế cho kiểu ghi chép truyền thống vì BĐTD là một kỹ thuật dạy học mới đƣợc áp dụng trong những năm gần đây. GV cần phải chú ý hƣớng dẫn thì kĩ năng này mới dần đƣợc hình thành và rèn luyện trong quá trình học tập, tạo đƣợc hứng thú học tập cho SV.
Việc hƣớng dẫn này có thể thực hiện theo các bƣớc sau:
Bƣớc 1: Giới thiệu về công cụ BĐTD nhƣ ngƣời phát triển công cụ Tony Buzan, về khái niệm và một số ứng dụng của công cụ trong cuộc sống hàng ngày nhƣ sử dụng BĐTD lập kế hoạch học tập, công việc…
Bƣớc 2: Nêu ý nghĩa và các ứng dụng của công cụ này trong dạy học Vật lí để HS thấy đƣợc sự hữu ích của BĐTD cho việc học Vật lí.
Bƣớc 3: Hƣớng dẫn các bƣớc vẽ BĐTD và những nguyên tắc cần đảm bảo khi vẽ BĐTD.
Bƣớc 4: Cho SV tự thực hành theo nhóm và theo cá nhân.
Để rèn luyện kĩ năng này cho SV thì GV thƣờng xuyên tổ chức cho các em lập BĐTD về những kiến thức vật lí phù hợp trong quá trình dạy học.
2.2.2. Lựa chọn đúng đắn chủ đề để có thể phát huy tính tích cực nhận thức của SV với sự hỗ trợ của BĐTD thức của SV với sự hỗ trợ của BĐTD
Chủ đề đƣợc lựa chọn phải phù hợp với trình độ SV, với tầm quan trọng của kiến thức đó, đồng thời phải phù hợp với việc sử dụng công cụ BĐTD. Tùy thuộc vào đối tƣợng SV và chủ đề cần nghiên cứu mà GV tổ chức cho SV làm việc cá nhân hay theo nhóm để đạt hiệu quả cao nhất có thể. Việc lựa chọn chủ đề không phù hợp sẽ ảnh hƣởng đến hiệu quả của quá trình dạy học, chẳng hạn nhƣ cho SV nghiên cứu, vẽ BĐTD của một “kiến thức vật lí” quá đơn giản thì vừa mất thời gian vừa không kích thích đƣợc tƣ duy, sự động não gây nên sự nhàm chán cho SV ; ngƣợc lại khi yêu cầu SV nghiên cứu, vẽ BĐTD của một “kiến thức vật lí” quá khó, quá phức tạp mà không có sự hƣớng dẫn của GV thì các em sẽ thấy chán nản vì có cố gắng cũng không thể giải quyết đƣợc vấn đề.
Ví dụ, khi dạy bài Các định luật cơ học của Niutơn, phần kiến thức về định luật 1,2,3 SV đã học ở THPT do đó có thể yêu cầu SV nhớ lại kiến thức cũ, nghiên cứu SGK vẽ BĐTD; GV cần định hƣớng bằng các câu hỏi: Khi nào thì vật ở trạng thái đứng yên, thế nào là chuyển động thẳng đều, khi nào vật chuyển động thẳng đều, Lực là gì, kể tên các lực tác dụng lên vật, cách tính hợp lực tác dụng lên vật…để SV nhớ lại kiến thức theo đúng trọng tâm, yêu cầu của bài.