🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Các tổ chức dạy học hiện đại trong dạy học vật lý ở trường Trung học phổ thông Ebooks Nhóm Zalo CÁC KlỂu Tổ CHỨC □ẠV HỌC HIỆIM ĐẠI ■ ■ ■ ■ TR O IM G D Ạ Y H Ọ C V ậ t l í Ở TR U Ờ N G PH Ổ THONG NHÀ XUẤT BẢN ĐAI HOC s ư PHAlể Đ ỗ HUÖNG TRÀ CÁC KIỂU TỔ CHỨC DẠY HỌC HIỆN DẠI TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 0 TRƯƠNG PHỔ THONG (Tái bản lần 1, có sửa chữa) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC SƯPHẠM M ã số: 01.01. 76! 1181. ĐH 2012 MỤC LỤC Trang Lòi mở đầu........................................................................................................................................... 5 PHẦN THỨ NHẤT. MỤC TIẾU GIÁO DỤC MÔN HỌC..............................................................7 Chương 1. Mục tiêu giáo dục môn học - Yếu tô quyết định mô hình dạy h ọ c .............7 1.1. Vai trò của mục tiêu giáo dục trong quá trình dạy học.............................................. 7 1.2. Mục tiêu giáo dục môn học Vật lí theo các quan điểm hiện nay là gì?.................10 PHẨN THỨ HAI. MÔ HÌNH DAY HỌC TRUYỀN THỐNG TÍCH c ự c HƯỚNG TỚI MỤC TIÊU GIÁO DỤC MÔN HỌC VẬT LÍ HIỆN NAY Ở VIỆT NAM........................... 19 Chương 2. Tổ chức hoạt động học tập tích cực, tự chủ trong mô hình dạy học truyền thống.................................................................................................... 19 2.1. Một số quan niệm về tổ chức hoạt động học tập vật lí xây dựng, vận dụng kiến thức............................................................................................................ 21 2.2. Dạy học theo định hướng tổ chức hoạt động học tập xây dựng, vận dụng kiến thức.......................................................................................................... 26 2.3. Các phương pháp nhặn thức phổ biến trong khoa học vật li và việc vặn dụng vào quá trinh dạy học vật li............................................................................52 2.4. Dạy học theo quan điểm hoạt động.............................................................................. 74 2.5. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí.................................................................. 86 2.6. Tổ chức quá trình dạy học tích cực trong mô hình dạy học truyến thống............93 Chường 3. Phân loại kiến thức vật li phẩ thông và việc xác định phương thức tư duy hình thành từng loại kiến th ứ c......................................109 3.1. Khái niệm, đại lượng vật lí................................................................................. ..........111 3.2. Phương trình vật ií...........................................................................................................117 3.3. Quan hệ nhân quả..........................................................................................................118 3.4. Phân loại các quan hệ vật li..........................................................................................119 3.5. Những lưu ý khi dạy học các loại kiến thức vật lí..................................................... 121 3.6. Các ví dụ minh hoạ tổ chức hoạt động học tập các loại kiến thúc vật lí phổ thông ..123 Chương 4. Hiểu biết lịch sử vật li - Yếu tố tạo nên năng lực sư phạm của giáo viên .139 4.1. Lịch sử vật lí và quá trình phát triển nhận thức luận............................................. 140 4.2. Lịch sử vật l( và khả năng giáo dục thế glớ! quan, nhận thức luận cho học sinh.........................................................................................143 4.3. Lịch sử hình thành các lí thuyết vật lí - Minh chứng sinh động về các phương thức tư duy, phương pháp nhận thức trong khoa học vật lí.................... 145 4.4. Kiến thức vật li theo quan điểm lịch sử là cơ sở xác thực để người giáo viên điểu chỉnh nội dung dạy học......................................................................................... 146 PHẨN THỨ BA. MỘT s ố MÔ HÌNH DẠY HỌC TÍCH c ự c VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG VÀO THỰC TIỄN DẠY HOC VẬT LÍ ở VIỆT N A M ...................................................... 157 Chương 5. Một số cơ sở li luận chung của các mô hình dạy học tích cực................. 158 5.1. Sự đa dạng của phong cách học tập, phong cách tư duy của học sinh.......158 5.2. Cơ chế phát huy tinh tích cực hoạt động của học sinh...........................................168 5.3. Trung tâm của quá trình dạy học................................................................................. 171 3 Chương 6. Dạy học theo chủ để (Theme - based learning) và khả năng áp dụng vào dạy học vặt lí ở trường phô’ thõ ng................................................172 6.1. Thế nào là dạy học theo chủ đề? ...................................................................................181 6.2. Mục tiêu của dạy học theo chủ đề..................................................................................181 6.3. Đặc điểm của dạy học theo chủ đ ề .............................................................................183 6.4. Các nội dung có thể tổ chức theo chủ đ ề .................................................................. 183 6.5. Các giai đoạn tổ chức dạy học theo chủ đề................................................................ 184 6.7. Sự khác biệt của dạy học theo quan niệm truyền thống và dạy học theo chủ đé.......189 6.8. Làm thế nào áp dụng dạy học theo chủ đề vào thực tiễn ỏ trường phổ thông Việt Nam hiện nay?...................................................................... 194 Chương 7. Dạy học trên cơ sở vấn để (Problem - based learning - pbl) và khả năng áp dụng vào dạy học vật li ở trường phổ thông............................... 202 7.1. Thế nào là dạy học trẽn cơ sở vấn đ ề ......................................................................... 208 7.2. Mục tiêu của dạy học trên cơ sở vấn đ ề ......................................................................210 7.3. Đặc điểm của dạy học trên cơ sỏ vấn đ ề .................................................................. 211 7.4. Các nội dung có thể tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề........................................ 213 7.5. Các giai đoạn tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề..................................................... 214 7.6. Vai trò của giáo viên và học sinh...................................................................................216 7.7. Sự giống nhau và khác nhau với một số mô hình dạy học tích Cực.......................217 7.8. So sánh dạy học trên cơ sở vấn để với một số mô hình dạy học có tên gọi tương tự đã biết...........................................................................................................220 Chương 8. Dạy học theo góc (Working in corners hoặc Working with areas) và khả năng áp dụng vào dạy học vật lí ở trường phô thông.......................224 8.1. Thế nào là dạy học 'theo góc? ....... .................................. .................. .........................226 8.2. Mục tiêu của dạy học theo góc...................................................................................... 226 8.3. Đặc điểm của dạy học theo góc...................................................................................227 8.4. Các nội dung có thể tổ chức dạy học theo góc.........................................................229 8.5. Cách tổ chức các góc học tập.........................................................................................229 8.6. Các loại hình học theo góc (hay các mức độ học theo góc)................................... 231 8.7. Các giai đoạn tổ chức dạy học theo góc......................................................................233 8.8. Vai trò của giáo viên và học sinh...................................................................................240 8.9. Sự khác biệt giữa dạy học theo quan niệm truyền thống và dạy học theo góc......241 Chương 9. Dạy học dự án (Project - based learning - PBL) và khả năng áp dụng vào dạy học vật lí ỏ trường phổ th ô n g .................................................................243 9.1. Thế nào là dạy học dự án?............................................................................................. 246 9.2. Mục tiêu của dạy học dự án ............................................................................................ 248 9.3. Đặc điểm của dạy học dự á n ........................................................................................ 248 9.4. Cẳc nội dung có thể tổ chức dạy học dự á n ..............................................................251 9.5. Các loại dự an học tập......................................................................................................251 9.6. Các giai đoạn của tiến trinh dạy học dự á n ................................................................ 252 9.7. Các bước chuẩn bị của giáo viên và học sinh cho một dự án học tập....................... 256 9.8. Vai trò của giáo viên va học sinh....................................................... ...........................263 9.9. Áp dung các mô hình dạy học tích cực vào thực tiễn dạy học vật lí ỏ phổ thông hiện nay .......................... '................................. ............. .........................264 Phụ lụ c...................... ..................................................................................................... <................. 274 Tài liệu tham k h ả o ......................................................................................................................... 279 4 LỜI MỞ ĐẦU Có lẽ chưa bao giờ vấn để giáo dục lại được tất cả các quốc gia trên thế giới, kể cả những nước phát triển quan tâm như hiện nay. Xã hội càng phát triển người ta càng tròng đợi và đòi hỏi giáo dục phái làm thế nào giúp ích nhiều nhất cho sự phát triển cá nhân, làm thế nào chuẩn bị cho người học có tiềm năng tốt nhất để đương đầu, thích ứng và phát triển không ngừng trước thực tế luôn biến động. Còn xét ờ bình diện xã hội, mỗi quốc gia đều trông đợi giáo dục làm tốt sứ mạng của mình, đó là tạo ra động lực cho sự phát triển bền vững của xã hội, bời giáo dục ià yếu tố quan trọng nhất quyết định chát lượng nguồn nhân lực, quyết định sự phát triển của xã hội. Giáo dục phổ thông là giáo dục bản lề vô cùng quan trọng đối với mỗi cá nhân, nó có vai trò quyết định sự phát triển tiếp theo của cá nhân. Để nâng cao chất lượng giáo dục nói chung, giáo dục phổ thông nói riêng, có rất nhiều vấn đề cần phải giải quyết đối với toàn cầu và ờ mỗi quốc gia như: mục tiêu giáo dục, hệ thống giáo dục, triết lí giáo dục... Nói như vậy không có nghĩa là phái chờ đổi mới các vấn đề vĩ mỏ giải quyết xong mới có thè đổi mới việc dạy và học, vì trước tiên chất lượng giáo dục được quyết định trực tiếp bởi các quá trình giáo dục vi mô, nghĩa là quyết định trực tiếp bời chất lượng dạy và học các môn học. Có thể khang định rằng, trong bối cảnh giáo dục Việt Nam hiện nay người giáo viên vẫn có thể làm được cho học sinh, cho xã hội nhiều điểu có ích hơn rất nhiều so với việc chi truyền đạt một hệ thống kiến thức định sẵn luôn giới hạn và thiếu tính cập nhật. Nếu làm được như thế thì ngoài lương tâm, trách nhiệm, kinh nghiệm, giáo viên còn cần cập nhật những hiểu biết về các vấn đề tố chức dạy học mà những năm gần đây đang có những thay đổi về các quan niệm một cách cơ bủn. D ây là cơ sở cần thiết đổ người giáo viên cliỉi đông dổi mới viôc Uay học của mình m ột cách hiệu quả. Nhiều giáo viên vật lí phổ thông hiện nay đang đứng trước một “khoảng trống” về những vấn đề tổ chức dạy học đáp ứng các yêu cầu của mục tiêu giáo dục, làm chỗ dựa cho nhũng đổi mới một cách thực tế việc dạy và học vật lí. Người giáo viên ngày nay ngày càng có nhiều cơ hội tiếp cận một cách tự nhiên và dễ dàng CỊLKI nhiều con đường trực tiếp hoặc gián tiếp với nhiều mó hình, nhiều phương pháp, chiến lược dạy học tích cực khác nhau đã và đang được áp dụng phổ biến ở nhbều quốc gia. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là khi áp dụng vào thực tiễn lại gặp rất nhiều khó khăn, bất cập, dường như chúng còn quá xa vời với điều kiện thực 5 tiễn giáo dục phổ thông Việt Nam, bằng chứng là nhiều chiến lược, phương pháp dạy học tích cực đã được khẳng định và áp dụng thành công và rộng rãi ở nhiều nước nhưng nhiều năm qua vẫn chưa tìm được con đường đi vào thực tiền phổ thông Việt Nam một cách hiệu quả. Với mong muốn giúp các giáo viên vật lí lấp được một phần khoảng trống giữa một bên là lí luận truyền thống với nhũng quan niệm dạy học quen thuộc, khuôn mẫu và đôi khi không còn đáp ứng tốt yêu cầu của thực tiễn và nhu cầu học tập của cá nhân người học, với một bên là một số chiến lược, phương pháp dạy học tiên tiến dựa trên những cơ sờ lí luận mới mẻ, hiện đại để qua đó người giáo viên vật lí tìm được con đường áp dụng các chiến lược, phương pháp vào thực tiễn dạy học vật lí hiện nay một cách hiệu quả. Cuốn sách cung cấp một số cơ sờ lí luận cần thiết về một số kiểu (mó hình) dạy học hiện đại mà chúng tôi gọi là các m ô hình dạy học tích cực đang được áp dụng hiện nay, đồng thòi cung cấp cơ sở để giúp người giáo viên có thể tự mình phân biệt, so sánh, đánh giá các mó hình dạy học khác nhau, từ đó họ có thể chủ động và tìm tòi lựa chọn, áp dụng một cách sáng tạo một mô hình hay phương pháp dạy học nào đó thích hợp với một chù để nội dung học tập cụ thể nào đó trong các điều kiện giáo dục cụ thể. Chúng tôi hy vọng cuốn sách phần nào giúp người giáo viên vật lí có thêm niềm tin và cơ sở để đổi mới việc dạy học môn Vật lí, làm cho việc học tập giúp ích cho sự phát triển của học sinh tốt hơn. Cuốn sách có thể sử dụng trong đào tạo sinh viên các trường sư phạm, các học viên cao học và nghiên cứu sinh cũng như các giáo viên vật lí với mong muốn trao đến tay người giáo viên vật lí công cụ để chủ động đổi mới một cách sáng tạo việc dạy và học. Mục đích của cuốn sách không chỉ dùng lại ở việc tạo ra những chỉ dẫn theo cách “cầm tay chỉ việc”, gò bó trong một khuôn mẫu nào đó, mà là làm thế nào giúp người giáo viên vật lí chù động và tự tin trong việc lựa chọn một cách sáng tạo cách tiếp cận dạy học các nội dung học tập cụ thể để, đáp ứng tốt nhất mục tiêu dạy học được lựa chọn và đáp ứng tốt nhất nhu cầu học lập và phát triển vốn rất đa dạng của học sinh. Chúng tôi xin cảm ơn những ý kiến rất quý báu của Giáo sư Phạm Hữu Tòng - người thầy đáng kính của chúng tôi cùng các đổng nghiệp trong quá trình biên soạn. Tuy nhiên, nội dung cuốn sách chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót, chúng tôi mong muốn nhận được sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, các giáo viên, các học viên cũng như các sinh viên để nội dung cuốn sách ngày càng được hoàn thiện. T ác giả 6 Phẩn thứ nhất MỤC TIÊU GIÁO DỤC MÔN HỌC CHƯƠNG 1 MỤC TIÊU GIÁO DỤC MÔN HỌC - YẾU Tố QUYẾT ĐỊNH Mồ HÌNH DẠY HỌC Đặt vấn đé: Bạn có thực sự quan tám đến mục tiêu giáo dục của môn học Vật lí? Bạn có nghĩ rằng mục tiêu giáo dục môn học có vai trò quyết định, chi phối toàn bộ việc dạy và học môn học? Bạn có nglũ rằng mục tiêu môn học đơ!) giàn chỉ lù trang bị một hệ tlìông kiến thức trong khuôn kh ổ chương trình, nội dung học? Bạn có tự tin rằng nùnli luôn thực hiện tốt mục tiêu giáo dục môn học? Bạn có bao giờ trăn trờ răng: liệu mục tiêu giáo dục môn học có thực sự pliù hợp với tất cà học sinh, thực sự là nhữìig gì tốt nhất có th ể mà việc dạy học môn học Vật li có th ể làm được cho sự phát triển của học sinh?... Có thể bạn sẽ phải thay đổi ít nhiều những quan niệm của mình sau khi nghiên cứu chương này. Chương 1 sẽ cùng bạn trả lời các câu hỏi: - Quá trình dạy học lủ ỳ ? - M ục tiêu giáo dục có vai trò như th ế nào trong quá trìnli dạy học? - M ôi liên hệ giữa mục tiêu môn học vù cúc thành tố khúc trong quá trình Uụy học lủ n h ít llié 'tiù u ? - Cúc mô liình dụy học Vật lí tích cực hiện nay đang hướng lới các mục tiêu khúc nhau nào? 1.1. Vai trò của mục tiêu giáo dục trong quá trình dạy học 1.1.1. Mục tiêu giáo dục là gì? Mục tiêu giáo dục là một hệ thống các chuẩn m ực của một m ẫu hình nhàn cách cần hình thành ờ đối tượng người học. Nó chính là một hệ thống cụ thể các yêu cầu xã hội trong mỗi thời đại. trong từng giai đoạn xác định đối với nhân cách một loại đối tượng giáo dục. 7 Do đó mục tiêu giáo dục phụ thuộc vào triết lí giáo dục của mỏi quốc gia, vào yêu cầu của xã hội đối với giáo dục ở mỗi thời kì nhất định của quá trình phát triển và ứng với mỗi giai đoạn cùa quá trình giáo dục. N hân cách là hệ thống những phẩm giá của một người được đánh giá từ mối quan hệ qua lại của người đó với những người khác, với tập thể, với xã hội và cả với thế giới tự nhiên xung quanh trong mọi cái nhìn xuyên suốt quá khứ, hiện tại và tương lai. Nhân cách là một thứ giá trị được xủy dựng và hình thành trong toàn bộ thời gian con người tồn tại trong xã hội, nó đặc trimg cho mỗi con người, thê hiện những phẩm chất bên trong con người nhưng lại mang tính xã hội sâu sắc. Nhân cách là một cấu trúc tâm lí cá nhân gồm hai thành phần: Phẩm ch ất và năng lực. Phẩm chất và năng lực được rèn luyện đồng thời và được thể hiện qu a hệ thống kĩ năng rất cụ thể. Kĩ năng được hiểu là biểu hiện của năng lực trong các tình huống cụ thể. - Phẩm chất là cấu trúc tàm lí tiềm ẩn mang chức năng định hướng và chi đạo hoạt đông của con người. Phẩm chất còn mang trong mình cả những chuẩn mực xã hội đương thời. Phẩm chất được hình thành, phát triển và bộc lộ một cách đầy đủ bản chất, sự phong phú và đa dạng trong hoạt động và qua sản phẩm của hoạt động. - NcĩntỊ lực là một cấu trúc tâm lí của nhân cách phù hợp vối những yêu cầu, đòi hỏi đặc trưng cùa từng loại hoạt động, làm cho hoạt động đại kết quả cao trong những điều kiện nhất định. Năng lực gắn liền với hoạt động, được hình thành và phát triển qua hoạt động. Năng lực được tính bằng hiệu quả của hoạt động, không đạt hiệu quả cao thì không thể gọi là có nãng lực... M ục tiêu giáo dục của m ột môn học lủ nhữiig đóng qóp của việc học tập môn học trong sự hình thành nliủn cách cùa học sinli. Mục tiêu giáo dục môn học vì thế cần được xác lập từ hệ thống mục tiêu giáo dục tổng quát của nền giáo dục và từ mục tiêu giáo dục của một cấp học, bậc học cụ thể. Các cấp độ tổng quát của mục tiêu giáo dục được hoạch định ờ toàn quốc gia dựa trên sự phân tích tình hình và xu thê phát triển nhiếu mạt, dãc biệl là giáo dục trong nước và trên thế giới trong xu thế hội nhập, toàn cẩu hóa. 1.1.2. Quá trinh dạy học là gì? Giáo dục là quá trình được tổ chức có ý thức, hưống tới mục đích làm biến đổi nhận thức, năng lực, tình cảm, thái độ của người học theo hướng tích cực, nghĩa là góp phần hoàn thiện nhân cách người học bằng những tác động có ý thức từ bên ngoài. Dạy học là một hình thức giáo dục đặc biệt quan trọng và cần thiết cho sự phát triển trí tuệ, hoàn thiện nhân cách học sinh. 8 Theo quan diêm hệ thống, quá trình dạy học nói riêng và quá trình giáo dục nổi chune luôn gồm các thành tố cơ bản có liên hệ mang tính hệ thống với nhau: Mui riêu, Iiội (liinq, phitơnạ pliáp, phươníỊ tiện, liìnli thức tô chức và (tánh ỳ ủ . Sơ d ó 1: Mõ tả mối liên hệ hệ thống giữa các thành tố của quá trình dạy học Mối liên hệ giữa các thành tố mục tiêu, nội đung, phương pháp dạy học và đánh giá trong quá trình dạy học là mối liên hệ nổi bật, ảnh hường trực tiếp đến chất hrợng dạy và học: - Mục liêu dirợc quy định và được thể hiện trong nội dung dạy học, đồng thời mục liêu đóng vai trò quan trọng để xác lập các tiêu chí đánh giá. - Mục tiêu sẽ được hiện thực hoá bằng nội dung nhờ phương pháp dạy học (cùng với phương tiện, hình thức tổ chức). 9 - Đánh giá đóng vai trò mối liên hệ ngược quan trọng để điều chính mọi thành tố khác của hệ thống và là yếu tố đám bào mối liên hệ có tính hệ thống giữa các thành tố. Khi mối liên hệ hệ thống giữa các thành tố của quá trình dạy học không được đảm bảo thì không có sự vận hành tốt của cả hệ thống, không thể có sự tổn tại thực sự của mục tiêu trong nội dung học. Khi đó, phương pháp thực hiện nội dung sẽ xa rời mục tiêu, đánh giá theo mục tiêu xa rời những gì được dạy, đirợc học và ngược lại. Những ý định làm thay đổi hoặc cải tiến bất cứ thành tố nào cùa quá trình mà không chú ý đảm bảo những mối Hên hệ mang tính quy luật và hệ thống với các Ihành lố khác tất yếu sẽ dần đến kết quả là lùm rối loạn sự VÚII liùnli của hệ tliốiKỊ, của quá trình giáo dục, nghĩa là làm ánh hướng đến chất lượng và hiệu quà cùa các quá trình giáo dục từ nhỏ tới lớn. 1.1.3. Vai trò của mục tiêu giáo dục môn học trong quá trình dạy học Trong mối liên hệ mang tính hệ thống giữa các thành tố của quá trình dạy học thì mục tiêu là yếu tố quan trọng nhất. Trên cơ sỏ mục tiêu đã được xác lập, các thành tố còn lại sẽ phải được đổng thời xác lập (nếu yêu cầu giáo viên phái đổi mới phương pháp dạy học khi mục tiêu chưa đổi mới hay đổi mới mục tiêu, nội dung dạy học nlumg cách thức kiểm tra dánh giá chưa đổi mới là những việc làm gây ảnh hường đến các mối liên hệ hệ thống của tất cả các quá trình giáo dục). Trong quá trình dạy học, các thành tố này sẽ liên tục được điều chỉnh sao cho kết quả dạy và học ngày càng phản ánh sát thực mục tiêu. Mục tiêu giáo dục cùa một môn học cụ thê là yếu tô' quyết định việc lựa chọn mô hình dạy học mòn học đó. Mục tiêu giáo dục nếu quá khác biệt rất có thê dẫn tới sự khác nhau cơ bán ờ hầu hết các thành tố của quá trình dạy học. 1.2. Mục tiêu giáo dục môn học Vật lí theo các quan điểm hiện nay là gì? Có ba cách tiếp cận mục tiêu giáo dục được áp dụng hiện nay Irên thê giới: - Tiếp cận truyền thống: đây là loại mục tiêu giáo dục mà các nước thuộc khôi Liên Xô cũ trước đáy hướng đến. - Tiếp cận nhân văn: đây là loại mục tiêu quan tâm đến từng cá nhân người học. - Tiếp cận truyền thống - nhàn vãn: đíly là loại mục tiêu giáo dục hiện đại kết hợp giữa truyền thống và nhân vãn. ■ + Cách tiếp cận mục tiêu giáo dục môn học Vật !í của Việt Nam hiện nay đã tiến tới cách liếp cặn hiện đại, tuy nhiên, trong thực tế vẫn chù yếu là cách tiếp cận mục tiêu giáo dục truyền thống. 10 Trong lịch sử phát triển các cách tiếp cận mục tiêu giáo dục thì cách tiếp cận mục tiêu giáo dục theo quan điểm cùa nhóm Bloom được gọi là cácli tiếp CỘII mục tiên truyền lliônq (mục tiêu giáo dục xác lập trong ba lĩnh vực: nhận Ihức, kĩ năng và thái độ, trong đó quy định cụ thể những yêu cầu trong lĩnh vực nhận thức (về kiến tlnrc, trình độ nắm vững kiến thức); các kĩ năng cơ bản và trình độ hoàn thiện từng kĩ năng,... và điều quan trọng là các mục liêu có thế cụ thê hoá thành những tiêu chí đánh giá chung cho phép đo lường — đánh giá thành quá học tập của từng học sinh. Mục tiêu kiểu truyền thống thể hiện sự chờ đợi kết quả học tập định sẵn đối với đa số học sinh, nghĩa là cho dù học sinh có sự khác biệt cá nhân tất yếu như thê nào, có mục tiêu cá nhân đói với quá (rình học tập ra sao đểu phải đại tới mộl chuẩn mực nhất định sau một môn học, một khoá học. 0 thời điểm ra đời, cách tiếp cận m ục tiên này đã mang đến một cuộc cách mạng thực sự trong giáo dục khi mà một thời gian rất dài trước đó, việc dạy học chỉ chủ yếu nhấn mạnh ở sự truyền đạt nội dung kiến thức khoa học cho học sinh và đánh giá chi chủ yếu nhấn mạnh ờ việc đánh giá dung lượng và mức độ đồng hoá kiến thức. Cách tiếp cận mục tiẽu truyền thống đi kèm với sự phát triển nhanh chóng các công cụ đánh giá đã đây nhanh sự phát triển giáo dục ờ nhiều quốc gia trong các thập niên sau đó (từ những năm 50 của thế kí XX và vẫn còn phổ biến ở nhiều quốc gia cho đến ngày nay) vì giáo dục từ đây đã thực sự là những tác động có mục đích, chủ động và tích cực đến sự phát triển cá nhân và chất lượng nguồn nhân lực. Quan trọng hơn là từ dây, người ta có thể kiểm soát được chất lượng giáo dục, đánh giá được hiệu quả giáo dục và có những điểu chỉnh, can thiệp kịp thời. Bén cạnh những ưu việt không thê phù nhận của cách tiếp cận mục tiêu giáo dục truyền thống SO với cách tiếp cận nội dung của việc xây dựng chương trình học trước đó thì nó cũng thê hiện những hạn chế dễ nhận ra: Đó là giáo dục hướng lới các mục tiêu dành sẵn cho da sô học sinh, chưa thực sự quan tâm tới sự phong phú, đa dạng vòn có cúa nhân cách cá nhân cứa người học, chưa nhãn mạnh dên tầm quan trọng của việc giáo dục nhân cách đa dạng - yếu tố quan trọng, quyết định sự phát triển của tất cả các lĩnh vực xã hội khác nhau, chưa quan tâm mội cách dầy đủ đến nhu cầu học tập, sự phát triển cùa cá nhân, đến định hướng tương lai, định hướng nghề nghiệp đa dạng khác nhau của người học. Mục tiêu giáo dục các môn học ở trường phổ thông Việt Nam đã được chính thức hoá trong các vãn bàn của ngành Giáo dục. Điều dẻ nhận ra là nó vẫn dược thiết lập theo cách tiếp cận mục liêu truyền thống (bạn đọc có thế tham khảo mục tiêu giáo dục được quy định cho môn học của mình trong bảng 1 và 2 dưới đây). Mục tiêu của các môn khoa học tự nhiên nói chung và môn học Vật lí nói 11 riêng ờ trường phổ thông của nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay dược xác lập theo cách tiếp cận hiện đại. Những hạn chế của cách tiếp cận mục tiêu truyền thống Ihúc đẩy sự ra đời gần như trong cùng một giai đọan (khoảng thập niên 60, 70) một cách tiếp cận mục tiều giáo dục mang tính nhân văn. Đ ó là cách tiếp cận coi trọng nhu cầu cá nhân, cô gắng làm cho mục tiêu, nội dung học tập thích hợp với người học, coi người học là trung tâm của quá trình dạy học, coi trọng hứng thú và sự chọn lựa của người học. Cách tiếp cận này dựa trên nguyên tắc coi mục tiêu giáo dục là sự hiện thực hoá sự trường thành hoặc khá năng của người học. Tuy nhiên cần phải thấy rằng, giáo dục dù ờ thời kì nào, dù ở chế độ nào, cũng là những tác động trên bình diện toàn xã hội. Giáo dục bên cạnh sự cần thiết thỏa m ãn nhu cẩu học tập và phát triển cá nhân, tạo điều kiện cho sự phát triển nhân cách đa dạng của cá nhãn người học thì giáo dục trước hết còn có nhiệm vụ lớn lao là giáo dục - đào tạo nguồn nhàn lực có chất lượng, phục vụ cho định hướng phát triển trong iừng thời kì cùa mỗi quốc gia. Cách tiếp cân truyền rliống - nhân văn (hay còn gọi là cách tiếp cân hiện đại, tiếp cận phát triển, tiếp cận quá trình) thực chất là sự dung hoà cần thiết cùa hai quan điểm trên nhằm làm cho giáo dục không chí đáp ứng yêu cđu phát triển có định hướng cùa xã hội mà còn làm cho người học ngày càng tìm thấy sự thoá mãn nhu cầu học tập suốt đời và có cơ hội phát triển cá nhân. Các xu hướng đổi mới giáo dục không chi ờ cấp học phổ thông mà của các bậc học cao hơn ò nhiều quốc gia hiện nay đồng tình với cách tiếp cận mục tiêu giáo dục này. Bạn hãy xem và SO sánh mục tiêu giáo dục môn học vạt lí hiện nay với các quan điểm khác nhau về mục tiêu giáo dục ở một sô nước cũng như cùa UNESCO và hãy tự xem mình bị thuyết phục bời quan điểm mục tiêu nào: B ảng 1: Mục tiêu giáo dục môn học Vật li và các quan điểm mục tiêu giáo dục khác Mục tiêu giáo dục môn học Vật lí của Việt Nam hiện nay - M ục tiêu nhặn thức: a) Những khái niệm tương đối chính xác về sự vật, hiện tượng, quá trinh vật lí thường gặp Mục tiêu giáo dục môn khoa học ở một số nước n Mục tiêu nhặn thức: Phát triển kiến thức khoa học: Có thay đổi lớn là: a) Coi trọng việc làm thế nào tiếp cận và sử dụng thông tin Mục tiêu giáo dục thiên niên kỉ của UNESCO Mục tiêu nhận thức: Học đê’ biết Thu thập thòng tin chuẩn hoá thành kiến thức. Nhấn *' Nguyền Hữu Chí: Những cơ sờ khoa học của việc xây dựng chương trình các môn học ờ trường phổ thông. Tư liệu Irong dề tài B96-49-34 12 Mục tiêu giáo dục môn học Vật lí của Việt Nam hiện nay b) Những định luật, nguyên lí vật lí quan trọng nhất. c) Những nét chính của các thuyết vật lí. d) Những hiểu biết cần thiết vế phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình. e) Những nguyên tắc cơ bản của những ứng dụng quan trọng của vật li trong đời sống va san xuất. Mục tiêu k ĩ nàng: a) Thu thập thông tin từ quan sát, thi nghiệm vật li, từ tài liệu và các nguồn thông tin đại chúng,... b) Xử li thông tin vé vật lí (xảy dựng biểu đo, vẽ đổ thị, suy luận, khái quát hoá...). c) Truyền đat thông tin về vât lí;... d) Giải thích các hiện tượng vật li. e) Các kĩ năng thực hành vật lí (sử dụng dụng cụ đo, đo đạc, lắp ráp thi nghiệm,... f) Đề xuất các dự đoán khoa học, các phương án thi nghiệm,... Mục tiêu thái độ: Sự hứng thú học tập môn học v ậ t li, CÓ lòng yêu thích khoa học, có tác phong làm việc khoa học, có tính trung thực khoa học, có ý thức sẵn sàng áp dụng hiểu biểt vật lí vào thực tế... Mục tiêu giáo dục môn khoa học ỏ một sô nước hơn việc hiểu biết một số lượng nhất định các khái niệm khoa học chu chốt. b) Nội dung kiến thức không quan trọng bằng kĩ năng tiến trình khoa học và sự hiểu biết về tiến trình khoa học. Mục tiêu k ĩ năng 1. Phát triển tư duy suy luận. 2. Hiểu biết tiến trình khoa học và các k ĩ nàng tiến trinh khoa học: a) Quan sát. b) Làm việc với thông tin: khai thác thông tin, SO sánh thông tin, phân loại thông tin, sắp xếp thông tin, liên hệ... c) Suy luận. d) Áp dụng. 3. Rèn luyện các k ĩ năng sống: giao tiếp, ngôn ngữ, hợp tác, ra quyết định, giải quyết vấn đề... 4. Phát triển các k ĩ nàng tư duy bậc cao (tổng hợp, đánh giá,...). Mục tiêu thái độ: Phát huy thái độ tích cực dổi với khoa học, đó là niếm tin, sự say mê, hứng thú đối với khoa học. Áp dụng hiểu biết khoa học vào giải quyết sáng tạo các vấn đề thực tiễn đích thực. Mục tiêu giáo dục thiên niên kỉ của UNESCO mạnh tạo lập tri thức nhờ công cụ nhận thức va tư duy. Tri thức vừa là phương tiện vừa là mục đích. Mục tiêu k ĩ nàng Học dể làm - Coi trọng k ĩ nàng làm việc (theo nhóm, sáng kiến, kĩ năng giải quyết vấn đề, oc độc lạp, phê phán...). - K ĩ nàng sống: giao tiếp, hợp tác, điếu hành, quản lí. - Sau đó mới tối các kĩ năng thuần túy tri tuệ. Mục tiêu thái độ: Học đê chung Sống, học để tự khảng định (tự quyết định, tự chịu trách nhiệm, tự kiểm soát, tự điều chỉnh, tự đánh giá...). So sánh các quan điểm khác nhau về mục tiêu nêu trẽn dễ dàng nhận thấy: Mục tiêu giáo dục mòn Vật lí và của nhiều môn khoa học về tự nhiên khác của Việt Nam trước đây và hiện nay cũng vẫn được thiết lăp theo cách tiếp cận 13 mục tiêu truyền thống, mặc dù có dề cập tới việc hình thành thái độ với m ôn học, giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng nhimg vẫn Iiluín mạnh tới việc tn u iẹ bị kiên thức, k ĩ năiiíỊ..., chủ vêii lạo tiền dề (ho sự tliùnli cỏnq troiiíỊ m ột loại hoạt độnq: lioọt độn'ị tronq cức lĩnli vực klioa liọc (vật li), thể hiện rõ nét ở sự coi trọng các mục tiêu nhằm phát triển tư duy khoa học (trang bị kiến thức khoa học vật lí, các phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn luyện các kĩ năng cầii để giải quyết các vấn đề trong học tộp và nghiên cứu vật lí...). Trong khi đó, mục tiêu các môn khoa học về tự nhiên ờ trường phổ thông theo xu thế chung ở nhiều nước tiên tiến hiện nay và mục tiêu giáo dục thién niên kỉ do tổ chức giáo dục lớn nhất hành tinh (Unesco) đưa ra lại có nhiều khác biệt SO vói quan niệm quen thuộc của chúng ta. Theo đó. mục tiêu giáo dục các môn khoa học là sự kết hợp hài hòa giữa các mục tiêu nhân văn đáp ứng nhu cầu học tập và phát triển của cá nhân, của các phong cách học tập khác nhau với mạc tiêu truyền thống nhấn mạnh chù yếu tới những nội dung kiến thức và kĩ nãng cần thiết phục vụ cho nhu cầu sự phát triển nguồn nhân lực có định hướng cho xã hội. Theo quan niệm này, việc dạy học các môn học hướng tới nhiều mục tiêu chung như: - Phát triển hiểu biết khoa học, - Các kĩ năng tư duy bậc cao: phân tích, đánh giá, sáng tạo, - Các kĩ năng sống và làm việc trong xã hội thông tin: giao tiếp, ngôn ngữ, hợp tác, quản lí, tổ chức, điều hành, ra quyết định... Các mô hình (các kiểu) dạy học khác nhau sẽ hướng tới một số mục tiêu mang tính chiến lược riêng của mình, nhưng nhìn chung, các mục tiêu này đều rất quan trọng với sự phát triển cùa cá nhàn trong thời đại ngày nay. 0 Việt Nam, trong thực tiễn giáo dục phổ thông, mục tiêu giáo dục đích thực của các mòn học nhiều năm qua đã bị chi phối triệt đê bời nội dung, cách Ihức thi cử, nhất là chịu sự chi phối của các kì thi quốc gia quan trọng mà nội dung các kì thi quan tâm chủ yếu đến dung lượng và mức độ đồng hoá kiến thức. Trong dạy học vật lí, việc vận dụng kiến thức chù yếu được quy vé các kì năng giái các bài tâp vật lí mà cùng với (hời gian chúng đã ngày càng biến thái Ihành những bài toán vật lí lắt léo, nhiều khi xa rời thực tiền, nhimg lại cần nhiều thù thuật, cần thời gian khổ luyện. Chính nội dung, cách Ihức thi cử này đã đưa dến một kiểu (mô hình) dạy học tạm gọi là kiểu (mò hình) dạy học truyền tliốnạ thụ dỘMỊ khá phổ biến, hướng lới các mục tiêu thi cử. Kiểu dạy học này đã và sẽ còn tồn tại, bất chấp mục tiêu môn học mới đã được thiết lập, bất chấp mong muốn từ nhiều phía về việc dổi mới phương pháp dạy và học khi mà việc thi cử chưa thực sự đổi mới. Trong dạy học truyền thống 14 thụ động, người giáo viên thấy rằng không cần thiết phải sử dụng phương tiện, đồ dùng dạy học, không cẩn phái quan tâm, chú ý nhiều đến diễn biến tâm lí, thái độ của người học, đến nhu cáu được phát triển rất chính dáng của học sinh (mặc dù giáo viên nhìn chung đã được trang bị nlũrng hiểu biết và được rèn luyện những kĩ năng nhất định trong quá trình đào tạo), mà điều nhiều giáo viên quan tâm, đó là cần truyền thụ bản thân kiến thức theo chương trình, nội dung học và yêu cầu học sinh ghi nhớ kiến thức và luyện tập cho họ giải bài tập vật lí (là các nội dung ihirờng có trong các kì thi). Không chỉ riêng việc dạy học mà mọi tác động giáo dục khác trong nhà trường phổ thông đều bị chi phối bới mục tiêu thi cử, đánh giá. Trong dạy học truyền thống thụ động, các phương pháp dạy học truyền thống vốn có nhiều ưu điếm đã trở thành các phương pháp dạy học thụ động, ờ đó, người giáo viên là trung tâm, là độc tôn trong quá trình dạy học, diễn biến trên lớp học phổ biến trong thực tế chỉ còn là thầy thuyết trình hay đọc, trò nghe và ghi chép, nhớ và lặp lại, phương tiện dạy học nhiều khi chí còn là phấn bảng, thí nghiệm vật lí trờ thành xa xỉ và nhiều khi chỉ sử dụng trong các kì thi giáo viên dạy giỏi. Có thê nói dạy học theo kiểu truyền Ihống ihụ động là dạy học không có mục tiêu hay dạy học lấy nội dung làm mục tiêu cũng vậy (cách tiếp cận nội dung này cũng đã có trong lịch sử phát triển giáo dục và phổ biến đến nhũng năm 40 của thê kỉ XX, ngày nay được coi là cách tiếp cận chương trình học lạc hậu nhất mà những bất cập của nó đã được phân tích và nhìn nhận ở nhiều góc độ khác nhau). Sự khác biệt về cách tiếp cận mục tiêu có thê đưa đến sự khác biệt ờ hầu hết các thành tố cùa mô hình dạy học. Dâu hiệu dể phân biệt các mò hình dạy học khác nhau là sự khác biệt cơ bản của các thành tố cùa quá trình dạy học được xác lập tương ứng. Sự khác biệt cùa các mô hình dạy học quyết định bởi sự khác nhau cơ bản của các mục tiêu giáo dục mà mỗi mô hình hướng tới. Điều đó có nghĩa là nhiều mục tiêu giáo dục cúa một mõ hình dạy học nào đó dường như khóng thế được hiện thực hoá trong một mô hình dạy học khác, hay không thể áp dụng một mò hình dạy học nào đó khi gắn cho nó các mục tiêu của mõ hình dạy học khác. Điều này phần nào giúp lí giải tại sao nhiều phương pháp, mò hình dạy học lích cực đã được khẳng định nhưng khi đưa vào trong mô hình dạy học Iruyền thống của chúng ta nhiều khi lại khó thực thi hoặc không mang lại kết quả như mong đợi. 15 Bàng 2: Sự khác biệt ở một số thành tố cơ bản của các cách tiếp cận mục tiêu môn học: Tiếp cận Các yếu tố chủ yếu truyến thông thụ động (Tiếp cận nội dung) Tiếp cận mục tiêu truyền thống Tiếp cận nhân văn Tiếp cận hiện đại 1 II III IV Hình thức tô’ chức Theo lớp Theo lớp Cá nhân Nhóm mềm dẻo Thái độ người học Bị bắt buộc BỊ bắt buộc Theo sở thích Tham gia vào tổ chức Tính chất quản li Bảo thủ Bào thủ “Buông thả" Tựdo Co sở lí luận dạy học Yếu tố trung tâm Phương tiện Nhấn mạnh nội dung môn học Giáo viên là trung tâm Nhấn mạnh nội dung môn học Giáo viên là trung tâm Đề cao phương pháp Người học là trung tâm Nhấn mạnh quá trình học Thẩm định là trọng tâm Thông tin từ dạy học Phấn, bảng Phương tiện, đố dùng dạy học Quan hệ Phương tiện nghe nhìn nhiều nguón khác nhau thầy - trò Kỉ luật Ki luật Tự do Trách nhiệm Quan hệ HS - HSCạnh tranh Cạnh tranh Cá nhân Hợp tác Kết quả chủ yếu Dung lượng, mức độ đổng hóa kiển thức Kiến thức, Kĩ năng Sảng tạo Phát triển Bạn hãy xem sự khác biệt của các cách tiếp cận mục tiêu trong lịch sử phát trién giáo dục (1 —> II —> 111 —> IV) và SO sánh sụ khác biệt ờ từng yếu tô và dê dàng nhận thấy mô hình dạy học mà chúng ta đang hướng tới trong đổi mới giáo dục phổ thông là mô hình dạy học theo hướng tiếp cận nhân văn và tiếp cận hiện đại. Việc không đổi mới tiếp cận mục tiêu sẽ không mang đến sự đổi mới về mô hình dạy học, vẫn là mô hình đã có nhiều chục năm nay với các thành tố của quá trình dạy học rất quen thuộc: 1. V ề chương trình, nội (litMỊ liọc: Thích hợp nhất cho các kiểu mục titruyền thống vẫn là chương trình học xây dựng một cách tuần tự, chặt chẽ, logic quen thuộc từ trước tới nay: các kiến thức đã học trước đó là cơ sờ để xây dựng và 16 tiếp thu các kiến thức sau theo chiều hướng vấn để ngày càng được mở rộng, đi SÍÌIỊ. Nội dung các bài học cụ thể dành ưu tiên cho việc xây tlựnq kiến thức, vì như thế cúng với việc tham gia vào quá trình dạy học kiến thức mới, học sinh có thể được rèn luyện tư duy, nắm dược phương thức hoạt động nhận thức, phương pháp nhận thức... đó cũng là những mục tiêu giáo dục quan trọng của môn học Vật lí. 2. PluíơiiíỊ tiện: phương tiện, đổ dùng dạy học là công cụ đác lực đê dạy học đạt tới các mục tiêu truyền Ihống. Với môn Vật lí và các môn khoa học thực nghiệm khác thì thiết bị, dụng cụ thí nghiệm là phương tiện không thê thiếu để phục vụ cho việc xây dựng, kiểm chứng lí thuyết (thay cho dạy chay, học chay phổ biến hiện nay). 3. Pliươiiq pháp (lạy liọc: các phương pháp dạy học cẩn tạo diều kiện cho học sinh (ham gia tích cực, chủ động vào hoạt động học tập xây dựng kiến thức mới, tạo điểu kiện đê sao cho việc truyền đạt kiến thức đến học sinh hiệu quả nhất. Trong mô hình này các phương pháp dạy học truyền thống quen thuộc (thuyết trình, diẻn giảng, đàm thoại, tìm tòi, nêu, giải quyết vấn để... hướng tới xây dựng kiến thức mới thay cho kiểu dạy học độc giảng của giáo viên còn phổ biến hiên nay) vẫn tỏ ra rất hiệu quả và vẫn được tôn vinh. 4. Hình thức lò’ cliức (lạy liọc: theo lớp, với lất cả các đối tượng học sinh (vì tất cả học sinh đều hướng tới các mục tiêu như nhau, đều phải đáp ứng các tiêu chí đánh giá kết quả học tập giông nhau). 5. Kiểm tra - đánh qiá: theo các tiêu chí định sẵn được cụ thể hoá từ mục tiêu môn học thành các hình thức, nội dung thi cử. Dạy học trong mó hình truyền thõng vẫn chú yếu là coi trọng kết quà cuối àtnẹ. Kết luận: Có thể nói rằng các mục tiêu giáo dục cửa môn học Vật lí nói riêng và của nhiều mòn học khác ở trường phổ thông hiện nay vẫn có thê đạt được một cách hiệu quả bằng mô hình dạy học truyền thống. Xu hướng đổi mới mục tiêu giáo dục các môn khoa học ờ nhiều nước trên thế giới có nhiều điểm rất tích cực, có ích cho sự phát triển của cá nhân học sinh nhung lại đòi hói phải thực thi Irong mô hình dạy học với nhiều khác biệt cơ bản, dòi hỏi sự Ihay đổi tận gốc nhiểu quan niệm dạy học quen Ihuộc. Mô hình dạy học truyền thống chưa hẳn !à mô hình thích hợp đế hướng tới các mục tiêu giáo dục mòn học Vật lí Iheo xu thế đổi mới trên thế giới hiện nay. Điểu này lí giải tại sao mặc dù nhiều giáo viên biết và muốn áp dụng các mô hình dạy học tích cực tiên tiến trên thế giới vào thực tiễn mà hiệu quả chưa đạt như mong muốn. 17 Trong khoảng chục năm trừ lại đây, việc đổi mới giáo dục đã thê hiện một xu thế đổi mới tất yếu theo hướng tiếp cận với xu thế đổi mới chung của giáo dục phổ thông trên thế giới. Do đó, người giáo viên, nhất là các giáo viên trẻ cần phải chuẩn cho mình bị tâm thế, tiểm nâng và vốn hiểu biết đê đương đầu với nhũng thách thức nếu muốn không ngừng phát triển nghề nghiệp. Sau đây chúng tòi sẽ lẩn lượt giới thiện một số các kiểu (mô hình) dạy học tích cực có thể áp dụng trong thực tiễn dạy học vật lí hiện nay với hy vọng có thế tạo ra những bước chuyển mình cẩn thiết cho một sự đói mới giáo dục phổ thông thực sự theo xu thế chung. Trước hết là mô liìnli ílạy liọc truyền thống tích cực hướng tới các mục tiêu giáo dục được thiết lập theo cách tiếp cận truyền thòng như của Việt Nam hiện nay, vì người giáo viên Vật lí hiền nay và Irong tương lai gần vẫn phải đối diện với các mục tiêu này. Hơn nữa, các phương pháp dạy học truyền thống hướng tới nhiều mục tiêu giáo dục quan trọng và cần thiết vẫn luôn là các phương pháp dạy học phù hợp với việc dạy nhiều nội dung và với một nhóm đối tượng học sinh nhất định, nên vẫn có chỗ đứng quan trọng trong bất cứ mò hình dạy học nào. Bên cạnh đó chúng tôi cũng sẽ cô' gắng giới thiệu một số mô hình dạy học tích cực được thực thi trong các mõ hình dạy học có những khác biệt cơ bàn ờ hầu hết các thành tố SO với mô hình truyền thống. Các mỏ hình dạy học này đang được áp dụng phổ biến ờ nhiều nước trên thế giới mà chúng ta có thê diều chinh đê vận dụng một cách sáng tạo vào thực tiền giáo dục Việt Nam hiện nay. Nhũng hiểu biết này có Ihể giúp ích phần nào để đổi mới tư duy giáo dục, đổi mới quan niệm và phương pháp dạy học quen thuộc, giúp giáo viên chuẩn bị trước tàm thế, tiềm nâng đón nhận sự đổi mới giáo dục đang diễn ra với nhịp độ ngày càng nhanh mà bản thân họ không có cách nào khác là phái đương đẩu, phài thích ứng để khồng ngừng phát triển nghề nghiệp của mình. 18 Phẩn thứ hai MÔ HÌNH DẠY HỌC TRUYỀN THÔNG TÍCH cục HUÚNG TỚI MỤC TIÊU GIÁO DỤC MÔN HỌC VẬT Li HIỆN NAY ở VIỆT NAM CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TÍCH cực, Tự CHỦ TRONG Mồ HÌNH DẠY HỌC TRUYỀN THỐNG Đ ặt vàn đề: Mục tiêu giáo dục của môn học Vật lí cấp Trung học phổ thông (THPT) hiện nay có thế diễn đạt lại như sau: 19 Vấn đề trình bày trong chương sẽ là những cơ sở lí luận cần thiết dể trả lời câu hỏi: Làm thế nào để việc dạy học vật lí ở trường phổ thông đạt được các mục tiêu giáo dục mòn học hiện nay? Đé trả lời thấu đáo câu hỏi có tính khái quát này, các nội dung trong chương 2 sẽ lần lượt dẫn dắt bạn trả lời (về mặt lí luận) các câu hỏi cụ thể hơn: - Nếu kiểu dạy học truyền thụ m ột chiều quen tliuộc kliông th ể đạt tới các mục tiên ẹiáo dục môn học Vật lí liiện nay tliì kiểu dạy học ỈIÙO có thê đạt tới các mục tiêu đó? - Tại sao phải tô’cliức hoạt độnq học tập cho học sinh? - Hoạt động học tập được tổ cliửc như tlìẽ nào đê lníớiig tới các mục tiêu dó? - Nêu tích cực lù điều kiện tiên quyết đề thành công trong mọi lioụt độnq tliì lù m th ế nào d ể p h á t huy tin li tíc li cực, tự ch ù của học s in li tro n (Ị clạy liọ c vậ t li? Phương pháp là cách thức, là con đường để đạt tới mục đích, mục tiêu. Phương pháp dạy học là phương pháp làm cho quá trình dạy học có thê đạt tới nhiều mục tiêu giáo dục cùng một lúc. Bạn có thê có rất nhiều kinh nghiệm để dạy thế nào cho học sinh hiểu bài, nhớ kiến thức được học, để đối diện với các kì thi,... nhung có lẽ bạn bắt đẩu cảm thấy khó khăn khi phải trả lời câu hỏi: Dạy học như thế nào để cùng với quá trình học tập, học sinh khòng chỉ lĩnh hội được kiến thức mà cả phương pháp nhận thức, phương thức hoạt động tư duy và thực hành, để họ tiếp nhận được cả nhản thức luận, thế giới quan khoa học và phát triển được tư duy...? Đây là câu trả lời không dề dàng vì với tất cả những yêu cầu đó, bạn cẩn phái thực hiện được không phải bằng các tác động sư phạm riêng lé khác nhau mà phải bầng chính hoạt động dạy học, thông qua chương trình, nội dung môn học Vật lí được quy định. Khi ấy bạn có thê cần đến một cơ sở lí luận để có phương hướng, để chù động và tự tin khi lựa chọn và thực thi các phương pháp dạy học, đê thuyết phục người khác vể phương pháp mà mình lựa chọn.... (Điếu này cũng giống như nếu bạn có ý định sẽ đi tới một địa điểm nào đó, bạn sẽ có rất nhiều đường đẽ tới đó và trong trường hợp này ai nhiểu kinh nghiệm, người đó sẽ tìm được con dường tối ưu. Nhưng nếu bạn được yêu cầu cùng một lúc trên cùng một con đường đi phải đến nhiều địa điểm khác nhau, bạn sẽ thấy khòng còn nhiểu con đường thoá mãn được yêu cầu này, sẽ rất khó khăn đê tìm ra con đường tối iru, khi đó kinh nghiệm đi trên con đường quen thuộc chí dẫn tới một đích không còn thích hợp nữa và bạn cần làm thế nào đê tìm ra con đường mới và thuyết phục được người khác rằng con đường bạn chọn thực sự tối ưu). 20 C hưưng 2 giới thiệu một cách diễn đạt khác của Lí luận dạy học vật lí được cho là phù hợp với quan niệm về mục tiêu giáo dục của môn học Vật lí trước đây và cả hiện nay. Lưu ý ràng đó vẫn là kiêu L í luận dạy học một cơliội hay một lựa chọn (áp dụng cho tất cả các đối tượng học sinh), bời đó vẫn là Lí luận dạy học phù hợp với trình độ học vấn phổ thông được xây dựng theo cách tiếp cận mục tiêu truyền thống có tính chuẩn mực cho tất cả học sinh như hiện nay (Lí thuyết dạy học nhiều cơ hội là lí thuyết quan tâm đến sự phát triển nhân cách đa dạng cùa học sinh). Kết thúc C hương 2 bạn tìm được các câu trả lời ờ góc độ lí luận, với một số minh hoạ đủ để tạo cho bạn niềm tin. Nhưng để vận dụng được lí luận này vào thực tiễn dạy học, bạn cẩn nghiên cứu thêm các nội dung tiếp theo của cuốn sách này, đó có thể sẽ là những định hướng và chỉ dẫn cụ thể hơn để bạn không ngừng nâng cao hiểu biết và rèn luyện các kĩ năng cần thiết để có thể thực hiện thành công trong thực tiễn dạy học. Sau đó tất nhiên phải là sự thử nghiệm của bạn trong thực tế. Bài dạy luôn là thành quả sáng tạo không ngừng của chính bạn, còn những điều bạn đọc được ờ cuốn sách này hay ờ cuốn sách khác luôn luôn chỉ có giá trị như những chỉ dẫn sơ khởi ban đẩu, thậm chí đôi khi chỉ là thêm một gợi ý cho bạn lựa chọn, một cơ sờ cho bạn có thêm niểm tin mà thôi. 2.1. Một số quan niệm về tổ chức hoạt động học tập vật lí xây dựng, vận dụng kiến thức Nếu mục tiêu chính của dạy học Vật lí chỉ quan tâm ờ mục tiêu trang bị một dung lượng và đáp ứng các yêu cầu vê mức độ đồng lĩoú kiến thức thì chúng ta hoàn toàn có thể đạt tới các mục tiêu đó một cách hiệu quả bằng kiểu dạy học truyền thụ một chiều - là kiểu dạy học truyền thống (thụ động) mà chúng ta đã quá quen thuộc, mà khồng cần một sự đổi mới đáng kể nào vể mặt phương pháp day hoc. Tuy nhiên, nếu muốn hướng tới các mục tiêu giáo dục tích cực hơn, muốn quan tâm nhiều hơn đến sự phát triển của người học hơn dù là theo định hướng khác nhau như thế nào, như mục tiêu môn học Vật lí của Việt Nam hay của nhiều nước trên thế giới hiện nay, thì chắc chắn nhũng mục tiêu ấy không thể đạt được bằng kiểu dạy học truyển thụ một chiều như vậy. Tâm lí học đã khẳng định: năng lực của mỗi người được hình tliùnli và phát triền qua cliínlì nhũìig việc mà con người lùm. Trong kiểu dạy học truyền thụ một chiều, người học không có hoặc rất ít cơ hội “làm ”, rất ít cơ hội hoạt động, vì thế các mục tiêu rèn luyện kĩ nãng, nãng lực khó có thể đạt được. 21 Quan niệm học tập là hoạt động, là sự phối hợp của hoạt động trí tuệ và thực hành là quan niệm được tất cả các xu hướng đổi mới dạy học từ trước tới nay thừa nhận. Các mô hình dạy học tích cực khác nhau dù nhấn mạnh những mục tiêu khác nhau nhưng chỉ khác nhau ít nhiều trong quan niệm về hoạt động học tập mà thôi. Vậy, với Iihrniẹ mục tiêu ỳ(ío (lục môn học Vật lí như của Việt Num hiện nay thì quan niệm vê rổ chức lioạt động học tập nliư tlìếnào là rhícli hợp? Có hai quan niệm về tổ chức hoạt động học tập vật lí cho học sinh khá phổ biến trong thực tế và được cho ràng có thể đạt tới các mục tiêu giáo dục môn học hiện nay. 2.1.1. Chia quá trình học tập thành nhiều hoạt dộng học tập thành phẩn theo trật tự nội dung bài học Chảng biết tại sao và tự bao giờ nhiều giáo viên quan niệm sai lầm rằng nội dung món học trình bày trong sách giáo khoa (SGK) là cái bát buộc phải tuân thù, là “pháp lệnh”, vì thế, họ thường e ngại khi thay đổi trật tự trình bày nội dung các bài học trong SGK. Do vậy, giáo viên thường chọn cách tổ chức hoạt động học tập là hoạt động lĩnh hội tuần tự nội dung bài học. Giáo viên dạy từng bài học theo trật tự chương trình và theo nội dung được biên soạn trong SGK, học sinh có thế sẽ dược tạo điều kiện để tham gia vào một số hoạt động trí óc và thực hành đê lĩnh hội từng phđn nội dung của bài học như: hoạt động làm thí nghiệm, hoạt động suy luận toán học, hoạt động vận dụng,... Cách tổ chức hoạt động học tập như thè vẫn tồn tại khá phổ biến ờ nhà trường phổ thông hiện nay, nhiều giáo vién quan niệm rằng như thế là dạy học tích cực. Cách này được nhiều giáo viên chấp nhận vì tương đối dễ thực hiện mà không cần phải thay đổi đáng kể quan niệm, thói quen, kinh nghiệm bản thân... mà chỉ cần chuẩn bị chu đáo hơn các phương tiện dạy học và chú ý hơn tới việc làm thế nào cho học sinh tham gia trong quá trình lĩnh hội từng phần cùa nội dung bài học. 2.1.2. Tổ chút hoạt động học tập theo phương thút giải quyết vấn đề một cách khoa học Để thuận lợi cho việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề, nhìn chung giáo viên cẩn phải sắp xếp, tổ chức, cấu trúc lại (thậm chí có thể phải đảo lại một phần nội dung học tập) sao cho hệ thống kiến thức và logic trình bày nội dung tạo điểu kiện tốt cho việc học sinh tham gia một cách chủ động và tích cực vào hoạt động tìmg bước giải quyết vấn đề học tập (hoạt động xây dựng, vận dụng kiến thức mới). 22 Hãy so sánh việc tổ chức hoạt động học tập theo hai quan niệm này: Bài: 'Định luật /// Newton ” Chia bải học thành nhiều hoạt động thành phần Tổ chức hoạt động giải quyết vấn để Nội dung bài học không cần cấu trúc lại. Nội dung bài học có thể cấu trúc lại thành một chuỗi hoạt động theo phương thức giải quyết vấn đề 1. Giáo viên phân tích một vài hiện tượng tương tác giữa hai vật. Học sinh được yêu cẩu viết phương trình định luật II cho từng vật và trong một tứơng tac được lựa chọn làm thí nghiệm: - v2 - v02 F., = m ,ả, = —----- 21 m, 12 2 2 At F21 = m,ă, = v' “ tv°1 m, 2. Học sinh được yêu cầu suy luận để đưa ra công thức về sự phụ thuộc của gia tốc mà các vật thu được với quắng đường mà các vật đi được trong trường hợp sau tương tác các vật chuyển động thẳng đều (giảm thiểu ma sát còn không đáng kể), va xác định môi quan hệ giữa gia tốc mà các vật thu được sau tương tac với lực tương tác giữa chúng: a s - ỉ . = —!• (vối thời gian tương tác rất ngắn a, s 2 và s,, s 2 là quãng đường đi được trong cùnq khoảnq thời qian). 3. Học sinh hoạt động làm thí nghiệm xác định gia tốc từng vật thông qua quãng đường mà chúng đi được và SO sánh tỉ SO của quãng đường với tĩ số khối lượng của các vật. Đo s,, s2; m,, m2 => Ể l = íĩk hay F2, = F,2 s 2 m, 4. Học sinh phát biểu kết luận, cũng chính là định luật và nghiên cứu các tính chất của cặp lực theo đĩnh luật này. 1. Học sinh phân tích một số hiện tượng thực tế và nhận thấy: Lực tương tác giữa các vật là tương hỗ và có quan hệ với nhau. Lúc đầu, hai vật đứng yên nên v02 = v0) = 0 2. Câu hỏi đặt ra là: Vậy các lực tác dụng tương hỗ có mối quan hệ với nhau như the nào (về phương, chiều, điểm đặt và độ lớn)? 3. Giả thuyết về phương, chiều, điểm đặt của lực và phản lực có thể kết luận sau khi phân tích thêm một sô' tương tác. Còn tương quan về độ lớn thì thực tế hình như chỉ ra là chúng không bằng nhau (vì kết quả tương tác hình như rất khác nhau trong các trường hợp khác nhau). 4. Để trả lời câu hỏi về tương quan độ lớn của lực và phản lực học sinh phải suy luận theo các câu hỏi dẫn dắt: Theo định luật II Newton thì: F,2 = m2ã2 = V2 ~tv°2 m2 và F2, - m,ã, = ọ' ~ J °' m, 23 Chia bài học thành nhiều hoạt động thành phần Tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề Như vậy để so sánh độ lớn của lực và phản lực cần phải xác định được bằng thực nghiệm những đại lượng nào? (Vận tốc hai vật ngay trưốc và sau tương tác và khoảng thời gian xảy ra tương tác). Điều này có thể xác định đổng thời bằng thực nghiệm được không? Nên chọn tương tác thế nào cho đơn giản hơn? (Nên chọn tương lác mà ban đẩu hai vật đứng yên. Tương tác sẽ xảy ra do vật bị biến dạng: làm một trong hai vật biến dạng bằng cách ép vào một vạt một lò xo bị nén chẳng hạn). - Sau tương tác nếu làm thế nào cho hai vật chuyển động thảng đều (ma sát trên mặt phảng chuyển động nằm ngang là rất nhồ, hay hai vật lúc đấu ở trên một đọ cao nào đó, sau tương tác hai vật văng ra theo phương ngang) thì có thể suy luận đơn giản: F, v p n w = s, " At At 21 At At 2 ^12 _ a2 _ ®1 F21 m2S2 a1 S2 Vậy, so sánh lực và phản lực trong trường hơp này quy về SO sánh tỉ số: — và — m2 s, Xảy dựng phưang án và tiến hành thi nghiệm 5 xác đinh xác đinh ti số — và SO sánh với tỉ s, số — (cân các vặt). m2 Phải làm thi nghiệm thế nào để sau khi tương tác hai vật chuyển động gần như đều? - Bố tri cho hai vật tương tác với nhau trên một máng nhẵn nằm ngang bị chặn ở hai đầu mà khoảng cách từ vị trí đau tới vị trí bị chặn tùy vào tổng khối lượng giữa chủng. Neu hai vật chạm vào hai đấu bị chăn cùng một lúc thì biểu thức coi như đã được kiểm chứng. - Cho hai vật tương tác trên một độ cao SO vối mặt đất. Sau tương tác chung văng ra theo phương nqang, đõ tấm xa cua chunq. 24 Chia bài học thành nhiều hoạt động thành phần Tô’ chức hoạt động giải quyết vấn để So sánh tương quan tẩm xa với tương quan khối lượng của chúng. - Tương tác trên đệm không khí.... - Thay vi phải đo quãng đường các vật đi được sau khoảng thời gian bằng nhau sau tương tác ta có thể bố trí thí nghiệm: xác định trước, tương quan các quãng đường đi được sau cùng một khoảng thời gian theo tương quan khoi lượng của hai vật. 5. Học sinh vặn dụng định luật vào giải thích và giải quyết một sô' bài tập đơn giản 5. Rút ra kết luận về lực tương tác trực tiếp giữa hai vật (mà kết quả tương tác chỉ gây ra sự biến đổi vận tốc). 6. Vận dụng cho trường hợp thực tiễn: tương tác gây ra các biến dạng. Rút ra kết luận cho trường hợp lực tương tác gây ra cả biến dạng và biến đổi vận tốc (phát biểu định luật nhưng chưa thực sự tổng quát). Vân dụng cho các tương tác gián tiếp (hấp dân, tĩnh điện,... sẽ học sau). 7. Kết luận cho trường hợp tổng quát (bổ sung sau khi học các tương tác gián tiếp): Định luật. 8. Vận dụng So sánh hai cách thức tổ chức hoạt động học tập: Chia bài học thành nhiều hoạt dộng thảnh phẩn 1. Có thể tổ chức vối kiểu trình bày trật tự nội dung bài học không cần thay đổi. 2. Các hoạt động học tập tương đối độc lập, nhìn chung là theo trật tự nội dung của SGK, mỗi hoạt động có mục tiêu nhưng mục tiêu chung cua cả quá trình học thi chưa hẳn đã rõ ràng. 3. Học sinh có thể tích cực nhưng thường trong thế bị động trong các hoạt động vi giáo viên yêu cầu làm gì thi làm nấy, các hành động rời rạc. Học sinh không biet đích đến của các hành động đó là gì. Tò’ chức hoạt động học theo phương thức giải quyết vấn đề 1. Nội dung học cần được xem xét, nếu cẩn thì phải tổ chức lại theo phương thức tư duy khoa học (phát hiện và giải quyết vân đề...). 2. Các hoạt động thành phần là thống nhất trong một hoạt động giải quyết vấn đế để đảm bảo tính khoa học. Mục tiêu của hoạt động là tường minh, thể hiện ở vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ ràng. 3. Do mục tiêu hoạt động (vấn để cần giải quyết) là rõ ràng nên học sinh có thể tích cực hoạt động trong trạng thái chủ động nếu được kích thích thành công. 25 Chia bài học thành nhiều hoạt dộng thành phần 4. Học sinh được rèn luyện một sô’ kĩ năng trí tuệ và thực hành nhưng không rõ ràng về khả năng giầi quyết vấn đé. 5. Học sinh không nắm được phương thức hoạt động giải quyết vấn đề vì trật tự nội dung không thuận lợi để hình dung toàn bộ phương thức giải quyết vấn để. 6. Nhiều phương pháp nhận thức theo cách học này không còn đảm bao tính khoa học. Tổ chức hoạt động học theo phương thửc giải quyết vấn để 4. Học sinh được rèn luyện các kĩ năng cấn thiết để giải quyết vấn để do hoạt động học tập chính là hoạt động giải quyết vấn đề. 5. Học sinh cùng vói kiến thức mới còn tiếp nhặn cả phương thức hoạt động đảm bảo tinh khoa học (phương thức đúng để tự lực giải quyết nhiều vấn đé tương tự). 6. Học sinh nắm được các phương pháp nhận thức trong vật lí thông qua hoạt động giải quyết vấn đề (trong bài học trên la phương pháp thực nghiệm). Việc chia nội dung học tuần tự thành các phần, các mục theo trật tự của SGK rồi tổ chức hoạt động học tập theo từng phần của nội dung bài học không phải là cách để đạt tới đẩy đù các mục tiêu giáo dục môn học hiện nay. Tổ chức cho học sinh hoạt động nghiên cứu, giải quyết vấn đề xây dựng kiến thức mới là cách thích hợp hơn đề đạt tới nhiều mục tiêu giáo dục khác ngoài việc lĩnh hội kiến thức mới. 2.2. Dạy học theo định hướng tổ chức hoạt động học tập xây dựng, vận dụng kiên thức Trong quá trình dạy học, ít giáo viên quan tâm đến việc cần trang bị cho học sinh nhận thức luận đúng đắn và cũng không ít giáo viên không nghĩ rằng việc dạy học vật lí có ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành nhân thức luận của người học và do đó, ảnh hưởng tới sự phát triển trí tuệ của họ. Dạy học cần phải được đặt trên một nền tàng nhận thức luận klioa học. Iiiện đại và cùng với quá trình dạy học, giáo viên phải làm cho người học hình thành nhận thức luận khoa học. V ì vộy, câu hỏi đặt ra là: C ó cách thức ilạ y học nà o dê họ c sinh cù n g lú c với việc liọc là tiếp nhận nhận thức luận klioa liọc, đúng đắn? 2.2.1. Cơ sở nhận thút luận 2.2.1.1. S ự phát triển nhận thức luận của dạy học vật li truyền thống Nhận thức luận ià một khái niệm triết học trừu tượng, tuy nhiên mỗi người đều có một nhận thức luận của riêng mình, nó được hình thành một cách tự nhiên hay có ý thức. Nhận thức luận cùa mỗi người có được chù yếu thông qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoạt động của bản thân. Mặc dù ít khi người ta tự hỏi: mình đang suy nghĩ, giải quyết công việc trên một nển tảng nhặn thức luận như thế nào? 26 đúng hay không đúng? nhưng thực sự thì mọi suy nghĩ và hành động cùa mỗi người đéu bị chi phối bời nhận thức luận mà họ có. Nhân thức luận của mỗi người ảnh hường lâu dài đến sự phái triển trí tuệ của người đó, vì thế học sinh rất cần được trang bị một nhận thức luận đúng đắn, khoa học trong quá trình học tập ở phổ thông đê làm cơ sờ cho sự phát triển trí tuệ tiếp theo của cá nhàn. Việc dạy khoa học có ảnh hưởng trực tiếp và quyết định đến việc hình thành nhận thức luận cùa học sinh. Có một điều chắc chắn là, nếu dạy học dựa trên một nhận thức luận thiếu tính khoa học thì người học cũng sẽ tiếp nhận một nhận thức luận thiếu tính khoa học. Vì vậy việc dạy học cần phải đật trên một nền tảng nhận thức luận khoa học và phù hợp. Các khoa học nói chung và các khoa học thực nghiệm nói riêng đều lấy triết học duy vật biện chứng làm cơ sờ phương pháp luận (hay phương pháp luận nhận thức, hay nhận Ihức luận) của mình, đồng thời cùng với sự phát triển của các khoa học, nhận thức luận của loài người ngày càng khoa học hơn, hiện đại hơn, đó cũng là cơ sở để phát triển cơ sờ nhận thức luận của việc dạy học các khoa học. Học tập là m ột hình thức hoạt động nhận thức đặc biệt, vì thế khoa học dạy học các khoa học cũng cần phải đật trên cơ sở nhận thức luận cùa chủ nghĩa duy vật biện chứng. Tuy nhiên, trong thực tế dạy học vật lí ờ trường phổ thông điểu này có được tuân thù hay không? Bạn cần biết ràng, vì nhiều lí do, có lúc người ta đã lựa chọn cách tiếp cận xây dựng kiến thức vật lí ờ các cấp học phổ thông rất đặc biệt, có ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển nhận thức luận của học sinh, đó là cách tiếp cận xây dựng kiến thức chũ yếu bằng COII đưòììg quy nạp, thậm chí là quy nạp <ỊÌ(ỈII đơn. Đường lối này thể hiện trong việc dạy học vật lí. Khuynh hướng chung kéo dài trong lịch sử của việc dạy nhiều môn khoa học là dành tất cả ưu tiên cho việc làm thế nào cho sự truyền thụ kiến thức tự nhiên nhất, thuyết phục nhất, hiệu quá nhất. Mục đích đó đã làm cho sự khác biệt trong việc lựa chọn nhận thức luận chìm vào phía sau, vai trò cúa nhận thức luân bị quên lãng, người dạy luôn muốn dẩn dắt lớp học đi đến thiết lập định luật vật lí được rõ ràng có thể rút ra chỉ từ một thí nghiệm. Có thể gọi chung đó là "chù nqliĩci thực ilụnq" trong việc dạy học, khi mà việc xây dựng các quy luật, định luật xuất phát từ các thí nghiệm với quy nạp giản đơn chiếm vị trí độc tôn trong việc dạy các môn khoa học thực nghiệm mà ờ đó các giai đoạn thiết lập một định luật chủ yếu là: Ọuan sát thí nghiệm => Đo đạc, xứ lí kết quá => Làm cho định luật xuất hiện một cách hiển nhièn. 27 Khi ấy, các định luật vật lí được phát biểu như sự mô lá tổng quát, toàn vẹn và tuyệt đối thực tại (người ta khi nghĩ về định luật cũng đồng nghĩa với việc người ta hình dung ra một thực tại trùng khớp với những gì dịnh luật đó mô tả). Ngày nay chúng ta vẫn còn bắt gặp thường xuyên kiểu dạy học này (không những trong biên soạn nội dung, Irong việc dạy học mà cả trong việc phổ cập đại chúng kiến thức): Riít nhiều bài học ờ phổ thông về các định luật, quy tắc... vật lí được giáo viên trình bày bắt đầu bằng mục thứ nhất: Tlií iHỊliiệni, « đó trình bày mộl thí nghiệm mà ngay cà giáo viên nhiều khi cũng không biết rõ mục dích của nó, không biết tại sao lại !à thí nghiệm đó, lại là phương án đó... Các thí nghiêm lại thirờng được yêu cầu tiến hành trong những điểu kiện lí tướng, khiến nhiều khi người giáo viên không thể thực hiện một cách thuyết phục và thường thì giáo viên không có cách nào khác là phải mô tả lại cách làm thí nghiệm (ví dụ: Thí nghiệm xác định lực căng mặt ngoài của chất lòng...), sau đó thì chi từ một (hí nghiệm duy nhất người ta rút ra một định luât, quy tắc... mà mức độ tổng quát thưòng rất cao, phạm vi giải thích rất rộng, ngược lại với việc chi từ một thí nghiệm đã rút ra nó một cách tự nhiên, dễ dàng. (Trong thực tế vì nhiểu lí do mà nhiều giáo viên đã gần như không làm thí nghiêm nữa, họ mò tà thí nghiệm và thuyết phục học sinh rằng: Qua nhiều lán làm thí nghiệm, các nhà vật lí đã rút ra rằng... Không cần phân tích chúng ta cũng đánh giá được hậu quả của việc dạy học một môn khoa học thực nghiệm theo cách như vậy). Cách trình bày nội dung và dạy cho học sinh như vậy kéo dài đã từ rất lâu và ờ hẩu hết các quốc gia bời những cái được cho là ưu điểm cùa nó: với cách dạy này một định luật, quy tắc... vật lí được rút ra một cách nhanh chóng, hiến nhiên và thuyết phục chỉ từ một thí nghiệm nhung điều tuyệt vời là thường kết luận chi rút ra từ một thí nghiệm lại có mức độ tổng quát cao, có thể vận dụng để giải thích Irong một phạm vi thực tại lớn, điều này đã làm hài lòng cả người dạy và người học (học sinh thì “tâm phục, khẩu phục” còn giáo viên thì nhẹ nhàng, không phải đối diôn với những nghi ngờ, thắc mắc, các nhà quản lí thì đạt được mục tiêu là tiết kiệm thời gian...). Tuy nhiên các nhà nghiên cứu vật lí và cả rất nhiều nhà nghiên cứu ]í luận dạy học vật lí đều biết rằng đây là cách tiếp cận nội dung học không đảm bào tính khoa học, nó xa vời với cách giải quyết vấn đề trong khoa học, nó không phái là cách thức hoạt động nhận thức đúng đắn, nó không dẫn ai đến đích nếu muốn lự mình giải quyết vấn để bằng con đường đó, có nghĩa là nó chi là con dường “tắt” mà các nhà sư phạm nghĩ ra đê “phù phép" cho kiến thức xuất hiện nhanh chóng và thuyết phục. Con đường xây dựng kiến thức đích thực khác xa với con đường này. 28 Quan niệm dạy khoa học này có từ rất lâu (trước những năm 50 của thế ki trước), khi mục tiêu cơ bản cùa dạy học chỉ là hướng tới bản thân nội dung kiến thức. Khi đó các nhà sư phạm cho rằng con dường đi tới nó là không quan trọng, miễn đạt được những yêu cầu có thê truyền đạt một dung lượng kiến thức lớn, có sức thuyết phục học sinh trong thời gian càng ngắn càng tốt, vì thế cách biên soạn nội dung kéo Iheo cách dạy kiến thức theo đường lối quy nạp giản đơn trở nên phổ biến, quen thuộc trong khoảng thời gian dài trong lịch sứ phát triển giáo dục, đến mức người ta không còn nghi ngờ về tính đúng đắn của nó, về ảnh hường của nó đến sự phát triển trí tuệ của người học. Cho đến khi người ta thấy rằng việc dạy học cần phải làm được nhiều hơn thế, cần phài giúp học sinh phát triển trí tuệ, phát triển toàn diện nhân cách, nghĩa là m ục tiêu giáo dục thay đổi cơ bản SO với trước thì trong thực tế để có sự thay đổi lại không hề đơn giản. Người la đã quá quen với kiểu dạy cho học sinh theo đường lối quy nạp giản đơn mặc dù hậu quả của nó là rất rõ ràng và ngày càng được nhìn nhặn lừ nhiều phía, cà về phương diện nghiên cứu và Ihực tiền: * S ự lẩn lộn nghiém trọng giữa thực tại và lí thuyết ờ học sinh Coi li thuyết lủ sự mỏ tù toàn vẹn, tuyệt (lôi thực tụi p h ổ biển ở nhiều học sinh: Nhiều học sinh tin tường tuyệt đối rằng những mô hình về các cấu trúc vi mô của vật chất là mô tả thực tại đích thực (thực tại ẩn dấu phía sau những gì quan sát được của đối tượng thực). Họ không nhìn thấy nhưng có lẽ các nhà khoa học đã nhìn thấy và “mô tả” lại (nhất là khi họ thường được giáo viên “thuyết phục” thêm rằng: các nhà khoa học đã chỉ ra rằng...), khi đó trong đầu người học thường chỉ tổn tại một hình ảnh duy nhất về cấu trúc của đối tượng, họ dùng nó để giải thích mọi thứ liên quan đến đối tượng đó và lất nhiên họ thường gặp khó khăn, trờ ngại nhận [hức ngay trong quá trình học tập. Ngoài ra khi đặt niềm tin tuyệt đối vào một mò hình, họ còn khó lòng tiếp nhận một mõ hình thứ hai khác với hình ảnh họ đã có về một đối lượng: Ví dụ: - Khi cho rằng “dòng điện trong kim loại đích thực là dòng chuyến dời có hướng của các electron lự do dưới tác dụng của điện trường”, học sinh sẽ gặp trờ ngại nhân thức khi hình dung về sự chuyển động của các hạt mang điện để tạo nên dòng điện xoay chiều có được từ cơ chế cảm ứng diện lừ...). Học sinh không thê tìm được sự không phù hợp giữa kết quả suy luận của họ với thực tiễn: nếu dòng điện trong kim loại là dòng chuyên dời có hirớiig của các electron tự do dưới tác dụng cùa điện trường thì khi ngắt mạch điện các electron sẽ tiếp tục di chuyên như thế nào đê đảm báo tính bền vững của kim loại?... - Hay: Bán dẫn có pha tạp chất dẫn điện lốt là do sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo ra các hạt mang điện tự do, vậy càng pha nhiều tạp chất độ dẫn điện càng 29 tăng. Vậy tại sao lại nói: chỉ cần pha một lượng nhỏ tạp chất thì độ dẫn điện cùa bán dẫn tăng lên rất nhiều'?... Hậu quà này đến từ dạy nội dung học (học sinh khi bắt đầu học về một lí thuyết luôn được giới thiệu một mô hình cấu trúc vật chất tương ứng, cách biên soạn nội dung đôi khi làm cho học sinh tin tường ngay từ đầu mõ hình là mô tả thực tại đích thực, như: vật chất dược câu tạo từ các hạt rất nhỏ không thê phân chia gọi là các hạt sơ cấp..., clònẹ điện trong bán dẫn tinlì kliiết lù dòng chuyển dời có hướng đồng thời của electron và lỗ trống....)- Bên cạnh đó còn nhiều giáo viên cho rằng không thê và không nên diễn đạt một định luật, quy tắc hay định nghĩa một khái niệm theo các cách khác nhau (dù là nó không ảnh hưởng đến sự đúng đắn của định luật, quy tắc)... vì thế thường yêu cầu người học ghi nhớ máy móc một cách diền đạt duy nhất vể một khái niệm, định luật... Điều đó như một sự gián tiếp khẳng định rằng đó là cách biêu diễn, diễn tả duy nhất đúng của một thực tại nhất định. Quan niệm này cũng góp phần làm cho người học tin tưởng rằng kiến thức là sự mô tả tuyệt đối thực tại. Ví dụ: Cách dạy kiến thức như vậy làm cho nhiều học sinh khó có thể nhận ra rằng các phát biểu dưới đây khòng sai, thậm chí còn gần với thực tiễn hơn: - Khi một vật khối lượng m chịu tác dụng của một lực (hay hợp lực) thì gia tốc cực dại của chuyển động tịnh tiến mà nó thu được được xác định theo công , , - F F thức: a = — (hay a < — ). m m (Nghĩa là chỉ trong trường hợp lí tưởng, vật được coi là chất điểm thì dấu bằng mới xảy ra). - Độ biến thiên động năng cực dại của một vật bằng công của tống tất cả các lực tác dụng lên vật: A w đ < A - (Các phát biểu như vậy cho phép giải thích vì sao trong thực tiẻn cùng một vật nhung sự biến đổi trạng thái có thể khác nhau trong những điều kiện tương tác khác nhau, vì tác dụng của ngoại lực lên một vạt (hay công mà vật khác thực hiẹn lên vật) không chỉ gây ra tác dụng duy nhất là biến đổi vận tốc của vật). Trong chương trình cơ học người ta dùng từ "vật" có thê’ là vì muốn để học sinh thấy sự gần gũi của kiến thức được học với thực tế, nhưng thực chất đó vẫn là những kiến thức Cơ học cùa chất điểm. Cách dùng không phân biệt này làm cho học sinh càng tin tường ràng các định luật là mô tả tính quy luật của các hiện tượng đích thực, giữa kiến thức được học và thực tại mà nó mô tả không có sự khác biệt nào, dẫn tới họ vận dụng chúng vào giải quyết các vấn đề thực tế mà không có bất cứ sự hiệu chỉnh cần thiết nào (Một số nghiên cứu thực tiền giáo dục cùa các nhà nghiên cứu Lí luận dạy học của Pháp, Đức và các nước khác về những 30 chướng ngại nhận thức mà học sinh gặp phái là rất tương tự với những chướng ngại, nhũng quan niệm sai lầm mà học sinh Việt Nam gặp phải trong quá trình học tập vạt l í 11). * Học sinh hiếu sai vé hoạt động khoa học K.Popper<*) đã nhận định, nhận định này được đa số các nhà nghiên cứu lí luận dạy học và giáo viên thừa nhận: Người thầy giáo dù muốn hay không muốn, dù có ý thức hay khòng có ý thức, thì cùng một lúc với việc truyền thụ kiến thức người tháy còn trình diễn bản thân hoạt động khoa học. Điều này cũng có nghĩa là học sinh dù có ý thức hay không thì cùng một lúc với việc tiếp thu kiến thức mới họ còn tiếp nhận cả phương thức (cách thức, con đường) hoạt động nhận thức được sử dụng để hình ihành kiến thức, họ có niềm tin rằng người ta đã bằng con đường đó đổ xây dựng nên kiến thức, xây dựng hiểu biết khoa học. Như vậy, nếu kiến thức được xây dựng bằng con đường quy nạp giản đơn như trong kiểu dạy học truyền thống thì người học sẽ cho rằng đó cũng là cách thức đúng mà khoa học đã đi đê xây dựng hiểu biết khoa học, họ sẽ gặp nhiều khó khăn không thể vượt qua khi sử dụng cách thức tư duy đó đê tự lực giải quyết các vấn để học tập và thực tiễn, vì con đường đó Ihực chất không dẫn ai tới hiểu biết mới, đích thực nào. Cách tiếp cận nội dung theo đường lối quy nạp giản đơn vẫn còn phổ biến trong nhà trường phổ thông hiện nay. Với nội dung được biên soạn, với việc dạy học theo một logic trình bày như thế làm cho không những phương pháp thực nghiệm mà nhiều phương pháp nhận thức khác, nhất là bán thân hoạt dộng nhộn thức sẽ bị cả qiáo viên \’ủ liọc sinh hiển và áp ilụng sai lệch. Theo cách dạy học này, phương pháp thực nghiệm được quy về cách thức tiến hành thí nghiệm Vật lí, còn con đường nhận thức khoa học để xây dựng kiến thức không gì khác hơn, chính là con đường quy nạp giản đơn. Dạy học đặt trên nển nhận thức luận thiếu tính khoa học như thế làm cho học sinh cùng với việc lĩnh hội kiến thức sẽ tiếp nhận một nhận thức luận không đúng, ánh hướng làu dài đèn sự phảt triển tri tuẹ cùa học sinh. Vậy n h ậ n thức luận n h ư th ế nào là đảm bảo tính khoa học và hiện đại, là góp phấn phát triển trí tuệ cho học sinh trong quá trình học tập vật lí? (Những phân tích trên có thè giúp bạn hiếu hơn vì sao khi tổ chức hoạt động học tập cho học sinh tuần tự theo nội dung được biên soạn theo SGK nhiều nãm qua (còn bị ánh hường của đường lối quy nạp giàn đơn) không phái là cách phát triển tư duy đúng đắn mà chúng ta vừa đề cập ở mục Irên). Guy Robardel. Jean Claud Guylaud: Elément d epislémologie et De Didactiques des sciences physiques. L1UMF de Grenoble, 1990 Như trên 31 2.2.1.2. S ự lựa chọn nhận thức luận mới Trong hoàn cảnh đó người ta thấy cần thiết quay lại suy xét nền tảng nhân thức luận mà việc dạy học vật lí trước nay đã dựa vào h ỏ i vì IIÓ c ũ n q t h i n l i lờ n liậ n thức liiíh ì nùi nqười học m ộ t cách tự nhiên sẽ tiế p n h íh i tro n q quá trìn h họ c tập. Rõ ràng là nếu dạy học dựa trên một nên tảng nhận thức luận khoa học và hiện đại thì đó cũng là cơ sở để tin tường người học sẽ được trang bị một phương pháp luận nhận thức đúng đắn. Kết quả này sẽ đến một cách tự nhiên khi người giáo viên tuân thủ các đòi hòi cùa nhận thức luận trong quá trình dạy học chứ không phải bằng bất cứ bài học riêng nào về nhộn thức luận, bới học sinh không dễ gì hiểu được khái niệm trừu tượng này. Có nhận thức luân đúng là điều kiện không những cần thiết cho việc lĩnh hội tri thức mà còn cần thiết cho sự phát triển trí tuệ lâu dài cùa học sinh. Chi nói riêng sự Ihay đổi nền tảng nhận thức luận cùa việc dạy học cũng sẽ dẫn tới m ột sự thay đổi đáng kê quan niệm dạy học truyền thống thụ động hiện nay. * M ối quan hệ giữa thực tại và lí thuyết theo nhận thức luận hiện đại Quá trình nhặn thức của mỗi con người hay của một khoa học, vể thực chất là đi thiết lập mối quan hệ giữa thực tại cần hiểu biết với lí (huyết - công cụ đế thấu hiểu nó. Sự phát triển của vật lí học, đặc biệt là vật lí học hiện đại đã giúp chúng ta cách hiểu khoa học hơn về mối quan hộ này: Giải thích Giữa thực tại và lí thuyết theo nhận thức luận hiện đại không phải mối quan hệ thứ bậc, cái nọ quyết định cái kia, cái nọ mô tá cái kia mà là mối quan hệ biện chiìng ẹ/í/7 rliú li và tiên lỉoán. Lí thuyết khoa học lủ kết quả cùa sư sáIIC; tạo, rủa sự xúy (Ii/IIÍỊ, vì tlĩê chúng cố bàn chất già thuyết, chúng không phải là sự mô tả tuyệt đối thực tại mà trái lại giữa lí thuyết và thực tại luôn có khoảng cách, luôn tồn tại sự chênh lệch bàn chất mà mọi cố gáng cùa khoa học là làm sao cho khoảng chênh lệch này ngày càng thu hẹp (nhimg không bao giờ khoảng cách này có thê mất đi hoàn toàn, bởi khoa học là kết quả của sự sáng tạo). Trong các khoa học vể tự nhiên, điều này là hoàn toàn rõ ràng, khòng có gì 32 phải bàn cãi, không một nhà vật lí nào lẫm lẫn, nhưng trong việc dạy các môn khoa học này ờ bậc phổ thông vấn đề lại không tường minh như thế. Cần Ihấy rằng, học tập là hoạt động nhận thức đặc biệt, nhưng xét cho cùng, hoạt động học tập cũng là nhằm mục đích thiết lập mối quan hệ giữa thực tại và hiểu biết (kiến thức, lí thuyết) ở người học. Do đó, quá trình học tập các kiến thức cụ thê’ cũng là quá trình trang bị nhận thức luận, cũng cần phải tôn trọng mối quan hệ biện chứng giữa sự vật, hiện tượng (một phần của thực tại) trong khuôn khổ bài học và kiến thức (công cụ để hiểu biết các sự vật, hiện tượng tương ứng). V i dụ: - Các mô hình biểu tượng về thực thể vật lí (như các mô hình cấu trúc nguyên tử, mô hình cấu trúc hạt nhân, không - thời gian 4 chiều...) chỉ là kết quả của sự xây dựng, óc sáng tạo khoa học, chúng không mô tả thực tại, chúng chỉ là công cụ do con người sáng tạo nên giúp con người giải thích và tiên đoán thực tại đích thực, chúng có bản chất giả thuyết nhưng chúng còn giữ vai trò cho đến khi nào người ta chưa tìm ra mỏ hình tốt hơn hay chưa có thực nghiệm nào bác bỏ chúng. — Ngay cả cơ học Newton mà nhiều học sinh cảm nhận rằng nó có vẻ rất gần gũi, nó như mô tả thực tại đích thực, toàn vẹn, thực tại xung quanh chúng ta, thì nó cũng được xây dựa trẽn một mô liìnli lí tướiiẹ: Chất điểm. Vì thế, SO với thực tại chúng luôn có khoảng cách, chúng không mô tả thực tại, chúng chỉ là công cụ giúp ta giải thích và tiên đoán thực tại. Einstein, nhà vật lí hiện đại vĩ đại nhất thế kỉ XX đã nói về mối quan hệ biện chứng giữa thực tại và lí thuyết một cách thật dễ hiểu và sinh động: Trong sự c ố gắng đ ể hiểu tliế giới cùa chúng ta, chứng ta ít nhiều giông nliư một người muốn ngắm nhìn các bộ pliận bên trong của cái đồng hổ bị đóng kín. Người ủy nghe tiếng tích tấc, nliìn thấy cái kim đổng liồ chuyển động nhưng lại kliông có cách nào m ở cải hộp chứa m áy móc ra. Nến ngitời đó có klìủ năng, anh tíí có thê tao r a m ộ t /lìn h ản h về c ơ c ấ n hên tro n g c á i dồng h ồ nuI ưnh ta cho rằ ĩtg nó quyết định Iiliững điều anli ta nẹhe được, quan sút được. Nliưng chẳng bao giờ anli ta dám chắc rằng hình ảnh mù anh tu hình dung ra lại ¡ù cúi duy nhất có th ể giải tliiclì được nliững quan sút cùa mình. Anli ta cũng không bao giờ có cơ liội đ ể so sánh cái liìnli ảnh chủ quan dối với cơ c h ế thực bên trong cái đồng hồ đ ể biết nó có giống hệt liay không. Và vó lẽ kliông bao giờ ẹ/ỡ/íẹ liệt vì nó s ẽ có nhiêu cơ chê khác cũng có th ể giải thích được những gì diễn ra bên ngoài cúi đồng liồ 1 K.. Guy Robardet, Jean Claud Guylaud: Élément d épislémologie et de didactiques des sciences physiques. L IUMF de Grnoble, 1990 33 * S ự lựa chọn nhận thức luận mới cùa dạy học vật lí ớ trường phó thông Dạy học ngày nay mang ý nghĩa rất mới, đó là vừa trang bị cho học sinh những kiến thức cần thiết, được chọn lọc, được biên soạn lại từ hệ thống kiến thức khoa học vật lí giúp họ hiểu được những hiện tượng cơ bản, phố biến của tự nhiên, kĩ thuật và đời sống xung quanh trong một khoảng thời gian học tập luôn có giới hạn, đồng thời còn hướng tới sự phát triển ờ người học tư duy khoa học, xây dụng cho họ cái nhìn đúng đắn về sự phát triển và tương lai của khoa học Vật lí, giúp họ chuẩn bị đầy đủ và tốt nhất đê hoạt động độc lặp, chủ động và sáng tạo trước các vấn đề khoa học hay cuộc sống. Để làm được điều này, dạy học Vật lí phải cố gắng tiếp cận với hoạt động nhận thức đảm bào tính khoa học, điều này giúp học sinh không những tiếp nhận được kiến thức mà còn trang bị cho họ phương thức hoạt động tư duy khoa học, và hơn hết, họ được trang bị quan điểm nhận thức khoa học và hiện đại, đó cũng chính là hướng tới rèn luyện và phát triển tư duy. Đó là sự lựa chọn nhận thức luận mới cùa dạy học Vật lí. Theo quan điểm này, dạy học Vật lí phải tránh kiểu quy nạp giản đơn với nhiều hậu quả đã được nhìn nhận và thay thế bằng cách tiếp cận sư phạm khác phù hợp với nhận thức luận hiện đại, ờ đó những chướng ngại nhận thức của học sinh trờ thành mối quan tâm chủ yếu của giáo viên, ờ đó mối quan hệ biện chứng giữa lí thuyết và thực tại và sự chênh lệch bản chất giữa chúng cần được tôn trọng trong hoạt động nhận thức học tập cùa học sinh vì dạy học cũng là sự trang bị nhận thức luận. Dạy học theo quan điểm này không chỉ dừng lại ờ mục đích giúp người học sử dụng được lí thuyết mà còn quan tâm đến việc xây dựng và sáng tạo lí thuyết và vận dụng lí thuyết để cải tạo thực tại khách quan. Như vậy, học tập phải là một hoạt động nhận Ihức bắt đầu từ nhu cầu giải quyết một vấn đề (câu hỏi). K hông có vấn đề đích thực thì không thể có nhận thức khoa học và kiến thức khoa học. Dạy học một mặt phải cố gắng dẫn dắt học sinh đến vấn đề và tổ chức để họ hoạt động giải quyết vấn đề, xây dựng kiến thức. Đó là con đường ngắn nhất để lĩnh hội các phương thức hành động tư duy, phương pháp nhận thức khoa học. Bèn cạnh đó, dạy học cũng phải cố gắng giúp học sinh sử dụng lí thuyết để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Điều đó làm cho hoạt động học tập rất gần với nhu cầu nhận thức của người học, gần với hoạt động nhận thức tự nhiên, đồng thời rất gần với hoạt động khoa học. Trong hoạt động nhận thức như vậy, thí nghiệm được gia công không phải đế từ đó rút ra ]í thuyết (định luật) nhờ quy nạp giản đơn mà với mục đích đề xuất ra 34 các giả thuyết (hay hệ quả của lí thuyết) và kiểm tra bằng thực nghiệm mà kết quả của nó là sự chấp nhận tính hợp thức của một giả thuyết hay một lí thuyết nào đó hoặc dẫn đến việc đật ra giả thuyết mới. Khi thiết lập được câu trả lời cho vân đề đặt ra thì phái tìm cách xác định phạm vi hữu hiệu của câu trả lời ấy. Công việc này cho phép mở rộng phạm vi hiểu biết ra rộng hơn ban đầu. Đó cũng là ý nghĩa của hoạt động nhận thức nói chung và hoạt động nhận thức học tập nói riêng: bắt đầu từ một câu hỏi xuất hiện khi xem xét một vài sự vật, hiện tượng, tiến hành hoạt động nhận thức đê tìm câu trả lời nhưng khi có câu trả lời thì nó lại giúp hiểu biết nhiều sự vật, hiện tượng khác, phạm vi thực tại hiểu biết vì thế ngày càng mở rộng cùng hoạt động nhận thức. Với cách tiếp cận nhận Ihức luận trong việc dạy học Vật lí như vậy, thí nghiệm không còn là cái cần có trước mà nhờ nó kiến ihức được rút ra, mà thí nghiệm đóng vai trò chủ yếu là để kiểm tra tính chân thực hoặc không chấp nhận được cùa giả thuyết, hệ quả giả thuyết. Nhận thức luận hiện đại phải trờ thành tư tường xuyên suốt các khâu liên quan đến quá trình dạy học Vật lí, việc xây dựng hệ thống kiến thức phổ thông đến việc biên soạn nội dung từng bài học trong SGK, trong tài liệu học tập, tài liệu tham khảo đến việc tìm kiếm những logic khác nhau của sự trình bày khái niệm cho các đối tượng học sinh khác nhau và cả trong việc tổ chức hoạt động học tập giúp học sinh vượt qua các trờ ngại nhận thức và tâm lí. Đến đây ta có được một câu trả lời cơ bản: Tổ chức hoạt động học tập Vạt lí cho học sinh trong quá trình dạy học Vật lí một cách khoa học và phù hợp là cách để việc dạy học cùng lúc đạt tới nhiều mục tiêu: - Học sinh lĩnh hội tri thức bằng chính hoạt động cá nhân nên có cơ hội rèn luyện các kĩ nâng trí tuệ và thực hành cần thiết cho hoạt động học tập, nghiên cứu vật lí. - Học sinh lĩnh liọi pliưưng Ihức hoạt dọng nhạn thức dùng làm cơ sớ cho sự phát triển tư duy dộc lập. - Học sinh hiểu đúng về mối quan hệ giữa thực tại và lí thuyết. - Cũng có nghĩa là học sinh được trang bị một nhận thức luận đúng. 2.2.2. Hoạt động giải quyết vấn đề trong khoa học vật l í - cơ sở tô’chút hoạt động nhận thức giải quyết vấn dề cho học sinh - Hoạt động nhận thức học tập vật lí được tổ chức như thế nào là đảm bảo tính khoa học và phù hợp với học sinh? - Chúng được thiết lập trên cơ sở nào? 35 - Làm thế nào để biết được phương thức hoạt động học tập các khái niđịnh luật... cụ thể đã được tổ chức đảm bảo tính khoa học?... Ở mục trước chúng ta đã nói về sự lựa chọn nhận thức luận hiện đại trong dạy học vật lí: Dạy học vật lí phải cô' gắng tiếp cận với hoạt động nhận Ihức đảm bào tính khoa học, điều này giúp học sinh không nhũng tiếp nhận được kiến thức mà còn trang bị cho họ phương thức hoạt đông tư duy khoa học, và hơn hết, họ được trang bị quan điểm nhận thức khoa học và hiện đại, đó cũng chính là hướng tới rèn luyện và phát triển tư duy. (Trước hết bạn hãy xem lại ví dụ vể hai quan niệm tổ chức hoạt động học tập trong quá trình dạy học cùng một định luật vật lí: “Định luật in Newton”. Bằng kinh nghiệm dạy học của mình, bạn hãy phán đoán xem tổ chức hoạt động học tập theo cách nào thì học sinh chủ động, tích cực tham gia hoạt động hơn và cách nào sẽ giúp đạt được các mục tiêu môn học hiên nay). Trong minh hoạ trên, hoạt động học tạp được tổ chức theo hai cách: theo trật tự nội dung bài học và theo phương thức giải quyết vấn để phỏng theo hoạt động giải quyết vấn đẻ trong khoa học vật lí. Vậy, dựa trên cơ sờ nào để thiết lập phương thức hoạt động nhận thức học tập này? 2 .2 .2 .1. Hoạt động nhận thức (HĐNT) giải q uyết vấn đề theo phương thức của vật lí cổ điển (phỏng theo con đường thực nghiệm ) Kiến thức vật lí ờ mức độ phổ thông chủ yếu là kiến thức vật lí cổ điển với việc sử dụng chủ yếu phương pháp nhận thức thực nghiệm (PPTN). Mặc dù phương thức hoạt động nhận thức đưa đến kiến thức ờ mức thực nghiêm (nhiều định luật, quy tắc... trong vật lí cổ điển) mà hạt nhân của nó là PPTN hiểu theo quan điểm cổ điển ngày nay đã không còn là phương thức HĐNT phổ biến trong khoa học vật lí (vật lí hiện đại) nhưng vẫn là phương thức HĐNT phù hợp với đặc điểm của phần lớn kiến thức phổ thông và vẫn là phương thức HĐNT góp phần quan trọng vào việc rèn luyện, phát triển tư duy cho học sinh. Các phương thức HĐNT học tập theo cách thức giải quyết vấn đề cần phải được xây dựng không những tuân theo những bước cơ bản của hoạt động khoa học mà còn cần phải chú trọng đến những đặc trưng khác biệt cơ bản của các chủ thể nhận thức của hai loại hoạt dộng này: giựa nhà nghiên cứu vật lí và học sinh. 36 Báng 3: Những khác biệt cơ bản giữa nhà nghiên cứli vật lí và học sinh Nhả nghiên cứu vật lí Học sinh Mục đích Năng lực (Điểu kiện chủ quan) Điều kiện khách quan Đặc điểm - Có mục đích rõ ràng trước khi tiến hành nghiên cứu. - Tự nguyện, hứng thú, hăng say nghiên cứu. Có trình độ tư duy độc lập, phê phán, có óc sáng tạo, có kĩ năng, kĩ xảo, phương pháp nhận thức phong phú, đã tưởng tận phương thức làm việc (mặc dù quá trinh nghiên cứu cũng là quá trình tích lũy thêm kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, xây dựng và hoàn thiện phương pháp nhận thức...) Có điều kiện lí tưỏng vế cơ sở vật chất, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm. - HĐNT khoa học mang tính cá thể cao. - HĐNT khoa học không bị hạn chế thởi gian. - Các nhà nghiên cứu đôi khi chỉ hướng tới mục đích là một phần rất nhỏ trong một nhiệm vụ lớn cần giải quyết bởi nhiéu người. - Chưa có mục đích rõ ràng trước giở học. - Động cơ, hứng thú còn mờ nhạt, ít tập trung chú ý vào thực hiện nhiệm vụ nhận thức. - Trình độ nhận thức non nớt, kĩ năng, kĩ xảo chưa đẩy đủ, chưa hoàn thiện. Quá trình học tập vừa là quá trình trang bị kiến thức, vừa là quá trình rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, trang bị phương pháp nhận thức. - Chưa biết phương thức hoạt động nhận thức, cấn có sự dẫn dắt của giáo viên. - Phương tiện thô sơ, độ tin cậy thấp. - HĐNT học tập mang tính tập thể, đổng loạt - HĐNT học tập chỉ được phép diễn ra trong một thời gian rất ngắn với việc hình thành một đơn vị kiến thức nào đó. - Học sinh phải tiếp nhận kiến thức có tầm vóc khoa học lớn nhưng lại trong các điều kiện hạn chế. Phương thức hoạt động nhộn thức vủt lí của người học đi đến kic'n thức phỏng theo con đường thực nghiệm được xác định từ phương thức hoạt động nhận thức tương ứng irong vật lí cổ điển sẽ có những bước đi cơ bản sau: 37 S ơ d ồ 2: Phương thức hoạt động nhận thức giải quyết vấn đé phỏng theo con đường thực nghiệm (Phạm vi áp dụng) Tình huống học tập vật lí có vấn đế Phân tích, so sánh trừu tuọng hoá pp suy luận, pp tương tự + logic toán Thi nghiệm tưòng tượng Tổng hợp Cụ thể hoá Khái quát hoá 38 Kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng đã có Giải thích Giải thích - tiên đoán Vấn đé nhận thức Các giả thuyết Các phương án kiểm chứng gia thuyết Thi nghiệm kiểm chứng Kết luận Vận dụng KIẾN THỨC TN (Định luật, quy tắc ... thực nghiệm) Hoạt động nhận thức của học sinh có thê chia thành những bước cơ bàn sau, đi kèm với nó là diễn biến tâm lí của quá trình nhận thức: * Kích thích H Đ N T cùa học sinh bằng tình huống vấn (té Các nhà nghiên cứu vật lí thực nghiệm bắt đầu từ mục đích giải quyết một vấn đề nào đó, thường là mục đích kiểm tra các giả thuyết khoa học, các hệ quả tiên đoán từ thuyết vật lí bời các nhà vật lí lí thuyết. Các nhà vật lí lí (huyết thường bắt đầu công việc của mình từ những sự kiện [hực nghiệm do các nhà thực nghiệm tạo ra mà các lí thuyết trước đó không thể giải đáp. Còn học sinh, bước vào giờ học thì thường chưa rõ mục đích, hứng thú học tập nên dễ dàng rơi vào trạng thái thụ động. Để học sinh có thể hứng thú, chủ động tham gia vào HĐNT cẩn thiết phải kích thích, thu hút nhanh chóng học sinh vào bài học bảng cách đưa họ vào tình huống vấn đề nhằm tạo ra và thúc đẩy mâu thuẫn nhận thức ở họ và làm xuất hiện nhu cầu giải quyết mâu thuẫn. Câu hỏi lớn đối với giáo viên là làm thế nào để lựa chọn, tổ chức tình huống vấn đề đúng và hiệu quả. Đây là bước khác biệt quan trọng để đưa học sinh vào hoạt động học tập. * H ình thành vấn đé nhận thức Trên cơ sở phân tích tình huống vấn đề, bàng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng đã có, SO sánh tình huống mới với các tình huống khác đã biết, tách bóc, trừu xuất những dấu hiệu không bản chất hay tạm thời chưa quan tâm đê tìm ra những dấu hiệu mói, đó thường là một hay một vài câu hỏi chưa thể giải đáp bằng kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng... đã có, đòi hỏi phải HĐNT để tìm kiếm lời giải đáp. Nếu câu hòi được đặt ra từ phía học sinh thì có thể hi vọng rằng HĐNT cùa học sinh đã bắt đầu. Nếu học sinh không thể đưa ra câu hỏi thì phải tìm cách để họ chấp nhận nó như vấn đề của chính mình và thấy cần phải giải quyết. (Để thuận lợi cho học sinh khi phân tích tình huống, khi kiêm tra bài cũ giáo viên cần hướng tới các kiến thức đã học cần thiết để phân tích tình huống, có thê yêu cầu học sinh xem lại trước nếu kiến thức đó đã quá xa. Nên điều chỉnh thói quen kiểm tra bài cũ lù kiểm tru bùi học nguy trước đó, trong khi đổ thum gia vùo hout dộng hoc tAp xây dựng kiến thức mới học sinh cần nhiều kiến thức đôi khi đã học từ lâu). * ĐẾ xuất các giả thuyết Đ ó 1Ì1 một hay một vài phương án trả lời cho vấn để nhận thức, có cơ sờ nhưng chưa chắc chắn, có dạng các phán đoán. Giả thuyết được cụ thê hoá nhờ việc sử dụng hiểu biết đã có về hiện tượng hay các hiện tượng tương tự trên cơ sờ suy luận, tiên đoán, kết hợp với logic toán học. Sau các thao tác đó, giả thuyết có dạng tường minh: dấu hiệu mới được đặc trung bằng một khái niệm hay đại lượng vật lí mới, các mối quan hệ trở thành quan hệ giữa các đại lượng vật lí mới và các đại lượng đã biết. 0 bước này học sinh phái phát huy trí tướiiq tượnẹ, tiến hành các 39 tliao rác tư duy, suy luận lí thuyết. Đây là bước nhận thức quan trọng góp phần phát huy trực giác nhạy bén và khả nàng sáng tạo của học sinh. Xây dựng các giả thuyết là bước quan trọng chứng tỏ khả năng tư duy độc lập. Dạy học không quan tâm đến bước này sẽ làm cho HĐ NT của học sinh bị gián đoạn. Nếu thường xuyên không quan tâm đến khâu này sẽ dẫn đến tư tưởng chờ đợi, ỷ lại mỗi khi phải độc lập suy nghĩ, tạo nên thói quen xấu ảnh hường đến sự phát triển tư duy. * Xảy dựng các phư ơng án kiểm chứng các giả thuyết: Có nhiều giả thuyết đưa ra mặc dù có lí nhưng chỉ qua m ột vài lập luận trên cơ sờ kiến thức, kinh nghiêm đã có có thể loại bỏ. Chỉ có những giả thuyết xác đáng (là dạng sơ khời của kết luận hoặc là giả thuyết thê hiện những sai lẩm của đa sô' học sinh. Ví dụ cho rằng lực đẩy Acsimet phụ thuộc vào khối lượng, hình dạng và bản chất của vật,... chẳng hạn) mới cần xây dựng phương án kiểm chứng bằng thí nghiệm. Ở bước này người học tưởiig tượng ra các cách thức kiểm chứng giả thuyết, các dụng cụ, thiết bị cần thiết, hình dung sự vận hành và kết quả thí nghiệm. Điều này đòi hỏi trực giác nhạy bén, trí tường tượng phong phú, nền tảng kiến thức, kinh nghiêm dổi dào, vì vậy ]à bước nhận thức quan trọng góp phần phát triển titíìuy sủng tạo ờ học sinh. Xây dựng già thuyết và phương án kiểm tra già thuyết là hai khâu quan trọng giúp giáo viên kiểm tra được kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng,... đã lĩnh hội trước đó của học sinh và có sự điều chỉnh kịp thời. Học sinh tham gia vào những công việc này sẽ có cơ hội sử dụng kiến thức đã có và sắp xếp kiến thức vào hệ thống để tiện lợi hơn trong việc sử dụng, nghĩa là thực hiện tinh giản kiến thức, nhờ đó mà kiến thức trở nên vững chắc hơn, tiện ích hơn. * Thực hiện m ột cách thực tế th í nghiệm kiểm chím gỉhoặc bác bỏ giả thuyết Lắp đặt thí nghiêm, tiến hành đo đạc, lấy số liệu, tính toán, xử lí kết quả bằng cách thích hợp (lập bảng, vẽ đổ thị...). Ở bước này học sinh được rèn luyện các k ĩ năng thí ngliiệm cần thiết. * R ú t ra kết luận T ổ n g tìỢỊ) kết quả thí n g h iêm đưa ra kết luận về ý nghĩa củ a đại lượng vật lí mới, về mối quan hệ (hàm số, đồ thị hay chỉ dơn giản là một mệnh đề...) giữa nó với các đại lượng vật lí đã biết về hiện tượng vật lí mà thí nghiêm mỏ tả, đối chiếu với các giả thuyết và đưa ra kết Juận. Đối cliiếii kết luận với giả thuyết, nếu không phù hợp cần phải xem lại giả thuyết hay thí nghiệm (phương án, cách tiến hành...). * Vận dụng Kết luận có được chỉ mới là kết luận vể một hay một vài tình huống ban đẩu và từ một hiện tượng lí tường mà thí nghiệm mô tả. Cần phải xem kết luận đó còn 40 có thê áp dụng cho các sự vật, hiện tượng nào đó bằng cách vận dụng kết luận đê pliân tícli, qiải tliícli các hiện tượng cùng loại khác, từ đó mới xác định được phạm vi áp dụng của kết luận. * Phát biểu kiến thức: Tùy vào mức độ tổng quát (phạm vi áp dụng) mà kếluận đirợc k liá i q u á t lio á thành kiến thức là một khái niệm, một định luật, một quy tắc... hay đơn giản chỉ là một mối quan hệ nhân quả mò tà diễn biến của một hay một số ít hiện tượng. Kiến thức có được bằng phương thức H Đ NT này là nhữiig kiến thức có tliể trả lời cho các đặc điểm, dấu hiệu, thuộc tính, nlìữiig quy luật biển đổi bên ngoài các sự vật liiện tượng mù chưa th ể trù lời cúc cáu liỏi về bản chất, nguyên Iiliân của sự vật, hiện tượng. Phân tích trên cho thấy, tổ chức hoạt động học lập theo các bước cơ bản của hoạt động nhận thức khoa học là bổi dưỡng cho học sinh nhận thức luận khoa học, là dạy học góp phần phát triển lư duy. Ví dụ minh họa: Bài “Quy tắc về điều kiện cân bầng cùa một vật có trục quay cố định” (Giải quyết vấn đề phỏng theo con đường thực nghiệm) Dạy học bằng cách dẫn dắt học sinh theo tiến trình giải quyết vấn đề, trong đó tình huống mờ đầu định hướng mục tiêu nghiên cứu và kích thích hứngười học. 1. Tạo ru tình huống (hình 2.1): Gọi hai học sinh, một rất lớn, một nhỏ bé lên cùng đẩy cánh cửa lớp về hai phía ngược nhau. Bô trí để em lớn đứng gần trục quay cánh cửa, em nhỏ đứng sát mép cửa. Kết quả là em lớn không thể đẩy cho cửa quay khi em bé hơn giữ lại. Học sinh bị đặt vào mâu thuẫn với những hiểu biết trước đó: Định luật II Newton chỉ ra nguyên nhân của sự biến đổi chuyển động là lực. nhirng ờ đáy sự biến đổi chuyển động quay quanh một trục lại không chỉ là lực như trong chuyển động tịnh tiến mà còn phụ thuộc điểm đặt (và hướng) của lực. Hình 2.1 2. Vấn đề đặt ra là: Vậy đại lượng vật lí nào (nếu khòng chỉ là lực) có thể đặc trưng cho tác dụng làm biến đổi chuyển động quay của một vật có trục quay cố định? Tiếp tục nghiên cưu kĩ hơn hiện tượng: Trong các trường hợp lực thay đổi cả hướng, độ lớn và điểm đặt, đi đến kết quà suy luận là: Chỉ có thành phần lực có phưcmg vuông góc với khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt cùa lực mới gây ra tác dụng làm quay (thành phần cùa lực có giá đi qua trục quay không gây ra tác 41 dụng làm quay mà chí có thổ làm biến dạng trục quay (hình 2.2). Tác dụng làm quay phụ thuộc vào độ lớn cùa lực và khoảng cách từ trục quay đến giá cùa lực. Vậy độ IỚII cửa túc ilimg lùm quay (monien lực) phụ thuộc nliư tliê'nào vào liai dại Iiíợiií; trên? Kết quà nghiên cứu nhiểu hiện tương thực tiễn (và các thí nghiệm: giữ nguyên hướng và độ lớn của lực, chi thay đổi điểm đặt; giữ nguyên hướng và điểm đật cùa lực, chi thay đổi độ lớn) cho thấy, tác dụng làm quay tỉ lệ với lực và khoảng cách từ trục quay đến giá của lực. 3. Suy luận đ ể xây dựng phương án tlìí ngliiệni: Khi có tác dụng làm quay, vật sẽ từ trạng thái đứng yên chuyên sang chuyên động (xét trường hợp đơn giản, vật ban đầu đứng yên). Vậy muốn biết tác dụng làm quay bằng bao nhiêu thì cũng tương tự như trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực, ta cần tác dụng thế nào cho vật trở lại trạng thái cân bằng ban đầu, khi đó ta có thể nói hai tác dụng làm quay ià ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. 4. Tiến liàiìli thi nghiệm xác định điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định (hình 2.3). 5. Rút ra kết luận về điểu kiện cân bằng, đưa ra biểu thức và định nghĩa momen lực. 6. V ận dụng: - Mờ rộng ra biểu thức có hướng của momen (cẩn bước này nếu học sinh đật ra vấn đề: Trong Ihực tế em thấy cùng một lực, nếu tác dụng theo hai hướng ngược nhau sẽ làm vật quay theo hai chiều ngược nhau. Vậy momen lực có phái là một đại lượng có hướng hay không? Hay: Nếu motilen lực phụ thuộc vào lực, mà lực là mội đại lượng vectơ, vậy, momen lực cũng có thể là đại lượng vectơ?). Trong trường hợp học sinh chưa có hiểu biết về tích có hướng của hai vectơ, giáo viên có thế dạy cho họ một chúi, hoặc chọn một cách diễn tá tích vectơ khác và đi thiết lập nó: M = r.F.sin ( r , F ). - Vân dụng vào trường hợp vật không có trục quay cỏ' định, - V ận dụng vào thực tiền. 42 2.2.2.2. Hoạt động nhận thức giải quyết vấn đề theo phương thức của vật lí hiện đại (phỏng theo con đường lí thuyết) Trong vật lí không chỉ có một phương thức giải quyết vấn đề. Trước khi nghiên cứu phương thức hoạt dộng này xin theo dõi ví dụ về việc dạy học một định luật vật lí theo hai quan niệm tổ chức hoạt độne học tập. Vi (hi minh họa: Bài: Định luật Bernoulli (Giải quyết vấn đề theo phương thức hoạt động nhận thức của vật lí hiện đại) Định luật này là một định luật quan trọng về chuyển động của chất lỏng và chất khí, I1Ó có ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật và đời sống. Tuy nhiên nội dung bài học này trong SGK lại được trình bày theo trật tự trong đó bắt đầu từ: Điều kiện chảy ổn địnli cùa cliát lỏng, sail (Jó là tlií nghiệm, địnli luật... Đi theo trật tự này giáo viên cũng có thể sẽ gặp những khó khăn nhất định trong việc tổ chức hoạt động học tập giải quyết vấn để cho học sinh vì ngay lừ đầu học sinh không biết tại sao lại phải học về sự chảy ổn định, nó liên quan như thế nào đến định luật sẽ học... Dưới đây thử đưa ra một cách thức tổ chức hoạt động học lập khác, bạn hãy so sánh và đưa ra nhận xét vể hoạt động nhận thức của người học với nhũng kinh nghiệm mà bạn đã có khi dạy học bài này. /. Tìnli linốnq (liìnli 2.4): Cho học sinh xem hoặc cùng làm thí nghiệm thổi không khí vào giữa hai lờ giấy đặi song song, (hay phân tích các hiện tượng thực), câu hỏi nảy sinh tất yếu là: 2. Vẩn đê: Tại sao hiện tượng lại diền ra như vậy...? Câu trá lời theo cách tư duy quen thuộc là: Chắc có một lực từ phía mặt ngoài hai tờ giấy tác dụng vào. Câu hỏi tiếp theo chắc chắn nảy sinh là: Lực ấy do đâu mà có khi mắt thưòmg chang hề thấy tác dụng này? H ình 2 4 Cho học sinh Ihấy không thè cứ nhìn mãi vào hiện tượng để trả lời thoà đáng câu hòi này. Cần thoát ra khỏi sự quan sát trực tiếp hiện tượng mà hướng suy nghĩ tới việc hình dung xem không khí (đối tượng không thê nhìn thây trực tiếp) đã có vai Irò gì trong hiện tirợng này. 3. Giả thuyết (Đề xuất mội mô hình được cho là thích hợp, nghiên cứu sự vận đ ộ n g c ù a I11Ô hình): Buộc phải có hình dung về cấu trúc của chất khí, xem không khí bên trong và bên ngoài hai tờ giấy tác dụng vào các mặt giấy như thế nào theo hình dung từ mô hình động học phàn tứ của chất khí. 43 Kết quả suy luận lí thuyết về sự hoạt động của mô hình cho thấy có thể hình dung: mật độ phàn lử khí chuyển động hỗn loạn (tạo nên áp suất tĩnh) tác dụng vào mặt trong của tờ giấy nhỏ hơn mặt ngoài do khi ta thổi vào giữa hai tờ giấy thì phần khí bên trong có nhiều phân tử khí tham gia vào chuyển động có hướng nên không va chạm vào tờ giấy nữa. Có nghĩa là áp suất tĩnh giữa hai tờ giấy nhỏ hơn áp suất tĩnh bên ngoài (hình 2.5). Thực tế cho thấy càng thổi mạnh (vận tốc luồng khí càng lớn) thì hai tờ giấy càng khép lại (điều này có thể hiểu theo cách suy luận tương tự như trên), cho phép suy luận rằng: áp suất tĩnh giữa hai tờ giấy có quan hệ với vận tốc luồng khí thổi vào giữa hai tờ giấy. Từ đó dẫn đến câu hỏi: Vậy áp suất tĩnh tliay đổi theo vận tốc luồng khí như th ế nào? 4. Suy đoán hệ quả: Dùng thí nghiệm tường tượng về sự chuyển động cùa khí (hay chất lỏng) trong một ống nằm ngang có thiết diện hai đoạn ống khác nhau (thay đổi một cách đột ngột như hình vẽ), suy diễn ra kết quả của thí nghiệm tưởng tượng này nhờ áp dụng định luật biến thiên cơ nãng (mà thực tế trong trường hợp này chỉ là định lí biến thiên động nãng vì ống nằm ngang, thế năng của khí hay chất lỏng không thay đổi). Để đơn giản ta giả sử chỉ xét khối chất lỏng AB là chuyển động (hình 2.6), còn phần chất lỏng còn lại trong ống là đứng yên (chỉ chuyển động nhiệt hỗn loạn). Khi đó khối chất lỏng AB chuyển động sẽ chịu tác dụng của phần chất lỏng còn lại bên ngoài nên động năng của nó thay đối: AWd = A f ( 1)Hình 2.6 * Nếu vân tốc chất lỏng tại mọi vị trí trong ống có tiết diện như nhau là bằng nhau (điều kiện thứ nhất của chất lỏng chảy ổn định) ta có: - ”2 P,V,v? , w „ = m 'v ' 1 (Động năng của khối chất lỏng A A ) ívdi w = 2 m 2V2 2 p2V2V2 (Động năng cùa khối chất lòng BB7) 2 2 Với p,, p2 là khối lượng riêng của chất lỏng tương ứng với thể tích V |, V,. 44 Nếu chất lỏng chảy không bị nén (điều kiện tiếp theo của chất lỏng chảy ổn pVxv: pVxv; định): p, = p , ; V, = V,, do đó Wđ] = Í-——L; 2 •» Tacó:A W d = p V ( ^ - ^ L ) (2) * Ngoại lực tác dụng lên khối chất lỏng AB gồm áp lực tác dụng lên tiết diện SI và phàn lực tác dụng lên tiết diện s,, nếu chất lỏng chảy không có ma sát: F, = p,s,; F: = P:s~ dođó: A = p js.v ,-P ,S 2V2 = V (P ,-P 2) (3) Thay (2), (3) vào ( 1) ta được: p — + F, = p — + p, Trong biểu thức trên, số hạng đầu tiên có thứ nguyên cùa áp suất, lại liên quan đến vận tốc dòng chảy, ta gọi đó là áp suất động. Biểu thức trên có thê sẽ diễn tả một quy luật của chất lỏng chuyển động: Tổng áp suất động và áp suất tĩnh của chất lỏng chảy ổn định trong các đoạn ống dòng có tiết diện thay đổi và thoả mãn các điều kiện của chất lỏng chảy ổn định là không đổi. Như vậy, cần các điều kiện của chất lỏng chảy ổn định để sự biến đổi áp suất tĩnh theo vận tốc có tính quy luật như vừa tìm thấy. (Điểu kiện khác nhau sẽ dẫn đến các phương trình khác nhau cần kiểm chứng của định luật này). Đây là kết quả của việc dự đoán hệ quả, hệ quả này có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. 5. Xây clip It phương án thí ngliiệm: Thí nghiệm cần xác định được áp suất động và áp suất tĩnh. Áp suất được định nghĩa là tát dụng của các phân tử chất lỏng (hay khí) lên một đơn vị diện tích mặt đặt trong nó, với tác dụng này có thể làm chất lỏng dâng lên ở vị trí ống dòng bị hẹp. G ắn ô'nj thủy tinh có tiết diện nhỏ vuông góc ở vị trí đó thì cột chất lỏng dâng lên cho plép xác định áp suất. Với áp suất động cần đặt miệng ống sao cho cả các phân từ that lỏng chuyển động hỗn loạn và chuyển động có vận lốc đểu va độp vào (hình 27). Hnh 2.7 Hình 2.8 45 6. Thực nqliiện) xác nhận liệ quả: Đo áp suất động và áp suất tĩnh. Từ kết quả thí nghiệm đưa ra kết luận về quy luật biến đổi áp suất tĩnh trong điều kiện chất lỏng chảy ổn định (hình 2.7). 7. Vận iltmẹ: mở rộng kết luận cho trường hợp chất khí (thí nghiệm như hình 2.8). Phát biểu định luật Bernoulli cho chất lưu trong điểu kiện chất lỏng chảy ổn định. - Vận dụng vào chất lỏng chảy trong ống có hình dạng và vị trí bất kì (đưa đến biểu thức định luật có dạng tổng quát hơn (hình 2.9) 8. Đưa đến định luật chung cho chất lưu trong trường hợp tổng quát, phát biểu định luật. VỘII dụng vào thực tiễn để giải thích các hiện tượng, hiểu các ứng dụng k ĩ thuật thông dụng và sáng tạo ra các ứng dụng mới. Phương thức hoạt động nhận thức lí thuyết trong khoa học vật lí là con đường phức tạp, dài lảu, đày chông gai và có cả sự (hất bại, với sự tham gia của nhiều nhà nghiên cứu vật lí, nhiều nhà bác học, nó mang đậm dấu ấn của sự sáng tạo khoa học. Trên con đường hình thành các lí thuyết vật lí các nhà nghiên cứu đã sáng tạo và sử dụng phương pháp nghiên cứu lí thuyết, ngày nay phương pháp này đã trờ thành một trong những phương pháp nghiên cứu đặc thù của vật lí, đặc biệt là đối với vật lí hiện đại. Hãy cùng theo dõi những nét chính cùa quá trình hình thành một lí thuyết vật lí qua một ví dụ để nhận ra các bước đi cơ bản cùa việc xây lí thuyết vật lí và phân biệt với phương thức hoạt động nhận thức thực nghiệm: + Khi nghiên cứu các hiện tượng nhiễm điện người ta tháy rằng nguyên lừ không thể là cấu trúc nhỏ nhất cuối cùng của vật chất. + Câu hỏi đặt ra là: vậy nếu nguyên tử có cấu trúc thì thành phần của nó gồm những gì, chúng có cấu trúc như thế nào?... + Câu trả lời không thê tìm thấy bằng các quan sát và sự can thiệp trực tiếp như trong vật lí cổ điển, khi ấy người ta buộc phải xây dựng một hình ảnh trong óc để hình dung cấu trúc nội tại của nguyên tử, trong vật lí gọi là mó hình biểu tượng, nó có bán chất giả thuyết. + Bắt đầu từ đây các nhà vật lí lí thuyết không còn làm việc với đối tượng thực nữa mà họ đi nghiên cứu mô liìnli già thuyết, nó đóng vai Irò như đối tượng nghiên cứu của họ. + Họ cũng giả sử thay đổi các túc (íộnq lên mô liình và hình dung nó biến đổi như thế nào. Để cụ thể hoá những hình dung đó họ cũng xây dựng cúc kluíi Iiiệm 46 đặc tnfnq cho từng thuộc tính của mô hình, đê theo dõi và mô tả sự biến đổi của mô hình khi được giả sử là chịu tác động bời các điều kiện khác nhau các nhà khoa học dùng các công cụ toán học đặc biệt — các ngôn ngữ toán học cao cấp (như phép tính toán tứ, phương trình vi phân, ma trận...). Với nguyên tử, đầu tiên nhất là Thomson đưa ra mô hình (hoàn toàn không giống với mô hình của Rutherford sau đó): Đó là hình ảnh nguyên tử có cấu trúc nhờ một “bánh bỏng lan” có các hạt nho (là các electron) còn phần còn lại mang điện tích dương. Phần điện tích âm và dương trong mỗi nguyên tử phải có giá trị tuyệt đối bằng nhau sao cho ờ điệu kiện bình thường nguyên tứ trung hoà về điện. Mô hình cấu Irúc nguyên tử cùa Thomson mặc dù còn rất xa với các mô hình sau này nhưng nó cũng giúp giúi thích được nhiều hiện tượng điện, nghía là nó vẫn có ít nhiều giữ vai trò nhận thức (giải thích). + Mô hình này đưa đến một liệ quà là: vậy thì nếu dùng các hạt mang điện dương có kích thước nhỏ hơn nguyên tử rất nhiều đê bắn phá nguyên tử (may mắn thay ở thời điểm này các nghiên cứu phóng xạ đã tiến những bước dài, người ta đã phát hiện ra nhiều tia phóng xạ khác nhau) thì có thể suy đoán rằng đa số các hạt này sẽ bị bắt ngược Irờ lại hoặc tán xạ theo những góc lớn (hưn 90°) vì nguyên từ có kích thưốc lớn hơn các viên đạn bắn rất nhiều và ¡à một khối đặc mà phần mang điện dương chiếm hầu hết thê tích của nó. + Nếu thí nghiệm cho phép ghi lại dấu vết của sự tán xạ này đúng như vậy thì mõ hình này là có thể chấp nhận. Nhưng chúng ta đã biết thí nghiệm lịch sử cùa Rutherford cho kết quả trái ngược với hệ quả. + Từ đây Rutherford xây dựng một cách hết sức tài tình một mô hình mới, mô hình này có cấu trúc một cách hình ảnh giống như mô hình chuyển động của các hành tinh trong hệ Mặt Irời. Mõ hình cùa Rutherford mặc dù có vẻ đẹp mĩ miều như vậy nhưng lại cho phép suy đoán những hệ quà có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm làm buồn lòng những người say mê nó: Nếu nguyên tử có cấu trúc như vậy thì nguyên tử - thành trì cuối cùng đám bảo tính chất cùa vật chất lại hoàn toàn không bền vững theo mô hình của Rutherford: vì các electron chuyên động xung quanh hạt nhàn sẽ phải liên tục bức xạ và mất dần động năng, chúng sẽ nhanh chóng “rơi” vào hạt nhân và thế là nguyên tử bị phá vỡ. + Suy luận này về sự chuyển động của electron còn cho phép suy đoán rằng phố ghi nhận được của nguyên tử phải là phố liên tục. Hai hệ quà này đã ngay lập tức bị thực nghiệm và thực tiễn phủ nhận. Các nhà khoa học một lần nữa phải đứng trước sự lựa chọn, hoặc từ bỏ mô hình cùa Rutherford hoặc nếu còn luyến tiếc nó thì phái hiệu chỉnh mô hình này thè nào. + Bohr đã làm việc đó bằng cách buộc các electron tuân theo hai tiên đề cùa mình... Phưưng thức hoạt động nhận thức của người học phòng theo các bước cơ bàn của hoạt động nhận Ihức trong vật lí hiện đại có thế theo các bước sau: 47 Sơ đ ố 3: Phương thức hoạt động nhận thức giải quyết vấn đề phỏng theo con đường lí thuyết (Pham vi áp dung) ; Tình huô’n< *1 --------------- - Tình huống học tập vặt lí có vấn đề I-____ _______ CKiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng đã có ) Vấn đề nhặn thức Giả thuyết Mõ hình giả thuyết E ~ Nghiên cứu mô hinh (vận hành mô hinlì), xây dựng các đại lưọng đặc trưng cho mô hình. Xác định quan hệ giữa chúng Kiến thức li thuyết - Mỏ hình đuọc xác nhận, - Các đại lượng, phương trinh lí thuyết,... - Các tiên đé, - Các định luật, quy tắc... thực nghiệm 48 pp Mô hình, pp tương tự Suy luận, lõ gic toán, pp thi nghiệm tưởng tượng Đối chiếu Giải thich Giải thích - tièn đoán Tham gia vào các giai đoạn “xây dựng” các lí thuyết vật lí, học sinh được làm quen và sử cỉụng nhiều phương pháp nghiên cứu như phương pháp tương tự, phương pháp mô hình, đặc biệt là học sinh được rèn luyện trong một kiểu tư duy mới: tirduy suy luận (suy diễn). Phương thức hoạt động nhận thức này có thê vận dụng vào nhiều bài học mà khi tham gia vào hoạt động học tập, học sinh không những chiếm lĩnh kiến thức mới mà còn dược tập suy luận trên một mô hình, được phát huy trí tường tượng, óc sáng tạo khi nghiên cứu mô hình, đề xuất các phương án kiểm chứng hệ quả, được học sử dụng các phương pháp nhận thức của vật lí hiện đại. (Vi dụ trên là hoạt động học tập một bài học cụ thể được tổ chức phỏng theo hoạt động nhận thức này). Phương thức hoạt động nhận thức này có thê tiến hành theo các bước cơ bản sau: * Aích thích hoạt động nhận thức bằng tinh huống vấn đề Hạit động nhận thức khoa học trong lĩnh vực lí thuyết ít khi bắt đầu bằng một tình huống thực tế mà thường bắt đầu bằng việc giải quyết một vấn đề nào đó về mặt lí thuyết (thường là một hay một vài sự kiện thực nghiệm mâu thuẫn với lí thuyết đã có). Tuy nhiên trong dạy học vật lí có thể tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh bắi đầu từ mội tình huống vấn để mà không ảnh hường đến tính khoa học của hoạt động nhận thức. Tmh huống vấn đề có mục đích thu hút sự chú ý của học sinh vào bài học. Học sinh tiến hành phân tích tình huống bằng các kiến thức, kinh ngiiệm đã có (như ví dụ vừa trình bày). * Hình thành vàn đê nhận thức Khíc với phương thức hoại động nhộn thức phỏng Iheo con đường nghiên cứu thực ngiiệm, ớ phương thức hoạt động nhận thức phỏng theo con đường nghiên cứu lí thuyết, vấn đề nhận thức thường là những câu hỏi về nguyên nhân, bản chất, cơ chê cội tại của hiện tượng nghiên cứu mà học sinh chưa thể trả lòi nó bằng các kiến thứ;, kinh nghiệm đã có (thường dưới dạng câu hỏi: Tại sao? Làm thế nào?). Đặc biệt không thế trả lời nó bằng cách quan sát, phân tích trực tiếp hiện tượng. Đây là sự khác biệt cơ bán giữa hai phương thức hoạt động nhận thức phỏng theo con đircng nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu lí thuyết. * Hình thành giả thuyết Đê’ tìm câu trả lời sơ bộ cho vấn để đặt ra, học sinh cũng giống như nhà vật lí lí thuyế, phải hình dung Irong óc về cái gì hiện hữu, cái gì xáy ra ờ bên trong, đằng sai hiện tượng quan sát được, nghĩa là phải đi xây dựng (hay sử dụng) một mô hình giá thuyết về đối tượng, hiện tượng nghiên cứu. Mô hình này cho phép sơ bộ giãi ihích hiện tượng cẩn nghiên cứu (thường là mô hình biểu tượng). Mô hình 49 được xây (lựng bằng phương pháp mô hình mà cơ sở của nó là phương pháp tương tự (sẽ giới thiệu ờ muc sau). Hình dung sự vận hành của mô hình, tường tượne các hành vi của mô hình khi các điểu kiện tác động lên nó thay đổi (thí nghiệm tường tirợng thuần tuý), cụ thế hoá suy luận bằng ngôn ngữ toán học: tìm các đại lượng vật lí đặc trưng cho mô hình, xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng mới và các đại lượng đã biết nhằm mô lá các hành vi cùa mô hình. Tất cả các công việc này đều được tiến hành nhờ các thao tác lư duy lí thuyết. Từ đó tiên đoán các hệ quả sẽ xảy ra trên đối tượng thực mà mô hình đại diện. Hệ quả này mới cho phép kiêm chứng trực tiếp bằng thí nghiệm. * Xây dựng phương án thí nghiệm kiểm chúng hệ quả * Tiến hành thí nghiệm kiểm chi'mg: đo đạc, xử lí số liệu * Rút ra kết luận Nếu kết luận được rút ra phù hợp với hệ quả (kết luận về hệ quả thường đưa đến định luật, quy tắc,... thực nghiệm) thì có thê kết luận thêm rằng mô hình giá thuyết là có thể đại diện cho đối tượng nghiên cứu (mỏ hình được xác nhận hay mô hình được hợp thức hoá), các kết quả nghiên cứu mô hình là sự biểu diễn các dấu hiệu bán chất, các quy luật biến đổi nội tại của đối tượng, hiện tượng cần nghiên cứu, đó cũng là nội dung cùa các thuyết vật lí. Nếu kết luăn có dược từ thí nghiệm không phù hợp với hệ quả thì khi đó cần phải tiến hành xây dựng mô hình giả thuyết mới và làm lại các khâu sau đó. Vận dụng kết luận giải thích các hiện tượng khác để xác định phạm vị hữu hiệu của kết luận Khái quát lioú, phát biểu kiến thức ỏ mức độ li tlinyết: Gồm mô hình đã được xác nhận, các khái niệm, đại lượng, phương trình lí thuyết, quy tắc, định luật... có được khi kiêm chứng hệ quả. Ví ílụ: Kiến thức có được khi nghiên cứu chương “Cảm ứng điện từ”: - Mô hình được xác nhận (mô hình đường cảm ứng từ). - Các khái niệm, đại lượng đạc trưng cho mô hình (cảm ứng từ, từ thòng...). - Các phương trình lí thuyết (biểu thức về quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và độ biến Ihiên từ thông...). - Các định luật, quy tắc... thực nghiệm (có được do kiểm chúng hệ quả: Định luật Lenz về chiều dòng cảm úng...). C hú V ràng nội dung mội thuyết vật lí trong chirơng trình phố thông dù khá đơn giản vẫn thường đirợc trình bày dàn trải trong một chương, một phần, vì thế nội dung mỗi bài học chia theo lừng tiết học thường chi thuộc về mộl giai đoạn nào đó của quá trình này như: xây đựng mỏ hình, hình thành các đại lượng vật lí. 50 các phương trình lí thuyết,... nên trong khuôn khổ một vài tiết học thường không thể tổ chức hoạt động nhận thức theo đầy đủ các bước Irên. Học sinh chỉ có thể hình dung ra toàn bộ quá trình hình thành một lí thuyết vật lí qua nhiều bài học. Đế học sinh tiếp nhận phương thức tư duy hình thành một lí thuyết vật lí vì thế là rất khó khăn. Giáo viên có thể khắc phục bằng cách tổ chức các sự kiện thực nghiệm sao cho học sinh thấy được vấn đề cần giái quyết không thc sử dụng các kiến thức lí thuyết đã biết - nói cách khác là thấy được cơ sở ra đời của lí thuyết vật lí mới, hoặc kê lại cho học sinh lịch sử hình thành các thuyết VỘI lí ờ mức độ phù hợp với học sinh sau khi học về thuyết, hoặc cho học sinh vận dụng lí thuyết đế giải thích một loạt các sự kiện rộng hơn cơ sờ của thuyết. Cách làm nào đưa học sinh tham gia vào một số giai đoạn trong quá trình hình thành lí thuyết vật lí, giúp học sinh hiểu quá trình hình thành thuyết, hiểu được những khó khãn, trờ ngại mà con người gặp phải và cách mà khoa học đã vượt qua chúng, học sinh hình dung ra toàn bộ phương thức tư duy khi xây dụng một thuyết vật lí, nhờ đó những bài học rời rạc, đơn lẻ được nối kết lại và được đặt vào đúng vị trí của nó trong lí thuyết giúp học sinh hiểu đúng bản chất của mô hình, của các khái niệm lí thuyết... và sử dụng được !í thuyết vào giải thích và tiên đoán thực tiễn. Tuy nhiên như đã nói ờ trên, trong chương trình phổ thông có nhiều bài học vận dụng có thể tổ chức trong 1, 2 tiết học các hoạt động nhận thức phàn ánh tương đối đẩy đủ các bước của hoại động nhận thức lí thuyết, giúp học sinh hình dung ra phương thức cơ bản đê giải quyết một vấn đề ờ mức độ lí thuyết (như minh hoạ về việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề xây dựng định luật Bemoulli trình bày ờ phần đầu mục này và một số ví dụ minh hoạ trong phần sau, cách làm này còn giúp bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức lí thuyết trong vật lí hiện đại. Kết luận: Nội dung phần này đã Irả lời cho vấn đề đưa ra: — Hoạt động học tập vật lí đảm hảo tính khoa học là hoạt động nhận thức tuân Iheo những bước giải quyết vấn đề trong khoa học vật lí. - Có hai phương thức giải quyết vấn đề tùy thuộc vào vấn đề cần giải quyết lương tự như hai cách thức giải quyết vấn để trong vật lí cổ điển và vật lí hiện đại. Tuy nhiên, kiên thức vật lí đích thực phái là sự phù hợp giữa các kiến thức có được từ phương thức giải quyết vấn đề phỏng theo con đường nghiên cứu thực nghiệm với các kiến thức có được từ phương thức giải quyết vấn để phỏng iheo con đường nghiên cứu lí thuyết. Đó là con đirờiig biện chứng của hoạt động nhận Ihức vật lí. Trong nghiên cứu khoa học vật lí, khó có thể tách bạch hai phương Ihức giải quyết vấn để một cách riêng rẽ mà các phương thức này nằm trong một tiến trình nhận thức khoa học, nó dựa vào nhau, bổ sung cho nhau. Có thể mô tà vắn tắt tiến 51 trình này bằng sơ đồ: đề xuát vấn đề - suy đoán giái p h áp và khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm - kiếm tra, vận dụng kết quá. - Dạy học Vật lí có thể sử dụng cả hai phương thức giải quyết vân để trong khoa học vật lí nếu chú ý đến sự phù hợp của chúng với kiến thức cần dạy và với đối tượng học sinh. - Khi tham gia vào hoạt động học tập được tổ chức phỏng theo hai phương thức hoạt động nhận thức cơ bản trong vật lí, học sinh sẽ được bồi dưỡng các phương pháp nhận thức phổ biến, sẽ lĩnh hội được phương thức tư duy khoa học cùng với quá trình xây dựng kiến thức, được rèn luyện tất cả các thao tác tư duy vì thế tư duy có cơ hội phát triển. Có nghĩa là có thể đạt tới hẩu hết các mục tiêu giáo dục môn học với viộc tổ chức hoạt động học tập cho học sinh đáp ứng các yêu cầu của nhận thức luận khoa học và phù hợp với đối tượng học sinh. 2.3. Các phương pháp nhận thức phổ biến trong khoa học vật lí và việc vận dụng vào quá trình dạy học vật lí Cùng với việc trang bị cho học sinh những kiến thức vật lí cơ bản và các kĩ năng cần thiết, mục tiêu của môn học Vật lí cũng là bồi dưỡng cho họ một số phương pháp nhận thức phổ biến. Vậy, vấn để đặt ra là: - Các phương pháp nhân thức phổ biến có thể và cần phải bồi dưỡng cho học sinh là gì? Dạy học vật lí như thế nào thì có thể bồi dưỡng các phương pháp nhận thức này cho học sinh? 2.3.1. Phương pháp thực nghiệm trong vật li và việc vận dụng vào dạy học vật lí 2.3.1.1. Khái niệm chung a. Định ngliĩu: Phương pháp thực nghiệm (PPTN) là phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên bầng cách chù động tác động lên các đối tượng nghiên cứu nhằm: - Tạo ra những điều kiện xác định xem đối tượng, hiện tượng biển đổi như thế nào, - Thay đổi điều kiện để xem đối tượng, hiện tượng biến đổi thế nào. Có thể nói: PPTN là phương pháp thu lượm thông tin từ đối tượng nghiên cứu bằng cách sắp đặt các sự kiện sao cho chúng bộc lộ tính quy luật cùa chúng. b. Vị trí cùa phương pháp tliực nghiệm tronq chu trìnli nhận thức tliực tại kliáclì quan 1 Vậy trong chu trình nhận thức, phương pháp thực nghiệm nằm ở khâu nào trong chuỗi những quá trình nhận thức không khép kín sau? 52 Từ một thực tại (các đối tượng, hiện tượng cụ thể) người ta xây dựng được lí thuyết tương ứng (bao gồm một hệ thống các khái niệm về thực tại cần nghiên cứu gắn bó với nhau trong một mô hình hoặc trong các định luật vật lí nhất định), rồi từ một lí thuyết đã được xây dựng người ta trở về một phạm vi thực nghiệm rộng hơn (lí thuyết vận dụng để giải thích và tiên đoán các hiện tượng trong thực tại lớn hơn thực tại nghiên cứu ban đầu: quá trình 1-1', l'- 2 , 2-2'...), phạm vi thực nghiệm ấy cùng với lí thuyết ban đầu lại là cơ sở cho những nghiên cứu bổ sung, mở rộng lí thuyết... Quá trình này diẽn ra một cách liên tục, qua đó con người ngày càng hiểu biết thực tiễn một cách sâu sắc hơn, bàn chất hơn, đa dạng hơn, rộng lớn hon bằng những lí thuyết ngày càng tổng quái và có phạm vi sử dụng ngày càng rộng. Trong chuỗi quá trình nhận thức này nếu quan niệm phương pháp thực nghiệm (PPTN) là bắt đầu từ sự quan sát, phân tích hiện tượng, đề xuất ra các giả thuyết đến tiến hành thí nghiệm, xừ lí kết quà và hình thành lí thuyết, thậm chí cả khâu kiểm tra lí thuyết bằng thực nghiệm mới thì quan niệm này là sự quá đề cao PPTN. Nếu quan niệm ràng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyế; có sẵn và xử lí kết quả thí nghiệm thì PPTN chỉ còn là những thủ thuật hay phưmg pháp thực hành thì lại chưa đánh giá đúng vai Irò của PPTN trong khoa học vật lí. Sơ đồ sau chỉ ra vị trí của phương pháp thực nghiệm trong quá trình nhận thức thực tại khách quan: ĩ ơ đ ố 4 : Vị trí của phương pháp thực nghiệm trong quá trình nhận thức 53 ( '. Các bước cơ bản cùa phương pháp thực nghiệm + Một cách hiểu quen thuộc về PPTN trong vật lí cổ điên: - Quan sát hiện tương trong mối quan hệ phức tạp, đa dạng và biến đổi không ngùng, - Tách các mặt cần nghiên cứu (các tính chất, đặc diêm, các môi quan hệ,...), tạo ra những hiện tượng dưới dạng thuần khiết (tạo ra những điéu kiện tác động, chủ động) để những đặc điểm, tính chất hoặc quy luật nghiên cứu nổi lẽn còn các tính chất khác, quy luật khác trờ nên thứ yếu, - Quan sát thực nghiệm, đo đạc các đại lượng vật lí đặc trirng, - So sánh các quá trình biến đổi trong những điểu kiện xác định, chủ động thay đổi điểu kiện để làm rõ tính chất, quy luật. + Phương pháp thực nghiệm trong vật lí hiện đại: Tuy nhiên, với sự ra đời của vật lí học hiện đại các nghiên cứu cùa vật lí thực nghiệm hầu như không còn bắt đầu từ nghiên cứu trực tiếp m ột đối tượng, hiện tượng khách quan, từ những nhiệm vụ nghiên cứu đưa đến một cách ngẫu nhiên, tình cờ mà luôn xuất phát từ nhu cầu kiểm chứng một hệ quá nào đó được tiên đoán từ một thuyết (hay một giả thuyết khoa học nào đó) nhằm để khẳng định hay phủ định kết quả nghiên cứu lí thuyết. Các thí nghiệm trong vật lí hiện đại vì thê thường không có mối liên hệ trực tiếp với một thực tại đích thực nào, chúng là kết quả của sự sáng tạo, mục đích của chúng là đưa các giả thuyết khoa học, các hệ quả của các lí thuyết vào thử thách. V í dụ: - Theo mẫu nguyên tử của Rutherford thì có thể suy ra hệ quả là: các nguyên từ (vì thế là vật chất) không bển vững vì các electron chuyển động trong nguyên tử sẽ mất dần năng lượng và nhanh chóng “rơi vào” hạt nhân, hơn nữa, trong quá trình chuyên động chúng sẽ liên tục bức xạ nên phố nguyên tử ghi nhận được phái là phổ liên tục. Thí nghiêm đê ghi nhận phổ nguyên tử cùa các chất cho thấy phổ bức xạ cùa nguyên tử là phổ gián đoạn. Mẫu hành tinh của nguyên lừ cần được xem xét lại. - Các phương trình Maxwell về trường điện từ cho phép tiên đoán một hệ quả quan trọng: ánh sáng là sóng điện từ. Hert đã dày công chế tạo và Ihực hiện nhiều thí nghiệm đế xác nhận bản chất điện từ của ánh sáng, lí thuyết Maxwell được xác nhận,... Như vậy mỗi thực nghiệm luôn có một lí thuyết dẫn đường, đồng thời kêì quả nghiên cứu thực nghiệm là cơ sở đê phát triển các lí thuyết. Thí nghiệm theo quan niệm này có vị trí xác định trong quá trình sau: 54 - Xuất phát từ một giá thuyết khoa học hay một hệ quả suy đoán từ một lí thuyết đã có xuất hiện nhu cáu cần phải kiểm chứng, - Xác lập phươns án thực nghiệm để kiếm chứng giả thuyết hay hệ quả, - Lựa chọn, tìm tòi, sáng chế ra các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm cần thiết để hiện thực hoá phương án thiết kế, - Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, - Cải tiến, lập lại thí nghiệm sao cho kết quả đáng tin cậy nhất, - Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết, hệ quả và đưa ra kết luận, - Chờ đợi sự nhất trí của các nhà khoa học khác. Khi kết quả được thừa nhận nó Irờ thành một sự kiện thực nghiệm giúp cho sự khẳng định một thuyết hay ngược lại, nó đưa một thuyết vào thứ thách. * PPTN có mặt chù quan và khách quan - Chứ quan: Nghiên cứu có mục đích, chú động quan sát, chú động áp đặt những điều kiện tác động, chú động thay đổi chúng, chù động lựa chọn phương pháp tiến hành thí nghiệm... - Khách quan: Phải trung thành và khách quan với kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu phải dược ihực tế kiểm nghiệm. Tính khách quan cùa kết quả thực nghiêm là ở chỗ, kết quả thực nghiệm phải được cộng đồng các nhà khoa học đổng thời thừa nhận. Kết quả nghiên cứu thực nghiêm còn đúng cho đến khi chưa có hiện tượng hay sự kiện khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với nó. 2.3.1.2. Vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí Phương pháp thực nghiệm là phương pháp cơ bán đế thiết lập các quan hệ nhân quả trong vật lí. Vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí thực chàt là tổ chức các hoạt động nhận thức phỏng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí. Với cách làm đó sẽ góp phần phát huy óc sáng tạo cùa học sinh: Khi nêu ra các giá thuyêt, khi cụ thế hoá giá thuyết băng suy luận toán học, khi thiết k ế các phương án thí nghiệm học sinh phải sử dụng tư duy suy luận, trí tường tượng và óc sáng tạo. Kết luận: Nếu chỉ quan tâm đến bản thân thí nghiệm vật lí không phải là cách để bổi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm. Tổ chức hoại động học tập phỏng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí là cùng với việc lĩnh hội kiến thức, học sinh được bồi (.lưỡng phương pháp thực nghiệm. 55 2.3.2. Phương pháp tương tự trong vật lí và việc vận dụng vào dạy học vật lí (Là phương pháp được sử dụng đế xây dựng giả thuyết khoa học, suy đoán hệ quả từ các lí thuyết). 2.3.2.1. Khái niệm chung Phương pháp tương tự lủ phươiig pháp Iiltận thức (PPNT) dựa vào sự giống nhau ờ một số phần (tính chất hoặc mối quan hệ) của các sự vật, hiện tượng mà người ta đem kết luận về sự vật hiện tượng này gán cho sự vật, hiện tượng khác (tức là chuyển những thông tin của đối tượng, hiện tượng này sang cho đối tượng, hiện tượng khác). Có thể áp dụng sự tương tự cho nhiều mặt, nhiều khía cạnh khác nhau của các đối tượng, hiện tượng, có thể tương tự giữa hình thức bên ngoài, giữa các tính chất riêng biột, giữa các điều kiện, các diễn biến cùa chúng. Sự tương tự không chỉ ờ mặt bên ngoài mà còn ờ bàn chất bên trong của sự vật, hiện tượng. Nó có nguyên nhân sâu xa là sự thông nhất vể bản chất cùa các sự vật hiện tượng, sự thống nhất cùa tính tổng quát của các quy luật chi phối chúng. Các kết luận rút ra từ phương pháp tương tự chỉ có tính già thuyết, vì vậy đây là phương pháp cơ bản để xây dựng giả thuyết (việc xây dụng các mô hình lí tường trong vật lí sử dụng phổ biến phương pháp nhận thức này). Nhận thức khoa học chỉ có được sau khi có sự kiểm chứng các giả thuyết xây dựng nhờ phương pháp tương tự. V í dụ vê sự tương tự: * Sự tương tự giữa thế giới vi mò và vĩ mô cho phép xây dựng mô hình cấu tạo vật chất, * Sự lương tự giữa các lực duy trì chuyên động của các hành tinh trong hệ Mặt Trời và lực tĩnh điện cho phép xây dựng mồ hình mẫu hành tinh nguyên tử: + C ơ sở tliực tế: Kết quả nghiên cứu động học, động lực học các hành tinh trong hệ Mặt Trời. + Cơ sở thực t ế mái: Kết quả nghiên cứu thực nghiêm hiện tượng tán xạ của Rutherford, kết quả nghiên cứu về electron, vể hiện lượng phóng xạ,... + Yểu tô'tương đồng : - Sự giống nhau cùa quy luật động lực học: sự giống nhau về hình thức giữa biểu thức cùa lực hấp dẫn và lực Coulomb (tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách), - Sự chênh lệch về mật kích thước và khối lượng của các hành tinh và Mặt Trời, cùa các electron SO với nguyên tử, 56 — Tính bền vững của hệ thống Mặt Trời và nguyên tử. Đó là các cơ sở xây dựng mẫu hành tinh của nguyên tử bằng phương pháp tirơng tự. Có thê tóm tắt suy luận tirơng tự nlur sau: - Suy luận tương tự từ sự giống nhau về các dấu hiệu xác định của hai hay nhiều dối tượng: - Suy luân tương tự về các tính chất của các đại lượng: Ví dụ: Ánh sáng có các tính chất lan truyền theo mọi hướng, phản xạ, khúc xạ, Âm là sóng và ánh sáng cũng là sóng, vậy âm cũng có tính chất phàn xạ, khúc xạ. — Suy luận về sự tương tự các mối quan hệ giữa các đại lượng: ơ đây í/ có th ể lù m ối c/nan liệ nliân quà (các nguyên nhân cùng loại trong những điều kiện như nhau có thê gây ra các kết quả cùng loại: Tương tác giữa kim nam châm với kim nam châm và kim nam châm với dòng điện cho kết quả tương tự là kim nam châm bị lệch, từ đó dẫn đến tương tự nguyên nhân: dòng điện cũng tạo ra xung quanh nó một từ trường). q cũ MỊ ló thể lù m ối quan hệ mục đích - phương tiện (C là phương tiện hoặc mục đích của A: Các tính châì tạo ảnh của thấu kính và gương cầu lõm trong 57 những điều kiện giống nhau là giống nhau, ta đã biết thấu kính hội tụ có thề làm vật kính cùa kính thiên vãn, vậy gương cầu lõm cũng có thể làm vật kính của kính thiên văn). q CŨIHỊ có th ể là quan hệ m ô liìnli (C là mô hình đại diện của A) í/ cũng có thẻ là m ối quan liệ điều kiện (C là điểu kiện cho A xuất hiện). 2.3.2.2. Vận dụng phương pháp tương tự trong dạy học Vật lí Tương tự là phương pháp nhận thức rất phổ biến trong khoa học, phép tương tự được sử dụng rộng rãi ở mọi mức độ, mọi cấp học với mọi lứa tuổi. Hiểu về phép tương tự như một phương pháp nhận thức khoa học giúp học sinh sử dụng nó vào nhận thức nói chung và nhận thức học tập nói riêng m ột cách đúng đắn. Trong học tập vật lí phương pháp tương tự được sử dụng vào hai mục đích: a) Vận dụng kiếiì thức mới vào giải thích cúc hiện titợiig khác với các hiện tượng, mà nhờ nghiên cứu chúng kiến thức mới được xây dựng để mờ rộng phạm vi hiểu biết của học sinh (nghĩa là sử dụng phương pháp tương tự vào hoạt động nhận thức), tức là xét xem các hiện tượng mới cần tìm hiểu có thoả mãn những điểu kiện tương tự về một tính chất hay một mối quan hệ đã biết với đối tượng, hiện tượng đã biết hay không để đưa ra nhận định đúng về đối tượng, hiện tượng mới. Vi dụ: - Xem hệ đang nghiên cứu có thoả mãn điều kiện bảo toàn cơ năng hay không, - Xem nước - là một chất lỏng phổ biến, có tuân theo quy luật giãn nờ theo nhiệt độ hay không,...). b) Vận dụng phương pliáp tươiiq tự (tể xây ditiìg kiến thức mới, tức là vận dụng chức năng tiên đoán của mô hình (sử dụng vào hoạt động tư duy, xây dựng, sáng tạo hiểu biết mới), mục đích này thể hiện rõ giá trị tiên đoán to lớn cùa phương pháp tương tự. V í dụ: - Tiên đoán sự tương tự giữa quy luật động lực học của chuyển động của các điện tích trong điện trường và của chuyên động của các chất điểm trong trường trọng lực để xây dụng các khái niệm mới trong tĩnh điện (công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế từ các khái niện công cơ học, thế năng,...). - Từ mỏ hình đường sức của điện tích, xây dựng mô hình đường cảm ứng từ, xác lập các đại lượng đặc trưng cho từ trường tĩnh và các quy luật biến đổi của chúng bằng sự tương tự với việc xây dựng các đại lượng tương ứng trong điện trường tĩnh. - Từ mô hình toán học của dao động của sóng cơ bằng sự tương tự để xây dựng mô hình toán học của các dao động của sóng âm, dao động điện,... 58 Các kiến thức vật lí phổ thông là những kiến thức cơ bản, quan trọng làm cơ sớ cho học sinh thực hiện sự tương tự đê giải quyết những vấn dề trong tlụrc tiễn và trong lư duy ở các bậc học cao hơn. Phương pháp tương tự buộc học sinh sử dụng kiến thức đã học trước đó, đưa chúng vào hệ thống mới hữu dụng hem, tinh gián hơn nên bển vững hơn. Vì vậy, khi xây dựng và vận dụng kiến thức ờ phổ thõng cần sử dụng rộng rãi phương pháp tương tự. Phương pháp lương tự có thê sử dụng ờ nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học, đặc biệt là khi xây dựng kiến thức mới. Ví dụ: - Sử dụng phương pháp tương tự trong dạy học các kiến thức về tính chất của chất lóng khi đã có những hiếu biết cần thiết vể chất khí. - Xét tính chất của ảnh qua thấu kính trên cơ sở sự tương tự cùa thấu kính và gương cầu lõm khi đã biết tính chấl của ảnh qua gương cầu lõm. - Xét tính chất sóng của âm trên cơ sờ sự tương tự của nó với sóng nước. - Xét dao động điện trên cơ sờ sự tương tự của nó với dao động cơ. Ví (In: Dạy vể Dao động điện từ - Đối tượiiq dữ biết: Dao động cơ học của con lắc lò xo: X + X — = 0 -» x = Asin(o)t + cp) ( 1 ) m Theo đó li độ X biến ihiên tuẩn hoàn hình sin với chu kì: - Đối rượiHỊ ngliiên cứu: Mạch có tụ điện và cuộn cảm Xél quá trình phóng điện của tụ trong mạch LC (coi R = 0) khi đã dược nạp điện: Lập phương trình biểu diễn sự biến thiên của q: (2) Vì (2) có dạng giống (1) nên bằng suy luận lương tự có: q = q„ sin(d)t + (p) với (ú = —» T = Các biểu Ihức trên không thể kiểm chứng bằng thực nghiệm, chỉ là kết quả của suy luận toán học. Vì i = — —> 1 = 1, sin(o)t+(p) (3) Kết quả này có thế kiểm tra bằng dao động kí điện tử. 59 Ta nhận ra các cặp đại lượng tirơng ứng (có vai trò tương tự nhau trong dao động cơ và dao động điện): (li độ x) X ■*— ------ ‘1 (điện tích) (vân tốc) x ’ — -----► q ’ (cường độ dòng điện) (khối lượng) m - — ------ L (độ tự cảm) (độ cứng lò xo) k —1c(nghịch đáo điện dung) (lực) F — ------► u (hiệu điện thế) (động năng)1— mv ■*— 2------- - L i 2 2(năng lượng iừ) 1 , q (thế năng) - kx — 2’ 2 Ơ (năng lượng điện) Các định luật tương ứng: (Đinh luât II Newton) F = m a ■*---------► u = L (Đinh luât cám ứng điên từ) dt (Định luật bảo toàn (Định luật bào toàn năng cơ năng) lượng điện từ) 2.3.3. Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng và việc vận dụng vào dạy vật lí 2.3.3.1. Thí nghiệm tưởng tượng trong vật li học Đó là phương pháp phân tích logic các hành vi của một đối tượng, hiện tượng thực hoặc không thể có trong thực tế (ví dụ: thí nghiệm với một vật không chịu tác dụng của mội lực nào, thí nghiệm với chuyển động không ma sát, thí nghiệm trên một mô hình biểu tượng), vì vậy có 3 loại thí nghiệm tường lượng: ti) Tlií nghiệm tưởng tiỉợiig tiền thí nghiệm thật Xây dựng, lựa chọn trong các phương án thí nghiệm, thiết bị. dụng cụ và điểu kiện thí nghiệm trước khi tiến hành thí nghiệm thật. h) Tlií nghiệm lí tirởiiẹ Thực chất là các thao tác tư duy logic chứ không phải một phương pháp nghiên cứu khách quan. Tính chất ihực nghiệm cùa nó là ờ chỗ: nó có mối quan hệ chặt chẽ với thí nghiệm thực, là sự ngoại suy cùa thí nghiệm thực. Trong trường h ợ p giói h ạ n lí tưởng n ó p h á i trở thành th í nghiệm thực (chuyến động không IĨ11I sát, thí nghiệm trong điều kiện vật chuyển động với vận tốc gẩn bằng vận tốc ánh sáng...). 60 (■) Thí nqhiệm rưàiiỊỊ tượng rliiiần túy Là thao tác tư duy logic thuần tuý lí thuyết dirợc thực hiện trên các mô hình lí tưởng (đặc biệt là mô hình biêu tượng). Tính chất thực nghiệm của nó ihể hiện ớ chỗ: những điều kiện, những định luật chi phối hành vi của mô hình cũng là những điều kiện định luật thực nghiệm chi phối hành vi của đối tượng thật (ví dụ: chuyên động của các phân tử tuân Iheo các quy luật động lực học cùa chất điểm, các định luật chi phối chuyển dộng phân tử là các đinh luật động lực học và định luật báo toàn ĩrong cơ học). Phương pháp thí nghiệm tường tượng có vai trò to lớn trong khoa học, trong nhận thức nói chung. Nó là một phương pháp sáng tạo khoa học, là thí nghiệm tưởng tượng và là giai đoạn khóng thể thiêu của hoạt động nhận thức khoa học. 2.3.3.2. Các mức độ vận dụng phương pháp thí nghiệm tưởng tượng vào dạy học vật li Trong hoạt động nhận thức, thí nghiệm tường tượng cũng là một giai đoạn không thể bỏ qua: - Thè hiện tính độc lập cao trong hoạt động nhận thức, - Góp phđn rất quan trọng trong việc phát huy trí tường tượng, trực giác nhạy bén và óc sáng tạo của học sinh, - Làm cho hoạt động nhận thức của học sinh không bị gián đoạn... Tuy nhiên trong dạy học truyền thống, thí nghiệm tường tượng còn là một phương pháp nhận thức ít được sử dụng. Dưới đày đưa ra các mức độ sử dụng thí nghiệm tường tượng trong dạy học vật lí. * Mức độ 1: Học sinh được giáo viên phân tích mục đích cùa các thí nghiệm đơn giản Irong bài học dể hiểu mục đích cùa thí nghiệm, hiểu tại sao người ta lựa chọn phưưng án thí nghiệm như vậy đê’ xác định một đại lượng vật lí thực nghiệm hoặc một mối quan hệ thực nghiêm giữa các đại lượng đó. Ví ihi: - Các thí nghiệm đơn gián như xác lập quy tăc cân băng cùa một vật có trục quay cố định: Đê học sinh hiểu phương án thí nghiệm trong SGK giáo viên phân tích mục đích thí nghiệm: Khi mọt vật có trục quay cố định đang ờ trạng thái càn bàng, nếu tác dụng vào nó một lực (có giá không đi qua trục quay), lực sẽ có tác dụng làm cho vật quay, để biết tác dụng ]àm quay bầng bao nhiêu ta phái tác dụng vào nó một lực như thế nào đê nó trớ lại trạng thái cân bằng ban đầu, nói cách khác, phái SO sánh các tác dụng làm quay sao cho vật cân bàng... - Kiểm chứng các kiến thức (định luật, quy tắc...) cơ học đòi hỏi xác định gia tốc, vận tốc tức thời, lực tương tác... (Định luật III Newton, định luật bào toàn động lượng...) cần phân tích để học sinh thấy rằng việc xác định các đại lượng vật 61 lí liên quan đến đại lượng này cuối cùng đều phải quy về các phép đo quãng đường và thời gian. Vì thế rất cần h p - # - P T T T H phải thực hiện các thí nghiệm Hinh 2.10 sao cho trước hay sau khi các vật tương tác với nhau chúng phải chuyên động đểu. Trong cơ học có hai cách để tạo ra chuyển động đều, một là khử ma sát (hình 2 .1 0): mặt phẳng thật nhẵn, xe chạy thật bon, dùng đệm không khí...), hai là nâng các vật tương tác lên một độ cao nhất định SO với bàn thí nghiêm, bố trí đế các vật văng ra theo phưcmg ngang sau khi tương tác. Khi đó đo tầm xa cho phép xác định thành phần vận tốc của chuyên động đều theo phương ngang. Đó cũng là vận tổc của các vật ờ thời điểm trước hay sau tương tác. — Các thí nghiệm phức tạp nhờ các thí nghiệm kiểm chứng hệ quả cùa các lí thuyết vật lí như thí nghiệm về hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, phân cực ánh sáng, thí nghiệm ghi nhận phổ phân tử, thí nghiêm về tính chất điện từ cùa ánh sáng... giáo viên phân tích mục đích thí nghiệm và sau đó phân tích thí nghiệm để thấy rằng những thí nghiệm như thế có thể đại được các mục đích... * Mức độ 2: Học sinh tham gia vào việc xây dựng (bằng trí tường tượng) các phương án (mang tính nguyên tắc) thể hiện nhàm kiểm chứng các giả thuyết đơn giản. V í dụ: Một vật khi chịu tác dụng của hai lực song song có thể thay thế bằng một lực tổng hợp sao cho lực tổng hợp gây ra hiệu quả giống hệt như các lực thành phần. Câu hỏi thể hiện mục đích thí nghiêm được nêu ra: Vậy lực tổng hợp có phương, chiều, điểm đặt và độ lớn như thế nào SO với các lực thành phần? Học sinh và giáo viên phân tích trạng thái của vật khi chịu tác dụng của hai lực song song và nhận định rằng để giải đáp câu hỏi này cần phải tác dụng vào vật một lục sao cho vật trờ về trạng thái cân hằng ban đầu, khi đó có thể nói rằng lực này cùng phương, ngược chiều, cùng điểm đặt và có độ lớn bằng lực tổng hợp. * Mức độ 3: Học sinh xây dựng các phương án thí nghiệm kiểm chứng các hệ quà một cách thực tiễn hơn: xây dựng phương án có tính nguyên tắc, lựa chọn các dụng cụ đo, các thiết bị thí nghiệm phù hợp (hình 2 .1 1 ). 62 V i dụ: Từ thí nghiệm trên học sinh có thế liếp tục thiết kê phương án thí nghiệm và chọn ra phương án tối ưu. Ớ vị trí A B, thanh càn bằng bời tác dụng cân bằng của các lực: P, + p, + F, + F, = 0 (F |, F; là tác dụng cùa các dây treo lên thanh AB) Sau khi thay p, và p, bằng p Ihanh vãn cân bàng có vị trí AB, nghĩa là: p + F, + F, = 0 , vậy suy ra p = p, + P, * Mức độ 4: Học sinh tham gia vào xây dựng các phương án thí nghiệm lí tướng hoặc các thí nghiệm tưởng tượng thuẩn tuý bằng cách từng bước tiến hành các thao tác tư duy lí thuyết: phân tích logic đối lượng hoặc mô hình trên cơ sờ sử dụng các kiến thức đã có. Ví (III: - Học sinh phân tích trong suy luận hành vi của các phân tử chất khí khi chúng bị nhốt trong một cái bình và bị nung nóng, tìr đó suy ra răng tác dụng của các phân tử lên đáy bình và thành bình tăng lên khi nhiệt độ tăng, nghĩa là áp suất của khối khí tỉ lệ với nhiệt độ khi Ihế tích giữ nguyên... - Học sinh tham gia xây dựng phương án thí nghiệm kiểm chứng định luật Bernoulli (xem lại mục 2.2.2.2). 2.3.4. Phương pháp mó hình trong vật lí và việc vận dụng vào dạy học vật lí 2.3.4.1. Mô hình trong vật li th ể mới, thể hiện người học có thê viết, nói được chủ để cũ với bố cục mới, hợp lí, đề xuất được kế hoạch, phương án giái quyết các vấn đề phức tạp sau khi phân tích chúng bằng kiến thức đã có. Kiến thức ờ trình độ này thểliiện trình độ sáng tạo nhất định. - Đánh giá Kiến thức ờ trình độ này thê hiện ờ khả năng phán xét giá trị hoặc sử dụng thông tin theo những tiêu chí thích hợp... Để tìm phương án giải quyết vấn đề tối ưu người học phải biết phê phán, đánh giá kết quả và quá trình giải quyết vấn để trước đó. - Sáng tạo Kiến thức ở trình độ sáng tạo thể hiện ở khả năng đưa ra các suy nghĩ và ý tường khác nhau, không đơn điệu, quen thuộc mà là các suy nghĩ mới. 2.4.1.2. K ĩ năng Lủ tổng hỢỊ) những thao tác, cử chỉ pliối liỢỊ) một cách liỢỊ) lí nhằm đàm bào hủnli động đạt kết quả cao với sự tiêu hao năng lượng tinh thần và cơ bắp ít nliút trong nhữiiíỊ điều kiện nhất định, (hay kĩ năng là tính sẵn sàng để thực hiện hành động một cách nhanh nhất, ít mệl mỏi nhất trên cơ sờ những tri thức đã lĩnh hội và các hoạt động thực tiễn trước đó). Kĩ năng là hành động có ý thức trong đó tiềm ẩn các biện pliúp để đạt được mục đích (phương thức hành động). Kĩ năng bộc lộ sự chín muồi của các phẩm chất và năng lực, kĩ năng có tiền đề vật chất (não bộ và hoạt động của nó, hệ thần kinh, cơ bắp...), kĩ năng có được qua rèn luyện các hoạt động có ý thức và có mục đích, hoạt động là điều kiện để rèn luyện kĩ năng, đồng thời mức độ hoàn thiện của kĩ năng biổu hiện cụ thổ qua hoạt động. * Biểu hiện cùa kĩnăníỊ - Tính đúng đắn khi thực hiện hành động, - Chất lượng của các kết quả của hành động, - Tốc độ thực hiện và hiệu quả của hành động, - Mức độ ít mệt mỏi khi thực hiên hành động, - Cách thức, phương thức tiến hành hành động, Kĩ năng càng thành thạo thì tốc độ của hành động càng nhanh, độ chuẩn xác và chất lượng của hành động càng cao, phương thức tiến hành càng đúng và càng ít mệt mỏi. 76 2.4.1.3. K ĩ xảo Là sự tliực hiện một cách tự ílộn's' lioá một vùi phần d id hành động luiy toàn bộ hành độnq. K ĩ xảo dại dược bởi sự lặp lại nhiêu lần Iiliữnq liànli dộnq tương tự. Dấu hiệu của kĩ xào là sự thực hiện một hay một số hành động trong những điểu kiện ổn định kliông vần có sự tham gia vù kiểm tra cùa ỷ thức. KT xào làm cho việc thực hiện hành động nhẹ nhàng hơn, nhanh hơn, chất lượng hơn. KT xảo có nhược điểm là có tính bền vững ngay cả khi các điểu kiện thực hiện hành động đã biến đổi, khi đó nó trở thành trờ lực của hoạt động (khác với thói quen, kĩ xáo được rèn luyện có mục đích). * Biếu hiện của k ĩ xảo - Tính chính xác của việc thực hiện hành động, - Tính bén vững, - Tốc độ và sự nhẹ nhàng khi thực hiện hành động, - Chất lượng cùa kết quả của hành động, Những kĩ năng tiến hành thí nghiệm vật lí (sử dụng các dụng cụ đo lường, các thiết bị kĩ thuật, đo đạc, tính toán, xử lí kết quả thí nghiệm,...), các kĩ năng giao tiếp như nói, viết, vẽ... nhũng kĩ xảo về an toàn cho người và phương tiện kĩ thuật, kĩ xảo sử dụng một số dụng cụ đo lường, thiết bị kĩ thuật phổ biến... là những kĩ năng, kĩ xảo đặc thù rất cần thiết đê tiến hành thuận lợi, nhanh chóng các hoạt dộng nhận thức học tập vật lí. Học sinh cần được rèn luyện để có được những kĩ năng, kĩ xảo này. 2.4.2. Sản phẩm trúu tượng của hoạt dộng học tập: Nhân cách Giáo dục có mục đích cao nhất là hướng tới hoàn thiện nhân cách theo một mô hình định sẩn. Cấu trúc của nhân cách có thế coi là gồm hai thành tố chủ yếu: phẩm cliất và núng lực (hay theo quan niệm quen thuộc: gổm kiến thức, kĩ năng và thái độ). Hệ thống kĩ năng, xét cho cùng là biểu hiện cụ thể, biểu hiện ra bên ngoài của phẩm chất và năng lực, cùa tính thống nhất giữa phẩm chất và năng lực (vì phẩm chất, năng lực vốn là cái tiềm ẩn, trừu tượng), đồng thời nó cũng là nhũng hành động cụ thê góp phần bồi dưỡng phẩm chất và năng lực. Phẩm chấl và năng lực theo quan niệm cấu trúc này không còn là trừu tượng, nó được biểu hiện và được rèn luyện thông qua hệ Ihống kĩ năng rất cụ thê mà việc dạy — học hướng tới. Hệ thống k ĩ nũng vì th ế có thê coi lử nũng lực hiểu hiện troníỊ cúc tình huống I II tliẽ . 77 2.4.3. Cơ sở của sự lĩnh hội tri thúc và các phương thúc hoạt dộng, phương thức tư duy Lĩnh hội tri thức và phương thức hoạt động là hai trong nhiều mục tiêu cơ bản của dạy học vật lí. Vậy làm thế nào để học sinh lĩnh hội tri thức và phương thức hoạt động? 2.4.3.1. Sự lĩnh hội tri thức Lĩnh hội tri thức (được hiểu như hệ Ihống khái niệm và tri thức về các phương thức hành động) !à sự hoà nhập tri thức mới với tri thức đã có. Đó là sự chuyển hoá tri thức, kinh nghiệm của nhan loại thành tài sản của cá nhãn. a) Tri tlìức I II tliể (sự kiện được biểu hiện ra bên ngoài): thuận lợi cho tri giác và ghi nhớ (không ghi nhớ thì không có bất cứ lĩnh hội nào). Ghi nhớ: Ghi nhớ theo quan điểm dưới đây khác vể cơ bàn với quan niệm phổ biến hiện nay: - Lĩnh hội trong quá trình tìm tòi giúp ghi nhớ (ốt hơn, - Nội dung ghi nhớ càng mạnh mẽ, đa dạng thì giúp ghi nhớ càng vững chắc, chính xác, - Sử dụng tri thức vào các tình huống khác giúp củng cố ghi nhớ, - Sự lĩnh hội và sử dụng tri thức đểu giúp tri thức ghi nhớ sắp xếp trật tự, gán kết một cách logic, hệ ihống, chọn lọc và tinh giản, - Lĩnh hội tri thức không phủi là học thuộc lòng không có mục đích, Tri thức càng cụ thể thì chỗ dựa của kinh nghiệm cảm tính càng lớn, thông (in nhận được càng bị hạn chế. b) Tri tliức kliúi quát, trừu tiíợiig Tiền để của hoạt động khái quát là các tri thức cụ thể tích luỹ được. Tri thức khái quát, trừu tượng trong vật lí là các khái niệm, định luật, tiên để, lí thuyết... vật lí. Mục tiêu nhận thức của việc dạy học vật lí là trang bị hệ thống tri thức trừu tượng và khái quát ở mức độ phù hợp, chúng là sản phẩm của tư duy. Khi có một hệ thống tri thức trừu tượng hoàn chỉnh thì chính nó lại trờ (hành cái cụ thể của tư duy, là công cụ mạnh mẽ để tư duy (là công cụ hữu hiệu đê giải thích và tiên đoán thực tại khách quan). Xu thế những năm gần đây là lĩnh hội tài liệu học từ cái chung, từ mô hình của sự vật, hiện lượng. Đây là xu hướng tiến bộ, nhưng vẫn cần phái đặt trên nền tảng là cái tri thức cụ thể được khái quát bằng con đường quy nạp (mỗi khái niệm là sản phẩm của tư duy trừu tượng và khái quát, nó Ihực sự là trìai tượng với người học khi chúng đứng cách biệt, riêng lẻ, chúng khòng giúp ích gì cho việc giải quyết vấn đề, nhưng một hệ thông khái niệm lại là công cụ đế giái quyết vấn để, vì thế nó là cái cụ thê trong tư duy). 78 Cụ thế (cám tính) T rừ u tượng (khái niệm, định nghĩa, định luật...) Cụ thế (trong tir duy) (hệ thống các khái niệm) 2.4.3.2. Sự lĩnh hội phương thức hoạt động Phương thức hoạt động là lĩnh vực đặc biệt của hoạt động học. Các phương thức hoạt dộng lĩnh hội dưực là cơ sờ dé hìr.li thành kĩ năng, kĩ xảo (trí tuệ và thực hành), là cơ sờ cho hoạt động độc lập, vì thê lĩnh hội phương thức hoạt động trong quá trình học lập là mục tiêu quan trọng của dạy học những năm gần đây cùng với mục tiêu lĩnh hội tri thức. Chất lượng và hiệu quả của việc lĩnh hội tri thức và vận dụng tri thức liên quan đến chất lượng và hiệu quả của việc lĩnh hội phương thức hoạt động. Vậy làm thế nào đê học sinh lĩnh hội được phương thức hoạt động trong quá trình học tập? a) Sự lĩnh hội plntơiig thức lioạt độn ỉ; thực liànli (hoạt độn ẹ tay chân) Sự lĩnh hội hoạt động bén ngoài là cơ sờ hình thành các kĩ năng thực hành. Kĩ năng thực hành là yếu tố không thê thiếu trong cấu trúc của tất cả các loại năng lực, nó quyết định chất lượng và hiệu quả của việc thực hiện hoạt động. Phương thức hoạt động thực hành được lĩnh hội bằng việc lập lại nhiều lẩn các hành động được thiết lập theo một sơ đồ cơ sở định hướng đáp ứng các yêu cẩu ngày càng cao về mức độ hoàn thiện, vì thế nó là sản phẩm của việc học tập, rèn luyện có mục đích. * Cát trìnli (tộ Iiắm vữìiq phươntỊ tliức lioạt độnq thực hành (kĩIiănq) - Bắt chước: Quan sát và cố gắng lập lại một hành động nào đó. - Thao túc: Hoàn thành hành động nào đó theo chi dẫn. - Chuẩn lioú: Lặp lại hành động một cách chính xác, đúng đắn, nhịp nhàng, đôc lập không phái chí dẫn - Phối liợi>: Kết hợp nhiều kĩ năng (chuỗi hành động) theo trật tự xác định một cách nhịp nhàng, chính xác, ổn định (giải quyết vấn đề là hoạt động có sự phối hợp nhiều kĩ năng). - Tự độnq lioá: Hoàn thành một hay nhiều hành động một cách dễ dàng và trờ Ihành tự nhiên, không đòi hỏi một sự gắng sức về cơ bắp và trí tuệ. b) Sự lĩnli liội phương tliức hoạt cíộnq trí tuệ (pliươiig thức hoạt (íộnq tư duy - liànli động tri tuệ) Việc lĩnh hội phương thức hoạt động tư duy trong quá trình lĩnh hội tri thức mới có ý nghĩa quyết định sự phát triển trí tuệ cùa người học. Vì thế dạy học quan 79