Bồi dƣỡng tƣ duy cho học sinh trong dạy học vật lý với sự hỗ trợ của MVT
Tƣ duy trong dạy học vật lý
Tư duy vật lý là quá trình quan sát và phân tích các hiện tượng vật lý, giúp chia nhỏ những hiện tượng phức tạp thành các thành phần đơn giản Qua đó, nó xác lập mối quan hệ định tính và định lượng giữa các hiện tượng và đại lượng vật lý, từ đó dự đoán các hệ quả mới dựa trên các lý thuyết đã có Tư duy này còn cho phép vận dụng sáng tạo kiến thức vào thực tiễn.
Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng các định luật chi phối chúng lại đơn giản Mỗi hiện tượng thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố chồng chéo, dẫn đến kết quả tổng hợp cuối cùng Để hiểu rõ bản chất và quy luật của các hiện tượng tự nhiên, cần phân tích chúng thành những bộ phận hoặc giai đoạn mà chỉ bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, tốt nhất là một nguyên nhân duy nhất.
Việc xác định mối quan hệ, đặc tính và bản chất của các hiện tượng, đại lượng vật lý sẽ trở nên dễ dàng hơn cả về mặt định tính lẫn định lượng.
Quá trình tư duy vật lý có thể chia thành 4 giai đoạn:
- Tập hợp các sự kiện từ đó xây dựng mô hình của các sự kiện ấy
- Đề xuất giả thuyết hay xây dựng mô hình của các sự kiện
- Từ mô hình suy luận lôgic chặt chẽ hoặc dùng các công cụ của toán học để suy ra các hệ quả
- Dùng thực nghiệm để kiểm tra lại hệ quả [11]
Quá trình nghiên cứu vật lý của học sinh bao gồm nhiều phương pháp nhận thức và hình thức tư duy đa dạng, cùng với việc sử dụng các dụng cụ và thiết bị khác nhau Tuy nhiên, tư duy vật lý có thể được hiểu qua hai góc độ chính.
Tƣ duy lý thuyết là hình thức của tƣ duy lôgic và các thao tác tƣ duy
Tư duy lôgic là hình thức tư duy tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc và quy luật của logic học, giúp tránh sai lầm trong lập luận và phát hiện mâu thuẫn Nhờ đó, tư duy lôgic cho phép nhận thức đúng đắn về chân lý khách quan.
Quá trình tư duy bao gồm các thao tác trí tuệ quan trọng, được gọi là thao tác tư duy, bao gồm phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa và khái quát hóa Những thao tác này đóng vai trò then chốt trong việc hình thành và phát triển khả năng tư duy của con người.
Phân tích là quá trình sử dụng trí tuệ để tách rời các đối tượng tư duy thành những thuộc tính, bộ phận và mối liên hệ nhằm hiểu rõ hơn về chúng Thế giới khách quan xung quanh ta là một tổng thể phức tạp, nơi các sự vật và hiện tượng liên kết chặt chẽ với nhau, mỗi đối tượng đều có những bộ phận và giai đoạn riêng biệt với các dấu hiệu và thuộc tính khác nhau Để có được nhận thức đầy đủ về một sự vật, việc nghiên cứu và phân tích các mối quan hệ giữa các bộ phận là điều cần thiết.
Tổng hợp là thao tác tư duy giúp học sinh kết hợp các bộ phận đã phân tích thành một chỉnh thể hoàn chỉnh, diễn ra ngược với quá trình phân tích Qua đó, thao tác này giúp học sinh nhận thức về sự vật và hiện tượng vật lý một cách tổng quát hơn.
Phân tích và tổng hợp là hai thao tác tư duy liên kết chặt chẽ, không thể tách rời Phân tích cung cấp nền tảng cho tổng hợp; nếu không có phân tích, tổng hợp sẽ không thể diễn ra Tổng hợp chỉ có thể thực hiện khi có sự phân tích trước đó.
So sánh là quá trình suy nghĩ và lập luận nhằm xác định sự tương đồng và khác biệt giữa các sự vật, hiện tượng sau khi đã phân tích Qua đó, giúp học sinh hiểu rõ bản chất của chúng, từ đó nâng cao khả năng nhận thức vật lý Phân tích và tổng hợp thường diễn ra song song với so sánh; nhờ vào việc so sánh, học sinh có thể nhận ra sự khác biệt giữa các bộ phận và sử dụng thao tác tổng hợp để kết nối tất cả lại thành một thể thống nhất.
Trừu tượng hóa là quá trình tư duy mà học sinh sử dụng để phân tích và loại bỏ những yếu tố không cần thiết của sự vật hay hiện tượng, chỉ giữ lại những thuộc tính quan trọng cho việc hiểu biết.
Khái quát hóa là một quá trình trí tuệ, trong đó học sinh tổng hợp nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm hoặc loại dựa trên những thuộc tính và bản chất giống nhau Quá trình này giúp xác định mối quan hệ thống nhất và các quy luật chung giữa các đối tượng Kết quả của khái quát hóa là sự hiểu biết sâu sắc hơn về các đặc điểm chung của các nhóm đối tượng.
HS cái nhìn tổng quát về sự vật, hiện tƣợng vật lý
Tư duy thực hành là sự kết hợp linh hoạt giữa nhiều hành động tư duy và quá trình nhận thức vật lý, trong đó các thao tác và hành động hỗ trợ lẫn nhau một cách không thể tách rời Luôn được chỉ đạo bởi các thao tác trí tuệ của học sinh, tư duy thực hành đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập.
Tư duy thực hành được định hướng bởi tư duy lý thuyết.
Mối quan hệ tƣ duy vật lý với việc bồi dƣỡng năng lực nhận thức cho học sinh
Trong dạy học vật lý, giáo viên cần tổ chức quá trình tiếp thu kiến thức cho học sinh theo con đường biện chứng của nhận thức vật lý Mối quan hệ giữa tư duy vật lý và quá trình nhận thức là rất quan trọng để phát triển năng lực nhận thức Để học sinh thành công trong nhận thức vật lý, họ cần thành thạo các phương pháp nhận thức do giáo viên hướng dẫn và hình thành.
Phương pháp nhận thức vật lý là những phương pháp khoa học thiết yếu trong nghiên cứu vật lý nhằm xây dựng hệ thống kiến thức vững chắc Việc định hướng hoạt động nhận thức của học sinh theo con đường nhận thức khoa học, dựa trên lý thuyết "Vùng phát triển" của Vygotsky, có thể giúp bồi dưỡng trực giác khoa học cho học sinh Tư duy vật lý và phương pháp nhận thức có mối quan hệ chặt chẽ, hỗ trợ lẫn nhau Khi áp dụng phương pháp nhận thức, cần thực hiện một loạt thao tác tư duy, từ đó hình thành và rèn luyện các kỹ năng tư duy, góp phần phát triển năng lực nhận thức cho học sinh.
Hệ thống các phương pháp nhận thức vật lý đƣợc phân loại gồm các nhóm:
Nh m phương pháp triết học
Phương pháp trừu tượng hóa, phương pháp khái quát hóa, phương pháp cụ thể hóa
Nh m phương pháp riêng rộng
Phương pháp thực nghiệm vật lý, quan sát, thí nghiệm, đo lường…
Phương pháp lý thuyết: Phương pháp tương tự, phương pháp mô hình, phương pháp thí nghiệm tưởng tượng
Nh m phương pháp riêng hẹp
Phương pháp động lực học, phương pháp định luật bảo toàn
Phương pháp giản đồ véctơ, phân tích quang phổ
Trong đó phương pháp thực nghiệm vật lý có mối quan hệ đặc biệt với tư duy vật lý được thể hiện qua bảng dưới đây [11]
Trong nhóm các phương pháp riêng rộng, phương pháp thực nghiệm vật lý có mối quan hệ đặc biệt với tư duy vật lý, như thể hiện qua bảng dưới đây.
Bảng 1.1 Các thao tác trí tuệ và thực hành trong hoạt động nhận thức khoa học bằng phương pháp thực nghiệm [12]
Thực hành Tƣ duy Đề xuất vấn đề
Quan sát, đo đạc, ghi chép số liệu theo bảng tính, tính toán và xử lý số liệu
Phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa
Phân tích, so sánh, đối chiếu, trừu tƣợng hóa, khái quát hóa
Suy ra hệ quả logic
Phân tích, so sánh, đối chiếu cụ thể hóa (suy diễn lôgic và toán học)
Tiến hành thí nghiệm kiểm tra
Xây dựng phương án thí nghiệm
Vẽ đồ thị thí nghiệm Phân tích, so sánh, đối chiếu cụ thể
Lựa chọn dụng cụ, lắp ráp dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc ghi chép
Lập bảng, vẽ đồ thị, tính toán, đánh giá sai số
Rút ra kết luận Trừu tƣợng hóa, khái quát hóa
Vận dụng Quan sát trong tình huống mới, thí nghiệm mới Cụ thể hóa
Qua phân tích, có thể nhận thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa tư duy vật lý và năng lực nhận thức của học sinh Luận văn sẽ tiếp tục trình bày các biện pháp cụ thể nhằm bồi dưỡng tư duy vật lý cho học sinh trong quá trình dạy học môn vật lý.
Bồi dƣỡng tƣ duy vật lý cho học sinh trong dạy học vật lý
Trong quá trình dạy học vật lý, việc bồi dưỡng và phát triển tư duy vật lý cho học sinh là một nhiệm vụ quan trọng Giáo viên có thể tổ chức và điều khiển các hoạt động học tập để học sinh tiếp thu kiến thức vật lý một cách hiệu quả Để đạt được điều này, giáo viên có thể áp dụng một số biện pháp nhằm hỗ trợ việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh.
Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích sự ham muốn hiểu biết của HS
Tƣ duy là quá trình tâm lý diễn ra trong đầu HS Tƣ duy chỉ có hiệu quả khi
Học sinh cần tự giác và nỗ lực hết mình để thực hiện nhiệm vụ học tập, bắt đầu từ những câu hỏi chưa có lời giải Khi gặp mâu thuẫn giữa nhu cầu nhận thức mới và kiến thức hiện có, học sinh cần xây dựng kiến thức mới và tìm ra giải pháp Trong trạng thái tâm lý căng thẳng nhưng hứng thú, học sinh khao khát vượt qua khó khăn để đạt được trình độ cao hơn trong quá trình nhận thức.
GV có thể kích thích nhu cầu và hứng thú học tập thông qua các yếu tố bên ngoài như khen thưởng, sự ngưỡng mộ từ bạn bè và gia đình, hoặc việc chỉ ra một tương lai tươi sáng Bên cạnh đó, việc tạo ra hứng thú trong quá trình học cũng có thể thực hiện bằng cách đưa học sinh vào các tình huống học tập đa dạng như tình huống phát triển, tình huống lựa chọn, tình huống bế tắc, tình huống bất ngờ, và tình huống lạ Theo X.L Rubinstein, những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự quan tâm và động lực học tập của học sinh.
“Quá trình tư duy bắt đầu từ sự phân tích tình huống c vấn đề [19]
Có thể đưa học sinh vào tình huống có vấn đề để kích thích tư duy Học sinh đã biết rằng vật có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ chìm Theo suy nghĩ thông thường, cây kim khâu làm bằng sắt, với tỷ trọng lớn hơn nước, sẽ bị chìm Tuy nhiên, khi
GV thực hiện thí nghiệm thả kim trên mặt nước, nhưng kim không chìm mà nổi, tạo ra một hiện tượng bất ngờ Điều này kích thích sự tò mò và thu hút sự chú ý của học sinh, khuyến khích các em tìm cách lý giải và chấp nhận mâu thuẫn trong hiện tượng.
Xây dựng một lôgic nội dung phù hợp với đối tượng HS
Chương trình vật lý phổ thông ở nước ta được xây dựng theo mô hình đồng tâm có 3 vòng: vòng 1 vật lý 6-7, vòng 2 vật lý 8-9, vòng 3 vật lý 10-11-12
Lượng kiến thức được các nhà xây dựng nội dung SGK chọn lọc phù hợp với nhận thức của học sinh trên toàn quốc, đồng thời đảm bảo tính khoa học và hiện đại Mặc dù kiến thức vật lý phổ thông đã được trình bày một cách logic và dễ hiểu hơn so với vật lý hiện đại, học sinh vẫn cần tự lực hoạt động để xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức Tuy nhiên, khả năng nhận thức của học sinh khác nhau theo từng vùng, trường, lớp Do đó, sau khi chọn được nội dung phù hợp, giáo viên cần hoạch định con đường hình thành kiến thức thích hợp với năng lực nhận thức và đặc điểm riêng của học sinh.
Việc phân chia vấn đề lớn thành các vấn đề nhỏ giúp học sinh dễ dàng tự giải quyết với sự hướng dẫn của giáo viên Điều này đòi hỏi giáo viên phải có tâm huyết, nhiệt tình và luôn sáng tạo trong quá trình giảng dạy, thay vì chỉ lặp lại những phương pháp giảng giải minh họa một chiều.
Rèn luyện cho HS kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lý
Trong quá trình nhận thức vật lý, học sinh cần thực hiện các thao tác chân tay như lắp ráp thí nghiệm và đo đạc, đồng thời cũng phải tiến hành các thao tác tư duy như phân tích và tổng hợp Những hành động nhận thức này giúp xác định các đặc tính bản chất của hiện tượng vật lý, do đó việc tổ chức và điều khiển các hoạt động này là rất quan trọng.
HS gặp khó khăn trong việc rèn luyện các thao tác thí nghiệm, khiến GV khó quan sát và sửa sai kịp thời Đồng thời, HS không thể quan sát hành động trí tuệ của GV để bắt chước Để khắc phục điều này, GV có thể áp dụng một số định hướng nhằm giúp HS tự lực thực hiện tốt các thao tác tư duy.
GV tổ chức quá trình học tập để tạo ra các tình huống mà học sinh phải thực hiện các thao tác tư duy và hành động nhận thức Điều này giúp HS giải quyết vấn đề và hoàn thành nhiệm vụ học tập hiệu quả hơn.
GV đặt ra những câu hỏi định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy hay phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp
GV phân tích câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa
GV giúp HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgic dưới dạng những quy tắc đơn giản
Để rèn luyện tư duy vật lý cho học sinh, việc tập dượt giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp của các nhà vật lý là rất quan trọng Học sinh cần được hướng dẫn tìm kiếm kiến thức, coi trọng quá trình hơn là những kiến thức cụ thể Giáo viên cần giúp học sinh hiểu và áp dụng các phương pháp vật lý phù hợp với trình độ và điều kiện học tập Sau nhiều lần áp dụng, giáo viên có thể giúp học sinh khái quát hóa các giai đoạn của mỗi phương pháp, từ đó định hướng cho hoạt động nhận thức vật lý của học sinh Tại trường phổ thông, các phương pháp nhận thức vật lý như phương pháp thực nghiệm, mô hình và tương tự có thể được sử dụng hiệu quả.
Rèn luyện ngôn ngữ cho HS
Tư duy phản ánh các mối quan hệ giữa các vật thể thông qua ngôn ngữ, và mỗi khái niệm khoa học, đặc biệt trong vật lý, đều được thể hiện bằng lời nói hoặc văn bản Do đó, việc phát triển năng lực sử dụng ngôn ngữ nói và viết là cần thiết để học sinh có thể diễn đạt tư tưởng vật lý một cách đầy đủ và chính xác, từ đó giải thích các hiện tượng và quá trình tự nhiên.
Khi yêu cầu xác định sự biến thiên của một đại lượng véctơ, học sinh cần phải mô tả sự thay đổi của tất cả các yếu tố liên quan đến véctơ đó.
Các khái niệm và định luật vật lý thường được cấu trúc thành hai phần: phần đầu nêu rõ mặt định tính và phần sau đề cập đến mặt định lượng Do đó, việc phát triển kỹ năng ghi chép và diễn đạt các đặc tính của sự vật, cũng như thông tin trong các công thức toán học là rất cần thiết.
Trong vật lý, nhiều thuật ngữ thông dụng được sử dụng trong giao tiếp hàng ngày nhưng mang ý nghĩa phong phú và chính xác hơn Khi gặp thuật ngữ mới diễn tả khái niệm mới, cần giải thích rõ ràng cho học sinh và yêu cầu họ sử dụng thuật ngữ đó một cách chính xác và thành thạo, thay vì sử dụng ngôn ngữ thông thường.
Ứng dụng MVT trong dạy học vật lý nhằm phát triển tƣ duy cho học sinh
Nhiều nghiên cứu quốc tế cho thấy việc áp dụng MVT trong giảng dạy có thể nâng cao chất lượng dạy và học MVT có thể được sử dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình giáo dục, với vai trò quan trọng thể hiện qua các chức năng thiết yếu.
- Chức năng cung cấp thông tin: Làm việc với các phần mềm máy tính về
Trong lĩnh vực vật lý, người học có thể thu thập dữ liệu cần thiết để phục vụ cho việc học tập Máy tính có khả năng quản lý và xử lý nhiều loại thông tin khác nhau như văn bản, hình vẽ và hình dạng của quá trình chuyển động Nhờ vào khả năng này, người học có điều kiện thuận lợi để nghiên cứu các đối tượng vật lý, từ đó khám phá ra những kiến thức mới.
Khi sử dụng phần mềm máy tính, người học có thể truy cập vào các file mẫu để tìm kiếm kiến thức liên quan đến nội dung học tập, như thí nghiệm và mô hình.
Trong bài học về Mẫu Nguyên tử Bohr trong chương trình Vật lý 12, việc sử dụng phần mềm Flash giúp trực quan hóa sự chuyển động giữa các mức năng lượng trong nguyên tử Điều này giúp học sinh quan sát rõ ràng và dễ hiểu hơn về khái niệm này.
Một trong những ứng dụng hiệu quả của MVT trong giảng dạy là việc sử dụng website dạy học Vật lý Giáo viên có thể tận dụng website đã được thiết kế để kết hợp với các hệ thống đa phương tiện khác, giúp bài giảng trở nên sinh động hơn Với những ưu điểm nổi bật về màu sắc, âm thanh và hình ảnh, MVT làm cho nội dung học tập trở nên hấp dẫn và dễ tiếp thu hơn cho học sinh.
Giáo viên (GV) đã được giải phóng khỏi nhiều công việc chân tay như ghi chép nội dung bài học, trình bày hình ảnh và biểu đồ, cũng như theo dõi tiến trình giảng dạy Nhờ sự hỗ trợ của máy tính, GV có thêm thời gian để tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh (HS) Mô hình giáo dục trực tuyến (MVT) trở thành một trợ giảng hiệu quả, giúp nâng cao chất lượng giảng dạy.
Chức năng hỗ trợ khám phá và giải quyết vấn đề là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hoạt động dạy và học công nghệ thông tin Việc sử dụng MVT (Mô hình Vật lý Thực tế) đã chứng minh hiệu quả vượt trội so với các phương tiện trực quan truyền thống, giúp người học tìm tòi và phát hiện các tính chất mới một cách hiệu quả hơn.
Trong chương Các định luật bảo toàn, bài Va chạm đàn hồi và không đàn hồi có thể được áp dụng để minh họa SGK chỉ đề cập đến khả năng áp dụng của định luật bảo toàn cơ năng và động lượng mà không có thí nghiệm kiểm chứng, gây khó khăn và thiếu thuyết phục cho học sinh Việc sử dụng MVT và tạo ra các TNA sẽ giúp việc kiểm chứng trở nên dễ dàng hơn, từ đó tăng cường niềm tin của học sinh vào kiến thức được cung cấp.
Chức năng trực quan hóa và minh họa của MVT trong quá trình dạy học giúp tạo ra mô hình trực quan, hỗ trợ giảng dạy hiệu quả Sự kết hợp giữa lập luận suy diễn và ứng dụng MVT không chỉ giúp kiểm nghiệm các tính chất mà còn thúc đẩy sự hỗ trợ lẫn nhau, từ đó đạt được mục tiêu hình thành kiến thức, rèn luyện kỹ năng và phát triển tư duy cho người học.
Phần mềm máy tính giúp lưu trữ biểu đồ và hình vẽ, cho phép người dùng truy cập nhanh chóng và không giới hạn vào các đối tượng này, từ đó hỗ trợ quá trình tiếp thu kiến thức hiệu quả và bền vững cho người học.
Trong chương trình vật lý lớp 12, phần Vật lý hạt nhân thường thiếu điều kiện cho học sinh quan sát và thực hành các thí nghiệm liên quan đến phóng xạ, phản ứng hạt nhân, phân hạch và nhiệt hạch Sử dụng MVT (Mô hình Vật lý Thực tiễn), giáo viên có thể giúp học sinh tạo ra mô hình nghiên cứu, từ đó dễ dàng tiếp cận và chiếm lĩnh kiến thức mới.
Chức năng kiểm tra và đánh giá trong giáo dục hiện đại ngày càng chú trọng việc áp dụng công nghệ, đặc biệt là chương trình kiểm tra trắc nghiệm trên máy tính Các chương trình này không chỉ là công cụ kiểm tra mà còn hỗ trợ đánh giá và thống kê kết quả một cách hiệu quả Một trong những ưu điểm nổi bật của việc sử dụng máy vi tính (MVT) là tính khách quan, trung thực và độ chính xác cao trong việc đánh giá Người học có thể nhận kết quả ngay lập tức thông qua màn hình, tiết kiệm thời gian chấm bài so với phương pháp truyền thống Thêm vào đó, thời gian phân loại người học cũng được rút ngắn đáng kể nhờ vào các chương trình đã được cài sẵn trong máy.
Dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT
Dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT khi dạy học chương “Các định luật bảo toàn”
Chương "Các định luật bảo toàn" trong chương trình vật lý lớp 10 THPT giới thiệu hai định luật quan trọng: định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng Mỗi bài học không chỉ trình bày các đại lượng vật lý mới mà còn kèm theo các bài tập ứng dụng và thí nghiệm kiểm chứng Những định luật này được thiết lập dựa trên lý thuyết vững chắc, giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý cơ bản.
Bài đầu tiên của chương “Định luật bảo toàn động lượng” trong SGK giới thiệu khái niệm xung lượng của lực, động lượng và hệ cô lập Từ đó, thông qua lý thuyết, SGK suy ra định luật bảo toàn động lượng cho hệ cô lập gồm hai vật nhỏ tương tác, dựa trên định luật II và III Newton Đối với bài Cơ năng, SGK phân chia thành hai trường hợp: Cơ năng của vật trong trọng trường và Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi Để thiết lập định luật bảo toàn cơ năng cho vật trong trọng trường, SGK bắt đầu từ hiệu thế năng và độ biến thiên động năng do trọng lực thực hiện Tương tự, đối với lực đàn hồi, SGK cũng tiến hành chứng minh để đưa ra nội dung định luật bảo toàn cơ năng.
Việc tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong chương này gặp nhiều khó khăn Thứ nhất, điều kiện thiết bị chưa đảm bảo, đặc biệt là việc thiếu đệm không khí Hơn nữa, ngay cả khi có dụng cụ, thời gian thực hiện thí nghiệm cũng không đủ để học sinh thu thập và xử lý số liệu.
Trong việc thiết lập định luật bảo toàn cơ năng, sách giáo khoa không trình bày thí nghiệm kiểm chứng nào Nguyên nhân là do việc thực hiện thí nghiệm để xác minh định luật này gặp nhiều khó khăn, bao gồm việc loại bỏ ma sát và thu thập dữ liệu chính xác.
Nếu không có thí nghiệm để kiểm chứng kiến thức, học sinh sẽ gặp khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức mới Điều này dẫn đến việc các em thiếu kỹ năng vận dụng kiến thức vào các tình huống cụ thể, cũng như khả năng thực hành và tự nghiên cứu.
MVT có khả năng giải quyết hiệu quả vấn đề thông qua việc sử dụng TNA được thiết kế bằng phần mềm Crocodile Physics Học sinh sẽ được quan sát, thu thập và xử lý dữ liệu, giúp các em dễ nhớ và cải thiện kỹ năng vận dụng kiến thức.
TNA về bảo toàn năng lượng bi rơi
TNA về bảo toàn năng lượng con lắc lò xo
Bài viết này sẽ trình bày định hướng chung về việc ứng dụng MVT trong dạy học giải quyết vấn đề, đồng thời giới thiệu một số ý tưởng cụ thể cho việc áp dụng MVT vào các giai đoạn của quá trình dạy học giải quyết vấn đề trong chương này.
Trong bài học về "Động lượng Định luật bảo toàn động lượng", ứng dụng MVT có thể được sử dụng để tạo ra tình huống có vấn đề thông qua một TNA mô phỏng quá trình va chạm của hai vật trong hệ cô lập, hiển thị rõ khối lượng và vận tốc của chúng trước và sau va chạm Giáo viên có thể khuyến khích học sinh tự đặt ra giả thuyết về các đại lượng được bảo toàn trong va chạm, như tích số giữa khối lượng và bình phương vận tốc, hoặc chỉ vận tốc của hệ cô lập Câu hỏi đơn giản "Đại lượng nào bảo toàn trong va chạm giữa hai vật trong hệ cô lập?" sẽ giúp học sinh dễ dàng tiếp nhận và hứng thú hơn với việc giải quyết vấn đề, đặc biệt là khi có sự quan sát trực quan, thay vì chỉ nghe giảng Việc thực hiện thí nghiệm va chạm giữa hai xe lăn trên đệm không khí cũng là một phương pháp hiệu quả, mặc dù có thể gặp khó khăn do áp lực thời gian và điều kiện thực hiện thí nghiệm.
Ứng dụng của MVT trong giai đoạn vận dụng kiến thức mới có thể thấy rõ qua phần chuyển động bằng phản lực Khi giảng dạy về Định luật bảo toàn động lượng đối với tên lửa, việc cho học sinh quan sát trực tiếp tên lửa là không khả thi Thay vào đó, việc sử dụng đoạn phim hoặc hình ảnh về chuyển động của tên lửa sẽ giúp học sinh dễ dàng hình dung và hiểu rõ hơn về ứng dụng của định luật này.
Học sinh sẽ dễ dàng quan sát hình ảnh phần khí phụt ra phía sau của tên lửa, cùng với cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó Việc sử dụng hình ảnh minh họa giúp MVT phát huy khả năng vận dụng kiến thức mới một cách hiệu quả Chẳng hạn, khi xem sơ đồ tên lửa, học sinh sẽ có cái nhìn trực quan hơn, từ đó tiếp nhận tri thức một cách dễ dàng.
Bài viết này trình bày một số ý tưởng về ứng dụng của MVT trong việc dạy học chương "Các định luật bảo toàn" của vật lý 10 cơ bản THPT Do giới hạn của luận văn, chúng tôi không thể đề cập đến tất cả các ý tưởng, nhưng một số ứng dụng MVT sẽ được trình bày trong phần "Cơ sở dữ liệu " của luận văn.
MVT có khả năng hỗ trợ phương pháp dạy học giải quyết vấn đề ở mọi giai đoạn, đặc biệt trong điều kiện thí nghiệm thực còn hạn chế và năng lực tư duy của học sinh chưa phát triển đầy đủ Việc ứng dụng MVT trong giảng dạy sẽ mang lại hiệu quả cao, giúp nâng cao chất lượng học tập.
Một số dấu hiệu nhận biết bài học có thể sử dụng MVT vào các
Bài học áp dụng thí nghiệm và mô hình trong các giai đoạn tạo tình huống có vấn đề, đặc biệt khi việc thực hiện thí nghiệm thực tế hoặc xây dựng mô hình thực gặp nhiều khó khăn.
Ví dụ: Về sự rơi tự do trong ống chân không…
Bài học tiến hành phân tích và xử lý số liệu nhằm khám phá kiến thức mới trong quá trình giải quyết vấn đề, mặc dù gặp khó khăn về thời gian và sự phức tạp của các phép tính.
Trong bài học về cơ năng, việc áp dụng thí nghiệm kiểm chứng gặp khó khăn do không đủ thời gian thực hiện trong quá trình giảng dạy Hơn nữa, việc thu thập số liệu chính xác để phù hợp với lý thuyết cũng là một thách thức lớn.
Ứng dụng MVT trong dạy học GQVĐ với việc nâng cao năng lực nhận thức và tƣ duy của học sinh trong dạy học vật lý
Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo đƣợc sơ đồ hóa nhƣ sau (Bảng 1.3)
Bảng 1.3: Chu trình sáng tạo khoa học theo Ra-zu-mốp-xki [17]
Việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh theo con đường tìm tòi của các nhà khoa học thường gặp khó khăn ở các giai đoạn như đề xuất mô hình và giả thuyết trừu tượng, xây dựng phương án thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm để kiểm tra kết quả.
Mô hình giả định Hệ quả logic
Trong phương pháp dạy học GQVĐ, việc tạo ra tình huống có vấn đề cho học sinh là rất quan trọng Tình huống này cần phải kích thích tư duy và tạo hứng thú cho người học, khuyến khích họ tìm tòi và khám phá Một tình huống có vấn đề hấp dẫn, có cơ sở khoa học sẽ góp phần quyết định vào sự thành công của phương pháp dạy học này.
Theo chu trình sáng tạo khoa học của Ra-zu-mốp-xki, việc thu thập thông tin liên quan đến đối tượng nghiên cứu là rất quan trọng để xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng Tương tự, trong dạy học GQVĐ, cần có các dữ liệu ban đầu phù hợp với kiến thức đã học để tạo ra tình huống có vấn đề Trong dạy học vật lý, tính hiệu quả của các phương tiện dạy học truyền thống trong việc thu thập thông tin này phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu cụ thể.
Khi nghiên cứu mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của chất khí ở nhiệt độ không đổi, việc thu thập dữ liệu từ nhiều bộ thí nghiệm khác nhau cho phép dự đoán chính xác về mối quan hệ này Tuy nhiên, đối với các hiện tượng như va chạm trong hệ cô lập hay chuyển động rơi có sức cản của không khí, việc thu thập số liệu thực nghiệm bằng thiết bị truyền thống gặp nhiều khó khăn, tốn thời gian hoặc thậm chí không thể thực hiện.
Trong quá trình kiểm tra tính đúng đắn của các mô hình và giả thuyết trừu tượng, việc sử dụng các phương tiện dạy học và tính toán truyền thống gặp nhiều khó khăn Chẳng hạn, khi nghiên cứu va chạm giữa các vật trong hệ cô lập, câu hỏi đặt ra là có đại lượng nào được bảo toàn trong quá trình va chạm không Dựa vào dữ liệu thu được từ thí nghiệm, học sinh có thể đưa ra nhiều dự đoán có căn cứ Tuy nhiên, việc kiểm tra tính chính xác của các dự đoán này sẽ không thể thực hiện trong khoảng thời gian quy định nếu chỉ dựa vào phương tiện truyền thống, do yêu cầu thực hiện quá nhiều phép tính phức tạp.
Các phân tích cho thấy rằng việc chỉ sử dụng phương tiện dạy học truyền thống có thể hạn chế khả năng tham gia tích cực và tự lực của học sinh trong việc giải quyết các vấn đề học tập Điều này dẫn đến việc áp dụng các phương pháp dạy học nhằm tích cực hóa người học cũng bị giới hạn.
Trong nhiều trường hợp, phương tiện dạy học truyền thống không cho phép quan sát và thu thập thông tin về các đối tượng nghiên cứu, như vật rơi chịu sức cản của không khí Điều này dẫn đến việc nhiều quá trình vật lý không được đưa vào chương trình vật lý phổ thông.
Trong những tình huống như vậy, MVT đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các mô hình hỗ trợ nhận thức cho học sinh, vì nó có khả năng tạo ra một thế giới ảo gần gũi với thực tế.
Dạy học giải quyết vấn đề không chỉ phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh mà còn yêu cầu những điều kiện phù hợp để áp dụng hiệu quả Việc tạo ra tình huống có vấn đề hấp dẫn, kích thích sự tò mò và khám phá của học sinh là rất quan trọng Điều này tương tự như việc xây dựng mô hình hỗ trợ quá trình nhận thức theo chu trình sáng tạo của Ra-zu-môp-xki Để đáp ứng các điều kiện này, có thể sử dụng nhiều phương tiện và phương pháp khác nhau MVT (Mô hình Vấn đề Thực tiễn) có thể được áp dụng trong tất cả các giai đoạn của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, giúp việc thực hiện trở nên dễ dàng và thuyết phục hơn, từ đó tạo lòng tin cho học sinh Việc ứng dụng MVT vào dạy học sẽ hỗ trợ cả giáo viên và học sinh trong việc tiếp cận kiến thức mới, đồng thời nâng cao năng lực nhận thức và tư duy của học sinh.
Thực trạng ứng dụng MVT trong dạy học vật lý tại một số trường THPT ở tỉnh Đồng Tháp cho thấy rằng phương pháp này có hiệu quả trong việc phát triển tư duy cho học sinh Việc áp dụng MVT giúp học sinh nâng cao khả năng phân tích và giải quyết vấn đề, từ đó cải thiện kết quả học tập Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc triển khai MVT một cách đồng bộ và hiệu quả trong giảng dạy Các giáo viên cần được đào tạo và trang bị kỹ năng cần thiết để áp dụng phương pháp này một cách linh hoạt và sáng tạo.
1.4.1 Tình hình ứng dụng MVT trong đổi mới PPDH ở trường THPT trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp
Chỉ thị 3398/CT-BGD&ĐT ngày 12 tháng 8 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về nhiệm vụ của toàn ngành trong năm học 2011-2012 đã nêu:
‘‘Năm học 2011-2012 là năm tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong đổi mới phương pháp dạy – học ’’
Theo kế hoạch số 52/KH-UBND ngày 02 tháng 05 năm 2012 của Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp, tỉnh đã đặt mục tiêu trở thành tỉnh mạnh về công nghệ thông tin và truyền thông Từ năm học 2006 - 2007, Sở Giáo dục và Đào tạo đã triển khai yêu cầu 100% trường THPT có ít nhất 01 phòng máy tính thực hành Đồng thời, 10 thư viện trường THPT cũng được trang bị 03 máy tính kết nối internet để phục vụ quản lý và nghiên cứu cho giáo viên và học sinh Một số trường THPT đã phát triển website, nâng cao quản lý chuyên môn, giảng dạy và thông tin liên lạc giữa giáo viên, học sinh, phụ huynh và các tổ chức xã hội Đặc biệt, một số trường như THPT chuyên Nguyễn Đình Chiểu và THPT Lấp Vò đã trang bị máy tính trong phòng học với kết nối internet.
Từ năm học 2006 - 2007, Trường THPT TX Sa Đéc đã được trang bị thêm 02 phòng thực hành vi tính, 03 phòng giáo án điện tử và 02 phòng máy tính kết nối internet, nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy cho giáo viên.
Để thực hiện hiệu quả các chỉ thị và kế hoạch, ngay từ đầu năm học, các trường THPT trong tỉnh đã chủ động triển khai nội dung và biện pháp ứng dụng công nghệ thông tin vào kế hoạch công tác và giảng dạy.
Mọi cán bộ và giáo viên cần nắm vững kiến thức Tin học, vì vậy nhà trường thường xuyên tổ chức các lớp bồi dưỡng nhằm nâng cao kỹ năng cho toàn bộ đội ngũ Qua các lớp này, giáo viên được học soạn thảo văn bản trên Word, xử lý bảng tính trên Excel, tạo giáo án điện tử trên PowerPoint và tìm kiếm thông tin trên Internet Đồng thời, các trường cũng khuyến khích giáo viên tích cực sử dụng MVT để đổi mới phương pháp dạy học.
Khuyến khích giáo viên lựa chọn các đề tài sáng kiến kinh nghiệm hàng năm liên quan đến đổi mới phương pháp dạy và học, đặc biệt chú trọng vào việc ứng dụng MVT trong giảng dạy.
