Tài liệu Sử dụng phần mềm mathematica trong dạy học phần dao động và sóng điện từ chương trình sách giáo khoa vật lí lớp 12 trung học phổ thông luận văn ths. giáo dục học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC HOÀNG VIỆT HƢNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC PHẦN “ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” CHƢƠNG TRÌNH SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG. LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2009 1 MỤC LỤC Phần mở đầu 1. Lý do chọn đề tài……………………………………………………….1 2. Mục đích nghiên cứu……………………………………………………2 3. Đối tƣợng nghiên cứu…………………………………………………..3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu……………………………………………………3 5. Phạm vi nghiên cứu……………………………………………………..3 6. Giả thuyết khoa học……………………………………………………..3 7. Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………….4 8. Đóng góp của đề tài……………………………………………………..4 9. Cấu trúc Luận văn………………………………………………………5 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC 1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học………………….7 1.2. Mục đích đổi mới phƣơng pháp dạy học…..…………………………….8 1.3. Định hƣớng đổi mới………………...……………………………………10 1.4. Dạy học tích cực…………………………………………………………..11 1.5. Con đƣờng hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học……………….16 1.6. Sử dụng Công nghệ thông tin trong giảng dạy vật lý………….………26 1.7. Mục đích giảng dạy phần Dao động và sóng điện từ cho học sinh phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm toán học Mathematica...………….……34 1 Chƣơng 2: GIỚI THIỆU NHỨNG NÉT CƠ BẢN VỀ PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀ CÁC ỨNG DỤNG 2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica………………..36 2.2. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính……………………36 2.3. Mathematica là ngô ngữ lập trình…………………………………..…39 2.4. Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học………………40 2.5. Mathematica là môi trƣờng tính toán…………………………………40 2.6. Các lệnh trong Mathematica....................................................................41 2.7. Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số..................42 2.8. Đồ họa trong Mathematica.......................................................................45 Chƣơng 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA THIẾT KẾ BÀI GIẢNG PHẦN DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 3.1. Ứng dụng phần mềm Mathematica thiết kế bài giảng ….……………..59 3.2. Dao động và sóng điện từ………………………………………………..71 3.3. Mạch chọn sóng LC………………………………………………………76 3.4. Sự lan truyền của sóng điện từ trong không gian……………………...78 3.5. Truyền thông bằng sóng điện từ………………………………………...80 3.6. Thực nghiệm sƣ pạm……………………………………………………..84 Phụ lục…………………………………………………………………………95 Kết luận và khuyến nghị 2 DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT : Công nghệ thông tin DH : Dạy học GV : Giáo viên HS : Học sinh PPDH : Phƣơng pháp dạy học PPDHTC : Phƣơng pháp dạy học tích cực PTDH : Phƣơng tiện dạy học THPT : Trung học phổ thông 3 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh của công nghệ thông tin đã tạo nên cuộc cách mạng trên mọi lĩnh vực hoạt động kinnh tế, chính trị, văn hóa, khoa học, xã hội,… Trước tình hình đó Đảng và nhà nước ta đã xác định tầm quan trọng mang tính chiến lược của việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục. Nghị quyết số 26-NQ/TW, Bộ Chính trị về khoa học và công nghệ trong sự nghiệp đổi mới đã nêu : "Tập trung sức phát triển một số ngành khoa học công nghệ mũi nhọn như điện tử, tin học,...". Nghị quyết Hội nghị lần thứ bảy Ban Chấp hành Trung ương (khoá VII) ngày 30-7-1994 xác định : "Ưu tiên ứng dụng và phát triển các công nghệ tiên tiến, như công nghệ thông tin phục vụ yêu cầu điện tử hoá và tin học hoá nền kinh tế quốc dân". Nghị quyết Đại hội đại biểu Đảng toàn quốc lần thứ VIII nhấn mạnh : "Ứng dụng công nghệ thông tin trong tất cả các lĩnh vực kinh tế quốc dân, tạo ra sự chuyển biến rõ rệt về năng suất, chất lượng và hiệu quả của nền kinh tế... Hình thành mạng thông tin quốc gia liên kết với một số mạng thông tin quốc tế"[8] , về việc đẩy mạnh và phát triển công nghệ thông tin nhằm phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong công tác đào tạo, tin học có ảnh hưởng rất lớn. Tin học hóa công tác giảng dạy phát triển theo hướng làm tăng hiệu quả đạt được trong công tác giáo dục. Bên cạnh đó nó còn gắn liền với quá trình cải tiến công tác tổ chức, quản lý. Tin học hóa công tác giáo dục không chỉ dừng lại ở việc xây dựng một cơ sở hạ tầng về thông tin, mà còn gắn liền với việc thay đổi phương pháp, hình thức dạy học, từ đó giúp cho việc dạy và học có hiệu quả cao hơn. Mặc dù về mặt lý luận và thực tiễn khách quan cho thấy hiệu quả, lợi ích to lớn của việc dạy học điện tử. Nhưng tới nay những công trình nghiên cứu, tài 4 liệu về phương pháp xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng chúng trong quá trình dạy học để nâng cao chất lượng, đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức và phát huy óc sáng tạo vẫn chưa được các nhà lý luận dạy học quan tâm đúng mức, vì vậy việc triển khai còn gặp nhiều khó khăn. Đổi mới phương pháp dạy học bên cạnh cung cấp kiến thức cho học sinh, cần phải rèn cho học sinh năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực làm việc độc lập và năng lực tự nghiên cứu khoa học. Tại các trường học phổ thông trên cả nước hiện nay nói chung và trên địa bàn thành phố Hà Nội nói riêng, học sinh ít được tạo điều kiện rèn luyện tư duy, nhận thức một cách logic, khoa học, năng lực tự giải quyết vấn đề. Trong đổi mới phương pháp dạy học, chúng ta cần phải có thời gian để dần chuyển từ phương pháp dạy học truyền thống – giáo viên là trung tâm, là người truyền đạt kiến thức, người học tiếp thu kiến thức một cách thụ động… sang phương pháp dạy học hiện đại, lấy người học làm trung tâm. Ở đây, giáo viên là người đóng vai trò hướng dẫn người học chủ động tiếp cận kiến thức một cách khoa học. Có thể thấy rất rõ điều vô lý là trong khi chúng ta mong muốn đưa người học về vị trí trung tâm trong giáo dục, ý kiến người học sẽ định hướng cho cách học của chính mình và cho cả sự phát triển của nền giáo dục thì chúng ta lại không quan tâm tới ý kiến, suy nghĩ của người học. Điều này cũng có thể hiểu như việc chúng ta muốn học sinh, sinh viên, học viên chủ động trong học tập, chủ động trong nghiên cứu và là trung tâm của giáo dục. Nhưng lại tiến hành theo phương thức gò bó, ép buộc, áp đặt mà không xem xét công việc đó có phù hợp với ý kiến của người học, với thời đại không. Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học trong thời điểm hiện nay là hoàn toàn phù hợp với xu thế của thời đại, nhất là đối với các trường học ở các thành phố, thị xã – nơi có điều kiện nhanh chóng tiếp thu công nghệ, đặc biệt ở Hà Nội – là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị… của cả nước thì việc ứng dụng công nghệ vào dạy học là hoàn toàn cần thiết và khả thi. Để đáp 5 ứng nhu cầu đó, thì việc sử dụng phần mềm toán học Mathematica là một giải pháp tối ưu, vì đây là phần mềm đáp ứng được nhu cầu của đa số giáo viên trong công tác giảng dạy; phần mềm dễ sử dụng, tính năng đồ họa, tính toán và đặc biệt đây là công cụ mạnh trong việc giúp giáo viên xây dựng các mô hình vật lý một cách dễ dàng, thuận tiện…Đó cũng chính là một trong các lý do giúp chúng tôi chọn tên đề tài “ Sử dụng phần mềm Mathematica trong dạy học phần “Dao động và sóng điện từ” chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 12 – Trung học phổ thông làm đề tài Luận văn thạc sỹ. 2. Mục đích nghiên cứu Dựa trên cơ sở lý luận và thực tiễn trong quá trình dạy học của tập thể giáo viên và bản thân, cũng như điều kiện cơ sở vật chất của các trường hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học, đặc biệt với bộ môn vật lý thì việc tiến hành thí nghiệm là rất quan trọng và vô cùng cần thiết. Nhưng tuy nhiên, để tiến hành thí nghiệm vật lý cần phải có thiết bị chuẩn, hơn nữa không thể bài nào cũng tiến hành thí nghiệm được. Nhiều khi ở một số trường học điều kiện không cho phép trang bị phòng thí nghiệm, đôi khi thiết bị thí nghiệm có, nhưng kết quả thí nghiệm không được như mong muốn, vì nhiều lý do cả về mặt chủ quan lẫn khách quan mang lại. Vì vậy, trên thực tế việc học và dạy chay là khó tránh khỏi, đây là một phần nguyên nhân làm hạn chế khả năng tư duy, năng lực làm việc, năng lực tự giải quyết vấn đề…của học sinh. Để giải quyết vấn đề nan giải đó, nhất là trong vật lý thì việc mô phỏng các hiện tượng vật lý trên máy tính là vô cùng cần thiết trong quá trình dạy học, nó góp phần làm tăng khả năng tư duy, nhận thực, năng lực sáng tạo, rèn luyện khả năng làm việc nhóm, khả năng tự giải quyết vấn đề của học sinh. 3. Đối tƣợng nghiên cứu 6 Hoạt động dạy, học của giáo viên và học sinh khi có sự hỗ trợ bởi phần mềm toán học Mathematica. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận của quá trình tin học hóa trong việc tổ chức dạy học vật lý nói chung và trong dạy học phần dao động và sóng điện từ nói riêng theo hướng làm tăng năng lực tư duy, nhận thức, sáng tạo, khả năng làm việc nhóm cũng như khả tự giải quyết vấn đề của học sinh phổ thông. - Nghiên cứu những vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học vật lý tại các trường THPT nói chung, tại trường THPT Yên Hòa nói riêng trong việc sử dụng phần mềm Mathematica nhằm hỗ trợ mô phỏng các hiện tượng vật lý. - Đưa ra giải pháp xây dựng các mô hình mô phỏng một số hiện tượng trong phần dao động và sóng điện từ. 5. Phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu quá trình dạy học nói chung, dạy vật lý nói riêng trong trường THPT khi có sự hỗ trợ bởi phầm mềm toán học Mathematica mô phỏng các hiện tượng vật lý, cụ thể là mô phỏng các hiện tượng trong phần dao động và sóng điện từ. Với mục đích nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ thông tin, khả năng giải quyết vấn đề, khả năng làm việc nhóm, năng lực nhận thức. Giúp người học chủ động giải quyết vần đề khi gặp phải trong quá trình dạy học. 6. Giả thuyết khoa học Tin học hóa quá trình dạy học đã và đang chiếm ưu thế. Đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm vào quá trình dạy học, phần mềm Mathematica một cách hợp lý, nó mang lại hiệu quả cao trong day học. Xây dựng các mô hình mô phỏng các hiện tượng vật lý, hỗ trợ giảng dạy, từ đó dễ ràng giúp học sinh đưa ra các phương án giải quyết vấn đề trong phần 7 dao động và sóng điện từ, qua đó giúp cho học sinh thể hiện năng lực bản thân, rèn luyện, phát triển khả năng tư duy, sáng tạo một cách toàn diện. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu a. Phương pháp nghiên cứu lý luận Dựa vào tài liệu lý luận dạy học làm sáng tỏ các quan điểm, trong tổ chức, điều khiển diễn biến quá trình dạy học. Từ đó học sinh gải quyết những vấn đề gặp phải trong quá trình nhận thức. Sử dụng phần mềm toán học Mathematica và những tài liệu liên quan trong việc thiết kế, mô phỏng các hiện tượng vật lý phục vụ quá trình dạy học. Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tham khảo, từ đó xác định chính xác nội dung, các khái niệm vật lý mà học sinh cần phải nắm được khi học phần dao động và sóng điện từ. b. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Nghiên cứu quá trình dạy học trong trường THPT nói chung và trường THPT Yên Hòa nói riêng thông qua các hoạt động: giảng dạy, dự giờ, thảo luận với các đồng nghiệp và đánh giá của học sinh. Từ đó đánh giá tình hình dạy, học phần dao động và sóng điện từ của học sinh phổ thông. Nghiên cứu quá trình sử dụng máy tính trong việc ứng dụng phần mềm Mathematica mô phỏng các hiện tượng vật lý bằng các mô hình, phục vụ công tác giảng dạy ở trường THPT. 8. Đóng góp của đề tài Luận văn đã cho thấy lợi ích, tầm quan trọng của việc ứng dụng Công nghệ thông tin trong dạy học theo phương pháp hiện đại. Mở ra thêm hướng trong việc kết hợp giữa phương pháp dạy học truyền thống với phương pháp dạy học hiện đại một cách hiệu quả. Đưa phần mềm toán học Mathematica vào quá trình dạy học một cách hiệu quả, cụ thể là trong phần dao động và sóng điện từ 8 9. Cấu trúc Luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục. Luận văn được thành 3 chương : Chương 1: Cơ sở lý luận cơ bản về phương pháp dạy học tích cực . Chương 2: Giới thiệu những nét cơ bản phần mềm toán học Mathematica và các ứng dụng . Chương 3: Ứng dụng phần mềm toán học Mathematica thiết kế bài giảng phần Dao động và sóng điện từ. 9 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC 1.1. Khái quát chung và nhiệm vụ của quá trình dạy học 1.1.1. Khái quá chung Quá trình dạy học là sự thống nhất biện chứng gữa hai yếu tố cơ bản trong quá trong quá trình dạy học: hoạt động dạy và hoạt động học. Hoạt động dạy và học có sự tác động qua lại lẫn nhau, tương hỗ lẫn nhau. Nếu thiếu một trong hai hoạt động đó thì quá trình dạy học không thể diễn ra. Để quá trình dạy học diễn ra thực sự hiệu quả, chúng ta cần phải tính tới các yếu tố cơ bản sau: a. Đối với người dạy Đây là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh. Để hoạt động dạy đạt kết quả cao thì người dạy phải : - Đề ra mục tiêu, yêu cầu phù hợp đối với người học. - Xây dựng kế hoạch hoạt động dạy sát thực . - Tổ chức hoạt động dạy sao cho phù hợp với các đối tượng học. - Có phương pháp dạy thích hợp, nhằm kích thích tính tích cực, năng động, tự giác, chủ động sáng tạo của gười học bằng cách tạo nên nhu cầu, động cơ, hứng thú, lòng ham hiểu biết…và làm cho người học ý thức được trách nhiệm cũng như nghĩa vụ của họ trong việc học. - Tổ chức kiểm tra, đánh giá kết quả của người học một cách khách quan. Qua đó người dạy có cơ sở để điều chỉnh, sửa chữa kịp thời những hạn chế, thiếu sót của người học cũng như công tác giảng dạy của bản thân. b. Đối với người học Người học là chủ thể của nhận thức, hoạt động của họ có tính quyết định tới chất lượng của hoạt động dạy học. Để hoạt động dạy học đạt hiệu quả cao thì người học phải: - Tiếp nhận nhiệm vụ, kế hoạch học tập mà giáo viên đưa ra. 10 - Tiến hành hoạt động nhận thức với mục tiêu giải quyết nhiệm vụ học tập được đưa ra. - Tự điều chỉnh hoạt động học tập của mình thông qua hoạt động kiểm tra, đánh giá bản thân và sự đánh giá của giáo viên. Từ đó, điều chỉnh hoạt động học tập theo hướng tích cực hơn [1, Tr.50]. 1.1.2. Nhiệm vụ của quá trình dạy học Để đưa ra nhiệm vụ dạy học, chúng ta cần dựa trên những cơ sở: - Mục tiêu đào tạo. - Sự phát triển của khao học công nghệ. - Đặc điểm của học sinh và tình hình cụ thể của nhà trường. Các nhiệm vụ của quá trình dạy học: * Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn của đất nước về tự nhiên và xã hội, đồng thời rèn luyện cho học sinh hệ thống kỹ năng kỹ xảo tưng ứng. - Kỹ năng nắm bắt thông tin. - Kỹ năng làm việc theo nhóm. - Kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề. - Kỹ năng tổ chức và điều khiển. - Kỹ năng tự nghiên cứu… * Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển năng lực phẩm chất, trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lâp và sáng tạo. * Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành cơ sở thế giới quan khoa học, phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung. 1.2. Mục đích đổi mới phƣơng pháp dạy học 1.2.1. Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học bao gồm phương pháp dạy và phương pháp học. 11 Phương pháp dạy là cách thức mà người dạy trình bày tri thức, tổ chức kiểm tra hoạt động nhận thức của học sinh. Ở đó, người dạy có thể áp dụng các phương tiện hiện đại nhằm đạt được các nhiệm vụ của dạy học. Theo quan điểm công nghệ dạy học, phương pháp dạy học là cách thức thiết kế và thi công quá trình dạy học của người giáo viên nhằm đạt được các nhiệm vụ dạy học. Mỗi phương pháp bao gồm các yếu tố: - Mục đích dạy học được xác định trước. - Hệ thống những hành động liên tiếp tương ứng. - Phương pháp hành động tương ứng. - Quá trình biến đổi của đối tượng bị tác động, kết quả thu được [2, Tr.15]. 1.2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, nội dung, phương pháp * Mục tiêu: hướng tới đào tạo ra những người lao động tự chủ, sáng tạo, có năng lực thích ứng nền kinh tế thị trường, có năng lực giải quyết vấn đề…từ đó góp phần thực hiện mục tiêu “ Dân giàu nước mạnh xã hội công bằng văn minh”. * Nội dung: phải bảo đảm tính cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiệu qủa có hệ thống, coi trọng giáo dục tư tưởng, ý thức công dân cùng việc bảo tồn và phát huy truyền thống tốt đẹp, bản sắc văn hóa dân tộc sao cho phù hợp với sự phát triển về tâm sinh lý lứa tuổi của người học. * Phương pháp: một phương pháp dạy học tốt là phương pháp phát huy được tính tíc cực, chủ động của người học, giúp người học làm chủ động tìm hiểu nội dung mới, kiến thức mới, từ đó vận dụng những nội dung, kiến thức mới vào giải quyết vấn đề. Với phương pháp tốt, sẽ giúp cho người học “ Học một biết mười”. Vậy dạy học là quá trình tự thiết kế, thi công của giáo viên, với học sinh là quá trình tự thiết và trực tiếp thi công dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ ít nhiều của giáo viên nhằm đạt chất lượng và hiệu quả trong dạy học. 12 1.2.3. Thực trạng của việc dạy và học hiện nay Ngành Giáo dục luôn đưa ra khẩu hiệu “ Biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo”. Cuộc cải cách Giáo dục lần thứ hai năm 1980 đã phần nào phát huy tính tích cực, nhằm tạo ra thế hệ những người lao động sáng tạo, chủ động, làm chủ đất nước. Nhưng trên thực tế, cho tới nay ở các trường THPT phương pháp dạy và học vẫn phổ biến đơn thuần chỉ là thông báo lượng kiến thức được định sẵn trong sách giáo khoa, học sinh học một cách thụ động. Tình trạng chung trong các trường học hiên nay phổ biến vẫn là “Thầy đọc – Trò chép” hoặc giảng bài cùng với vấn đáp mang tính tái hiện, minh họa. 1.2.4. Sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học Đứng trước yêu cầu của sự công nghiệp hóa, hiện đại háo đất nước (2000 - 2020), sự thách thức trên con đường cạnh tranh và hội nhập, đòi hỏi ngành Giáo dục phải tiến hành đổi mới một cách toàn diện, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phương pháp dạy và học. Đây không chỉ là vấn đề quan tâm riêng của nước ta hiện nay, mà là vấn đề đã và đang được hầu hết các quốc gia quan tâm trong chiến lược phát triển đất nước – chiến lược phát triển nguồn nhân lực phục vụ cho các mục tiêu kinh tế và xã hội. 1.3. Định hƣớng đổi mới Định hướng đổi mới phương pháp dạy học của ngành Giáo dục đã được đưa ra trong nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1-1993), nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12-1996), được thể chế hóa trong Luật Giáo dục (12-1998). Khoản 2 điều 24 Luật Giáo dục ghi rõ “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” và hơn nữa nội dung đổi mới đó được Bộ Giáo dục cụ thể hóa trong chỉ thị số 15 (4-1999). Mục đích của đổi mới phương 13 pháp dạy học là nhằm đào tạo thế hệ trẻ năng động, sáng tạo, có khả năng làm việc nhóm, làm việc độc lập, có khả năng hoạch định và giải quyết vấn đề… Nhằm thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. 1.4. Dạy học tích cực 1.4.1. Quan điểm về phương pháp dạy học tích cực Phương pháp dạy học tích cực là phương pháp dạyhọc theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học. Phương pháp dạy học tích cực là hướng tới hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, tập chung phát huy tính tích cực của người học chứ không chỉ tập chung phát huy tính tích cực của người dạy. Xong để cho người học phát huy tính tích cực của mình thì người dạy phải nỗ lực nhiều hơn so với phương pháp dạy thụ động. Muốn đổi mới cách học của người học thì trước hết người dạy phải thay đổi cách dạy. Cách dạy chỉ đạo cách học và ngược lại thói quen học của người học cũng ảnh hưởng tới cách dạy của giáo viên. Có khi người học đòi hỏi cách dạy tích cực ở người dạy, nhưng người dạy chưa đáp ứng được và ngược lại có khi người dạy áp dụng PPDHTC nhưng vẫn thất bại, vì người học vẫn quen với lối học thụ động. Chính vì vậy người dạy phải kiên trì sử dụng phương pháp dạy tích cực nhằm dần tao cho học sinh thói quen học tập theo cách chủ động, từ thầp lên cao, từ cơ bản đến phức tạp. Để phương pháp dạy học tích cực đạt hiệu quả cao thì cần có sự hợp tác giữa thầy và trò, giữa giáo viên với nhà trường, giữa các đơn vị quản lý giáo dục… Để phương pháp dạy học tích cực đạt được hiểu quả cao thì chúng ta cần đổi mới một cách toàn diện từ các khâu quản lý, tổ chức dạy, học tới khâu kiểm tra đánh giá. 1.4.2. Phương pháp dạy học tích cực 14 Là cách dạy hướng tới việc học tập tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, chống lại thói quen học tập thụ động của học sinh. Dạy và học tích cực là một trong những mục tiêu chung và đồng thời đó cũng là tiêu chuẩn về giáo dục hiệu quả, hướng dẫn cho việc đổi mới cả phương pháp đào tạo giáo viên và dạy học trong trường phổ thông. Dạy học tích cực đem lại hiệu quả cao trong giáo dục. Học sinh tham gia một cách tích cực và kiến tạo, qua đó người học xây dựng mối liên hệ thông tin mới và những kiến thức, kỹ năng sẵn có. 1.4.3. Những dấu hiệu cơ bản của PPDHTC ` a. Dạy học thông qua việc tổ chức các hoạt động của học sinh Khi đề cập đến quá trình dạy học thông qua việc điều chỉnh các hoạt động của học sinh, nhiều tác giả cũng đưa ra nhận định như: “ Suy nghĩ tức là hành động”(J.Piagiê), “ Cách tốt nhất để hiểu là làm” ( Kant). Sinh thời Bác Hồ luôn luôn nhắc nhở chúng ta rằng: “Học để hành; học và hành phải đi đôi. Học mà không hành thì vô ích; hành mà không học thì hành không trôi chảy”[2 Tr.93]. Trong PPDHTC thì người học có vai trò là chủ thể của hoạt động, hoạt động học được người học tổ chức dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của GV. Qua đó HS tự khám phá những kiến thức mới chứ không thụ động tiếp thu tri thức sẵn có. Người học trực tiếp quan sát, nghiên cứu, thảo luận, làm thí nghiệm thực hành và tự giải quyết vấn đề được đặt ra theo cách của chính mình. Để từ đó nắm bắt được kiến thức, kỹ năng, phương pháp tìm ra kiến thức dựa trên nền tảng những kiến thức vốn có của bản thân không theo một khuôn mẫu định sẵn. Ở đó, người học có cơ hội bộc lộ, phát huy khả năng “ Từ học làm đến biết làm, muốn làm, muốn tồn tại và phát triển như nhân cách của một con người lao động; tự chủ năng động và sáng tạo” [2, Tr.94 ]. b. Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học 15 Trong hoạt động dạy và học, chúng ta phải chú trọng nâng cao hiệu quả của việc dạy song song với mục tiêu dạy học. Ngày nay, chúng ta đang đứng trong thời kỳ bùng nổ về khoa học và công nghệ thì việc dạy phương pháp học cốt lõi là dạy cho người học phương pháp tự học. Một trong những yếu tố quan trọng bảo đảm thành công trong việc học và nghiên cứu khoa học là: khả năng phát huy kịp thời, giải quyết hợp lý những vấn đề, tình huống nảy sinh trong thực tiễn. Rèn cho người học thói quen tự học, linh hoạt trong ứng dụng những điều mình học được vào giải quyết tình huống có vấn đề, từ đó khơi dạy lòng ham học hỏi, ham hiểu biết, khám phá vốn có ở mỗi người . c. Hoạt động tập thể, hợp tác Kiến thức của các HS trong lớp là không đồng đều, người dạy phải chấp nhận nó, sự phân hóa đó càng cao khi ở trình độ cao. Vì vậy, cần có sự hỗ trợ, hợp tác giữa những người học trong hoạt động học. Có như vậy, không chỉ giúp cho những người học có ý trí phấn đấu mà còn rèn luyện cho người học kỹ năng và tinh thần làm việc tập thể [7, Tr. 12]. d. Vai trò của Giáo viên Người GV trước kia dạy học theo phương pháp truyền thống: thông báo, giải thích, minh họa. Nay chuyển sang PPDHTC, GV không còn đóng vai trò đơn thuần chỉ là người truyền đạt kiến thức, còn là người thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các hoạt động độc lập nhằm giúp HS tự lực chiếm lĩnh các tri thức khoa học mới, hình thành kỹ năng, thái độ mới theo yêu cầu của trương trình. Trên lớp HS hoạt động là chính. Để đạt được điều đó thì: GV khi chuẩn bị phải đầu tư nhiều công sức và thời gian thì mới có thể thực hiện bài trên lớp với vai trò là người gợi mở, động viên, cố vấn, là trọng tài trong các hoạt động tìm tời, tranh luận của HS. Vai trò của GV ở đây không bị hạ thấp, mà còn được đề cao hơn nhiều so với trước. Ở đây, người GV phải có trình độ chuyên môn sâu, rộng, trình độ sư phạm lành nghề, là người có đầu óc sáng tạo và nhạy cảm, linh 16 hoạt trong tổ chức các hoạt động của HS, các tình huống xuấ hiện ngoài dự kiến của cả GV và HS. Điểm khác nhau giữa dạy học theo phương pháp tích cực và dạy học phương pháp dạy học thụ động được đưa ra trong bảng 1 Bảng 1 Phương pháp dạy học thụ động Phương pháp dạy học tích cực Tập trung vào hoạt động của GV Tập trung vào hoạt động của HS GV thuyết trình và đối thoại là chính GV thiết kế, tổ chức, hướng dẫn các hoạt động của HS HS lắng nghe GV giảng và kết hợp HS tích cực, chủ động tham gia vào ghi chép một cách thụ động GV cố gắng truyền đạt hết những kiến thức trong bài dựa vào kỹ năng và kinh nghiệm của mình hoạt động học tập GV huy động vốn kiến thức, kinh nghiệm của HS để xây dựng bài và giao tiếp Thầy – Trò được đưa lên hàng đầy Quan hệ giao tiếp giữa thầy và trò, Quan hệ giao tiếp giữa thầy – trò, nhưng thầy giữa vai trò chủ yếu HS trả lời theo sách giáo khoa và vở ghi trò – trò với vai trò hợp tác Luôn khuyến khích HS nêu những kiến thức, hiểu biết của cá nhân về vấn đề đang được tiếp cận GV đưa ra ví dụ mẫu và yêu cầu HS HS tự xác định vấn đề và giải quyết thực hành tương tự Không phát huy được tính tích cực của HS trong việc tham gia xây dựng bài vấn đề. Khuyến khích HS đưa ra câu hỏi trong quá trình học, nghe giảng. Phát huy tính tích cực trong học tập của HS tham gia xây dựng bài HS làm bài hoàn toàn phụ thuộc vào HS làm bài tập có tính sáng tạo, tự 17 sách giáo khoa và những tài liệu ghi nêu ra tình huống có vấn đề và giải chép trên lớp quyết tính huống có vấn đề đó GV khuyến khích HS nhận xét, bổ GV độc quyền đánh giá và cho điểm xung cho câu trả lời của bạn, tham gia cố định, đánh giá theo tiêu trí có sẵn vào quá trình đánh giá kết quả bài học. [2, Tr.98]. Qua bảng so sánh trên, chúng ta có thể thấy được phương pháp dạy học tích cực mới đáp ứng được nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho xã hội hiện nay. e. Kết hợp đánh giá của thầy và tự đánh giá của trò Mục đích của việc đánh giá là nhận định về thực trạng của việc dạy và học, để từ đó điều chỉnh hoạt động dạy và học. Với phương pháp dạy học truyền thống thì người dạy độc quyền đánh giá, người học là đối tượng đánh giá. Với phương pháp dạy học tích cực, luôn phát huy vai trò chủ động, tích cực của người học để chuẩn bị cho HS khả năng học tập liên tục, suốt đời như một mục tiêu giáo dục thì: GV phải hướng dẫn HS phát triển kỹ năng tự đánh giá để HS có thể tự điều chỉnh cách học của bản thân. Các PPDHTC đào tạo cho xã hội những con người năng động, tự chủ, có khả năng tự giáo dục, sớm thích ứng với cuộc sống, dễ hòa nhập với cộng đồng, đồng thời người học có ý thức giáo dục bản thân trong các hoạt động của mình. Quá trình kiểm tra đánh giá, không chỉ giúp cho người học tái hiện kiến thức, mà còn kích thích óc sáng tạo của người học. 1.5. Con đƣờng hình thành kiến thức cơ bản của vật lý học Những kiến thức cơ bản của vật lý học là những nội dung chính của môn vật lý trong chương trình phổ thông như: - Các khái niệm vật lý đại cương. 18 - Các định luật vật lý. - Các thuyết vật lý. - Các phương pháp nhận thức vật lý. - Các ứng dụng của vật lý. Vì vậy, quá trình hình thành những kiến thức cơ bản của vật lý học cũng chính là nhiệm vụ của môn học này. Trong quá trình đó, người GV giúp người học phát triển năng lực nhận thức, năng lực sáng tạo. Tạo điều kiện cho việc giảng dạy nói chung và giảng dạy vât lý nói riêng thu được hiệu quả cao. Để làm được điều đó, người giáo viên phải phải nắm được các yêu cầu khi xây dựng kiến thức cơ bản của vật lý. 1.5.1. Những điều cần thiết khi xây dựng kiến thức cơ bản của vật lý học * Đảm bảo tính khoa học, tính chính xác, tính thời sự. Những kiến thức cơ bản đã được các nhà khoa học khẳng định tính đúng đắn của chúng bằng các con đường khác nhau. * Đảm bảo cho HS có thể tham gia vào quá trình tái tạo ra những kiến thức cơ bản đó, theo cách đơn giản và dễ tiếp thu nhất. Quá trình tham gia, giúp HS phát huy tính tự lực, phát huy năng lực làm việc nhóm, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề. Để HS tiếp thu một cách dễ dàng thì người dạy cũng như các nhà biên soạn giáo trình phải phân chia giáo trình, môđun kiến thức thành các các phần nhỏ mang tính vừa sức và thời gian của HS trên lớp. * Đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất và tinh thần đầy đủ, giúp HS có thể thực hiện quá trình nhận thức một cách đơn giản, phù hợp. Ví dụ: để tiếp thu một lượng kiến thức mới trong vật lý thực nghiệm thì HS cần phải có đủ lượng kiến thức ban đầu liên quan tới vấn đề cần giải quyết, có kỹ năng làm thực nghiệm, với đầy đủ thiết bị thực hành và đảm bảo chúng hoạt động tốt. * Đảm bảo sự phát triển liên tiếp những mâu thuẫn nội tại, mà khi giải quyết những mâu thuẫn ấy sẽ dẫn HS tới kiến thức cần đạt được, qua việc giải 19