Tài liệu Thiết kế bài giảng phần động học chất điểm chương trình vật lí nâng cao sử dụng các phần mềm hỗ trợ nhằm phát huy tính tích cực của người học luận văn ths. giáo dục học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC CẤN KIM NGÂN THIẾT KẾ BÀI GIẢNG PHẦN “ ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ NÂNG CAO SỬ DỤNG CÁC PHẦN MỀM HỖ TRỢ NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA NGƢỜI HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học (Bộ môn Vật lý) Mã số : 60 14 10 HÀ NỘI - 2010 LỜI CẢM ƠN Luận văn này là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của tôi tại Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà Nội. Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, các Cô trong trường Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Tôn Tích Ái đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến GS.TS Đỗ Hương Trà đã hướng dẫn, góp ý cho tôi quá trình nghiên cứu cơ sở lí luận của luận văn. Nhân dịp này tôi xin gửi lời cảm ơn đến Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội, cảm ơn Ban giám hiệu, tổ Lý – Hóa trường THPT Quốc Oai – Hà Nội, cảm ơn các bạn học viên Thạc sĩ Lý luận và phương pháp dạy học Vật Lí khóa 4, các em học sinh, người thân trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên tôi thực hiện đề tài này. Cuối cùng, dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng song bản luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 4 năm 2010 Học viên Cấn Kim Ngân DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BCH : Ban chấp hành BGĐT : Bài giảng điện tử CNTT : Công nghệ thông tin CSVC : Cơ sở vật chất ĐC : Đối chứng ĐHQG : Đại học Quốc Gia GV : Giáo viên HS : Học sinh KHKT : Khoa học kĩ thuật MTĐT : Máy tính điện tử PPDH : Phƣơng pháp dạy học SGK : Sách giáo khoa THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm TW : Trung ƣơng MỤC LỤC Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN .......................................................................... 6 1.1. Hoạt động nhận thức vật lý ....................................................................... 6 1.1.1. Dạy học và phát triển ............................................................................. 6 1.1.2. Bản chất hoạt động học vật lí .................................................................. 9 1.1.3. Bản chất của hoạt động dạy vật lí ........................................................... 17 1.2. Hoạt động nhận thức tích cực .................................................................... 22 1.2.1. Những biểu hiện của tính tích cực ......................................................... 22 1.2.2. Các biện pháp ........................................................................................ 23 1.3. Thiết kế bà i giả ng đ iệ n tử ............................................................... 26 1.3.1. Khá i niệ m: ........................................................................................ 26 1.3.2. Quy trình thiết kế bài giảng điện tử ....................................................... 27 1.4. Bài giảng diện tử với việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực của học sinh .................................................................................................................. 30 1.4.1. BGĐT đối với việc đổi mới phƣơng pháp dạy học: ................................ 30 1.4.2. Yêu cầu về phƣơng pháp giảng dạy........................................................ 31 Kết luậ n c hƣơ ng 1 ...................................................................................... 31 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG PHẦN “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 NÂNG CAO SỬ DỤNG CÁC PHẦN MỀM HỖ TRỢ NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA NGƢỜI HỌC ............................... 33 2.1. Tìm hiểu tình hình dạy học chƣơng dao động cơ ở trƣờng trung học phổ thông ................................................................................................................ 33 2.1.1. Nội dung tìm hiểu ................................................................................... 33 2.1.2. Phƣơng pháp điều tra tìm hiểu ................................................................ 33 2.1.3. Kết quả điều tra tìm hiểu ........................................................................ 34 2.2. Phân tích nội dung kiến thức phần “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lí 10 Nâng cao ................................................................................................. 36 2.2.1. Vị trí chƣơng “Động học chất điểm” trong chƣơng trình Vật lí 10 .......... 36 2.2.2. Chuẩn kiến thức, kĩ năng ........................................................................ 37 2.2.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng .............................................................. 38 2.3 Qui trình thiết kế bài giảng điện tử ............................................................ 41 2.3.1. Giới thiệu về đĩa CD BGĐT- Động học chất điểm ................................. 41 2.3.2. Đóng gói thành đĩa CD BGĐT - Dao động cơ ........................................ 84 2.3.3. Vận hành thử .......................................................................................... 85 2.3.4.. Đánh giá, cải tiến, hoàn thiện BGĐT ..................................................... 86 2.4. Sử dụng đĩa CD BGĐT-Dao động cơ trong Dạy – Học ........................... 89 2.4.1. Đối với giáo viên ................................................................................... 87 2.4.2. Đối với học sinh ..................................................................................... 98 Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 99 CHƢƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ...................................................... 100 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ................................... 100 3.2. Đối tƣợng và phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm ................................... 100 3.2.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 100 3.2.2. Phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm......................................................... 101 3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................... 102 3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP ............ 102 3.3.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm của các lớp TN và ĐC ............................. 107 Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 116 Kết luận và khuyến nghị ................................................................................ 118 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 120 Phụ lục MỞ ĐẦU 1. Lí do nghiên cứu Giáo dục của thế kỉ 21 đang đứng trƣớc sự phát triển nhƣ vũ bão của các tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của CNTT. Đất nƣớc ta đang bƣớc vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc với mục tiêu đƣa nƣớc ta tiến lên từ một nƣớc nông nghiệp lạc hậu thành một nƣớc công nghiệp vào năm 2020. Trƣớc yêu cầu mới của xã hội, con ngƣời có học vấn hiện đại không chỉ có khả năng lấy tri thức ra từ trí nhớ ở dạng có sẵn, đã đƣợc học mà còn phải biết tự mình chiếm lĩnh, sử dụng linh hoạt các tri thức đã học vào từng trƣờng hợp cụ thể một cách sáng tạo, mang lại hiệu quả công việc cao nhất. Chính vì thế mà một trong những yêu cầu cấp bách hiện nay là đổi mới phƣơng pháp dạy học. Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ IX đã khẳng định “Đổi mới phƣơng pháp dạy và học, phát huy tƣ duy sáng tạo và năng lực đào tạo của ngƣời học, coi trọng thực hành, thực nghiệm, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay, đổi mới và thực hiện nghiêm minh chế độ thi cử…”. Nhƣ vậy mục tiêu của việc đổi mới phƣơng pháp dạy học là giúp cho HS tích cực chủ động sáng tạo trong học tập, xóa bỏ thói quen học tập thụ động. Từ những nhận định trên có thể thấy rằng việc đổi mới PPDH cần phải đặt trong một hệ thống chứ không thể coi PPDH là một thành tố độc lập. Một trong những định hƣớng đổi mới phƣơng pháp giáo dục đƣợc thực hiện theo định hƣớng tăng cƣờng sử dụng các phƣơng tiện dạy học, thiết bị dạy học hiện đại và đặc biệt lƣu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin. Theo quan điểm thông tin, học là một quá trình thu nhận thông tin có định hƣớng, có sự tái tạo và phát triển thông tin; dạy là phát thông tin và giúp ngƣời học thực hiện quá trình trên một cách có hiệu quả. Để đổi mới phƣơng pháp dạy học hiện nay, ngƣời ta tìm những “phƣơng pháp làm tăng giá trị lƣợng thông tin, trao đổi thông tin nhanh 1 hơn, nhiều hơn và hiệu quả hơn”. Phát huy vai trò của ngƣời thầy trong quá trình sử dụng CNTT không “thủ tiêu” vai trò của ngƣời thầy mà trái lại còn phát huy hiệu quả hoạt động của thầy trong quá trình dạy học. Đối với chƣơng trình Vật lý 10, chƣơng “Động học chất điểm” là chƣơng mở đầu và là nền tảng để học các chƣơng tiếp theo và chƣơng trình. Nội dung của chƣơng nặng về lý thuyết, tuy không khó hiểu, khó tƣởng tƣợng nhƣng là chƣơng bắt đầu để học sinh làm quen với phƣơng pháp học Vật lý ở phổ thông. Hầu hết ở chƣơng này, giáo viên đều dạy học theo phƣơng pháp thuyết trình nên học sinh khó hiểu sâu và nắm bắt hết ý nghĩa. Với những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Thiết kế bài giảng phần “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lý Nâng cao Trung học phổ thông theo hƣớng phát huy tính tích cực của ngƣời học” làm đề tài nghiên cứu luận văn. Ngoài mục đích chính là thiết kế bài giảng điện tử hỗ trợ dạy học phần “Động học chất điểm” – chƣơng trình Vật lý 10 nhằm phát huy tính tích cực của học sinh, đặc biệt là khả năng tự học, đề tài còn có thể cung cấp cho giáo viên và học sinh những hiểu biết về nguyên tắc xây dựng bài giảng điện tử và sử dụng những công cụ để xây dựng bài giảng điện tử phục vụ dạy và học. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu chung: Vận dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực, đặc biệt là phƣơng pháp thảo luận nhóm và các phần mềm: VNUCE(đóng gói bài giảng), Hot Potatoes (tạo câu hỏi trắc nghiệm)…, thiết kế bài giảng điện tử hỗ trợ dạy học phần “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lý 10 với các nội dung: Bài học, ôn tập, kiểm tra… 2.2. Mục tiêu cụ thể: - Nghiên cứu và lựa chọn các tài liệu hƣớng dẫn sử dụng các phầm mềm thiết kế và hỗ trợ cho việc xây dựng BGĐT. 2 - Nghiên cứu lý luận về quá trình dạy học, các xu hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học, đổi mới kiểm tra đánh giá, ứng dụng CNTT trong dạy học Vật lí. - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình Vật lí 10 Nâng cao chƣơng “Động học chất điểm”. - Thiết kế BGĐT chƣơng “Động học chất điểm” theo hƣớng phát huy tính tích cực của ngƣời học. - Đánh giá năng lực học của HS khi sử dụng BGĐT trên trong lớp học thông qua thực nghiệm sƣ phạm. 3. Phạm vi nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu có hạn, tôi chỉ nghiên cứu với những mục tiêu ở trên cho phần “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lý 10 Nâng cao. 4. Mẫu khảo sát - Đối tƣợng nghiên cứu: + Các quan điểm dạy học hiện đại. + Khả năng tự học, tự nghiên cứu của học sinh. + Các phần mềm: Office (word, powerpoint), Vnuce, Hot potatoes… + Hệ thống kiến thức thuộc phần “Động học chất điểm” chƣơng trình vật lý 10. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn vật lý chƣơng “Động học chất điểm” của giáo viên và học sinh lớp 10. - Đối tƣợng khảo sát (mẫu khảo sát): Học sinh lớp 10 trƣờng Trung học phổ thông Quốc Oai – Hà Nội. 5. Giả thuyết nghiên cứu Nếu thiết kế bài giảng điện tử hợp lý: áp dụng các quan điểm dạy học hiện đại, nội dung dễ hiểu (các bài tập từ dễ đến khó), tiện lợi, dễ sử dụng, trình bày 3 khoa học sẽ hỗ trợ dạy học, kích thích đƣợc hứng thú và phát huy tính tích cực của học sinh. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đƣợc các nhiệm vụ trên, chúng tôi sử dụng một số phƣơng pháp nghiên cứu sau: 6.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Nghiên cứu tài liệu về tâm lý học, về lý luận dạy học nói chung và tài liệu về lý luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng “Động học chất điểm” theo chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý lớp 10 trung học phổ thông. - Nghiên cứu một số phần mềm: Office (word, powerpoint), Vnuce, Hot patatoes, flash…. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy các môn ở trƣờng THPT Quốc Oai. - Tìm hiều khả năng sử dụng máy tính, truy cập Internet của giáo viên và học sinh ở trƣờng THPT Quốc Oai. - Điều tra thực tế việc dạy và học các kiến thức phần “Động học chất điểm” thông qua xem giáo án, trao đổi với giáo viên và học sinh, phát phiếu điều tra cho giáo viên đang dạy môn vật lý lớp 10 ở trƣờng THPT Quốc Oai. - Thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THPT Quốc Oai để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các bài giảng điện tử để từ đó bổ xung, hoàn thiện bài giảng điện tử. 7. Luận cứ Luận cứ lý thuyết: 4 - Những đặc trƣng cơ bản của phƣơng pháp dạy học tích cực là: phát huy tính chủ động, tự tin, sáng tạo của học sinh; rèn luyện phƣơng pháp và năng lực của học sinh; dạy học phân hóa kết hợp với hợp tác… - Một số hƣớng ứng dụng công nghệ thông tin để đổi mới phƣơng pháp dạy học. - Khái quát về bài giảng điện tử, xây dựng bài giảng điện tử chƣơng “Động học chất điểm” - Xây dựng bài giảng điện tử, đóng gói thành đĩa CD-bài giảng điện tử phần “Động lực học chất điểm” Luận cứ thực tế: - Điều tra, phân tích tình hình dạy học chƣơng “Động học chất điểm” ở trƣờng THPT. - Thực hiện dạy học bằng phƣơng pháp dạy học tích cực ứng dụng công nghệ thông tin thấy học sinh hăng hái học tập, chủ động thực hiện các nhiệm vụ học tập hơn. - Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày trong ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận của đề tài. Chƣơng 2: Thiết kế bài giảng phần “Động học chất điểm” chƣơng trình Vật lí 10 Nâng cao sử dụng các phần mềm hỗ trợ nhằm phát huy tính tích cực của ngƣời học. Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm. 5 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Hoạt động nhận thức Vật lí 1.1.1. Dạy học và phát triển Dạy học là một dạng hoạt động đặc trƣng của loài ngƣời nhằm truyền lại cho thế hệ sau những kinh nghiệm xã hội mà loài ngƣời đã tích luỹ đƣợc, biến chúng thành vốn liếng kinh nghiệm và phẩm chất, năng lực của cá nhân ngƣời học. Hoạt động dạy học bao gồm hai hoạt động liên quan với nhau, tác động qua lại với nhau: hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh. Hai hoạt động này đều có chung một mục đích cuối cùng là làm cho học sinh lĩnh hội đƣợc nội dung học, đồng thời phát triển đƣợc nhân cách, năng lực của mình. Quá trình dạy học xảy ra rất phức tạp và đa dạng, trong đó sự phối hợp hoạt động giữa giáo viên và học sinh có ý nghĩa quyết định. Trong dạy học cổ truyền trƣớc đây, giáo viên là ngƣời quyết định, điều khiển toàn bộ các hoạt động của quá trình dạy học, từ đặt vấn đề mở đầu, giải quyết vấn đề, đánh giá và kết luận; còn học sinh thì thụ động tiếp thu, ghi nhớ, nhắc lại, làm theo mẫu. Chiến lƣợc dạy học này xuất phát từ quan niệm về nhiệm vụ của giáo dục chỉ là một sự truyền đạt đơn giản những kiến thức, kinh nghiệm xã hội nhƣ những sản phẩm hoàn chỉnh, đã đƣợc thử thách. “Từ đó dẫn ngƣời giáo viên ngấm ngầm hay công khai coi đứa trẻ hoặc nhƣ một ngƣời lớn thu nhỏ cần dạy dỗ, giáo dục, làm cho nó giống với mẫu ngƣời lớn nhanh chừng nào hay chừng ấy, hoặc nhƣ một kẻ hứng chịu tội lỗi của tổ tiên là… chứa trong mình một chất liệu chống đối, cho nên cần phải uốn nắn hơn là tạo dựng”. (J.Piaget) [18,Tr.17]. Nhà trƣờng mới không chỉ chú trọng đến việc truyền thụ kiến thức mà còn chú trọng đến phát triển toàn diện nhân cách học sinh. Trong lịch sử giáo dục, kinh nghiệm về giáo viên truyền thụ kiến thức đã có nhiều, nhƣng về phát triển 6 nhân cách, phát triển năng lực thì còn mới mẻ. Trong sự phát triển đa dạng của nhân cách thì phát triển năng lực nhận thức là cơ sở, có ảnh hƣởng lớn đến việc phát triển những năng lực khác. Thành tựu quan trọng nhất của tâm lí học phát triển, dùng làm cơ sở cho việc xây dựng chiến lƣợc dạy học mới, phƣơng pháp dạy học mới hiện nay là hai lí thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget (18961980) và Lép Vƣgôtski (1896- 1934). Lí thuyết của Piaget nhấn mạnh rằng: học sinh giữ một vai trò rất tích cực trong việc thích nghi với môi trƣờng. Sự thích nghi bắt đầu từ lúc ra đời nhƣ là kết quả của sự phát triển tự nhiên về mặt sinh học và kinh nghiệm với thế giới. Thoạt đầu, trẻ em dựa vào các cấu trúc sinh học vốn có của cơ thể thực hiện các hoạt động tự phát của toàn bộ cơ thể, tạo nên sự cân bằng qua cơ chế đồng hoá và điều ứng để thích nghi với môi trƣờng, hoàn cảnh và suy rộng ra là với các tác động bên ngoài từ xã hội vào bản thân đứa trẻ. Trong học thuyết của Piaget, khái niệm cân bằng là khái niệm công cụ quan trọng nhất. Khái niệm này kéo theo khái niệm đồng hoá, điều ứng, thích nghi. Piaget viết: “Cuộc sống là sự sáng tạo không ngừng các dạng thức ngày càng phức tạp và sự cân bằng ngày càng tăng của các dạng thức này với môi trƣờng”[18,tr.18]. Phát triển tâm lí tựu trung lại là sự phát triển trí tuệ cùng với tình cảm, xúc cảm, bao gồm quá trình nảy sinh, hình thành và phát triển qua các giai đoạn cảm giác- vận động, tiền thao tác, thao tác cụ thể, thao tác hình thức (tƣợng trƣng), qua quá trình nội tâm hoá, xuất tâm và đều nhằm tạo lập các cấu trúc tâm lí ở các trình độ khác nhau, cùng nhằm vào mục đích là đồng hoá, điều ứng, thích nghi và cân bằng. Piaget cho rằng: sự phát triển là do con ngƣời tạo ra bằng cách là đƣa qúa trình cân bằng từ thấp lên cao, đạt đến đỉnh cao là các cấu trúc lôgic- toán, có khi ông gọi là cân bằng nhận thức. Cân bằng tâm lí không phải chỉ là cân bằng nhận thức 7 đƣợc tạo ra theo cơ chế thao tác với đỉnh cao là thao tác tƣợng trƣng, thao tác khái niệm mà còn là, hay chủ yếu là cân bằng đƣợc tạo ra theo cơ chế hoạt động: quá trình cân bằng đƣợc tạo ra bởi hành động thực tiễn gắn bó, bao gồm hành động trí tuệ. Cân bằng không phải chỉ để con ngƣời sống còn mà chính là để tạo lập ra cuộc sống, sáng tạo ra các giá trị mới. Nhƣ vậy, Piaget đã đi vào quá trình phát triển trí tuệ với phƣơng pháp tiếp cận duy vật biện chứng, tạo nên một cơ sở khoa học khá chắc chắn cho tâm lí học phát triển: tri thức nảy sinh từ hành động. Vấn đề dạy học và sự phát triển trí tuệ trong lứa tuổi học sinh đã đƣợc Vƣgôtski giải quyết một cách độc đáo và có hiệu quả dựa trên lí luận về “vùng phát triển gần” do ông đề xuất. Vƣgôtski cho rằng: sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã hội, chủ yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ, đặc biệt trong bối cảnh tƣơng tác với những ngƣời khác. Điều đó có nghĩa là: xã hội tạo ra cơ sở cho sự phát triển nhận thức. Theo Vƣgôtski, chỗ tốt nhất cho sự phát triển nhận thức là vùng phát triển gần. Vùng đó là khoảng nằm giữa trình độ phát triển hiện tại đƣợc xác định bằng trình độ độc lập giải quyết vấn đề và trình độ gần nhất mà các em có thể đạt đƣợc với sự giúp đỡ của ngƣời lớn hay bạn hữu khi giải quyết vấn đề. Nói cách khác, vùng phát triển gần là khoảng trống giữa nơi mà một ngƣời đang đứng khi giải quyết vấn đề và nơi mà ngƣời đó cần phải đến với sự giúp đỡ của ngƣời khác. Lấy thí dụ về học lái xe. Giả sử rằng: ngƣời học lái đã nắm đƣợc kĩ năng cơ bản điều khiển cho xe chuyển động thẳng, bây giờ cần phải học lái vòng. Ta biết rằng: ngƣời học chƣa thể độc lập tự lực lái vòng, nhƣng đã có hiểu biết để có thể nắm đƣợc kĩ năng với sự giúp đỡ của ngƣời dạy lái. Ngƣời học lúc đó ở trong vùng phát triển gần và có khả năng tận dụng sự giúp đỡ dƣới dạng giải thích, biểu diễn, hƣớng dẫn của ngƣời dạy. Đối với giáo viên, điều nói trên có nghĩa là: sự phát triển nhận thức xảy ra 8 tốt nhất khi học sinh phải đi qua vùng phát triển gần thông qua việc lập luận, tranh luận với bạn hữu hoặc ngƣời lớn tuổi. Để nắm đƣợc một công việc, đầu tiên học sinh có thể hiểu một phần của công việc đó, nhƣng nhờ có giải thích, biểu diễn, hƣớng dẫn của ngƣời khác, học sinh hiểu toàn bộ công việc. Một khi học sinh đã đạt đƣợc sự hiểu biết toàn bộ công việc, họ sẽ phải vƣợt qua vùng phát triển gần và có thể độc lập thực hiện công việc đó. Học thuyết về vùng phát triển gần dẫn đến một kết luận quan trọng khác: chỉ có sự dạy học đi trƣớc sự phát triển mới là dạy học tốt. Sự dạy học đƣợc tổ chức đúng đắn sẽ dẫn đến sự phát triển trí tuệ của trẻ em, làm cho một loạt quá trình phát triển đó sống động lên, mà có lẽ nói chung, không diễn ra ngoài dạy học. Các quá trình dạy học tạo ra vùng phát triển gần, các quá trình phát triển đi sau các quá trình dạy học. 1.1.2. Bản chất của hoạt động học vật lí a) Đặc điểm của hoạt động học Hoạt động học là một hoạt động đặc thù của con ngƣời nhằm tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà loài ngƣời đã tích lũy đƣợc, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của ngƣời học. Việc tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm nhằm sử dụng chúng trong hoạt động thực tiễn của mình. Cách tốt nhất để hiểu là làm. Cách tốt nhất để nắm vững đƣợc (hiểu và sử dụng đƣợc) những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm là ngƣời học tái tạo ra chúng. Nhƣ vậy, ngƣời học không phải là tiếp thu một cách thụ động, dƣới dạng đã đúc kết một cách cô đọng, chuyển trực tiếp từ giáo viên, từ sách vở, tài liệu vào óc mình mà phải thông qua hoạt động tự lực của bản thân mà tái tạo lại chúng, chiếm lĩnh chúng. Thông thƣờng, một hoạt động có đối tƣợng là một khách thể, tác động vào 9 đối tƣợng làm biến đổi đối tƣợng. Chẳng hạn nhƣ nghiên cứu tính chất của chuyển động rơi của một vật trong những điều kiện khác nhau (trong không khí, trong nƣớc, trong chân không) thay đổi hình dạng của vật. Trong khi đó, hoạt động học lại làm biến đổi chính chủ thể là ngƣời học. Nhờ có hoạt động học mà xảy ra sự biến đổi trong bản thân học sinh, sản phẩm của hoạt động học là những biến đổi trong chính bản thân chủ thể trong quá trình thực hiện hoạt động. Học trong hoạt động, học bằng hoạt động. Những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà ngƣời học tái tạo lại không có gì mới đối với nhân loại, nhƣng những biến đổi trong bản thân ngƣời học, sự hình thành phẩm chất và năng lực ở ngƣời học thực sự là những thành tựu mới, chúng sẽ giúp cho ngƣời học sau này sáng tạo ra đƣợc những giá trị mới. Trong học tập vật lí, những định luật vật lí, kĩ năng sử dụng các máy đo, kinh nghiệm tiến hành các thí nghiệm vật lí đều là những điều đã biết, học sinh tái tạo lại chúng để biến chúng thành vốn liếng của bản thân mình, chứ không đem lại điều gì mới mẻ cho kho tàng kiến thức vật lí. Nhƣng với bản thân học sinh, thông qua hoạt động tái tạo kiến thức đó mà trƣởng thành lên. Ví dụ nhƣ: trƣớc khi học, học sinh chƣa biết nguyên nhân của lực ma sát. Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh tác động vào vật chuyển động, thay đổi độ ráp giữa mặt tiếp xúc của vật chuyển động với mặt bàn trên đó vật chuyển động. Kết quả là: học sinh phát hiện ra nguyên nhân xuất hiện lực ma sát là do sự gồ ghề của mặt tiếp xúc, khi vật chuyển động thì những chỗ gồ ghề mắc vào nhau, cản trở chuyển động, nghĩa là sinh ra ma sát. Kiến thức đó về ma sát trong mọi sách đều viết rõ, học sinh có thể dễ dàng tìm thấy. Điều quan trọng là: sau khi tái tạo đƣợc kiến thức đó về ma sát thì học sinh có khả năng mới là không cần đọc trong sách, không cần giáo viên chỉ dẫn, có thể tự mình tìm ra nguyên nhân khác của ma sát (bản chất của các mặt tiếp xúc) hoặc nguyên nhân của các hiện tƣợng khác mà họ sẽ gặp trong hoạt động thực tiễn, ngay cả khi chƣa đƣợc học. Đó mới 10 chính là lợi ích lớn lao của việc học tập vật lí. b) Cấu trúc của hoạt động học Theo lí thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành phần có quan hệ và tác động lẫn nhau (Hình 1.1). Một bên là động cơ, mục đích, điều kiện, phƣơng tiện, bên kia là hoạt động, hành động, thao tác. Động cơ học tập kích thích sự tự giác, tích cực, thúc đẩy sự hình thành và duy trì, phát triển hoạt động học, đƣa đến kết quả cuối cùng là thỏa mãn đƣợc lòng khát khao mong ƣớc của ngƣời học. Muốn thoả mãn động cơ ấy, phải thực hiện lần lƣợt những hành động để đạt đƣợc những mục đích cụ thể. Cuối cùng, mỗi hành động đƣợc thực hiện bằng nhiều thao tác sắp xếp theo một trình tự xác định, ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là những phƣơng tiện, công cụ thích hợp. Động cơ Hoạt động Mục đích Hành động Phƣơng tiện Điều kiện Thao tác Hình 1.1. Cấu trúc tâm lí của hoạt động 11 Động cơ học tập có thể đƣợc kích thích, hình thành từ những kích thích bên ngoài ngƣời học nhƣ: nhu cầu của xã hội đòi hỏi phải hoạt động có hiệu qủa trong một lĩnh vực nào đó của đời sống xã hội, sự tôn vinh của xã hội đối với ngƣời có học, đem lại vinh dự cho gia đình, cho đất nƣớc. Nhƣng quan trọng nhất, có khả năng thƣờng xuyên đƣợc củng cố và phát triển, có hiện quả bền vững là sự kích thích bên trong bằng mâu thuẫn nhận thức, mâu thuẫn giữa nhiệm vụ mới phải giải quyết và khả năng hạn chế hiện có của học sinh, cần có một sự cố gắng vƣơn lên tìm kiếm một giải pháp mới, xây dựng một kiến thức mới: động cơ tự hoàn thiện bản thân mình. Việc thƣờng xuyên tham gia vào việc giải quyết những mâu thuẫn này sẽ tạo ra thói quen, lòng ham thích hoạt động, hoạt động tự giác và tích cực, hoạt động càng có kết quả thì động cơ càng đƣợc củng cố. Mục đích của hoạt động học đƣợc thể hiện ở nhiệm vụ cụ thể của mỗi môn học, mỗi phần của môn học và cụ thể nhất là ở mỗi bài học; đó là mục tiêu cụ thể mà học sinh phải đạt đƣợc sau mỗi bài học, mỗi chƣơng, mỗi phần, mỗi môn học mà ta có thể đánh giá đƣợc. Ta đã biết việc học tập vật lí có nhiều nhiệm vụ. Có nhiệm vụ có thể hoàn thành một cách rõ rệt, có thể kiểm tra, đáng giá ngay đƣợc kết quả thực hiện sau bài học, thí dụ nhƣ: nội dung kiến thức, kĩ năng cần nắm đƣợc. Có những nhiệm vụ phải trải qua nhiều bài học mới có thể thực hiện đƣợc, mỗi bài học, thậm chí mỗi chƣơng chỉ góp một phần. Thí dụ nhƣ: khi học bài "định luật thứ ba của Niutơn", học sinh nắm đƣợc mối quan hệ giữa lực và phản lực, đặc điểm của những lực tƣơng tác, có kĩ năng làm thí nghiệm để khảo sát những lực đó. Cũng qua bài học này, học sinh phải thực hiện những phép suy luận phức tạp, suy ra những hệ quả lí thuyết và tìm phƣơng án kiểm tra lại hệ quả bằng thực nghiệm, có nghĩa là phát triển đƣợc năng lực nhận thức, tiến tới có thể tự lực tìm tòi, nghiên cứu các mối quan hệ khác. Điều này chƣa thể đánh giá ngay đƣợc, vì học sinh đang nằm trong vùng phát triển gần. Định 12 luật về mối quan hệ giữa lực tác dụng và phản lực là một cơ sở của một qui luật tổng quát của thiên nhiên, là cơ sở của thế giới quan duy vật biện chứng, đó là qui luật mâu thuẫn thống nhất (thống nhất và đấu tranh giữa các mặt đối lập). Nhƣng một mình định luật này chƣa đủ để tạo ra thế giới quan, tạo ra niềm tin ở tính phổ biến khách quan của qui luật triết học này. Để thực hiện mỗi mục đích cụ thể, phải thực hiện những hành động tƣơng ứng. Có thể thực hiện một hành động, nhƣng thông thƣờng phải phối hợp nhiều hành động mới đạt đƣợc một mục đích. Nhiệm vụ bài học thƣờng đƣợc diễn đạt dƣới dạng các “bài toán nhận thức” hay “vấn đề nhận thức” mà nếu giải quyết đƣợc nó thì học sinh sẽ đạt đƣợc mục đích đề ra. Thí dụ nhƣ: để nắm đƣợc nội dung định luật thứ ba của Niutơn, học sinh ít nhất phải thực hiện các hành động sau đây để tự mình tái tạo ra định luật đó: - Xây dựng một giả thuyết về mối quan hệ giữa lực và phản lực. - Tìm một hệ quả suy ra từ giả thuyết (bằng suy luận lôgic hay suy luận toán học). - Lập phƣơng án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. - Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán. - Kết luận. - Vận dụng vào thực tiễn. Trong các hành động, có hành động vật chất và hành động trí tuệ. Bằng hành động vật chất, ngƣời ta tác dụng trực tiếp lên đối tƣợng để nhận biết những đặc tính bên ngoài của nó hoặc làm bộc lộ những đặc tính bên trong của nó. Thí dụ nhƣ: muốn biết qui luật sự rơi của các vật thì đầu tiên phải quan sát sự rơi của các vật trong tự nhiên. Sự quan sát tự nhiên đó cho thấy: các vật rơi rất khác nhau. Cần phải tác động vào tự nhiên, làm thay đổi các điều kiện rơi (rơi trong không khí, trong nƣớc, trong chân không, vật rơi phẳng, vật đƣợc vo viên nhỏ lại…). Những hành động vật chất đó chỉ cho những thông tin riêng lẻ, rời rạc về tự nhiên. Phải trải qua 13 những phân tích, so sánh, suy luận diễn ra trong óc, nghĩa là thông qua hành động trí tuệ mới rút ra đƣợc kết luận về qui luật chung sự rơi của các vật khác nhau: ở cùng một nơi trên mặt trái đất, mọi vật rơi tự do với cùng một gia tốc. Muốn đạt đƣợc một mục đích, phải thực hiện một hay một số hành động. Trong khi thực hiện một hành động, ta phải sử dụng một số phƣơng tiện, trong những điều kiện cụ thể. Khi sử dụng những phƣơng tiện, điều kiện đó là ta đã thực hiện những thao tác. Tƣơng ứng với hành động vật chất và hành động trí tuệ, có hai loại thao tác: thao tác chân tay và thao tác trí tuệ. Trong thao tác chân tay, ta sử dụng những công cụ, phƣơng tiện vật chất nhƣ mắt, tay, dụng cụ thí nghiệm, máy đo… Thao tác trí tuệ hoàn toàn diễn ra trong óc, sử dụng những khái niệm, những phƣơng pháp suy luận mà ta đã xây dựng lên. Chẳng hạn nhƣ: để rút ra qui luật sự rơi của các vật (mục đích hành động), ta phải sử dụng các khái niệm “rơi tự do, gia tốc” và thực hiện một loạt thao tác nhƣ phân tích, so sánh, trừu tƣợng hoá, khái quát hoá… Đối với những thao tác chân tay, ta có thể quan sát đƣợc qúa trình thực hiện chúng, cho nên có thể can thiệp trực tiếp vào quá trình đó để uốn nắn, rèn luyện, làm cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện chúng một cách đúng đắn, có hiệu quả. Còn thao tác trí tuệ diễn ra trong óc, ta chỉ biết đƣợc kết quả khi học sinh thông báo ý nghĩ của họ. Nhƣng thao tác trí tuệ lại có vai trò to lớn, quyết định trong nhận thức khoa học. Bởi vậy, việc rèn luyện cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các thao tác tƣ duy trong khi học tập vật lí luôn luôn là vấn đề thời sự, còn nhiều khó khăn. Để thực hiện đƣợc một nhiệm vụ đề ra, đạt đƣợc một mục đích mong muốn, có khi phải thực hiện liên tiếp hoặc đồng thời nhiều hành động, nhiều thao tác, khó có thể phân biệt rạch ròi một kết quả là do thực hiện một thao tác hay một hành động cụ thể nào. 14 c) Những hành động phổ biến trong hoạt động nhận thức vật lí Hiện tƣợng vật lí rất phức tạp và đa dạng. Trong lịch sử, các nhà vật lí đã sáng tạo ra rất nhiều cách làm để đạt đƣợc mục đích mong muốn, rất nhiều hành động đã đƣợc áp dụng. Có thể mỗi một phát minh mới của vật lí học là do kết quả của rất nhiều hành động ở những mức độ khó khăn, phức tạp khác nhau, nhiều thao tác có mức độ tinh vi, thành thạo ngày càng cao, khó có thể liệt kê đầy đủ và phân loại chính xác. Dƣới đây, chỉ nêu ra những hành động đƣợc dùng phổ biến trong quá trình nhận thức vật lí của học sinh ở trƣờng phổ thông: 1. Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trƣng của sự vật, hiện tƣợng. 2. Phân tích một hiện tƣợng phức tạp ra thành những hiện tƣợng đơn giản. 3. Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng. 4.Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tƣợng. 5. Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tƣợng trong những điều kiện xác định. 6. Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tƣợng. 7. Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tƣợng. 8. Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tƣợng. 9. Mô hình hoá những sự kiện thực tế quan sát đƣợc dƣới dạng những khái niệm, những mô hình lí tƣởng để sử dụng chúng làm công cụ của tƣ duy. 10. Đo một đại lƣợng vật lí. 11. Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lƣợng vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học. 15