Tài liệu Luận văn thạc sĩ giảng dạy phần cơ học cho học sinh phổ thông chuyên vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm toán mathematica

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM TRẦN THỊ NHÀN GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG CHUYÊN VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG CHUYÊN VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mà SỐ: 601410 Học viên: Trần Thị Nhàn Cao học sư phạm vật lý khoá 1 Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Tôn Tích Ái PGS.TS Nguyễn Thị Mỹ Lộc HÀ NỘI - 2008 MỤC LỤC MỞ ĐẦU........................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài..........................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu..................................................................................2 4. Đối tƣợng nghiên cứu..................................................................................3 5. Giả thuyết khoa học.....................................................................................3 6. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................3 7. Cấu trúc luận văn.........................................................................................4 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC TẠI CÁC TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN................................................................................5 1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học.................................................................5 1.2 Vận dụng phƣơng pháp dạy học tích cực trong dạy học vật lý-phƣơng pháp giải quyết vấn đề...................................................................................13 1.3 Con đƣờng hình thành khái niệm, định luật Vật lý.................................17 1.4 Đổi mới phƣơng pháp dạy học theo quan niệm công nghệ thông tin và truyền thông...................................................................................................23 1.5 Phƣơng pháp mô hình trong dạy học Vật lý............................................27 1.6 Ý đồ sƣ phạm của việc giảng dạy phần cơ học cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm toán Mathematica.....32 Chƣơng 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA........35 2.1 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính...................................35 2.2 Mathematica là ngôn ngữ lập trình..........................................................37 2.3 Mathematica là hệ thống biểu diễn các kiến thức toán học....................38 2.4 Mathematica là môi trƣờng tính toán .....................................................39 2.5 Mathematica là công cụ trong môi trƣờng tính toán chuẩn ...................39 2.6 Các toán tử của Mathematica..................................................................39 2.7 Mathematica trong các tính toán.............................................................41 2.8 Biến đổi các biểu thức lƣợng giác...........................................................43 2.9 Các đơn vị đo, chuyển đổi đơn vị, các hằng số Vật lý............................44 2.10 Các tính toán giải tích............................................................................45 2.11 Đồ họa trong Mathematica....................................................................48 2.12 Mathematica trong phƣơng pháp số......................................................55 Chƣơng 3: NHỮNG VÍ DỤ CỦA MATHEMATICA TRONG GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC.................................................................................58 3.1 Động lực học chất điểm...........................................................................58 3.2 Chuyển động trong trƣờng hấp dẫn không đổi........................................65 3.3 Chuyển động của hành tinh.....................................................................79 3.4 Sự va chạm.............................................................................................83 3.5 Dao động điều hòa phi tuyến đơn giản....................................................90 3.6 Dao động tắt dần và dao động cƣỡng bức.............................................101 KẾT LUẬN...............................................................................................104 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT : Công nghệ thông tin DH : Dạy học GV : Giáo viên HS : Học sinh MTDH : Mục tiêu dạy học MTĐT : Máy tính điện tử PMDH : Phần mềm dạy học PPDH : Phƣơng pháp dạy học PPDHTC : TBDH : Phƣơng pháp dạy học tích cực ThiÕt bÞ d¹y häc MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong những năm gần đây tin học phát triển rất mạnh mẽ đã tạo nên cuộc cách mạng trong mọi hoạt động kinh tế, chính trị, xã hội…..Xác định rõ tầm quan trọng của tin học, ngày 17-10-2000, Bộ chính trị đã ra chỉ thị 58-CT/TW về đẩy mạnh và phát triển công nghệ thông tin phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc. Trong công tác đào tạo, tin học ảnh hƣởng rất mạnh mẽ. Tin học hoá công tác giảng dạy phát triển theo hƣớng làm tăng hàm lƣợng trí tuệ, hiệu quả đạt đƣợc gắn liền với quá trình cải tiến tổ chức và quản lý công tác giảng dạy. Tin học hoá công tác giảng dạy không chỉ tiến hành xây dựng một kết cấu hạ tầng thông tin mà còn gắn liền với việc cải tiến phƣơng thức, hình thức, nội dung giảng dạy, đẩy mạnh việc phát triển và ứng dụng công nghệ thông tin một cách hiệu quả. Đổi mới phƣơng thức dạy học không chỉ cung cấp kiến thức mà còn phải xây dựng năng lực tƣ duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh đồng thời còn phải rèn luyện cho học sinh phƣơng pháp nghiên cứu khoa học. Tại các trƣờng phổ thông nói chung và ở các trƣờng chuyên nói riêng học sinh ít đƣợc tạo điều kiện bồi dƣỡng các phƣơng thức nhận thức, rèn luyện và tƣ duy khoa học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Học sinh tại các phổ thông chuyên nói chung và phổ thông chuyên vật lý nói riêng chủ yếu là những học sinh năng khiếu. Những học sinh này đều có tƣ chất và có khả năng nhận thức vấn đề nhanh hơn những học sinh bình thƣờng những kiến thức mới về lĩnh vực đó. Bên cạnh đó những học sinh năng khiếu thƣờng có biểu hiện vƣợt trội trong việc nhận biết những điều kiện của bài toán đƣợc cài vào trong cách hành văn và có biểu hiện sáng tạo trong cách giải các bài toán phức tạp. Nhƣ vậy ta thấy học sinh tại 1 các phổ thông chuyên lý thƣờng có ƣu thế về khả năng trực giác. Vì vậy nếu một học sinh năng khiếu đƣợc học tập một cách hệ thống chu đáo thì sẽ trở thành học sinh xuất sắc trong lĩnh vực đó và làm tiền đề của tài năng tƣơng lai. Với những tính ƣu việt của phần mềm toán Mathematica nhƣ khả năng tính toán, khả năng đồ hoạ cũng nhƣ tính dễ sử dụng của nó trong việc xây dựng các mô hình vật lý. Do vậy dùng phần mềm Toán Mathematica có thể thiết kế bài giảng một cách trực giác mà không yêu cầu phải hiểu biết nhiều về tin học. Xuất phát từ các vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài: “Giảng dạy phần cơ học cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm Toán Mathematica” làm đề tài nghiên cứu luận văn của mình. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng những quan điểm lý luận hiện đại về việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong việc mô phỏng một vài hiện tƣợng cơ học, tính toán số…theo hƣớng phát triển kĩ năng tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý thông qua quá trình dạy học giải quyết vấn đề. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận về việc tổ chức quá trình dạy học vật lý nói chung và quá trình dạy học phần cơ học nói riêng theo hƣớng rèn luyện và phát triển kỹ năng tƣ duy, năng lực sáng tạo với sự hỗ trợ của phần mềm toán Mathematic. - Tìm hiểu vấn đề ứng dụng của máy tính vào dạy học tại các trƣờng trung học phổ thông nói chung và trung học phổ thông chuyên vật lý nói riêng. 2 - Nghiên cứu cơ sở lý luận việc ứng dụng phần mềm Toán Mathematica thiết kế bài giảng. - Mô phỏng các mô hình vật lý phần cơ học với sự hỗ trợ của phần mềm Toán Mathematica theo tiến trình dạy học đã soạn. - Dự kiến khả năng sử dụng phần mềm Toán Mathematica trong dạy học phần cơ học đối với phổ thông chuyên nói chung và phổ thông chuyên vật lý nói riêng. -Đề xuất việc xây dựng các mô hình, mô phỏng một vài hiện tƣợng cơ học. 4. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh phổ thông chuyên vật lý trong quá trình dạy học phần cơ học với sự hỗ trợ của phần mềm Toán Mathematica. 5. Giả thuyết khoa học Việc ứng dụng của phần mềm Toán Mathematica một cách hợp lý, xây dựng các mô hình mô phỏng hỗ trợ việc giảng dạy, tổ chức hƣớng dẫn học sinh giải quyết nhiệm vụ nhận thức, đề xuất vấn đề, thảo luận lựa chọn phƣơng án giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học phần cơ học sẽ có tác dụng nâng cao chất lƣợng dạy học, rèn luyện và phát triển kĩ năng tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông nói chung và phổ thông chuyên vật lý nói riêng. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ những quan điểm mà đề tài sẽ vận dụng về việc tổ chức tình huống học tập, hƣớng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong quá trình học tập. 3 - Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo xác đinh mức độ nội dung các kiến thức những khái niệm vật lý phần cơ học mà học sinh trung học phổ thông chuyên cần nắm vững. - Nghiên cứu tài liệu về phần mềm Mathematica 6.2. Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc dạy (thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên) và việc học (thông qua trao đổi, nghiên cứu các sản phẩm của học sinh) nhằm sơ bộ đánh giá tình hình dạy học phần cơ học ở trung học phổ thông chuyên vật lý hiện nay. - Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy các môn học ở các trƣờng trung học phổ thông chuyên. -Thực hiện dạy học Vật lý bằng các mô hình đƣợc xây dựng bởi phần mêm Toán Mathematica. 7. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đã đƣợc trình bày trong ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận của việc ứng dụng phần mềm toán Mathematica trong dạy học tại các trƣờng trung học phổ thông chuyên. Chƣơng 2: Giới thiệu về phần mềm Toán Mathematica Chƣơng 3: Một số ứng dụng của Mathematica trong giảng dạy phần cơ học. 4 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC TẠI CÁC TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN. 1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học 1.1.1 Bản chất hoạt động học và chức năng của giáo viên trong tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học. Quá trình dạy học là quá trình hoạt động của giáo viên và của học sinh trong sự tƣơng tác thống nhất biện chứng của ba thành phần trong hệ dạy học, bao gồm : Giáo viên - Học sinh - Phƣơng tiện hoạt động dạy học. Kiến thức của mỗi ngƣời là do bản thân mình tự xây dựng, là kết quả hoạt động của bộ óc của chủ thể phản ánh thực tế khách quan. Vì vậy không thể quan niệm sự hình thành kiến thức (sự học) của học sinh chỉ đơn thuần là sự in vào đầu óc học sinh những kiến thức xem nhƣ cái có sẵn tồn tại độc lập với học sinh. Không thể coi sự dạy của giáo viên chỉ là sự trình diễn kiến thức, chỉ cần cố gắng sao cho trình diễn đƣợc chính xác, rõ ràng, trực quan và đầy đủ sao cho in vào đầu óc học sinh đƣợc đúng câu chữ nhƣ thế. Nhƣ vậy thì không thể đảm bảo cho học sinh thực sự nắm đƣợc nghĩa của kiến thức. [10, tr 18] Cũng không thể quan niệm thực chất của sự học là ở chỗ ngƣời học đạt đƣợc (thể hiện ra đƣợc) những hành vi xác định nào đó. Theo quan điểm tâm lý học tƣ duy thì sự học là một sự phát triển về chất của cấu trúc hành động. Cùng một biểu hiện hành vi bề ngoài giống nhau nhƣng chất lƣợng, hiệu quả của sự học (đối với kiến thức lĩnh hội đƣợc cũng nhƣ đối với sự phát triển tiềm lực của học sinh) vẫn có thể khác nhau, tuỳ thuộc vào sự phát triển của cấu trúc hành động học của chủ thể. Ở đây hành vi đƣợc xem nhƣ biểu hiện ra ngoài của kết quả hành động, còn cách thức để đạt tới kết quả đó đƣợc xem nhƣ cấu trúc bên trong của hành động. 5 Hoạt động của chủ thể tồn tại tƣơng ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó. Hoạt động bao gồm một hệ thống các hành động tƣơng ứng với một mục đích cụ thể và mỗi hành động gồm các thao tác tƣơng ứng với điều kiện, phƣơng tiện cụ thể. ho¹t ®éng §éng c¬ Hµnh ®éng Môc ®Ých ®iÒu kiÖn thao t¸c ph-¬ng tiÖn H×nh 1 Mỗi hoạt động diễn ra theo các pha: định hƣớng, chấp hành và kiểm tra. Cơ sở định hƣớng của hoạt động có tầm quan trọng đặc biệt với chất lƣợng, hiệu quả của hoạt động. Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc giúp đỡ cho sự hình thành cơ sở định hƣớng khái quát hoạt động của học sinh. Cơ sở định hƣớng bao gồm những nội dung cơ bản nhất, cần thiết nhất cho sự thành công của hoạt động. Hoạt động dạy của giáo viên phải có tác dụng chỉ đạo hoạt động học của học sinh phù hợp với con đƣờng biện chứng của sự hình thành, phát triển và hoàn thiện của hành động. Theo quan điểm xã hội - tâm lý, học là hoạt động của cá nhân chiếm lĩnh kinh nghiệm xã hội lịch sử biến thành năng lực thể chất và năng lực tinh thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách của cá nhân. 6 Sự học là quá trình hình thành và phát triển của các dạng thức hành động xác định là sự thích ứng của chủ thể với tình huống qua đó chủ thể chiếm lĩnh kinh nghiệm xã hội lịch sử biến thành năng lực thể chất và năng lực tinh thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách cá nhân. Mỗi tri thức mới học đƣợc, có chất lƣợng phải là kết quả của sự thích ứng của ngƣời học với những tình huống mới xác định. Chính quá trình thích ứng này của ngƣời học là hoạt động xây dựng nên tri thức mới với tính cách là phƣơng tiện tối ƣu giải quyết tình huống. Dạy học là dạy hoạt động (hoạt động chiếm lĩnh tri thức và hoạt động vận dụng tri thức) và do đó trong dạy học, giáo viên cần tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh để qua đó học sinh chiếm lĩnh đƣợc tri thức đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của mình. Trong sự vận hành của hệ tƣơng tác dạy học gồm: Ngƣời dạy (giáo viên) - Ngƣời học (học sinh) - Hoạt động dạy học thì giáo viên là ngƣời tổ chức, kiểm tra, định hƣớng hành động của học sinh theo một chiến lƣợc hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức của mình và do đó đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của học sinh từng bƣớc phát triển. Có thể mô tả sự tƣơng tác dạy học bằng sơ đồ nhƣ hình 2: 7 §Þnh h-íng Gi¸o viªn Tæ chøc Häc sinh Liªn hÖ ng-îc Liªn hÖ ng-îc ThÝch øng Cung cÊp t- liÖu Ho¹t ®éng d¹y häc t¹o t×nh huèng H×nh 2 Hành động của giáo viên với hoạt động dạy học là tổ chức tƣ liệu và qua đó cung cấp tƣ liệu, tạo tình huống cho hoạt động của học sinh. Tác động của giáo viên tới học sinh là sự định hƣớng của giáo viên đối với hoạt động của học sinh với tƣ liệu, định hƣớng của giáo viên với sự tƣơng tác trao đổi giữa học sinh với nhau và qua đó định hƣớng cả sự cung cấp những thông tin liên hệ ngƣợc từ phía học sinh cho giáo viên. Hành động học của học sinh với hoạt động dạy học là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập, đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình. Tƣơng tác trực tiếp của học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân và nhờ đó học sinh tranh thủ sự hỗ trợ từ phía giáo viên và tập thể học sinh. 1.1.2 Đổi mới phương pháp dạy học. 1.1.2.1 Quan điểm dạy học. Quan điểm dạy học: là những định hƣớng tổng thể cho các hành động phƣơng pháp, trong đó có sự kết hợp giữa các nguyên tắc dạy học làm nền tảng, những cơ sở lí thuyết của lí luận dạy học, những điều kiện dạy học và tổ chức cũng nhƣ những định hƣớng về vai trò của giáo viên và học sinh 8 trong quá trình dạy học. Quan điểm dạy học là những định hƣớng mang tính chiến lƣợc, cƣơng lĩnh, là mô hình lí thuyết của phƣơng pháp dạy học. Những quan điểm dạy học cơ bản: DH giải tích minh hoạ, DH gắn với kinh nghiệm, DH kế thừa, DH định hƣớng học sinh, DH định hƣớng hành động, DH định hƣớng hành động, DH định hƣớng mục tiêu, DH giải quyết vấn đề, DH theo tình huống, DH giao tiếp, DH nghiên cứu, DH khám phá, DH mở. [4, tr. 29] 1.1.2.2 Tiến trình dạy học Tiến trình dạy học mô tả cấu trúc của quá trình dạy học theo một trình tự xác định của các bƣớc dạy học, quy định tiến trình dạy học, quy định tiến trình thời gian, tiến hành logic hành động. Tiến trình DH còn đƣợc gọi là các bƣớc dạy học hay tiến trình lí luận dạy học, tiến trình phƣơng pháp. 1.1.2.3. Phương pháp dạy học Thuật ngữ phƣơng pháp bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp (methodos) có nghĩa là con đƣờng để đạt mục đích. Theo đó PPDH là con đƣờng để đạt mục đích dạy học. PPDH là cách thức hành động của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học. Cách thức hành động bao giờ cũng diễn ra trong những hình thức cụ thể. Cách thức và hình thức không tách nhau một cách độc lập. PPDH là những hình thức và cách thức hoạt động của giáo viên và học sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học. PPDH là những hình thức và cách thức, thông quan đó và bằng cách đó GV và HS lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trong những điều kiện học tập cụ thể. 1.1.2.4. Định hướng đổi mới PPDH Hiện nay trong toàn ngành giáo dục đã và đang thực hiện đổi mới PPDH. Chỉ có đổi mới căn bản phƣơng pháp dạy học chúng ta mới có thể 9 tạo đƣợc sự đổi mới thực sự trong giáo dục, mới có thể đào tạo lớp ngƣời năng động, sáng tạo, có tiềm năng cạnh tranh trí tuệ trong bối cảnh nhiều nƣớc trên thế giới đang hƣớng tới nền kinh tế tri thức. Định hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy và học đã đƣợc xác định trong Nghị quyết trung ƣơng 4 khoá VII (1-1993), Nghị quyết trung ƣơng 2 khoá VII (12-1996), đƣợc thể chế trong luật giáo dục (2005) đƣợc cụ thể hoá trong các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào Tạo, đặc biệt chỉ thị số 14 (41999). Luật Giáo dục, điều 28.2 ghi “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, khả năng làm việc theo nhóm, vận dụng kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Có thể nói cốt lõi của đối mới dạy và học là hƣớng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động. Đổi mới PPDH ở trƣờng phổ thông nên đƣợc thực hiện theo các định hƣớng sau: - Bám sát mục tiêu giáo dục phổ thông - Phù hợp với nội dung dạy học cụ thể - Phù hợp với đặc điểm lứa tuổi HS - Phù hợp với cơ sở vật chất, các điều kiện dạy học của nhà trƣờng. - Phù hợp với việc kiểm tra, đánh giá kết quả dạy-học. - Kết hợp giữa viêc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến, hiện đại với việc khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống. 10 - Tăng cƣờng sử dụng các PTDH, TBDH và đặc biệt lƣu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin. 1.1.2.5 Mục đích của đổi mới PPDH Việc thực hiện đổi mới chƣơng trình giáo dục phổ thông đòi hỏi phải đổi mới đồng bộ từ mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, PTDH đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đó đổi mới PPDH đƣợc coi là khâu đột phá. Mục đích của việc đổi mới PPDH ở trƣờng phổ thông là thay đổi lối dạy học truyền thụ một chiều sang dạy học theo “phƣơng pháp dạy học tích cực” (PPDHTC) nhằm giúp HS phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen và khả năng tự học, tinh thần hợp tác, kĩ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn; tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú trong học tập. Làm cho “học” là quá trình kiến tạo; HS tìm tòi, khám phá, phát hiện, luyện tập, khai thác và xử lý thông tin….tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất. Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS, dạy HS cách tìm ta chân lí. Chú trọng hình thành năng lực (tự học, sáng tạo, hợp tác…) dạy phƣơng pháp và kĩ thuật lao động khoa học, dạy cách học. Học để đáp ứng những yêu cầu của cuộc sống hiện tại và tƣơng lai. Những điều đã học cần thiết, bổ ích cho bản thân HS và cho sự phát triển xã hội [4. tr 30] PPDHTC đƣợc dùng với nghĩa là hoạt động, chủ động, trái với không hoạt động, thụ đông, PPDHTC hƣớng tới việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS nghĩa là hƣớng vào phát huy tính tích cực, chủ động của ngƣời học chứ không chỉ hƣớng vào việc phát huy tính tích cực của ngƣời dạy. Muốn đổi mới cách học, phải đổi mới cách dạy. Cách dạy quyết định cách học, tuy nhiên, thói quen học tập thụ động của học sinh cũng ảnh hƣởng đến cách dạy của thầy. Mặt khác, cũng có trƣờng hợp học sinh mong muốn đƣợc học PPDHTC nhƣng giáo viên chƣa đáp ứng đƣợc. Do vậy, GV 11 cần phải đƣợc bồi dƣỡng, phải kiên trì cách dạy theo PPDHTC, tổ chức các hoạt động nhận thức từ đơn giản đến phức tạp, từ thấp đến cao, hình thành thói quen cho HS. Trong đổi mới phƣơng pháp phải có sự hợp tác của thầy và trò, sự phối hợp hoạt động dạy với hoạt động học thì mới có kết quả. PPDHTC hàm chứa cả phƣơng pháp dạy và phƣơng pháp học. Vai trò chỉ đạo của giáo viên: giáo viên không còn đóng vai trò đơn thuần là ngƣời truyền đạt kiến thức mà trở thành ngƣời thiết kế, tổ chức, hƣớng dẫn các hoạt động học tập của học sinh. 12 Bảng 1. So sánh phương pháp dạy học tích cực và phương pháp dạy học thụ động Dạy học thụ động Dạy học tích cực 1. Tập trung vào hoạt động của giáo viên 1. Tập trung vào hoạt động của học sinh 2. Giáo viên thuyết trình là chính. 2. Giáo viên thiết kế tổ chức, định hƣớng các hoạt động của học sinh 3. Học sinh lắng nghe lời giảng của giáo viên, ghi chép và học thuộc. 3. Học sinh chủ động, tích cực tham gia hoạt động học tập 4. Giáo viên cố gắng truyền đạt hết những kiến thức và kinh nghiệm của mình để hoàn thành bài giảng 4. Giáo viên huy động vốn kiến thức và kinh nghiệm sống của học sinh để xây dựng kiến thức. 5. Giao tiếp Thầy- Trò nổi lên hàng đầu 5. Quan hệ Thầy – Trò; trò – trò, hợp tác với bạn. 6. Học sinh trả lời theo sách giáo khoa và theo vở ghi 6. Khuyến khích học sinh nêu những ý kiến cá nhân về vấn đề đang học 7. Giáo viên cho ví dụ mẫu rồi yêu cầu học sinh làm những trƣờng hợp tƣơng tự 7. Học sinh tự xác định vấn đề và giải quyết vấn đề. 8. Không phát huy đƣợc tính tích cực học tập của học sinh tham gia xây dựng bài. 8. Khuyến khích học sinh nêu thắc mắc trong khi nghe giảng 9. Học sinh lệ thuộc hoàn toàn vào TLGK và sự thuyết trình của giáo viên. 9. Học sinh làm bài tập có sáng tạo 10. Giáo viên độc quyền đánh giá và 10. Giáo viên khuyến khích học cho điểm cố định, đánh giá theo sự sinh nhận xét, bổ sung câu trả ghi nhớ thông tin có sẵn. lời của bạn Qua sự so sánh này có thể đƣa ra đặc trƣng của các PPDHTC -Dạy học tăng cƣờng phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của HS. 13 - Dạy và học chú trọng rèn luyện phƣơng pháp và phát huy năng lực tự học của HS. - Dạy học phân hoá kết hợp với học tập hợp tác - Kết hợp đánh giá của thầy với đánh giá của bạn, với tự đánh giá. - Tăng cƣờng khả năng, kĩ năng vận dụng vào thực tế. - Đem lại niềm vui, tạo hứng thú trong học tập cho học sinh, đạt hiệu quả cao. 1.2 Vận dụng phương pháp dạy học tích cực trong dạy học vật lýphương pháp giải quyết vấn đê. Tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kỹ thuật của nhà bác học có thể hình dung sơ lƣợc nhƣ sau: - Xác định rõ nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, những điều kiện đã cho và mục đích cần đạt tới. - Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài ngƣời đã có cách giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tƣơng tự chƣa. - Nếu đã có thì liệt kê tất cả những giải pháp đã có và lựa chọn một giải pháp thích hợp. - Nếu chƣa có thì đề xuất ra giải pháp mới hay xây dựng kiến thức phƣơng tiện mới dùng làm công cụ để giải quyết vấn đề. - Thử nghiệm áp dụng kiến thức đã lựa chọn, giải pháp đã lựa chọn vào thực tiễn để đánh giá hiệu quả của nó, từ đó bổ sung hoàn thiện kiến thức đã xây dựng, giải pháp đã đề xuất. Có thể phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kỹ thuật của nhà bác học để tổ chức quá trình dạy học ở trƣờng phổ thông nhằm hình thành ở học sinh năng lực giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, để thành công phải chú ý những điểm khác nhau giữa nhà bác học và học sinh trong khi giải quyết vấn đề: 14 - Về động cơ, hứng thú, nhu cầu: Nhà bác học khi giải quyết vấn đề đã tự xác định đƣợc rõ mục đích, tự nguyện đem hết sức mình giải quyết vấn đề đặt ra, coi đó là nhu cầu bức thiết của cá nhân. Còn học sinh, động cơ, hứng thú đang đƣợc hình thành, ý thức về mục đích, trách nhiệm còn mờ nhạt, do đó chƣa tập trung chú ý đem hết sức mình để giải quyết vấn đề học tập. - Về năng lực giải quyết vấn đề: Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề, nhà bác học đã có trình độ, kỹ năng, kỹ xảo cần thiết. Tuy nhiên, nhiều khi nhà bác học cũng còn phải tích luỹ thêm kinh nghiệm, sáng tạo thêm phƣơng tiện lý thuyết và phƣơng tiện vật chất để hoạt động. Còn đối với học sinh, đây mới là bƣớc đầu làm quen với việc giải quyết một vấn đề khoa học. Vấn đề đặt ra cho học sinh phải giải quyết cũng giống vấn đề của nhà bác học nhƣng kinh nghiệm, kiến thức, năng lực của họ còn rất hạn chế. - Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề: Những kiến thức mà học sinh cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà nhiều thế hệ bác học đã phải trải qua một thời gian dài mới đạt đƣợc và mỗi nhà bác học cũng chỉ góp một phần nhỏ vào lâu đài khoa học đó. Còn học sinh chỉ đƣợc dành một thời gian ngắn đã phải phát hiện ra một định luật vật lý. Đó là điểm quá sức mà ngay cả các bậc thiên tài cũng khó làm đƣợc. - Về phƣơng tiện làm việc: Nhà khoa học có trong tay hoặc phải tạo ra những phƣơng tiện chuyên dùng có độ chính xác cao và những điều kiện thích hợp nhất để giải quyết vấn đề. Còn học sinh chỉ có những phƣơng tiện thô sơ ở trƣờng phổ thông với độ chính xác thấp, chỉ có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay ở phòng thực hành, có khi không thể lặp đi lặp lại nhiều lần. [11. tr 20] Những điều phân tích trên đây dẫn đến kết luận là: Học sinh không thể hoàn toàn tự lực xây dựng kiến thức khoa học đƣợc mà cần phải có sự giúp đỡ của giáo viên. 15