Sử dụng phần mểm tracker trong dạy học các định luật niu tơn vật lí 10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN THỊ THU HƢỜNG

SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER
TRONG DẠY HỌC CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN
– VẬT LÍ 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI, 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN THỊ THU HƢỜNG

SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER
TRONG DẠY HỌC CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN
– VẬT LÍ 10
Chuyên ngành : Lí luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số
: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ANH THUẤN

HÀ NỘI, 2016

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại
học, Khoa Vật lí trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2.
Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Anh Thuấn.
Thầy đã tận tình hƣớng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thành
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô và các em học
sinh lớp 10A3 trƣờng THPT Yển Khê – Thanh Ba – Phú Thọ đã tạo điều kiện
thuận lợi, đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè,
đồng nghiệp đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian dài
học tập, nghiên cứu, thực nghiệm và hoàn thành luận văn này.

Phú Thọ, tháng 6 năm 2016
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Hƣờng


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan r ng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và không trùng l p với các đề tài khác. Tôi c ng xin cam đoan
r ng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các
thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Hƣờng


CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt

Nội dung

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

TN

Thí nghiệm

THPT

Trung học phổ thông

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

HĐ

Hoạt động

TH

Trƣờng hợp

CNTT

Công nghệ thông tin


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Giả thuyết khoa học ...................................................................................... 3
4. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .............................................. 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 4
7. Đóng góp của đề tài....................................................................................... 4
8. Cấu trúc luận văn .......................................................................................... 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM
TRACKER THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO
CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ .............................................. 5

1.1. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ......................................... 5
1.1.1. Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề ................................................. 5
1.1.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo kiểu dạy học
giải quyết vấn đề ............................................................................................... 5
1.1.3. Sơ đồ dạy học GQVĐ theo con đƣờng lí thuyết và thực nghiệm ........... 8
1.2. Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí ............. 13
1.2.1. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lí ..................... 13
1.2.2. Phát huy tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí ..................... 15
1.3. Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí ................................................. 18
1.3.1. Sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí .............................................. 18
1.3.2. Sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học Vật lí ................................. 21
1.4. Kết luận chƣơng 1 .................................................................................... 25
CHƢƠNG 2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER TRONG DẠY HỌC .... 27
CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN – VẬT LÍ 10 .................................................. 27
2.1. Mục tiêu kiến thức kĩ năng trong dạy học các định luật Niu-tơn ............ 27


2.1.1. Kiến thức ............................................................................................... 27
2.1.2. Kĩ năng .................................................................................................. 27
2.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học Các định luật Niu-tơn............ 28
2.2.1. Thí nghiệm khảo sát “Định luật II Niu-tơn” ......................................... 28
2.2.2. Thí nghiệm khảo sát “Định luật III Niu-tơn”........................................ 28
2.3. Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành ......................................... 28
2.3.1. Thí nghiệm khảo sát “Định luật II Niu-tơn” ......................................... 28
2.3.2. Thí nghiệm khảo sát “Định luật III Niu-tơn”........................................ 31
2.4. Biên tập, xử lí video thí nghiệm ............................................................... 32
2.5. Sử dụng phần mềm Tracker để phân tích các video thí nghiệm đã xây
dựng ................................................................................................................. 33
2.5.1. Thí nghiệm khảo sát “Định luật II Niu-tơn” ......................................... 33
2.5.2. Thí nghiệm khảo sát “Định luật III Niu-tơn”........................................ 41

2.6. Xây dựng tiến trình dạy học có sử dụng phần mềm Tracker ................... 46
2.6.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Định luật II Niu-tơn” ................. 46
2.6.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Định luật III Niu-tơn” ............... 58
2.7. Kết luận chƣơng 2 .................................................................................... 68
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................... 69
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ................................... 69
3.1.1. Mục đích................................................................................................ 69
3.1.2. Nhiệm vụ ............................................................................................... 69
3.2. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm ....................................................... 69
3.3. Nội dung của thực nghiệm sƣ phạm ........................................................ 70
3.4. Tiêu chí đánh giá tính tích cực, sáng tạo của học sinh ............................ 70
3.4.1. Các tiêu chí đánh giá ứng với từng mục đích đánh giá......................... 70
3.5. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 72
3.5.1. Diễn biến giờ học thực nghiệm kiến thức “Định luật II Niu-tơn” ........ 72
3.5.2. Diễn biến giờ học thực nghiệm kiến thức “Định luật III Niu-tơn”....... 80


3.6. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm ................................................................. 85
3.7. Đánh giá thực nghiệm sƣ phạm ............................................................... 86
3.7.1. Đánh giá tính tích cực của HS. ............................................................. 86
3.7.2. Đánh giá tính sáng tạo của HS .............................................................. 86
3.8. Kết luận chƣơng 3 .................................................................................... 87
KẾT LUẬN .................................................................................................... 90
1. Các kết quả của luận văn............................................................................. 90
2. Hƣớng phát triển của luận văn .................................................................... 90
3. Một số đề xuất, kiến nghị. ........................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 92
PHỤ LỤC

1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, khoa học công nghệ phát triển nhƣ v bão, đ c biệt là công
nghệ thông tin, những “ứng dụng của công nghệ thông tin đã mang đến nhiều
thành tựu to lớn có tính chất cách mạng trên nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo
dục và đào tạo. Chính vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục
và đào tạo đã trở thành nhiệm vụ ƣu tiên hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế
giới. Các nhà sƣ phạm đều nhận thấy r ng việc ứng dụng công nghệ thông tin
vào đổi mới phƣơng pháp dạy học đã đem lại nhiều hiệu quả”.
Tại Hội nghị lần thứ hai Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa VIII chỉ
rõ “Đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền
thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tƣ duy sáng tạo của ngƣời học. Từng bƣớc
áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến và phƣơng tiện hiện đại vào quá trình dạy
học...”.
Trong Luật giáo dục năm 2005 chỉ rõ: “Phƣơng pháp giáo dục phổ thông
phải phát huy tính tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh...”.
Chỉ thị số 29 của Bộ Giáo dục và đào tạo ngày 30/7/2001/CT giai đoạn
2001 – 2005 nêu rõ “Công nghệ thông tin là phƣơng tiện để tiến tới một xã
hội hóa học tập” nhƣng “giáo dục và đào tạo phải đóng vai trò quan trọng bậc
nhất thúc đẩy sự phát triển của công nghệ thông tin”.
Trong chiến lƣợc phát triển Giáo dục và đào tạo đến năm 2010 của Bộ
giáo dục và đào tạo đã yêu cầu ngành Giáo dục phải từng bƣớc phát triển
giáo dục dựa trên công nghệ thông tin vì công nghệ thông tin và đa phƣơng
tiện sẽ tạo ra những thay đổi lớn trong hệ thống giáo dục, trong chuyển tải
nội dung chƣơng trình đến ngƣời học, thúc đẩy cuộc cách mạng về phƣơng
pháp dạy và học.


2

Thực hiện sự chỉ đạo này, ngành giáo dục đã và đang thực hiện việc đổi
mới rất mạnh mẽ về nội dung và phƣơng pháp dạy học ở cấp Trung học phổ
thông. Hiện nay, ở các trƣởng Trung học phổ thông đều đƣợc trang bị phòng
máy, phòng đa năng, kết nối mạng Internet và tin học đƣợc giảng dạy chính
thức, tạo cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin cho giáo viên sử dụng trong quá
trình dạy học của mình.
Đối với bộ môn Vật lí có nhiều phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học để
phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh. Trong đó có thể kể đến
việc sử dụng phần mềm dạy học, một trong số những phần mềm mang lại
hiệu quả cao, phân tích, đo đạc đƣợc một số đại lƣợng của những hiện tƣợng
thực tế mà dùng thí nghiệm bình thƣờng rất khó thiết kế đó là phần mềm phân
tích video Tracker.
Trong chƣơng trình Vật lí 10 THPT hiện nay kiến thức chƣơng “Động
lực học” không phải kiến thức quá khó, học sinh hoàn toàn có thể tìm hiểu
giải quyết vấn đề một cách chủ động khi các em đƣợc quan sát hiện tƣợng. Cụ
thể đối với các hiện tƣợng liên quan đến Các định luật Niu-tơn trong thực tế,
việc các em quan sát để rút ra kết luận một cách định tính là rất dễ dàng.
Nhƣng để đi đến kết luận về định lƣợng thì việc thiết kế thí nghiệm g p nhiều
khó khăn. Vì vậy, sử dụng phần mềm phân tích video trong dạy học Các định
luật Niu-tơn là hoàn toàn phù hợp.
Hiện nay, c ng có nhiều tác giả nghiên cứu xây dựng phần mềm dạy học
để giảng dạy nhƣ: Nguyễn Xuân Thành, Trịnh Hoàng Nhân, Nguyễn Minh
D ng... Tuy nhiên việc lựa chọn phần mềm dạy học nhƣ thế nào cho phù hợp
với các bài dạy, với các đối tƣợng học sinh để phát huy tính tích cực, sáng tạo
của học sinh.


3
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Sử dụng phần
mềm Tracker trong dạy học Các định luật Niu-tơn – Vật lí 10” cho luận văn

thạc sĩ của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng phần mềm Tracker với các
video ta đã xây dựng trong dạy học Các định luật Niu-tơn – Vật lí 10 nh m
phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng các video thí nghiệm và sử dụng phần mềm Tracker với
các video thí nghiệm đã xây dựng trong dạy học Các định luật Niu-tơn – Vật
lí 10 theo dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát huy tính tích cực, sáng tạo của
học sinh.
4. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
4.1 Đối tượng nghiên cứu:
- Việc sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học Vật lí.
- Hoạt động dạy và học các định luật Niu-tơn trong đó có sử dụng phần
mềm phân tích video.
4.2 Phạm vi nghiên cứu:
- Khai thác, sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học Vật lí.
- Phạm vi kiến thức về các định luật Niu-tơn.
- Phạm vi thực nghiệm sƣ phạm: trƣờng THPT Yển Khê.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học giải quyết vấn đề.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm nhất là phần mềm
Tracker trong dạy học Vật lí.
- Tìm hiểu hiện trạng việc sử dụng phần mềm trong dạy học Vật lí ở một
số trƣờng THPT.


4
- Nghiên cứu kiến thức, kĩ năng các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy
học Các định luật Niu-tơn.

- Nghiên cứu sử dụng phần mềm Tracker
- Xây dựng các video thí nghiệm về Các định luật Niu-tơn.
- Soạn thảo tiến trình dạy học Các định luật Niu-tơn dùng phần mềm
Tracker để xây dựng theo dạy học giải quyết vấn đề.
- Thực nghiệm sƣ phạm.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận
- Phƣơng pháp lấy ý kiến chuyên gia
- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
- Phƣơng pháp thống kê toán học
7. Đóng góp của đề tài
- Xây dựng đƣợc các video thí nghiệm về định luật II, định luật III Niu-tơn
trong đó một trong những thí nghiệm mới là thí nghiệm khảo sát định luật III
Niu-tơn trong quá trình tƣơng tác giữa 2 xe.
- Sử dụng phần mềm Tracker phân tích các video thí nghiệm đã xây dựng.
- Soạn thảo đƣợc tiến trình dạy học định luật II, định luật III Niu-tơn có
dùng phần mềm Tracker với các video thí nghiệm đã xây dựng theo kiểu dạy
học giải quyết vấn đề nh m phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
8. Cấu trúc luận văn
Chƣơng 1: Cơ sở lí luận của việc sử dụng phần mềm Tracker theo hƣớng
phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
Chƣơng 2: Sử dụng phần mềm Tracker trong dạy học Các định luật Niutơn – Vật lí 10
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm


5
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM TRACKER
THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA
HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí
1.1.1. Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề
Định nghĩa (V.Ôkôn – Những cơ sở của việc dạy học nêu vấn đề NXBGD 1976): Dạy học giải quyết vấn đề dƣới dạng chung nhất là toàn bộ
các hành động nhƣ tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt (nêu ra) các vấn
đề (tập cho học sinh quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho
học sinh những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải
quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến
thức đã tiếp thu đƣợc.
Dạy học giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy học sinh thói quen tìm tòi
giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu,
hứng thú học tập, giúp học sinh chiếm lĩnh đƣợc kiến thức, mà còn phát triển
đƣợc năng lực của học sinh.
1.1.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo kiểu dạy
học giải quyết vấn đề
- Khái niệm “vấn đề”
+ Dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà học sinh
không thể giải quyết đƣợc chỉ b ng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu
có sẵn, nghĩa là dùng tƣ duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tòi
sáng tạo để giải quyết và khi giải quyết đƣợc thì học sinh thu nhận đƣợc kiến
thức, kĩ năng, cách thức hành động mới.


6
+ Chứa đựng câu hỏi nhƣng đó là câu hỏi về một cái chƣa biết, câu hỏi
mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng đƣợc, chứ
không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có.
- Khái niệm “tình huống có vấn đề”.
Tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà học sinh có nhu
cầu mong muốn giải quyết, tự thấy mình có khả năng tham gia giải quyết và
do đó sẽ suy nghĩ đƣa ra giải pháp riêng của mình, tự tìm tòi cách giải quyết

thích hợp.
* Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học
giải quyết vấn đề.
a) Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. Từ cái đã biết
và nhiệm vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái còn chƣa biết, về một
cách giải quyết không có sẵn nhƣng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng đƣợc.
b) Giai đoạn 2: Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh phát biểu vấn đề cần giải
quyết (nêu câu hỏi cần trả lời, mà câu trả lời cho câu hỏi nêu ra chính là nội
dung kiến thức vật kí mới cần xây dựng).
c) Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề
Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Với sự định hƣớng của giáo viên,
học sinh trao đổi, thảo luận suy đoán giải pháp giải quyết
Thực hiện giải pháp đã suy đoán: Khảo sát lí thuyết và/ho c khảo sát
thực nghiệm: Học sinh vận hành mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết) rút ra
kết luận lôgic về cái cần tìm; thiết kế phƣơng án thí nghiệm, tiến hành thí
nghiệm, thu lƣợm và xử lí các dữ liệu cần thiết, rút ra kết luận về cái cần tìm.


7
d) Giai đoạn 4: Rút ra kết luận
Dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên, học sinh xem xét sự phù hợp giữa kết
luận có đƣợc nhờ suy luận lí thuyết (mô hình hệ quả lôgic) với kết luận có
đƣợc từ các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận).
Khi có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì quy nạp chấp nhận kết quả
tìm đƣợc. Kết luận đã tìm đƣợc trở thành kiến thức vật lí mới.
Khi không có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì:
+ Xem quá trình thực thi TN đã đảm bảo các điều kiện của TN chƣa.
+ Nếu quá trình thực hiện thí nghiệm đã đảm bảo các điều kiện của thí

nghiệm thì xem lại quá trình vận hành mô hình xuất phát. Nếu quá trình vận
hành mô hình không mắc sai lầm thì sẽ dẫn tới phải bổ sung, sửa đổi mô hình
xuất phát, thậm chí phải xây dựng mô hình mới. Mô hình mới thƣờng khái
quát hơn mô hình trƣớc, xem mô hình trƣớc nhƣ là trƣờng hợp riêng, trƣờng
hợp giới hạn của nó. Điều này c ng có nghĩa là chỉ ra phạm vi áp dụng của
mô hình xuất phát lúc đầu.
Giáo viên chính xác hóa, bổ sung, thể chế hóa kiến thức Vật lí mới.
e) Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức Vật lí mới để giải quyết các nhiệm vụ
đặt ra tiếp theo
Trên cơ sở vận dụng kiến thức Vật lí mới đã thu đƣợc để giải thích, tiên
đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, lại đi
tới chỉ ra phạm vi áp dụng của kiến thức Vật lí đã xây dựng đƣợc và dẫn tới
xây dựng những mô hình mới (các kiến thức Vật lí mới). Nhƣ vậy:
- Thí nghiệm trong quá trình xây dựng kiến thức Vật lí nhƣ đã nêu thể
hiện mối liên hệ biện chứng giữa hành động lí thuyết và hành động thực
nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp, giữa tƣ duy lôgic và tƣ duy trực giác.
- Trong dạy học Vật lí, việc thiết lập đƣợc sơ đồ khái quát tiến trình xây
dựng kiến thức Vật lí theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề là cần thiết cho việc


8
xác định mục tiêu dạy học và soạn thảo tiến trình hoạt động dạy học cụ thể
kiến thức mới (thiết kế việc tổ chức, kiểm tra, định hƣớng hành động học của
học sinh đối với kiến thức cần dạy).
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát
từ kiến thức c , kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3. Giải quyết vấn đề

- Suy đoán giải pháp GQVĐ nhờ khảo sát lí thuyết và khảo sát thực
nghiệm
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4. Rút ra kết luận (kiến thức Vật lí mới)

5. Vận dụng kiến thức Vật lí mới để giải quyết những nhiệm vụ đ t ra tiếp
theo
Hình 1.1. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí
theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

1.1.3. Sơ đồ dạy học GQVĐ theo con đường lí thuyết và thực nghiệm
a) Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề theo con đường lí thuyết
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng lí thuyết
của kiểu dạy học giải quyết vấn đề đƣợc thể hiện qua sơ đồ hình 1.2


9

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát:
từ kiến thức c , kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử...

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3. Giải quyết vấn đề
3.1. GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết trong đó có suy luận toán học
- Suy đoán giải pháp GQVĐ:
* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.
* Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời.
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm đƣợc kết quả

Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ TN kết
quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí thuyết?

3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được tử suy luận lí thuyết nhờ thí nghiệm
- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN.
* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu đƣợc từ
suy luận lí thuyết không?
* Nếu không đƣợc, suy luận logic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm
đƣợc nhờ TN.
- Thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu đƣợc từ suy luận lí
thuyết ho c hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến
hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lƣợng
nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế nào?
- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí, và tiến hành TN, thu thập
và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả.


10

4. Rút ra kết luận
- Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết. Có 2 khả
năng xảy ra:
* Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc nhờ suy luận lí thuyết thì
kết quả này trở thành kiến thức mới.
* Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí
thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức
đã biết. Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá
trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả
thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới
kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền

đề cho suy luận lí thuyết.
Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trƣờng hợp riêng, trƣờng
hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã
vận dụng lúc đầu đƣợc chỉ ra.
Hình 1.2. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo
con đường lí thuyết của kiểu dạy học GQVĐ

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng lí thuyết của kiểu
dạy học GQVĐ, ta thấy:
- Tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS đƣợc phát triển ở
giai đoạn 1 nếu HS tự phát hiện đƣợc VĐ cần giải quyết. Ở giai đoạn 3, năng
lực sáng tạo của HS đƣợc phát triển một cách tối đa thông qua các hoạt động:
Suy đoán giải pháp GQVĐ, thiết kế phƣơng án thí nghiệm để kiểm nghiệm
kết quả đã thu đƣợc nhờ suy luận lí thuyết ho c hệ quả của nó.
- Để suy đoán giải pháp GQVĐ và thực hiện giải pháp đã suy đoán để
tìm ra đƣợc kết quả, HS phải lựa chọn đƣợc trong vốn kiến thức của mình
những kiến thức cần vận dụng, xác định đƣợc cách thức vận dụng các kiến


11
thức này để tìm ra đƣợc câu trả lời. Qua đó, không những tính tích cực nhận
thức mà cả năng lực sáng tạo của HS đƣợc phát triển.
- Kiến thức đƣợc tìm ra nhờ suy luận lí thuyết từ những kiến thức đã biết
nhìn chung là chính xác. Tuy nhiên, kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ suy
luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tƣởng vào tính chân thực của
kiến thức, mà còn phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của
HS thông qua hàng loạt các hoạt động nhƣ: suy luận logic từ kết quả ra hệ quả
kiểm nghiệm đƣợc nhờ TN, thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm kết quả
đã thu đƣợc từ suy luận lí thuyết ho c hệ quả của nó (cần những dụng cụ nào,
bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định

tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế nào).
b) Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề theo con đường thực nghiệm
Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng thực
nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ đƣợc thể hiện qua sơ đồ hình 1.3:
1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát:
Từ kiến thức c , kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử...

2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3. Giải quyết VĐ
3.1 Đề xuất giả thuyết
Làm thế nào để kiểm tra đƣợc nhở TN tính
đúng đắn của giả thuyết đã để xuất?

3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giải thuyết nhờ TN
- Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN:
* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ THN tính đúng đắn của


12
giả thuyết đã đề xuất không?
* Nếu không đƣợc, suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra đƣợc
trực tiếp nhờ TN
- Thiết kế phƣơng án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết ho c
hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN
nhƣ thế nào, thu thập dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ
liệu TN này nhƣ thế nào?
- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu
thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

4. Rút ra kết luận
Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất. Có 2 khả năng
xảy ra:
- Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả
thuyết trở thành kiến thức mới.
- Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì
cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả.
Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy
luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới,
rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần,
cho tới khi xây dựng đƣợc kiến thức mới.
Hình 1.3. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức
theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học GQVĐ

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đƣờng thực nghiệm của
kiểu dạy học GQVĐ, ta thấy:


13
- Tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS đƣợc phát triển
thông qua các hoạt động: phát hiện VĐ cần giải quyết, đề xuất giả thuyết,
kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN.
- Đứng trƣớc VĐ cần giải quyết, HS dựa vào kinh nghiệm, sự tƣơng tự,
mối liên hệ nhân quả, sự thuận nghịch của nhiều quá trình, phép ngoại suy,
các mối liên hệ định lƣợng thƣờng g p để đề xuất giả thuyết. Tuy nhiên, theo
chúng tôi, nếu dựa vào các cách đề xuất giả thuyết này mà HS vẫn không xây
dựng đƣợc giả thuyết thì GV ho c các nhóm HS cần phải tiến hành TN hỗ trợ
để giúp HS có thể đề xuất đƣợc giả thuyết.
Ví dụ: HS đứng trƣớc VĐ cần giải quyết: “Độ lớn của lực từ tác dụng
lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đ t trong từ trƣờng phụ thuộc vào yếu tố

nào và phụ thuộc nhƣ thế nào vào các yếu tố đó?”, dựa vào kiến thức đã biết
về sự phụ thuộc của phƣơng, chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang
dòng điện vào phƣơng, chiều của dòng điện chạy trong đoạn dây dẫn thì HS
có thể đề xuất đƣợc giả thuyết: độ lớn F của lực từ phụ thuộc vào độ lớn I của
cƣờng độ dòng điện. Nhƣng “độ lớn của lực từ phụ thuộc nhƣ thế nào vào độ
lớn của cƣờng độ dòng điện” thì HS không thể đề xuất đƣợc. Lúc này, GV
ho c nhóm HS cần phải tiến hành nhanh một TN để hỗ trợ cho HS đề xuất
đƣợc giả thuyết: F

I [2].

1.2. Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
1.2.1. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học Vật lí
a) Khái niệm tính tích cực
Tính tích cực là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của chủ thể khi tƣơng tác
với đối tƣợng, biểu thị sự cƣờng độ vận động của chủ thể khi thực hiện một
nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề nào đó. Sự nỗ lực diễn ra trên các m t: sinh
lí, tâm lí, xã hội. Tính tích cực chịu ảnh hƣởng của rất nhiều nhân tố nhƣ: Nhu
cầu, động cơ, hứng thú [12].


14
Tính tích cực nhận thức là tính tích cực xét trong điều kiện, phạm vi của
quá trình dạy học, chủ yếu đƣợc áp dụng trong quá trình nhận thức của học
sinh [11].
Nhƣ vậy, tính tích cực nhận thức là khái niệm biểu thị sự nỗ lực của chủ
thể khi tƣơng tác với đối tƣợng trong quá trình học tập, nghiên cứu nh m đạt
đƣợc mục đích đề ra là chiếm lĩnh thông tin để làm thay đổi và phát triển năng
lực con ngƣời.
b) Các biểu hiện tính tích cực của học sinh

- Giáo viên muốn phát hiện đƣợc học sinh có tích cực hay không, cần
dựa vào một số dấu hiệu sau đây:
+ Các em có chú ý học tập hay không?
+ Có hăng hái tham gia vào các hoạt động học tập không (thể hiện ở
hành động giơ tay phát biểu ý kiến, thảo luận nhóm, ghi chép...)
+ Có hoàn thành những nhiệm vụ đƣợc giao hay không.
+ Có ghi nhớ tốt những điều đã học không.
+ Có thể trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng hay không.
+ Có vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào thực tiễn không.
+ Tốc độ học tập có khẩn trƣơng không.
+ Có hứng thú trong học tập không hay vì một lí do bên ngoài nào đó mà
phải học.
- Giáo viên muốn phát hiện đƣợc mức độ tích cực của học sinh cần dựa
vào một số dấu hiệu sau đây:
+ Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài.
+ Thực hiện nhiệm vụ của giáo viên ở mức độ tối thiểu hay tối đa.
+ Tích cực nhất thời hay thƣờng xuyên.
+ Có kiên trì vƣợt khó hay không.


15
c) Biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh
- Nói lên ý nghĩa lí thuyết, ý nghĩa thực tiễn và tầm quan trọng của vấn
đề sẽ nghiên cứu.
- Nội dung dạy học phải mới, nhƣng cái mới ở đây không phải quá xa lạ
với học sinh, cái mới phải liên hệ và phát triển từ cái c . Kiến thức phải có
tính thực tiễn, gần g i với sinh hoạt, với suy nghĩ h ng ngày, thỏa mãn nhu
cầu nhận thức của học sinh.
- Phải dùng các phƣơng pháp, hình thức dạy học đa dạng: Nêu vấn đề và
giải quyết vấn đề, đàm thoại, thuyết giảng, trò chơi...

- Kiến thức phải đƣợc trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn
với nhau. Những vấn đề quan trọng, các hiện tƣợng then chốt có lúc cần diễn
ra một cách đột ngột, bất ngờ.
- Sử dụng một cách hợp lí các phƣơng tiện dạy học trong quá trình tổ
chức hoạt động nhận thức của học sinh.
- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học phong phú: Cá nhân, nhóm, tập
thể, tham quan, làm việc trong phòng thí nghiệm,...
- Luyện tập dƣới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn,
vào các tình huống mới.
- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa giáo viên với học
sinh, động viên, khen thƣởng của thầy cô và bạn bè khi có thành tích tốt [7].
1.2.2. Phát huy tính sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí
a) Khái niệm tính sáng tạo
Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh
thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị.
Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về tinh thần, vật
chất, tìm ra kiến thức mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công


16
những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Nhƣ vậy, sản phẩm của sự sáng tạo
không thể suy ra từ cái đã biết b ng cách suy luận lôgic hay bắt chƣớc làm theo.
Trong khoa học kĩ thuật, khi xem xét những phát kiến, phát minh, ngƣời
ta dựa theo tiêu chuẩn sau đây:
Đƣợc thừa nhận là một phát kiến, nếu nó là một sự xác lập những quy
luật, những thuộc tính, những hiện tƣợng chƣa biết trƣớc đây, tồn tại một cách
khách quan của thế giới vật chất. Đƣợc thừa nhận là một phát minh, nếu đó là
một cách giải quyết mới mẻ một nhiện vụ trong bất kì lĩnh vực nào của kinh
tế quốc dân, văn hóa, y tế hay quốc phòng mang lại một hiệu quả tích cực.
Vấn đề bản chất tâm lí học của trực giác là vấn đề cơ chế giải quyết các

nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện đƣợc b ng con đƣờng suy luận
loogic. Đó là trƣờng hợp mà chủ thể nhận thức không có đủ tri thức cần thiết
chio việc biến cải tình huống dần dần để cuối cùng đi đến giải quyết đƣợc
nhiệm vụ. Ở đây, bắt buộc phải đƣa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp
mới chƣa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự.
Tƣ duy trực giác khác với tƣ duy biện giải loogic là ở chỗ những bƣớc đi
của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu ch t chẽ, việc giải quyết vấn đề
lại giống nhƣ một phỏng đoán đòi hỏi có một căn cứ logic.
Nếu tri thức biện giải đƣợc đạt tới b ng con đƣờng suy luận logic liên
tục, liên tiếp, mà trong đó mỗi một tƣ tƣởng tiếp theo đều xuất phát một cách
lôgic từ cái trƣớc, phụ thuộc vào cái trƣớc là tiền đề cho cái tiếp theo, thì tƣ
duy trực giác thu nhận đƣợc một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp, các giai
đoạn của nó không thể hiện một cách minh bạch và ngƣời suy nghĩ không thể
hiện ngay ra làm thế nào mà họ đi đến cái quyết định đó, con đƣờng đó vẫn
còn chƣa nhận thức đƣợc, phải sau này mới xác lập đƣợc cơ sở lôgic của
phỏng đoán trực giác đó.


17
Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ
thể. Trong bất cứ lĩnh vực nào, các thành thạo và kiến thức sâu rộng thì càng
nhạy bén trong dự đoán, đề ra đƣợc nhiều dự đoán, nhiều phƣơng ắn để lựa
chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển.
Vì vậy, khổng thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học
tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó.
Hoạt động sáng tạo của nhà khoa học là tìm ra những phát minh mà nhân
loại chƣa một ai biết, còn hoạt động sáng tạo đối với học sinh mang ý nghĩa là
một hoạt động tập dƣợt sáng tạo, sáng tạo lại. Điều quan trọng cần đạt đƣợc
không phải là những sản phẩm sáng tạo mà là khả năng sáng tạo của họ. Kiến
thức học sinh sáng tạo ra sau này sẽ quên đi vì không đƣợc dùng đến, còn

năng lực sáng tạo của họ thì sẽ luôn đƣợc sử dụng trong hoạt động thực tiễn
sau này [7].
b) Các biểu hiện tính sáng tạo của học sinh
- Khả năng tự lực chuyển các kiến thức c , vốn hiểu biết của mình sang
một tình huống Vật lí mới cần giải quyết.
- Phát huy đƣợc những chức năng mới ở đối tƣợng quen biết (chức năng
mới ở đây có thể chỉ mới đối với sự hiểu biết của học sinh)
- Nhanh chóng nhận ra cấu trúc, kết cấu đối tƣợng đang nghiên cứu.
- Đƣa ra một hay nhiều phƣơng án giải quyết trƣớc một vấn đề đ t ra.
- Đề xuất ý kiến riêng, cách lí giải riêng khác với ý kiến đã biết về một
hiện tƣợng, một nguyên tắc hay một quá trình nào đó mà không lệ thuộc vào ý
kiến của giáo viên, của bạn bè c ng nhƣ không sợ sai.
- Nêu đƣợc ý tƣởng bổ sung, cải tiến các thiết bị thí nghiệm đã có hay đề
xuất các phƣơng án thí nghiệm mới.
- Vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống bắt g p bất ngờ
trong thực tế.