Tài liệu Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh (Luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Ngọc Tuyên XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" VẬT LÍ 10 THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Ngọc Tuyên XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" VẬT LÍ 10 THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN ANH THUẤN Thành phố Hồ Chí Minh – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2017 Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Tuyên LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - TS. Nguyễn Anh Thuấn, người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này. - Các thầy cô giảng dạy cùng toàn thể các bạn học viên lớp LL & PPDH bộ môn Vật lí khóa 26 trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này. - Ban Giám hiệu, các Thầy (Cô) trong tổ Vật lí trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định nơi tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm. - Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2017 Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Tuyên MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ ....... 5 1.1. Tính tích cực trong học tập của học sinh .................................................... 5 1.1.1. Khái niệm tính tích cực trong học tập của học sinh ........................... 5 1.1.2. Các biểu hiện của tính tích cực trong học tập của học sinh................ 5 1.1.3. Một số biện pháp phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh ............................................................................................... 6 1.2. Năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh ............................................ 7 1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh ................... 7 1.2.2. Các biểu hiện của năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh ....... 7 1.2.3. Một số biện pháp phát huy năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh ............................................................................................... 8 1.3. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ...................................................... 9 1.3.1. Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ............................. 9 1.3.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.................................................... 10 1.4. Thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí ............................................... 15 1.4.1. Khái niệm thí nghiệm mô phỏng ...................................................... 15 1.4.2. Phân loại thí nghiệm mô phỏng ........................................................ 16 1.4.3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí .... 17 1.4.4. Sử dụng phần mềm Coach để xây dựng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí ........................................................................... 18 1.5. Kết luận chương 1 ..................................................................................... 19 Chƣơng 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC “ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG” - VẬT LÍ 10 ................................................. 20 2.1. Phân tích cấu trúc nội dung và mục tiêu dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 .......................................................................... 20 2.1.1. Cấu trúc “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 .............................. 20 2.1.2. Mục tiêu dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ................ 20 2.2. Thực trạng khi dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ............. 21 2.2.1. Mục đích điều tra ................................................................................ 21 2.2.2. Phương pháp điều tra .......................................................................... 21 2.2.3. Kết quả điều tra ................................................................................... 22 2.3. Xây dựng một số thí nghiệm mô phỏng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ............................................................................ 23 2.3.1. Sự cần thiết xây dựng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ........................................................ 23 2.3.2. Một số thí nghiệm đã xây dựng để sử dụng trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 ........................................................ 24 2.4. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” vật lí 10 ...................................................................................................... 34 2.4.1. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường” .................................................................. 34 2.4.2. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi” ....................................................................... 47 2.5. Kết luận chương 2 ..................................................................................... 52 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................ 56 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ......................................................... 56 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................................... 56 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .............................................................. 56 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm.......................................................... 56 3.5. Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................... 60 3.5.1. Phân tích đánh giá quá trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường” ..................................................... 60 3.5.2. Phân tích đánh giá quá trình dạy học kiến thức “Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi”.......................................................... 68 3.5.3. Phân tích đánh giá về mức độ hành vi của học sinh ......................... 73 3.6. Kết luận chương 3 ..................................................................................... 73 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 76 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung DH Dạy học DHPH Dạy học phát hiện DHVL Dạy học vật lí GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên TN Thí nghiệm TNMP Thí nghiệm mô phỏng TBTN Thiết bị thí nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông VĐ Vấn đề VL Vật lí DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Tiêu chí đánh giá mức độ tích cực của học sinh............................. 57 Bảng 3.2. Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh .................................. 59 Bảng 3.3. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết ............................................................... 60 Bảng 3.4. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn phát biểu vấn đề cần giải quyết....................................................................... 61 Bảng 3.5. Đánh giá tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong giai đoạn giải quyết vấn đề ............................................................................. 64 Bảng 3.6. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn rút ra kết luận ............................................................................................ 67 Bảng 3.7. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết ............................................................... 68 Bảng 3.8. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn phát biểu vấn đề cần giải quyết....................................................................... 69 Bảng 3.9. Đánh giá tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong giai đoạn giải quyết vấn đề ............................................................................. 70 Bảng 3.10. Đánh giá tính tích cực của học sinh trong giai đoạn rút ra kết luận ............................................................................................ 72 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học ............................................................... 9 Hình 1.2. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ .......................................................................................... 10 Hình 1.3. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ ..................................................... 12 Hình 1.4. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ ........................................... 14 Hình 2.1. Thí nghiệm mô phỏng quá trình sự rơi tự do của vật ....................... 25 Hình 2.2. Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném ngang của vật .................. 26 Hình 2.3. Thí nghiệm mô phỏng chuyển động ném xiên của vật ..................... 27 Hình 2.4. Thí nghiệm mô phỏng chuyển động tăng tốc của xe ô tô ................. 28 Hình 2.5. Thí nghiệm mô phỏng chuyển động của con lắc đơn ....................... 29 Hình 2.6. Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của vật ném ngang ....................................................... 30 Hình 2.7. Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của vật ném xiên .......................................................... 31 Hình 2.8. Thí nghiệm kiểm nghiệm “Định luật bảo toàn cơ năng” đối với chuyển động của con lắc lò xo .......................................................... 32 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển ngày càng tiến bộ của công nghệ thông tin, đồng thời công nghệ thông tin đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển giáo dục. Vì vậy, Luật Giáo Dục 2005 đã được sửa đổi, trong đó nhấn mạnh các yêu cầu về nội dung giáo dục: “Bảo đảm tính cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiện đại và có hệ thống”, yêu cầu về phương pháp giáo dục: “Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. Đồng thời kì họp cũng định hướng phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Phát triển giáo dục phải gắn với nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiến bộ khoa học. Đặc biệt là phải tiếp cận với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin. Mỗi giáo viên và học sinh phải biết vận dụng các phần mềm hiện đại để nâng cao chất lượng dạy và học đồng thời phát huy được tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh. Do đó, giáo viên cần tích cực đổi mới phương pháp dạy học. Thực hiện việc nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học nói chung và đối với môn Vật lí nói riêng nhằm tăng tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh là một nhiệm vụ không hề đơn giản. Một trong những định hướng đổi mới phương pháp giáo dục được thực hiện theo định hướng tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học và ứng dụng công nghệ thông tin. Đặc biệt là việc sử dụng các phần mềm hiện đại của ngành công nghệ thông tin trong quá trình dạy học, giúp cho quá trình truyền đạt của giáo viên dễ hiểu hơn, còn học sinh lĩnh hội kiến thức sâu sắc và tích cực hơn trong quá trình nhận thức kiến thức mới. Vật lí phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm, vì vậy sử dụng các thí nghiệm trong dạy học là một yêu cầu bắt buộc để nâng cao chất lượng dạy học nói chung và phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh nói riêng. Trong dạy học 2 vật lí, thí nghiệm mô phỏng là một yếu tố đóng vai trò hết sức quan trọng không kém gì so với thí nghiệm thực. Sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học vật lí nhằm giúp học sinh có thể tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, phát huy được tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức kiến thức mới. Đồng thời việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng sẽ làm cho tiết học trở nên sinh động hơn trong trường hợp không thể sử dụng thí nghiệm thực, ít tốn kém thời gian hơn so với thí nghiệm thực. Trong dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” vật lí 10 thì cần phải sử dụng thí nghiệm mô phỏng để biểu diễn sự biến đổi động năng, thế năng và sự bảo toàn cơ năng theo thời gian trong quá trình chuyển động của một vật. Điều này thí nghiệm thực thì chưa thể làm được. Qua nghiên cứu chúng tôi thấy phần mềm thí nghiệm mô phỏng Coach hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về thiết kế và mô phỏng các thí nghiệm để sử dụng trong quá trình dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình Vật lí 10. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng mô phỏng với phần mềm Coach trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh” để làm đề tài nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng mô phỏng với phần mềm Coach đáp ứng các yêu cầu về khoa học kĩ thuật, yêu cầu về khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn" - Vật lí 10 theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh. 3. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng mô phỏng với phần mềm Coach đáp ứng các yêu cầu về khoa học kĩ thuật, yêu cầu về khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn" - Vật lí 10 theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thì sẽ phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh. 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu sau: - Nghiên cứu một số nội dung dạy học trong chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí lớp 10. - Tổng hợp, phân tích các quan điểm dạy học thí nghiệm nhằm tăng tính tích cực, sáng tạo trong quá trình nhận thức của học sinh. - Nghiên cứu cách thức sử dụng phần mềm Coach. - Thiết kế một số thí nghiệm mô phỏng sử dụng phần mềm Coach. - Sử dụng một số thí nghiệm mô phỏng này vào dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trên, chúng tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây: - Phương pháp nghiên cứu lí luận + Nghiên cứu lí luận tâm lí học, lí luận dạy học, cách tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh. + Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn việc sử dụng phần mềm Coach để xây dựng thí nghiệm mô phỏng và những tác dụng của nó trong việc phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh. + Nghiên cứu một số cấu trúc nội dung trong chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí 10. - Phương pháp nghiên cứu điều tra + Điều tra thực trạng việc dạy và học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 bằng cách thông qua phỏng vấn, dự giờ, trao đổi với giáo viên và học sinh. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm + Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” có sử dụng thí nghiệm mô phỏng. 4 + Tổ chức thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả sử dụng thí nghiệm mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Coach. 6. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh trong quá trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10. + Phần mềm Coach và quá trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Coach. - Giới hạn phạm vi nghiên cứu + Do điều kiện khách quan lẫn chủ quan nên trong phạm vi đề tài này tôi chỉ nghiên cứu một số nội dung thuộc phần kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng được xây dựng bằng phần mềm Coach. Việc thực nghiệm sư phạm được tiến hành ở khối lớp 10, trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định. 7. Đóng góp của đề tài - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc sử dụng TNMP trong dạy học VL nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập. - Thiết kế được một số TNMP tiêu biểu trong dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - vật lí 10 bằng phần mềm Coach, là tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên trong dạy học chương này. 5 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Tính tích cực trong học tập của học sinh 1.1.1. Khái niệm tính tích cực trong học tập của học sinh Theo quan điểm Triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện thái độ cải tạo của chủ thể nhận thức đối với đối tượng nhận thức, nghĩa là con người không chỉ hiểu được các qui luật của tự nhiên, xã hội mà còn nghiên cứu cải tạo chúng phục vụ lợi ích của con người. Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội. Kharlamov cho rằng “Tính tích cực là trạng thái hoạt động của chủ thể, có nghĩa là của người hành động. Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động của học sinh đặc trưng bởi khát vọng học tập, cố gắng của trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức”. Theo GS. Hà Thế Ngữ, tính tích cực hoạt động nhận thức của HS là sự ý thức được nhiệm vụ học tập của HS đối với từng môn, từng bài nói riêng thông qua việc HS hăng say học tập, từ đó tự mình ra sức hoàn thành nhiệm vụ học tập, tự mình khắc phục khó khăn để nắm tri thức, kỹ năng mới và nắm tài liệu một cách tự giác [4]. Như vậy, tính tích cực của HS trong học tập được thể hiện ở việc HS chủ động tham gia giải quyết vấn đề, có tinh thần ham học hỏi, cố gắng suy nghĩ, có tính kiên trì và linh hoạt để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra trong học tập. 1.1.2. Các biểu hiện của tính tích cực trong học tập của học sinh Tính tích cực của HS được biểu hiện qua nhiều mặt khác nhau, chẳng hạn như qua thái độ, hành vi, cảm xúc và kết quả học tập của HS. Với kiểu DHPH và GQVĐ, chúng tôi hệ thống được các biểu hiện của tính tích cực của HS trong quá trình học tập vật lí như sau: - Tiếp nhận vấn đề cần nghiên cứu 6 + Chú ý, tập trung tư tưởng, hứng thú với tình huống làm nảy sinh VĐ cần giải quyết. + Tự nhận thức được VĐ cần giải quyết từ tình huống làm nảy sinh VĐ cần giải quyết. - Tham gia GQVĐ + Hăng hái tham gia, đưa ra các ý tưởng, các giải pháp GQVĐ. + Thực hiện giải pháp GQVĐ bằng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa… + Chủ động thực hiện TN (lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN). - Tham gia rút ra kết luận và vận dụng kiến thức + Hăng hái tham gia trình bày và bảo vệ kết quả nghiên cứu. + Có ý thức sửa chữa những quan niệm sai của bản thân, giúp đỡ bạn bè sửa chữa những quan niệm sai. Dựa vào những biểu hiện của tính tích cực, chúng tôi sẽ sử dụng để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học một số kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” vật lí 10 đối với việc phát huy tính tích cực của HS trong học tập các kiến thức này. 1.1.3. Một số biện pháp phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh Để phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập VL, chúng ta có thể phối hợp và vận dụng một cách linh hoạt những biện pháp sau đây: - Giác ngộ ý thức học tập, kích thích hứng thú học tập của HS: Hứng thú có quan hệ rất chặt chẽ đến tinh thần học tập. Khi HS đã hứng thú với một VĐ nào đó thì các em sẽ tích cực học tập ngay, điều đó xảy ra như một phản xạ dây chuyền rất tự nhiên và trực tiếp mà không cần một thao tác trung gian nào [16]. - Sử dụng phương tiện dạy học, đặc biệt là TBTN trong dạy học vật lí: TN với các TBTN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau trong quá trình dạy học: đề xuất VĐ cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố 7 kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS. Qúa trình làm việc tự lực với TN của HS sẽ khêu gợi sự hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của HS [8]. Việc phát huy tính tích cực của HS là một công việc có tầm quan trọng to lớn và hết sức cần thiết, đòi hỏi GV phải cố gắng, linh hoạt trong việc áp dụng cũng như phối hợp các biện pháp một cách phù hợp. 1.2. Năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh 1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh Theo Bách khoa toàn thư Liên Xô, “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”. Trong dạy học, sáng tạo được phân biệt thành hai cấp độ: sáng tạo cái mới đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại. Trong quá trình học tập VL của HS, hoạt động sáng tạo chủ yếu là sáng tạo cái mới đối với bản thân, chứ không phải là sáng tạo cái mới đối với nhân loại [2], [15]. Như vậy, sáng tạo là hoạt động tạo ra những cái mới chưa từng có trong tự nhiên hay trong xã hội. Cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho con người. 1.2.2. Các biểu hiện của năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh Năng lực sáng tạo của HS được biểu hiện thông qua nhiều hoạt động khác nhau trong quá trình học tập. Sau đây là một số biểu hiện năng lực sáng tạo của HS [9]: - Phát hiện ra VĐ cần giải quyết từ tình huống xuất phát: Từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, truyện kể lịch sử… HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết. - Suy đoán được giải pháp GQVĐ: + Đối với cách GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết: HS xác định được các kiến thức đã biết cần vận dụng và cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời. 8 + Đối với cách GQVĐ nhờ thực nghiệm: HS đề xuất được giả thuyết. + Xác định được các bộ phận chính, cấu tạo và chức năng của từng bộ phận chính, mối liên kết giữa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động của ứng dụng kĩ thuật của VL. + Xác định được những kiến thức VL đã biết cần vận dụng để chế tạo thiết bị kĩ thuật. - Thiết kế được phương án TN: + Thiết kế được phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó. + Thiết kế được phương án TN để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của nó. + Đề xuất được phương án thiết kế khả thi (thể hiện qua mô hình hình vẽ). + Đề xuất được phương án bổ sung, cải tiến các thiết bị thí nghiệm. Dựa vào những biểu hiện của năng lực sáng tạo, chúng tôi sẽ sử dụng để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học một số kiến thức “Định luật bảo toàn cơ năng” - vật lí 10 đối với việc phát huy tính sáng tạo của HS trong học tập các kiến thức này. 1.2.3. Một số biện pháp phát huy năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh Để phát triển năng lực sáng tạo của HS, trong dạy học vật lí cần sử dụng các biện pháp sau đây: - Tổ chức nội dung kiến thức vật lí trong dạy học phỏng theo chu trình sáng tạo khoa học: + Chu trình sáng tạo khoa học được trình bày khái quát như hình 1.1: từ sự khái quát hóa các sự kiện, đề xuất VĐ đi đến xây dựng mô hình – giả định trừu tượng của hiện tượng, từ mô hình rút ra các hệ quả lí thuyết và kiểm tra chúng bằng thực nghiệm [10], [14]. 9 Mô hình - giả thuyết trừu tượng Các hệ quả lôgíc trừu tượng Các sự kiện xuất phát Thực nghiệm Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học - Luyện tập đề xuất giả thuyết. - Luyện tập đề xuất phương án TN kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết. - Giải bài tập sáng tạo. 1.3. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 1.3.1. Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Khái niệm VĐ - VĐ chứa đựng câu hỏi nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng được, chứ không phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại những kiến thức đã có [9], [11]. Khái niệm tình huống có VĐ - Tình huống có VĐ là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp một khó khăn, HS ý thức được VĐ, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào việc GQVĐ đó. Như vậy, tình huống đó kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS [14]. - Tổ chức tình huống có VĐ thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS tự ý thức được VĐ cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú GQVĐ. Trong dạy học vật lí, để tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS, GV cần đưa HS vào các tình huống có VĐ như: tình huống phát triển; tình huống lựa chọn; tình 10 huống bế tắc; tình huống ngạc nhiên, bất ngờ; tình huống lạ [9], [10], [11], [16], [17]. Khái niệm DHPH và GQVĐ, theo V.Ôkôn: DHPH và GQVĐ dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt (nêu ra) các VĐ (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để GQVĐ, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hoá và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được. 1.3.2. Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức trong nghiên cứu khoa học, tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ gồm 4 giai đoạn được thể hiện qua sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức hình 1.2 [3], [11], [16]: 1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử… 2. Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời) 3. Giải quyết vấn đề - Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ con đường lí thuyết hoặc con đường thực nghiệm - Thực hiện giải pháp đã suy đoán 4. Rút ra kết luận (kiến thức mới) Hình 1.2. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ 11 Tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ diễn ra theo một trong hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực nghiệm. 1.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ - Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ được thể hiện qua sơ đồ hình 1.3 [3]: