Phát triển tư duy học sinh thpt miền núi khi dạy các khái niệm vật lý của chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ” (vật lý 11 – ban cơ bản)

Phát triển tư duy học sinh thpt miền núi khi dạy các khái niệm vật lý của chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ” (vật lý 11 – ban cơ bản)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ P HẠM

-

LÊ VĂN HUẾ

PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH THPT MIỀN NÚI KHI DẠY CÁC KHÁI NIỆM VẬT LÝ CỦA CHƯƠNG

“TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÝ 11 – BAN CƠ BẢN)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái nguyên, năm 2008

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ P HẠM

-

LÊ VĂN HUẾ

PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH THPT MIỀN NÚI KHI DẠY CÁC KHÁI NIỆM VẬT LÝ CỦA CHƯƠNG

“TỪ TRƯỜNG” VÀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÝ 11 – BAN CƠ BẢN)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ

Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn: PGS-TS Tô Bình

Thái nguyên, năm 2008

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn:

- Thầy hướng dẫn: PGS- TS Tô Văn Bình và các thầy, cô giáo đã hướng dẫn giúp đỡ tận tình

- Thầy cô giáo trong khoa sau đại học, khoa vật lý trường Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên, thư viện trường Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn

- Các trường THPT và các thầy cô giáo cộng tác đã tạo điều kiện cho thực nghiệm sư phạm

- Toàn thể các anh chị em, bạn bè và đồng nghiệp đã quan tâm giúp đỡ Dù đã cố gắng, song luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong được sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp

Thái nguyên, tháng 9 năm 2008

Tác giả

Lê Văn Huế

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa có ai công bố trong một công trình nào khác

Thái nguyên, tháng 9 năm 2008

Tác giả

Lê Văn Huế

CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

MỤC LỤC

Trang

1.1.1 Quá trình nhận thức và sự lĩnh hội kiến thức 5

1.1.2 Bản chất của học và chức năng của dạy trong hệ tương tác dạy học 6

1.1.3 Luận điểm phương pháp dạy học khoa học theo mục tiêu đổi mới nhằm phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ sáng tạo và tư

1.1.3.1.Vai trò quan trọng của sự dạy là thực hiện việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hữu hiệu hoạt động học 9

1.1.3.2 Sự cần thiết tổ chức tình huống vấn đề trong dạy học 9

1.1.3.3 Sự cần thiết sử dụng những quan niệm vốn có của học sinh trong việc tổ chức tình huống và định hướng hành động giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới 10

1.1.3.4 Sự cần thiết phát huy tác dụng sự trao đổi và tranh luận của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức 10

1.1.3.5 Sự cần thiết tổ chức tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình nghiên cứu xây dựng, bảo vệ tri thức khoa học 11

1.2.3 Các giai đoạn của một quá trình tư duy 16

1.2.4 Các thao tác trí tuệ trong quá trình tư duy 17

1.2.6.1 Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham

1.2.6.2 Tập dượt để HS giải quyết vấn đề nhận thức theo

1.2.6.3 Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS 28

1.2.6.4 Xây dựng một lôgíc nội dung phù hợp với đối tượng học sinh 29 1.2.6.5 Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy 29

1.2.7.1 Những yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển tư duy của

1.2.7.2 Đặc điểm tư duy của HS miền núi 32 1.3 Khái niệm vật lý và thực trạng day - học các khái niệm vật lý ở

1.3.1 Khái niệm vật lí 32

1.3.1.3 Đặc điểm của khái niệm vật lý 34

1.3.1.4 Các giai đoạn điển hình của quá trình hình thành

1.3.2 Thực trạng dạy - học các khái niệm vật lý ở trường THPT

2.2.2 Kích thích, làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS 44

2.2.3 Tổ chức cho HS tham gia giải quyết vấn đề 45

2.2.4 Dùng mô hình hoặc thí nghiệm ảo để minh hoạ, ứng dụng

2.6 Thiết kế phương án dạy học cụ thể một số bài của chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11 – Ban cơ bản) nhằm phát

2.6.1 Cấu trúc và đặc điểm kiến thức chương “Từ trường” và

3.4.2.1 Yêu cầu chung về cách xử lý kết quả TNSP 105

3.5.1 Đánh giá định tính qua thống kê 118

3.5.2 Đánh giá định lƣợng qua bài kiểm tra 119

MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Chúng ta đang sống ở thế kỉ XXI, thế kỷ của tri thức khoa học và công nghệ cao Điều đó đòi hỏi nền giáo dục nước nhà phải đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc, toàn diện Nghị quyết BCH Trung ương Đảng VIII đã chỉ rõ: “Mục tiêu của giáo dục đào tạo là đào tạo ra những con người có đủ phẩm chất, năng lực để xây dựng và bảo vệ tổ quốc, làm chủ tri thức khoa học công nghệ hiện đại, có năng lực phát huy giá trị văn hoá dân tộc, tiếp thu tinh hoa của nhân loại, có tư duy sáng tạo, kỹ năng thực hành giỏi” Để thực hiện được mục tiêu giáo dục nói trên, vấn đề đặt ra đối với các trường học là cần không ngừng đổi mới về nội dung, PPDH và tăng cường trang thiết bị dạy học Hội nghị BCHTƯ Đảng khoá XIII lần hai nhấn mạnh: “Đổi mới phương pháp giáo dục và đạo tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh Củng cố và phát triển giáo dục ở các vùng dân tộc thiểu số phấn đấu giảm sự chênh lệch về phát triển giáo dục giữa các vùng lãnh thổ.” Đây cũng là một trong những yêu cầu nhằm phát triển giáo dục miền núi làm cho giáo dục miền núi tiến kịp miền xuôi, đưa vùng dân tộc thiểu số tiến theo trình độ phát triển chung của cả nước

Thực tiễn dạy và học môn vật lý trong nhà trường THPT miền núi hiện nay cho thấy, đa số GV chỉ quan tâm đến việc truyền thụ kiến thức mà ít chú trọng đến việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS, do đó khả năng tư duy và năng lực sáng tạo của HS miền núi còn rất nhiều hạn chế, dẫn đến chất lượng giáo dục miền núi còn ở mức rất thấp Vì vậy bên cạnh các giải pháp khác, cần phải đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tăng cường phát triển tư duy HS

Hình thành khái niệm là một trong những nội dung quan trọng nhất của lý luận dạy học bộ môn Có nắm vững hệ thống các khái niệm mới có thể thâm nhập vào bản chất của các mối liên hệ, các định luật, các thuyết và từ đó có thể nắm vững các ứng dụng thực tế của bộ môn Có hình thành tốt các khái niệm thì HS mới hiểu đúng đắn và sâu sắc các khái niệm, mới phát triển tốt năng lực tư duy của HS, giúp họ vận dụng tốt các kiến thức đã học vào thực tiễn và rèn luyện cho họ những năng lực sáng tạo

Việc áp dụng cụ thể phương pháp dạy học nhằm phát triển tư duy HS trong dạy học vật lý, đã có một số tác giả thực hiện như: Phạm Thanh Bình –Phát triển tư duy HS bằng việc vận dụng phương pháp tìm tòi từng phần trong giảng dạy một số bài chương “ Dao động điện, dòng điện xoay chiều” -Luận văn thạc sĩ ĐHSPHN, Ngô Văn Lý – “ Phát triển tư duy HS THCS miền núi khi tiến hành thí nghiệm biểu diễn” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 1999, Nguyễn Thị Hải Yến – “ Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết có vấn đề cho HS khi dạy một số kiến thức chương “ Mắt và các dụng cụ quang học” Vật lý lớp 12THPT - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 2004, Tô Đức Thắng – “ Tiến hành thí nghiệm biểu diễn nhằm phát triển tư duy HS THPT miền núi khi dạy một số bài chương – Chất khí” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 2007…Các công trình này đã có những thành công nhất định trong việc phát triển tư duy HS Song để đưa ra một biện pháp cụ thể nhằm phát triển tư duy HS THPT miền núi thông qua việc hình thành các khái niệm Vật lý bằng quan sát và thực nghiệm thì chưa có công trình nào nghiên cứu

Chính vì những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu:

“Phát triển tư duy HS THPT miền núi khi dạy các khái niệm Vật lý của chương: “ Từ trường” và “ Cảm ứng điện từ” ( Vật lý 11 – Ban cơ bản )

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Tìm một số biện pháp nhằm phát triển tư duy HS THPT miền núi trong khi giảng dạy các khái niệm vật lý bằng quan sát và thực nghiệm

III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Hoạt động dạy và học ở trường THPT miền núi

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

HS có năng lực tư duy tốt hơn nếu GV lựa chọn hợp lý các biện pháp dạy học phù hợp với đặc điểm và quá trình tư duy trong dạy học các khái niệm vật lý cho HS

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu lý luận về phát triển tư duy cho HS trong quá trình dạy học - Nghiên cứu đặc điểm và việc hình thành các khái niệm vật lý

- Nghiên cứu các biện pháp phát triển tư duy cho HS khi giảng dạy các khái niệm vật lý

- Nghiên cứu chương “Từ trường” và chương “ Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 nhằm xác định nội dung các kiến thức cơ bản, các kĩ năng của HS cần nắm và đặc điểm của chúng Thiết lập sơ đồ lôgic

- Điều tra thực tế việc dạy và học ở một số trường THPT miền núi - Soạn thảo nội dung và tiến trình dạy học một số khái niệm trong chương “Từ trường” và chương “ Cảm ứng điện từ” nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển tư duy cho HS THPT miền núi

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo hướng đề tài đã đề ra VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu lý luận

- Điều tra thực tế và tổng kết kinh nghiệm

- Thực nghiệm sư phạm theo hướng đề tài đã đề ra

VII Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Góp phần làm rõ cơ sở khoa học của các biện pháp hình thành các khái niệm vật lý bằng quan sát và thực nghiệm nhằm phát triển tư duy HS THPT miền núi

- Kết quả của đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho GV dạy môn Vật lý ở trường THPT miền núi

VIII CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba chương:

Chương I : Cơ sở lý luận chung

Chương II: Phát triển tư duy HS THPT miền núi thông qua việc dạy

các khái niệm vật lý của chương “Từ trường” và “Cảm ứng điện từ”

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Chương I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG

1.1 Lý luận tổ chức hoạt động dạy học

1.1.1 Quá trình nhận thức và sự lĩnh hội kiến thức

Sơ đồ ngắn gọn của quá trình nhận thức đã được Lê nin nêu lên: Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng rồi từ tư duy trìu tượng trở về thực tiễn Đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, nhận thức thực tế khách quan Về những yêu cầu cơ bản của tư duy biện chứng duy vật cũng được Lê nin chỉ rõ: muốn thực sự hiểu biết được sự vật cần phải nhìn bao quát và nghiên cứu tất cả các mặt, tất cả các sự liên hệ trung gian của sự vật đó Chúng ta không thể làm được điều đó một cách hoàn toàn đầy đủ Những sự cần thiết phải xét tất cả mọi mặt sẽ đề phòng cho chúng ta khỏi sự sai lầm và cứng nhắc, đó là điểm thứ nhất Điểm thứ hai là: Lôgíc biện chứng đòi hỏi phải xét sự vật trong sự phát triển, trong sự tự vận động (như Hêghen đã nói ), trong sự biến đổi của nó Điểm thứ ba là: toàn bộ thực tiễn của con người-thực tiễn này vừa với tính cách là tiêu chuẩn của chân lý, vừa với tính cách là kẻ xác định một cách thực tế sự liên hệ giữa sự vật với những điều cần thiết đối với con người - cần được bảo đảm trong định nghĩa đầy đủ của sự vật Điểm thứ tư là: Lôgíc biện chứng dạy rằng không có chân lý trừu tượng, rằng chân lý luôn luôn là cụ thể Trong dạy học, giáo viên cần tổ chức quá trình lĩnh hội kiến thức của học sinh phù hợp với con đường biện chứng của quá trình nhận thức, trong đó có mối liên hệ biện chứng giữa nhận thức cảm tính và nhận thức lý tính, giữa phân tích và tổng hợp, giữa trừu tượng hoá, khái quát hoá và cụ thể hoá, giữa quy nạp và suy diễn, giữa nhận thức và thực tiễn

Nhà tâm lý học người Nga X.L.Rubienstêin viết: “Nội dung cảm tính bao giờ cũng có trong tư duy trừu tượng, tựa hồ như làm thành chỗ dựa cho tư duy ( X.L,Rubienstêin, tồn tại và ý thức, M 1957, tr 71) tiếng Nga Ngược lại tư duy

và những kết quả của nó chi phối khả năng phản ánh của cảm giác, làm cho khả năng đó của con người tinh vi hơn, nhạy bén hơn, mang tính lựa chọn và trở lên có ý nghĩa hơn Vì lẽ đó Ph Ăngghen viết: “ nhập vào con mắt của chúng ta chẳng những có cảm giác khác mà còn có cả hoạt động tư duy của ta nữa”

1.1.2 Bản chất của học và chức năng của dạy trong hệ tương tác dạy học

* Bản chất hành động của sự học

- Sự hình thành kiến thức (sự học ) của HS không chỉ đơn thuần là in vào đầu óc họ những cái có sẵn, diễn tả bằng ngôn ngữ và tồn tại độc lập với HS Cũng không thể quan niệm thực chất của sự học chỉ là chỗ người học đạt được (thể hiện ra được ) những hành vi xác định nào đó Theo quan điểm tâm lý học tư duy thì sự học là sự phát triển về chất của cấu trúc hành động Cùng một hành vi bề ngoài giống nhau chất lượng, hiệu quả của sự học vẫn có thể khác nhau, tuỳ thuộc vào sự phát triển của cấu trúc, của hành động học, của chủ thể Ở đây hành vi được xem như kết quả biểu hiện ra ngoài của hành động, còn cách thức để đạt tới kết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hành động học

Như vậy: Sự học phải là một quá trình hình thành và phát triển của những dạng thức hành động xác định, thông qua thích ứng của chủ thể với tình huống hoạt động của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó Hoạt động đó có đối tượng cấu thành từ các hoạt động, hành động lại gồm các thao tác Hành động có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể

Tóm lại, ta có thể hiểu: Sự học nói chung là sự thích ứng của người học với những tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng thức hoạt động xác định, phát triển ở người học những năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân

+ Chức năng tổ chức, kiểm tra định hướng hành động học của sự dạy Học là một hành động của học sinh xây dựng kiến thức cho bản thân mình và vận dụng kiến thức của mình, thì dạy học là dạy hành động (Hành động chiếm lĩnh tri thức và hành động vận dụng tri thức) Và do đó, trong dạy học, GV cần tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS để qua đó HS chiếm lĩnh được tri thức, đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của mình

Trong sự vận hành của hệ tương tác dạy học gồm người người học (HS)và tư liệu hoạt động dạy học(môi trường)được mô tả bằng hình 2

dạy(GV)-Hình 2: Hệ tương tác dạy học

- Hành động của HS với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của HS với tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình và sự tương tác đó của HS với tư liệu đem lại cho GV những thông tin liên hệ ngược cần thiết cho sự chỉ đạo của GV đối với HS

Định hướng

Liên hệ ngược

Thích ứng

Tổ chức Cung cấp tư liệu

tạo tình huống

Tư liệu hoạt động dạy học

( Môi trường )

- Tương tác trực tiếp giữa các HS với nhau và giữa HS với GV là sự trao đổi, tranh luận giữa cá nhân và nhờ đó từng cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía GV và tập thể HS trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức

Quá trình dạy học là sự thống nhất biện chứng giữa mục đích, nội dung, và PPDH nhưng vấn đề đặt ra là phải sử dụng những phương pháp như thế nào để phát huy tính tự lực và phát triển tư duy khoa học cho HS ? Để trả lời được các câu hỏi đó chúng ta cần dựa trên cơ sở lí luận về phương pháp dạy học theo hướng phát triển tư duy của HS

1.1.3 Luận điểm phương pháp dạy học khoa học theo mục tiêu đổi mới nhằm phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ sáng tạo và tư duy khoa học của HS [5]

Dạy học là môn khoa học ở nhà trường không chỉ đơn thuần nhằm một mục tiêu duy nhất là giúp HS có được một số kiến thức cụ thể nào đó Điều quan trọng hơn là trong quá trình dạy học các tri thức cụ thể đó rèn luyện cho HS tiềm lực để khi ra trường họ có thể tiếp tục tự học tập, có khả năng nghiên cứu tìm tòi giải quyết vấn đề, đáp ứng được những đòi hỏi đa dạng của hoạt động thực tiễn không ngừng phát triển Cũng chỉ trong điều kiện dạy học như vậy mới đảm bảo những kiến thức HS đã học được là những kiến thức thực sự có chất lượng sâu sắc, vững chắc, vận dụng được

Việc quán triệt quan điểm trên đây về mục tiêu dạy học các môn khoa học, cùng với việc quán triệt quan điểm hoạt động về bản chất của học và của dạy và quan điểm hiện đại của phương pháp luận khao học, dẫn tới việc xác lập một hệ thống các luận điểm quan trọng làm nền tảng cho việc nghiên cứu thực nghiệm dạy học về chiến lược dạy học phát triển hoạt động tự chủ chiếm lĩnh tri thức, bồi dưỡng tư duy khoa học - kỹ thuật và năng lực giải quyết vấn đề Đó là những luận điểm cơ bản dưới đây, được coi là những nguyên tắc chỉ đạo hoạt động dạy

1.1.3.1 Vai trò quan trọng của sự dạy là thực hiện việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hữu hiệu hoạt động học

Sự học nói chung, là sự thích ứng của người học với những tình huống thích đáng, làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng hoạt động xác định, phát triển ở người học những năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách cá nhân Nói riêng, sự học có chất lượng một trí thức khoa học mới nào đó phải là sự thích ứng của người học với những tình huống học tập thích đáng Chính quá trình thích ứng này là hoạt động của người học xây dựng nên tri thức mới với tính cách là phương tiện tối ưu giải quyết tình huống mới Đồng thời đó là quá trình góp phần làm phát triển các năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học

Bởi vậy, một vai trò quan trọng của GV trong dạy học môn khoa học là tổ chức được những tình huống học tập và thực hiện được sự kiểm tra, định hướng, hoạt động hữu hiệu, cho phép gợi ra ở HS hoạt động học tập tự chủ, tích cực dẫn tới sự chiếm lĩnh được tri thức khoa học, theo cách tiếp cận hiện thực tương tự như các nhà khoa học

1.1.3.2 Sự cần thiết tổ chức tình huống vấn đề trong dạy học

Tri thức khoa học được xây dựng khi nhà khoa học có động cơ giải quyết một vấn đề, tìm lời giải đáp cho một câu hỏi đặt ra mà việc tìm lời giải đáp cho câu hỏi đó chính là phải tìm tòi một cái mới, chứ không chỉ đơn thuần là việc tái hiện, lặp lại các kiến thức và cách thức hoạt động quen thuộc có sẵn

Bởi vậy, trong việc dạy học môn khoa học, GV cần tổ chức được những tình huống vấn đề Đó chính là việc tổ chức những tình huống trong đó có xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS tự thấy mình có khả năng tham gia giải quyết và do đó sẽ suy nghĩ và đưa ra giải pháp riêng của mình, tự tìm tòi cách giải quyết riêng thích hợp Chính trong điều kiện đó, với sự giúp đỡ định hướng của GV, HS sẽ xây dựng được cho mình những tri thức khoa học sâu

sắc, vững chắc và vận dụng được, đồng thời qua quá trình đó năng lực trí tuệ của học sinh sẽ được phát triển

1.1.3.3 Sự cần thiết sử dụng những quan niệm vốn có của học sinh trong việc tổ chức tình huống và định hướng hành động giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới

Tri thức mới được xây dựng dựa trên các tri thức đã có và đồng thời còn phải đối chọi lại với các quan điểm đã có nhưng lại là trở lực đối với sự hình thành tri thức mới.Tri thức mới với ý nghĩa đúng đắn của nó, chỉ có thể thực sự được xác lập, hoà nhập vào vốn hiểu biết riêng của học sinh, khi mà nó được xây dựng trên cơ sở tri thức đã có của học sinh, đồng thời làm biến đổi và khắc phục được các quan điểm cũ,cách hiểu cũ sai lạc,trái ngược với nó

Bởi vậy, trong dạy học cần nghiên cứu các quan niệm hoặc cách hiểu sai lầm vốn có của học sinh có liên quan đến tri thức cần xây dựng Chúng là chỗ dựa, đồng thời là trở lực tất yếu cần khắc phục đối với quá trình xây dựng tri thức mới cho học sinh Cần sử dụng được các quan niệm vốn có đó của học sinh vào việc xây dựng tình huống vấn đề mà định hướng giải quyết vấn đề một cách hữu hiệu sao cho tạo được điều kiện cho những quan niệm đó được học sinh vận dụng, được thử thách trong quá trình kiểm tra hợp thức hoá, khiến cho người học tự nhận thấy chỗ sai lầm (không hợp thức ), thấy cần thay đổi quan niệm, khắc phục sai lầm để xây dựng tri thức mới phù hợp

1.1.3.4 Sự cần thiết phát huy tác dụng sự trao đổi và tranh luận của học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức

Sự xây dựng tri thức khoa học là quá trình mang tính xã hội Nhận thức của mỗi cá nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội - nhận thức Trong nghiên cứu khoa học, kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học có sự đóng góp của cộng đồng các nhà khoa học Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của người khác

Kết quả đó được trình bày, được thông báo và trải qua tranh luận phản bác, bảo vệ trong cộng đồng khoa học Khi đó mới có những tri thức khoa học có đầy đủ giá trị

Sự học tập, xây dựng tri thức của học sinh sẽ được tạo thuận lợi và có hiệu quả hơn nhờ trao đổi và sự tranh luận với những người ngang hàng Trong điều kiện đó sẽ phát huy được ảnh hưởng của sự môi giới, hỗ trợ của những người trong cộng đồng đối với mỗi cá nhân qua vùng phát triển gần nhất của cá nhân

1.1.3.5 Sự cần thiết tổ chức tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình nghiên cứu xây dựng, bảo vệ tri thức khoa học

Để phát huy tổng hợp các nhân tố tác động Vai trò của học sinh trong sự tự chủ hành động xây dựng kiến thức, vai trò của giáo viên trong việc tổ chức tình huống học tập và định hướng hành động tìm tòi xây dựng tri thức của học sinh, vai trò tương tác của xã hội ( của tập thể học sinh ) đối với quá trình nhận thức của mỗi cá nhân học sinh và đồng thời cho học sinh tập quen với quá trình xây dựng và bảo vệ cái mới trong nghiên cứu khoa học thì cần tổ chức tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Có thể diễn đạt thâu tóm, khái quát các luận điểm phương pháp luận quan trọng của dạy học khoa học bằng các kết luận sau đây:

a Coi người học, hình thành, phát triển nhân cách năng lực của mình trong hoạt động Học qua làm, qua khắc phục sai lầm, học qua giao tiếp, trình bày ý kiến, tư tưởng quan điểm của mình với người khác, đối chiếu ý kiến, tư tưởng quan điểm của mình với ý kiến tư tưởng, quan điểm của người khác với thực nghiệm thực tiễn Vì vậy cần hiểu bản chất của dạy học là tạo điều kiện giúp cho sự học như thế đạt hiệu quả cao hơn Dạy học cần thực hiện tốt các chức năng quan trọng là tổ chức, kiểm tra, định hướng hữu hiệu hoạt động học phù hợp với mục tiêu dạy học

b Cần đảm bảo sự cân đối giữa dạy tri thức và kỹ năng tiếp cận tri thức c Cần tổ chức tình huống học tập hữu hiệu, khêu gợi được người học suy nghĩ từ vốn kinh nghiệm, hiểu biết của mình, đồng thời biết thu lượm sử dụng thông tin từ những nguồn khác nhau để tự đưa ra ý kiến, giải pháp của mình cho vấn đề đạt được

d Nên khuyến khích trực giác sáng tạo của người học Tạo điều kiện cho người học tập nghiên cứu tìm tòi giải quyết vấn đề phù hợp với cách tiếp cận khoa học: Đề xuất vấn đề, suy đoán đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp, diễn đạt kết luận, đánh giá vận dụng kết quả

e Cần tổ chức được sự làm việc hợp tác, trao đổi ý kiến, khêu gợi được sự tranh luận, phản bác, bảo vệ được ý kiến trong tập thể người học

g Cần lập được sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng tri thức cần dạy phù hợp với trình độ học sinh Theo đó suy nghĩ thiết kế mục tiêu dạy học cụ thể và tiến trình hoạt động dạy học thích hợp

Từ các luận điểm phương pháp luận nêu trên có thể rút ra kết luận khái quát chỉ đạo việc nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học các tri thức cụ thể như sau :

Để nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh tri thức, kỹ năng đồng thời bồi dưỡng được tư duy khoa học, tư duy sáng tạo, phát triển được ở học sinh hành động tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề trong quá trình chiếm lĩnh tri thức khoa học và từ đó chuẩn bị tốt cho học sinh có thể thích ứng được với thực tiễn thì đòi hỏi việc thiết kế hoạt động dạy học phải được thực hiện một cách khoa học theo quy trình gồm các bước sau:

- Thiết lập sơ đồ biểu đạt lô gíc của tiến trình nhận thức khoa học đối với tri thức cần dạy.

Từ sự hiểu biết sâu sắc về kiến thức cần dạy, giáo viên thiết lập sơ đồ biểu đạt lôgíc của tiến trình nhận thức khoa học, đáp ứng được đòi hỏi phương pháp luận của tiến trình khoa học xây dựng tri thức, đồng thời lại phù

hợp với trình độ nhận thức của học sinh Đó là cơ sở quan trọng là tiền đề cần thiết để có thể tổ chức và định hướng khái quát hành động tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình dạy học

- Tổ chức tình huống học tập (tình huống vấn đề )

Tổ chức tình huống học tập cố vấn đề thể hiện ở chỗ giáo viên soạn thảo được những nhiệm vụ tiềm ẩn vấn đề tương ứng với tri thức cần dạy để giao cho học sinh Sao cho nhiệm vụ đó được học sinh hăng hái đảm nhận theo suy nghĩ, giải pháp của mình Tất yếu học sinh sẽ gặp khó khăn, ý thức được vấn đề và khó khăn là vừa sức nên học sinh có thể tự chủ, tích cực suy nghĩ tìm tòi để vượt qua khó khăn, giải quyết vấn đề, tạo động cơ thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực của học sinh

- Xác định việc định hướng khái quát chương trình hoá hành động nhận thức tự chủ tích cực của học sinh và việc tổ chức hợp lý hoạt động của cá nhân và tập thể học sinh

Trên cơ sở tình huống học tập đã phác thảo giáo viên dự kiến khả năng đáp ứng có thể có và những khó khăn có thể xảy ra ở học sinh để dự liệu tiến trình định hướng hành động của học sinh, bằng cách chuẩn bị những câu hỏi đề xuất vấn đề cần bổ xung, những gợi ý, những ý kiến yêu cầu học sinh xem xét, thảo luận và chuẩn bị việc giáo viên sẽ khái quát hoá tổng kết, chính xác hoá, bổ xung, thể chế hoá kiến thức ở những chỗ cần thiết Giáo viên hình dung việc định hướng khái quát chương trình hoá hành động, nhận thức tự chủ của học sinh xuất phát từ tình huống có vấn đề đã dự thảo và phỏng theo sơ đồ lôgíc của tiến trình xây dựng tri thức đã thiết lập Đồng thời hình dung việc tổ chức hợp lý hoạt động của cá nhân và tập thể học sinh phỏng theo tiến trình hợp tác nghiên cứu xây dựng và bảo vệ tri thức mới trong cộng đồng khoa học, để có thể khai thác, phát huy được đầy đủ các nhân tố tác động có lợi cho sự phát triển hoạt động nhận thức khoa học của học sinh

Như vậy thì việc thiết kế tiến trình dạy học tri thức cụ thể đòi hỏi: phải thiết lập được sơ đồ lôgíc tiến trình nhận thức khoa học đối với tri thức cần dạy, tổ chức được tình huống có vấn đề và chương trình hoá sự định hướng HS đối với hành động tìm tòi lựa chọn kiểm tra xây dựng tri thức cần học

1.2 Cơ sở lý luận của việc phát triển tư duy [29]

1.2.1 Khái niệm về tư duy

Tư duy là một quá trình nhận thức nhằm phản ánh những thuộc tính bản chất, những liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sự vật và hiện tượng trong thực tế khách quan mà trước đó ta chưa biết Hay nói một cách tổng quát: Tư duy là thuộc tính đặc biệt của vật chất có tổ chức cao - Bộ não Tư duy phản ánh thế giới vật chất dưới dạng các hình ảnh lý tưởng Tư duy vừa là sản phẩm của sự tiến hoá sinh vật, vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội Nó xuất hiện và phát triển trong hoạt động lao động và cùng với ngôn ngữ gắn bó chặt chẽ với nhau- những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người

Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống như cách phản ánh của cảm giác và tri giác Các quá trình này phản ánh các đối tượng và hiện tượng cụ thể tác động đến giác quan của chúng ta Tư duy phản ánh theo kiểu khác Nó không xem xét sự vật hiện tượng một cách riêng lẻ mà xem xét sự vật hiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vận động và phát triển của chúng Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quát bằng cách nêu bật ra cái bản chất, cái chung của sự vật và hiện tượng Trong quá trình nhận thức nói chung, tư duy bao giờ cũng mang tính sáng tạo, vì nhận thức nhằm thu được tri thức mới và sáng tạo ra những phương thức mới để thu lượm tri thức Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận thức được bản chất của các sự vật hiện tượng phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn

Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận thức bản chất của các sự vật phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn Nhờ có tư duy mà ta có thể chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang tri thức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai LN Tôn xtôi đã viết: Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ

1.2.2 Đặc điểm của quá trình tư duy:

* Tư duy phản ánh hiện thực khách quan vào trong đầu Bởi vậy, tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính, sử dụng những tài liệu cảm tính, những kinh nghiệm thực tế, những cơ sở trực quan sinh động

* Tính trừu tượng và tính khái quát của tư duy: Tư duy phản ánh cái bản chất chung cho nhiều sự vật hiện tượng, đồng thời đã trìu xuất khỏi những sự vật, hiện tượng đó Nhờ tính chất trừu tượng và khái quát, tư duy có thể cho phép ta đi sâu vào bản chất và mở rộng phạm vi nhận thức sang cả những sự vật, hiện tượng cụ thể mới mà trước đây ta chưa biết Nhờ có tính trừu tượng và kết quả của tư duy mà khả năng nhận thức của con người được mở rộng không có giới hạn

* Tính có vấn đề: Hoàn cảnh có vấn đề chính là cái kích thích con người tư duy; hoàn cảnh hay tình huống có vấn đề nảy sinh khi gặp những tình huống mà vốn hiểu biết cũ, phương pháp hành động đã biết của con người không đủ để giải quyết nó, để tư duy con người phải nhậ n thức được hoàn cảnh có vấn đề, phải có nhu cầu giải quyết nó và phải có những tri thức cần thiết có liên quan tới vấn đề đó Kích thích quá trình tư duy phát triển là tình huống có vấn đề, quá trình tư duy chỉ diễn ra khi gặp một cái mới mà ta muốn nhận biết, khi gặp những mâu thuẫn và nảy sinh thắc mắc, khi phát hiện ra các mâu thuẫn Khi gặp tình huống có vấn đề mà ta có nhu cầu giải quyết thì nó có tác dụng kích thích thúc đẩy tư duy tiến lên nhằm vạch ra những quy luật bản chất của vấn đề đó

*Tính gián tiếp của tư duy: Trong quá trình tư duy, quá trình hoạt động nhận thức của con người nhanh chóng thoát khỏi những sự vật cụ thể cảm tính

mà sử dụng những khái niệm để biểu đạt chúng, thay thế những sự vật cụ thể bằng những kí hiệu, bằng ngôn ngữ

* Tư duy có liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phương tiện của tư duy, ngôn ngữ là cái vỏ của tư duy, nhờ có ngôn ngữ mà con người tiến hành các thao tác tư duy và sản phẩm của tư duy là những phán đoán, suy lý được biểu đạt bằng từ ngữ, câu Ngôn ngữ cố định lại các kết quả của tư duy, nhờ đó làm khách quan hoá chúng ta cho người khác và cho cả bản thân chủ thể tư duy Không có ngôn ngữ thì bản thân quá trình tư duy không diễn ra được, đồng thời các sản phẩm của tư duy cũng không thể sử dụng được

* Tư duy là sự phản ánh và tham gia tích cực vào quá trình cải biến thế giới khách quan Trong hoạt động thực tiễn biến đổi thế giới bên ngoài, con người nhận thức các quy luật và sử dụng chúng vì lợi ích của mình Tính tích cực của tư duy biểu hiện ở chỗ con người thực hiện khái quát về mặt lí luận, tạo ra các khái niệm và phán đoán, xây dựng các suy luận và giả thiết Dựa trên cơ sở của các tri thức đã biết, con người có khả năng tiên đoán, vạch ra kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, khoa học, giáo dục Tính tích cực của tư duy còn biểu hiện ở hoạt động sáng tạo của con người, ở khả năng tưởng tượng Tư duy định hướng, xác định, điều hoà mục đích, phương pháp và đặc trưng hoạt động thực tiễn của con người Tư duy giúp cho con người cải biến tri thức đó dưới dạng các phương tiện của ngôn ngữ tự nhiên và bằng các kí hiệu của ngôn ngữ nhân tạo Ngôn ngữ này giữ một vai trò rất quan trọng trong khoa học hiện đại

1.2.3 Các giai đoạn của một quá trình tư duy:

- Xác định được vấn đề và biểu đạt nó thành nhiệm vụ tư duy

- Huy động trí thức, vốn kinh nghiệm liên quan đến vấn đề, làm xuất hiện các mối liên tưởng, gạt bỏ những cái không cần thiết, hình thành giả thuyết về cách giải quyết vấn đề đó

- Kiểm tra giả thuyết về cách giải quyết vấn đề, nêú giả thuyết đúng thì tiến hành giải quyết vấn đề, nếu giả thuyết sai thì phủ định nó để hình thành giả thuyết mới

1.2.4 Các thao tác trí tuệ trong quá trình tư duy

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm Hầu hết các khái niệm, các định luật vật lý đều được xây dựng trên cơ sở phân tích các hiện tượng xảy ra trong thực tế và trong các thí nghiệm Trong quá trình này, HS phải thực hiện các thao tác trí tuệ nhất là các thao tác phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quát hoá

- Thao tác phân tích: Phân tích là quá trình con người dùng trí óc để tách các sự vật hiện tượng, trong quá trình hình thành mặt này hay mặt kia, thuộc tính này hay thuộc tính kia để nhận thức từng mặt hay từng thuộc tính của sự vật và hiện tượng Đây là việc phân tích trong trí óc đối tượng nhận thức thành các bộ phận thành phần

- Thao tác tổng hợp: Tổng hợp là quá trình con người dùng trí óc để hợp nhất các thành phần của sự vật hiện tượng qua phân tích thành một chỉnh thể

Phân tích và tổng hợp là hai quá trình ngược nhau nhưng thống nhất với nhau, đan xen lẫn nhau, sự phân tích được tiến hành theo hướng của tổng hợp Còn tổng hợp được thực hiện theo kết quả của phân tích Phân tích và tổng hợp giúp ta hiểu sự vật và hiện tượng đầy đủ và sâu sắc hơn Thao tác phân tích và tổng hợp là hai thao tác cơ bản của hoạt động trí tuệ và được chứa đựng trong mọi thao tác trí tuệ khác

- Thao tác so sánh: So sánh là dùng trí óc đặt các đối tượng cần so sánh như sự vật, hiện tượng, quá trình cạnh nhau để xác định cái giống nhau ,cái khác nhau, cái tương tự giữa chúng So sánh có vai trò rất quan trọng trong quá trình nhận thức, so sánh là cơ sở của mọi hiểu biết và tư duy

Sự so sánh có thể xảy ra ở những mức độ khác nhau: Có thể là so sánh toàn phần hoặc so sánh trong một giới hạn nào đó Vì vậy, khi so sánh người

ta phải xác định tiêu chuẩn để so sánh Đây là điều GV phải chú ý khi yêu cầu HS so sánh trong giờ học vật lý

- Thao tác trừu tượng hoá: Thao tác trừu tượng hoá là con người dùng trí óc để gạt bỏ những liên hệ, những yếu tố, những thuộc tính thứ yếu, thuộc tính không cần thiết, căn bản Trừu tượng hoá là sự nhấn mạnh các đặc điểm bản chất theo một quan niệm nhất định

- Thao tác khái quát hoá: Khái quát hoá là sự tổng hợp các đặc điểm chung của một loại sự vật hiện tượng Vì thuộc tính chung có thể là bản chất và cũng có thể là không bản chất Nhưng khái quát hoá bao giờ cũng là sự tổng kết các đặc điểm chung bản chất theo một quan điểm nhất định Vì vậy giữa trừu tượng hoá và khái quát hoá có quan hệ chặt chẽ với nhau Trừu tượng hoá tạo điều kiện cho khái quát hoá còn trong khái quát hoá các thuộc tính bản chất được nhấn mạnh thêm Trong thực tế nhiều khi khó tách bạch hai thao tác này

Để cho HS có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì GV phải luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho HS Chính trong quá trình hình thành các khái niệm phát hiện các định luật vật lý, HS phải thực hiện các thao tác Nhưng thao tác tư duy lại diễn ra trong đầu HS, cho nên GV không thể quan sát được mà uốn nắn trực tiếp Mặt khác HS cũng không thể quan sát được hành động trí tuệ của GV mà bắt chước Bởi vậy, GV có thể sử dụng những cơ sở định hướng sau đây để giúp HS có thể tự lực thực hiện các thao tác tư duy đó:

a GV tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn hành động nhận thức xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy, mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập

b GV đưa ra những câu hỏi để định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy hay phương pháp suy luận hành động trí tuệ thích hợp

c GV phân tích câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa

d GV giúp HS khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận Lôgíc dưới dạng những quy tắc đơn giản

1.2.5 Các loại tư duy

Có nhiều cách phân biệt tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau Trong dạy học vật lý, người ta quan tâm đến những loại tư duy chủ yếu dưới đây:

1.2.5.1 Tư duy kinh ngiệm

Tư duy kinh ngiệm là một tư duy dựa chủ yếu trên kinh nghiệm cảm tính và sử dụng phương pháp thử và sai Chủ thể phải thực hiện một nhiệm vụ nào đó, thử mò mẫm thực hiện một số thao tác, hành động nào đó, ngẫu nhiên gặp một trường hợp thành công, sau đó lại đúng như thế mà không biết nguyên nhân vì sao Kiểu tư duy này đơn giản, không cần phải rèn luyện nhiều, có ích trong hoạt động hàng ngày, để giả quyết một số vấn đề trong một phạm vi hẹp Ví dụ: Đứng trước một máy thu hình có nhiều nút bấm, một học sinh bấm thử tất cả các nút Sau một số lần bấm, em đó nhận ra rằng ấn nút thứ nhất thì có hình ảnh, ấn nút thứ hai thì có tiếng mà không cần hiểu tại sao Kinh nghiệm này không áp dụng được cho các loại máy thu hình khác, trong đó không có nút bấm mà có núm xoay hoặc cần gạt

1.2.5.2 Tư duy lý luận

Tư duy lý luận là loại tư duy giải quyết nhiệm vụ được đề ra dựa trên sử dụng những khái niệm trừu tượng, những tri thức lý luận Đặc trưng của loại tư duy này là:

- Không dừng lại ở kinh nghiệm rời rạc mà luôn hướng tới xây dựng quy tắc, quy luật chung ngày một sâu rộng hơn

- Tự định hướng hành động, suy nghĩ về cách thức hành động trước khi hành động

- Luôn sử dụng những tri thức khái quát đã có để lý giải, dự đoán những sự vật, hiện tượng cụ thể

- Luôn lật đi, lật lại vấn đề để đạt đến sự nhất quán về mặt lý luận, xác định được phạm vi ứng dụng của mỗi lý thuyết

Tư duy lý luận rất cần cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu dài mới có được Nhờ có tư duy lý luận, con người mới có thể đi sâu vào bản chất của sự vật hiện tượng, phát hiện được quy luật vận động của chúng và sử dụng những tri thức khái quát đó để cải tạo bản thân và làm biến đổi thế giới tự nhiên, phục vụ lợi ích của mình

1.2.5.3 Tư duy lôgíc

Tư duy lôgíc là tư duy tuân theo các nguyên tắc, quy luật của lôgíc học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong các lập luận, biết phát hiện ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan

Lôgíc học là một khoa học nghiên cứu những tư tưởng của con người về mặt hình thức lôgíc của chúng và xây dựng những quy tắc và quy luật mà việc tuân theo chúng là điều kiện cần để đạt tới chân lý trong quá trình suy luận Con người bằng kinh nghiệm của mình đã suy nghĩ theo những quy luật nhất định rất lâu trước khi những quy luật này được khoa học lôgíc khám phá ra Những quy luật của lôgíc học mà mỗi người sử dụng trong quá trình hoạt động tư duy không phải là con người tự ý tái tạo ra mà là sự phản ánh những mối liên hệ và quan hệ khách quan của các sự vật và hiện tượng quanh ta Bởi thế dù chưa biết lôgíc học, nhưng con người bằng kinh nghiệm sống của mình đã có thể trao đổi tư tưởng với nhau, thông hiểu nhau và thống nhất được với nhau trong một số lập luận, phán đoán Tuy nhiên, điều kiện đó chỉ xảy ra trong một số trường hợp đơn giản, còn khi gặp những trường hợp phức tạp thì khó có thể thông hiểu lẫn nhau hoặc khó phân biệt đúng hay sai, nếu không nắm vững và vận dụng đúng đắn những quy tắc, quy luật lôgíc học

Tuy nhiên, đối với học sinh ở trường phổ thông, không thể dạy cho họ lôgíc học để sau đó, họ mới vận dụng các quy tắc và quy luật lôgíc để suy nghĩ, lập luận Trái lại, ta có thể thông qua việc giải quyết những nhiệm vụ cụ thể mà tích luỹ dần kinh nghiệm và dẫn đến một lúc nào đó sẽ tự tổng kết thành những quy tắc đơn giản thường dùng

Tư duy lôgíc được sử dụng trong mọi lĩnh vực hoạt động nhận thức, cho nên phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh cách tư duy lôgíc

1.2.5.4 Tư duy vật lý

Ta hiểu tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận những giai đoạn bị chi phối bởi một số nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan hay không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng

như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý Mặt khác việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người

Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, con người đã sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý luận, tư duy lôgíc và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hoá

Quá trình tư duy vật lý là một mặt tuân theo những quy luật chung của nhận thức, một phần phản ánh những đặc thù của bộ môn Bao gồm hai khâu cơ bản là:

* Đi từ thực nghiệm (quan sát, thí nghiệm, đo lường) trong một phạm vi hẹp, trừu tượng hoá và quy nạp để xây dựng lý thuyết

* Từ lý thuyết diễn dịch để rút ra các hệ quả, vận dụng giải thích các hiện tượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứng dụng mới trong thực tiễn

Quá trình tư duy này có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:

Hình 1.3

Quy trình này gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện

Tập hợp các sự kiện để từ đó suy ra mô hình của các sự kiện ấy Quá trình này vừa tập hợp, vừa phỏng đoán vừa linh cảm trực giác thấy được vấn đề

Mô hình

Hệ quả

- Giai doạn 2: Xây dựng mô hình từ các sự kiện

+ Sau khi tập hợp các sự kiện riêng lẻ, nhờ phân tích và suy luận quy

nạp, khái quát hoá xây dựng nên mô hình phản ánh tính chất sự việc, hiện tượng trong vật lý Đó là những khái niệm, định luật Có hai loại mô hình:

* Mô hình ảnh: Xây dựng mô hình cơ học có hình ảnh phản ánh những dấu hiệu bản chất và cấu trúc của hiện tượng được nghiên cứu

* Mô hình dấu hiệu: Thường được biểu thị bằng lời, bằng toán học, bằng đồ thị cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng (Ta cần chú ý không phải hiện tượng vật lý nào cũng xây dựng được hai mô hình Bởi vì với vật lý vi mô thì không thể dùng dấu hiệu vĩ mô để biểu thị tính chất của các hệ vi mô)

- Giai đoạn 3: Giai đoạn suy từ mô hình đến kết quả

Đây là giai đoạn quan trọng vì: Từ mô hình có khả năng suy ra được các hệ quả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lặp lại từ đầu quá trình tư duy (Một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra tính chất đúng đắn của mô hình)

- Giai đoạn 4: Kiểm nghiệm hệ quả bằng thực nghiệm

Giai đoạn này mở màn cho sự sáng tạo kỹ thuật Các công trình nghiên cứu cho thấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang mô hình Ở đó con người phải vận dụng tốt các thao tác tư duy, phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá Để thực hiện đặc tính của hoạt động tư duy trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo, Anhxtanh đã đưa ra sơ đồ:

A

S S’ S’’

S

Tập hợp các dữ liệu( thí nghiệm, cảm giác) Từ đó đưa ra hệ tiên đề A Từ hệ tiên đề đưa ra hệ quả (S, S’, S” ) Giai đoạn này cần suy luận chặt chẽ Hệ quả này lại được kiểm nghiệm bằng thực nghiệm và lại là sự kiện cho chu trình sau

1.2.6 Các biện pháp phát triển tư duy [29]

1.2.6.1 Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh

Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra ở trong đầu học sinh Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình để thực hiện Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải một mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới Lúc đó, HS vừa ở trạng thái tâm lý hơi căng thẳng, vừa hưng phấn khao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt được một trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói rằng: HS được đặt vào tình huống có vấn đề Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài, chẳng hạn: khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tươi đẹp, thực tế xây dựng quê hương đất nước Những sự kích thích này không được thường xuyên, bền vững và phụ thuộc nhiều vào hoàn cảnh của mỗi HS

Nhu cầu, hứng thú có thể nảy sinh ngay trong quá trình học tập, nghiên cứu một môn học, một bài học, nghĩa là từ nội bộ môn học, từ mâu thuẫn nội tại của quá trình nhận thức

Sau đó, xác định phương án tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của HS trong mỗi tiết học cụ thể Tức là xác định lôgíc của quá trình dạy học hay con đường dẫn đến sự chiếm lĩnh kiến thức, kỹ năng đó như thế nào đó để đảm

bảo cho HS chiếm lĩnh được tri thức, kỹ năng, kỹ xảo một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời đạt hiệu quả giáo dục cao

Xây dựng tình huống có vấn đề

Tạo ra tình huống có vấn đề là một phương pháp dạy học nhằm kích thích hứng thú học tập của HS Để phát triển được tư duy cho học sinh thì trước hết phải kích thích được hứng thú học tập, tính ham hiểu biết, tò mò khoa học của các em Những công trình nghiên cứu cho thấy rằng: Chỉ có hứng thú với một hoạt động nào đó thì mới đảm bảo cho hoạt động ấy tích cực Nếu như một HS không hứng thú với việc làm mô hình thì các em sẽ không tham gia vào việc làm mô hình ấy hoặc làm với thái độ tắc trách, chiếu lệ Ta đã biết, hoạt động trí tuệ trước hết phải có động cơ, từ đó các em mới đầu tư hết năng lực trí tuệ của mình và lỗ lực để giải quyết những vấn đề mà các em hứng thú Hứng thú đối với việc lĩnh hội tri thức do nhiều điều kiện quy định: Nội dung tài liệu học tập, mục đích lĩnh hội phần kiến thức đó Nhưng phần nhiều là do sự hứng thú do phương pháp giảng dạy bộ môn quyết định Do đó trong giảng dạy vật lý, tuỳ theo nội dung của từng phần, người ta đưa ra nhiều cách để kích thích hứng thú học tập của HS Ví dụ như: Đưa HS vào tình huống có vấn đề kích thích tính tò mò ham hiểu biết của các em, nêu vai trò của tri thức trong đời sống và kỹ thuật

Vậy vấn đề và tình huống có vấn đề trong giảng dạy là gì ?

- Vấn đề là một khó khăn mà con người ý thức được Muốn khắc phục được khó khăn đó thì phải tìm tòi những tri thức mới hoặc hành động mới Vấn đề trong dạy học dùng để chỉ những nhiệm vụ nhận thức mà người HS không thể giải quyết được chỉ bằng những kinh nghiệm sẵn có Vấn đề chứa đựng mâu thuẫn về nhận thức Đó là mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức và kỹ năng đã có với yêu cầu tiếp thu kiến thức mới và kỹ năng mới Chính mâu thuẫn đó thúc đẩy sự vận động của tư duy, kích thích HS tìm cách giải quyết

vấn đề Đó là động lực thúc đẩy sự nhận thức sáng tạo các kiến thức và kỹ năng mới Ban đầu những mâu thuẫn trên còn mang tính khách quan, nhưng sau khi được HS tiếp thu và ý thức được mâu thuẫn đó thì nó biến thành các chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ học sinh thành một vấn đề cần nhận thức

- Tình huống có vấn đề xuất hiện trên cơ sở phát hiện ra mâu thuẫn giữa tri thức cũ và đối tượng đang tìm hiểu, hay giữa phương thức giải thích cũ với những dữ liệu mới thu được mà HS không thể làm sáng tỏ được, trên cơ sở hiểu biết cũ hoặc phương thức cũ Khi HS phát hiện ra mâu thuẫn và ý thức được mâu thuẫn đó thì họ có nhu cầu tìm tòi cách giải quyết, điều đó có tác dụng thúc đẩy tư duy tiến lên nhằm vạch ra những quy luật cơ bản của hiện tượng nào đó Tình huống có vấn đề phải bao hàm trong bản thân nó một yếu tố tâm lý nào đó, thể hiện ở tính mới lạ, tính không bình thường, tính rõ ràng Nó có tác dụng kích thích hứng thú học tập của HS Vậy đưa HS vào tình huống có vấn đề là giai đoạn bước đầu trên con đường giúp HS tích cực thu nhận tri thức Việc nhìn thấy vấn đề khó khăn hơn rất nhiều so với việc tìm ra phương án giải quyết vấn đề Do đó nghệ thuật của GV là biết xây dựng hệ thống tình huống có vấn đề trong giờ học Đảm bảo những điều kiện nhằm giải quyết các vấn đề đó và hướng dẫn HS vào con đường tự lực giải quyết các vấn đề đã đặt ra Quá trình đó không những giúp HS thu được kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới mà họ còn được rèn luyện năng lực tự nhận thức và phát triển tư duy sáng tạo Trong giảng dạy vật lý người ta thường đưa ra các tình huống có vấn đề sau:

* Tình huống ngạc nhiên, bất ngờ: HS đứng trước một hiện tượng xảy ra theo một chiều hướng trái với suy nghĩ thông thường (có tính chất nghịch lý, hầu như khó tin đó là sự thật), do kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý của họ tìm cách lý giải, phải bổ xung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình

* Tình huống phát triển: HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp cần phải được tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng sang phạm vi mới, lĩnh vực mới Phát triển hoàn thiện vốn kiến thức của mình luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ Ngoài ra, như: Risa Fâyman nói đó cũng là con đường phát triển của khoa học Quá trình phát triển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới ( kiến thức mới, kỹ năng mới, phương pháp mới) nhưng trong quá trình đó, vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kỹ năng và phương pháp đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫn không thể giải quyết được bằng vốn hiểu biết cũ

* Tình huống lạ: HS đứng trước một hiện tượng lạ có những nét đặc

biệt lôi cuốn sự chú ý của họ mà họ chưa thấy bao giờ

* Tình huống bế tắc: HS đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy nhưng không hiểu vì sao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ họ được giao nhiệm vụ phải tìm hiểu nguyên nhân, lý giải rõ ràng nhưng chưa biết dựa vào đâu

* Tình huống không phù hợp: Chủ thể ở trạng thái băn khoăn, nghi hoặc, khi gặp sự kiện trái ngược với lẽ thường, với kết quả có thể rút ra được từ căn cứ lý lẽ đã có Do đó cần xét lại để có căn cứ lý lẽ thích hợp hơn (Tức là cần có mô hình thích hợp hơn) Cách giải quyết tình thế này là phân tích cái sai, tìm ra cách hiểu phù hợp với khoa học

* Tình thế đối lập: Chủ thể ở trạng thái bất đồng quan điểm, khi gặp một cách giải thích có vẻ lôgíc nhưng lại xuất phát từ một căn cứ lý lẽ sai trái với lý lẽ đã được chấp nhận Cần bác bỏ căn cứ lý lẽ sai lầm đó để bảo vệ căn cứ lý lẽ đã được chấp nhận (Tức là phê phán, bác bỏ mô hình không hợp thức, bảo vệ mô hình hợp thức đã có)

* Tình huống phán xét: Chủ thể ở trạng thái nghi vấn khi gặp cách giải quyết với các lý lẽ căn cứ khác nhau, cần xem xét kiểm tra các căn cứ lý lẽ đó (Tức là cần kiểm tra hợp thức hoá mô hình đã được đề cập)

* Tình huống lựa chọn: Chủ thể ở trạng thái cân nhắc suy tính khi lựa chọn một phương án thích hợp nhất trong điều kiện xác định để giải quyết vấn đề Phương hướng cơ bản của việc tổ chức tình huống học tập là việc GV mô tả một tình huống hay đặt ra một nhiệm vụ cho HS Trong quá trình giảng dạy, để đảm bảo phát triển tư duy cho HS khi giảng dạy các khái niệm vật lý, GV

cần xây dựng được các tình huống có vấn đề để gây hứng thú học tập cho HS

1.2.6.2 Tập dượt để HS giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lý

Để rèn luyện tư duy vật lý cho HS thì tốt nhất là tập dượt cho họ giải quyết nhiệm vụ nhận thức bằng chính các phương pháp của nhà vật lý Việc hiểu và vận dụng được một phương pháp khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lý cụ thể Việc dạy cho HS phương pháp nhận thức khoa học tách rời khỏi quá trình nghiên cứu chính môn học đó là một việc rất ít hiệu quả Chính trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lý, GV làm cho họ hiểu nội dung của các phương pháp vật lý và sử dụng các phương pháp này ở những mức độ thích hợp, tuỳ theo trình độ của HS và điều kiện của nhà trường Sau một số lần áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hoá thành một trình tự các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lý của HS Những phương pháp nhận thức chủ yếu hay dùng trong hoạt động nhận thức vật lý ở trường phổ thông là: Phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình

1.2.6.3 Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của học sinh:

Việc làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS có ý nghĩa quan trọng, để GV có thể biết được mức độ hiểu biết của HS về vấn đề cần nghiên cứu Thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm đúng sai, để kiểm tra, đánh giá mức độ nông - sâu, chính xác hay chưa chính xác Từ đó GV có căn cứ để đưa ra mục tiêu cho tiết dạy sao cho phù hợp và đạt kết quả cao nhất, kích thích được tư duy của học sinh phát triển

1.2.6.4 Xây dựng một Lôgíc nội dung phù hợp với đối tượng học sinh

Vật lý học đưa vào trường phổ thông không phải là vật lý học được trình bày dưới dạng hiện đại nhất của khoa học, bởi nếu như vậy thì đôi khi học sinh không thể hiểu được Hơn nữa ta lại phải yêu cầu HS phải tự lực hoạt động để xây dựng, để chiếm lĩnh khoa học Bởi vây, GV phải tìm một con đường thích hợp phù hợp với trình độ HS để họ có thể làm được việc ấy Mặc dù nhiều khi vật lý học trong nhà trường phổ thông đơn giản, dễ hiểu hơn vật lý trong khoa học thực sự nhưng không được trái với khoa học hiện đại Trong quá trình học lên các lớp trên, kiến thức của HS sẽ được hoàn chỉnh, bổ xung thêm, tiếp cận ngày càng gần hơn với vật lý khoa học hiện đại

1.2.6.5 Rèn luyện cho HS kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy

a. Ý nghĩa :

Việc phát triển tư duy HS trước hết là giúp HS thu nhận bài giảng một cách sâu sắc, không máy móc, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó mà kiến thức các em thu nhận được sẽ sâu sắc hơn Trong quá trình nhận thức, HS chỉ thực sự lĩnh hội được các tri thức khi tư duy tích cực của bản thân HS được phát triển Nhờ sự hướng dẫn của GV, các em biết phân tích và khái quát tài liệu có nội dung sự kiện cụ thể và rút ra kết luận cần thiết

Tư duy càng phát triển bao nhiêu thì càng có nhiều khả năng lĩnh hội tri thức một cách có hiệu quả và sâu sắc bấy nhiêu HS càng có khả năng vận dụng tri thức một cách có kết quả trong thực tiễn Như vậy sự phát triển tư duy HS diễn ra trong quá trình tiếp thu tri thức và vận dụng tri thức Các kết quả hoạt động của tư duy HS được biểu hiện ra trong quá trình lĩnh hội tri thức mới Tri thức mới này lại quyết định tiến trình phát triển sau này của tư duy

Hơn nữa việc phát triển tư duy HS còn có tác dụng to lớn là tạo ra một kỹ năng mới và thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS trong hoạt động sáng tạo này

Do đó việc giảng dạy trong nhà trường chúng ta hiện nay có xu hướng ngày càng phát huy tính tích cực của HS trong quá trình thu nhận kiến thức mới

b Rèn luyện các thao tác tư duy

Trong dạy học vật lý, một mặt HS phải quan sát thực tiễn, tìm hiểu các sự kiện, mặt khác phải thực hiện các phép suy luận thông qua việc phân tích, quan sát, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá các hiện tượng, các đối tượng vật lý và rút ra mối liên hệ phổ biến khách quan, nhờ thế mà khám phá ra chân lý mới Do vậy, trong dạy học vật lý GV cần tổ chức tốt quá trình bồi dưỡng và phát triển các thao tác trí tuệ quan trọng hoạt động tư duy nói riêng, trong quá trình nhận thức vật lý nói chung

Như ta đã biết, ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy, ngôn ngữ là vỏ của tư duy Mỗi khái niệm vật lý được biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lý được phát biể bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp Tuy kiến thức vật lý rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể chú ý rèn luyện cho HS quen dần

Để mô tả một loại hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng của loaị hiện tượng đó Ví dụ: Để mô tả chuyển động cơ học cần đến các thuật ngữ để chỉ quỹ đạo (thẳng, cong, tròn ), chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động (vận tốc), chỉ sự thay đổi vận tốc (gia tốc), chỉ vị trí (toạ độ); để mô tả tương tác cơ học giữa các vật, cần đến thuật ngữ lực Định nghĩa một đại lượng vật lý thường gồm hai phần: Một phần nêu lên đặc điểm định tính(đại lượng này đặc trưng cho hay biểu thị một đặc tính nào của sự vật, hiện tượng) và một phần nêu lên đặc điểm định lượng( đại lượng này đo bằng cách nào, quan hệ với các đại lượng khác theo công thức nào)

Một định luật vật lý thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng đó có thể xảy ra