Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường Phổ thông - Nguyễn Quang Linh

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0030 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 3, pp. 81-92 This paper is available online at BỒI DƯỠNG TƯ DUY PHÊ PHÁN CHO HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Nguyễn Quang Linh1, Đỗ Hương Trà2 1Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên 2Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt.Một trong những mục tiêu dạy học của nhiều quốc gia trên thế giới là dạy HS tư duy, trong đó có tư duy phê phán. Có nhiều cách để bồi dưỡng và phát triển tư duy phê phán của học sinh. Bài viết quan tâm đến việc phát triển tư duy phê phán của học sinh thông qua hoạt động giải các bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông. Từ khóa: Tư duy phê phán, bài tập thí nghiệm, dạy học Vật lí. 1. Mở đầu Tư duy phê phán là một kĩ năng trong đó người học suy nghĩ chủ động hướng tới những vấn đề và tình huống phức tạp dựa trên những suy nghĩ, quan điểm và niềm tin của mình. Người học có thể kiểm định những suy nghĩ, quan điểm và niềm tin của mình bằng cách tự khám phá, tự đặt ra các câu hỏi và tự đi tìm câu trả lời cho những câu hỏi đó. Tư duy phê phán đòi hỏi cả kĩ năng lập luận lẫn kĩ năng giải quyết vấn đề. Trên thực tế hai kĩ năng này bổ sung và cũng có thể thay thế cho nhau. Vì vậy, đưa người học vào hoạt động giải quyết vấn đề là cơ hội tốt nhất để rèn tư duy phê phán. Trong dạy học vật lí, BTTN vật lí (sau đây gọi tắt là BTTN) là bài tập sử dụng thí nghiệm để quan sát hay thu thập số liệu nhằm giải thích một hiện tượng vật lí, tìm ra hay xác nhận mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí nhất định. Do vậy, hoạt động giải BTTN thực chất là quá trình tư duy biện chứng bao gồm đề xuất giải pháp, thu thập thông tin, phân tích và đánh giá các thong tin thu thập được nhằm làm sáng tỏ và khẳng định lại tính đúng đắn của giải pháp nghiên cứu. Vấn đề bài báo chúng tôi quan tâm là Làm thế nào đưa người học vào hoạt động giải quyết vấn đề trong các BTTN nhằm rèn tư duy phê phán cho học sinh? 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Tư duy phê phán và phát triển tư duy phê phán Tư duy phê phán bao giờ cũng đi kèm với tư duy sáng tạo, đó là một cặp phạm trù không thể tách rời. Vì vậy, để phát triển TDPP giáo viên cần có chủ ý xây dựng được các bài tập thí nghiệm Ngày nhận bài: 15/12/2015. Ngày nhận đăng: 20/1/2016. Liên hệ: Nguyễn Quang Linh, e-mail: nguyenquanglinhsptn@gmail.com 81 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà có tính sáng tạo. Một bài tập tạo nhiều cơ hội cho HS phát triển tư duy sáng tạo thì cũng có nhiều cơ hội giúp họ phát triển TDPP. Giáo viên có thể tuân theo các bước xây dựng BTTN như sau: - Lựa chọn một hoặc một số bài tập xuất phát (BTXP) - Giải các bài tập xuất phát - Phân tích hiện tượng vật lí, giả thiết, lời giải, kết quả của BTXP - Vận dụng các nguyên tắc của phương pháp luận sáng tạo để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lời các câu hỏi sau: Có thể diễn đạt bài tập theo cách khác không? Có thể lược bỏ hoặc thay đổi dữ kiện của bài tập thành bài tập mới được không? (Nguyên tắc linh động) Có thể thay đổi một số dữ kiện để hiện tượng trong bài mâu thuẫn với định luật vật lí, thay đổi giả thiết thành kết luận và ngược lại để tạo thành bài tập mới được không? (Nguyên tắc đảo ngược) Có thể thay đổi một số thông số của bài tập để thành bài tập mới? (Nguyên tắc thay đổi thông số hóa-lí) Có thể tăng mức độ phân nhỏ của BTXP? (Nguyên tắc phân nhỏ) Có thể chuyển bài tập thành bài tập tổng quát hơn? Có thể sử dụng thêm bài tập có liên quan để xây dựng bài tập mới không? (Nguyên tắc kết hợp) Có thể thay đổi hình dạng của đối tượng? (Sử dụng trong thiết kế, chế tạo mô hình – Nguyên tắc linh động) Yêu cầu phát triển TDPP phụ thuộc vào mức độ tham gia vào hoạt động giải quyết vấn đề trong BTTN của học sinh. Vì vậy, để thuận tiện cho việc xây dựng các BTTN nhằm phát triển TDPP của HS, chúng tôi phân loại BTTN căn cứ theo mức độ hoạt động trong tiến trình giải quyết vấn đề, theo đó có thể chia bài tập thí nghiệm thành 3 dạng sau: Dạng 1: Bài tập nghiệm lại hệ quả của một thuyết, một định luật vật lí Đây là dạng bài tập mà người nghiên cứu đã biết trước kết luận đúng của bài tập, tuy nhiên cần tiến hành các thí nghiệm đó một lần nữa, trong điều kiện hiện có để củng cố thêm tính đúng đắn của thuyết, định lí vật lí hoặc củng cố niềm tin vào khoa học của người nghiên cứu. Loại bài tập này thường được sử dụng nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của những kết quả vừa đưa ra từ con đường suy luận lí thuyết. Dạng 2: Bài tập kiểm tra giả thuyết Đây là dạng bài tập thường được đưa ra sau khi HS nghiên cứu một hiện tượng, một đại lượng vật lí nhưng chỉ có thể suy luận, phỏng đoán về hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí mà chưa thể khẳng định được tính đúng đắn của giả thuyết. Khi đó cần phải thực hiện một thí nghiệm nhằm kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết được đưa ra. Loại bài tập này được sử dụng khá nhiều trong quá trình dạy học, nó giúp quá trình dạy học bớt khô cứng hơn, HS có niềm tin hơn trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức. Dạng 3: Từ quy luật đã biết xác định một đại lượng vật lí Đây là loại bài tập khá phổ biến nhưng nó chỉ được dùng chủ yếu ở các hoạt động ngoài giờ học nhằm kích thích tư duy, phát triển kĩ năng, tính sáng tạo, tự lực của HS. Việc phân chia các dạng BTTN như trên giúp GV thuận lợi hơn trong quá trình xây dựng và sử dụng chúng trong quá trình dạy học. Với dạng 1 và dạng 3 thì thường được sử dụng trong các giờ thực hành, trong các giờ hoạt động ngoại khóa, hoạt động trải nghiệm sáng tạo hay giao cho HS làm tại nhà, còn dạng 2 thì thường được sử dụng ngay trên lớp, trong quá trình HS tìm hiểu các kiến thức mới. 82 Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm... Như vậy, xây dựng BTTN cần căn cứ vào các BTXP và các dạng của BTTN. 2.2. Phát triển tư duy phê phán qua hoạt động giải BTTN 2.2.1. Xây dựng nội dung BTTN đáp ứng yêu cầu phát triển TDPP Căn cứ vào các dạng của BTTN, vào các yêu cầu về mức độ phát triển tư duy phê phán của BTTN, chúng tôi đề xuất qui trình xây dựng BTTN vật lí như sơ đồ hình 1: Hình 1: Sơ đồ các bước xây dựng một BTTN Bước 1: Lựa chọn bài tập xuất phát Nghiên cứu mục tiêu dạy học cần đạt và hệ thống bài tập trong tài liệu giáo khoa, sách bài tập, các loại sách tham khảo khác như các đề thi, các bài tập trên Internet, hay các bài tập trong các công trình khoa học đã được công bố, thậm trí là những kiến thức mà GV có được từ thực tiễn, trên cơ sở đó, GV lựa chọn BTXP. Bước 2: Xác định mục tiêu của mỗi BTTN Nghiên cứu chương trình và nội dung lí thuyết để xác định mục tiêu về kiến thức và kĩ năng cơ bản mà HS cần nắm vững trong và sau khi tìm hiểu một nội dung kiến thức cụ thể. Trong đó, đặc biệt chú ý tới mục tiêu phát triển TDPP cho HS. Bước 3: Xác định loại BTTN và mức độ của mỗi BTTN Trên cơ sở xác định mục tiêu về kiến thức và kĩ năng của từng bài học ở bước 1, chúng tôi đi xác định các loại BTTN sẽ sử dụng cho từng bài học hay từng nội dung học cụ thể. Cần xây dựng bài tập định tính hay định lượng, đơn giản hay phức tạp. Mỗi loại cần bao nhiêu bài là phù hợp. Sau khi xác định được loại BTTN, chúng ta đi xét nội dung chi tiết của từng loại BTTN cụ thể. Trên cơ sở đó xác định cấu trúc của hệ thống BTTN cho từng bài, từng phần hay từng chương. Nếu xây dựng hệ thống BTTN thì cần xây dựng ma trận hệ thống để gắn trọng số (tương tự như khi GV ra đề kiểm tra hay ra đề thi) để đảm bảo được mục tiêu đề ra. Bước 4: Thu thập tư liệu, dữ liệu để biên soạn Từ BTXP, giáo viên sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để chuyển BTXP thành các BTTN. Tư liệu, dữ liệu thu thập về các BTXP được càng nhiều, càng đa dạng thì việc biên soạn BTTN càng 83 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà nhanh, càng có chất lượng và hiệu quả. Vì vậy, cần phải dành một thời gian thích đáng cho việc sưu tầm các tư liệu, dữ liệu này một cách hợp lí. Các tư liệu này dễ tìm nhất là các bài tập đã có sẵn, những bài tập ấy ban đầu có thể đơn thuần chỉ là những bài tập tính toán hay giải thích hiện tượng. Căn cứ vào mục tiêu cần đạt (ở đây là phát triển TDPP của HS) GV sẽ chuyển những bài tập ấy về dạng BTTN thỏa mãn các nguyên tắc xây dựng một BTTN và mục tiêu cần đạt được khi HS giải bài tập này. Sau khi đã thu thập được nhiều thông tin từ nhiều nguồn khác nhau. Quá trình biên soạn sẽ được tiến hành, quá trình này có thể gồm nhiều bước nhỏ như: Lựa chọn bài tập, cải tiến bài tập đó cho phù hợp (nếu cần); xây dựng lời giải; sắp xếp các bài tập này thành nhóm từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. Bước 5: Tiến hành thí nghiệm Đây là bước mà GV làm chứ không phải của HS, GV có thể tiến hành các thí nghiệm này ở nhà, ở trường hay ở phòng thí nghiệm. Từ đó ta đánh giá được tính khả thi của BTTN mà mình đã đưa ra, chỉ những bài tập nào có tính khả thi mới đưa vào hệ thống để sử dụng. Bước này nhằm loại bỏ những BTTN không thể thực hiện được, những bài tập có độ sai số quá lớn và điều chỉnh những bài khác sao cho phù hợp nhất. Ngoài ra khi tiến hành thí nghiệm GV mới lường hết được các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả của bài tập mà mình đưa ra, ngoài ra nó cũng là một cơ hội để GV tìm thêm các lời giải cho bài tập của mình. Bước 6: Hoàn thiện BTTN Sau khi đã chọn lựa được những bài tập phù hợp, GV cần có những điều chỉnh hợp lí và sắp xếp lại các bài tập này thành các nhóm, có thể xắp sếp theo mức độ từ dễ đến khó hay theo đơn vị kiến thức. Rà soát lại hệ thống các BTTN để đảm bảo sự cân đối giữa các loại bài tập, sự phù hợp với trình độ, năng lực và điều kiện hiện có của HS. Trong giai đoạn này GV có thể sử dụng ma trận đề để tiện trong quá trình sắp xếp hệ thống bài tập. 2.2.2. Các mức độ yêu cầu của bài tập thí nghiệm với việc phát triển TDPP Tùy thuộc vào mức độ yêu cầu về phương án thí nghiệm, về tiến trình làm thí nghiệm mà các yêu cầu về phát triển tư duy phê phán ở người học trong các BTTN có khác nhau. Nhằm giúp GV dễ dàng hơn trong quá trình xây dựng, lựa chọn BTTN và tiến hướng dẫn HS giải BTTN sao cho phù hợp với năng lực HS, năng lực GV, điều kiện cơ sở vật chất nhà trường, . . . Dựa vào mức độ của hoạt động giải quyết vấn đề, chúng tôi chia BTTN thành ba mức độ yêu cầu tương ứng với yêu cầu phát triển TDPP từ thấp đến cao: Bảng 1. Bảng so sánh các mức độ yêu cầu của BTTN Mức độ Yêu cầu Phương án Dụng cụ Tiến hành Phân tích kết quả 1 Có Có Có Có 2 Không có Có Có Có 3 Không có Không có Có Có - Mức độ 1: Cho thiết bị, cho phương án thiết kế thí nghiệm, HS tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả. (HS đặt các câu hỏi khác như về cách thức tiến hành TN, các kết quả thu được và phản hồi các kết quả các bạn/nhóm khác). - Mức độ 2: Cho thiết bị thí nghiệm, yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả (Đưa ra các phương án khác nhau, hướng đến cái mới, HS phải xem xét kĩ mọi vấn đề, mọi thông tin lien quan, kiểm tra các giả định trước khi tiến hành TN). 84 Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm... - Mức độ 3: Đưa ra tình huống, không cho thiết bị, không cho phương án thiết kế, yêu cầu lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả (HS phải suy luận, nhận xét, đánh giá để đưa được vấn đề cần giải quyết, đưa ra được các phương án thí nghiệm. HS phải truyền đạt được ý tưởng, các quan điểm, các giải pháp cho người khác một cách rõ ràng, có lôgic). Mức độ 1 là mức độ thấp nhất về cơ hội phát triển TDPP của HS, thiết bị thí nghiệm đã được cho sẵn gần như thành các bộ thí nghiệm hoàn chỉnh (ví dụ như những bộ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm ở các trường phổ thông Việt Nam hiện tại), các phương án thí nghiệm cũng được trình bày cụ thể như một hướng dẫn Angorit, vì vậy với mức độ này các HS mới bắt đầu làm quen với BTTN hoặc các HS yếu đều có thể làm được. Mức độ 2 là mức độ cao hơn, dù được cung cấp thiết bị thí nghiệm nhưng HS phải tự thiết kế phương án sau đó tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả. Ở mức độ này, tính “mở” của bài toán đã được đẩy lên cao hơn, đặc biệt GV có thể đưa ra thiết bị nhiều hơn các thiết bị cần thiết để HS có thể đưa ra được nhiều phương án hơn và cũng làm HS bị “nhiễu” trong quá trình xây dựng phương án thí nghiệm. Ngay cả khi đã có phương án rồi HS vẫn phải đặt câu hỏi: Dụng cụ bài tập đưa ra để làm gì? Sao không cần dùng đến nó? Trong các phương án trên, phương án nào tối ưu nhất? ... Điều này giúp TDPP và TDST của HS có cơ hội phát triển rất mạnh mẽ. Mức độ 3 là mức độ cao nhất về yêu cầu phát triển TDPP, HS được đưa vào các tình huống và với một yêu cầu cụ thể nhưng không được cung cấp một thiết bị thí nghiệm, một phương án thí nghiệm nào, hay đến ngay cả việc giới hạn kiến thức cũng không. Điều này làm tính “mở” của bài toán được đưa lên mức cao nhất, và cũng làm cho tư duy của HS được đẩy lên với nhiều thắc mắc ở mức cao độ. Do đó HS dễ rơi vào một “trường hỗn loạn” với các câu hỏi như: dùng thiết bị nào? dùng như thế nào? có những cách nào?... để giải quyết được bài toán. Như vậy, ở mức độ bài tập càng cao thì cơ hội phát triển tư duy cho HS càng nhiều nhưng nó cũng đồng nghĩa với sự đòi hỏi về năng lực của HS, năng lực của GV hay điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường càng cao. 2.2.3. Dạy học BTTN vật lí nhằm phát triển TDPP và TDST Tiến trình dạy học BTTN BTTN không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS TDPP, rèn luyện kĩ năng thực nghiệm, gắn kiến thức lí thuyết với thực tiễn. Không thể rèn luyện TDPP cho HS một cách đơn lẻ mà phải đưa HS vào các hoạt động nghiên cứu, gắn quá trình phát triển TDPP với hoạt động nghiên cứu, giải quyết vấn đề. Thực chất của hoạt động giải một BTTN vật lí cũng tương tự như quá trình giải các bài tập thông thường khác, nó bao gồm nhiều các hoạt động thành tố, mà ở đó HS phải đồng thời vận dụng nhiều loại tư duy trong đó có TDPP. Tuy nhiên, BTTN vật lí là một dạng bài tập có nhiều cơ hội hơn để rèn luyện và phát triển TDPP ở HS. Biểu hiện của tư duy phê phán qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm Theo Robert Ennis: TDPP là sự suy nghĩ sâu sắc, nhạy cảm, thực tế và hữu ích để quyết định niềm tin hay hành động [8]. Đề cập tới các biểu hiện của TDPP trong dạy học vật lí, cho tới nay chưa có công trình nghiên cứu nào nhưng các biểu hiện TDPP trong các chuyên ngành khác hoặc các biểu hiện TDPP chung cho các ngành thì đã có một số tác giả nghiên cứu. Cụ thể như: Năm 1995 K. B. Beyer nêu lên 6 đặc điểm thiết yếu của người có TDPP [1]. Sau đó, năm 2003 M. Lipman đưa ra 3 biểu hiện của người có TDPP (sơ đồ 2) [2]. 85 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà Hình 2. Sơ đồ tiến trình dạy học BTTN Hình 3. Sơ đồ so sánh các tiêu chí TDPP của một số tác giả 86 Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm... Từ việc nghiên cứu các biểu hiện của TDPP và nghiên cứu về đặc điểm quá trình dạy, học môn vật lí ở trường phổ thông, tác giả nhận thấy TDPP của HS trong dạy học BTTN vật lí được bộc lộ thông qua 5 biểu hiện cơ bản sau: (1) Đưa ra được những câu hỏi về một quá trình, một sự vật hay một hiện tượng vật lí, một thiết bị, một bộ thí nghiệm vật lí; Mỗi vấn đề mà HS phát hiện ra đều được diễn đạt bằng các câu hỏi, câu hỏi mà HS đưa ra chứng tỏ HS đã có những thắc mắc với sự vật, hiện tượng hay một quá trình vật lí nào đó, nó cũng chứng tỏ HS đã có sự phê phán. (2) Đưa ra các luận cứ trong quá trình lập luận về một vấn đề nhất định; Khi phê phán cái đã có HS phải đưa ra các luận cứthuyết phục. Để có các luận cứ tốt cần phải nhìn thấy được mối quan hệ logic giữa các thông tin và các thông tin đó phải được thu thập dưới nhiều góc độ khác nhau. (3) Đánh giá được các quan điểm của người khác; Việc đánh giá quan điểm của người khác cũng chỉ ra rằng HS đã phê phán những luận cứ của các quan điểm khác. Muốn vậy HS phải có sự phân biệt giữa các suy diễn logic có thể chấp nhận được và không thể chấp nhận được, hiểu những khác biệt trong các kết luận, giả thuyết, thường xuyên hỏi quan điểm của người khác và nỗ lực để hiểu cả những giả định và hàm ý của họ, nhận ra được những sai lầm trong quan điểm của người khác, những thiên lệch có thể trong các quan điểm đó, và nguy cơ của việc định giá các bằng chứng một cách sai lệch do ảnh hưởng của các quan tâm cá nhân. (4) Điều chỉnh ý kiến và hoạt động của mình khi những thông tin mới được tìm ra (đặc biệt chúng phủ nhận thông tin cũ); Khi thấy được các luận cứ thuyết phục hơn, HS không bảo thủ, cố bảo vệ ý kiến cũ mà có sự điều chỉnh ý kiến và hoạt động của mình. Điều này cũng cho thấy rằng HS đã hiểu các ý kiến biểu lộ các mức độ khác nhau của sự tin cậy, đã nhận thức về giá trị và giá trị của mỗi thông tin. (5) Chọn được phương án tối ưu trong quá trình giải quyết vấn đề. Điều này cho thấy HS nhận thức rằng các vấn đề trong thực tiễn có thể có nhiều hơn một phương án và những phương án đó khác nhau về một vài phương diện và có thể chọn ra phương án tối ưu nhất (tuy rằng, trong một vài trường hợp là rất khó khăn). Nó cho thấy HS đã biết phê phán các phương án, đưa ra được ưu điểm, nhược điểm của chúng, rồi từ đó đưa ra phương án tối ưu dựa trên tiêu chí của mình. 2.3. Phân tích kết quả thu được Các BTTN được soạn thảo dựa trên các tiêu chí như: Bài tập gắn với các kiến thức cụ thể, bài tập có tính thực tiễn, bài tập có tính khả thi, bài tập tạo cơ hội phát triển tư duy cho HS, . . . sau đó tiến hành thực nghiệm trong thời gian 10 tuần với 6 bài tập thí nghiệm và thu được kết quả rất khả quan về sự phát triển TDPP của HS. Trong bài viết này chúng tôi phân tích TDPP của HS qua 01 bài tập được thực hiện với 2 nhóm HS (mỗi nhóm 5 HS) là HS lớp 10A1 trường THPT Vùng Cao Việt Bắc – Tỉnh Thái Nguyên – Việt Nam. 2.3.1. Xây dựng bài tập xác định độ cao tòa nhà * Bước 1: Xác định mục tiêu + Về mặt kiến thức: Nêu được đặc điểm, tính chất, các công thức cơ bản của một chuyển động cơ đơn giản + Về mặt kĩ năng: Thiết kế được phương án thí nghiệm nhằm xác định một đại lượng vật lí; 87 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà đo đạc, thu thập được các số liệu có liên quan; trình bày được kết quả thí nghiệm; đánh giá được phương án, kết quả thí nghiệm của thành viên khác trong lớp. + Về mặt thái độ: Có tinh thần yêu thích môn học, có thái độ tích cực trong học tập, có óc quan sát các hiện tượng vật lí trong cuộc sống. + Về mặt tư duy: Phát triển được TDPP trong quá trình học. * Bước 2: Lựa chọn bài tập xuất phát Một người đứng trên đỉnh của tòa nhà, thả rơi một viên sỏi nhỏ. Người ấy đo được thời gian rơi của viên sỏi là 2,2s. Tính chiều cao của tòa nhà. - Phân tích bài tập: BTXP là một BT luyện tập có thể tìm thấy dễ dàng trong SGK hay các sách tham khảo của HS. HS áp dụng công thức về sự rơi tự do: h = 1 2 gt2, từ đó có thể xác định được độ cao h. Có thể, thu được các dữ kiện của bài tập bằng các thao tác thực, chẳng dùng đồng hồ bấm giây đo được thời gian rơi. Trong thực tế, có thể xác định độ cao tòa nhà bằng một số phương án khác như dùng bóng nắng, xem bản thiết kế,. . . * Bước 3: Xác định loại bài tập, mức độ bài tập Căn cứ vào trình độ HS và các điều kiện hiện có, chúng tôi xác định mức độ bài tập cần đạt là mức độ 3; Dạng bài tập cần xây dựng là dạng 3. * Bước 4: Biến đổi BTXP và biên soạn BTTN Sử dụng nguyên tắc linh động (thay đổi dữ kiện của bài tập xuất phát) có thể biến đổi thành BTTN như sau: “Một buổi chiều, hai bạn An và Bình đi dạo trong khuôn viên trường, hai bạn trầm trồ khen ngợi chiều cao của tòa nhà kí túc xá trường mình. Bỗng An dừng lại trước dãy kí túc xá và hỏi Bình: Theo bạn toà nhà này cao bao nhiêu mét? Em hãy giúp Bình trả lời câu hỏi của An”. * Bước 5: Tiến hành thí nghiệm Chúng tôi ban đầu đưa ra 05 phương án và tiến hành giải quyết yêu cầu của bài tập theo các phương án này. Sau đó chúng tôi hoàn thiện, bổ xung các phương án đưa ra, loại bỏ những phương án không thực tế. Cuối cùng, chúng tôi thu được các phương án khả thi như dưới đây. - Phương án 1: Đi tìm thiết kế (bản vẽ) của ngôi nhà bằng cách lên hỏi cô hiệu trưởng; - Phương án 2: Dùng bóng nắng đo chiều cao của tòa nhà dựa vào tam giác đồng dạng, với các đại lượng như hình bên, chiều cao của tòa nhà được xác định bởi: . Dụng cụ thí nghiệm là một chiếc gậy bằng tre dài khoảng 1-2 mét và một chiếc thước dây dài khoảng 5 mét. - Phương án 3: Dùng tam giác đồng dạng nhưng không cần dùng bóng nắng mà ngắm bằng mắt. Dụng cụ thí nghiệm như trong phương án 2 và thêm 1 chiếc thước thẳng dài 20cm, một ống chỉ. - Phương án 4: Đứng trên đỉnh tòa nhà thả rơi tự do một vật rồi xác định chiều cao tòa nhà dựa vào thời gian rơi: h = 1 2 gt2. Dụng cụ thí nghiệm là một hòn sỏi nhỏ, 1 đồng hồ bấm giây (có thể dùng điện thoại thay thế). + Phương án 5: Dùng dây rọi. Dụng cụ thí nghiệm là một hòn sỏi nhỏ và một ống dây chỉ. + Phương án 6: Đo chiều cao dựa vào quả bóng bay bơm khí hidro. Dụng cụ thí nghiệm là một quả bóng bay bơm khí hidro, thước thẳng 1 mét và 1 ống chỉ. 88 Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm... * Bước 6: Hoàn thiện bài tập Từ việc thực hiện các phương án đưa ra, chúng tôi phân tích các dữ liệu và hoàn thiện bài tập với đề bài và lời giải cụ thể. 2.3.2. Diễn biến tiến trình dạy học Sau khi hoàn thành việc xây dựng BTTN ở trên, hoạt động giải BT được định hướng theo tiến trình dạy học đã đề xuất. Bước 1: HS tiếp nhận bài tập từ GV và phát biểu vấn đề: Làm thế nào xác định được độ cao tòa nhà kí túc xá? Bước 2: HS đưa ra phương án tiến hành thí nghiệm; phương án lựa chọn dụng cụ thí nghiệm; phương án bố trí thí nghiệm và phương án thu thập số liệu Ở bước này, chúng tôi chia làm 3 giai đoạn nhỏ: Ban đầu HS làm việc cá nhân nhằm hoàn thành các yêu cầu trên, sau đó HS sẽ đưa ra thảo luận với nhóm mình và cuối cùng nhóm HS sẽ thống nhất các phương án và thảo luận trước lớp. Trong quá trình làm HS đưa ra được tổng cộng 4 phương án (phương án 1, 2, 4 và 5 đã đưa ra ở trên). Bước 3: HS tìm kiếm/ lựa chọn/ chế tạo dụng cụ thí nghiệm ở ngoài thực tế sau đó bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm thu thập số liệu theo phương án đã đưa ra, cuối cùng xử lí kết quả và biện luận. Trong quá trình thực hiện các phương án trên, nhóm HS do Thăng làm nhóm trưởng đã đề xuất thêm 01 phương án mới (đo chiều cao 1 tầng nhà lấy làm chuẩn rồi chụp ảnh toàn bộ tòa nhà, sau đó tính chiều cao tòa nhà theo tỉ lệ của tầng 1 tòa nhà) Bước 4: HS chọn phương án trình bày (1 nhóm báo cáo bằng trình bày PowerPoint, 1 nhóm trình bày bằng tranh, ảnh dán trên giấy); sau đó HS thiết kế bài trình bày và cuối cùng trình bày và thảo luận trước lớp. 2.3.3. Kết quả thực nghiệm Với bài tập trên, HS thực hiện nhiệm vụ trong các bài tập theo tiến trình dạy học đã nêu ở trên trong 1 tuần. Sau 1 tuần, các nhóm HS sẽ trình bày báo cáo của mình về kết quả thí nghiệm, tính khả thi, ưu, nhược điểm của từng phương án thí nghiệm. Diễn biến của quá trình học được ghi lại bằng việc quay video. Dựa trên phân tích băng hình, cũng như phân tích hồ sơ học tập đã phát cho HS cho phép xác định được các biểu hiện của TDPP của mỗi HS trong quá trình thực hiện nhiệm vụ để giải quyết vấn đề. Hình 3. Học sinh tiến hành thí nghiệm và báo cáo kết quả 89 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà Ngoài ra, việc thu thập các dữ liệu thông qua phiếu đánh giá đồng đẳng và phiếu tự đánh giá của mỗi HS cũng cho phép khẳng định thêm các dữ liệu qua phân tích băng hình và phân tích hồ sơ học tập. Tất cả các biểu hiện của TDPP được đánh giá theo các tiêu chí đã đề xuất ở hình 2. Với bài tập trên, chúng tôi thu được kết quả được trình bày trong bảng 2. Bảng 2. Kết quả đánh giá TDPP của HS qua bài “Đo chiều cao tòa nhà” TT HS Điểm Điểm qua phiếu theo dõi (a) Điểm tự đánh giá (b) Điểm trung bình đánh giá đồng đẳng (c) Điểm nhóm khác đánh giá (d) Điểm cuối cùng (g) 1 Diệp 4,7 6,0 6,6 8,0 5,4 2 Thành 7,3 8,0 7,5 8,0 7,5 3 Thưởng 6,0 7,0 8,0 8,0 6,5 4 Điệp 3,0 5,0 5,4 8,0 3,9 5 Thăng 8,6 8,0 9,0 8,0 8,5 6 Uyên 5,3 7,0 6,0 7,0 5,7 7 Trang 5,3 7,0 6,1 7,0 5,7 8 Tuyên 3,0 5,0 6,0 7,0 3,9 9 Phấn 5,3 7,0 7,0 7,0 5,8 10 Chăn 3,0 5,0 6,1 7,0 3,9 Hình 4. Điểm số TDPP của HS qua các BTTN 90 Bồi dưỡng tư duy phê phán cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập thí nghiệm... Trong đó: g = a× 7 + b× 1 + c× 1 + d× 1 10 Với 6 bài tập thí nghiệm chúng tôi thu được kết quả như đồ thị hình 4. Qua kết quả thu được chúng tôi nhận thấy trong quá trình học BTTN hầu hết TDPP của HS đều được phát triển. Tuy nhiên, sự phát triển này là không đều ở các HS khác nhau. Có những HS thì TDPP phát triển rõ rệt (Phấn, Thưởng, Chăn, Uyên), có những HS thì TDPP phát triển không đáng kể (Diệp). Tuy nhiên với kết quả nghiên cứu thu được, cho phép bước đầu khẳng định rằng nếu thiết kế được BTTN thỏa mãn các yêu cầu đã đặt ra (hình 1) và tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình đã đề xuất (hình 3) thì TDPP của HS sẽ được phát triển. 3. Kết luận Qua bài tập trên ta nhận thấy qua hoạt động giải BTTN vật lí, và nếu giờ học được tổ chức tốt thì nó sẽ là đòn bẩy, tạo ra được môi trường giao tiếp hiệu quả, môi trường học tập tích cực và qua đó, phát triển TDPP cho HS, đồng thời GV có thể đánh giá kết quả của hoạt động học. Quá trình này còn HS gắn kiến thức trong sách vở với thực tiễn ngoài cuộc sống, gắn lí thuyết với thực hành, từ đó HS thấy được sự muôn hình muôn vẻ ngoài cuộc sống, mỗi bài toán trong cuộc sống cũng như trong quá trình học tập thường có nhiều cách giải quyết, vấn đề đặt ra là mỗi người phải tìm ra thật nhiều phương án giải quyết, xem xét, đánh giá các phương án đó, từ đó lựa chọn cách tối ưu nhất đối với mình chính là cách rèn TDPP. Thông qua BTTN còn rèn cho HS nhiều kĩ năng thiết thực như: kĩ năng lập luận, kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng quan sát, kĩ năng đặt câu hỏi, kĩ năng phân tích, đánh giá, kĩ năng thực hành. . . BTTN, do đặc thù của mình, có nhiều cơ hội rèn TDPP cho HS, qua đó, rèn nhân cách cho người học như tính độc lập, sự tự chủ. Tuy nhiên để sử dụng BTTN trong thực tiễn một cách hiệu quả thì cần đổi mới mục tiêu dạy học (chú trọng vào đánh giá năng lực), cần có cơ chế cụ thể giúp GV khai thác hiệu quả BTTN trong dạy học, cần có cơ chế khuyến kích HS làm BTTN,. . . Trong thời gian tới, tại Việt Nam BTTN sẽ được sử dụng rộng rãi trong hoạt động trải nghiệm sáng tạo của HS và chúng tôi sẽ cố gắng đánh giá sự phát triển TDPP của HS trong thời gian dài hơn với nhiều đối tượng HS hơn để khẳng định mạnh mẽ hơn nữa sự phát triển TDPP của HS qua hoạt động giải BTTN vật lí. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K. B. Beyer, 1995. Critical thinking, Bloomington. In: Phi Delta Kappa Educational Foundation. [2] Lipman, Matthew, 2003. Thinking in Education. Cambridge, Mass, Cambridge University Press. [3] Guilford J.P., 1970. Creativity American Psychologist. The Haworth Press, Inc. New York. [4] Benjamin Bloom, 1956. Taxonomy of educational objectives: Handbook I, The cognitive domain. New York, David McKay &Co (With D. Krathwohl et al.). [5] Benjamin Bloom, 1964. Taxonomy of educational obectives: Volume II, The affective domain. New York, David McKay & Co (With B. Masia and D. Krathwohl.). [6] Jacques Boisvert, 2000. La formation de la pensée critique: Théorie et pratique. De Boeck Supérieur. 91 Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà [7] R. Keith Sawyer, Vera John-Steiner, Seana Moran and Robert J. Sternberg, 2003. Creativity and Development (Counterpoints: Cognition, Memory, and Language). [8] Ennis, R., 1992. Critical thinking: What is it? Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Philosophy of Education Society, Denver, Colorado, March 27–30. [9] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, 2004. Lí luận dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB ĐHSP. [10] Ennis, R.H., 1987. A Taxonomy of Critical Thinking Dispositions and Abilities. In Baron, J.B. & Sternberg, R.J. (Eds.), Teaching Thinking Skills: Theory and Practice (pp. 9- 26). New York: W.H. Freeman & Company. [11] Sternberg, Robert J., 1985. Teaching Critical Thinking, Part 1: Are We Making Critical Mistakes? The Phi Delta Kappan. Vol. 67, No. 3, pp. 194-198. [12] Sternberg, Robert J., 1985. Teaching Critical Thinking, Part 2: Possible Solutions. The Phi Delta Kappan. Vol. 67, No. 4, pp. 277-280. ABSTRACT Solving experimental exercises in the teaching physics – An effective tool to foster critical thinking of secondary school students One of the goals of education in many countries in the world is to teach students thinking, including critical thinking. There are several ways to promote and develop students’ critical thinking. This article focuses on developing students’ critical thinking through experimental exercises in the teaching physics in secondary schools. Keywords: Critical Thinking, experience exercises, teaching physics. 92