Luận văn Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------------- CHU THỊ HỒNG LÂM PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ PHƢƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------------- CHU THỊ HỒNG LÂM PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ PHƢƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Khải THÁI NGUYÊN - 2010 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Khải, người thầy đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Lãnh đạo các phòng chức năng, các bộ môn khoa học tự nhiên và khoa học xã hội cùng các đồng nghiệp trường Văn hoá I - Bộ công an đã quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập cao học để đạt kết quả tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Vật lí trường ĐHSP – ĐHTN đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Em xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng duyệt và chấm luận văn cao học Vật lí K16 đã quan tâm và chỉ bảo tận tình chúng em trong suốt quá trình từ khi viết đề cương luận văn cho đến khi hoàn thành luận văn và bảo vệ. Em xin chân thành cảm ơn các trường THPT và các giáo viên đã cộng tác dạy thực nghiệm, các đồng chí lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lí ở các trường thực nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2010 Tác giả Chu Thị Hồng Lâm 1 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Mục lục......................................................................................................... ..............1 Danh mục các chữ viết tắt ......................................................................................... 4 Danh mục các bảng.................................................................................................... 5 Danh mục các đồ thị, biểu đồ, hình vẽ.......................................................................6 Mở đầu ..................................................................................................................... 7 Chƣơng I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 1.1. Tổng quan..........................................................................................................11 1.2. Vấn đề phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi.......................................13 1.2.1. Khái niệm về tư duy vật lí...............................................................................13 1.2.1.1. Khái niệm về tư duy.............................................................................. .......13 1.2.1.2. Đặc điểm của quá trình tư duy.....................................................................14 1.2.1.3. Tư duy vật lí.................................................................................................17 1.2.2. Đặc điểm tư duy vật lí của học sinh miền núi.................................................19 1.2.3. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi..............23 1.2.3.1. Khái niệm phát triển tư duy.........................................................................23 1.2.3.2. Sự cần thiết phải phát triển tư duy.............................................................. 23 1.2.3.3. Rèn luyện các thao tác tư duy......................................................................24 1.2.3.4. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi……...28 1.3. Định luật trong dạy học Vật lí............................................................................33 1.3.1. Khái niệm về định luật vật lí...........................................................................33 1.3.2. Vai trò của định luật vật lí...............................................................................34 1.3.3. Con đường để hình thành định luật vật lí........................................................35 1.4. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học định luật vật lí...........................................................................................................................39 1.4.1. Thí nghiệm với vấn đề phát triển tư duy vật lí................................................39 1.4.1.1. Khái niệm về thí nghiệm vật lí.....................................................................39 2 1.4.1.2. Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí...........................................40 1.4.1.3. Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lí..........................................42 1.4.1.4. Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học các định luật vật lí..................................................................................................... ...............44 1.4.2. Các phương tiện CNTT...................................................................................45 1.4.2.1. Phương tiện dạy học............................................................................... ..... 45 1.4.2.2. Phương tiện CNTT.......................................................................................48 1.4.2.3. Các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí................................................48 1.4.2.4. Ưu điểm và nhược điểm của phương tiện CNTT........................................52 1.4.3. Biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật Vật lí...................................................................................................53 1.4.3.1. Căn cứ lí luận và thực tiễn lựa chọn phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học.............................................................................53 1.4.3.2. Các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí....................................................................................................58 1.5. Nghiên cứu thực trạng dạy học các định luật vật lí phần cơ học.......................59 1.5.1. Mục đích điều tra............................................................................................59 1.5.2. Phương pháp điều tra, tìm hiểu.......................................................................60 1.5.3. Kết quả điều tra......................................................................................... ......60 Kết luận chƣơng I....................................................................................................64 Chƣơng II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phƣơng tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) 2.1. Vị trí và vai trò của định luật cơ học (Vật lí 10 – CB).......................................65 2.2. Sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật cơ học vật lí.....67 2.3. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản).......................................................69 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản)............................................................................................................................77 Kết luận chƣơng II................................................................................................102 3 Chƣơng III: Thực nghiệm sƣ phạm 3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm..................103 3.1.1.Mục đích của thực nghiệm sư phạm..............................................................103 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.............................................................103 3.1.3. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm....................................................103 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm..............................................................104 3.1.5. Ước lượng các đại lượng đặc trưng cho TNSP............................................ 104 3.1.6. Cách đánh giá, xếp loại.................................................................................105 3.2. Thực nghiệm sư phạm, kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm........................106 3.2.1. Thực nghiệm sư phạm............................................................................... ... 106 3.2.2. Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm.............................................107 3.2.2.1. Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển tư duy vật lí cho HS… 107 3.2.2.2. Kết quả định lượng.....................................................................................109 Kết luận chƣơng III..............................................................................................116 Kết luận và kiến nghị............................................................................................117 Tài liệu tham khảo ...............................................................................................119 Phụ lục ...................................................................................................................121 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Bảo toàn động lượng........................... ................................................BTĐL Công nghệ thông tin............................ ................................................CNTT Đại học sư phạm................................. ................................................ĐHSP Đối chứng............................................ ................................................ĐC Giáo viên............................................. ...............................................GV Học sinh.............................................. ................................................HS Máy vi tính.......................................... ................................................MVT Nhà xuất bản....................................... ................................................Nxb Nhà xuất bản giáo dục......................... ................................................NxbGD Phần mềm dạy học.............................. ................................................PMDH Phương pháp....................................... ................................................PP Phương pháp dạy học ......................... ................................................PPDH Phương tiện dạy học........................... ................................................PTDH Sách giáo khoa.................................... ................................................SGK Thực nghiệm....................................... ...............................................TN Thực nghiệm sư phạm......................... ...............................................TNSP Trung học phổ thông........................... ...............................................THPT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khả năng của các PPDH trong thực hiện các mục tiêu dạy học...................54 Bảng 1.2: Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí..........................................61 Bảng 1.3: Việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí................................................61 Bảng 1.4: Lí do GV ít sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí.....................................62 Bảng 3.1: Số lượng, chất lượng học tập của các nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng..104 Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1............................................................................110 Bảng 3.3: Xếp loại học tập lần 1.............................................................................110 Bảng 3.4: Phân phối tần xuất lần 1.........................................................................111 Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2............................................................................112 Bảng 3.6: Xếp loại học tập lần 2.............................................................................112 Bảng 3.7: Phân phối tần xuất lần 2.........................................................................113 Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra.............................114 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 6 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ Biểu đồ 3.1: Xếp loại học tập lần 1.........................................................................110 Biểu đồ 3.2: Xếp loại học tập lần 2.........................................................................113 Đồ thị 3.1: Phân phối tần suất lần 1........................................................................111 Đồ thị 3.2: Phân phối tần suất lần 2........................................................................114 Hình 1.1: Sơ đồ tóm tắt quá trình tư duy..................................................................17 Hình 1.2: Đặc tính của hoạt động tư duy..................................................................18 Hình 1.3: Sơ đồ quá trình tiến hành thí nghiệm........................................................43 Hình 1.4: Sơ đồ tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ học sinh...................................55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 7 MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học. Cùng một nội dung nhưng học sinh (HS) học tập có hứng thú, có tích cực hay không? Có để lại những dấu ấn sâu sắc và khơi dậy những tình cảm lành mạnh trong tâm hồn các em hay không?...Phần lớn phụ thuộc vào PPDH của người thầy. Định hướng chung về đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kỹ năng vận dụng vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học; môn học, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, tạo được hứng thú học tập cho HS, tận dụng được công nghệ mới nhất; khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ một chiều các kiến thức có sẵn. Rất cần phát huy cao năng lực tự học, học suốt đời trong thời đại bùng nổ thông tin. Tăng cường học tập cá thể phối hợp với hợp tác. Định hướng vào người học được coi là quan điểm định hướng chung trong đổi mới PPDH. Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến, hiện đại với khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống. Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học (PTDH), thiết bị dạy học và đặc biệt lưu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT, tiếng Anh là Information Technology). Đặc biệt môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó để hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất cho HS khi dạy học các định luật, thì việc tiến hành các thí nghiệm là rất quan trọng. Nhờ các thí nghiệm vật lí, HS có được những quan điểm cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học. Tuy nhiên trong nhiều bài dạy của vật lí phổ thông do những hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên không tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ về CNTT mà các PTDH cũng đã được hiện đại hoá để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợ lao động dạy học của người giáo viên (GV), nó đã và đang được ứng dụng trong dạy học những năm gần đây. Trong năm học 2009-2010 một trong những Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 8 nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục THPT là : “… tích cực đổi mới PPDH, đổi mới kiểm tra đánh giá, thi, chú trọng ứng dụng CNTT trong dạy học và quản lí” Trong thực tiễn dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay, cho thấy tiềm năng của PTDH trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS chưa được khai thác đầy đủ. Đó là một trong các nguyên nhân làm cho kiến thức của HS hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng. Để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, người GV vật lí cần khắc phục các khó khăn, nghiên cứu nắm vững ưu, nhược điểm của từng loại PTDH, PPDH tích cực. Biết phối hợp hài hoà chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm cho quá trình dạy học hiệu quả vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các PTDH không hợp lí. Trong dạy học các định luật vật lí cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu với các khía cạnh khác nhau. Việc áp dụng cụ thể phương pháp dạy học phát triển tư duy cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu trong các tài liệu      27,17,13 như: Phạm Thanh Bình, Ngô Văn Lý, Tô Đức Thắng. Tuy nhiên việc tổ chức phương pháp (PP) dạy như thế nào để phát triển được tư duy vật lí của HS trung học phổ thông (THPT) miền núi và phù hợp với định hướng đổi mới hiện nay thì còn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tìm hiểu thực tế dạy học vật lí ở các trường THPT miền núi hiện nay và đặc điểm tâm lí của HS miền núi chúng tôi nhận thấy rằng, khả năng nhận thức của HS còn chậm, chưa hứng thú học, năng lực nhận thức còn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức. Xuất phát từ những lí do đã nêu trên, chúng tôi mong muốn có thể đóng góp một phần vào thực hiện tốt mục tiêu, nhiệm vụ đổi mới PPDH giáo dục THPT qua việc lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phƣơng tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh miền núi” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 9 II. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản), nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi. III. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường THPT miền núi. - Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng giữa thí nghiệm và phương tiện CNTT khi dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) cho HS miền núi. IV. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế tốt phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí thì sẽ nâng cao hiệu quả phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi V. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy vật lí cho học sinh theo quan điểm hiện đại. - Nghiên cứu lí luận về dạy học các định luật vật lí. - Nghiên cứu lí luận và thực tiễn về sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học vật lí. - Điều tra thực trạng dạy học các định luật vật lí với việc sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT ở các trường THPT miền núi. - Đề xuất phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT khi dạy học các định luật vật lí phần cơ học lớp 10 nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi. - Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm. VI. Giới hạn của đề tài Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT (máy chiếu Projecter, máy vi tính, phần mềm thí nghiệm vật lí) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 10 VII. Phƣơng pháp nghiên cứu a - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận - Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên nghành về vấn đề phát triển tư duy vật lí và các phương pháp dạy học tích cực. - Tham khảo tài liệu về định luật vật lí và con đường nhận thức định luật vật lí. b- Phƣơng pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát. - Tổng kết kinh nghiệm qua nhiều năm trực tiếp giảng dạy, qua dự giờ, trao đổi kinh nghiệm với một số giáo viên (GV) giàu kinh nghiệm ở một số trường THPT miền núi. - Phỏng vấn GV và HS để nắm tình hình dạy học định luật vật lí và sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT ở một số trường THPT miền núi. Qua đó thống kê những khó khăn và nhược điểm, hạn chế, từ đó đề xuất phương án khắc phục tích cực. c- Phƣơng pháp thực nghiệm - Làm thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra. - Ứng dụng phương pháp thống kê toán học xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm. VIII. Những đóng góp của luận văn - Xây dựng phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức hoạt động dạy và học một số định luật vật lý phần cơ học nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi. - Vận dụng cơ sở lý luận, luận văn đã thiết kế và thực nghiệm tiến trình dạy học hai bài cụ thể thực hiện mục đích đề tài đặt ra. IX. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm các phần như sau: Phần mở đầu, phần nội dung gồm 3 chương Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) Chương III: Thực nghiệm sư phạm Phần kết luận và kiến nghị, danh mục các tài liệu tham khảo, phần phụ lục. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 11 Chƣơng I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. TỔNG QUAN Dạy học là một hoạt động phức hợp có sự biến hoá khôn lường mà người GV cần nghiên cứu để áp dụng cho phù hợp với thời đại, đối tượng HS và điều kiện cơ sở vật chất được trang bị. Trong dạy học vật lí ở các trường THPT hiện nay, người GV cũng đã vận dụng các phương pháp dạy học (PPDH) tích cực và áp dụng dần các PTDH hiện đại vào dạy học để phù hợp với chương trình đổi mới sách giáo khoa (SGK) và đổi mới PPDH. Tuy nhiên không có một PPDH nào là vạn năng và thích hợp cho việc giải quyết mọi nhiệm vụ dạy học. Vì vậy các nhà nghiên cứu và các GV tâm huyết với nghề luôn đi tìm tòi, lựa chọn và phối hợp sử dụng các PPDH vật lí sao cho phù hợp với mục tiêu từng bài học và trong đó nét nổi bật của đổi mới PPDH hiện nay là áp dụng những thành tựu khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại vào quá trình dạy học, nhằm thực hiện mục tiêu giáo dục với hiệu quả cao. Đáp ứng được yêu cầu định hướng giáo dục mà Bộ giáo dục và đào tạo đã nêu trong các chủ đề năm học là: năm học 2008-2009 “Năm học đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin, đổi mới quản lí tài chính và triển khai phong trào xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”, năm học 2009-2010 với chủ đề là “Đổi mới quản lí và nâng cao chất lượng giáo dục”. Trong đó một trong những nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục là “Tiếp tục đổi mới nội dung, PP giáo dục, đẩy mạnh ứng dụng CNTT phục vụ đổi mới PP dạy và học”, trong đó việc ứng dụng CNTT phải thực hiện hợp lí. Đặc thù dạy học bộ môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trong đó khi xây dựng hay dạy học các định luật thì thí nghiệm đóng vai trò hết sức quan trọng, vì hầu hết các định luật đều được xây dựng từ thực nghiệm, hay khi chúng được chứng minh từ lí thuyết nhưng chúng cũng đảm bảo tính đúng đắn khi ta dùng thí nghiệm để kiểm nghiệm, và vì vậy các định luật vật lí luôn đảm bảo tính chân lí và học sinh sẽ tin tưởng vào những kiến thức mà mình được truyền đạt. Tuy nhiên cũng có những thí nghiệm thực tế khó làm, mất nhiều thời gian, không thể thực hiện được Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 12 trong điều kiện lớp học, thời lượng một tiết dạy và kết quả thì chưa có độ chính xác cao, do phương tiện chưa đảm bảo hoặc do các yếu tố bên ngoài tác động mà ta không thể loại bỏ hết. Do đó, với sự phát triển như vũ bão của các phương tiện CNTT hiện nay và sự ra đời của nhiều phần mềm dạy học (PMDH) thì đã bổ sung được rất lớn những khó khăn, hạn chế thường gặp của một số thí nghiệm khi ta đi xây dựng hay kiểm nghiệm các định luật vật lí. Việc nghiên cứu PPDH nhằm phát triển tư duy cho HS là một vấn đề được nhiều nhà khoa học giáo dục và tâm lí học nghiên cứu. Trong các công trình khoa học trước đây áp dụng và kết hợp nhiều PP nhằm phát triển tư duy cho HS      21,20,8 như: Nguyễn Dương, Phùng Đức Hải, Phạm Hồng Quang. Việc sử dụng máy vi tính (MVT) và PMDH cho môn Vật lí cũng đã được nhiều tác giả trình bày trong những công trình nghiên cứu của mình        36,34,22,12 như: Phạm Xuân Quế tác giả đã nêu “Sử dụng MVT và các phần mềm thích hợp sẽ giúp HS xây dựng được nhiều mô hình dưới dạng phương trình toán học phức tạp khác nhau, kiểm tra lựa chọn các giả thuyết của mô hình nhanh chóng do đó phát triển tư duy sáng tạo khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí. Trần Huy Hoàng, tác giả đã sử dụng MVT và một số dụng cụ khác như đệm không khí để tiến hành xây dựng thí nghiệm định luật bảo toàn động lượng phục vụ cho việc giảng dạy đạt kết quả rất tốt. Mai Văn Trinh, tác giả đã chú trọng đến việc sử dụng MVT như một PTDH hiện đại đồng thời khẳng định vai trò to lớn của MVT và PMDH trong việc góp phần phát triển khả năng độc lập, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập. Vương Thị Kim Yến, trong luận văn này tác giả đã khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả phần mềm phân tích băng video, trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS thông qua việc giảng dạy một số kiến thức về động học. Ngoài ra còn rất nhiều các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác nữa cũng nghiên cứu về các vấn đề nêu trên mà chúng tôi không thể kể hết ở đây. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 13 Các công trình kể trên đã có những thành công nhất định trong việc phát triển tư duy cho HS qua sử dụng thí nghiệm biểu diễn hoặc sử dụng MVT và các PMDH. Thực tiễn dạy học miền núi đang đòi hỏi phải có cách tổ chức dạy học riêng, thích hợp. Người GV miền núi cũng đang phải đối mặt với thực tế dạy học còn tồn tại mâu thuẫn giữa yêu cầu nâng cao chất lượng với thực tiễn, điều kiện học tập ở miền núi còn nhiều hạn chế. Tuy nhiên, để phối hợp sử dụng đồng thời thí nghiệm, là đặc thù của bộ môn Vật lí, với các PTDH hiện đại trong dạy học các định luật vật lí phần cơ học cho HS THPT miền núi, nhằm phát triển tư duy vật lí thì chưa có công trình nào nghiên cứu cụ thể. Vì vậy chúng tôi quyết định triển khai nghiên cứu vấn đề này. 1.2. VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN TƢ DUY CHO HỌC SINH MIỀN NÚI 1.2.1. Khái niệm về tƣ duy vật lí 1.2.1.1.Khái niệm về tƣ duy.    27,15 Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan phổ biến của chúng 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, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới. Tư duy là sự hoạt động của hệ thống thần kinh cao cấp của con người, phản ánh thực tế khách quan bằng biểu tượng, khái niệm, phán đoán...Tư duy bao giờ cũng liên hệ với một hình thức nhất định của sự vận động của vật chất đó là sự hoạt động của bộ óc con người. Tư duy phản ánh thế giới vật chất dưới dạng các hình ảnh lí tưởng. Tư duy vừa là sản phẩm của sự tiến hoá sinh vật vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội. Tư duy quan hệ khăng khít với ngôn ngữ và được phát triển trong quá trình hoạt động thực tiễn của con người - những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 14 Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống như các 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 các 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 những trí 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 và sâu sắc hơn. Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy. Nhờ có tư duy mà ta có thể chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang những trí thức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai....LN Tônxtôi 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” 1.2.1.2. Đặc điểm của quá trình tƣ duy.  27 + 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, PP hành động đã biết của con người không đủ để giải quyết nó, để tư duy con người phải nhận 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 những 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. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 15 + Tính khái quát của tư duy: Tư duy phản ánh những thuộc tính chung, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt sự vật, hiện tượng. Chính vì vậy tư duy mang tính khái quát cao. + Tính gián tiếp của tư duy: Bằng các giác quan con người không thể phản ánh trực tiếp về vận tốc của ánh sáng, các dạng năng lượng, các tương tác từ nhưng nhờ có sử dụng ngôn ngữ mà tư duy phản ánh được các đại lượng, các khái niệm đó một cách gián tiếp, các quy luật, các quy tắc, các sự kiện có mối liên hệ và sự phụ thuộc được khái quát, diễn đạt trong các từ. Nhờ có tính khái quát tư duy mà khả năng nhận thức của con người được mở rộng không có giới hạn. Tư duy phản ánh hiện thực không phải trực tiếp mà là gián tiếp, tức là thông qua cảm giác tri giác, biểu tượng...Chúng ta nghe thấy tiếng chim hót, chúng ta có thể nhận thức được nó ở gần đến mức nào và nó là tiếng chim nào hót. Chúng ta ngửi thấy mùi hoa có thể tư duy ngay đến là loại hoa gì...tất cả các sự nhận biết trên đều do ta tư duy trừu tượng để thu nhận tri thức mới không bằng con đường trực tiếp mà trên cơ sở những tri thức đã biết từ trước. Trong tư duy chúng ta thoát khỏi kinh nghiệm cảm tính, nhờ suy luận ta hiểu được cái không thể tri giác và biểu tượng. Ví dụ như người công an điều tra không cần nhìn thấy hành động phạm tội của tội phạm, nhưng bằng những chứng cứ trực tiếp và gián tiếp tại hiện trường phạm tội có thể tìm ra các nghi can trong vụ án và tìm ra thủ phạm gây ra tội ác. + Tư duy quan hệ mật thiết với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phương tiện 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 luận được biểu đạt bằng các từ ngữ, các câu nói. Mỗi tư tưởng chỉ có thể tồn tại và xuất hiện trên cơ sở của các chất liệu ngôn ngữ, biểu tượng trong các từ và câu. Ngôn ngữ như C.Mác đã nói: “Ngôn ngữ là hiện thực trực tiếp của tư tưởng”. Nhờ ngôn ngữ của mình, con người có thể trao đổi, chuyển giao tư tưởng với những người khác, bổ sung sự hiểu biết cho nhau, kế thừa tri thức của thế hệ trước. + Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính  26 : Nhà tâm lí học Nga X.L.Rubienstêin viết: “nội dung cảm tính bao giờ cũng có trong tư duy trừu tượng, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 16 tựa hồ như làm thành chỗ dựa cho tư duy” (X.L.Rubienstêin, Tồn tại và ý thức (tiếng nga) M. 1957,tr.71), 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 nên có ý nghĩa hơn. Vì lẽ đó Ph. Ăngghen viết: “nhập vào con mắt của chúng ta chẳng những có cảm giác mà còn có cả hoạt động tư duy của ta nữa”. Quá trình tư duy liên hệ chặt chẽ với quá trình nhận thức cảm tính, nó bắt đầu nhận thức cảm tính và trong quá trình tư duy nhất thiết phải sử dụng những tư liệu của nhận thức cảm tính. Con người nhờ tư duy mới phản ánh được những mối liên hệ bản chất và tất yếu, mới phản ánh được các quy luật. Những mối liên hệ bản chất là những mối liên hệ làm cơ sở cho các mối liên hệ khác giữa các sự vật. Tư duy phản ánh hiện thực dưới dạng khái quát khác với nhận thức cảm tính. Chẳng hạn chúng ta quan sát thấy một nhóm người có lứa tuổi khác nhau, nghề nghiệp khác nhau, chủng tộc và giới tính khác nhau. Tách ra cái chung vốn có của mọi người: Khả năng lao động, suy nghĩ, trao đổi tư tưởng với nhau nhờ ngôn ngữ, chúng ta khái quát các thuộc tính này và tạo ra khái niệm  con người. Như vậy chúng ta chuyển từ sự nhận thức những con người riêng lẻ tới khái niệm khoa học về con người. Nhờ khái quát tư duy trừu tượng đi sâu vào hiện thực khách quan, vạch ra các quy luật vốn có của nó. + 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 con người cải biến tri thức đó dưới dạng các phương tiện của ngôn ngữ tự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 17 nhiên và bằng các kí hiệu của ngôn ngữ nhân tạo. Ngôn ngữ này giữ vai trò rất quan trọng trong khoa học hiện đại. + Quá trình tư duy đúng đắn sẽ đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng. 1.2.1.3. Tƣ duy vật lí      27,15,7 Quá trình tư duy vật lí một mặt tuân theo những quy luật chung của nhận thức, một mặt 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: H ình 1.1 Quá 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. + Giai đoạn 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 khái niệm, định luật. Có hai loại mô hình: Mô hình - Giả thiết trõu t•îng Các sự kiện khởi đầu xuất phát Kiểm tra - Thực nghiệm Các hệ quả logíc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 18 - Mô hình hình ảnh: Xây dng mô hình cơ học có hình ảnh, phản ánh những dấu hiệu bản chất nhất 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 lí nào cũng xây dựng được hai mô hình. Bởi vì, với vật lí 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 hệ 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 lập 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 thể hiện đặc tính của hoạt động tư duy trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo, Anhxtanh đưa ra sơ đồ sau: Hình 1.2 E: Tập hợp các dữ kiện (thí nghiệm, cảm giác). Từ đó đưa ra hệ tiên đề A. A E S S‟ S‟‟ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 19 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. Ta hiểu tư duy vật lí là sự quan sát các hiện tượng vật lí, 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 lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn. Các hiện tượng vật lí 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 ít 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 lí dùng để đo lường các 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 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 lí. Mặt khác việc vận dụng những kiến thức vật lí khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lí 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 lí như trên, con người sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lí luận, tư duy logic và những hình thức đặc thù của vật lí học như thực nghiệm, mô hình hoá... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 20 1.2.2. Đặc điểm tƣ duy vật lí của HS miền núi.    21,20 Theo X.M. Aruchiunhian: Đặc trưng tâm lý dân tộc là những sắc thái dân tộc độc đáo của tình cảm và xúc cảm, là cách nghĩ và hành động, là những nét tâm lí bền vững của thói quen, là truyền thống được hình thành dưới ảnh hưởng những điều kiện của đời sống vật chất, những đặc điểm của con đường phát triển lịch sử của dân tộc nhất định và được biểu hiện trong đặc trưng văn hoá và sinh hoạt của dân tộc đó. Điều này có nghĩa là mỗi dân tộc có một đặc điểm tâm lí riêng, mang tính chất xã hội, lịch sử. Đặc điểm quá trình nhận thức của HS dân tộc, miền núi: bao gồm những yếu tố đã ổn định và những yếu tố mới hình thành và phát triển trong quá trình dạy học và giáo dục. Các nét tâm lí như ý chí rèn luyện, óc quan sát, trí nhớ, tính kiên trì, tính kỷ luật của HS miền núi không cao. Việc học chưa được coi trọng vì thiếu động cơ thúc đẩy, quá trình chuyển hoá nhiệm vụ học tập, yêu cầu học tập diễn ra chậm chạp. Một trong những điều kiện quan trọng để trẻ em phát triển ngôn ngữ (với tư cách là phương tiện, công cụ của tư duy), là sự phụ thuộc vào sự phong phú của thế giới đồ vật và môi trường giao tiếp. Do vậy đối với HS miền núi có vốn từ hạn chế, khả năng sử dụng tiếng việt còn thấp. Do sống từ nhỏ trong không gian rộng, tiếp xúc nhiều với thiên nhiên nên nhận thức cảm tính của HS miền núi phát triển khá tốt. Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu toàn diện, cảm tính, mơ hồ không thấy được bản chất của sự vật, hiện tượng. Quá trình tri giác thường gắn với hành động trực tiếp, sờ mó, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hưng phấn xúc cảm ở HS. Đối tượng tri giác của HS miền núi là các vật gần gũi như cây con, thiên nhiên. Do vậy, tổ chức hình thức học tập với các em phải đa dạng, phong phú, tăng cường cách dạy học trực quan...sẽ làm tăng hiểu biết cho HS, uốn nắn lệch lạc, tạo ra PP nhận thức cảm tính tích cực, làm tiền đề cho nhận thức ở mức độ chính xác hơn, cao hơn. Trạng thái chú ý của HS miền núi không bền khi giao tiếp, khi giao lưu, đặc biệt trong các giờ học chính khoá, các em rất hay quên và có sự “chú ý giả tạo” xuất hiện trong giờ học đối với HS. Đó là sự chú ý có tính chất hình thức, tuân theo kỷ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 21 luật, nhưng thực chất HS không tập trung tư tưởng cũng không biểu hiện chán nản, phảm ứng hoặc hưng phấn. Do vậy giờ học cần được tổ chức linh hoạt, có sự tham gia tích cực của HS, tăng cường dạy học có trọng tâm, trọng điểm. Đặc điểm nổi bật trong tư duy của một số HS miền núi là thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại suy nghĩ, ngại động não. Trong học tập nhiều em không biết lật đi lật lại vấn đề, phát hiện thắc mắc, suy nghĩ thiếu sâu sắc về vấn đề học tập. Nhiều em không hiểu bài nhưng không biết mình không hiểu ở chỗ nào. Các em có thói quen suy nghĩ một chiều, dễ thừa nhận những điều người khác nói. Khi nêu kết luận hay hiện tượng HS miền núi ít đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, ý nghĩa hoặc những diễn biến và hậu quả của các sự vật, hiện tượng đó. Trong phạm vi bài trắc nghiệm có thể thấy tư duy của HS miền núi còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn. Có thể sống trong điều kiện tự cấp, tự túc, cuộc sống ít va chạm, ít phức tạp, ít giao tiếp nên HS miền núi thường thoả mãn với những cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tư duy và óc phê phán còn hạn chế; khả năng tư duy trực quan – hình ảnh của HS miền núi tốt hơn khả năng tư duy trừu tượng – logic. Những vấn đề đòi hỏi phải suy nghĩ trừu tượng và phức tạp, các em gặp khó khăn một phần do vốn ngôn ngữ phổ thông bị hạn chế. Về thao tác tư duy của HS miền núi: khả năng phân tích, tổng hợp và khái quát còn phát triển chậm, điểm yếu cơ bản là thiếu toàn diện khi các em phân tích, tổng hợp, khái quát. Ví dụ khái niệm “tính cách nhân vật” được các em định nghĩa và mô tả là “các biểu hiện về hành vi hoạt động của nhân vật”, trong khi tính cách nhân vật còn được biểu hiện ở các mặt khác như tâm trạng, ngôn ngữ, dáng vẻ, trong quan hệ xã hội...thì không được đề cập đến một cách đầy đủ. Như vậy có thể nói các em mới chỉ nắm được một vài thuộc tính hoặc liên hệ bản chất của sự vật, hiện tượng có khi chỉ là do cảm xúc, vì vậy các em khó tổng hợp hoặc khó khái quát. Như vậy có thể khái quát rằng với HS miền núi khả năng tư duy nói chung và khả năng tiến hành các thao tác trí óc nói riêng hình thành khó khăn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 22 Quá trình tư duy thực chất là một quá trình hoạt động trên cơ sở sử dụng các thao tác tư duy để lĩnh hội khái niệm, tri thức, kỹ năng, kỹ xảo. Sự lĩnh hội tri thức ở HS miền núi chỉ đạt tới mức gần trung bình. Thực tế trong việc học các môn Toán, Lí, Hoá và khái niệm khoa học, HS miền núi thường cho rằng “khó hiểu”. Điều này cho thấy rõ hơn việc HS hiểu và nắm vững khái niệm có sự phụ thuộc vào vốn kinh nghiệm sẵn có của họ. Từ sự phân tích đặc điểm nhận thức của HS miền núi qua các kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học    27,21,20 đã cho thấy: Khả năng tư duy kinh nghiệm của HS miền núi đạt mức cao so với trình độ chung của lứa tuổi. Khả năng tư duy lý luận còn thấp so với yêu cầu; trình độ các thao tác tư duy, khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát nhiều khi thiếu toàn diện, hệ thống. Tri thức, thói quen được hình thành bằng con đường kinh nghiệm ảnh hưởng đến quá trình tiến hành các thao tác trí tuệ của HS miền núi. Đồng thời những đặc điểm của quá trình nhận thức của HS miền núi chi phối mạnh mẽ các thuộc tính tâm lí khác như: Khả năng ghi nhớ có chủ định chậm được hình thành, khả năng tự điều chỉnh ghi nhớ có ý thức của HS còn yếu. Do kinh nghiệm nghèo nàn, nên tưởng tượng của HS miền núi còn mờ nhạt, thiếu sinh động (thể hiện rõ nhất trong các bài văn). Đặc biệt sự tác động qua lại giữa quá trình nhận thức và sự phát triển ngôn ngữ của HS miền núi có một điểm hết sức cần lưu ý: Ngôn ngữ phát triển thì quá trình nhận thức cũng phát triển và nó làm cho vốn ngôn ngữ càng phong phú thêm. Song đối với HS miền núi lại gặp khó khăn. Như vậy ở một góc độ nhất định do HS miền núi phần đa là HS dân tộc thiểu số, nên khi ở gia đình các em thường sử dụng tiếng mẹ đẻ là tiếng dân tộc mình, khi đi học quá trình nhận thức, tiếp thu tri thức lại diễn ra bằng ngôn ngữ tiếng Việt. Như vậy ở một góc độ nhất định, sự giao thoa ngôn ngữ gây khó khăn cho hoạt động nhận thức khi mà công cụ tư duy bị hạn chế. Nhìn chung, chất lượng học tập của HS miền núi còn thấp, tỉ lệ ra lớp thấp; điều kiện học tập của HS miền núi còn khó khăn, giáo dục miền núi còn nhiều vấn đề phải giải quyết đòi hỏi các giải pháp đồng bộ. Nhiệm vụ giáo dục, dạy học ở miền núi hiện nay yêu cầu phải có cách làm phù hợp, đặc biệt quá trình đổi mới chương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 23 trình giáo dục phổ thông đang diễn ra đòi hỏi phải có định hướng và giải pháp cụ thể để giáo dục miền núi hoà nhập với mặt bằng chung của cả nước về chất lượng giáo dục. 1.2.3. Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh THPT miền núi. Tiếp cận đối tượng học tập, cần thiết phải có các hình thức tổ chức dạy học và học tập phù hợp với đặc điểm của đối tượng. Không có chuẩn riêng về dạy học cho HS miền núi, chỉ có sự dạy học thích hợp với từng đối tượng và người học thấy được ý nghĩa của việc học. 1.2.3.1. Khái niệm phát triển tƣ duy.  15 Phát triển tư duy là bồi dưỡng cho HS cách suy nghĩ, phong cách làm việc, học tập khoa học, rèn luyện các thao tác tư duy logic, tư duy biện chứng, rèn luyện các kĩ năng, phát triển ở họ tư duy khoa học, tư duy vật lí và năng lực vận dụng kiến thức vào các tình hưống khác nhau. 1.2.3.2. Sự cần thiết phải phát triển tƣ duy.  15 - Yêu cầu của thời đại Cách mạng khoa học và công nghệ tiếp diễn với nhịp độ cao, đã đặt ra nhiều vấn đề mới không chỉ trong các lĩnh vực khoa học – công nghệ mà cả những vấn đề rất chung, rất tổng quát như trong lĩnh vực tư duy và hoạt động kinh tế xã hội. Mỗi phát minh xuất hiện kéo theo hàng loạt phát minh khác, nó được ứng dụng nhanh chóng vào kỹ thuật và sản xuất, đưa lại những thành tựu kì diệu cho con người. Điều đó tác động trực tiếp đến mục tiêu, nội dung và phương thức dạy học; đồng thời, là đòi hỏi bức thiết phải phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ. Việc đào tạo người lao động cho xã hội hiện đại, không chỉ học tập trong nhà trường mà còn có khả năng tự học, tự hoàn thiện mình, nghĩa là "học một biết mười". Muốn vậy người HS phải có tư duy phát triển, có năng lực sáng tạo, có tri thức khoa học, sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu của thời đại. - Mục tiêu, nhiệm vụ của dạy học vật lí Dạy học vật lí không chỉ truyền thụ hệ thống kiến thức cơ bản mà điều quan trọng hơn là xây dựng cho học sinh một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện ở PP suy nghĩ và làm việc, trong cách tiếp cận, giải quyết các vấn đề thực tiễn. Đồng thời, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 24 giúp họ có khả năng phát triển vốn hiểu biết đã có, thấy rõ năng lực sở trường của mình để lựa chọn nghề nghiệp, vươn lên trong sự nghiệp khoa học và thích ứng với sự phát triển của xã hội. Phát triển tư duy có tác dụng thiết thực để học sinh chủ động xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó kiến thức của họ trở nên vững chắc và sinh động. Đồng thời, giúp cho việc phát hiện và bồi dưỡng đội ngũ những người lao động có trình độ cao, những nhân tài cho đất nước. - Yêu cầu của quá trình nghiên cứu vật lí VËt lÝ lµ mét khoa häc thùc nghiÖm, song vai trß lý thuyÕt ngµy cµng ®•îc ®Ò cao vµ ph¸t triÓn, nã ®i s©u nghiªn cøu b¶n chÊt cña ®èi t•îng, t×m ra c¸c quy luËt chung, c¸c lý thuyÕt vµ øng dông míi. V× vËy, cµng ®i s©u nghiªn cøu c¸c hiÖn t•îng vµ b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh vËt lÝ th× hÖ thèng c¸c kiÕn thøc cµng phøc t¹p, hÖ thèng c¸c ph•¬ng ph¸p vµ kü n¨ng cµng phong phó, ®ßi hái HS ph¶i cã t• duy ph¸t triÓn. Kiến thức vật lí được hình thành, phát triển và ứng dụng vào thực tiễn luôn luôn gắn liền với hoạt động tư duy và sáng tạo của con người trong hoàn cảnh xác định. Do đó, phát triển tư duy của HS vừa là mục đích vừa là phương tiện trong nghiên cứu và dạy học vật lí ở trường phổ thông. Trong quá trình phát triển tư duy cho HS thì kiến thức và PP vật lí đóng vai trò rất lớn. Quá trình nghiên cứu, ứng dụng các phương trình, công thức vật lí vào thực tiễn, giải thích các hiện tượng, giải các bài toán vật lí kỹ thuật...có tác dụng rèn luyện các thao tác tư duy và ngôn ngữ của HS. 1.2.3.3. Rèn luyện các thao tác tƣ duy    27,15 * Ý nghĩa: Việc phát triển tư duy vật lí cho 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 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 cao 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 vật lí HS diễn ra Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 25 trong quá trình tiếp thu tri thức và vận dụng tri thức. Các kết quả hoạt động tư duy của 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 và thói quen làm việc có suy nghĩ, có PP, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS trong hoạt động sáng tạo này. Do đó, việc dạy học trong nhà trường chúng ta hiện nay có xu hướng ngày càng phát huy tính tích cực của HS trong quá trình thu nhận tri thức mới. Trong dạy học vật lí, 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 và khái quát hoá các hiện tượng, các đối tượng vật lí mà rút ra mối quan hệ phổ biến khách quan, nhờ thế mà “khám phá” ra chân lí mới. Do đó trong dạy học vật lí GV cần tổ chức tốt quá trình bồi dưỡng và phát triển tư duy cho các em, tức là cần rèn luyện các thao tác tư duy cơ bản trong quá trình nhận thức vật lí. - Rèn luyện các thao tác tƣ duy logic hình thức. Quá trình dạy học vật lí cần tập luyện cho HS cách suy nghĩ, vận dụng các thao tác tư duy logic, nghĩa là sử dụng các thao tác: Phân tích, tổng hợp, so sánh, hệ thống hóa, trừu tượng hóa và cụ thể hóa … trong khi giải các bài tập vật lí, ôn luyện, làm thí nghiệm … - Thao tác phân tích: Là thao tác dùng trí óc chia nhỏ đối tượng thành các bộ phận để nghiên cứu, chia cái toàn thể ra thành từng phần hoặc tách ra từng thuộc tính, từng cạnh khía riêng biệt để nghiên cứu. Thao tác này được sử dụng phổ biến để tìm hiểu các hiện tượng vật lí, kết quả thí nghiệm, các bài toán, làm rõ ý nghĩa vật lí của biểu thức, phương trình vật lí… - Thao tác tổng hợp: Là thao tác dùng trí óc liên hợp các bộ phận của hiện tượng hay vật thể, các dấu hiệu hay thuộc tính của chúng lại để tìm ra một điều chung; xác lập được mối quan hệ giữa chúng với nhau. Việc suy nghĩ về cách giải thích hiện tượng, tiến hành thí nghiệm, trình tự cho việc giải bài toán… là tiến hành thực hiện thao tác tổng hợp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 26 - Thao tác so sánh: Là thao thác dùng trí óc tìm ra các dấu hiệu thuộc tính giống nhau hoặc khác nhau của các sự vật, hiện tượng, các quá trình. Thao tác so sánh được sử dụng trong hình thành các giả thuyết khoa học, quá trình khái quát hóa các sự kiện, hiện tượng, trong ôn tập, hệ thống hóa kiến thức vật lí… Nó giúp khắc sâu, hiểu rõ kiến thức toàn diện và tổng quát hơn. - Thao tác hệ thống hóa: Là thao tác dùng trí óc tập hợp, liệt kê sắp xếp các yếu tố kiến thức kỹ năng, tiến hành phân tích, so sánh, tổng hợp các yếu tố, từ đó hệ thống hóa kiến thức, kỹ năng. Việc hệ thống hóa được tiến hành thường xuyên trong tất cả các bài học vật lí, nó là cơ sở cho việc nghiên cứu tài liệu mới, giải bài tập, tiến hành thí nghiệm thực hành… - Thao tác trõu t•îng hãa: Lµ thao t¸c dïng trÝ ãc ph©n biÖt nh÷ng tÝnh chÊt c¨n b¶n cña mét nhãm c¸c sù vËt, hiÖn t•îng, lo¹i bá nh÷ng thuéc tÝnh phô vµ kh¸i qu¸t nh÷ng tÝnh chÊt c¨n b¶n Êy b»ng sù trõu t•îng khoa häc, biÓu hiÖn trong nh÷ng kh¸i niÖm vµ ph¹m trï khoa häc; trõu t•îng hãa ®•îc sö dông phæ biÕn khi nghiªn cøu kh¸i niÖm, ®Þnh luËt, thuyÕt vËt lÝ, c¸c t• t•ëng vËt lÝ. - Rèn luyện các thao tác tƣ duy logic biện chứng Các hiện tượng và quá trình vật lí cần được khảo sát phù hợp với sự phát triển biện chứng, điều đó có nghĩa là khi nghiên cứu và giảng dạy kiến thức vật lí cần phân tích toàn diện, sắp xếp chúng trong mối liên hệ tương hỗ, trong sự phát triển lịch sử, thống nhất và mâu thuẫn nội tại của chúng. Rèn luyện tư duy logic biện chứng chính là bồi dưỡng PP tư duy căn cứ vào những đặc thù của từng đối tượng, sử dụng phép biện chứng, tính quy luật để xem xét các đối tượng. Nói cách khác là rèn luyện cách suy nghĩ có cơ sở khoa học, phản ánh hiện thực trong sự vận động và phát triển không ngừng của chúng. Vì vậy, cần cho HS nghiên cứu các sự vật và hiện tượng từ nhiều mặt khác nhau, trong mối liên hệ phụ thuộc, tính quy luật, tính chuyển hóa và bảo toàn giữa chúng… Chỉ rõ cho HS thấy sự nhận thức khoa học bắt đầu từ sự nghiên cứu cái riêng, rồi nâng lên cái đặc thù và sau nữa là đến cái phổ biến. Song người ta có thể Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 27 sử dụng cái chung để giải thích và dự đoán cái riêng, đồng thời cái chung cũng tồn tại trong cái riêng. Trong dạy học vật lí, cần rèn luyện cho HS tư duy vật lí, tư duy khoa học kỹ thuật, PP suy luận logic chặt chẽ hệ thống, nhất quán và có căn cứ đầy đủ. Chú ý đến cấu trúc logic, tiến trình của bài học, đặc điểm đối tượng của HS nhằm phát huy tối đa tính chủ động tích cực học tập của họ. Đó là những yếu tố đảm bảo cho việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS. - Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho học sinh Ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy. Mỗi khái niệm vật lí được biểu đạt bằng một từ, một định nghĩa, định luật vật lí được phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp. Tuy kiến thức vật lí rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, qui tắc, định luật vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể chú ý rèn luyện cho HS quen dần. Cụ thể như: Để mô tả một hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng cho loại hiện tượng đó. Ví dụ: mô tả chuyển động cơ học, cần đến các thuật ngữ để chỉ quĩ đạo (thẳng, cong, tròn…), chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động (vận tốc)…Định nghĩa một đại lượng vật lí thường có hai phần: Một phần nêu lên đặc điểm định tính và một phần nêu lên đặc điểm định lượng; một định luật vật lí thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra. Trong vật lí học, nhiều khi vẫn dùng các từ ngữ như trong ngôn ngữ hàng ngày nhưng có một nội dung phong phú và chính xác hơn. Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu họ tập sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày. 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 tái tạo các khái niệm, phát hiện các định luật vật lí, HS phải thực hiện các thao tác. Những 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 28 hành động trí tuệ của GV mà bắt trước. Bởi vậy GV có thể sử dụng những cơ s.ở định hướng sau đây để giúp HS có thể tự lực thực hiện những 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 PP 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 logíc dưới dạng những quy tắc đơn giản. 1.2.3.4. Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lí.          27,18,16,7,6 a- Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra ở trong đầu HS. Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi HS 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 sự giải đáp ngay, khi họ gặp phải 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 giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới. Lúc đó HS ở trạng thái 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...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 logic của quá trình dạy học hay con đường dẫn đến sự chiếm lĩnh kiến thức, kỹ năng đó như thế nào để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 29 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 PPDH nhằm kích thích hứng thú học tập của HS. Để phát triển được tư duy cho HS 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 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. Kết quả kiểu lao động ấy sẽ rất tồi tệ. Ta đã biết, hoạt động trí tuệ trước hết phải có động có, từ đó các em mới đầu tư hết năng lực, trí tuệ của mình và nỗ 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 PP giảng dạy bộ môn quyết định. Do đó trong giảng dạy vật lý nói chung và trong trong sử dụng thí nghiệm và các PTDH hiện đại nói riêng, tuỳ theo nội dung của từng phần, người ta đã 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 dạy học 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 những 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 thức đẩy sự vận động của tư duy, kích thích HS tìm cách giải quyết vấn đề. Đó là động lực thức 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 cái chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ HS thành một vấn đề cần nhận thức. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 30 + Tình huống có vấn đề xuất hiện trên cơ sở phát hiện ra mâu thuẫn giữa tri thức cũ về 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 không 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 những 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 cho HS thu được kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mà 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 lí, hầu như khó tin được đó là sự thực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý và có nhu cầu lí giải, phải bổ sung 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 những 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, PP mới), nhưng trong quá trình đó vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kỹ năng và PP 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 là có những nét đặc biệt lôi cuốn sự chú ý của họ mà họ chưa thấy bao giờ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 31 * 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, lí 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 trái ngược với lẽ thường, với kết quả có thể rút ra được từ căn cứ lí 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 logic nhưng lại xuất phát từ một căn cứ lí lẽ sai trái với lí lẽ đã được chấp nhận. Cần bác bỏ căn cứ lí lẽ sai lầm đó để bảo vệ căn cứ lí 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 căn cứ lí lẽ khác nhau, cần xem xét, kiểm tra các căn cứ lí 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 PP 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 dạy học để đảm bảo phát triển tư duy vật lí cho HS khi sử dụng đồng thời thí nghiệm và phương tiện CNTT giáo viên cần xây dựng được các tình huống có vấn đề để gây hứng thú học tập cho HS như đã nêu trên và trong bài giảng, sau khi đặt vấn đề thì không phải sau đó dạy hoàn toàn bằng PP thuyết trình cũng sẽ không phát triển được tư duy cho HS. Do vậy, để đảm bảo phát triển được tư duy vật lí cho HS, đồng thời xây dựng được hứng thú học tập cho các em, thì trong suốt quá trình thực hiện các thí nghiệm vật lí và các phương tiện CNTT trong giờ học, GV phải thường xuyên xây dựng được các tình huống có vấn đề. Sau đó GV là người tổ chức cho HS nghiên cứu, tìm cách giải quyết vấn đề đã nêu ra. Tiến hành phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT như thế sẽ luôn đặt HS vào trạng thái chủ động làm việc, suy nghĩ, tìm tòi cách giải quyết vấn đề nên tư duy HS luôn hoạt động và phát triển. b. 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 32 câu hỏi trắc nghiệm đúng, sai để kiểm tra đánh giá mức hiểu nông – sâu, chính các 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 HS phát triển. c. Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tƣợng 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 nhiều khi HS không thể hiểu được. Hơn nữa ta lại yêu cầu HS phải tự lực hoạt động để xây dựng, chiếm lĩnh khoa học. Bởi vậy, GV phải tìm một con đường thích hợp phù hợp với trình độ HS để học sinh có thể làm được việc ấy. Mặc dù nhiều khi vật lí học trong nhà trường phổ thông đơn giản, dễ hiểu hơn vật lí 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 sung thêm, tiếp cận ngày càng gần hơn với vật lí khoa học hiện đại. d. Tập dƣợt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phƣơng 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 các nhiệm vụ nhận thức bằng chính các phương pháp của các nhà vật lý. Việc hiểu và vận dụng được một PP khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lí 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 lí, GV làm cho họ hiểu nội dung của các PP vật lí và sử dụng PP 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 PP nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hoá thành một trình tự các giai đoạn của mỗi PP, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lí của HS. Những PP nhận thức chủ yếu hay dùng trong hoạt động nhận thức vật lý ở trường phổ thông là: PP thực nghiệm và PP mô hình. đ. Rèn luyện ngôn ngữ vật lý cho học sinh Như ta đã biết, ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy. Mỗi khái niệm vật lý được biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lý được phát biểu 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 giúp chú ý rèn luyện cho HS quen dần. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 33 Để mô tả một loại hiện tượng, cần có những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng của loại hiện tượng đó. Ví dụ : Để mô tả tương tác giữa các vật cần đến thuật ngữ lực, chỉ sự nhanh hay chậm của vật cần thuật ngữ tốc độ (vận tốc)... Định nghĩa một đại lượng vật lí thường gồm hai phần : Một phần nêu lên đặc điểm định tính (đại lượng này đặc trưng 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 lí thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra. Ví dụ : Định luật bảo toàn cơ năng nêu lên mối quan hệ giữa động năng và thế năng của vật tại các vị trí, thời điểm khác nhau hay định luật một Niu-tơn nêu lên điều kiện để một vật đứng yên hay chuyển động thẳng đều. Đặc biệt đáng chú ý là, nhiều khi trong vật lý, vẫn dùng những từ ngữ thường dùng trong ngôn ngữ hàng ngày, nhưng có một nội dung phong phú và chính xác hơn. Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới, cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu họ tập sử dụng một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày. 1.3. ĐỊNH LUẬT TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.3.1. Khái niệm về định luật vật lí.    32,15 Theo Lênin: Khái niệm về quy luật là một trong những mức độ nhận thức của con người, về sự thống nhất và sự liên hệ phụ thuộc lẫn nhau, và sự toàn bộ của một quá trình trong vũ trụ. Định luật là phản ánh của vật chất tồn tại trong vận động. Định luật vật lí là sự phản ánh mối liên hệ bản chất có tính quy luật khách quan, ổn định chi phối một số sự vật, hiện tượng và các thuộc tính vật lí của chúng. Các định luật thường là phản ánh các mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí xác định trong những điều kiện nhất định. Chúng hoạch định, chi phối sự tồn tại của các hiện tượng vật lí cụ thể. Các hiện tượng trong tự nhiên tuy muôn màu muôn vẻ nhưng không xảy ra một cách hỗn loạn mà tuân theo những quy luật nhất định, nghĩa là trong những điều kiện xác định, hiện tượng sẽ xảy ra trong mối quan hệ nào đó được mô tả thông qua các đại lượng vật lí có liên quan. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 34 Giảng dạy định luật vật lí là quá trình tổ chức hoạt động nhận thức để học sinh nắm vững nội dung định luật, nhận thức được cụ thể tính qui luật của tự nhiên, hiểu được giá trị và vận dụng nó trong sản xuất đời sống, đồng thời phát triển tư duy khoa học và hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất. 1.3.2. Vai trò của định luật vật lí.  15 Vai trò của định luật vật lí rất quan trọng và nó được thể hiện ở một số đặc điểm sau: + Tính quy luật khách quan: Mọi hiện tượng trong vũ trụ đều diễn ra có quy luật ngoài ý muốn chủ quan của con người. Các hiện tượng và các thuộc tính vật lí trong những điều kiện xác định có mối liên hệ biện chứng được lặp đi lặp lại, phản ánh tính qui luật của định luật vật lí. Điều này có nghĩa là trong những điều kiện nhất định, định luật phải đúng ở mọi nơi, mọi lúc và cho thấy phạm vi tác dụng của các định luật vật lí không giống nhau. + Tính khái quát: Định luật vật lí là kết quả của một quá trình khảo sát các đối tượng vật lí, nghiên cứu các đặc trưng, mối liên hệ của các đại lượng vật lí từ các số liệu, sự kiện thực tế hoặc thí nghiệm, bằng con đường quy nạp hay diễn dịch với sự khái quát cao độ. Định luật vật lí là bước phát triển tiếp theo cao hơn và tất yếu của các khái niệm, nó được trình bày bằng mệnh đề biểu đạt mối liên hệ giữa các đại lượng trong điều kiện xác định, thường được diễn đạt thông qua các biểu thức hoặc phương trình toán học chính xác, rõ ràng. + Tính phổ biến: Định luật vật lí luôn phản ánh đúng đắn một thực tế khách quan có thể rộng hay hẹp của thế giới tự nhiên, nó chung cho hàng loạt các hiện tượng và được ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống, sản xuất. Các định luật vật lí có mối liên quan mật thiết với các khoa học khác, là cơ sở phát triển của nhiều ngành kỹ thuật tiên tiến và công nghệ mới. Nó giúp con người có thêm sức mạnh nhận thức và cải tạo thế giới tự nhiên. + Tính phát triển: Các định luật vật lí là do con người xây dựng nên để phản ánh các quy luật của thực tế khách quan. Sự phản ánh đó không thể đầy đủ, chính xác ngay từ đầu mà hoàn thiện dần theo trình độ nhận thức của con người. Các định luật vật lí được kiểm nghiệm, áp dụng trong hoạt động thực tiễn. Khoa học càng phát triển, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 35 phương tiện thực nghiệm càng tinh vi hiện đại thì nội dung một số định luật càng được mở rộng thêm, đính chính hoặc bổ sung hoàn chỉnh. 1.3.3. Con đƣờng để hình thành định luật vật lí.    29,15 Trong việc dạy học kiến thức về một định luật vật lí cần đảm bảo cho HS hiểu rõ định luật vật lí đó đề cập mối liên hệ của các đại lượng vật lí nào và trong điều kiện cụ thể nào. Thí dụ như định luật II Niu-tơn đề cập mối liên hệ giữa gia tốc mà vật thu được với lực tác dụng lên vật và với khối lượng của vật, xét trong điều kiện hệ quy chiếu quán tính. Định luật bảo toàn cơ năng nêu lên đặc điểm cơ năng (tổng động năng và thế năng của vật) trong điều kiện hệ chỉ chịu tác dụng của các lực thế...Mặt khác khi nghiên cứu từng hiện tượng vật lí và khi hệ thống hoá kiến thức, học sinh phải hiểu rõ trong hiện tượng này có tồn tại mối liên hệ xác định nào, hay hiện tượng này bị chi phối bởi định luật vật lí nào. Trong việc dạy học kiến thức về một định luật vật lí, việc xác lập mối liên hệ cụ thể (được phản ánh trong nội dung của định luật đó), có thể thực hiện theo các cách khác nhau tuỳ thuộc đặc điểm nội dung của kiến thức cụ thể. Việc xây dựng kiến thức về định luật vật lí dựa trên kiến thức về các đại lượng vật lí có liên quan. Ngược lại, kiến thức về định luật vật lí giúp cho việc hiểu sâu sắc ý nghĩa của các đại lượng vật lí và nhiều khi việc xây dựng kiến thức về một đại luợng vật lí diễn ra gần như đồng thời với việc xây dựng kiến thức về một định luật vật lí tương ứng. Các định luật vật lí được hình thành và có phạm vi tác dụng không giống nhau nên không thể vạch ra một sơ đồ chung cho việc giảng dạy tất cả các định luật vật lí trong chương trình ở trường phổ thông. Tuy nhiên, có thể vận dụng các con đường điển hình hình thành các định luật vật lí cho học sinh như sau: - Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực nghiệm. - Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết. - Đạt tới định luật xuất phát từ những mệnh đề lí thuyết tổng quát đã biết. 1. Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực nghiệm: Sự nhận thức định luật vật lí thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá thực nghiệm tồn tại trong sự phát triển của vật lí học và trong dạy học, ở một số lớn các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 36 trường hợp trong giai đoạn đầu của quá trình nhận thức khoa học. Lúc đó, kiến thức khoa học chưa nhiều và còn tản mạn, chưa thành hệ thống chặt chẽ. Tuy nhiên, bằng cách này sẽ tạo cho HS khả năng có thể tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nhận thức, nhận biết được những dấu hiệu cảm tính của chúng. Đó là điểm xuất phát và cũng là tiêu chuẩn để biết xem điều mà ta nhận thức được có phải là chân lí không. Song quan sát trực tiếp bao giờ cũng chỉ thu được những biểu hiện bên ngoài rời rạc của sự vật, hiện tượng xảy ra trong những điều kiện nhất định. Do vậy cần phải tiến hành một phép qui nạp để rút ra các thuộc tính bản chất, những mối liên hệ có tính qui luật, nghĩa là khái quát hoá thành một định luật vật lí. Ta có thể nhận thấy điều này khi xem xét các định luật vật lí được đưa vào chương trình vật lí phổ thông, đặc biệt ở cấp trung học cơ sở. 2. Đạt tới định luật thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết: Con đường nhận thức định luật vật lí thông qua quan sát trực tiếp và khái quát hoá lí thuyết diễn ra theo các giai đoạn sau: a- Giai đoạn 1: Quan sát thu thập các cứ liệu thực nghiệm ( thông qua quan sát tự nhiên, thông qua thí nghiệm, qua kinh nghiệm đã tích luỹ được từ trước). Ở giai đoạn này học sinh phải mô tả bằng lời hiện tượng đã quan sát được và những điều kiện trong đó hiện tượng diễn ra. b- Giai đoạn 2: Khái quát hoá những kết quả quan sát được, làm nổi bật cái chung, cái bản chất, cái giống nhau trong các sự vật, hiện tượng cụ thể, phân biệt những điều kiện không cơ bản với những điều kiện cơ bản, trong đó hiện tượng diễn ra. c- Giai đoạn 3: Giải thích những những kết quả quan sát được. Ở giai đoạn này có thể xảy ra hai trường hợp: - Học sinh giải thích được kết quả quan sát nhờ vận dụng những kiến thức, những định luật đã biết. Quá trình nhận thức kết thúc với sự giải thích này. Hoạt động nhận thức đi đến giải thích được một hiện tượng mới nhưng không đem lại một định luật mới. - Học sinh đã vận dụng tất cả những kiến thức, những định luật đã biết để giải thích hiện tượng nhưng không thành công, bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 37 Hiện tượng diễn ra do một tính chất mới của sự vật, một qui luật mới của hiện tượng mà trước đây ta chưa biết. Lời phỏng đoán đó là một giả thuyết. Phát biểu một giả thuyết, có nghĩa là phát biểu một mệnh đề, mà nhờ vận dụng nó có thể giải thích được hiện tượng mới quan sát được. Quá trình nhận thức cần phải được tiếp tục để xác định xem giả thuyết đó có đúng đắn không. Trong thực tế học sinh có thể đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau để giải thích cùng một hiện tượng, khi đó cần thảo luận, kiểm tra, rồi chọn ra một giả thuyết có nhiều triển vọng nhất, đó là biểu hiện của tư duy sáng tạo của học sinh, giáo viên cần khuyến khích. d- Giai đoạn 4: Kiểm tra sự đúng đắn của giả thuyết Thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lí, vì vậy, kiểm tra sự đúng đắn của một giả thuyết chính là kiểm tra xem giả thuyết đó có phù hợp với thực tiễn hay không! Thực tiễn này phải quan sát được trong tự nhiên hay trong các thí nghiệm. Có hai trường hợp xảy ra: + Kiểm tra trực tiếp ngay giả thuyết trong thực tiễn không thông qua một suy luận trung gian nào cả. Ví dụ: Để kiểm tra giả thuyết “vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ”, ta có thể lấy từng cặp hai vật bất kỳ nặng, nhẹ khác nhau và thả cho rơi cùng một lúc ở cùng một độ cao: Hòn đá với cái lá, cả tờ giấy và nửa tờ giấy… + Kiểm tra thông qua một hệ quả rút ra từ giả thuyết nhờ suy luận toán học hay suy luận lôgic. Nếu sự suy luận được thực hiện chặt chẽ, đúng đắn thì giữa giả thuyết và hệ quả có mối liên hệ bản chất. Hệ quả phù hợp với thực tiễn thì có nghĩa là giả thuyết phản ánh đúng thực tiễn, ngược lại thì giả thuyết là sai, phải bác bỏ. Như vậy, sau khi rút ra hệ quả bằng suy luận lý thuyết, ta phải bố trí thí nghiệm thích hợp để kiểm tra xem hệ quả dự đoán có xảy ra trong thực tế không. Tất nhiên, hệ quả ở đây phải khác với hiện tượng ban đầu đã biết, đã được dùng làm những sự kiện xuất phát để xây dựng giả thuyết. Trong trường hợp thí nghiệm khẳng định điều dự đoán trong hệ quả thì giả thuyết cũng được khẳng định và được coi là chân lý, là định luật. e- Giai đoạn 5: Vận dụng định luật vào thực tiễn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 38 Việc giải quyết vấn đề đặt ra ban đầu, giải thích các hiện tượng thực tế, giải các bài toán ứng dụng, làm thí nghiệm… sẽ giúp HS hiểu và nắm vững định luật bền vững sâu sắc hơn. Quá trình vận dụng định luật vào giải quyết các vấn đề thực tế, kỹ thuật… có tác dụng củng cố niềm tin, phát triển trí tuệ và hứng thú học tập ở HS. 3. Đạt tới định luật xuất phát từ những mệnh đề lý thuyết tổng quát đã biết: Con đường này chỉ có thể thực hiện được ở các lớp cuối cấp khi mà HS đã tích luỹ được khá nhiều kiến thức khái quát. Điểm xuất phát của quá trình nhận thức này là các mệnh đề được coi là chắc chắn đúng. Từ những mệnh đề đó, có thể thực hiện các phép suy luận diễn dịch, rút ra những hệ quả, những tiên đoán có tính chất qui luật. Quá trình này có thể trải qua các giai đoạn sau: a./ Nêu lên một hiện tượng thực tế mà ta chưa thể giả thích được hoặc chưa thể dự đoán được diễn biến của nó, chưa thể biết được mối quan hệ giữa một số đại lượng nào đó. b./ Nêu lên một mệnh đề lí thuyết mà ta dự đoán rằng có liên hệ với hiện tượng đang xét. Mệnh đề này phải có giá trị chân thật, nghĩa là đã được chứng minh là chắc chắn. c./ Thực hiện một phép suy luận diễn dịch để từ mệnh đề lí thuyết, rút ra một hệ quả logic trong đó nêu lên mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng như một định luật vật lí. d./ Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán xem có phù hợp với thực tế không. Nếu phù hợp thì hệ quả dự đoán trở thành một định luật. Trong vật lí học, có các định luật vật lí lúc đầu được nhận thức bằng con đường quan sát trực tiếp kết hợp với khái quát hoá lí thuyết. Nhưng ngày nay, sau khi vật lí đã xây dựng được những lí thuyết tổng quát thì người ta lại tìm ra con đường khác xuất phát từ mệnh đề lí thuyết để đi đến định luật đó. Ví dụ: Định luật Ôm cho toàn mạch, trong lịch sử vốn là một định luật được phát hiện bằng con đường quan sát trực tiếp, kết hợp với khái quát hoá lí thuyết, ngày nay người ta có thể suy ra định luật này từ định luật bảo toàn năng lượng và định luật Jun – Lenxơ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 39 1.4. PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG TIỆN CNTT TRONG DẠY HỌC ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ 1.4.1. Thí nghiệm với vấn đề phát triển tƣ duy vật lí. 1.4.1.1. Khái niệm về thí nghiệm vật lí      29,15,4 Trong vật lí học, thí nghiệm là nguồn kiến thức và là một phương pháp nghiên cứu. Thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông (còn gọi là thí nghiệm giáo khoa hay thí nghiệm học tập) là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lí, vì vậy chúng mang những yếu tố cơ bản của thí nghiệm khoa học vật lí. Nhờ các thí nghiệm vật lí, HS có được những quan niệm cơ bản về PP thực nghiệm khoa học. Thí nghiệm vật lí học tập được hiểu là sự tái tạo nhờ các dụng cụ đặc biệt, các hiện tượng vật lí trên lớp học, trong những điều kiện thuận tiện nhất để nghiên cứu chúng. Vì vậy, thí nghiệm vật lí đồng thời là nguồn kiến thức, PPDH và là một dạng trực quan. Mọi người đều thừa nhận việc hình thành các kiến thức vật lí ở trường phổ thông cần phải dựa trên thí nghiệm. Các giai đoạn cơ bản hình thành các khái niệm vật lí như quan sát hiện tượng, thiết lập mối liên hệ của một hiện tượng với các hiện tượng khác dựa vào các đặc trưng cho hiện tượng, cần thiết sử dụng các thí nghiệm vật lí. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông sẽ bao gồm biểu diễn các thí nghiệm trên lớp học, trình bày một vài thí nghiệm khó nhờ các phương tiện như phim, ảnh, đèn chiếu, video, tổ chức cho HS trực tiếp tiến hành các thí nghiệm ... Là phương tiện thông tin học tập, thí nghiệm vật lí đồng thời là phương tiện trực quan chính được sử dụng khi dạy học vật lí. Các thí nghiệm vật lí cho phép hình thành ở HS những biểu tượng cụ thể, phản ánh đúng đắn trong ý thức của HS các hiện tượng, quá trình và các định luật liên kết chúng. Theo lí luận dạy học và một số tài liệu về thực nghiệm khác, khái niệm về thí nghiệm vật lí có nội dung như sau: Thí nghiệm là một PP dạy học vật lí. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy - học của người GV thể hiện qua sự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 40 cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lí và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thực hành. Thí nghiệm vật lí nếu được tổ chức đúng sẽ là một phương tiện giáo dục các phẩm chất cá nhân cho HS, như tính kiên trì đạt được mục đích đặt ra, tính thận trọng trong việc thu nhập các sự kiện vào trong công việc sau này. Phát triển ở HS các kĩ năng quan sát khả năng tư duy vật lí nhạy bén và tách ra trong các hiện tượng được nghiên cứu những dấu hiệu bản chất ... 1.4.1.2. Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí.    27,4 Các hiện tượng vật lí xảy ra trong tự nhiên là vô cùng phong phú và phức tạp, không thể phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này với tính chất khác như thế nào. Trong khi các hiện tượng vật lí xảy ra trong những điều kiện được tạo ra bởi con người, người ta tìm cách loại ra những yếu tố phụ ảnh hưởng đến hiện tượng. Người ta cho thí nghiệm xảy ra trong những điều kiện đơn giản nhất, do đó làm cho các điều kiện tự nhiên xảy ra rõ ràng nhất, ít chịu ảnh hưởng của yếu tố phụ, làm nổi bật các khía cạnh nghiên cứu. Nhờ đó HS dễ dàng nhận ra các dấu hiệu đặc trưng, dấu hiệu bản chất của sự vật và hiện tượng, để từ đó rút ra kết luận. * Thí nghiệm có thể sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kỹ năng mới, củng cố kiến thức, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS. * Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho HS. Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện của HS được thể hiện ở các mặt như sau: + Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho HS: - Thí nghiệm luôn được sử dụng trong các quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí, hình thành các khái niệm, các định luật vật lí, xây dựng các thuyết vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học, vì vậy nó là phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 41 - Thí nghiệm còn tạo ra cho HS những khả năng làm quen và thực hiện các thao tác tư duy như phân tích và tổng hợp, con đường quy nạp và diễn dịch, sự so sánh và phép tương tự. Thí nghiệm có khả năng giúp cho HS tư duy theo con đường duy vật biện chứng. - Thí nghiệm là một bộ phận của các PP nhận thức vật lí, nên trong mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, HS sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các PP nhận thức này. Qua thí nghiệm còn rèn luyện cho HS phương pháp làm việc và tư duy khoa học. - Trong các thí nghiệm do chính mình tiến hành, HS được rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo: Sử dụng các dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm..., được rèn luyện thói quen làm việc khoa học của người tiến hành thí nghiệm, rèn luyện cho HS tính tỉ mỉ, trung thực, thận trọng, kiên trì, chính xác, tính kế hoạch, đó là những phẩm chất của con người làm việc khoa học và sáng tạo. - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Trong quá trình thí nghiệm, HS phải tiến hành các hoạt động trí tuệ - thực tiễn: Thiết kế phương án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và sử lí kết quả...Chính vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS. Trong quá trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng các năng lực thực nghiệm phải được gắn kết với việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: Đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả hiện tượng..., khái quát hoá thành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết (hay hệ quả) đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng của quá trình vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của kiến thức đã học. + Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Các thí nghiệm do các nhóm HS tiến hành đòi hỏi sự phân công và phối hợp những công việc tự lực của HS trong tập thể. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 42 Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, HS thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và sự tồn tại khách quan của các mối liên hệ có tính quy luật trong tự nhiên. * Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá các sự vật, hiện tượng và trực quan trong dạy học vật lí. - Trong tự nhiên và trong kỹ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra dưới dạng thuần khiết. Chính nhờ các thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được và có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận biết được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng. - Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng tiếp thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lí. Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của vật lí, mà ở đó các đối tượng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người, thì việc sử dụng trong dạy học vật lí các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm được tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối tượng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hoá các hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu không thể thiếu được. 1.4.1.3. Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lí. Khả năng thích ứng của HS đối với tình huống học tập là rất khác nhau. Cách hiểu của HS về một sự vật, hiện tượng là rất phong phú, đa dạng, sống động, có thể khác xa với những điều mà ta tưởng, nếu chỉ suy diễn từ những quan niệm sẵn có. Và do đó nếu chỉ đơn thuần dựa trên sự phân tích suy diễn lí thuyết thì những nội dung dạy học và PP sư phạm đề ra có thể sẽ mang nặng tính chất áp đặt, duy ý chí, kém hiệu quả. Sự phân tích trên cho thấy PP nghiên cứu hoạt động dạy học cần bảo đảm mối liên hệ biện chứng giữa nghiên cứu lí thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. Có thể diễn đạt khái quát định hướng PP nghiên cứu này theo sơ đồ sau: “Vấn đề nghiên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 43 cứu  Nghiên cứu lí thuyết và nghiên cứu thực nghiệm thăm dò, phát hiện  Đề xuất kết luận khoa học  Nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra  Đánh giá kết quả, kết luận”. Hình 1.3 Định hướng này coi trọng việc nghiên cứu hoạt động của HS thông qua dạy học thực nghiệm. Thực nghiệm ở đây không chỉ là sự áp đặt những giải pháp đã đề ra bằng suy diễn, để chứng tỏ trên thực tế giá trị của những giải pháp đó, mà trước hết thực nghiệm là cơ sở đem lại những thông tin bổ sung cần thiết cho sự phát hiện, xác định vấn đề nghiên cứu, hoàn thiện giả thuyết và xây dựng kết luận khoa học. Tiếp theo, nhờ thực nghiệm để kiểm tra giả thuyết và kết luận khoa học. Khi nghiên cứu triển khai thì thực nghiệm nhằm khẳng định và áp dụng trong thực tế những kết luận khoa học đã xây dựng được. Khoa học luận hiện đại đã đưa ra một quan điểm mới về quá trình giảng dạy các khoa học. Nếu như chủ nghĩa quy nạp trong dạy học tìm cách tổ chức các thí nghiệm để chứng tỏ sự hiển nhiên của các định luật thì lí luận dạy học hiện đại đòi hỏi việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí phải quán triệt luận điểm cơ bản sau đây: Vật lí cần được học tập với đặc điểm là một khoa học mô hình hoá. Những khái niệm được nghiên cứu trong vật lí học được nghiên cứu từ hoạt động mô hình hoá. Quan sát và thí nghiệm được thực hiện trong quá trình xây dựng tri thức khoa học theo các pha: “Đề xuất vấn đề  Suy đoán giải pháp  Khảo sát lí thuyết và/hoặc thí nghiệm  Kiểm tra vận dụng kết quả (xem xét tính có thể chấp nhận được của các kết quả tìm được trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán Vấn đề nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết Nghiên cứu thực nghiệm, thăm dò, phát hiện Đề xuất kết luận khoa học Nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra Đánh giá, kết quả, kết luận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 44 các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm)” (chứ không phải là đơn thuần theo con đường trực quan cảm tính, quy nạp chủ nghĩa). Thực nghiệm trong quá trình xây dựng tri thức như trên thể hiện mối liên hệ biện chứng giữa hành động lí thuyết và hành động thí nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp, giữa tư duy logic và tư duy trực giác. Xét trên bình diện khoa học, quan sát và thí nghiệm chỉ có nghĩa trong mối liên hệ với lí thuyết. Chính lí thuyết đã cho phép tổ chức quan sát và thí nghiệm. Nhưng chính nhờ quan sát và thí nghiệm mới có cơ sở đảm bảo tính hợp thức (tính có thể chấp nhận được) của lí thuyết và là cơ sở cho sự phát triển của các thuyết khoa học mới, một khi các thuyết cũ không còn phù hợp với thực nghiệm. Trong dạy học, nếu tri thức khoa học được xây dựng như đã nêu trên sẽ hình thành ở HS một cách hiểu không cứng nhắc, luôn luôn kiểm tra, tìm tòi phát triển tri thức, xây dựng tri thức ngày một sâu sắc hơn, mô hình sau khái quát hơn mô hình trước. 1.4.1.4. Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học các định luật vật lí - Một số định luật không thể làm được thí nghiệm tại lớp học như định luật vạn vật hấp dẫn. - Khi nghiên cứu một số đối tượng, hiện tượng vật lí không thể quan sát được, không thể đo đạc được số liệu trực tiếp do chúng quá nhỏ hoặc quá to như chất khí, các phân tử, hiện tượng vạn vật hấp dẫn. - Một số quá trình vật lí diễn ra nhanh (như sự va chạm giữa các vật). - Có những hiện tượng diễn ra ở những nơi, những thời điểm không thể quan sát trực tiếp được (các phản ứng hạt nhân, phóng xạ). - Khi nghiên cứu ứng dụng của các định luật trong kĩ thuật thì cần các thí nghiệm ảo hoặc phim học tập để minh hoạ. - Do một số thí nghiệm chưa chứng minh được hết các trường hợp của định luật vận dụng, độ chính xác của các số liệu đo được không cao. - Do có những thí nghiệm mất quá nhiều thời gian chuẩn bị và tiến hành. Do đó không đủ thời lượng để tiến hành trong giờ dạy lí thuyết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 45 - Một số thí nghiệm khó quan sát bằng mắt thường. - Thí nghiệm thao tác khó và độ chính xác không cao và có thể không đo được về mặt định lượng. - Một số thí nghiệm không loại bỏ hết được các yếu tố tác động khách quan bên ngoài. - Một số thí nghiệm quá phức tạp, đồ dùng không đồng bộ mà thí nghiệm yêu cầu diễn ra trong thời gian có hạn và đòi hỏi kết thúc cùng một lúc. Tóm lại: Tất cả những điều đã phân tích trên, nhấn mạnh sự cần thiết phải nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học vật lí: Coi trọng vai trò của thí nghiệm trong tiến trình xây dựng tri thức theo quan điểm mô hình hoá, đảm bảo mối liên hệ biện chứng giữa hành động lí thuyết và hành động thí nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp trong quá trình xây dựng tri thức khoa học. Và việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí nói chung và dạy học các định luật vật lí nói riêng sẽ phát triển sâu sắc và toàn diện năng lực tư duy vật lí của HS. Tuy nhiên, đồng thời với sử dụng thí nghiệm thì có những khó khăn và hạn chế như phân tích ở trên. Do đó trong từng trường hợp cụ thể mà ta cần sử dụng kết hợp với các phương tiện CNTT hoặc dùng các phương tiện CNTT thay thế. 1.4.2. Các phƣơng tiện CNTT. 1.4.2.1 Phƣơng tiện dạy học  15 Phương tiện dạy học (còn gọi là đồ dùng, thiết bị dạy học) là các vật thể hoặc tập hợp các vật thể mà GV và HS sử dụng trong quá trình dạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này. Các PTDH theo nghĩa rộng có thể bao gồm: các thiết bị dạy học, phòng dạy học, phòng thí nghiệm, bàn ghế, các phương tiện kĩ thuật,… a. Vị trí của các phương tiện trong quá trình dạy học Trong mọi hoạt động của con người, 3 phạm trù: nội dung, PP, phương tiện luôn luôn gắn bó chặt chẽ với nhau. Mỗi nội dung đòi hỏi PP, phương tiện tương ứng. Ngược lại, sự cải tiến và sáng tạo những phương tiện lao động làm nảy sinh những nội dung và PP mới có chất lượng cao hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 46 Trong dạy học, mối quan hệ giữa nội dung, PP, phương tiện cũng không nằm ngoài quy luật chung đó. Có thể thấy rằng, sự phát triển của PTDH cũng phải trải qua các thời kì thủ công nghiệp, cơ khí, tự động như các công cụ lao động khác. Sự thay đổi về số lượng và chất lượng của thiết bị dạy học đã làm thay đổi vị trí của chúng trong quá trình dạy học. Hiện nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, vai trò của thiết bị dạy học ngày càng mở rộng. Các thiết bị dạy học hiện đại đã cho phép đưa vào quá trình dạy học những nội dung diễn cảm và hứng thú, làm thay đổi PP và hình thức tổ chức dạy học, tạo ra trong quá trình dạy học một nhịp độ, phong cách và trạng thái tâm lí mới.  9 b. Các chức năng của phương tiện dạy học * Theo quan điểm lí luận dạy học, các PTDH có các chức năng sau: - Sử dụng PTDH để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú nhận thức của HS đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu. - Sử dụng PTDH để hình thành kiến thức, kĩ năng mới. - PTDH có t