Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng §¹i häc vinh - - - - -˜&™- - - - - NguyÔn ®¨ng quang X©y dùng hÖ thèng c©u hái ®Þnh h­íng ph¸t triÓn t­ duy cña häc sinh trong d¹y häc ch­¬ng “dßng ®iÖn xoay chiÒu” vËt lÝ 12 ch­¬ng tr×nh n©ng cao LuËn v¨n th¹c sÜ gi¸o dôc häc vinh - 2010 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, một số đồng nghiệp, người thân. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo, PGS.TS. Nguyễn Đình Thước, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn hai thầy giáo phản biện là PGS.TS. Lê Văn Giáo và PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc đã đóng góp những ý kiến quý báu để luận văn được hoàn thiện. Tác giả gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGD Vật lí và các thầy cô giáo giảng dạy khoa vật lý Trường Đại học Vinh. Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, các giáo viên, tổ Lý - Hóa trường THPT- DTNT Tân Kỳ. Cuối cùng, Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ Tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này. Vinh, ngày 18 tháng 12 năm 2010 Tác giả Nguyễn Đăng Quang MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 2 3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 2 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 3 6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 3 7. Cấu trúc luận văn ....................................................................................... 4 8. Đóng góp của luận văn .............................................................................. 4 NỘI DUNG Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài ..................................... 5 1.1. Dạy học phát triển, vận dụng vào dạy học vật lý ……………………….. 5 1.2. Tư duy vật lý và các biện pháp tích cực hóa tư duy của học sinh trong quá trình dạy học ………………………………………………………… 9 1.2.1. Khái niệm tư duy vật lý …………………………………………………. 9 1.2.2. Một số thao tác tư duy của học sinh thường dùng trong học tập vật lý 9 1.2.3. Các biện pháp tích cực hóa hoạt động tư duy của học sinh trong dạy học vật lý …………………………………………………………………….. 9 1.3. Câu hỏi – Phương tiện dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh …...………………………………………………………. 13 1.3.1. Câu hỏi …………………………………………………………………... 13 1.3.2. Quy trình xây dựng câu hỏi cho quá trình dạy học ……………………… 13 1.3.3. Tiêu chuẩn về câu hỏi sử dụng trong dạy học ………………………….. 17 1.3.4. Các dạng câu hỏi trong dạy học …………………………………………. 17 1.3.5. Câu hỏi định hướng phát triển tư duy trong dạy học vật lý ……………... 22 1.3.6. Một số kỹ năng cần thiết đối với giáo viên khi đưa ra câu hỏi cho học sinh ………………………………………………………………………. 27 1.4. Thực trạng sử dụng câu hỏi của giáo viên trong quá trình dạy học vật lý 33 Kết luận chương 1 ……………………………………………………….. 36 Chương 2. Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao. ........................................................................... 38 2.1. Nội dung cơ bản của chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 - Nâng cao ............................................................................................................. 38 2.1.1. Nội dung dạy học ....................................................................................... 38 2.1.2. Cấu trúc của chương .................................................................................. 38 2.2. Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí 12 - Nâng cao …………….. 40 2.2.1. Hệ thống câu hỏi định hướng tư duy trong thiết kế bài học xây dựng kiến thức mới …………… 40 2.2.2. Hệ thống câu hỏi định hướng tư duy trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập .................................................................................................... 54 2.2.3. Hệ thống câu hỏi định hướng tư duy trong dạy học thực hành vật lý ... 61 2.2.4. Hệ thống câu hỏi định hướng tư duy trong việc hướng dẫn học sinh ôn tập chương ………………………………………………….................. 63 2.3. Thiết kế một số giáo án cụ thể ………………………………………….. 64 Kết luận chương 2 ………………………………………………………. 81 Chương 3. Thực nghiệm sư phạm …………………………………… 82 3.1. Mục đích thực nghiệm ………………………………………………….. 82 3.2. Đối tượng thực nghiệm …………………………………………………. 82 3.3. Nhiệm vụ thực nghiệm ………………………………………………….. 82 3.4. Phương pháp thực nghiệm ……………………………………………… 83 3.5. Nội dung thực nghiệm …………………………………………………… 83 3.6. Kết quả thực nghiệm …………………………………………………….. 84 3.6.1. Kết quả định tính ………………………………………………………… 84 3.6.2. Kết quả định lượng ……………………………………………………… 85 Kết luận chương 3 ................................................................................... 91 KẾT LUẬN 92 Tài liệu tham khảo .................................................................................. 94 Phụ lục 1 .................................................................................................... 96 Phụ lục 2 .................................................................................................... 99 Phụ lục 3 .................................................................................................... 107 Phụ lục 4 .................................................................................................... 113 DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CH Câu hỏi CHĐH Câu hỏi định hướng GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông CĐDĐ Cường độ dòng điện DĐXC Dòng điện xoay chiều TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm ĐC Đối chứng DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ Trang Bảng 1.1. Bảng so sánh đặc trưng dạy học truyền thống và dạy học phát triển 6 Mô hình 1.1. Các thao tác hoạt động hướng tới sự phát triển của học sinh … 8 Bảng 1.2. Bảng các loại câu hỏi định hướng đòi hỏi các thao tác tư duy ….. 23 Bảng 1.3. Bảng so sánh hai hình thức sử dụng hệ thống CHĐH …………... 26 Sơ đồ 1.1. Sơ đồ hoạt động dạy học sử dụng hệ thống CHĐH ……………. 27 Sơ đồ 2.1. Grap tiến trình phát triển của chương “DĐXC” ……………….. 39 Bảng 3.1. Bảng thống kê các điểm số kết quả bài kiểm tra ……………….. 86 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất ………………………………………… 86 Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất luỹ tích ………………………………. 86 Bảng 3.4. Bảng tham số thống kê ………………………………………….. 87 Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất ……………………………………… 88 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân phối tần suất …………………………………… 88 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích ……………………………… 88 Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích …………………………… 89 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong quá trình dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng thì câu hỏi luôn là phương tiện quan trọng để GV định hướng hành động nhận thức của HS. Người thầy muốn dạy tốt thì phải biết đặt câu hỏi hay vì nếu đặt câu hỏi hợp lí thì có thể khuấy động được sự tò mò của học sinh, kích thích trí tưởng tượng của chúng và tạo động cơ để chúng tìm ra những kiến thức mới. Nó có thể thách thức học sinh bắt chúng phải suy nghĩ, giúp làm rõ các khái niệm và các vấn đề liên quan đến bài học. Việc xây dựng và sử dụng câu hỏi trong quá trình dạy học ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dạy và hiệu quả của quá trình dạy học. Giáo viên muốn dạy tốt thì phải biết cân đối một cách hợp lí các kiểu câu hỏi để nhấn mạnh các điểm chính và kích thích sự hứng thú trong quá trình thảo luận của học sinh. Tất cả các phương pháp dạy học lấy HS làm trung tâm thì trong đó, HS tự lực đi tìm chân lí khoa học còn GV chỉ đóng vai trò là người tổ chức, cố vấn, trọng tài, chỉ đạo quá trình học tập. Tương tác giữa thầy và trò chủ yếu thông qua lệch và câu hỏi. Hơn nữa, ở châu âu và một số nước có nền giáo dục phát triển, người ta quan niệm rằng “GV dạy giỏi là GV biết đặt CH tốt”. Qua thực trạng dạy học vật lý ở trường phổ thông ở Việt Nam chúng tôi thấy giáo viên chưa thực sự đầu tư vào việc soạn câu hỏi trước khi lên lớp. Mặt khác câu hỏi định hướng phát triển tư duy là phương tiện dạy học không thể thiếu trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh. Câu hỏi định hướng tư duy có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng kiến thức mới, củng cố, mở rộng, hoàn thiện kiến thức lí thuyết và rèn luyện cho học sinh khả năng giải quyết vấn đề một cách tự lực. Trong thực tế chúng ta thấy rất ít tài liệu viết về mảng câu hỏi định hướng phát triển tư duy trong quá trình dạy học. Chương “Dòng điện xoay chiều” - Vật lí 12 – Nâng cao là phần kiến thức nền tảng của vật lý THPT. Những kiến thức về dòng điện xoay chiều có liên quan rất nhiều đến đời sống và khoa học kỹ thuật. Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao trong dạy học vật lý nhằm giúp học sinh nắm vững nội dung này, đặc biệt giúp học sinh phát triển tư duy khoa học, năng lực giải quyết các tình huống khác nhau để có điều kiện đi sâu vào nghiên cứu trong tương lai và áp dụng tốt vào thực tiễn. Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao và đề xuất phương án sử dụng vào qúa trình dạy học nhằm góp phần bồi dưỡng tư duy và năng lực sáng tạo cho học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng Quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông. Câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong quá trình dạy học vật lý. - Phạm vi nghiên cứu Câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao trong dạy học ở lớp 12. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của HS trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao và sử dụng chúng vào dạy học một cách hợp lý thì sẽ bồi dưỡng được tư duy khoa học cho HS, góp phần nâng cao hiệu quả dạy học. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu các đặc điểm của tư duy vật lý và các biện pháp tích cực hóa hoạt động tư duy của học sinh. Nghiên cứu lý luận về vai trò, đặc điểm của câu hỏi trong quá trình dạy học. Tìm hiểu thực tế về việc sử dụng câu hỏi trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Nghiên cứu chương “Dòng điện xoay chiều” - Vật lí 12 – Nâng cao. Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều”- Vật lí 12 – Nâng cao. Thiết kế thi công một số bài học tiêu biểu sử dụng câu hỏi định hướng phát triển tư duy đã biên soạn để dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” - Vật lí 12 – Nâng cao. Thực nghiệm sư phạm 6. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu cơ sở lý luận về câu hỏi trong quá trình dạy học. - Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao. + Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Điều tra thực trạng dạy học vật lí ở trường THPT. - Thực nghiệm sư phạm. + Phương pháp thống kê toán học - Xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm 7. Cấu trúc luận văn (Gồm 4 phần) * Phần mở đầu: Lí do chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết quả đóng góp của đề tài * Phần nội dung: Gồm 3 chương Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 2. Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 chương trình nâng cao. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm * Phần kết luận * Tài liệu tham khảo 8. Đóng góp của luận văn - Đề xuất được phương pháp xây dựng câu hỏi định hướng phát triển tư duy cho quá trình dạy học vật lí. - Xây dựng được hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12 chương trình nâng cao. - Đề xuất các hình thức và biện pháp dạy học với câu hỏi định hướng phát triển tư duy nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh. Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Dạy học phát triển, vận dụng vào dạy học vật lý Trong lịch sử phát triển của lý luận dạy học đã từng tồn tại ba khuynh hướng khoa học về quan hệ giữa dạy học và sự phát triển [11]: - Khuynh hướng thứ nhất: (Do bác sĩ Phrêit, người Áo và nhà tâm lý học Pi-a-giê, người Thụy Sĩ đề xuất) “Dạy học và sự phát triển, các quá trình này không phụ thuộc vào nhau”. - Khuynh hướng thứ hai: (Được nhà triết học tâm lý Giêm, người Mỹ trình bày) “Từ chưa biết đến biết, chưa biết đến học thuộc, có nghĩa là đã phát triển”. - Khuynh hướng thứ ba: (Do nhà tâm lý học người Nga Lep Vư-gốt-xki) quan niệm rằng: “Dạy học và sự phát triển là hai quá trình không phụ thuộc vào nhau nhưng luôn luôn có sự liên kết với nhau”. Khuynh hướng thứ ba đã được Lep Vư-gốt-xki trình bày chi tiết trong công trình “Tâm lý học sư phạm” và hơn nửa thế kỷ đã trôi qua, khuynh hướng này đã được phát triển trong các công trình nghiên cứu của các nhà tâm lý học, của các nhà sư phạm mà có thể kể đến như V.V. Đa-vư-đốp, A.I Le-ôn- chep, Ga-lô-pe-rin, Lê-ông-chi-ép, En-kô-nhin, Dan-cốp . . . . Qua đó tư tưởng khoa học “dạy học phát triển” của Lep Vư-gốt-xki đã được kiểm chứng là đúng đắn và đang được ứng dụng rộng rãi ở trong nhà trường. Dạy học truyền thống và dạy học phát triển khác nhau ở điểm nào? Thông qua đặc trưng của hai hệ thống có hai hình thức dạy học này chúng ta có thể nhận thấy rõ hơn những điểm khác biệt (xem Bảng 1.1). Những tư tưởng chính của dạy học phát triển: - Kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo là cơ sở của nền tảng thông tin để phát triển khả năng tiềm ẩn của con người. Bảng 1.1 Đặc trưng hệ thống Dạy học truyền thống Dạy học phát triển Mục đích giáo dục Chuyển giao kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo. Phát triển năng lực (năng khiếu, tài năng) Phương châm chính của nhà sư phạm Em hãy làm như tôi Em hãy nghĩ như đang làm Quan điểm của nhà sư phạm Tôi đối với các em Tôi cùng các em Vai trò của giáo viên Người chuyển thông tin; người tuyên truyền kiến thức; người giữ quy phạm Người tổ chức hoạt động cho học sinh và cộng tác, cố vấn, chỉ đạo quá trình học tập Quan hệ của nhà sư phạm Thông báo kiến thức “Vun trồng” con người Phong cách giảng dạy Dựa trên quyền uy Dựa trên dân chủ Mối quan hệ giữa GV - HS Độc thoại Đàm thoại Phương pháp phổ biến nhất của dạy học Thuộc về thông tin Đi tìm vấn đề Các dạng tổ chức kiến thức - Thuộc về trực diễn cho cả lớp - Thuộc về các nhóm - Thuộc về các cá nhân - Thuộc về các nhóm Hoạt động phổ biến nhất của HS Thụ động đến thiếu yêu thích Tự tìm vấn đề, hoạt động nhận thức sáng tạo Động cơ đến với HS Được xuất hiện một cách ngẫu nhiên, không thường xuyên, tạm thời Được hình thành thường xuyên, có mục đích rõ rệt Không khí tâm lý giờ học Được hình thành tạm thời, đôi lúc sau giờ học là sự “trầm lặng” Luôn luôn được hình thành mục đích không khí hứng khởi - Xây dựng các vùng học tập dựa trên các vùng phát triển tích cực và kích thích tiến tới vùng phát triển gần. - Trình bày tài liệu học tập ở những điểm khó và mức độ đề cao theo nguyên tắc học sinh cần khai thác những điểm chưa biết, tự thực hiện các bài tập, yêu cầu theo chiều sâu của công việc trí tuệ. - Dạy lướt qua những kiến thức đã biết trong đề tài, không dừng lại lâu những vấn đề cũ. Có thể nói cơ sở dạy học phát triển là tích cực hóa hoạt động độc lập của HS. Theo V.V. Đavưđốp, dạy học phát triển trong các bài học nhất thiết cần xây dựng theo sơ đồ: Nhu cầu → động cơ → mục đích → điều kiện đạt được mục đích → quá trình đạt được mục đích → kết quả. Tùy vào những đề tài bài học vật lý cụ thể mà chúng ta có thể lựa chọn các cách tổ chức hoạt động dạy học, phối hợp các phương pháp dạy học tích cực để đạt hiệu quả tối ưu. Dạy học vật lý là sự phát triển trí tuệ của học sinh được thực hiện trong quá trình hình thành tri thức và vận dụng tri thức. Sự phát triển đó dựa trên và thể hiện sự phát triển ngôn ngữ, sự phát triển năng lực quan sát, sự phát triển khả năng nhận ra cái bản chất trong hiện tượng, sự phát triển tư duy logic và tư duy biện chứng, sự phát triển khả năng vận dụng các phương pháp nhận thức khoa học tổng hợp. Quá trình hoạt động dạy và học phải hướng tới sự phát triển của lĩnh vực thao tác tư duy và lĩnh vực kỹ năng thực hành. Ta có thể xây dựng mô hình các thao tác hành động của HS theo hướng độc lập tự lực theo mô hình 1.1. Trong đổi mới giáo dục ở nhà trường là vận dụng những phương pháp dạy học theo quan điểm phân hóa, cá biệt hóa, phát huy tính tích cực, tự lực trong hoạt động nhận thức, bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu hướng đến sự phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo. Vì vậy quan điểm lí luận dạy học hiện đại đều hướng tới cá nhân, chủ thể của hoạt động nhận thức, dạy cách tự học. Đó cũng chính là những tư tưởng chủ đạo dạy học lấy người học làm trung tâm. Lĩnh vực thao tác tư duy Lĩnh vực kỹ năng thực hành HỌC SINH Phân lớp Diễn dịch Quy nạp Cụ thể hóa Trừu tượng hóa Hệ thống hóa Phân tích Tổng hợp So sánh Tổng quát hóa Tiến hành thí nghiệm Đối chiếu kết quả với lý thuyết Rút ra những nhận xét Giải những bài tập sáng tạo Thực hiện quan sát Diễn đạt bằng lời Thiết kế thí nghiệm Viết báo cáo tổng kết PHÁT TRIỂN TRÍ TUỆ Làm việc với SGK, tài liệu tham khảo Làm bài tập Mô hình 1.1: Các thao tác hoạt động hướng tới sự phát triển trí tuệ của học sinh Bản chất dạy học lấy người học làm trung tâm là người học độc lập, tự lực tích cực hoạt động nhận thức thông qua hành động học. Hoạt động tư duy khoa học của người học được bồi dưỡng và phát triển. Các phương pháp dạy học tích cực đều cùng mục đích hướng đến sự phát triển trí tuệ của học sinh. 1.2. Tư duy vật lý và các biện pháp tích cực hóa tư duy của học sinh trong quá trình dạy học 1.2.1. Khái niệm tư duy vật lý Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng mối quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết và vận dụng sáng tạo những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn [9], [12]. 1.2.2. Một số thao tác tư duy của học sinh thường dùng trong học tập vật lý Mục tiêu học tập vật lý của học sinh là hình thành kiến thức, kỹ năng – phát triển tư duy và năng lực sáng tạo. Trong quá trình hình thành cơ sở lý thuyết bao gồm khái niệm, những định luật, những nguyên lý và vận dụng những tri thức đó vào thực tiễn đòi hỏi học sinh phải hoạt động tư duy một cách tích cực thông qua những hành động và các thao tác tư duy tương ứng trong hoạt động khám phá, tìm kiếm tri thức vật lý cho bản thân. Trên con đường hình thành khái niệm, hình thành định luật và vận dụng tri thức, một số thao tác tư duy vật lý của học sinh thường được huy động đó là: so sánh, phân tích, tổng hợp, phân tích – so sánh, phân tích – tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa, hệ thống hóa . . . .