Tổ chức dạy học bài "đnnh luật bảo toàn động lượng" theo quan điểm dạy học kiến tạo - Nguyễn Thu Thương

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 49 TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI "ĐNNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG" THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC KIẾN TẠO Nguyễn Thu Thương (Trường ĐH Sư phạm-ĐH Thái Nguyên) Lý thuyết kiến tạo - một học thuyết về quá trình học tập cho rằng: nếu người học sử dụng kinh nghiệm của bản thân mình để xây dựng (kiến tạo) kiến thức thì tốt hơn là nắm bắt kiến thức dưới dạng có sẵn. Khi đó mục đích dạy học không chỉ là truyền thụ kiến thức mà chủ yếu là biến đổi nhận thức của học sinh (HS), tạo điều kiện cho HS kiến tạo kiến thức, thông qua đó mà phát triển trí tuệ, nhân cách. Lý thuyết dạy học (DH) kiến tạo nhấn mạnh đến việc xác định những kiến thức vốn có của HS và sự tương tác giữa HS với môi trường nhằm sửa đổi hoặc mở rộng kiến thức của HS. Vai trò chủ động, tích cực của mỗi cá nhân và sự tương tác giữa các cá nhân là những điều kiện quan trọng trong quy trình kiến tạo kiến thức. Lý thuyết dạy học kiến tạo coi quá trình học tập như là quá trình sửa đổi, phát triển những khái niệm, ý tưởng có sẵn trong người học và kết quả là những khái niệm mới được xây dựng. Vận dụng lý thuyết dạy học kiến tạo như một hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông, chúng tôi áp dụng và tổ chức dạy học bài "Định luật bảo toàn Động lượng" trong chương trình Vật lý lớp 10 (nâng cao)" tại trường THPT Lê Quý Đôn, Quảng Ninh. Quá trình DH được tổ chức theo các bước sau: Bước một: Công tác chuNn bị bài 1. Xác định rõ mục tiêu của bài học: để xác định rõ mục đích yêu cầu của bài dạy đòi hỏi người giáo viên (GV) phải nắm vững kiến thức về chủ đề sắp dạy qua việc phân tích, xác định trọng tâm kiến thức, lôgíc hình thành phát triển kiến thức của bài học. Xác định những đơn vị kiến thức mà HS phải tiếp thu; GV phải chuNn bị chu đáo các phương tiện DH theo chủ đề cần dạy, từ đó xác định mục tiêu cần đạt được cho từng đơn vị kiến thức cụ thể được thể hiện bằng những kiến thức, kỹ năng mà HS chiếm lĩnh được sau khi học. Đối với bài "Định luật bảo toàn động lượng" HS phải nắm được những kiến thức cơ bản: khái niệm hệ kín, hiểu và nắm vững định nghĩa động lượng, ý nghĩa vật lý của động lượng, hiểu được độ biến thiên động lượng, phát biểu và vận dụng được định luật bảo toàn động lượng. 2. Điều tra thăm dò: Dạy học theo quan điểm kiến tạo hết sức coi trọng khâu khảo sát, thăm dò. Qua đó giúp GV thiết kế được phương án dạy học tối ưu nhất phù hợp với đối tượng HS. a/ Với mục đích điều tra, thăm dò mức độ nắm vững kiến thức, sự tái hiện kiến thức, thói quen, liên tưởng có liên quan đến vấn đề và những sai lệch về kiến thức mà HS thường mắc phải trong quá trình học phần này, chúng tôi đã tiến hành điều tra và phân tích những đối tượng (lựa chọn ngẫu nhiên): HS mới học xong kiến thức này (30 em HS lớp 11); HS học kiến thức này sau 2 năm (30 em HS lớp 12); 15 sinh viên năm thứ nhất của trường Cao đẳng nghề mỏ Hồng CNm; Một số giáo viên dạy các bộ môn khác và đặc biệt với gần 30 người lao động (trong đó có 12 người đã qua đào tạo trung cấp nghề). - Những câu hỏi mà chúng tôi đưa ra là những câu hỏi liên quan đến nội dung bài học, như: "Thế nào là hệ kín?"; "đại lượng vật lí nào đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa các vật chuyển động?"; "Nếu không có sự tương tác thì động lượng của các vật chuyển động có thay đổi không?";... - Kết quả được phân tích và có thể nhận định như sau: T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 50 + Một số có học lực khá trở lên của khối 11 và một số ít học sinh lớp 12 trả lời được thế nào là hệ kín; nhớ được đại lượng vật lí đặc trưng cho nguyên nhân gây ra khả năng truyền chuyển động giữa các vật chuyển động là tích . Phần lớn chỉ nhận ra nguyên nhân truyền tương tác là do có lực tác dụng mà không nhận ra đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng truyền tương tác giữa các vật chuyển động ( ) với biểu hiện của tương tác ( ). Điều này chứng tỏ tồn tại một quan niệm chưa đầy đủ của học sinh về nguyên nhân và khả năng của sự truyền tương tác giữa các vật chuyển động là ( ) - động lượng và sự biến thiên động lượng thông qua đại lượng gọi là lực. + Những người lao động hầu như không nhớ được gì nhưng khi được gợi ý thì một số người lại lấy được những ví dụ rất hay: nếu có một chiếc xe đạp và một ôtô chuyển động cùng vận tốc va chạm vào cùng một bức tường thì thấy va chạm của ô tô cho kết quả rõ ràng hơn, điều đó chứng tỏ khối lượng cũng phải có vai trò trong va chạm hoặc hai xe đạp giống nhau chuyển động với vận tốc khác nhau thì sau khi va chạm xe nào có vận tốc lớn hơn thì kết quả rõ ràng hơn. Điều này chứng minh rằng các ví dụ trong thực tiễn cuộc sống giúp cho nhận thức của mọi người nói chung, học sinh nói riêng có "chiều sâu tư duy" hơn, nhớ lâu hơn và từ đó vận dụng để giải thích các hiện tượng, sự vật. b/ Để xác định một cách tương đối chính xác mức độ nắm vững kiến thức trong nhận thức của HS, từ đó thiết kế phương án dạy học phù hợp với HS, chúng tôi khai thác các kiến thức và thói quen đã có của HS liên quan đến các nội dung kiến thức trong bài. Trong phiếu này chúng tôi điều tra các đối tượng là HS lớp 10 chuNn bị học đến chương IV – các định luật bảo toàn (03 lớp). Chúng tôi phát phiếu (trước ngày giảng 03 ngày) để HS trả lời trong khoảng thời gian 15' những câu hỏi về những vấn đề mà trước đó các em chưa được học: "Hệ vật như thế nào là hệ kín"; " trong các đại lượng sau: đại lượng nào đặc trưng cho khả năng truyền tương tác giữa các vật chuyển động?"; "Tìm ý nghĩa vật lý của tích ( ) trong các câu sau: Tích ( ) đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học; tích ( ) cho biết khả năng truyền tương tác"; "Trong các đại lượng sau, đại lượng vật lý nào thay đổi thì xảy ra tương tác giữa các vật: , m ". Phân tích kiến thức vốn có của HS qua phiếu điều tra cho thấy: HS có ý tưởng khác nhau khi tìm hiểu về hệ kín, nhưng đa số HS đều cho rằng: hệ vật là kín thì hệ vật đó không liên quan đến các vật ở bên ngoài hệ (70% HS) nhưng cách hiểu về hệ kín không đúng theo định nghĩa về hệ kín. 87% HS cho rằng đặc trưng của sự truyền tương tác giữa các vật chuyển động là do có lực ( tác dụng; 10% HS cho là do vận tốc, 3% HS cho do cả vận tốc và khối lượng của vật. Chứng tỏ hầu hết HS chưa biết được đại lượng vật lí nào đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa các vật chuyển động, mà chỉ nhìn thấy biểu hiện của tương tác và cho là nguyên nhân gây ra tương tác mà chưa đề cập đến mối liên hệ giữa động lượng và lực. Như vậy, tồn tại một quan niệm chưa đúng về nguyên nhân đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa các vật chuyển động và đây là cơ sở cho việc thiết kế các kế hoạch DH bài "Định luật bảo toàn động lượng". Bước hai: Xây dựng phương án DH. a/ Chia bài học thành những đơn vị kiến thức (các hoạt động); Xác định rõ những kiến thức nào cần thông báo, cần thay đổi phát triển quan niệm nào ở HS, kiến thức nào cần tổ chức cho HS tự xây dựng theo các phương pháp DH khác nhau. Cụ thể, về khái niệm hệ kín chúng tôi thông báo, sau đó yêu cầu HS đưa ra một số ví dụ về hệ kín và để phân biệt giữa hệ kín với hệ T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 51 không kín, sau đó tổ chức DH theo quan điểm kiến tạo để xây dựng khái niệm động lượng, kết hợp các PPDH khác để làm rõ sự biến thiên động lượng và định luật bảo toàn động lượng. b/ ChuNn bị thiết bị dạy học: ChuNn bị cho mỗi nhóm HS dụng cụ thí nghiệm gồm: máng nghiêng, hai viên bi thép khối lượng khác nhau, 02 khối gỗ hình chữ nhật kích thước 6cm x 2cm x 2cm và 4cm x 2cm x 2cm (6 nhóm). Xây dựng nội dung đánh giá trên phiếu học tập gồm 2 bài tập định tính. Bài tập thứ nhất mục đích GV đưa ra để HS xác định được động lượng của các vật và tự xây dựng được định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín gồm hai vật. Đồng thời nhấn mạnh cho HS: Động lượng của từng vật trong hệ kín thì biến đổi, nhưng động lượng của cả hệ kín trước và sau tương tác thì không thay đổi (được bảo toàn). Bài tập thứ hai mục đích đưa ra để HS biết vận dụng kiến thức của định luật bảo toàn động lượng giải thích hiện tượng trong thực tế: Sau va chạm, vật có khối lượng càng lớn thì biến thiên động lượng càng nhỏ (tức là ít bị chấn động). c/ Xây dựng tình huống học tập: chúng tôi dùng một bài toán định tính về sự va chạm của hai quả Bi–a vốn rất quen với nhiều học sinh để hướng HS vào những kiến thức và kỹ năng trọng tâm. Khi viên bi thứ nhất chuyển động với vận tốc , đến va chạm với viên bi thứ hai đang đứng yên. Sau va chạm cả hai viên bi cùng chuyển động. Em hãy nhận định đại lượng vật lí nào là nguyên nhân đặc trưng truyền chuyển động cho bi thứ hai? Muốn biết vận tốc của chúng sau va chạm ta làm thế nào? d/ Dự kiến và phân tích các câu trả lời của HS. e/ Dự kiến cách tổ chức các nhóm làm việc thảo luận. Trong lớp thực nghiệm chia làm 3 dãy bàn mỗi dãy 2 nhóm, mỗi nhóm không quá 5 HS. f/ Dự kiến trình tự và nội dung ghi bảng. Bước ba: Tổ chức dạy học 1/ Tổ chức tình huống học tập: để định hướng học tập cho một bài học GV tổng kết các ý kiển trả lời trong các phiếu điều tra; khai thác các kiến thức, kinh nghiệm (gồm cả các quan niệm chưa đúng) đã có của người học - đây là một đặc trưng quan trọng trong việc DH theo quan điểm kiến tạo. GV đưa ra những nhận xét, uốn nắn, thông báo những kiến thức cần thiết cho HS, đồng thời đưa ra vấn đề cần giải quyết. Trong bài "Định luật bảo toàn động lượng", cần nắm vững định nghĩa động lượng và ý nghĩa vật lí của động lượng, hiểu nội dung định luật bảo toàn động lượng áp dụng cho hệ kín (như đã trình bày ở trên). HS tiếp nhận tình huống học tập có vấn đề, hiểu yêu cầu tình huống đặt ra và huy động kiến thức để dự đoán câu trả lời cho tình huống. 2/ Hướng dẫn HS giải quyết các nhiệm vụ học tập đặt ra: Khi HS giải quyết tình huống học tập có vấn đề mà GV đưa ra ở trên, HS buộc phải bộc lộ những hiểu biết quan niệm sẵn có của mình, đặc biệt là các quan niệm sai (GV có thể thống kê nhanh các ý kiến trái ngược nhau về cùng một lĩnh vực sắp nghiên cứu). Với bài "Định luật bảo toàn động lượng" chúng tôi đưa ra đưa ra tình huống khi tiến hành thí nghiệm cụ thể: Va chạm của viên bi trên máng nghiêng với vật nặng ở máng nằm ngang. 3/ Thông báo kết quả tìm được: GV yêu cầu mỗi nhóm cử một đại diện lên trình bày trước lớp kết quả tìm được của nhóm, sau đó cùng toàn lớp hợp thức hoá kết luận, bổ sung những điểm còn thiếu. T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008 52 4/ Đánh giá kết quả học tập. Giáo viên kiểm tra kết quả học tập của học sinh thông qua phiếu học tập đã chuNn bị, kết quả của học sinh trả lời đúng là: Số HS trả lời đúng Định nghĩa động lượng Ý nghĩa vật lí của động lượng Xây dựng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín gồm 2 vật Tổng cộng trước giờ học 12,5% 4,1% 0% Tổng cộng sau giờ học 83% 75% 79,1% Ghi chú: các số liệu thu được ở bảng trên được chúng tôi tổng hợp tại các lớp dạy thực nghiệm qua các phiếu trắc nghiệm khách quan. * Đánh giá thực nghiệm và đề xuất: PPDH kiến tạo chú ý dành một thời lượng lớn cho HS giải quyết vấn đề. Nó thực sự tạo điều kiện cho HS hoạt động tích cực theo nguyên tắc phát huy năng lực học tập cá nhân kết hợp với sự hợp tác nhóm để giải quyết vấn đề. Khi đó HS tự bộc lộ quan niệm sai lầm, tự thấy sai và đi đến tri thức mới, từ đó rèn luyện cho HS nhiều kỹ năng hoạt động khoa học. Đó là hướng đi cụ thể của quan điểm kiến tạo trong việc tìm ra một PPDH mới. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi GV bỏ nhiều công sức để điều tra đối tượng, và phải có phương pháp sư phạm tốt để điều khiển quá trình học tập của HS. Nhưng qua thực nghiệm chúng tôi khẳng định tính hiện thực và khả năng áp dụng của phương pháp này  Summary INTEND TO DESIGN THE LESSON “CONSERVATION LAW OF MOMENTUM” BY THE CONSTRUCTIVISM THEORY Using Constructivism theory, it likes a new way to improve physics teaching, we intend to design the lesson "Conservation law of momentum" in physics programe level ten(advanced). The lesson is divided into some knowledge parts,then make a quiz test for participant to master incorrect notion or misunderstanding related to each knowledge part. The lesson is experimented at High school, Le Quy Don, Quang Ninh. Vận dụng lý thuyết kiến tạo như một hướng đổi mới trong dạy học vật lý, chúng tôi nghiên cứu tổ chức dạy bài “Định luật bảo toàn động lượng” trong chương trình Vật lý lớp 10 (nâng cao). Nội dung bài dạy được chia thành một số đơn vị kiến thức, từ đó xây dựng các phiếu trắc nghiệm để tiến hành khảo sát, thăm dò đối với những đối tượng khác nhau để tìm hiểu về những quan niệm chưa đúng, cách hiểu chưa chuNn xác liên quan đến những đơn vị kiến thức của bài. Bài soạn được dạy thử nghiệm, đối chứng tại trường THPT Lê Quý Đôn, Quảng Ninh. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Phương Hồng (1997) "Tiếp cận kiến tạo trong dạy học khoa học theo mô hình tương tác". Tạp chí Nghiên cứu giáo dục, 10/1997, Hà Nội. [2]. Nguyễn Phương Hồng (1998). "Dạy bài "Đòn bNy" theo phương pháp kiến tạo- tương tác". Tạp chí Nghiên cứu giáo dục, 11/1998, Hà Nội. [3]. Nguyễn Hữu Châu, Cao Thị Hà (2001). "Dạy học toán ở trường phổ thông theo quan điểm kiến tạo". Tạp chí Nghiên cứu giáo dục 06/2001, Hà Nội. [4]. Nguyễn Thế Khôi (2006)(chủ biên). Vật lý 10 nâng cao, Nxb Giáo dục, Hà Nội.