Luận văn Tổ chức dạy học chương "Động học chất điểm" - Vật lí 10 chương trình GDTX với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy

Nội dung text: Luận văn Tổ chức dạy học chương "Động học chất điểm" - Vật lí 10 chương trình GDTX với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy

1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THI ̣KIM DUNG TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG "ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂ M" - VÂṬ LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GDTX VỚ I SỰ HỖ TRỢ CỦ A BẢN ĐỒ TƯ DUY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THI ̣KIM DUNG TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG "ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂ M" - VÂṬ LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GDTX VỚ I SỰ HỖ TRỢ CỦ A BẢN ĐỒ TƯ DUY Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Việt THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình của các tác giả nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Kim Dung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTNi
4. LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm, quý Thầy, Cô giáo khoa Vật lý trường Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên và quý thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng quý Thầy, Cô giáo tổ Tự nhiên Trung tâm HN&GDTX Uông Bí tỉnh Quảng Ninh đã cộng tác, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập, nghiên cứu và TNSP. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Việt, người đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp cao học Vật lý K21 đã giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Kim Dung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – iiĐHTN
5. MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ vii MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 3 3. Đối tượng nghiên cứu 3 4. Giả thuyết khoa học 4 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 4 6. Phạm vi nghiên cứu 5 7. Phương pháp nghiên cứu 5 8. Đóng góp của luận văn 5 9. Bố cục luận văn 6 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY TRONG TỔ CHỨC DẠY HỌC VẬT LÍ THEO PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 7 1.1. Cơ sở lý luận 7 1.1.1. Bản đồ tư duy 7 1.1.2. Phương pháp thực nghiệm 14 1.1.3. Tính tích cực 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –iii ĐHTN
6. 1.2. Cơ sở thực tiễn việc vận dụng bản đồ tư duy trong tổ chức dạy học chương “Đông̣ hoc̣ chấ t điểm” - Vâṭ Lí 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm 26 1.2.1. Nghiên cứu đặc điểm học sinh khối GDTX 26 1.2.2. Điều tra thực trạng việc vận dụng bản đồ tư duy trong tổ chức dạy học Vật lí chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm tại địa bàn nghiên cứu 26 Kết luận chương 1 30 Chương 2. VẬN DỤNG BĐTD TRONG XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GDTX THEO PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 31 2.1. Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa và xây dựng sơ đồ cấu trúc logic chương “Đông̣ hoc̣ chấ t điểm” - Vâṭ lý 10 chương trình GDTX 31 2.1.1. Vị trí chương “Động học chất điểm” trong sách giáo khoa Vật lí 10 chương trình GDTX 31 2.1.2. Nghiên cứu chuẩn kiến thức kỹ năng của chương “Động hoc̣ chấ t điểm” - Vâṭ lý 10 chương trình GDTX 32 2.1.3. Xây dựng sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương “Đông̣ hoc̣ chấ t điểm” - Vâṭ lý 10 chương trình GDTX 34 2.2. Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm, nhằm phát huy tính tích cực cho học sinh Trung tâm HN&GDTX 35 2.3. Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Động học chất điểm”- Vật lí 10 chương trình GDTX theo PPTN, nhằm phát huy TTC cho học sinh Trung tâm HN&GDTX 40 Kết luận chương 2 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ivĐHTN
7. Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 56 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm 56 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm 56 3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 56 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 56 3.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm 56 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57 3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 57 3.3.2. Lập kế hoạch thực nghiệm sư phạm 57 3.3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo kế hoạch 58 3.4. Đánh giá thực nghiệm sư phạm (TNSP) 58 3.4.1. Xây dựng tiêu chí đánh giá 58 3.4.2. Phân tích diễn biến giờ dạy TNSP theo tiến trình đã đề xuất 60 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm 64 3.5.1. Đánh giá định tính kết quả TNSP 64 3.5.2. Đánh giá định lượng kết quả TNSP 66 Kết luận chương 3 72 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MUC̣ CÁ C CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾ N LUÂṆ VĂN 75 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTNv
8. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ 1 BĐTD Bản đồ tư duy 2 ĐC Đối chứng 3 GV Giáo viên 4 HS Học sinh 5 Nxb Nhà xuất bản 6 PPDH Phương pháp dạy học 7 PPTN Phương pháp thực nghiệm 8 HN&GDTX Hướng nghiệp và giáo dục thường xuyên 9 GDTX Giáo gục thường xuyên 10 THPT Trung học phổ thông 11 TN Thực nghiệm 12 TNSP Thực nghiệm sư phạm 13 TTC Tính tích cực 14 NTKH Nhận thức khoa học 15 CTNTKHVL Chu trình nhận thức khoa học vật lí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ivĐHTN
9. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng khảo sát thực trạng học tập của HS với môn Vật lí 29 Bảng 1.2. Bảng khảo sát khả năng nhận thức, mức độ tích cực của học sinh 29 Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được chọn làm mẫu TNSP 57 Bảng 3.2. Lịch giảng dạy các tiết thực nghiệm sư phạm ở các lớp đã chọn 57 Bảng 3.3. Bảng thống kê điểm số Xi (Yi) của bài kiểm tra (phân bố tần số) 66 Bảng 3.4. Xếp loại điểm kiểm tra 66 Bảng 3.5. Bảng phân bố tần suất 69 Bảng 3.6. Bảng lũy tích hội tụ 69 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số thống kê 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTNv
10. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Cách đọc bản đồ tư duy 9 Hình 1.2: Cách vẽ bản đồ tư duy 11 Hình 1.3: Chu trình sáng tạo khoa học theo V.G.Razumovski 15 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Động học chất điểm” 34 Hình 2.2: Sơ đồ vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm, nhằm phát huy tính tích cực cho học sinh Trung tâm HN&GDTX 35 Hình 2.3: TN ống Newton 46 Hình 2.4: TN của Ga-li-le ở tháp nghiêng Pi-da 46 Hình 2.5: Vận động viên nhảy cầu 47 Hình 2.6: Chuyển động rơi tự do 47 Hình 2.7: Chuyển động rơi tự do 47 Hình 2.8: Bộ TN kiểm tra 51 Hình 2.9: Phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm 52 Hình 3.1: HS thảo luận nhóm 61 Hình 3.2: BDTD về hệ thống các giả thuyết 1 của nhóm 3 61 Hình 3.3: BDTD về hệ thống các giả thuyết 2 của nhóm 4 61 Hình 3.4: BĐTD về hệ thống phương án TNKT của nhóm 1 62 Hình 3.5: BĐTDvề hệ thống phương án TNKT của nhóm 2 62 Hình 3.6: HS thực hiện TNKT giả thuyết 1 63 Hình 3.7: HS thực hiện TNKT giả thuyết 2 63 Hình 3.8: Phiếu học tập số 1 của nhóm 4 63 Hình 3.9: HS chưa tự tin phát biểu lúc đầu 65 Hình 3.10: HS tích cực tự tin phát biểu lúc sau 65 Hình 3.11: Đồ thị xếp loại kiểm tra 67 Hình 3.12: Đồ thị phân bố tần suất 69 Hình 3.13: Đồ thị lũy tích hội tụ 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – viĐHTN
11. DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: BĐTD về hê ̣thố ng giả thuyết 1 của các nhóm đề xuất 43 Sơ đồ 2.2: BĐTD về hê ̣thố ng các phương án thí nghiêṃ kiểm tra giả thuyết 1.2 44 Sơ đồ 2.3: BĐTD về hê ̣thố ng kế t quả TNKT giả thuyết 1. 2 của các nhóm 45 Sơ đồ 2.4: BĐTD hình thành khái niêṃ sư ̣ rơi tư ̣ do 48 Sơ đồ 2.5: BĐTD về hệ thống giả thuyết 2 của các nhóm đề xuất 49 Sơ đồ 2.6: BĐTD về hệ thống hê ̣quả của CĐTNDĐ 49 Sơ đồ 2.7: BĐTD về hệ thống phương án thí nghiêṃ kiểm tra giả thuyết 2 50 Sơ đồ 2.8: BĐTD về hệ thống các đăc̣ điểm của chuyển đông̣ rơi tư ̣ do 53 Sơ đồ 2.9: BĐTD hê ̣thố ng hóa kiến thức toàn bài 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –vii ĐHTN
12. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bước vào thế kỷ XXI, thế kỷ của nền kinh tế tri thức với tốc độ thay đổi nhanh chóng của công nghệ đòi hỏi người lao động phải học tập liên tục và tri thức phải được cập nhật trong suốt cuộc đời của họ. Để đáp ứng được những yêu cầu học tập liên tục và học tập suốt đời cho người học thì ngành Giáo dục- Đào tạo của nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ để khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học: “Đào tạo những con người thích ứng với nền kinh tế thị trường cạnh tranh và hợp tác, có năng lực giải quyết các vấn đề thường gặp” [5, tr. 3]. Điều 28 Luật giáo dục đã quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải biết phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kỹ thuật vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho mọi học sinh” [23, tr. 9]. Trong nhà trường THPT, đổi mới phương pháp giảng dạy đã được thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau song đều hướng tới nhằm phát huy năng lực cá nhân của mỗi HS. Ở các Trung tâm Hướng nghiệp và Giáo dục thường xuyên (HN&GDTX), cũng áp dụng các PPDH khác nhau, sử dụng các phương tiện khác nhau trong các giờ dạy cụ thể như: phương pháp thực nghiệm, phương phương pháp mô hình hóa, kết hợp sử dụng các phương tiện như máy chiếu, Do đặc điểm học sinh ở các Trung tâm HN&GDTX gồm các em không thi được vào các trường trung học phổ thông công lập và gia đình có hoàn cảnh khó khăn không đáp ứng được mức học phí cao để theo học ở các trường ngoài công lập. Trình độ nhận thức và khả năng tiếp thu của các em học tại các Trung tâm HN&GDTX có nhiều hạn chế, nên các em thường gặp rất nhiều khó khăn khi theo học, đặc biệt là đối với môn Vật lí, là môn học đòi hỏi khả năng vận dụng kiến thức thực tế cao. 1
13. Vì vậy, người giáo viên phải nghiên cứu, chọn lựa những công cụ để hỗ trợ trong daỵ hoc̣ Vật lí. Giải pháp mà luận văn này muốn hướng đến chính là việc sử dụng các ứng dụng của bản đồ tư duy (BĐTD) vào dạy học. Bản đồ tư duy (BĐTD) là phương tiện tư duy mới. Đó là hình thức ghi chép nhằm tìm tòi, đào sâu, mở rộng một ý tưởng, hệ thống hoá một chủ đề hay một mạch kiến thức bằng cách kết hợp việc sử dụng đồng thời hình ảnh, đường nét, màu sắc, chữ viết với sự tư duy tích cực. BĐTD có thể vẽ trên giấy, bảng hoặc có thể thiết kế trên powerpoint hoặc các phần mềm bản đồ tư duy như là phần mềm Mindmap, Free Mind, Imindmap, Mindjet mind ManagerPro7 Qua đó, BĐTD giúp khai phá tiềm năng của bộ não, phát huy tối đa năng lực sáng tạo, năng lực tư duy của con người. Chương “ Đông̣ hoc̣ chấ t điểm” là chương mở đầu của chương trình Vật lí 10 và phần cơ học. Chương này sẽ cung cấp cho HS những khái niệm, đặc điểm, công thức cơ bản của phần cơ học. Động học là một phần của cơ học trong đó người ta nghiên cứu cách xác định vị trí các vật trong không gian tại những thời điểm khác nhau và mô tả tính chất chuyển động của các vật bằng các phương trình toán học, nhưng chưa xét đến nguyên nhân của chuyển động. Liên quan đến những vấn đề nghiên cứu của đề tài đã có một số công trình khoa học như: “Dạy học đại lượng vật lí chương “Từ trường”. Vật lí 11 hệ bổ túc văn hóa với sự hỗ trợ của phương tiện dạy học”. Vương Thị Thanh Hương. Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Hà Nội 2 (2013); “Hướng dẫn học sinh ôn tập chương”Điện học” Vật lí 9 với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy”.Vũ Hà hải. Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Hà Nội 2 (2013); “Tổ chức ôn tập hệ thống hóa kiến thức chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy cho học sinh THPT miền 2
14. núi”. Nguyễn Bích ngọc. Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Thái Nguyên (2014); “Phát huy tính tích cực nhận thức cho học sinh qua dạy chương “Động lực học chất điểm” vật lí lớp 10 cơ bản với sự hỗ trợ của một số phần mềm dạy học và bản đồ tư duy”. Bùi Ngọc Anh Toàn. Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Thái Nguyên (2011); “Phát huy tính tích cực nhận thức cho HS THPT qua dạy chương “Dòng điện không đổi” Vật lí lớp 11 NC với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học và BĐTD”.Trịnh Ngọc Linh. Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục Đại học sư phạm Thái Nguyên (2012);“ Hướng dẫn học sinh ôn tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 nâng cao với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và bản đồ tư duy”. Lại Văn Bắc. Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Thái Nguyên (2013); “Hướng dẫn học sinh ôn tập, hệ thống hóa kiến thức chương "điện học" vật lí 9 với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy”.Đào Kiên Cường. Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục. Đại học sư phạm Thái Nguyên (2013) Tuy nhiên các công trình nghiên cứu khoa học trên chủ yếu sử dụng bản đồ tư duy hỗ trợ cho quá trình ôn tập tổng kết chương. Cho đến nay chưa có ai nghiên cứu về vấn đề tổ chức dạy học chương “ Động học chất điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX vớ i sư ̣ hỗ trơ ̣ của bản đồ tư duy. Với những lý do nêu trên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Tổ chức dạy học chương “ Đông̣ hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX vớ i sư ̣ hỗ trơ ̣ củ a bản đồ tư duy”. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học chương “ Động hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lý 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm , nhằm phát huy tính tích cực của học sinh Trung tâm HN& GDTX. 3. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy và học Vật lí nhằm phát huy tính tích cực của học sinh Trung tâm HN&GDTX. 3
15. 4. Giả thuyết khoa học Nếu dựa trên cơ sở lý luận về BĐTD, phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí để vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học chương “Động học chất điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm thì có thể góp phần phát huy tính tích cực của học sinh Trung tâm HN&GDTX. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy cần phải thực hiện nhiệm vụ sau: 5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về 5.1.1. Bản đồ tư duy 5.1.2. Phương pháp thực nghiệm 5.1.3. Tính tích cực 5.2. Nghiên cứu cơ sở thực tiễn việc vận dụng BĐTD trong tổ chức dạy học chương “Đông̣ hoc̣ chất điểm ” - Vâṭ Lí 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm 5.2.1. Nghiên cứu đặc điểm học sinh Trung tâm HN&GDTX 5.2.2. Điều tra thực trạng việc vận dụng BĐTD trong tổ chức dạy học Vật lí chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm tại địa bàn nghiên cứu. 5.3. Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa và xây dựng sơ đồ cấu trúc logic chương “ Đông̣ hoc̣ chất điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX 5.3.1. Vị trí chương “ Động học chất điểm” trong sách giáo khoa Vật lí 10 5.3.2. Nghiên cứu chuẩn kiến thức kỹ năng của chương “Đôṇ g hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX 5.3.3. Xây dựng sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương “Đông̣ hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX 4
16. 5.4. Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học theo PPTN, nhằm phát huy TTC cho học sinh Trung tâm HN&GDTX 5.5. Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “ Động học chất điểm”- Vật lí 10 chương trình GDTX theo PPTN, nhằm phát huy TTC cho học sinh Trung tâm HN&GDTX 5.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở Trung tâm HN&GDTX Uông Bí để kiểm chứng giả thuyết khoa học mà đề tài đã đặt ra. 6. Phạm vi nghiên cứu - Phương pháp dạy học: Dạy học theo phương pháp thực nghiệm - Chương trình: Chương “ Đôṇ g hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX. - Địa bàn: Thành phố Uông Bí, Tỉnh Quảng Ninh. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 7.4. Phương pháp thống kê toán học 8. Đóng góp của luận văn - Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận về vận dụng BĐTD trong tổ chức dạy học theo phương pháp thực nghiệm, nhằm phát huy tính tích cực cho học sinh Trung tâm HN&GDTX. - Đề xuất vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “ Đông̣ hoc̣ chấ t điểm ” - Vâṭ lí 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm, nhằm góp phần phát huy tính tích cực cho học sinh Trung tâm HN&GDTX. - Luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên Vật lí ở các Trung tâm HN&GDTX và sinh viên các trường sư phạm. 5
17. 9. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc vận dụng BĐTD trong tổ chức dạy học Vật lí theo phương pháp thực nghiệm. Chương 2: Vận dụng BĐTD trong xây dựng tiến trình daỵ hoc̣ chương "Đông̣ hoc̣ chấ t điểm”- Vâṭ lí 10 chương trình GDTX theo phương pháp thực nghiệm. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 6
18. Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY TRONG TỔ CHỨC DẠY HỌC VẬT LÍ THEO PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Bản đồ tư duy 1.1.1.1. Khái niệm bản đồ tư duy Bản đồ tư duy được phát triển vào đầu những năm 1970 bởi Tony Buzan. Theo Tony Buzan"Sơ đồ tư duy là một công cụ tổ chức tư duy. Đây là phương pháp dễ nhất để chuyển tải thông tin vào bộ não của bạn rồi đưa thông tin ra ngoài bộ não. Nó là một phương tiện ghi chép đầy sáng tạo và rất hiệu quả theo đúng nghĩa của nó, “sắp xếp” ý nghĩ của bạn. Bạn hãy tưởng tượng tới một chú bạch tuộc có thân ở giữa và những chiếc xúc tu (vòi) xung quanh. Sơ đồ tư duy gồm 1 vấn đề lớn đặt ở trung tâm và các nhánh ý tưởng toả ra xung quanh. Một sơ đồ tư duy cho phép chúng ta thoả sức vạch ra các ý tưởng, suy nghĩ đầy đủ trước khi đi đến một quyết định. Nếu cần xây dựng một kế hoạch làm việc, phân tích một vấn đề v.v thì sơ đồ tư duy mang đến những giá trị lớn hơn nhiều việc bạn đặt bút viết tuần tự từ đầu đến cuối trang giấy, nhất là những người có năng khiếu vẽ đẹp, tạo cho sơ đồ sự hấp dẫn"[28, tr.19]. Theo Trần Đình Châu, Đặng Thị Thu Thuỷ: “Bản đồ tư duy (BĐTD) còn gọi là sơ đồ tư duy là hình thức ghi chép nhằm trình bày một cách rõ ràng những ý tưởng mang tính kế hoạch hay kết quả làm việc của cá nhân hay nhóm về một chủ đề. Bản đồ tư duy có thể được viết trên giấy, trên bản trong, trên bảng hay thực hiện trên máy tính. Bằng cách kết hợp việc sử dụng hình ảnh, đường nét, màu sắc, chữ viết với sự tư duy tích cực” [7, tr. 12]. 7
19. Ở giữa bản đồ là một ý tưởng hay hình ảnh trung tâm. Ý tưởng hay hình ảnh trung tâm này sẽ được phát triển bằng các nhánh tượng trưng cho những ý chính và đều được nối với ý trung tâm. Các nhánh chính lại được phân thành những nhánh nhỏ nhằm nghiên cứu chủ đề ở mức độ sâu hơn. Những nhánh nhỏ này lại tiếp tục được phân thành nhiều nhánh nhỏ, nhằm nghiên cứu chủ đề ở mức độ sâu hơn nữa Nhờ sự kết nối giữa các nhánh, các ý tưởng cũng có sự liên kết dựa trên mối liên hệ của bản thân chúng, điều này khiến Bản đồ tư duy có thể bao quát được các ý tưởng trên một phạm vi sâu, rộng mà một bản liệt kê các ý tưởng thông thường không thể làm được. Với phương thức tiến dần từ trung tâm ra xung quanh, Bản đồ tư duy khiến tư duy cũng phải hoạt động tương tự. Từ đó các ý tưởng sẽ phát triển và chẳng bao lâu các ý tưởng sáng tạo, trí tưởng tượng sẽ mở rộng và các vấn đề sẽ được nắm bắt một cách nhanh nhất. Cơ chế hoạt động của BĐTD chú trọng tới hình ảnh, màu sắc, với các mạng lưới liên tưởng (các nhánh). BĐTD là công cụ đồ họa nối các hình ảnh có liên hệ với nhau vì vậy có thể sử dụng BĐTD vào hỗ trợ dạy học kiến thức mới, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức, và lập kế hoạch công tác. 1.1.1.2. Đặc điểm của bản đồ tư duy BĐTD là một công cụ tổ chức tư duy nền tảng, được miêu tả bằng sự kết hợp giữa từ ngữ, hình ảnh, đường nét, màu sắc phù hợp với cấu trúc, hoạt động, chức năng của não bộ và giúp con người khai thác tiềm năng vô tận của bộ não .BĐTD được phân loại dựa vào mục đích và nội dung kiến thức dạy - học như: bản đồ tư duy theo đề cương, bản đồ tư duy theo chương, bản đồ tư duy theo bài học và bản đồ tư duy theo đoạn văn. Với những tính năng ưu việt, BĐTD chính là phương pháp dễ nhất để chuyển tải thông tin vào bộ não của con người rồi đưa thông tin ra ngoài bộ não. Nó là phương tiện ghi chép đầy sáng tạo và vô cùng hiệu quả không chỉ trong ngành giáo dục mà còn rất nhiều lĩnh vực khác. Tất cả các bản đồ tư duy đều có cấu trúc giống nhau và có một số đặc điểm như sau: 8
20. Ở vị trí trung tâm BĐTD là một hình ảnh hay một từ khóa thể hiện một ý tưởng hay khái niệm chủ đạo. Từ ý trung tâm hay hình ảnh trung tâm tỏa ra các nhánh chính, ta gọi là nhánh cấp 1, từ các nhánh chính lại có sự phân nhánh đến các nhánh gọi là nhánh cấp 2 để nghiên cứu sâu hơn. Cứ thế, sự phân nhánh cứ tiếp tục và các khái niệm hay hình ảnh luôn được kết nối với nhau tạo ra một “bức tranh tổng thể” mô tả về ý trung tâm một cách đầy đủ và rõ ràng. Khi sử dụng công cụ BĐTD để ghi chép, người đọc có thể dễ dàng nhận thấy sự liên kết các ý tưởng dựa trên mối liên hệ của bản thân chúng, nhờ vậy BĐTD có thể bao quát được các ý tưởng trên một phạm vi sâu rộng mà một bản liệt kê ý tưởng thông thường không thể làm được. 1.1.1.3. Cách đọc bản đồ tư duy Theo Đặng Thị Thu Thủy [27]: Cấu trúc của BĐTD không xuất phát từ trái sang phải và từ trên xuống dưới theo kiểu truyền thống. Thay vào đó, BĐTD được vẽ, viết và đọc theo hướng bắt nguồn từ trung tâm di chuyển ra phía ngoài và sau đó là theo chiều kim đồng hồ. Các mũi tên xung quanh BĐTD ở hình 1.1 chỉ ra cách đọc thông tin trong bản đồ và các số thứ tự cũng chính là thứ tự ghi và đọc các thông tin trong đó. Hình 1.1. Cách đọc bản đồ tư duy Bốn kết cấu chính I, II, III, IV trong BĐTD phía trên được gọi là nhánh chính. BĐTD này có bốn nhánh chính vì nó có bốn tiêu đề phụ. Số tiêu đề phụ là số nhánh chính. Đồng thời, các nhánh chính của BĐTD được đọc theo chiều kim đồng hồ, bắt nguồn từ nhánh I tới nhánh II, rồi nhánh III, và cuối cùng là nhánh IV. Các từ khóa được viết và đọc theo hướng từ trên xuống dưới. 9
21. 1.1.1.4. Cách vẽ bản đồ tư duy * Công cụ vẽ bản đồ tư duy Có hai cách vẽ BĐTD: Vẽ bằng tay hoặc bằng phần mềm máy tính. Nếu vẽ bằng tay thì người học sử dụng bút chì màu, phấn, tẩy, vẽ trên giấy, bìa, bảng phụ, Nếu vẽ bằng phần mềm người học có thể sử dụng các phần mềm bản đồ tư duy như: bản miễn phí ConceptDraw MINDMAP 5 Professional, Mindjet MindManager Pro7, FreeMind, MindManager, Buzan’s iMindMap hoặc vẽ bằng chương trình Microsoft Word. Đối với học sinh phổ thông thì vẽ BĐTD bằng tay sẽ dễ dàng và thiết thực hơn cho việc học. * Các bước vẽ BĐTD Theo Trần Đình Châu, Đặng Thị Thu Thuỷ, BĐTD được lập theo các bước sau [7]: Bước 1: Chọn từ trung tâm (còn gọi là từ khóa). Từ trung tâm là tên của một bài hay một chủ đề hay một nội dung kiến thức cần khai thác. Khi vẽ HS có thể sử dụng hình vẽ, màu sắc mà các em thích để làm nổi bật chủ đề. Bước 2: Vẽ các tiêu đề phụ (nhánh cấp 1). Nội dung của các tiêu đề phụ chính là các nội dung kiến thức cơ bản của một bài học hoặc một đơn vị kiến thức nào đó của bài học. Những nội dung kiến thức này sẽ góp phần làm sáng tỏ nội dung của chủ đề chính ở trung tâm. HS vẽ thêm các tiêu đề phụ bàng hình ảnh hoặc chữ xung quanh tiêu đề trung tâm, lưu ý cách bố trí và sử dụng màu sắc. Tiêu đề phụ nên được vẽ theo hướng chéo góc để nhiều nhánh phụ khác có thể vẽ tỏa ra một cách dễ dàng. Bước 3: Trong từng tiêu đề phụ, vẽ thêm các ý chính và các chi tiết hỗ trợ (nhánh cấp 2,3 ). Sau khi vẽ các tiêu đề phụ, HS xác định những nội dung kiến thức hỗ trợ cho nội dung của các tiêu đề phụ đó rồi tiến hành vẽ thêm các ý chính và các chi tiết hỗ trợ. Trong khi vẽ HS chỉ nên tận dụng các từ khóa và hình ảnh. Mỗi từ khóa, hình ảnh nên được vẽ trên một đoạn gấp khúc riêng trên nhánh. 10
22. Bước 4: Hoàn thiện BĐTD. Học sinh có thể vẽ thêm hình ảnh và sử dụng màu sắc giúp các ý quan trọng thêm nổi bật, bổ sung các liên kết cần thiết để hoàn thiện BĐTD. Có thể tóm lược cách vẽ bản đồ tư duy bằng một BĐTD như sau: Hình 1.2: Cách vẽ bản đồ tư duy * Nguyên tắc vẽ bản đồ tư duy Để sử dụng công cụ BĐTD một cách có kết quả, trong quá trình lập và sử dụng BĐTD, cần tuân thủ theo các nguyên tắc sau: Nhấn mạnh, liên kết và mạch lạc. Nhấn mạnh có tác dụng tăng trí nhớ và đẩy mạnh sự sáng tạo. Mọi kỹ thuật để nhấn mạnh đều có thể được dùng để liên kết, và ngược lại. Muốn đạt hiệu quả nhấn mạnh tối ưu trong BĐTD hãy sử dụng hình ảnh, màu sắc, kích cỡ của chữ viết một cách thích hợp để thu hút sự tập trung của mắt và não. Liên kết tạo ra mối liên hệ giữa các kiến thức thành phần trong một chủ đề thống nhất có vai trò tăng trí nhớ và tính sáng tạo của HS. Việc dùng kí hiệu để liên kết là quy tắc khá quan trọng. Khi dùng kí hiệu, các mối liên kết giữa các bộ phận trong cùng một trang trong BĐTD sẽ dễ dàng được tìm thấy bất kể chúng xa hay gần nhau. Có thể kí hiệu bằng dấu thập chéo, vòng tròn, tam giác, gạch dưới hay những kí hiệu phức tạp hơn Kí hiệu cũng giúp tiết kiệm thời gian. 11
23. Mạch lạc: Sự diễn đạt sáng sủa, dễ nhìn của BĐTD cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hứng thú và giúp cho việc ghi nhớ trở nên dễ dàng hơn đối với người học. Một ghi chú viết vẽ nghệch ngoạc sẽ gây trở ngại nhiều hơn là giúp cho trí nhớ vì nó đi ngược lại bản tính liên kết của tư duy và hạn chế tư duy mạch lạc. 1.1.1.5. Ưu điểm của cách ghi chép bằng BĐTD BĐTD là một công cụ thể hiện tư duy nền tảng, có thể miêu tả nó là một kỹ thuật hình họa với sự kết hợp giữa từ ngữ, hình ảnh, màu sắc, đường nét phù hợp với cấu trúc, hoạt động và chức năng của bộ não giúp con người khai phá tiềm năng vô tận của bộ não. Nó được coi là sự lựa chọn cho trí óc hướng tới lối suy nghĩ mạch lạc. Tony Buzan là người đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu tìm ra hoạt động của bộ não. Theo Tony Buzan “một hình ảnh có giá trị hơn cả ngàn từ ” và “màu sắc cũng có tác dụng kích thích não như hình ảnh. Màu sắc mang đến cho BĐTD những rung động cộng hưởng, mang lại sức sống và năng lượng vô tận cho tư duy sáng tạo”[29, tr.98]. Khi sử dụng công cụ BĐTD để ghi chép, người đọc có thể dễ dàng nhận thấy sự liên kết các ý tưởng dựa trên mối liên hệ của bản thân chúng, nhờ vậy BĐTD có thể bao quát được các ý tưởng trên một phạm vi sâu rộng mà một bản liệt kê ý tưởng thông thường không thể làm được. 1.1.1.6. Các ứng dụng của bản đồ tư duy trong dạy học a. Bản đồ tư duy hỗ trợ hoạt động dạy Ngoài việc giúp học sinh làm quen với lý thuyết và thực hành BĐTD, người GV còn có thể sử dụng BĐTD theo nhiều cách thực tế để làm cho việc dạy học dễ dàng, lý thú hơn. * Lập dàn ý cho bài giảng Dùng BĐTD làm dàn ý cho bài giảng cho phép GV có cái nhìn tổng quát về chủ đề. Nhờ có những đặc tính hỗ trợ trí nhớ, BĐTD cho phép GV chỉ cần xem lướt qua trước khi lên lớp là có thể nắm bắt được trọng tâm. Nó giúp GV 12
24. có khả năng duy trì sự cân đối, sinh động cho một bài giảng với bố cục rõ ràng, hợp lý của một bài thuyết trình. Hơn nữa, BĐTD còn cho phép GV giảng bài theo đúng thời gian quy định, hoặc nếu thời gian thay đổi vì một lý do nào đó thì GV cũng có thể chỉnh sửa cho bài giảng dài hơn hay ngắn đi theo yêu cầu. * Xây dựng các kế hoạch cho năm học - Kế hoạch cho năm: Giáo viên có thể dùng BĐTD để có cái nhìn tổng quát về chương trình học của năm, bao gồm các học kỳ và hình thức bài học phải dạy. - Kế hoạch cho từng chương: Đây là một phần của kế hoạch hàng năm, thường có dạng BĐTD nhỏ hơn, và được phát triển từ một hay nhiều nhánh trong chương trình cho năm. Kế hoạch của học kỳ có thể cho thấy chủ đề và thứ tự giảng dạy mà GV sẽ theo trong quá trình. - Kế hoạch cho mỗi bài học (giáo án): Ghi lại những chi tiết cụ thể về bài học như thời gian bắt đầu và kết thúc, phòng học, chủ đề giảng b. Bản đồ tư duy hỗ trợ hoạt động học Trong thời đại bùng nổ thông tin như hiện nay, HS cần phải tiếp thu một lượng kiến thức đồ sộ. Vì vậy, để tiếp nhận lượng thông tin lớn một cách có hiệu quả nhất thì BĐTD với những đặc tính của nó sẽ giúp HS làm tốt công việc trên. Dễ dàng nhận thấy với cách ghi chú thông thường, hoạt động học thường gặp các bất lợi sau: - Các từ khóa bị chìm khuất. Từ khóa truyền tải các ý tưởng quan trọng, giúp ta nhớ tới những ý tưởng liên kết khi đọc hay nghe thấy nó. Theo lối ghi chú thông thường, những từ khóa thường rải ra trên nhiều trang giấy và bị chìm khuất trong một rừng chữ không quan trọng bằng. Điều này trở thành trở ngại khi bộ não tìm mối liên kết có ích giữa các khái niệm trọng tâm. - Khó nhớ nội dung. Các ghi chú bằng một màu đơn điệu dễ gây nhàm chán thị giác, khiến não khước từ và bỏ quên chúng đi. 13
25. - Lãng phí thời gian vì có thể ghi chú cả những cái không cần thiết, hoặc buộc ta phải đọc đi đọc lại những ghi chú không cần thiết - Không kích thích não sáng tạo. Ghi chép theo BĐTD khắc phục được các hạn chế trên, tạo điều kiện thuận lợi cho lĩnh hội kiến thức và rèn luyện kĩ năng tư duy theo định hướng. 1.1.2. Phương pháp thực nghiệm 1.1.2.1. Phương pháp thực nghiệm trong khoa học Vật lí a. Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm trong khoa học Vật lí Thời cổ đại, khoa học chưa phân ngành, chưa tách khỏi triết học.Xã hội gồm 2 giai cấp: chủ nô và nô lệ. Các nhà “hiền triết” thuộc giai cấp chủ nô cho rằng: có thể dùng suy lí, tranh luận để tìm ra chân lý. Vì vậy họ đã thay thế những mối quan hệ giữa sự vật , hiện tượng có thật trong tự nhiên (nhưng mình chưa biết) thành những mối quan hệ do mình tưởng tượng ra một cách chủ quan. Mặc khác, thời trung thế kỷ, giáo hội Gia tô có một địa vị tối cao . Giáo hoàng Pôn II (thế kỉ XV) chủ trương:”giáo hội phải tiêu diệt khoa học vì khoa học là kẻ thù của tôn giáo”. Kết quả Bêcơn bị tù hơn 20 năm, Brunô bị thiêu sống vì dám đưa ra những luận cứ khoa học không thuận lợi cho tôn giáo thời đó. Đến thế kỉ XVII , Galilê cho rằng những cuộc tranh luận suông như thế là vô bổ, không đi đến một kết luận khoa học , muốn hiểu biết những thuộc tính của sự vật , hiện tượng từ thiên nhiên thì phải quan sát thiên nhiên, phải làm cho thiên nhiên bộc lộ ra những thuộc tính đó một cách quy luật và khách quan chứ không tuân theo ý muốn chủ quan của con người hoặc thần linh nào cả.Galilê xây dựng một pp nghiên cứu mới là PPTN (trước đã có Archimède và Rôgiơ đã đề cao thực nghiệm nhưng chưa đưa ra thành phương pháp),ông cho rằng các kết luận khoa học đều phải được thực nghiệm kiểm chứng mới có giá trị. Sau Galile nhà bác học Newton đã hình thành được các định luật tổng quát của tự nhiên và giải thích được gần như tất cả các bài toán khoa học vào thời của ông. Newton còn đi xa hơn việc chỉ đưa ra các quy tắc cho lý luận, ông đã miêu tả cách áp dụng chúng trong việc giải quyết một bài toán cụ thể. Ông trình bày bốn quy tắc của lý luận khoa học: 14