SKKN Phát triển cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức Vật lí thông qua trải nghiệm tự thiết kế các sản phẩm sau khi học chủ đề “Động lượng” – GDPT 2018

PHẤN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Lí do chọn đề tài.
Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (tháng 8/2015) Của Bộ GD&ĐT cũng đã nhấn mạnh “Đa dạng hóa hình thức học tập” coi trọng cả dạy học trên lớp và các hoạt động xã hội, TNST sáng tạo, tập dượt nghiên cứu khoa học. Phối hợp chặt chẽ giáo dục nhà trường giáo dục gia đình và giáo dục xã hội. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong các hoạt động giáo dục.
Ưu thế của giáo dục TNST trong phát triển tư duy đã được nhiều nhà khoa học chứng minh. Herman Ebbinghaus – nhà vật lí học người Đức, người đi tiên phong trong nghiên cứu thực nghiệm và trí nhớ đã chỉ ra rằng nếu tỷ lệ tiếp thu của bạn (từ một bài giảng) là 100% vào ngày thứ nhất thì tới ngày thứ hai, con số ấy sẽ giảm đi đáng kể từ 50-80% và cứ thế đến khi chỉ còn 2-3% vào ngày cuối cùng của tháng. Tương tự như vậy, theo William Glasser, chúng ta chỉ học được 10% từ việc đọc, 20% từ việc nghe (từ người khác). Trong khi đó, ông cho rằng 80% kiến thức chúng ta tiếp thu được là thông qua việc TNST thực tế.
Hoạt động nhận thức của con người tuân theo quy luật nhận thức của triết học duy vật biện chứng: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn- đó là con đường nhận thức chân lí, của sự nhận thức thực tại khách quan” (VI. Lênin). Quá trình nhận thức Vật lí học cũng không vượt ra ngoài quy luật đó, bởi vật lí học là một nghành khoa học thực nghiệm, từ sự quan sát sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan, các nhà khoa học xây dựng giả thuyết, tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng các giả thuyết và rút ra kết luận. Do đó hoạt động TNST Vật lí với hình thức tự thiết kế các sản phẩm giúp trực quan sinh động, tạo niềm tin ý chí, phát triển tư duy, khả năng nhận thức của HS, góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
Cơ học, nền tảng của Vật lí học, được manh nha đầu tiên trong quá trình phát triển của vật lí học. Với các hoạt động săn bắn, hái lượm của thời kì nguyên thủy, các ngành sản xuất nhỏ, rồi đến các cuộc cách mạng công nghiệp…đã hình thành nên một nền Vật lí đa lĩnh vực. Trong cơ học, các định luật bảo toàn luôn đóng một vai trò trọng tâm. Định luật bảo toàn năng lượng luôn đúng trong mọi lĩnh vực, riêng định luật bảo toàn động lượng là một trường hợp riêng có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. Việc ứng dụng định luật bảo toàn động lượng vào cuộc sống rất phổ biến như: Chuyển động của tên lửa, máy bay phản lực, hiện tượng giật lùi của khẩu đại bác hay báng súng khi bắn, chuyển động của vi sinh vật như bạch tuộc…Cho nên, với định luật bảo toàn động lượng, việc tiến hành các sản phẩm TNST rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, khi học chương “Động lượng”, một số không ít HS thường cảm thấy kiến thức nhàm chán, lí thuyết khó, niềm tin về định luật bảo toàn động lượng chưa thuyết phục, kết quả đạt được chủ yếu vận dụng công thức giải bài tập… các em chưa tự kiểm chứng bằng thực nghiệm, chưa thấy được ý nghĩa tuyệt vời của định luật.

Trong thực tế, tại trường THPT hiện nay, Bộ GDĐT đã triển khai rất nhiều đợt tập huấn về phương pháp dạy học tích cực qua LMS như: PP bàn tay nặn bột, PPDH nhóm, PPDH theo trạm, PPDH đóng vai…tập huấn trực tiếp về các hoạt động NGLL, TNST sáng tạo, Stem…nhưng tần suất GV áp dụng vào thực tế còn rất ít, thậm chí có GV chưa từng thực hiện. Với lí do ngại thay đổi, ngại tìm tòi… Riêng bộ môn vật lí, GV gặp khó khăn trong tiến trình thực hiện thí nghiệm vì tốn nhiều thời gian, tốn kém, đặc biệt các sản phẩm tự thiết kế thường khó làm, ít thẩm mỹ, độ chính xác không cao do nhiều yếu tố không đảm bảo và đáp ứng điều kiện chuẩn.
Xuất phát từ thực trạng nói trên tôi đề xuất đề tài nghiên cứu “Phát triển cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức Vật lí thông qua trải nghiệm tự thiết kế các sản phẩm sau khi học chủ đề “Động lượng””.
2. Mục đích nghiên cứu.
Mục đích của đề tài là nhằm giải quyết những vấn đề sau:
– Điều tra thực trạng GV sử dụng, HS được học phương pháp TNST trong dạy học vật lí ở trường THPT hiện nay.
– Điều tra tính cấp thiết và khả thi của đề tài.
– Hiểu về giáo dục TNST và tầm quan trọng của nó.
– Đề xuất một số TNST trong chương trình Vật lí lớp 10 và lớp 11- Chương trình giáo dục 2018.
– Tổ chức dạy học TNST chuyên đề “Động lượng”. Phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh.
– Tạo ra sản phẩm làm nguồn học liệu cho các năm học tiếp theo.
3. Đối tượng nghiên cứu:
– Hoạt động TNST trong giảng dạy vật lí.
– Chuyên đề “Động lượng” sách giáo khoa Vật lí 10- Chương trình giáo dục 2018.
– HS và các năng lực đặc thù của HS.
– Máy tính với phần mềm Data Studio.
– Bộ thí nghiệm đệm không khí.
– Các sản phẩm TNST.
4. Phương pháp nghiên cứu:
-Phương pháp lí thuyết: Nghiên cứu lí luận dạy học hiện đại, các phương pháp dạy học tích cực, các thông tư, văn bản chỉ đạo của Bộ GDĐT, các văn kiện đại hội Đảng, sách giáo khoa, các phần mềm dạy học.
– Phương pháp thực hành: Bố trí, lắp ráp, cải thiện các sản phẩm thí nghiệm, tổ chức hoạt động nhóm…
– Phương pháp thực nghiệm, điều tra, khảo sát, phân tích, tổng hợp, thống kê, tham khảo và phát triển sáng kiến từ kinh nghiệm giảng dạy của bản thân, học hỏi kinh nghiệm từ đồng nghiệp, từ tạp chí nghiên cứu giáo dục, mạng Internet…Phương pháp chuyển giao nhiệm vụ cho HS.
5. Phạm vi nghiên cứu:
– Về nội dung: Đề tài tập trung nghiên cứu 3 giải pháp, trong đó 1 giải pháp chung cho nội dung chương trình vật lí 10, vật lí 11 và 2 giải pháp cho hoạt động TNST ở chủ đề “ Động lượng” trong chương trình giáo dục tổng thể Vật lí 10, áp dụng tại trường THPT Đô Lương 1 và các trường THPT trên địa bàn nơi tôi công tác.
– Về thời gian: Thời gian nghiên cứu từ ngày 1/6/2022 đến ngày 15/4/2022
6. Tính mới, cải tiến, đóng góp mới của đề tài.
– Sử dụng sự hỗ trợ máy tính với phần mềm Data Studio với kết quả cho ra đồ thị vận tốc chuyển động các vật trước và sau va chạm, bảng số liệu về thời gian và vận tốc của các vật va chạm, kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng một cách chân thực, rõ ràng hơn so với thực hành đo, ghi chép số liệu sau đó tính toán đưa ra kết quả của HS.
– HS TNST cải tiến được nhiều phương án thí nghiệm kiểm chứng định luật mà tiết thực hành ở sách giáo khoa chỉ nêu ra hai phương án. Bên cạnh đó, còn tạo điều kiện cho HS tiếp cận được công nghệ số trong dạy học.
– Các sản phẩm TNST chế tạo mô hình xe chạy bằng phản lực, mô hình tên lửa được cải tiến giúp hiện tượng rõ ràng hơn, mang đến niềm yêu thích và những ấn tượng khó quên cho HS.
Phần II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương I. Cơ sở lí luận và thực tiễn
I. Cơ sở lí luận
I.1. Hoạt động nhận thức của HS trong dạy học.
Nhận thức là một quá trình phản ánh hiện thực khách quan bởi con người, là quá trình sáng tạo tri thức trong bộ óc con người. Nhờ có nhận thức, con người mới có được ý thức về thế giới. Việc nhận thức thế giới của con người có thể đạt đến trình độ khác nhau từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp. Mức độ thấp ban đầu là nhận thức lí tính bao gồm: Cảm giác, tri giác và biểu tượng, trong đó con người phản ánh vào não những biểu hiện bên ngoài của sự vật khách quan, những cái đang trực tiếp tác động vào giác quan. Mức độ cao còn gọi là nhận thức lý tính hay còn gọi là tư duy, lúc này con người phản ánh vào não những thuốc tính bên trong của sự vật, những mối quan hệ có tính quy luật. Dựa trên những dữ liệu cảm tính, con người tổ chức các hoạt động phân tích, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa đưa ra các tính chất chủ yếu đối với hiện tượng và hình thành khái niệm. Đến đây, con người tư duy bằng khái niệm.
Như vậy tư duy là mức độ cao của nhận thức, được hình thành và phát triển trong quá trình nhận thức tích cực của chính người đó. Là quá trình hoạt động trí tuệ, tư duy xác lập những mối quan hệ các tri thức về thực tại và xây dựng tri thức mới. Tư duy là sự phản ánh khái quát và gián tiếp hiện thực khách quan.
Theo lí thuyết “vùng phát triển gần” của Vư gôt xki thì: Chỗ tốt nhất của sự phát triển trẻ em vùng phát triển gần. Vùng đó là khoảng cách giữa trình độ hiện tại của HS và trình độ phát triển cao hơn cần vươn tới. Do đó trong dạy học, GV cần có các phương pháp thích hợp để đưa HS vào hoàn cảnh phải tư duy.
Quá trình nhận thức của người học: Người học có thể học thông qua việc tham gia vào các hoạt động tại một môi trường cụ thể. Các hoạt động đó sẽ đem lại những kinh nghiệm học tập nhất định, kinh nghiệm học tập sẽ cung cấp những điều cơ bản cho việc định hướng quan sát, dự đoán hiệu quả, đây là những căn cứ để tích lũy tri thức, hình thành dần khái niệm trừu tượng. Sau đó khái niệm trừu tượng có thể được tích cực thử nghiệm để lần lượt tạo ra những kinh nghiệm học tập mới. Quá trình này được lặp đi, lặp lại nhưng không trùng lên nhau mà theo đường xoáy trôn ốc và mở rộng. Sau một thời gian học tập thì số lượng khái niệm được tăng lên, nội hàm khái niệm cũng được tường minh dần dần.
Tuy nhiên, cũng cần phân biệt quá trình nhận thức của HS với quá trình nhận thức của các nhà khoa học là khác nhau. HS nhận thức là tìm lại cho mình những cái có sẵn trong sách vở, tài liệu. Điều quan trọng là HS phải “tự khám phá lại”, để có thói quen làm công việc khám phá đó trong hoạt động thực tiễn sau này. Hoạt động khoa học là sáng tạo, do đó không hy vọng HS nhờ áp dụng các phương pháp khoa học mà có được sáng tạo lớn như các nhà khoa học, chỉ muốn các em làm
quen với với cách suy nghĩ khoa học, tạo ra những yếu tố ban đầu của hoạt động sáng tạo.
Hoạt động nhận thức của HS hiện nay thay đổi nhiều so với trước đây. Nhờ sự phát triển công nghệ số, các ứng dụng trí tuệ nhân tạo… mà HS bây giờ chủ động và sáng tạo hơn, các em đã có sẵn nhiều kiến thức cũng như kĩ năng trước khi đến lớp. Vì vậy, vấn đề giao nhiệm vụ cho HS thì việc tiếp nhận là nhẹ nhàng và có nhiều điểm sáng tạo.
I.2. Giáo dục TNST và tầm quan trọng của hoạt động giáo dục TNST.
I.2.1. TNST và giáo dục TNST là gì?
TNST là quá trình nhận thức, khám phá đối tượng bằng việc tương tác với đối tượng thông qua các thao tác vật chất bên ngoài (nhìn, sờ, nếm, ngửi…) và các quá trình tâm lý bên trong (chú ý, ghi nhớ, tư duy, tưởng tượng). Thông qua đó, chủ thể có thể học hỏi, tìm tòi, sáng tạo, tiếp thu, tích lũy được những kinh nghiệm cho bản thân và hoàn thiện các kĩ năng trong cuộc sống.
Giáo dục TNST, hiểu một cách đơn giản, là quy trình ‘học thông qua thực nghiệm’. Nói một cách cụ thể hơn, quy trình này bắt đầu với việc thực hành, thực nghiệm và sau đó người học phân tích, suy ngẫm về sự TNST và kết quả của sự TNST đó. Quy trình này giúp HS củng cố kiến thức, hình thành và phát triển các phẩm chất, năng lực, kỹ năng, hành xử mới và thậm chí là cách tư duy mới.
Giáo dục TNST là phương pháp khuyến khích người học khám phá, thử nghiệm trực tiếp với kiến thức, hình thành các khái niệm và đưa ra các phân tích, kết luận của bản thân về kiến thức ấy. Trong đó, GV chỉ đóng vai trò là người định hướng, định hình nên hành vi tích cực cho người học.
Học tập TNST là học thông qua thực hành – người học là người tham gia tích cực trong quá trình giáo dục, không phải là nhân chứng thụ động. Trong học tập TNST, nội dung, ý tưởng hoặc khái niệm được học phải có sự liên quan đến cá nhân người học. Bất kỳ hoạt động nào cũng phải tạo nên những phản ứng, cảm xúc mạnh mẽ cho người học (hãy nghĩ về cảm xúc mạnh mẽ nhường nào đồi với một đứa trẻ để chúng có thể khiến nó tự nguyện ngã xe thêm 20 lần để hiểu thế nào là đạp xe?). Toàn bộ quá trình này sau đó sẽ thúc đẩy phản hồi, thay đổi và hành động – dưới hình thức các kỹ năng, thái độ, tư duy hoặc thực hành mới.
I.2.2. Tầm quan trọng của hoạt động giáo dục TNST.
Phương pháp giáo dục TNST được xem là có nhiều điểm ưu việt so với phương pháp giáo dục truyền thống (chủ yếu tập trung vào việc cung cấp kiến thức/thông tin và truyền tải thông tin qua các bài giảng). Học thông qua thực hành là quá trình HS học từ kinh nghiệm của chính mình thông qua việc tiếp xúc trực tiếp với học liệu, vật chất, đối tượng khác với việc học thông qua đọc một cuốn sách tức là thông qua kinh nghiệm của người khác được đúc kết lại bằng văn bản.