SKKN Xây dựng và sử dụng bài tập nghịch lí, ngụy biện trong dạy học và kiểm tra đánh giá phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh

A. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Năng lực tư duy logic là thuộc tính tính tâm lí cá nhân cho phép cá nhân thực hiện được các thao tác tư duy (phương pháp phân tích – tổng hợp) để tư duy theo đúng các quy luật, quy tắc, nguyên tắc, phạm trù của logic học, giải quyết được các vấn đề nhờ thực hiện thành công các quá trình suy luận. Các thao tác tư duy logic góp phần quan trọng vào việc hình thành các năng lực chuyên biệt của môn Vật lí như năng lực sử dụng kiến thức Vật lí, năng lực thực nghiệm, năng lực trao đổi thông tin, năng lực cá thể.
Nghịch lí là những gì trái với tự nhiên hoặc những điều hiển nhiên đã được công nhận. Bài tập nghịch lí về Vật lí là những bài tập chứa đựng các yếu tố nghịch lí (yếu tố trái ngược, không phù hợp với các kiến thức Vật lí hoặc không phù hợp với thực nghiệm/thực tế).
Ngụy biện là việc sử dụng các lập luận một cách sai lầm, có ý vi phạm các quy tắc logic trong suy luận một cách tinh vi, có ý nhằm mục đích đánh lạc hướng người nghe, người đọc, làm cho họ nhầm tưởng cái sai là đúng và cái đúng là sai. Bài tập ngụy biện về Vật lí là bài tập xây dựng các ngụy biện, chủ yếu dựa trên các sai lầm của người học về nhận thức, vận dụng kiến thức Vật lí hoặc sai lầm về vận dụng các quy tắc logic, yêu cầu người học chỉ ra được sai lầm trong lập luận. Trong các bài tập nghịch lí thường có yếu tố ngụy biện, ngụy biện để đi đến Vật lí.
Các bài tập nghịch lí và ngụy biện có đặc điểm chung là các sai lầm được ẩn dấu một cách tinh vi, nếu chỉ nhìn nhận một cách hình thức thì không nhận ra được, cần phải xem xét, phân tích cặn kẽ, có luận cứ, luận chứng khoa học đầy đủ, chính xác thì mới hóa giải được nghịch lí/ngụy biện đó. Ưu điểm nổi trội của dạng bài tập này là khả năng phát triển tư duy độc lập và phản biện của người học khi họ được đặt vào các tình huống để phê phán, phản biện, phát hiện sửa chữa cái sai để nhận thức và thực hành cái đúng một cách tích cực chủ động. Từ đó hình thành kĩ năng xây dựng lập luận sắc sảo trên cơ sở phê phán những lập luận sai trong đề bài, qua đó kích thích tư duy, hứng thú của người học.
Khi sử dụng bài tâp nghịch lí và ngụy biện vào dạy học chương trình Vật lí lớp 10, chúng tôi nhận thấy tính hiệu quả thực tế mà dạng bài tập này mang lại đó là giúp học sinh rèn luyện và phát triển tốt các kĩ năng như trình bày một vấn đề, phân tích vấn đề, xây dựng được chuỗi suy luận hợp logic và tổng hợp, giải quyết thành công nhiệm vụ học tập. Vì vậy đã góp phần phát triển tốt năng lực tư duy logic cho học sinh, đồng thời mang lại hiệu quả cao trong dạy học Vật lí. Trong phần “Động học và động lực học – Vật lí 10” có rất nhiều đơn vị kiến thức liên quan có thể xây dựng các bài tập nghịch lí, ngụy biện. Vì vậy để nâng cao hiệu quả dạy học Vật lí lớp 10, chúng tôi chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng bài tập nghịch lí, ngụy biện trong dạy học và kiểm tra đánh giá phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh”.
2. Mục đích nghiên cứu
– Phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh thông qua dạy học bài tập nghịch lí, ngụy biện phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10.
– Tạo hứng thú học tập của học sinh đối với môn Vật lí.
– Nâng cao chất lượng giáo dục môn Vật lí, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nhà trường.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
– Đối tượng: Quá trình dạy học Vật lí, năng lực tư duy logic, bài tập nghịch lí, ngụy biện về Vật lí.
– Phạm vi nghiên cứu: phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10.
4. Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp nghiên cứu lý luận.
– Phương pháp điều tra, khảo sát.
– Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
– Phương pháp thống kê toán học, xử lí các số liệu khảo sát, thực nghiệm.
5. Những đóng góp mới của đề tài.
– Hệ thống hóa cơ sở lí luận về phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh thông qua các bài tập nghịch lí và ngụy biện.
– Xây dựng được các bài tập nghịch lí, ngụy biện phục vụ dạy học, kiểm tra đánh giá phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10 có câu hỏi định hướng tư duy kèm theo.
– Thiết kế được một số hoạt động dạy học phần: “Động học và Động lực học”- Vật lí 10 có sử dụng bài tập nghịch lí, ngụy biện nhằm phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh.
6. Cấu trúc của đề tài:
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và phần khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất theo yêu cầu của công văn số 267/SGDĐT-CTTT-GDTX ngày 15 tháng 2 năm 2023, sáng kiến gồm ba chương:
Chương 1: Phát triển năng lực tư duy logic bằng bài tập nghịch lí, ngụy biện trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông.
Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nghịch lí, ngụy biện vào dạy học phần: “Động học và Động lực học” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tư duy logic cho học sinh.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
B. NỘI DUNG CHƯƠNG 1:
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC BẰNG BÀI TẬP NGHỊCH LÍ, NGỤY BIỆN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.1. Năng lực tư duy logic của học sinh trong học tập Vật lí.
1.1.1. Khái niệm
Năng lực tư duy logic là thuộc tính tâm lí cá nhân cho phép cá nhân thực hiện được các thao tác tư duy (phương pháp phân tích – tổng hợp) để tư duy theo đúng các quy luật, qui tắc, nguyên tắc, phạm trù của logic học, giải quyết được vấn đề nhờ thực hiện thành công quá trình suy luận.
1.1.2. Biểu hiện của năng lực tư duy logic trong học tập Vật lí
Đối với dạy học Vật lí, trong quá trình lĩnh hội kiến thức, kĩ năng mới, năng lực tư duy logic của người học thể hiện qua các kĩ năng:
– Trình bày (ngôn ngữ nói) câu trả lời đúng, với lập luận chặt chẽ đối với các câu hỏi của giáo viên. Đặt câu hỏi trúng, rõ, gọn cho giáo viên hoặc chất vấn bạn bè khi thảo luận.
Trong hoạt động vận dụng kiến thức, kĩ năng Vật lí, năng lực tư duy logic của người học thể hiện qua các kĩ năng:
– Giới thiệu một vấn đề về Vật lí (bài tập, câu hỏi, tình huống có vấn đề về Vật lí) bằng ngôn ngữ nói, viết, mô hình hóa đảm bảo đúng, ngắn gọn, rõ ràng, chặt chẽ.
– Phát hiện vấn đề trong bài toán nghịch lí và ngụy biện, các bài toán thiếu, thừa, sai dữ kiện.
– Phân tích vấn đề, xác định được dữ kiện và ẩn số, phân tích hiện tượng phức tạp thành các hiện tượng đơn giản, so sánh với hiện tượng tương tự, tìm được cách thức giải quyết vấn đề, nêu tường minh con đường giải quyết vấn đề.
– Xây dựng chuỗi suy luận hợp lí logic theo phương pháp phân tích (đi từ ẩn số đến các dữ kiện) hoặc theo phương pháp tổng hợp (đi từ dữ kiện đến ẩn số).
– Giải được các bài tập định tính với chuỗi lập luận đúng, mạch lạc, rõ ràng, ngắn gọn.
– Giải quyết thành công các nhiệm vụ học tập (bài tập, dự án học tập, báo cáo thí nghiệm, chuyên đề học tập, bài kiểm tra, tiểu luận…), và trình bày kết quả bằng ngôn ngữ (nói,viết) đảm bảo tính chính xác, ngắn gọn, rõ ràng, phù hợp các quy tắc, quy luật logic.
– Phân tích, đánh giá đúng câu trả lời của bạn, có lí giải thuyết phục.
1.1.3. Đánh giá năng lực tư duy logic của người học trong dạy học Vật lí
Dựa vào các biểu hiện nêu trên của năng lực tư duy logic, có thể đánh giá năng lực tư duy logic của người học theo các tiêu chí, tương ứng với 4 mức độ được trình bày trong bảng sau:

2 Kĩ năng giới thiệu vấn đề/đề bài tập và phân tích vấn đề Lặp lại nguyên xi đề bài (không thoát lí tài liệu); Nêu dữ kiện, ẩn số chưa đầy đủ/sai Nêu được dữ kiện, ẩn số ( vẫn phụ thuộc tài liệu) Nêu được dữ kiện, ẩn số bằng ngôn ngữ nói và viết (tóm tắt) thoát li tài liệu Trình bày vấn đề bằng ngôn ngữ của bản thân kết hợp nói, viết, vẽ hình.

3 Kĩ năng xây dựng chuỗi suy luận logic Không lập luận Lập luận sơ sài, có từ 02 lỗi logic Lập luận đúng, còn 01 lỗi logic Lập luận đúng, chặt chẽ, không có lỗi logic

4 Kĩ năng đặt câu hỏi phát hiện vấn đề Không nêu được vấn đề/câu hỏi Tái hiện được vấn đề đã có Nêu được vấn đề mới Nêu được vấn đề mới và lập luận chặt chẽ

5 Kĩ năng phân tích/đánh giá câu trả lời Không đánh giá/đánh giá sai Đánh giá đúng, không phân tích Đánh giá đúng, phân tích tương đối đầy đủ Đánh giá đúng, phân tích ưu điểm, hạn chế đầy đủ

1.1.4. Biện pháp phát triển năng lực tư duy logic trong dạy học Vật lí.
Phát triển năng lực tư duy logi cho người học là nhiệm vụ quan trọng của dạy học nói chung, dạy học Vật lí nói riêng. Các biện pháp để học sinh phát triển được năng lực tư duy logic trong dạy học Vật lí bao gồm:
1.1.4.1. Tạo mọi điều kiện phát triển ngôn ngữ cho người học.
+ Giảng dạy các khái niệm, đại lượng, định luật Vật lí đảm bảo tính chính xác, đầy đủ và có hệ thống.
+ Tạo điều kiện để người học phát biểu thành lời như yêu cầu học sinh mô tả các hiện tượng Vật lí, phân tích, giải thích chúng, tìm trong các hiện tượng đang nghiên cứu những đại lượng đặc trưng và nêu được các định luật chi phối các hiện tượng.
+ Yêu cầu người học viết ra giấy câu trả lời miệng, tránh việc chỉ yêu cầu phát biểu lại nguyên văn các định nghĩa, định luật đơn thuần.
+ Khi giải bài tập Vật lí yêu cầu người học phân tích hiện tượng, phân tích dữ kiện, phân tích kết quả thu được.
+ Trong thực hành thí nghiệm, yêu cầu người học phát biểu mục đích, cách tiến hành, sơ đồ thí nghiệm, nhận xét kết quả thí nghiệm.
+ Trong ôn tập tổng kết, cần hệ thống hóa các kiến thức đã học theo một trình tự logic, chặt chẽ với cách trình bày đặc trưng như sử dụng bảng so sánh, sơ đồ bản đồ tư duy.
+ Luôn khuyến khích và kiên nhẫn lắng nghe ý kiến phát biểu của người học động viên ý kiến tranh luận từ các học sinh khác.
1.1.4.2. Rèn luyện kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và kĩ năng suy luận logic trong xây dựng kiến thức mới.
+ Sử dụng câu hỏi sao cho bắt buộc người học phải thực hiện các thao tác tư duy và suy luận logic. Câu hỏi là phương tiện dạy học truyền thống quan trọng không thể thiếu trong hoạt động dạy học, tuy nhiên không phải tất cả các loại câu hỏi đều bắt buộc người học thực hiện các thao tác tư duy. Nên cần có các thủ thuật khi sử dụng câu hỏi trong đàm thoại hướng tới phát triển năng lực tư duy logic của người học trong xây dựng kiến thức mới có một số điểm cần lưu ý như. Đặt câu hỏi khuyến khích học sinh đoán mò, lạm dụng câu hỏi khuyến khích trí nhớ thuần túy của học sinh, câu hỏi quá dài, gọi tên người học trước khi nêu câu hỏi, trả lời câu hỏi của người học khi biết một vài học sinh trong lớp có thể trả lời. Cho học sinh trả lời đồng thanh, không nhận xét đánh giá câu trả lời của học sinh.
Vì vậy nên đặt các câu hỏi thực sự khuyến khích tư duy, câu hỏi phù hợp với kinh nghiệm sống của người học, đặt câu hỏi theo trình tự (câu trả lời của câu hỏi thứ nhất là cơ sở cho câu hỏi thứ hai…). Đa dạng hóa độ khó của câu hỏi để phù hợp các đối tượng học sinh. Dành đủ thời gian cần thiết (cho đến khi có ít nhất một cánh tay giơ lên).
Tiếp tục với câu trả lời sai để dò tư duy, khuyến khích người học suy nghĩ về câu trả lời, cố gắng khai thác ý đúng trong câu trả lời để khuyến khích học sinh, đồng thời tiếp tục với câu trả lời đúng để dẫn dắt các câu trả lời khác. Gọi cả học sinh xung phong, học sinh không xung phong và học sinh không chú ý trả lời câu hỏi, khuyến khích học sinh nêu câu hỏi và nhận xét câu trả lời của bạn, viết mục tiêu và tóm tắt bài học dưới dạng câu hỏi.
+ Phân tích các câu trả lời của học sinh để chỉ ra được chỗ sai trong khi thực hiện các thao tác tư duy, suy luận logic và hướng dẫn cách sữa chữa.
Những sai lầm thường gặp là do không nhận ra những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng, không phát hiện ra những biến đổi bên ngoài của các sự vật, hiện tượng. Có khi học sinh không nhận ra được các dấu hiệu bên ngoài của sự vật, hiện tượng có quan hệ với các khái niệm trừu tượng nào của Vật lí, không phân biệt những biến đổi có tính ngẫu nhiên và những biến đổi có tính qui luật. Một số sai lầm khác như: Không nắm được những khái niệm, những định luật Vật lí cần thiết làm tiền đề khi xây dựng một phán đoán hay một suy luận; Không thực hiện phép suy luận phù hợp với các quy tắc, quy luật của logic học.
Để khắc phục những sai lầm trên giáo viên có thể sử dụng ba cách sau:
Cách thứ nhất: Bổ sung, ôn tập lại cho học sinh những kiến thức cần có đã được học.
Cách thứ hai: Tổ chức quan sát lại hiện tượng sau khi đã định hướng rõ hơn mục đích quan sát và kế hoạch quan sát.
Cách thứ ba: Yêu cầu tách chuỗi suy luận thành các đoạn để phát hiện chỗ đúng, chỗ sai trong từng đoạn.
+ Sử dụng suy luận quy nạp khoa học, suy luận diễn dịch, suy luận tương tự trong xây dựng kiến thức mới.
Sử dụng suy luận quy nạp khoa học trong xây dựng khái niệm, định luật Vật lí vừa phù hợp với đặc thù môn học, vừa có tác dụng về mặt phương pháp luận, học sinh được làm quen với quy nạp khoa học, qua đó dần từng bước hình thành kĩ năng suy luận quy nạp. Ví dụ có thể xây dựng các định luật Niu- tơn bằng khái quát hóa kết quả thí nghiệm.
Suy luận diễn dịch là đi từ cái chung đến cái riêng. Trong Vật lí học có rất nhiều kiến thức (khái niệm, định luật) là hệ quả của những định luật tổng quát hơn và hợp thức hóa các hệ quả để trở thành các kiến thức thường được sử dụng. Đây là một biện pháp để rèn luyện kĩ năng suy luận logic của học sinh. Ví dụ suy ra định luật Ôm cho toàn mạch từ định luật bảo toàn năng lượng.
Suy luận tương tự có nhiều cơ hội để sử dụng trong xây dựng kiến thức mới về Vật lí. Ví như hình thành khái niệm và các đại lượng đặc trưng cho từ trường trong sự so sánh tương tự với điện trường; Xây dựng các kiến thức về dao động điện từ, sóng điện từ, sóng ánh sáng sử dụng so sánh tương tự với dao động cơ, sóng cơ…
1.1.4.3. Bồi dưỡng năng lực tư duy logic trong giai đoạn vận dụng kiến thức.
+ Sử dụng bài tập định tính.
Bài tập định tính là bài tập mà khi giải không sử dụng các phép tính toán định lượng, chỉ cần sử dụng chuỗi suy luận logic có thể kết hợp với một vài phép tính đơn giản (có thể tính nhẩm được). Bài tập định tính thường được thể hiện theo các hình thức như bài tập định tính dưới dạng câu hỏi bằng lời, bài tập định tính thể hiện thông qua mô hình, đồ thị hình vẽ hay sơ đồ, kèm theo các câu hỏi khai thác thông tin. Ngoài ra bài tập định tính có những bài tập định tính thể hiện bằng thí nghiệm đơn giản và yêu cầu giải thích kết quả của thí nghiệm.
Các bước cơ bản giải bài tập định tính:
Bước 1: Tìm hiểu đề bài. Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu các thuật ngữ chứa đựng các dữ kiện và ẩn số, ghi tóm tắt đề bài, vẽ hình (nếu cần).
Bước 2: Phân tích bản chất Vật lí của hiện tượng. Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài; Phân tích để thấy rõ mỗi giai đoạn có liên quan đến những khái niệm, đại lượng Vật lí nào, giai đoạn đó chi phối những định luật Vật lí nào.
Bước 3: Lập kế hoạch giải. Xây dựng chuỗi suy luận phân tích bắt đầu từ câu hỏi của bài tập và kết thúc bằng các dữ kiện của bài tập hoặc kết quả của thí nghiệm đã tiến hành, hoặc số liệu trong các bảng số liệu hay phát biểu các định luật, định nghĩa các khái niệm Vật lí.
Bước 4: Thực hiện giải. Xây dựng chuỗi suy luận tổng hợp, bắt đầu từ sự phát biểu các định luật, định nghĩa khái niệm Vật lí thích ứng, hoặc mô tả các đặc tính, tính chất, trạng thái của sự vật hiện tượng nêu trong đề bài và kết thúc bằng trả lời câu hỏi của bài tập.
Bước 5: Kiểm tra câu trả lời. Làm thí nghiệm để kiểm tra, giải bài tập bằng cách khác, đối chiếu với các nguyên lí tổng quát…
Bài tập định tính là phương tiện để bồi dưỡng năng lực tư duy logic vì khi giải bài tập định tính là cơ hội để rèn luyện ngôn ngữ, là cơ hội để khắc sâu bản chất Vật lí của hiện tượng. Đồng thời giải bài tập định tính là cơ hội rèn luyện các thao tác tư duy, là cơ hội rèn luyện năng lực lập luận logic.
1.2. Bài tập nghịch lí, ngụy biện trong dạy học Vật lí.
1.2.1. Bài tập nghịch lí về Vật lí
Bài tập nghịch lí về Vật lí là những bài tập chứa đựng yếu tố nghịch lí (yếu tố trái ngược, không phù hợp với các kiến thức Vật lí hoặc không phù hợp với thực nghiệm/thực tế).
1.2.2. Bài tập ngụy biện về Vật lí