Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập

VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 143 BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC KIẾN THỨC VỀ LỰC MA SÁT TRƯỢT (VẬT LÍ 10) THÔNG QUA PHIM HỌC TẬP Đỗ Hương Trà1,+, Trần Quang Hiệu2 1Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2Trường Trung học phổ thông Bắc Sơn, tỉnh Thái Nguyên + Tác giả liên hệ ● Email: [email protected] Article History Received: 08/3/2020 Accepted: 12/4/2020 Published: 08/5/2020 Keywords film learning, problem solving capacity, sliding friction force, students. ABSTRACT Learning film is one of the teaching aids to use in the classroom. If a learning film describes the real physical process, it stimulates the learning engine through sound and images and also helps learners to identify problems, propose and implement solutions. The paper presents the principles and procedures for developing a learning film, the role of a learning film, and using a learning film in teaching Sliding Friction Force (Physics 10) to develop problem-solving capacity for students. Therefore, some empirical results are obtained. The initial results show that the learning film supports the problem-solving process and fosters the ability to solve problems for learners. However, the development of learning film contents that meet the teaching objectives in the current implementation of the new general education program in Vietnam needs further studies. 1. Mở đầu Đã có nhiều nghiên cứu về phương tiện dạy học, trong đó phương tiện dạy học được coi là bao gồm các thiết bị kĩ thuật từ đơn giản đến phức tạp, được dùng để hỗ trợ quá trình dạy học, giúp người học lĩnh hội kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo (Lê Dân, 2002). Phim video là một phương tiện dạy học có thể ghi lại hình ảnh tại những địa điểm, thời điểm xảy ra sự kiện nào đó mà người học không thể quan sát được, sau đó phát lại lúc cần thiết (John W.Bloch và cộng sự, 1996). Phim học tập là những phim video được xây dựng phục vụ dạy học. Đã có một số nghiên cứu về sử dụng các video clip trong dạy học Vật lí như: Alan Mcpherson và Howard Timms (1988), Đỗ Huân (2001),... với mục tiêu phát huy tính tích cực của học sinh (HS) thông qua các video clip thí nghiệm, sử dụng clip thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo. Tuy nhiên, còn thiếu các nghiên cứu sử dụng phim học tập trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) của HS. Do vậy, vấn đề đặt ra trong nghiên cứu này là: Làm thế nào để có thể xây dựng phim học tập và sử dụng hiệu quả trong dạy học Vật lí nhằm bồi dưỡng NLGQVĐ của HS. 2. Kết quả nghiên cứu 2.1. Sử dụng phim học tập trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 2.1.1. Xây dựng/lựa chọn phim về lực ma sát trượt Khái niệm Phim học tập được hiểu là những phim được xây dựng phục vụ dạy học. Trong phim có chứa đựng những hình ảnh và âm thanh liên quan đến bài học và nội dung của hoạt động dạy học. Cấu trúc của phim học tập cần phù hợp với các hoạt động học tập của người học, phương pháp và mục tiêu dạy học, các yêu cầu sư phạm. Dựa trên việc phân tích những thuận lợi và khó khăn khi học kiến thức về lực ma sát, chúng tôi đã xây dựng và lựa chọn một số phim học tập như sau: * Phim học tập số 1: Gợi ý phương án thí nghiệm. Để xác định bằng thực nghiệm về việc lực ma sát trượt phụ thuộc vào các yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào, GV yêu cầu HS dự đoán và cung cấp cho các em dụng cụ thí nghiệm để thiết kế thí nghiệm kiểm tra dự đoán. Tuy nhiên, với HS có NLGQVĐ ở mức thấp, phim học tập sẽ đưa ra gợi ý phương án thí nghiệm. Phim học tập cũng sẽ là phương tiện dạy học hiệu quả trong dạy học theo phương pháp “Lớp học đảo ngược”, giúp HS tìm hiểu bài học trước khi đến lớp. VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 144 HS trước khi xem phim sẽ nhận 02 nhiệm vụ: - Mô tả lại thí nghiệm trong phim; - Từ kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận. Đoạn phim số 1: Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Trong đoạn phim này, một khối gỗ hình hộp chữ nhật có các mặt có diện tích khác nhau nhưng được gia công để có độ nhẵn gần như nhau. Khối gỗ được kéo đều trên mặt phẳng nằm ngang. Đo lực ma sát trong 02 trường hợp: Diện tích tiếp xúc lớn và diện tích tiếp xúc nhỏ, thông báo giá trị đo được cho HS (xem hình 1, 2) (địa chỉ: https://youtu.be/xJZ1rlm2CJY). Hình 1. Đo lực ma sát trường hợp diện tích tiếp xúc lớn Hình 2. Đo lực ma sát trường hợp diện tích tiếp xúc nhỏ Kết quả cho thấy, giá trị lực kế là rất gần nhau trong cả 2 trường hợp. HS rút ra kết luận: Lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Đoạn phim số 2: Lực ma sát trượt phụ thuộc áp lực. So sánh lực ma sát trong 02 trường hợp: Trường hợp 1 khi lực kế chỉ kéo 01 khối gỗ và trường hợp 2 là khi đặt thêm 01 khối gỗ có cùng khối lượng lên trên khối gỗ ban đầu (địa chỉ: https://youtu.be/x86xM0TfR_w). Kết quả cho thấy, trong trường hợp có 02 khối gỗ thì giá trị của lực kế gấp đôi trong trường hợp có 01 khối gỗ. Thí nghiệm trên được lặp lại với 02 khối gỗ giống nhau khác (02 khối gỗ này có kích thước và bề mặt vật liệu khác với 02 khối gỗ đã làm thí nghiệm 1). Kết quả thu được cũng như ở thí nghiệm 1. HS rút ra kết luận: Lực ma sát trượt tỉ lệ với áp lực. Đoạn phim số 3: Lực ma sát trượt phụ thuộc bề mặt tiếp xúc. So sánh giá trị lực ma sát trượt khi cho chiếc hộp trượt đều trên 02 bề mặt khác nhau (xem hình 3, 4) (địa chỉ: https://youtu.be/ijtiKoja49A). Hình 3. Hộp trượt trên bề mặt khăn bông, giá trị lực kế là 2N VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 145 Hình 4. Hộp trượt trên bề mặt bàn nhẵn, giá trị lực kế là 0,5N * Phim học tập số 2: Phim gợi ý giải thích kết quả thí nghiệm về sự phụ thuộc của lực ma sát vào bản chất của bề mặt tiếp xúc và áp lực. Từ kết quả thí nghiệm cho thấy sự phụ thuộc của lực ma sát trượt vào các yếu tố. Tuy nhiên, GV có thể mở rộng cho HS hiểu rõ hơn sự phụ thuộc của lực ma sát trượt vào các yếu tố bằng cách đưa ra câu hỏi: Làm thế nào để có thể giải thích được kết quả thực nghiệm? Phim học tập sẽ giúp HS trả lời được câu hỏi: Tại sao lực ma sát lại phụ thuộc áp lực?; Diện tích tiếp xúc thực tế là gì?; Tại sao các vật càng gồ ghề thì ma sát càng lớn, nhưng các vật cực nhẵn lại cũng có ma sát lớn? (Địa chỉ: https://youtu.be/g5_VL_0Bl3o). * Phim học tập số 3: Vận dụng và mở rộng kiến thức về lực ma sát trượt trong thực tiễn. Các phim học tập nhằm giúp HS hiểu sâu hơn kiến thức về lực ma sát trượt và đánh giá được vai trò của lực ma sát trong các tình huống, đề xuất giải phát tăng cường vai trò của lực ma sát có lợi trong các tình huống. Đoạn phim số 1: Cây vĩ cầm và nhựa thông. Trong phim này, GV đưa ra các hình ảnh về việc các nghệ sĩ đàn Violin trước khi chơi thường chà nhựa thông lên dây vĩ, từ đó cho biết vai trò của nhựa thông trong các hiện tượng đó (địa chỉ: https://youtu.be/aSxp_JrkC5w). Đoạn phim số 2: Tăng độ an toàn cho tàu. HS xem một đoạn phim về đoàn tàu khi đi trên đường ray ở Ecuado và dự đoán các vấn đề có thể xảy ra khi di chuyển qua các con dốc trong các điều kiện khác nhau. Địa chỉ: https://youtu.be/MnQ8C4cnK0s cung cấp cho HS hình ảnh một đoàn tàu trượt bánh khi gặp đường ray trơn. Từ đó, GV yêu cầu HS đề xuất phương án nhằm nâng cao độ an toàn cho đoàn tàu khi đi vào các tuyến đường dốc này. 2.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức về Lực ma sát trượt (Vật lí 10) nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Các phim đã lựa chọn và xây dựng ở trên được chúng tôi đưa vào dạy học kiến thức về Lực ma sát trượt (Vật lí 10) nhằm bồi dưỡng NLGQVĐ cho HS theo tiến trình của quá trình giải quyết vấn đề, gồm các giai đoạn sau: - Giai đoạn Phát hiện vấn đề: Phim học tập số 1 được sử dụng nhằm đặt vấn đề, tạo tình huống, HS phát hiện ra lực ma sát, sự khác nhau của lực ma sát khi thay đổi cặp bề mặt tiếp xúc. Từ đó, đặt ra các câu hỏi: Lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào? Lực ma sát trượt có phương, chiều, điểm đặt, độ lớn được xác định như thế nào? Bản chất của lực ma sát là gì? - Giai đoạn Đề xuất biện pháp: HS được tham gia đề xuất biện pháp kiểm chứng, dự đoán về lực ma sát phụ thuộc các yếu tố nào và bản chất của lực ma sát là gì? Đối với HS có NLGQVĐ chưa tốt, GV có thể sử dụng phim học tập số 2 cho HS gợi ý phương pháp thực nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc của lực ma sát vào các yếu tố: Diện tích bề mặt, cặp bề mặt tiếp xúc và áp lực lên vật. - Giai đoạn Thực hiện biện pháp: HS thực hiện thí nghiệm kiểm chứng dự đoán và rút ra kết luận. HS xem phim số 3 để giải thích kết quả thí nghiệm đã thu được về sự phụ thuộc của lực ma sát trượt vào bề mặt tiếp xúc giữa các vật và áp lực. - Giai đoạn Vận dụng biện pháp: HS được theo dõi các đoạn phim số 1 và số 2 (trong phim số 4) để xác định vị trí xuất hiện ma sát trượt, đánh giá được vai trò của lực ma sát, đề xuất giải phát tăng cường vai trò của lực ma sát trong các tình huống trên. Từ đó, chúng tôi đã đưa ra sơ đồ cách sử dụng phim học tập trong dạy học phần kiến thức về lực ma sát trượt (xem sơ đồ 1). VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 146 2.2. Biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập Để đánh giá hiệu quả bồi dưỡng NLGQVĐ cho HS trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập, các hoạt động học tập cần được quy chiếu với các chỉ số hành vi của cấu trúc NLGQVĐ. Các NL thành tố của NLGQVĐ của HS thể hiện ra được biểu diễn ở bảng 1. 𝐹𝑚𝑠𝑡 = 𝜇𝑡𝑁 Sơ đồ 1. Sơ đồ sử dụng phim học tập trong xây dựng kiến thức về lực ma sát trượt Năng lực phát hiện vấn đề VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 147 Bảng 1. Biểu hiện của NLGQVĐ của HS trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập Các hoạt động dạy học với sự hỗ trợ của phim học tập Biểu hiện của NLGQVĐ của HS trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập Các NL thành tố Chỉ số hành vi Hoạt động 1. Làm nảy sinh vấn đề: - Quan sát cậu bé trượt trên sàn nhà khi đi chân đất và khi đi dép; - Thảo luận nhóm và thảo luận toàn lớp để đặt ra các câu hỏi về lực ma sát trượt: + Lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?; + Lực ma sát trượt có phương, chiều, điểm đặt, độ lớn được xác định như thế nào? Bản chất của lực ma sát là gì? Tìm hiểu vấn đề 1.1. Tìm hiểu tình huống 1.2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết 1.3. Phát biểu vấn đề. Hoạt động 2. Đề xuất giải pháp: - Thảo luận và đưa ra những câu trả lời về sự phụ thuộc của lực ma sát trượt vào các yếu tố; - Quan sát phim để đối chiếu hiện tượng quan sát được với các dự đoán ở trên; - Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. Đề xuất giải pháp 2.1. Diễn đạt tình huống bằng ngôn ngữ vật lí: Lực ma sát, ma sát trượt, phương chiều, điểm đặt, độ lớn 2.2. Tìm kiếm các thông tin liên quan đến lực ma sát trượt 2.3. Đề xuất giải pháp thực nghiệm Hoạt động 3. Thực hiện giải pháp: - Tiến hành thí nghiệm, lập bảng số liệu và xác lập được công thức mst tF N  ; - Quan sát phim về bản chất điện từ của lực ma sát để giải thích sự phụ thuộc của lực ma sát vào các yếu tố. Thực hiện giải pháp 3.1. Bố trí thí nghiệm theo phương án đã đề xuất. 3.2. Tiến hành thí nghiệm 3.3. Phân tích kết quả để rút ra kết luận về lực ma sát cũng như bản chất của nó. Hoạt động 4. Vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn: - Quan sát phim về các biểu hiện của lực ma sát trượt trong đời sống; - Giải thích vai trò của lực ma sát và các biện pháp tăng giảm lực ma sát. Phát hiện vấn đề mới cần giải quyết 4.1. Phát hiện vấn đề cần giải quyết: các ích lợi và tác hại của lực ma sát trượt trong thực tiễn 2.3. Thực nghiệm dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10) thông qua phim học tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ở Trường Trung học phổ thông Bắc Sơn, tỉnh Thái Nguyên Thực nghiệm được tiến hành ở lớp 10 trong dạy học kiến thức về lực ma sát trượt thông qua phim học tập ở Trường THPT Bắc Sơn, tỉnh Thái Nguyên vào tháng 5-6/2019. Các hoạt động học tập được quan sát thông qua các biểu hiện của các NL thành tố. Chúng tôi đã khảo sát 08 HS về mức độ biểu hiện của NLGQVĐ, kết quả cụ thể như sau (xem bảng 2): Bảng 2. Biểu hiện của NLGQVĐ của HS trong dạy học về kiến thức về lực ma sát trượt thông qua phim học tập Họ và tên Mức độ biểu hiện Thành tố 1 Thành tố 2 Thành tố 3 Thành tố 4 Hành vi 1.1 Hành vi 1.2 Hành vi 1.3 Hành vi 2.1 Hành vi 2.2 Hành vi 2.3 Hành vi 3.1 Hành vi 3.2 Hành vi 3.3 Hành vi Nguyễn Hồng Minh (H1) Mức 3 Mức 2     Mức 1       VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 148 Lê Quỳnh Hương (H2) Mức 3   Mức 2      Mức 1    Nguyễn Ngọc Linh (H3) Mức 3 Mức 2       Mức 1     Nguyễn Hồng Thủy (H4) Mức 3  Mức 2        Mức 1   Lê Thiên Hương (H5) Mức 3  Mức 2        Mức 1   Trần Mai Lan (H6) Mức 3     Mức 2       Mức 1 Đào Anh Đức (H7) Mức 3      Mức 2      Mức 1 Đỗ Quốc Khánh (H8) Mức 3   Mức 2       Mức 1   Để thuận tiện trong việc đánh giá mức độ đạt được của NLGQVĐ, các tiêu chí chất lượng của hành vi cần được gắn với điểm số. Trong đó, điểm quy đổi các mức độ như sau: Mức 3: 3 điểm; Mức 2: 2 điểm; Mức 1: 1 điểm. Như vậy, tổng điểm tối đa của các NL thành tố là: Thành tố 1: 9 điểm; Thành tố 2: 9 điểm; Thành tố: 3 là 9 điểm; Thành tố 4: 3 điểm và tổng điểm tối đa của NLGQVĐ mà mỗi HS có thể đạt được là 30 điểm. Để so sánh sự phát triển của NLGQVĐ của HS thông qua dạy học kiến thức về lực ma sát trượt (Vật lí 10), chúng tôi quy đổi điểm số thành các mức độ (gồm 3 mức độ: Tốt; Trung bình; Yếu), tính theo phần trăm tổng số điểm mà HS đạt được như sau (xem bảng 3): VJE Tạp chí Giáo dục, Số đặc biệt kì 1 tháng 5/2020, tr 143-149 ISSN: 2354-0753 149 Bảng 3. Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NLGQVĐ của HS Điều kiện (% trên tổng số điểm) Mức độ đạt được Dưới 37% Yếu Từ 37% đến 69% Trung bình Trên 70% Tốt Từ bảng 2 và 3, có thể thấy các mức độ của NLGQVĐ của HS đạt được thông qua dạy học kiến thức về lực ma sát trượt trong bài Lực ma sát (Vật lí 10) như sau (xem bảng 4): Bảng 4. Các mức độ đạt được thể hiện thông qua các chỉ số hành vi của HS HS Năng lực thành tố NL thành tố 1 NL thành tố 2 NL thành tố 3 NL thành tố 4 Điểm Tỉ lệ % đạt được Điểm Tỉ lệ % đạt được Điểm Tỉ lệ % đạt được Điểm Tỉ lệ % đạt được H1 4 44,44 4 44,44 5 55,56 1 33,33 H2 6 66,67 5 55,56 6 66,67 2 66,67 H3 6 66,67 4 44,44 5 55,56 1 33,33 H4 5 55,56 7 77,78 5 55,56 2 66,67 H5 5 55,56 5 55,56 7 77,78 2 66,67 H6 7 77,78 7 77,78 7 77,78 3 100 H7 8 88,89 8 88,89 7 77,78 2 66,67 H8 7 77,78 5 55,56 6 66,67 2 66,67 Kết quả thu được cho thấy, tiến trình dạy học đã đạt những kết quả ban đầu là khả quan. Tuy nhiên, có 02 HS có NL thành tố về đề xuất giải pháp là thấp hơn so với 06 HS còn lại, với chỉ số hành vi 4.1 của NL thành tố phát hiện vấn đề mới và giải quyết vấn đề nằm ở mức yếu, điều đó có nghĩa là việc sử dụng kiến thức về lực ma sát trượt để giải quyết tình huống còn ở mức thấp. Do vậy, cần đưa vào các tình huống thực tiễn nhiều hơn trong quá trình dạy học kiến thức phần Lực ma sát trượt trong bài Lực ma sát (Vật lí 10), đặc biệt là các tình huống gắn với kĩ thuật và công nghệ. 3. Kết luận Những kết quả thu được bước đầu cho thấy, phim học tập hỗ trợ tốt cho quá trình giải quyết vấn đề và bồi dưỡng NLGQVĐ cho người học. Tuy nhiên, để xây dựng được các nội dung phim học tập đáp ứng mục tiêu dạy học trong giai đoạn thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới ở Việt Nam như hiện nay, chúng tôi sẽ tiếp tục triển khai trong những nghiên cứu tiếp theo. Tài liệu tham khảo Alan Mcpherson, Howard Timms (1988). The Audio - Visual Handbook. London Đỗ Huân (2001). Sử dụng thiết bị nghe nhìn trong dạy và học. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. John W.Bloch, William Fadiman, Lois Peyser (1996). Nghệ thuật viết kịch bản điện ảnh. Viện Nghệ thuật và lưu trữ điện ảnh Việt Nam. Lê Dân (2002). Nghệ thuật làm phim, diễn viên và kịch bản. NXB Trẻ. Nguyễn Lăng Bình (chủ biên, 2010), Đỗ Hương Trà, Nguyễn Phương Hồng, Cao Thị Thặng (2010). Dạy học tích cực: Một số phương pháp và kĩ thuật dạy học. NXB Đại học Sư phạm. Nguyễn Thị Nhị - Trần Ngọc Thắng (2015). Phát triển năng lực tự học cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông. Tạp chí Giáo dục, số 360, tr 42-45. Tô Xuân Giáp (1999). Phương tiện dạy học. NXB Giáo dục.