CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN Trong chương này, tác giả trình bày những cơ sở lý luận về những vấn đề sau: • Quan niệm sai lầm của người học vật lý • Tầm quan trọng của việc nghiên cứu quan niệm sai lầm của người học vật lý • Các phương pháp và công cụ khảo sát quan niệm sai lầm của người học vật lý • Bài kiểm tra các kiến thức về lực (FCI) và việc sử dụng bài FCI trong đề tài • Vấn đề nghiên cứu lập luận của người học • Phương pháp nghiên cứu lập luận của người học 1. Vấn đề khảo sát quan niệm sai lầm của người học trong dạy học vật lý 1. Quan niệm – Quan niệm sai lầm của người học 1.
Định nghĩa Có nhiều ý kiến đưa ra về cách định nghĩa quan niệm. Theo từ điển học sinh (1973), quan niệm là cách nhìn nhận, cách hiểu biết của mình đối với một sự vật, một vấn đề. Theo từ điển Tiếng Việt (1992) của Viện Khoa học Việt Nam, quan niệm là sự nhận thức như thế nào đó về một vấn đề, một sự kiện. Theo Jean Pierre Astolfi của Paul Robert (1997), quan niệm trước hết là phong cách nhận thức mà người học vận dụng để nắm bắt và giải mã thế giới xung quanh, đặc biệt là những tình huống trên lớp đặt ra cho họ.
Theo Nguyễn Thanh Hải (2009), quan niệm là sự hiểu biết của con người về các sự vật, hiện tượng, khái niệm và các quá trình tự nhiên thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất hàng ngày mà có [7]. Những hiểu biết này tiềm ẩn trong bộ não và được tái hiện khi có những kích thích và có nhu cầu bộc lộ. Tóm lại, dựa trên các định nghĩa ở trên, có thể nói quan niệm là những nhận định, hiểu biết về đối tượng tiếp cận được hình thành từ những trải nghiệm của bản thân mỗi người. 6 Trong khuôn khổ dạy học, tác giả quan tâm đến quan niệm của người học.
Quan niệm của người học là những hiểu biết của người học về các sự vật, khái niệm và các quá trình tự nhiên, xã hội thông qua đời sống, sinh hoạt và lao động sản xuất, học tập mà hình thành. Cụ thể, trong dạy học vật lý, quan niệm của người học vật lý là những hiểu biết, niềm tin, quan điểm của người học về các đại lượng, định luật vật lý, các mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý (gọi chung là các khái niệm vật lý – physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Quan niệm của mỗi người thể hiện tính cá biệt rất cao vì bản thân mỗi người có tầm hiểu biết khác nhau và có các cách nhìn nhận vấn đề dưới một góc độ riêng. Hơn nữa, quan niệm của mỗi người được hình thành tự phát và mang yếu tố chủ quan, do đó thường thiếu yếu tố khách quan và không khoa học [10].
Đối với người học vật lý, có những quan niệm hình thành một cách đúng đắn, phù hợp với kiến thức khoa học song vẫn còn những quan niệm không phản ánh đúng bản chất vật lý, bản chất khoa học vốn có của sự vật, hiện tượng và khái niệm vật lý, mà ta gọi là những quan niệm sai lầm của người học. Như vậy, có thể định nghĩa: quan niệm sai lầm của người học vật lý là các quan niệm, niềm tin, sự hiểu biết sai lệch về các khái niệm vật lý (physics concepts) mà người học hình thành từ kinh nghiệm bản thân. Ví dụ, do kinh nghiệm đời sống, để nhìn thấy các vật thì ta phải hướng mắt về phía vật và phát ra “tia nhìn” chiếu vào vật. Nếu ta hướng đi nơi khác thì không nhìn thấy vật vì “tia nhìn” không chiếu vào vật.
Quan niệm ở đây là ta nhìn thấy là do mắt ta truyền “tia nhìn” đến vật. Trong khi đó, quan niệm đúng đắn là ta nhìn thấy vật là do có tia sáng phát ra từ vật hoặc tia sáng phản xạ từ vật chiếu vào mắt. Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu đến những quan niệm sai lầm của người học về các định luật Newton và các lực cơ học. Nguồn gốc hình thành các quan niệm - Hình thành qua kinh nghiệm sống hàng ngày Trong cuộc sống thường ngày, việc gặp những sự vật, hiện tượng xảy ra buộc HS tìm hiểu để lý giải chúng.
Những giải thích của các em thường dựa trên sự 7 kết nối những sự kiện quan sát được - trong đó có những sự kiện ngẫu nhiên, bề ngoài mà chưa phải là bản chất, nên thường dẫn đến những quan niệm sai lầm. Khi các quan niệm sai đó được vận dụng và giải thích “thành công” với một số sự vật, hiện tượng thì những quan niệm ấy ngày càng được củng cố vững chắc trong suy nghĩ của HS. Ví dụ, khi quan sát thực tế, HS thấy những vật nặng thường rơi nhanh hơn vật nhẹ. Điều này làm hình thành quan niệm vật rơi nhanh hay chậm là phụ thuộc vào khối lượng của nó (cụ thể, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ).
Điều này khác với kiến thức vật lý là nguyên nhân vật rơi nhanh hay chậm là do lực cản của không khí lên vật ít hay nhiều. Hơn nữa, cách dùng ngôn ngữ hằng ngày cũng ảnh hưởng đến việc lĩnh hội các khái niệm khoa học. Thuật ngữ diễn đạt các khái niệm và hiện tượng vật lý thường trùng với những thuật ngữ dùng để diễn đạt những vấn đề trong đời sống. Do quen thuộc với cách dùng và cách hiểu các thuật ngữ trong đời sống nên khi gặp lại các thuật ngữ ấy với tư cách là tên gọi của một khái niệm hay hiện tượng vật lý, HS khó có thể tránh được những quan niệm sai lệch về bản chất khoa học của các thuât ngữ ấy.
Ví dụ, thuật ngữ “chuyển động” và “đứng yên” được sử dụng khá rộng rãi trong cuộc sống. Quan niệm thông thường về chuyển động là sự di chuyển: xe ô tô lăn bánh trên đường, tàu chuyển bánh rời sân ga. Còn khi xe đứng yên ở bến, tàu dừng ở sân ga. đó là những vật đứng yên.
Nhưng trong vật lý, chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật so với vật khác được chọn làm mốc. “Chuyển động” và “đứng yên” là hai khái niệm mang tính tương đối. Xe mô tô lăn bánh trên đường thì chuyển động so với cây bên đường nhưng xe lại đứng yên so với người ngồi trên xe. Từ đồng âm khác nghĩa cũng có thể gây cho HS sự nhầm lẫn.
Ví dụ, từ “công” trong đời sống hàng ngày: công ơn, công lao, công sức. Thuật ngữ này ít nhiều gây khó khăn cho HS khi học về khái niệm “công” trong vật lý. “Công” dùng để chỉ công mà lực tác dụng làm vật dịch chuyển một độ dời. Ngoài ra, việc tiếp nhận các thông tin từ truyện cổ tích, sách báo, phim ảnh khoa học viễn tưởng cũng góp phần hình thành những quan niệm của HS.
8 - Hình thành trong quá trình học tập Việc dùng các thuật ngữ không thống nhất trong chương trình vật lý cũng là nguyên nhân gây ra những quan niệm sai lầm và gây khó khăn cho HS trong việc tiếp thu kiến thức kiến thức. Ví dụ, cả SGK lớp 10 cơ bản và nâng cao đều sử dụng kí hiệu vtb để chỉ hai khái niệm khác nhau là vận tốc trung bình và tốc độ trung bình. Vận tốc trung bình được hiểu là tỉ số độ dời của vật và khoảng thời gian vật thực hiện độ dời đó, khác với tốc độ trung bình là tỉ số giữa quãng đường vật đi được và khoảng thời gian vật đi được quãng đường đó. Những kiến thức có được từ những môn học khác hoặc từ những giờ học trước có thể chưa đầy đủ về một khái niệm cũng là nguyên nhân hình thành những quan niệm chưa đúng ở HS.
Sự diễn tả không đầy đủ, rõ ràng từ phía GV cũng có thể gây ra những nhầm lẫn ở HS. Từ đó, các em có thể đưa ra những nhận định rập khuôn, áp đặt từ những khái niệm vật lý để giải thích các hiện tượng dẫn đến những quan niệm sai lệch với kiến thức vật lý. Những quan niệm sai lầm được hình thành trong quá trình dạy học là những quan niệm có thể khắc phục được với sự trình bày thống nhất của SGK, đặc biệt là sự nhận thức của GV về sự hình thành quan niệm sai lầm ở HS và sự cần thiết phải khắc phục những quan niệm sai lầm đó. Những quan niệm hình thành trong cuộc sống là những quan niệm có tính ổn định và tương đối bền vững, nên không thể phá vỡ hoặc thay thế một cách nhanh chóng, mà theo một quá trình nhất định, đòi hỏi người GV phải tạo những tình huống giúp người học nhận ra quan niệm chưa đầy đủ hoặc chưa đúng đắn của bản thân và cần phải thay đổi quan niệm.
Đặc điểm của quan niệm của HS - Quan niệm của người học đa phần là những quan niệm sai lầm, hoặc chưa đầy đủ, chưa chính xác so với những quan niệm khoa học. Quan niệm của người học được hình thành từ những quan sát về sự vật, hiện tượng cũng như cách thức hoạt động, vận hành của chúng mà con người gặp trong cuộc sống. Những quan sát này chỉ là bên ngoài mà chưa hẳn thuộc về bản chất bên 9 trong của vấn đề, hoặc là một trường hợp cụ thể của vấn đề. Do đó, những quan niệm của người học thường chưa đúng, chưa đầy đủ với quan niệm khoa học.
Ví dụ, khi quan sát mặt trời mọc và lặn vào buổi sáng và buổi tối, con người đã cho rằng trái đất đứng yên, mặt trời chuyển động xung quanh trái đất. Quan niệm Trái Đất đứng yên, Mặt Trời chuyển động xung quanh Trái Đất là sai lệch với quan niệm khoa học Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời. - Quan niệm của người học vừa có tính cá nhân vừa có tính phổ biến Quan niệm của người học có tính cá nhân vì những quan niệm này được hình thành từ những trải nghiệm, kinh nghiệm tích lũy trong cuộc sống của mỗi người. Trong một số trường hợp, quan niệm của người học về một vấn đề là không nhất quán và phụ thuộc vào bối cảnh, tình huống cụ thể.
Tuy nhiên, quan niệm của người học lại có tính phổ biến. Ví dụ, một vật đang đứng yên, ta tác dụng lực lên vật làm vật chuyển động. Do đó, đa số mọi người đều có quan niệm lực là nguyên nhân gây ra chuyển động. Trong lịch sử vật lý cũng cho thấy một số quan niệm sai lầm biểu hiện ở HS cũng tương tự quan niệm sai lầm mà các nhà vật lý mắc phải.