Tích hợp trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

1TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG PGS.TS. NGUYỄN VĂN KHẢI Trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên Mục tiêu giáo dục phổ thông là giúp học sinh (HS) phát triển toàn diện, chuẩn bị cho HS tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động. Để hiện thực mục tiêu đó, nội dung học vấn phổ thông thường bao gồm nhiều môn học khác nhau. Tuy nội dung các môn học và nhiệm vụ của chúng có thể khác nhau, song chúng vẫn có những mối quan hệ nhất định, nhiều khi là rất chặt chẽ. Chính đặc trưng này của học vấn phổ thông đã giúp phát triển toàn diện nhân cách của HS, cũng là biểu hiện quan trọng của chất lượng giáo dục phổ thông. Tuy nhiên, trong thực tế dạy học (DH) các môn học nói chung, môn vật lí nói riêng, việc thực hiện đầy đủ các nhiệm vụ của môn học, cũng như khai thác mối quan hệ giữa các môn học đã không được quan tâm đúng mức. Điều đó dẫn đến chất lượng giáo dục phổ thông, mà biểu hiện cụ thể thường là năng lực vận dụng kiến thức vào thực tế, cũng như năng lực giải quyết vấn đề của HS bị hạn chế. Góp phần khắc phục những hạn chế này của chất lượng giáo dục phổ thông, nhiều nước có nền giáo dục tiên tiến đã nghiên cứu và vận dụng lý thuyết sư phạm tích hợp hay dạy học tích hợp (DHTH). Bài báo này mong muốn góp phần làm rõ khái niệm DHTH, vì sao phải thực hiện DHTH và nêu một số kết quả nghiên cứu vận dụng DHTH vào thực tế dạy học môn vật lí ở trường phổ thông. 1. Quan niệm về DHTH - Khái niệm tích hợp (TH) đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và kĩ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực kĩ thuật điện tử, công nghệ thông tin,... TH có nghĩa là "gộp lại, sáp nhập lại thành một tổng thể" ( tiếng Pháp là intégration, tiếng Anh là integration ). Tư tưởng TH đã được vận dụng trong nhiều giải pháp công nghệ, các lĩnh vực kinh tế-xã hội, trong đó có giáo dục. Phương thức TH các nội dung giáo dục trong quá trình dạy học (QTDH), hay DHTH, đã được nghiên cứu và vận dụng phổ biến ở nhiều nước [1],[2], ... . Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu vận dụng DHTH để nâng cao chất lượng giáo dục các môn học (các môn: sinh học, địa lí, ngữ văn, giáo dục bảo vệ môi trường (GDBVMT), sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả (SD NLTKHQ ...). [3][4][5] Theo Roegiers X. [2, tr. 73], “khoa sư phạm TH” là một quan niệm về một quá trình học tập, trong đó toàn thể các quá trình học tập góp phần hình thành ở HS những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho HS, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai, hoặc nhằm hòa nhập HS vào cuộc sống lao động. "Khoa sư phạm TH" được trình bày như một lí thuyết giáo dục, một mặt nó đóng góp vào việc nghiên cứu xây dựng chương trình, sách giáo khoa (CT SGK), mặt khác, góp phần định hướng các hoạt động dạy học (HĐDH) trong nhà trường. Với ý nghĩa định hướng các HĐDH , trong nhiều tài liệu người ta thường sử dụng thuật ngữ "DHTH". Trong bài này chúng tôi sẽ dùng thuật ngữ "DHTH" để chỉ QTDH, trong đó GV quan tâm xây dựng các tình huống để HS học cách sử dụng phối hợp các kiến thức, kĩ năng từ các môn học hoặc lĩnh vực tri thức khác nhau, chúng được huy động và phối hợp với nhau, tạo thành một nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ lý luận và thực tiễn được đề cập trong các lĩnh vực đó. 2Trong thực tiễn vận dụng, có thể hiểu DHTH là một phương pháp sư phạm, trong đó người học huy động nhiều nguồn lực để giải quyết một tình huống có vấn đề và tương đối phức tạp. 2.Vì sao phải thực hiện DHTH? - DHTH góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục toàn diện của nhà trường phổ thông. Giáo dục toàn diện dựa trên việc đóng góp của nhiều môn học cũng như bằng việc thực hiện đầy đủ mục tiêu và nhiệm vụ của từng môn học. Thí dụ, nhiệm vụ cơ bản của DH vật lí ở trường PT có thể mô tả bằng một sơ đồ như hình 1. Các nhiệm vụ này liên quan tới các lĩnh vực tri thức rất khác nhau, đồng thời có quan hệ mật thiết và tác động qua lại lẫn nhau. Thí dụ, nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp, hướng nghiệp đòi hỏi các tri thức về các lĩnh vực sản xuất chính trong xã hội, các kiến thức và kĩ năng nghề nghiệp có liên quan. Hình 1 Mặt khác, các tri thức khoa học và kinh nghiệm xã hội của loài người phát triển như vũ bão, trong khi quĩ thời gian cũng như kinh phí để HS ngồi trên ghế nhà trường là có hạn, do vậy, không thể đưa nhiều môn học hơn nữa vào nhà trường, cho dù những tri thức này là rất cần thiết. Chẳng hạn, ngày nay cần thiết phải trang bị nhiều kĩ năng sống cho HS (về an toàn giao thông, GDBVMT, SDNLTKHQ, định hướng nghề nghiệp,...) trong khi những tri thức này không thể tạo thành môn học mới để đưa vào nhà trường vì lí do phải đảm bảo tải học tập phù hợp với sự phát triển của HS. Mặc dù khi xây dựng CT SGK nhiều tri thức đã được TH để thực hiện các nhiệm vụ trên, song không thể đầy đủ và phù hợp với tất cả đối tượng HS. Vì vậy, trong QTDH GV phải nghiên cứu để TH các nội dung này một cách cụ thể cho từng môn học và phù hợp với từng đối tượng HS ở các vùng miền khác nhau. - Do bản chất của mối liên hệ giữa các tri thức khoa học Các nhà khoa học cho rằng khoa học ở thế kỷ XX đã chuyển từ phân tích cấu trúc lên tổng hợp hệ thống làm xuất hiện các liên ngành ( như sinh thái học, tự động hóa,...). Vì vậy, xu thế DH trong nhà trường là phải làm sao cho tri thức của HS xác thực và toàn diện. QTDH phải làm sao liên kết, tổng hợp hóa các tri thức, đồng thời thay thế "tư duy cơ giới cổ điển" bằng " tư duy hệ thống". Theo Roegiers X.., nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho HS các khái niệm một cách rời rạc, thì nguy cơ sẽ hình thành ở HS các " suy luận theo kiểu khép kín", sẽ hình thành những con người " mù chức năng", nghĩa là những người đã lĩnh hội kiến thức nhưng không có khả năng sử dụng các kiến thức đó hàng ngày. Hình thành kiến thức, kĩ năng vật lí Phát triển tư duy, năng lực sáng tạo Giáo dục thế giới quan, nhân cách Giáo dục kĩ thuật tổng hợp, hướng nghiệp 3-Góp phần giảm tải học tập cho học sinh DHTH giúp phát triển các năng lực, đặc biệt là trí tưởng tượng khoa học và năng lực tư duy của HS, vì nó luôn tạo ra các tình huống để HS vận dụng kiến thức gần với cuộc sống. Nó cũng làm giảm sự trùng lặp các nội dung giữa các môn học, góp phần giảm tải nội dung học tập. Mặt khác, giảm tải học tập không chỉ là giảm thiểu khối lượng kiến thức môn học, hoặc thêm thời lượng cho việc DH một nội dung theo qui định. Phát triển hứng thú học tập cũng có thể được xem như một biện pháp giảm tải tâm lí học tập có hiệu quả và rất có ý nghĩa. Làm cho HS thấu hiểu ý nghĩa của các kiến thức cần tiếp thu, TH một cách hợp lí, có ý nghĩa các nội dung gần với cuộc sống hàng ngày vào môn học, từ đó tạo sự xúc cảm nhận thức, cũng sẽ làm cho HS nhẹ nhàng vượt qua các khó khăn nhận thức và việc học tập khi đó mới trở thành niềm vui, hứng thú của HS. 3. Vận dụng DHTH trong dạy học vật lí Phương thức TH các nội dung giáo dục rất đa dạng, phụ thuộc vào đặc điểm của chương trình giáo dục. Người ta đưa ra hai dạng chính TH các nội dung giáo dục như sau [2]: Dạng TH thứ nhất vẫn duy trì các môn học riêng rẽ, trong khi các ứng dụng chung được TH ở các thời điểm thích hợp. Có hai cách thực hiện dạng TH này: Cách thứ nhất, những ứng dụng chung cho nhiều môn học được thực hiện ở cuối năm học hay cuối cấp học trong một bài học hoặc một bài tập TH. Cách thứ hai, những ứng dụng chung cho nhiều môn học được thực hiện tương đối đều đặn trong suốt năm học trong các tình huống thích hợp. Dạng TH thứ hai, phối hợp quá trình học tập của nhiều môn học khác nhau. Dạng TH này dẫn đến hợp nhất hai hay nhiều môn học thành một môn học duy nhất. Nhìn chung, dạng thứ hai thường thích hợp cho lĩnh vực đào tạo nghề nghiệp. Theo chương trình giáo dục phổ thông hiện nay, các môn học đã phân hóa tương đối sâu, nên thường vận dụng một số dạng TH như sau: TH toàn phần, được thực hiện khi hầu hết các kiến thức của môn học, hoặc nội dung của một bài học cụ thể, cũng chính là các tri thức thuộc một nội dung giáo dục cần đưa vào. Thí dụ, trong CT SGK Vật lí 10 bài về “Các nguyên lí của nhiệt động lực học”, "Động cơ nhiệt, máy lạnh", , trong các bài này có thể TH các nội dung GDMT, SDNLTKHQ. TH bộ phận, dạng này được thực hiện khi có một phần kiến thức của bài học có nội dung gần với nội dung giáo dục cần đưa vào. Thí dụ, trong bài "Lực ma sát" (Vật lí 10), mục "Vai trò của ma sát trong đời sống”, ở đây có thể TH các nội dung SDNLTKHQ, GDBVMT. Hình thức liên hệ là một hình thức TH đơn giản nhất khi chỉ có một số kiến thức của môn học có liên quan tới vấn đề giáo dục cần đưa vào, song không nêu trong nội dung của bài học. Trong trường hợp này GV phải khai thác kiến thức môn học và liên hệ chúng với các nội dung cần TH. Đây là trường hợp thường xảy ra. Thí dụ, trong các bài "Động năng", "Thế năng", "Cơ năng" (Vật lí 10), không nêu rõ việc sử dụng động năng của gió, thế năng của nước để sản xuất điện năng. Do vậy GV phải khai thác kiến thức môn học để liên hệ với thực tế. Trong nghiên cứu chúng tôi đã đưa ra qui trình hoạt động của GV khi xây dựng kế hoạch DHTH cho một bài học cụ thể. Các hoạt động đó bao gồm: Hoạt động 1: Nghiên cứu CT SGK để xây dựng mục tiêu dạy học, trong đó có các mục tiêu DHTH. Hoạt động 2: Xác định các nội dung giáo dục cần TH. Căn cứ vào mối liên hệ giữa kiến thức môn học và các nội dung giáo dục cần TH, GV lựa chọn tư liệu và phương án TH, cụ thể, GV phải trả lời các câu hỏi: TH nội dung nào là hợp lí? Liên 4kết các kiến thức như thế nào? Thời lượng là bao nhiêu? Hoạt động 3: Lựa chọn các phương pháp dạy học (PPDH), phương tiện dạy học (PTDH) phù hợp, trong đó cần quan tâm sử dụng các PPDH tích cực, các PTDH có hiệu quả cao để tăng cường tính trực quan và hứng thú học tập của HS (Các thí nghiệm, phương tiện công nghệ thông tin, ...). Trong số các PTDH, các phương tiện nghe nhìn có nhiều ưu điểm đối với DHTH. Nhiều trường hợp, khi sử dụng các phương tiện nghe nhìn thích hợp GV có thể khai thác kênh hình ảnh như một công cụ TH các nội dung giáo dục rất hiệu quả mà không cần nhiều lời giải thích. Ở bước này GV cũng nên quan tâm sử dụng các bài tập vật lí có tích chất TH các nội dung cần giáo dục. Thí dụ, để tích hợp các nội dung giáo dục SDNLTKHQ khi dạy bài “Lực ma sát” có thể xây dựng bài tập sau: “Vì sao khi bôi trơn các chi tiết chuyển động có tiếp xúc nhau (như giữa xích và líp xe, ổ bi giữa trục và bánh xe,..) của các phương tiện như xe đạp, xe máy… lại có tác dụng tiết kiệm năng lượng ?”. Hoạt động 4: Xây dựng tiến trình DH cụ thể. Để tránh sự trùng lặp các nội dung TH cũng như sự quá tải cho bài học, khi thực hiện qui trình này cần có sự trao đổi, phối hợp giữa các GV cùng bộ môn, đôi khi với cả các GV của bộ môn liên quan. Phương thức TH các nội dung qua bài học xây dựng kiến thức mới thường có nhiều hạn chế do phải tuân theo chặt chẽ các qui định của CT SGK. Chúng tôi nhận thấy DHTH thông qua các hình thức như tham quan, ngoại khóa, tổ chức các nhóm chuyên đề, các bài học dự án,... thường có hiệu quả cao hơn. Trong các hình thức này, dưới sự hướng dẫn của GV, HS thực sự tích cực, tự chủ phát huy mọi kiến thức, kĩ năng để giải quyết một tình huống tương đối phức tạp, gần với thực tiễn cuộc sống. Trong các khảo sát của chúng tôi, các nội dung giáo dục TH nêu trong nhiệm vụ dạy học bộ môn tuy đã được nêu nhiều trong các tài liệu lí luận PPDH bộ môn, song thực tế thường không được GV quan tâm đúng mức và cũng chưa được chuẩn bị một cách đầy đủ. Để giúp cho GV các trường phổ thông thực hiện DHTH, chúng tôi đã nghiên cứu phát triển các nội dung này theo CT SGK vật lí phổ thông phù hợp với các nhiệm vụ DH. Dưới đây xin giới thiệu một số nội dung cụ thể. TH các nội dung giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng. Đây là nhiệm vụ quan trọng đồng thời cũng là một thế mạnh của bộ môn vật lí ở trường phổ thông. Vì Vật lí học là khoa học về tự nhiên, chuyên nghiên cứu những quy luật đơn giản nhất và chung nhất của thế giới vật chất. Vật lí học và các định luật của nó là cơ sở cho toàn bộ khoa học tự nhiên, của thế giới quan duy vật và nhận thức luận biện chứng. Đương nhiên, đối với HS phổ thông thì không thể phân tích đầy đủ các cơ sở triết học có liên quan tới tri thức vật lí. Vì vậy, trong các bài học vật lí và ở các tình huống thích hợp GV có thể TH một cách hợp lí các nội dung này. Thí dụ, GV có thể phát triển quan niệm về sự tồn tại của vật chất qua các kiến thức vật lí về vật thể và trường: Trong phần cơ học, chất điểm, các vật vĩ mô (ô tô, trái đất, mặt trời, thiên hà, ...) có kích thước, tức là chúng đều chiếm không gian có kích thước; Trong phần nhiệt học, điện học, vật lý nguyên tử và hạt nhân: phân tử, nguyên tử, các nuclêôn, êlectrôn, các hạt sơ cấp...; Các khái niệm chỉ sự tồn tại của vật chất dưới dạng trường: trường hấp dẫn, trường điện từ, ... Các thuộc tính của vật chất: Khối lượng, quán tính, năng lượng, lưỡng tính sóng - hạt, ...; Về hình thức tồn tại của vật chất qua các kiến thức vật lí như không gian, thời gian và về vận động của vật chất qua các kiến thức vật lí như các dạng chuyển động cơ học, các dạng sóng, sự chuyển hóa năng lượng, v v... 5TH các nội dung giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp học sinh trong DH vật lí. Nội dung này có thể nêu vắn tắt như sau: Xác định các lĩnh lực kĩ thuật, các dạng sản xuất và các đối tượng, qui trình tương ứng với các phần của CT SGK vật lí. Thí dụ: Cơ học: Cơ khí hóa, bao gồm các máy cơ khí, phương tiện giao thông, .. và các đối tượng kĩ thuật cụ thể (Cần trục, máy nông nghiệp, ô tô, máy bay, ..); Nhiệt học và vật lí phân tử: Sản xuất và gia công vật liệu, các dạng sản xuất như nhà máy nhiệt điện, sản xuất vật liệu, .. và các đối tượng như động cơ nhiệt, các phương pháp gia công vật liệu; Điện học: Kĩ thuật điện, điện tử, các dạng sản xuất như vật liệu điện, dụng cụ và thiết bị điện tử và các đối tượng cụ thể như vật dẫn, vật cách điện, máy biến thế, động cơ và máy phát điện, vv... Để thấy rõ tính TH các nội dung trên cần hệ thống hóa và phát triển chúng trên cơ sở mối quan hệ trong bộ môn và liên môn. Thí dụ, khi phát triển các kiến thức về cơ khí hóa ta sẽ thấy các kiến thức này có quan hệ với nhiều kiến thức ở các phần khác nhau của chương trình môn vật lí. Một thiết bị cơ khí bao gồm ba bộ phận: Động cơ hay phần động lực ( động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ phản lực,..), cơ cấu truyền (Ma sát, bánh răng (hộp số), dây xích,..), cơ cấu thực hiện ( Mũi khoan, lưỡi dao cắt, các phần làm việc của máy ủi, máy xúc, ..). Như vậy, để hiểu các kiến thức về cơ khí hóa sản xuất, HS cần huy động các kiến thức từ các phần khác của chương trình vật lí, cũng như khi dạy các phần khác nhau của chương trình vật lí cũng có thể đề cập tới các kiến thức về cơ khí hóa. TH các nội dung GDBVMT, SD NLTKHQ. Đây là lĩnh vực tri thức có tính chất liên ngành, đòi hỏi GV phải có hiểu biết rộng. Thí dụ, trong GDBVMT, sự phát triển nội dung phải xuất phát từ các kiến thức về môi trường sinh thái, ô nhiễm môi trường, tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Với bộ môn vật lí cần phát triển các nội dung liên quan tới các tác nhân vật lí gây ra ô nhiễm môi trường, cũng như các qua trình vật lí đảm bảo cho sự cân bằng sinh thái. Có thể thấy nhiều kiến thức vật lí trong CT SGK phổ thông liên quan trực tiếp tới môi trường sinh thái. Chẳng hạn, có thể làm rõ vai trò của cây cối, của rừng thông qua phân tích các hiện tượng: độ che phủ của rừng chống hiện tượng sói mòn đất về mặt cơ học do tác động của nước mưa và dòng chảy; hiện tượng mao dẫn liên quan tới độ ẩm của đất và vai trò của rễ cây; hiện tượng quang hợp và sự chuyển hóa trong chu trình các bon, vv... Kết luận: Các nghiên cứu của chúng tôi đã góp phần làm rõ khái niệm DHTH và vai trò của nó trong việc nâng cao chất lượng giáo dục HS, đưa ra qui trình thực hiện DHTH, đã góp phần phát triển các nội dung DHTH qua môn vật lí phổ thông. Các kết quả có thể sử dụng trong bồi dưỡng và đào tạo GV vật lí phổ thông. Tài liệu tham khảo [1]. Đaniluk A. Ia. Lý thuyết tích hợp giáo dục. NXB ĐHSP Rôstôp (2000) (Tiếng Nga). [2]. Xaviers Rogiers: Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển các năng lực ở nhà trường (La Pédagogie de l’intégration ou comment déveloper des compétences à l’École? . NXB Giáo dục (1996). [3]. Nguyễn Trọng Hoàn: Tích hợp và liên hội hướng tới kết nối trong dạy học ngữ văn. T/c Giáo dục 22 (2/2002). [4]. Nguyễn Minh Phương, Cao Thị Thặng: Xu thế tích hợp môn học trong nhà trường phổ thông. T/c Giáo dục 22 (2/2002). [5]. Dương Tiến Sỹ: Giảng dạy tích hợp các khoa học nhằm nâng cao chất lượng Giáo dục - Đào tạo. T/c Giáo dục 9 (7/2002).