TRƯƠNG CÔNG Y PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN – VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ

Biểu Mẫu - Văn Bản - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Kỹ thuật TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH ---------- TRƯƠNG CÔNG Y PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN – VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả trong khóa luận là hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Trương Công Y ii LỜI CẢM ƠN Tác giả khóa luận xin chân thành cảm ơn BGH trường ĐH Quảng Nam, quý thầy cô khoa Lý – Hóa – Sinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả thực hiện khóa luận. Đặc biệt xin gởi lời biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Vân Sa trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân trong gia đình, các bạn trong lớp ĐHSP Vật lý K11 đã động viên và giúp đỡ rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện khóa luận. Tác giả Trương Công Y iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ THPT Trung học phổ thông QNSL Quan niệm sai lệch BTVL Bài tập vật lý HS Học sinh GV Giáo viên QTDH Quá trình dạy học HĐ Hoạt động SGK Sách giáo khoa ĐLBT Định luật bảo toàn TNSP Thực nghiệm sư phạm DH Dạy học TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” .......................21 Hình 3.1. Đồ thị phân phối tần số ........................................................................ 37 Hình 3.2. Đồ thị phấn phối tần suất tích lũy ........................................................ 38 Bảng 3.1.Bảng phân bố tần số điểm số (Xi ) của bài kiểm tra sau thực nghiệm... 36 Bảng 3.2.Bảng phân bố tần suất của bài kiểm tra sau thực nghiệm..................... 36 Bảng 3.3.Bảng phân bố tần suất tích lũy của bài kiểm tra sau thực nghiệm ...... 37 Bảng 3.4.Bảng tổng hợp các tham số ................................................................... 38 v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU .............................................. iv MỤC LỤC ............................................................................................................. v MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2 5. Lịch sử nghiên cứu ........................................................................................... 2 6. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 2 7. Đóng góp của đề tài .......................................................................................... 3 8. Cấu trúc của đề tài ........................................................................................... 3 NỘI DUNG ........................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ ............................................................ 4 1.1. Cơ sở lí luận ................................................................................................... 4 1.1.1. Quan niệm của học sinh đối với quá trình dạy học ................................ 4 1.1.1.1. Quan niệm và quan niệm của học sinh ................................................. 4 1.1.1.2. Nguồn gốc quan niệm của học sinh ....................................................... 5 1.2. Cơ sở thực tiễn ............................................................................................... 6 1.3. Biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh ....... 7 1.3.1. Xây dựng tiến trình nhận thức vật lý theo hướng phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh ................................................................ 7 1.3.2. Các bước tiến hành phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông........................... 9 vi 1.4. Vai trò của bài tập vật lý trong việc khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh ................................................................................................................ 14 1.4.1. Bài tập vật lý ............................................................................................. 14 1.4.2. Chức năng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý................................ 14 1.4.3. Vai trò của bài tập vật lý trong việc phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh ......................................................................................................... 17 Kết luận chương 1 .............................................................................................. 19 CHƯƠNG 2. PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ .................... 20 2.1. Đặc điểm cấu trúc, nội dung kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 nâng cao ................................................................................. 20 2.2. Những quan niệm sai lệch phổ biến của học sinh trong chương “các định luật bảo toàn”– Vật lý 10 nâng cao ................................................................... 22 2.2.1. Một quan niệm sai lệch khi xác định hệ kín .......................................... 22 2.2.2. Một quan niệm sai lệch khi sử dụng định luật bảo toàn động lượng .. 24 2.2.3. Một số quan niệm sai lệch khi xác định thế năng ................................. 24 2.2.4. Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập về công ............................... 26 2.2.5. Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập về động năng ..................... 27 2.2.6. Một quan niệm sai lệch khi vận dụng định luật bảo toàn cơ năng và bảo toàn năng lượng........................................................................................... 28 2.2.7. Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập va chạm ............................. 29 2.3. Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài cụ thể trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 cơ bản theo định hướng của đề tài ........................ 31 2.3.1. Tiến trình dạy bài “Động năng. Định lí động năng” ............................ 31 2.3.2. Giáo án bài “Động năng. Định lí động năng” ........................................ 31 2.3.3. Tiến trình dạy bài “Định luật bảo toàn động lượng” ........................... 32 2.3.4. Giáo án bài “Định luật bảo toàn động lượng”....................................... 32 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 33 CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 34 vii 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ................................... 34 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................. 34 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ...................................................... 34 3.2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm .................................... 34 3.2.1. Nội dung của thực nghiệm sư phạm ....................................................... 34 3.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ...................................................... 35 3.2.2.1. Chọn mẫu thực nghiệm ........................................................................ 35 3.2.2.2. Phương pháp tiến hành ........................................................................ 35 3.3. Kết quả thực nghiệm ................................................................................... 35 3.3.1. Đánh giá định tính .................................................................................... 35 3.3.2. Kết quả định lượng .................................................................................. 36 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 39 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 41 PHỤ LỤC ............................................................................................................ P1 PHỤ LỤC 1 ......................................................................................................... P1 PHỤ LỤC 2 ......................................................................................................... P5 PHỤ LỤC 3 ......................................................................................................... P7 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đất nước của chúng ta đang phát triển trong xu thế hội nhập với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới, sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước là nhiệm vụ được đặt hàng đầu, bên cạnh đó xã hội ngày càng đòi hỏi càng cao đối với con người không chỉ có phẩm chất đạo đức mà phải có tri thức khoa học và biết vận dụng kĩ thuật công nghệ vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước giàu mạnh hơn. Chính vì vậy mà Đảng ta đã xác định “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”. Vật lý là môn khoa học có những ứng dụng to lớn giúp con người khám phá những điều mới mẻ trong vũ trụ. Đặc biệt là trong các lĩnh vực công nghệ hiện đại. Để phát huy tối đa vai trò quan trọng của vật lý thì trước hết các nhà giáo dục cần đưa thế hệ trẻ đến với vật lý bằng cả sự say mê, nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo và năng lực tự học, tự nghiên cứu của học sinh. Nhưng thực tế cho thấy việc học vật lý ở trường THPT chưa thực sự có chất lượng, một trong những nguyên nhân của tình trạng này là do trong quá trình học vật lý các em còn có những quan niệm, hiểu biết sai lệch. Vì vậy cần phải có những phương pháp phát hiện, khắc phục những quan niệm đó của học sinh. Chính vì lí do đó mà em chọn đề tài này, em hy vọng các biện pháp trong đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THPT. 2. Mục tiêu của đề tài Đưa ra một số dạng bài tập vật lý để phát hiện, khắc phục những QNSL của học sinh nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” của Vật lý lớp 10 nâng cao nói riêng và dạy học vật lý ở trường THPT nói chung. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: - Vai trò, chức năng của BTVL trong dạy học vật lý. 2 - Các QNSL của học sinh khi học vật lý ở trường THPT, cụ thể trong chương “Các định luật bảo toàn”. - Nội dung của chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao. - Dạy học chương “Các định luật bảo toàn” khi phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh bằng phương pháp BTVL. - Vai trò của BTVL trong việc phát hiện và khắc phục quan niệm của học sinh trong dạy học. - Phạm vi nghiên cứu: - TNSP: tại trường THPT Nguyễn Dục huyện Phú Ninh tỉnh Quảng Nam. - Thời gian từ ngày 2-3-2015 đến ngày 12-4-2015. 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: tâm lý học, tâm lý sư phạm, giáo dục học, tâm lý sư phạm,… - Nghiên cứu thực nghiệm: + Tổng hợp kinh nghiệm của bản thân, tham khảo ý kiến của thầy cô, bạn bè để đưa ra những biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm của HS. + Xây dựng tiến trình một số bài trong chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lý lớp 10 nâng cao theo hướng của đề tài. 5. Lịch sử nghiên cứu Theo khảo sát cũng như trong quá trình tìm kiếm các đề tài cùng nội dung, trước đó đã có những đề tài nghiên cứu về sử dụng bài tập để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh ở trường THPT nhưng các nghiên cứu trước đó chỉ tập trung trong một chương nhất định của chương trình vật lí THPT hoặc các nghiên cứu đó đã sử dụng phương pháp khác chưa có nghiên cứu nào sử dụng bài tập vật lý để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao. 6. Giả thuyết khoa học Nếu biết cách sử dụng và tận dụng tối đa vai trò, chức năng của BTVL như một phương tiện giúp chúng ta phát hiện và khắc phục quan niệm của HS, 3 thì có thể hình thành cho HS những quan niệm khoa học sâu sắc, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THPT. 7. Đóng góp của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học vật lý ở trường THPT. - Nghiên cứu cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn về quan niệm của HS và ảnh hưởng của nó đối với chất lượng dạy học vật lý. - Đề xuất những biện pháp phát hiện, khắc phục quan niệm của HS bằng việc sử dụng phương pháp BTVL. - Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài cụ thể trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao trên cở sở tiến trình và những biện pháp đã nêu. 8. Cấu trúc của đề tài - Phần mở đầu - Phần nội dung + Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. + Chương 2: Phát hiện và khắc phục QNSL của HS trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao bằng bài tập vật lý. + Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4 NỘI DUNG CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ 1.1. Cơ sở lí luận 1.1.1. Quan niệm của học sinh đối với quá trình dạy học 1.1.1.1. Quan niệm và quan niệm của học sinh a. Quan niệm Quan niệm là sự hiểu biết có được của con người về các sự vật hiện tượng và các quá trình trong thế giới tự nhiên và trong xã hội thông qua cuộc sống và lao động sản xuất hàng ngày. Những quan niệm này tiềm ẩn trong bộ não con người và được tái hiện khi bị kích thích hay có nhu cầu. Quan niệm có tính cá biệt rất cao. Mỗi người sẽ có một cách hiểu, cách nhìn nhận riêng, dưới những góc độ riêng đối với cùng một sự vật, một hiện tượng hay một quá trình. Quan niệm của cá nhân thường mang tính chủ quan, tự phát nên thường thiếu khách quan và thiếu khoa học. Đối với HS người ta gọi đó là quan niệm của HS (để phân biệt với quan niệm khoa học). Những quan niệm của HS mà không phản ánh đúng bản chất sự vật, hiện tượng vật lý thì được gọi là các quan niệm sai lệch của HS. b. Quan niệm của học sinh Quan niệm của HS là những hiểu biết của họ về những sự vật hiện tượng, quá trình của tự nhiên và xã hội nói chung, của vật lý nói riêng mà các em đã có được thông qua sinh hoạt và đời sống thường ngày trước khi họ được nghiên cứu trong giờ học. Như vậy, HS luôn mang theo những quan niệm đời thường đến trường khi học vật lý. Những quan niệm này là khác nhau đối với những HS khác nhau. Những quan niệm này có nguồn gốc rất phong phú, đa dạng: Qua kinh nghiệm sống hàng ngày, qua hoạt động thực tiễn, xuất phát từ ngôn ngữ cuộc sống,… và qua cả những giờ học trước. 5 Cũng như quan niệm nói chung, quan niệm của HS cũng mang tính bảo thủ, cố hữu và mang tính cá biệt cao. Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng phần lớn những quan niệm đó là chưa phản ánh đúng hoặc phản ánh một cách sai lệch bản chất của các sự vật hiện tượng hay một quá trình vật lý. Tuy nhiên cũng có những quan niệm không sai lệch nhưng chưa hoàn chỉnh hoặc chưa thật chính xác với bản chất khoa học. Chúng ta phải đi xem xét, nghiên cứu ảnh hưởng của những quan niệm đó đến quá trình dạy học như thế nào để có biện pháp xử lý thích hợp. 1.1.1.2. Nguồn gốc quan niệm của học sinh Quan niệm của học sinh được hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có hai nguyên nhân chủ yếu: Qua thực tế trong đời sống hàng ngày và xuất phát từ sự phong phú của ngôn ngữ, thông qua các phương tiện hay đồ dùng hằng ngày hay qua nói chuyện. Ngoài ra, những kiến thức có được từ những môn học khác, hoặc từ những giờ học trước đó cũng có thể đưa đến cho học sinh những hiểu biết không đầy đủ về một khái niệm mới nào đó. Đây cũng là một trong những nguyên nhân hình thành quan niệm của học sinh. 1.1.1.3. Ảnh hưởng của quan niệm của học sinh đến với chất lượng dạy học Chúng ta đã biết vật lý học là bộ môn mà đối tượng nghiên cứu của nó gắn liền chặt chẽ với các sự kiện trong đời sống hàng ngày của HS. Đặc điểm này đã cho thấy tại sao HS chúng ta thường có những quan niệm phong phú về các hiện tượng, các quá trình vật lý. Điều đó sẽ tạo điều kiện cho GV có thể khai thác những quan niệm phù hợp với tri thức khoa học phục vụ cho việc dạy học của mình. Mặt khác, những quan niệm sai lệch của HS về các hiện tượng, quá trình vật lý sẽ được nghiên cứu trong giờ học thường gây khó khăn cho các em trong quá trình nhận thức. Bởi đặc điểm của nó là cố hữu, bảo thủ và đã ăn sâu vào nếp nghĩ của các em. Đó chính là những trở ngại trong dạy học vật lý ở trường THPT. Bởi vậy, nếu không có biện pháp khắc phục, giúp các em tự xóa bỏ đi những quan niệm sai lệch thì những kiến thức mà các em thu nhận được trong giờ học sẽ trở nên méo mó, sai lệch với bản chất vật lý. Kết quả là dần dần trong cấu trúc tư duy của HS sẽ hình thành và tồn tại những hiểu biết sai lệch và bằng những hiểu biết này các em sẽ nhìn nhận, giải thích các sự kiện, hiện tượng và 6 quá trình theo cách riêng của mình. Đến một lúc nào đó, các em nhận được câu trả lời từ chính sự vật, hiện tượng, kết quả của quá trình (nó trái ngược với cách nhìn nhận của các em) thì các em sẽ cảm thấy hoang mang, nghi ngờ những gì mình đã được học. Từ đó lại dẫn đến việc các em sẽ mất đi niềm tin vào chính mình, mất đi niềm tin vào khoa học vật lý. Đó là một hậu quả vô cùng tai hại nếu ta không có biện pháp xử lý, khắc phục kịp thời. 1.1.1.4.Những biểu hiện của quan niệm sai lệch Như đã phân tích trên, những kiến thức ban đầu của học sinh được tích lũy qua thực tế cuộc sống mới chỉ là những kiến thức mang tính chất kinh nghiệm, tự phát, chúng được tích lũy dần dần, ngày càng nhiều thêm và khắc sâu trong tiềm thức, trở thành vốn hiểu biết riêng của mỗi cá nhân. Điều đó làm cho quan niệm của học sinh có đặc điểm là rất bền vững và khó thay đổi về nhận thức. Mặt khác, cũng do quan niệm của học sinh được hình thành một cách tự phát, cảm tính, không qua bất kỳ một kiểm chứng nào, nên đa số các quan niệm của học sinh về các sự vật, hiện tượng đều sai lệch về mặt khoa học, sai lệch so với kiến thức mà học sinh cần lĩnh hội. Tuy nhiên, trong số những quan niệm của học sinh cũng có những quan niệm không sai lệch, nhưng chưa hoàn chỉnh hoặc chưa thật chính xác. 1.2. Cơ sở thực tiễn Thực trạng cho thấy, trong các tiết học vật lý ở các trường THPT việc khai thác các quan niệm của HS trong dạy học là chưa thực sự được quan tâm chú ý. Vấn đề này có thể có nhiều nguyên nhân: Sự bó hẹp của thời gian, lượng kiến thức trong một tiết học khá nhiều, bản thân người GV chưa quan tâm, chú ý, chưa biết cách tận dụng, khai thác những phương tiện dạy học để thực hiện điều đó… Kết quả là chất lượng dạy học vật lý ở các trường THPT là chưa cao. Điều này thể hiện rất rõ ở số lượng HS yêu thích môn vật lý, kết quả học tập môn vật lý của các em trong các bài thi, bài kiểm tra… còn thấp so với các môn học khác. 7 1.3. Biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh 1.3.1. Xây dựng tiến trình nhận thức vật lý theo hướng phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh Trong QTDH GV cần hoạch định từng bước và mục tiêu của từng bước đó với những hoạt động đi kèm. Thông thường trước khi đi vào nghiên cứu một vấn đề, một hiện tượng vật lý, GV cần có cách thăm dò hoặc dự đoán những kiến thức liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu mà HS đã có trước đó. Từ đó sự kiện khởi đầu được đưa ra là những tình huống có liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Tình huống này có thể mô tả là một hiện tượng vật lý, một câu hỏi, một đoạn phim hoặc một bức tranh,... Những tình huống cho thấy hiện tượng xảy ra gần gũi với HS, giúp HS nhanh chóng nắm bắt được vấn đề đồng thời tiết kiệm được thời gian. Quá trình này sẽ làm xuất hiện quan niệm của HS về vấn đề cần nghiên cứu. Những biểu hiện của HS trong bước khởi đầu chính là điều kiện để GV nắm bắt được tình hình HS (Có những quan niệm đúng, sai hoặc quan niệm chưa hoàn chỉnh) từ đó GV đề ra cách khắc phục. QNSL của HS được khắc phục và phải ghi nhớ trong suốt quá trình học vật lý là không đơn giản. Để làm được điều này, GV cần lựa chọn nhiều hiện tượng có liên quan, nhiều ứng dụng của vấn đề vừa nghiên cứu để cung cấp thêm thông tin cho HS (bằng những hình ảnh, đoạn phim...). HS phải liên hệ và ứng dụng được những kiến thức mới vừa thu nhận được vào thực tế để thấy được sự đúng đắn của nó và khắc sâu trong trí nhớ. 8 Sơ đồ 1.1. Tiến trình phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh Câu hỏi vật lý, bài toán vật lý, đoạn phim, hoặc thí nghiệm Tình huống khởi đầu Bộc lộ QNHS Bác bỏ QNHS hoặc bổ sung hoặc chỉnh sửa Kiến thức mới Liên hệ, vận dụng Thảo luận Tranh luận Sử dụng các phương pháp dạy học HS thảo luận, nhận xét tự rút ra kết luận Khắc sâu kiến thức mới 9 1.3.2. Các bước tiến hành phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông Có thể nói việc điều tra phát hiện những quan niệm của học sinh trước khi dạy cho học sinh một khái niệm hay hiện tượng vật lý nào đó, đồng thời khắc phục được những quan niệm sai lệch của học sinh là một đòi hỏi có tính khách quan và có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường phổ thông. Thực tiễn dạy học cho thấy có nhiều yếu tố tác động đến quá trình này như không khí dạy học, động cơ hứng thú học tập, sự tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, vai trò của thầy giáo và học sinh trong quá trình dạy học .Để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh, giáo viên cần sử dụng tối ưu các phương pháp, hình thức tổ chức dạy học, đặc biệt là việc sử dụng hợp lý các thí nghiệm vật lý. Thông qua thí nghiệm và cách dẫn dắt hợp lý, thầy giáo dễ làm cho học sinh bộc lộ những quan niệm riêng, đồng thời làm cho học sinh thấy được sự vô lý của các quan niệm sai lệch, từ đó hướng dẫn các em thay đổi cách nhìn nhận, cách suy nghĩ để hướng tới những quan niệm chính xác về mặt khoa học. Cần nhắc lại rằng nguồn gốc hình thành quan niệm của học sinh là kinh nghiệm sống hàng ngày, nó có tính bền vững và rất khó thay đổi. Khi những quan niệm sai lệch đã ăn sâu vào tiềm thức học sinh thì không thể thay đổi nó bằng sự diễn giải, thuyết trình hay lập luận của thầy giáo, chỉ có thông qua thí nghiệm với những kết quả rõ ràng mới thuyết phục được học sinh nhận ra những quan niệm sai lệch của mình và tự giác sửa chữa nó. Dưới đây là một đề xuất về tiến trình phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh thông qua thí nghiệm trong dạy học vật lý. Bước 1: Tạo điều kiện thuận lợi trong giờ học của học sinh diễn ra Tạo những điều kiện tâm lý thuận lợi cho giờ học diễn ra là tiền đề cho tiến trình dạy học được triển khai một cách có hiệu quả. Thông thường trong lớp học, người GV là người quyết định mọi vấn đề, do đó dễ tạo ra không khí nặng nề, căng thẳng trong giờ học, tạo ra khoảng cách giữa GV và HS. Điều đó dẫn 10 đến sự thiếu hợp tác giữa thầy và trò trong dạy học. Không khí căng thẳng sẽ làm cho tư duy của HS bị ức chế bởi những lo sợ không đáng có. Tất cả những điều đó sẽ làm giảm hứng thú học tập, năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo của HS. Bởi vậy, trước hết người GV phải bằng những hiểu biết và kinh nghiệm sư phạm của mình để tạo ra một môi trường thuận lợi, không khí thoải mái cho giờ học diễn ra, cụ thể: - Người GV có thể xóa đi khoảng cách giữa thầy và trò bằng sự cởi mở, chân thành và thân thiện đối với HS. Trong giờ học cần sự nghiêm túc nhưng không có nghĩa là lúc nào cũng cần cứng nhắc, đôi khi cần một chút khôi hài (trong khuôn khổ cho phép) làm xóa tan không khí mệt nhọc, căng thẳng, thay vào đó là một không khí vui tươi làm cho các em có hứng thú và yêu thích môn học hơn. - Biết cách động viên, khích lệ nhiệt tình các em trong học tập. - Tạo cho HS niềm tin, sự yêu mến và tôn trọng thầy cô giáo… Bước 2: Làm cho học sinh trình bày quan niệm của mình Chúng ta đã biết HS khi đến lớp đã có sẵn những quan niệm về các hiện tượng và các quá trình vật lý được nghiên cứu trong giờ học. Vì vậy GV cần phải khai thác được các quan niệm đó trong quá trình dạy học. Muốn vậy, trước hết cần phải có biện pháp để có thể phát hiện những quan niệm đó, phải biết HS của mình có những quan niệm như thế nào về các hiện tượng, các quá trình vật lý sắp được nghiên cứu trong giờ học, làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp sư phạm nhằm khắc sâu những quan niệm phù hợp, bổ sung những quan niệm chưa đầy đủ và khắc phục những quan niệm sai lệch của HS. Tuy nhiên việc phát hiện ra các quan niệm của HS không phải lúc nào cũng đơn giản, thuận lợi, bởi HS thường nhút nhát khi nói lên quan điểm của mình do nhiều nguyên nhân, có thể là do thiếu tự tin, do bản tính, không quen, hay cũng có thể là do sợ hãi,… Chính vì vậy, để phát hiện ra những quan niệm của HS người GV phải dùng đến tài nghệ sư phạm của mình một cách phù hợp, khéo léo để có thể đạt được mục đích của mình, cụ thể: 11 - Tạo môi trường sư phạm thích hợp, không khí chân thành, thân thiện (như đã phân tích ở trên) là điều kiện thuận lợi để HS tự bộc lộ quan niệm của mình một cách tự nhiên. - Thông qua các bài tập, chuyện kể, phim ảnh, các thí nghiệm hợp lí nhằm đặt HS đối diện với những tình huống học tập để các em tự bộc lộ quan niệm của mình. Tốt nhất là đưa HS vào tình huống học tập dưới dạng tình huống có vấn đề. - Phương pháp đánh giá có thể khuyến khích hoặc ức chế tư duy của HS, khuyến khích hoặc hạn chế việc tự bộc lộ quan niệm của HS. Điều này ta rất hay gặp trong các giờ học nói chung và giờ học vật lý nói riêng. Thường thì người thầy giáo chỉ quan tâm đến những ý kiến đúng mà gạt qua những ý kiến mà được coi là “ngây ngô”. Điều này là rất sai lệch, không chỉ riêng việc người thầy sẽ không phát hiện và khai thác được các quan niệm của HS mà còn làm cho HS không dám tự bộc lộ quan điểm của mình. Bởi vậy, ngườiGV phải biết lắng nghe, chịu đựng trước những ý kiến của HS, biết cách nhận xét và đánh giá nhằm khuyến khích hứng thú và nhiệt tình học tập của HS. - Cho HS làm các bài kiểm tra về nhà, trình bày cách hiểu của mình về một vấn đề một vấn đề nào đó (nếu có thể). - Tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm về một đề tài vật lý nào đó. Qua tranh luận, các em sẽ phải tự bộc lộ quan niệm của mình về vấn đề được nói đến, đồng thời họ sẽ phải đưa ra những lập luận, chứng cứ của mình để bảo vệ quan điểm của mình. Qua đó GV sẽ dễ dàng phát hiện được những quan niệm của HS. Bước 3: Giải thích cho học sinh thấy được sự vô lý quan niệm đó và tự khắc phục, tìm đến kiến thức mới Sau khi phát hiện được các quan niệm của HS, làm sao để HS có thể tự xóa bỏ được những quan niệm sai lệch của mình? Để làm được điều đó, trước hết người thầy giáo phải khai thác sâu, tìm nguyên nhân chỗ sai của các em. Qua đó giúp các em nhận ra rằng quan niệm của mình về những gì sắp được nghiên cứu hoàn toàn trái ngược với tri thức khoa học. Từ đó tạo ra trong tư duy của các em sự xung đột tâm lý giữa quan niệm cũ 12 và kiến thức mới, giữa những điều các em đang nghĩ với thực tế đang diễn ra. Kết quả là các em rơi vào trạng thái ngạc nhiên và lúc này tính tò mò vốn rất nhạy cảm đối với tuổi HS đã được kích thích, thôi thúc các em đi tìm câu giải đáp. Đó chính là tiền đề để hình thành động cơ và hứng thú học tập của HS, là nhân tố phát huy tính tích cực, tự giác và sáng tạo của các em trong học tập. Các em sẽ không ngại khó khăn, thậm chí sẽ hăng hái đi tìm kiếm câu trả lời cho thắc mắc của mình. Qua sự tự vận động đó các em thu nhận được kiến thức mới tức là tư duy của các em được phát triển. Vì thế kiến thức mới các em có được (dưới sự hướng dẫn của GV nếu cần) hoàn toàn là do sự nỗ lực, tự giác của bản thân, mà không phải do ép buộc, miễn cưỡng. Từ đó các quan niệm sai lệch của HS cũng dần được khắc phục một cách triệt để. Cụ thể: - Bằng thí nghiệm, bằng câu hỏi gắn với thực tế, bằng những tình huống có vấn đề, GV cho HS nắm được các hiện tượng và các quá trình vật lí. Qua đó chỉ cho HS thấy được sự vô lí trong các quan niệm sai lệch của HS một cách thuyết phục, từ đó dẫn dắt các em đi tìm kiến thức mới. Bởi những gì các em thấy các em mới tin, nhất là những điều trái ngược với quan niệm sẵn có của các em. - Logic bài học cũng cần phải được chú ý khi giảng dạy, nhằm giúp HS theo dõi bài học một cách dễ dàng và những kết luận rút ra hợp logic sẽ dễ thuyết phục. Bởi vậy người GV cần xây dựng logic dạy học một cách chặt chẽ và hợp lí. - Tăng cường sử dụng hệ thống câu hỏi, đặc biệt là những câu hỏi nêu vấn đề nhằm kích thích tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS. Hiện nay, trong quá trình dạy học, các biện pháp theo hướng tích cực hóa hoạt động của HS như trên đã và đang bước đầu được áp dụng mang lại kết quả khả quan. Tuy nhiên, phần lớn ta vẫn thường thấy trong các tiết học vật lý ở trường phổ thông vẫn còn tình trạng: trò sai, thầy sửa kết hợp với những chú ý “suông”. Biện pháp này sẽ không đem lại kết quả cao trong dạy học (xét về cả mặt lí luận và thực tiễn). Tốt nhất hãy hướng dẫn các em để các em tự nhận ra sai lệch đồng thời cũng tự mình khắc phục những sai lệch đó. 13 Bước 4: Giáo viên giúp đỡ các em điều chỉnh quan niệm và dẫn dắt các em đến với kiến thức mới đúng, hoàn chỉnh hơn Sau khi các em đã gạt bỏ được những quan niệm sai lệch của mình thì sẽ có một “khoảng trống” cần được bổ sung. Người GV cần phải tạo điều kiện để kiến thức khoa học mới lấp vào “khoảng trống” đó. Có nhiều cách để làm việc này, nhưng tốt nhất (như đã phân tích ở trên) thì nên cho HS tự HĐ (dưới sự hướng dẫn, định hướng của GV). Những kiến thức mà các em tự chiếm lĩnh được sẽ có sức bền, sâu sắc hơn so với việc GV cung cấp kiến thức cho họ. Trong quá trình xây dựng kiến thức mới bằng việc thảo luận thì câu trả lời của những thắc mắc chính là những kiến thức mới HS cần thu nhận. Để có kết luận hoàn chỉnh, GV cần bổ sung, điều chỉnh những chỗ chưa chính xác và chỉ ra cho HS những kiến thức cần lĩnh hội. Cụ thể: - Đàm thoại với HS: Để đạt được mục đích vừa nêu trên, GV cần chuẩn bị một hệ thống câu hỏi, chú ý đến các câu hỏi nêu vấn đề, câu hỏi phụ, câu hỏi gợi ý,… Vai trò của nó không phải là ở chỗ giúp HS trả lời hoặc giải bài tập mà ở chỗ luyện cho các em cách suy nghĩ, cách phân tích tổng hợp kiến thức để giải quyết vấn đề. Cho nên cần coi trọng gợi ý và gợi ý sao cho khéo, có tác dụng gợi mở thực sự. - Tiếp đó, GV phải giải thích ý nghĩa của các thuật ngữ, các ghi chú, thuật ngữ chuyên môn có liên quan đến kiến thức. - Cuối cùng là nêu rõ ý nghĩa các đại lượng, các hằng số vật lí, cũng như mối tương quan giữa các đại lượng có mặt trong công thức, phạm vi ứng dụng của định luật … vừa được nghiên cứu. Bước 5: Liên hệ kiểm chứng kiến thức mới Đây là bước rất quan trọng, nó giúp HS chuyểnnhững kiến thức thu nhận được thành vốn kiến thức của mình nhằm khắc phục triệt để những quan niệm sai lệch, hạn chế khả năng phục hồi của các quan niệm sai lệch trong tư duy HS. Ngoài ra, nó còn góp phần rèn luyện cho HS kỹ năng và thói quen thường xuyên vận động lý thuyết vào thực tiễn, thực hiện “học đi đôi với hành”. Cụ thể: 14 - Liên hệ với thực tế nhằm giúp HS có cái nhìn về thế giới tự nhiên dưới một quan điểm vật lí thống nhất. - Trong giờ học GV có thể đặt thêm các câu hỏi về lĩnh vực kinh tế, xã hội, đạo đức,…. nếu bài học cho phép. - Cho HS liên hệ kiến thức mới với kiến thức đã học nhằm nối kết kiến thức thành một khối chặt chẽ (có thể thông qua việc làm bài tập, thí nghiệm,…). 1.4. Vai trò của bài tập vật lý trong việc khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh 1.4.1. Bài tập vật lý BTVL là một trong những phương tiện dạy học vật lý rất quan trọng.Thời gian dành cho việc sử dụng loại phương tiện này chiếm một tỷ trọng lớn so với toàn bộ chương trình. Nhiều tài liệu lí luận dạy học vật lý coi BTVL là một trong những phương tiện thực hành. Có tài liệu coi BTVL như là một phương pháp dạy học vật lý. Đề tài này đề cập đến BTVL với sự kết hợp cả hai cách hiểu trên.BTVL được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi được giải quyết nhờ vận dụng những suy luận logic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý. Theo nghĩa rộng thì một vấn đề xuất hiện khi nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa cũng được xem là một bài tập đối với HS.( nguyễn đức thâm) 1.4.2. Chức năng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý - Xét theo lí luận dạy học thì BTVL có những chức năng sau: + Củng cố trình độ tri thức và kĩ năng xuất phát cho HS: Để thực hiện chức năng này thì BTVL là một phương tiện rất có hiệu quả. Bằng cách giao cho HS giải những bài tập có nội dung và phương pháp gắn với nội dung và phương pháp của vấn đề sắp được nghiên cứu, GV có thể giúp HS nhớ lại, củng cố kiến thức đã học một cách vững chắc. Do đó họ sẽ vững vàng hơn khi bước vào tiếp thu bài mới. Hơn nữa, khi thấy được sự liên quan logic giữa tri thức và kỹ năng cũ với vấn đề mới, HS càng hứng thú hơn với việc tham gia xây dựng bài mới. Bởi vì một mặt họ thấy tính hữu ích của tri thức đã học, mặt khác họ vững tin hơn vào khả năng của mình. 15 + Đặt vấn đề nhận thức: Nhiều loại bài tập thực hiện chức năng này rất tốt như bài tập nghịch lý,bài tập thí nghiệm, bài tập - câu hỏi thực tế,… trước khi vào bài học, nghiên cứu một vấn đề mới, GV có thể đặt ra cho HS các bài tập có dạng trên và liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý sắp được nghiên cứu, vừa tạo cho các em cảm giác hưng phấn, kích thích tính tò mò, ham học, vừa định hướng cho các em cái đích mà các em cần đạt được sau khi nghiên cứu vấn đề đó. Khi đã định hướng được thì sự quan sát, chú ý có chủ định sẽ được nâng cao mà không bị “loãng”, khắc phục được tình trạng GV giảng bài, HS không biết thầy cô đang làm gì? Tại sao lại làm như thế? Bài học này có mục đích gì? … + Hình thành tri thức, kỹ năng mới cho HS Một số bài tập thực hiện được chức năng này nhưng không phải nhiều. Có lúc trong dạy học một số đề tài mà việc hình thành tri thức mới thực chất là hệ thống hóa nhiều vấn đề riêng lẻ đã học để khái quát hóa quy nạp mà có. Kết quả của những bài tập loại này sẽ được khái quát hóa lại thành định luật, hệ quả, trithức mới cho HS. Cũng có trường hợp ngược lại, có những đề tài, bài học mà nội dung của nó chính là sự diễn dịch: Vận dụng trường hợp tổng quát cho từng trường hợp cụ thể. + Ôn luyện, củng cố kiến thức, kỹ năng cho HS Đây là lĩnh vực mà BTVL phát huy tác dụng tốt nhất. Bởi vì BTVL là phương tiện để GV giao cho HS những nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố các đường mòn liên hệ tạm thời của thần kinh trung ương về tri thức và kỹ năng vừa học ở lớp, để họ tập dượt việc tìm kiếm các mối liên hệ giữa kiến thức đã học và vận dụng chúng vào các tình huống: Từ quen biết, quen biết có biến đổi đến tình huống mới lạ. Qua việc làm bài tập, không những rèn luyện cho HS năng lực ghi nhớ, củng cố tri thức, kỹ năng đã học mà còn bắt buộc họ phải có những HĐ sáng tạo, như tìm ra mối liên hệ, những kỹ năng mà trong dạy học vật lý họ chưa có điều kiện thực hành, thử nghiệm,… 16 + Tổng kết, hệ thống hóa kiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình bộ môn Các bài học có nhiệm vụ củng cố tri thức lý thuyết đơn thuần, nhưng BTVL vẫn có thể được sử dụng rất có hiệu quả trong những trường hợp: Một là, GV ra bài tập theo một chuỗi liên kết với nhau. Để giải được loại bài tập đó, HS sẽ phải lần lượt sử dụng đến tất cả các tri thức đã học của chương hoặc phần tri thức lý thuyết định tổng kết và hệ thống hóa. Hai là, qua từng phần nhỏ tri thức đã tổng kết, GV đưa ra những bài tập điển hình mà phải nhờ vào những tri thức ấy mới giải quyết được. Làm như vậy vừa đỡ nhàm chán vừa giúp các em ghi nhớ được lâu hơn, hiểu rõ bản chất vật lý hơn là việc bắt HS nhắc đi nhắc lại lý thuyết. + Kiểm tra, đánh giá chất lượng tri thức, kỹ năng của HS BTVL giúp GV kiểm tra được trình độ lĩnh hội tri thức của HS, kỹ năng thực hành, kỹ năng tính toán, kỹ năng vận dụng lý thuyết để giải quyết những tình huống cụ thể của thực tiễn. Ngoài ra khi dùng BTVL dưới dạng tự luận nó còn giúp GV kiểm tra và đánh giá được năng lực tư duy và kỹ năng sử dụng ngôn ngữ của HS. - Xét theo chức năng thực hiện nhiệm vụ bộ môn + Giáo dưỡng: BTVL là một phương tiện không thể thiếu. Bởi vì BTVL giúp HS khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ đào sâu và xây dựng các mối liên hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau. Nhờ đó mà kiến thức trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt ra. + Phát triển: BTVL là phương tiện giúp HS phát triển năng lực nhận thức. Thông qua việc giải BTVL, HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp và khái quát hóa, biết lập kế hoạch giải quyết một vấn đề, kể cả những vấn đề có tính kỹ thuật, sáng tạo. Điều này được thực hiện khi HS quen với bài tập thí nghiệm, các bài tập gắn với giải quyết các vấn đề thực tiễn sản xuất và đời sống. Nhờ đó mà BTVL góp phần đào tạo HS thành những người biết nhận thức thực tiễn và cải tạo thực tiễn. 17 + Giáo dục tư tưởng, đạo đức và nhân cách cho HS BTVL cũng là phương tiện giúp HS rèn luyện được những phẩm chất tâm lý quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, có tính kế hoạch trong HĐ nhận thức, rèn luyện tính tự lực, tự giác trong HĐ học tập. + Giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp Nhiều BTVL có nội dung kỹ thuật, nhiều bài gắn với thực tế và nhiều bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được những kỹ năng thực hành, những hiểu biết cần thiết theo nội dung của giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. 1.4.3. Vai trò của bài tập vật lý trong việc phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh Ở trên ta đã xét đến tác dụng chung của BTVL. Nhưng ở đây chúng ta quan tâm sâu hơn đến BTVL ở khía cạnh phát hiện, xử lí quan niệm của HS,đặc biệt là những quan niệm sai lệch khi học vật lí. Cách khai thác này được xem như là một biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng và hiệu quả của dạy học vật lý. Đối với tác dụng này của BTVL, chúng ta sẽ lưu ý những loại bài tập có nội dung gắn liền với thực tế, thí nghiệm, mang tính nghịch lý – ngụy biện bởi những bài tập này sẽ phát huy hiệu quả tác dụng của BTVL trong việc phát hiện - xử lí quan niệm của HS. Cụ thể tác dụng đó như sau: - Phát hiện ra quan niệm nói chung và quan niệm sai lệch nói riêng: Khi đưa ra một vấn đề nào đó của vật lý (nhất là các hiện tượng gần gũi trong cuộc sống), HS có thể đưa ra ngay câu trả lời theo hiểu biết sẵn có của bản thân và hiểu biết này thường không phải là câu trả lời đúng, khi đó GV có thể giải thích hoặc đưa ra kết quả. Song nếu chỉ dừng lại ở đấy thì với bài tập tương tự HS lại mắc sai lệch. Cũng hiện tượng và quá trình ấy, ta đưa ra dưới dạng một bài tập có nội dung sát vớisinh hoạt thực tế, thí nghiệm hay nghịch lý - ngụy biện thì lại khác. Những bài tập này đã cho kết quả và nó trái với những gì HS đang nghĩ, buộc họ phải đi tìm lời giải thích cho sự vô lý đó. 18 - Khắc phục quan niệm sai lệch của HS: Sau khi các em bộc lộ quan niệm về vấn đề nghiên cứu thì GV hướng dẫn bằng những câu hỏi như vấn đề, gợi ý cho các em suy nghĩ để tìm câu trả lời đúng. Nhận thức được tính đúng đắn của vấn đề các em sẽ dần dần bỏ đi quan niệm sai lệch trước đây. - Củng cố và khắc sâu kiến thức đã học: Một giờ dạy có sử dụng các dạng bài tập như thế này sẽ giúp các em đào sâu kiến thức về mọi khía cạnh trong đời sống, kỹ thuật. Các em nhận thấy được phạm vi sử dụng kiến thức vật lý, liên hệ, ứng dụng trong thực tế. Loại bài tập này dù là định tính hay định lượng đều có thể sử dụng vào các mục đích như: tập dượt, ôn tập, củng cố, khắc sâu kiến thức hay kiểm tra kiến thức HS một cách thuận tiện. Khác với các loại bài tập khác, loại bài tập này có nhiều chi tiết thú vị. Hiện tượng, quá trình đưa ra rất gần gũi với đời sống, lại diễn ra trước mắt (đối với tình huống do thí nghiệm đưa lại),… làm các em thấy hứng thú khi giải. Vì lẽ đó mà tác dụng củng cố và khắc sâu kiến thức, khả năng khắc phục quan niệm sai lệch của HS hơn hẳn những chú ý suông trong SGK. Để thấy rõ điều này, ta sẽ cụ thể hóa qua chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý lớp 10 nâng cao. Trước hết ta hãy điểm qua nội dung và tầm quan trọng của chương. 19 Kết luận chương 1 Trong chương này đề tài đã đi sâu nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của sự ảnh hưởng và tác động từ các quan niệm HS đến quá trình dạy học, trong đó chú ý nhiều hơn đến các quan niệm sai lệch. Từ đó đề ra các hướng, các biện pháp chung nhằm khai thác, phát hiện và xử lí các quan niệm của HS một cách chi tiết theo logic: - Tạo không khí sư phạm cởi mở và tạo điều kiện thuận lợi cho giờ học diễn ra thoải mái. Từ đó kích thích HS bộc lộ quan niệm của họ một cách sôi nổi, tự nhiên. - Làm cho HS thấy được sự vô lí của các quan niệm sai lệch và hướng dẫn các em đi tìm kiến thức mới. - Tạo điều kiện cho HS tự vận động để đi đến kiến thức mới. - Liên hệ vận dụng. Dựa trên logic này, đề tài cũng đã đề xuất ra phương án sử dụng BTVL vào việc phát hiện, xử lí quan niệm của HS nói chung và quan niệm sai lệch của HS nói riêng nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường phổ thông. 20 CHƯƠNG 2. PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ 2.1. Đặc điểm cấu trúc, nội dung kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 nâng cao C ác định luật bảo toàn nằm ở chương IV sau chương “Tĩnh học vật rắn” trước chương “Cơ học chất lưu”, nó là cơ sở để nghiên cứu kiến thức của chương “Cơ học chất lưu” nói riêng và kiến thức của chương trình vật lí 11 và 12 sau này. Các định luật bảo toàn thuộc chương trình học kì II của năm học, đây là chương quan trọng của chương trình học kì II và cả năm học học lớp 10. Chương này gồm có 10 bài gồm 9 bài lý thuyết và 1 bài tập được giảng dạy trong 13 tiết gồm 10 tiết lý thuyết, 3 tiết bài tập. Các bài cụ thể: + Định luật bảo toàn động lượng. + Chuyển động bằng phản lực. Bài tập về định luật bảo toàn động lượng. + Công và công suất. + Động năng. Định lí động năng. + Thế năng. Thế năng trọng trường. + Thế năng đàn hồi. + Định luật bảo toàn cơ năng. + Va chạm đàn hồi và không đàn hồi. + Bài tập về định luật bảo toàn. + Các định luật Kê-ple. Chuyển động của vệ tinh. 21 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” Nội dung chính trong chương này trình bày về những đại lượng cơ học: Động lượng, công – công suất, động năng, thế năng, cơ năng, đồng thời thiết lập định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng và vận dụng hai định luật này vào việc khảo sát một số chuyển động cơ. Trong bài “Định luật bảo toàn động lượng” ta phải nêu được khái niệm và lấy được ví dụ về hệ kín, viết được công thức tính và nêu được đơn vị của động lượng, phát biểu và viết được biểu thức của ĐLBT đối với hệ kín gồm hai vật. Trong bài “Chuyển động bằng phản lực” ta phải nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực, áp dụng định luật bảo toàn động lượng giải bài tập. Trong bài “Công và công suất” ta phải phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công, công suất, áp dụng giải bài tập. Trong bài “Động năng. Định lý động năng” ta phải phát biểu được định 22 nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của động năng, phát biểu và viết được biểu thức của định lý động năng. Trong bài “Thế năng. Thế năng trọng trường” ta phải hiểu được khái niệm thế năng và phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của thế năng của một vật trong trọng trường. Trong bài “Thế năng đàn hồi” ta phải hiểu thế năng đàn hồi là gì và viết được công thức tính thế năng đàn hồi. Trong bài “Định luật bảo toàn cơ năng” ta phải phát biểu đư...

Quảng Nam, tháng 4 năm 2015

trong khóa luận là hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong bất kì công trình nào khác

Tác giả

Trương Công Y

quý thầy cô khoa Lý – Hóa – Sinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả thực hiện khóa luận

Đặc biệt xin gởi lời biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Vân Sa trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân trong gia đình, các bạn trong lớp ĐHSP Vật lý K11 đã động viên và giúp đỡ rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện khóa luận

Tác giả

Trương Công Y

THPT Trung học phổ thông QNSL Quan niệm sai lệch

Hình 3.1 Đồ thị phân phối tần số 37 Hình 3.2 Đồ thị phấn phối tần suất tích lũy 38 Bảng 3.1.Bảng phân bố tần số điểm số (Xi) của bài kiểm tra sau thực nghiệm 36 Bảng 3.2.Bảng phân bố tần suất của bài kiểm tra sau thực nghiệm 36 Bảng 3.3.Bảng phân bố tần suất tích lũy của bài kiểm tra sau thực nghiệm 37 Bảng 3.4.Bảng tổng hợp các tham số 38

LỜI CẢM ƠN ii 

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU iv 

MỤC LỤC v 

MỞ ĐẦU 1 

1 Lý do chọn đề tài 1 

2 Mục tiêu của đề tài 1 

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 

4 Phương pháp nghiên cứu 2 

5 Lịch sử nghiên cứu 2 

6 Giả thuyết khoa học 2 

7 Đóng góp của đề tài 3 

8 Cấu trúc của đề tài 3 

NỘI DUNG 4 

CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ 4 

1.1 Cơ sở lí luận 4 

1.1.1 Quan niệm của học sinh đối với quá trình dạy học 4 

1.1.1.1 Quan niệm và quan niệm của học sinh 4 

1.1.1.2 Nguồn gốc quan niệm của học sinh 5 

1.2 Cơ sở thực tiễn 6 

1.3 Biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh 7 

1.3.1 Xây dựng tiến trình nhận thức vật lý theo hướng phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh 7 

1.3.2 Các bước tiến hành phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông 9 

1.4.1 Bài tập vật lý 14 

1.4.2 Chức năng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý 14 

1.4.3 Vai trò của bài tập vật lý trong việc phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh 17 

Kết luận chương 1 19 

CHƯƠNG 2 PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ 20 

2.1 Đặc điểm cấu trúc, nội dung kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 nâng cao 20 

2.2 Những quan niệm sai lệch phổ biến của học sinh trong chương “các định luật bảo toàn”– Vật lý 10 nâng cao 22 

2.2.1 Một quan niệm sai lệch khi xác định hệ kín 22 

2.2.2 Một quan niệm sai lệch khi sử dụng định luật bảo toàn động lượng 24 

2.2.3 Một số quan niệm sai lệch khi xác định thế năng 24 

2.2.4 Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập về công 26 

2.2.5 Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập về động năng 27 

2.2.6 Một quan niệm sai lệch khi vận dụng định luật bảo toàn cơ năng và bảo toàn năng lượng 28 

2.2.7 Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập va chạm 29 

2.3 Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài cụ thể trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 cơ bản theo định hướng của đề tài 31 

2.3.1 Tiến trình dạy bài “Động năng Định lí động năng” 31 

2.3.2 Giáo án bài “Động năng Định lí động năng” 31 

2.3.3 Tiến trình dạy bài “Định luật bảo toàn động lượng” 32 

2.3.4 Giáo án bài “Định luật bảo toàn động lượng” 32 

Kết luận chương 2 33 

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 34 

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 34 

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm 34 

3.2.1 Nội dung của thực nghiệm sư phạm 34 

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 35 

3.2.2.1 Chọn mẫu thực nghiệm 35 

3.2.2.2 Phương pháp tiến hành 35 

3.3 Kết quả thực nghiệm 35 

3.3.1 Đánh giá định tính 35 

3.3.2 Kết quả định lượng 36 

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 39 

KẾT LUẬN 40 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 

PHỤ LỤC P1 

PHỤ LỤC 1 P1 

PHỤ LỤC 2 P5 

PHỤ LỤC 3 P7 

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đất nước của chúng ta đang phát triển trong xu thế hội nhập với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới, sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước là nhiệm vụ được đặt hàng đầu, bên cạnh đó xã hội ngày càng đòi hỏi càng cao đối với con người không chỉ có phẩm chất đạo đức mà phải có tri thức khoa học và biết vận dụng kĩ thuật công nghệ vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước giàu mạnh hơn Chính vì vậy mà Đảng ta đã xác định “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”

Vật lý là môn khoa học có những ứng dụng to lớn giúp con người khám phá những điều mới mẻ trong vũ trụ Đặc biệt là trong các lĩnh vực công nghệ hiện đại

Để phát huy tối đa vai trò quan trọng của vật lý thì trước hết các nhà giáo dục cần đưa thế hệ trẻ đến với vật lý bằng cả sự say mê, nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo và năng lực tự học, tự nghiên cứu của học sinh

Nhưng thực tế cho thấy việc học vật lý ở trường THPT chưa thực sự có chất lượng, một trong những nguyên nhân của tình trạng này là do trong quá trình học vật lý các em còn có những quan niệm, hiểu biết sai lệch Vì vậy cần phải có những phương pháp phát hiện, khắc phục những quan niệm đó của học sinh

Chính vì lí do đó mà em chọn đề tài này, em hy vọng các biện pháp trong

đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THPT

2 Mục tiêu của đề tài

Đưa ra một số dạng bài tập vật lý để phát hiện, khắc phục những QNSL của học sinh nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” của Vật lý lớp 10 nâng cao nói riêng và dạy học vật lý ở trường THPT nói chung

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng:

- Vai trò, chức năng của BTVL trong dạy học vật lý

- Các QNSL của học sinh khi học vật lý ở trường THPT, cụ thể trong chương “Các định luật bảo toàn”

- Nội dung của chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao

- Dạy học chương “Các định luật bảo toàn” khi phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh bằng phương pháp BTVL

- Vai trò của BTVL trong việc phát hiện và khắc phục quan niệm của học sinh trong dạy học

- Phạm vi nghiên cứu:

- TNSP: tại trường THPT Nguyễn Dục huyện Phú Ninh tỉnh Quảng Nam

- Thời gian từ ngày 2-3-2015 đến ngày 12-4-2015

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: tâm lý học, tâm lý sư phạm, giáo dục học, tâm lý sư phạm,…

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Tổng hợp kinh nghiệm của bản thân, tham khảo ý kiến của thầy cô, bạn

bè để đưa ra những biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm của HS

+ Xây dựng tiến trình một số bài trong chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lý lớp 10 nâng cao theo hướng của đề tài

5 Lịch sử nghiên cứu

Theo khảo sát cũng như trong quá trình tìm kiếm các đề tài cùng nội dung, trước đó đã có những đề tài nghiên cứu về sử dụng bài tập để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh ở trường THPT nhưng các nghiên cứu trước

đó chỉ tập trung trong một chương nhất định của chương trình vật lí THPT hoặc các nghiên cứu đó đã sử dụng phương pháp khác chưa có nghiên cứu nào sử dụng bài tập vật lý để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao

6 Giả thuyết khoa học

Nếu biết cách sử dụng và tận dụng tối đa vai trò, chức năng của BTVL như một phương tiện giúp chúng ta phát hiện và khắc phục quan niệm của HS,

thì có thể hình thành cho HS những quan niệm khoa học sâu sắc, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THPT

+ Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

+ Chương 2: Phát hiện và khắc phục QNSL của HS trong dạy học chương

“Các định luật bảo toàn” - Vật lý lớp 10 nâng cao bằng bài tập vật lý

+ Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN

VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10

NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ 1.1 Cơ sở lí luận

1.1.1 Quan niệm của học sinh đối với quá trình dạy học

1.1.1.1 Quan niệm và quan niệm của học sinh

a Quan niệm

Quan niệm là sự hiểu biết có được của con người về các sự vật hiện tượng

và các quá trình trong thế giới tự nhiên và trong xã hội thông qua cuộc sống và lao động sản xuất hàng ngày Những quan niệm này tiềm ẩn trong bộ não con người và được tái hiện khi bị kích thích hay có nhu cầu Quan niệm có tính cá biệt rất cao Mỗi người sẽ có một cách hiểu, cách nhìn nhận riêng, dưới những góc độ riêng đối với cùng một sự vật, một hiện tượng hay một quá trình Quan niệm của cá nhân thường mang tính chủ quan, tự phát nên thường thiếu khách quan và thiếu khoa học Đối với HS người ta gọi đó là quan niệm của HS (để phân biệt với quan niệm khoa học) Những quan niệm của HS mà không phản ánh đúng bản chất sự vật, hiện tượng vật lý thì được gọi là các quan niệm sai lệch của HS

b Quan niệm của học sinh

Quan niệm của HS là những hiểu biết của họ về những sự vật hiện tượng, quá trình của tự nhiên và xã hội nói chung, của vật lý nói riêng mà các em đã có được thông qua sinh hoạt và đời sống thường ngày trước khi họ được nghiên cứu trong giờ học

Như vậy, HS luôn mang theo những quan niệm đời thường đến trường khi học vật lý Những quan niệm này là khác nhau đối với những HS khác nhau Những quan niệm này có nguồn gốc rất phong phú, đa dạng: Qua kinh nghiệm sống hàng ngày, qua hoạt động thực tiễn, xuất phát từ ngôn ngữ cuộc sống,… và qua cả những giờ học trước

Cũng như quan niệm nói chung, quan niệm của HS cũng mang tính bảo thủ, cố hữu và mang tính cá biệt cao Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng phần lớn những quan niệm đó là chưa phản ánh đúng hoặc phản ánh một cách sai lệch bản chất của các sự vật hiện tượng hay một quá trình vật lý Tuy nhiên cũng có những quan niệm không sai lệch nhưng chưa hoàn chỉnh hoặc chưa thật chính xác với bản chất khoa học Chúng ta phải đi xem xét, nghiên cứu ảnh hưởng của những quan niệm đó đến quá trình dạy học như thế nào để có biện pháp xử lý thích hợp

1.1.1.2 Nguồn gốc quan niệm của học sinh

Quan niệm của học sinh được hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có hai nguyên nhân chủ yếu: Qua thực tế trong đời sống hàng ngày và xuất phát từ sự phong phú của ngôn ngữ, thông qua các phương tiện hay

đồ dùng hằng ngày hay qua nói chuyện Ngoài ra, những kiến thức có được từ những môn học khác, hoặc từ những giờ học trước đó cũng có thể đưa đến cho học sinh những hiểu biết không đầy đủ về một khái niệm mới nào đó Đây cũng

là một trong những nguyên nhân hình thành quan niệm của học sinh

1.1.1.3 Ảnh hưởng của quan niệm của học sinh đến với chất lượng dạy học

Chúng ta đã biết vật lý học là bộ môn mà đối tượng nghiên cứu của nó gắn liền chặt chẽ với các sự kiện trong đời sống hàng ngày của HS Đặc điểm này đã cho thấy tại sao HS chúng ta thường có những quan niệm phong phú về các hiện tượng, các quá trình vật lý Điều đó sẽ tạo điều kiện cho GV có thể khai thác những quan niệm phù hợp với tri thức khoa học phục vụ cho việc dạy học của mình Mặt khác, những quan niệm sai lệch của HS về các hiện tượng, quá trình vật lý sẽ được nghiên cứu trong giờ học thường gây khó khăn cho các em trong quá trình nhận thức Bởi đặc điểm của nó là cố hữu, bảo thủ và đã ăn sâu vào nếp nghĩ của các em Đó chính là những trở ngại trong dạy học vật lý ở trường THPT Bởi vậy, nếu không có biện pháp khắc phục, giúp các em tự xóa bỏ đi những quan niệm sai lệch thì những kiến thức mà các em thu nhận được trong giờ học sẽ trở nên méo mó, sai lệch với bản chất vật lý Kết quả là dần dần trong cấu trúc tư duy của HS sẽ hình thành và tồn tại những hiểu biết sai lệch và bằng những hiểu biết này các em sẽ nhìn nhận, giải thích các sự kiện, hiện tượng và

quá trình theo cách riêng của mình Đến một lúc nào đó, các em nhận được câu trả lời từ chính sự vật, hiện tượng, kết quả của quá trình (nó trái ngược với cách nhìn nhận của các em) thì các em sẽ cảm thấy hoang mang, nghi ngờ những gì mình đã được học Từ đó lại dẫn đến việc các em sẽ mất đi niềm tin vào chính mình, mất đi niềm tin vào khoa học vật lý Đó là một hậu quả vô cùng tai hại nếu

ta không có biện pháp xử lý, khắc phục kịp thời

1.1.1.4.Những biểu hiện của quan niệm sai lệch

Như đã phân tích trên, những kiến thức ban đầu của học sinh được tích lũy qua thực tế cuộc sống mới chỉ là những kiến thức mang tính chất kinh nghiệm, tự phát, chúng được tích lũy dần dần, ngày càng nhiều thêm và khắc sâu trong tiềm thức, trở thành vốn hiểu biết riêng của mỗi cá nhân Điều đó làm cho quan niệm của học sinh có đặc điểm là rất bền vững và khó thay đổi về nhận thức Mặt khác, cũng do quan niệm của học sinh được hình thành một cách tự phát, cảm tính, không qua bất kỳ một kiểm chứng nào, nên đa số các quan niệm của học sinh về các sự vật, hiện tượng đều sai lệch về mặt khoa học, sai lệch so với kiến thức mà học sinh cần lĩnh hội

Tuy nhiên, trong số những quan niệm của học sinh cũng có những quan niệm không sai lệch, nhưng chưa hoàn chỉnh hoặc chưa thật chính xác

1.2 Cơ sở thực tiễn

Thực trạng cho thấy, trong các tiết học vật lý ở các trường THPT việc khai thác các quan niệm của HS trong dạy học là chưa thực sự được quan tâm chú ý Vấn đề này có thể có nhiều nguyên nhân: Sự bó hẹp của thời gian, lượng kiến thức trong một tiết học khá nhiều, bản thân người GV chưa quan tâm, chú ý, chưa biết cách tận dụng, khai thác những phương tiện dạy học để thực hiện điều đó… Kết quả là chất lượng dạy học vật lý ở các trường THPT là chưa cao Điều này thể hiện rất rõ ở số lượng HS yêu thích môn vật lý, kết quả học tập môn vật

lý của các em trong các bài thi, bài kiểm tra… còn thấp so với các môn học khác

1.3 Biện pháp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh

1.3.1 Xây dựng tiến trình nhận thức vật lý theo hướng phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh

Trong QTDH GV cần hoạch định từng bước và mục tiêu của từng bước

đó với những hoạt động đi kèm Thông thường trước khi đi vào nghiên cứu một vấn đề, một hiện tượng vật lý, GV cần có cách thăm dò hoặc dự đoán những kiến thức liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu mà HS đã có trước đó Từ đó sự kiện khởi đầu được đưa ra là những tình huống có liên quan đến vấn đề nghiên cứu Tình huống này có thể mô tả là một hiện tượng vật lý, một câu hỏi, một đoạn phim hoặc một bức tranh, Những tình huống cho thấy hiện tượng xảy ra gần gũi với HS, giúp HS nhanh chóng nắm bắt được vấn đề đồng thời tiết kiệm được thời gian Quá trình này sẽ làm xuất hiện quan niệm của HS về vấn đề cần nghiên cứu Những biểu hiện của HS trong bước khởi đầu chính là điều kiện để GV nắm bắt được tình hình HS (Có những quan niệm đúng, sai hoặc quan niệm chưa hoàn chỉnh) từ đó GV đề ra cách khắc phục QNSL của HS được khắc phục và phải ghi nhớ trong suốt quá trình học vật lý là không đơn giản Để làm được điều này,

GV cần lựa chọn nhiều hiện tượng có liên quan, nhiều ứng dụng của vấn đề vừa nghiên cứu để cung cấp thêm thông tin cho HS (bằng những hình ảnh, đoạn phim ) HS phải liên hệ và ứng dụng được những kiến thức mới vừa thu nhận được vào thực tế để thấy được sự đúng đắn của nó và khắc sâu trong trí nhớ

Sơ đồ 1.1 Tiến trình phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh

Câu hỏi vật lý, bài toán vật

lý, đoạn phim, hoặc thí

nghiệm

Tình huống khởi đầu

Bộc lộ QNHS

Bác bỏ QNHS hoặc bổ sung hoặc chỉnh sửa

Kiến thức mới

Liên hệ, vận dụng

Thảo luận Tranh luận

Sử dụng các phương pháp dạy học

HS thảo luận, nhận xét tự rút ra kết luận

Khắc sâu kiến thức mới

1.3.2 Các bước tiến hành phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông

Có thể nói việc điều tra phát hiện những quan niệm của học sinh trước khi dạy cho học sinh một khái niệm hay hiện tượng vật lý nào đó, đồng thời khắc phục được những quan niệm sai lệch của học sinh là một đòi hỏi có tính khách quan và có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường phổ thông

Thực tiễn dạy học cho thấy có nhiều yếu tố tác động đến quá trình này như không khí dạy học, động cơ hứng thú học tập, sự tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, vai trò của thầy giáo và học sinh trong quá trình dạy học Để phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh, giáo viên cần sử dụng tối ưu các phương pháp, hình thức tổ chức dạy học, đặc biệt là việc sử dụng hợp lý các thí nghiệm vật lý Thông qua thí nghiệm và cách dẫn dắt hợp lý, thầy giáo dễ làm cho học sinh bộc lộ những quan niệm riêng, đồng thời làm cho học sinh thấy được sự vô lý của các quan niệm sai lệch, từ đó hướng dẫn các em thay đổi cách nhìn nhận, cách suy nghĩ để hướng tới những quan niệm chính xác về mặt khoa học

Cần nhắc lại rằng nguồn gốc hình thành quan niệm của học sinh là kinh nghiệm sống hàng ngày, nó có tính bền vững và rất khó thay đổi Khi những quan niệm sai lệch đã ăn sâu vào tiềm thức học sinh thì không thể thay đổi nó bằng sự diễn giải, thuyết trình hay lập luận của thầy giáo, chỉ có thông qua thí nghiệm với những kết quả rõ ràng mới thuyết phục được học sinh nhận ra những quan niệm sai lệch của mình và tự giác sửa chữa nó Dưới đây là một đề xuất về tiến trình phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh thông qua thí nghiệm trong dạy học vật lý

Bước 1: Tạo điều kiện thuận lợi trong giờ học của học sinh diễn ra

Tạo những điều kiện tâm lý thuận lợi cho giờ học diễn ra là tiền đề cho tiến trình dạy học được triển khai một cách có hiệu quả Thông thường trong lớp học, người GV là người quyết định mọi vấn đề, do đó dễ tạo ra không khí nặng

nề, căng thẳng trong giờ học, tạo ra khoảng cách giữa GV và HS Điều đó dẫn

đến sự thiếu hợp tác giữa thầy và trò trong dạy học Không khí căng thẳng sẽ làm cho tư duy của HS bị ức chế bởi những lo sợ không đáng có Tất cả những điều

đó sẽ làm giảm hứng thú học tập, năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo của HS Bởi vậy, trước hết người GV phải bằng những hiểu biết và kinh nghiệm

sư phạm của mình để tạo ra một môi trường thuận lợi, không khí thoải mái cho giờ học diễn ra, cụ thể:

- Người GV có thể xóa đi khoảng cách giữa thầy và trò bằng sự cởi mở, chân thành và thân thiện đối với HS Trong giờ học cần sự nghiêm túc nhưng không có nghĩa là lúc nào cũng cần cứng nhắc, đôi khi cần một chút khôi hài (trong khuôn khổ cho phép) làm xóa tan không khí mệt nhọc, căng thẳng, thay vào đó là một không khí vui tươi làm cho các em có hứng thú và yêu thích môn học hơn

- Biết cách động viên, khích lệ nhiệt tình các em trong học tập

- Tạo cho HS niềm tin, sự yêu mến và tôn trọng thầy cô giáo…

Bước 2: Làm cho học sinh trình bày quan niệm của mình

Chúng ta đã biết HS khi đến lớp đã có sẵn những quan niệm về các hiện tượng và các quá trình vật lý được nghiên cứu trong giờ học Vì vậy GV cần phải khai thác được các quan niệm đó trong quá trình dạy học Muốn vậy, trước hết cần phải có biện pháp để có thể phát hiện những quan niệm đó, phải biết HS của mình có những quan niệm như thế nào về các hiện tượng, các quá trình vật lý sắp được nghiên cứu trong giờ học, làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp sư phạm nhằm khắc sâu những quan niệm phù hợp, bổ sung những quan niệm chưa đầy đủ

và khắc phục những quan niệm sai lệch của HS Tuy nhiên việc phát hiện ra các quan niệm của HS không phải lúc nào cũng đơn giản, thuận lợi, bởi HS thường nhút nhát khi nói lên quan điểm của mình do nhiều nguyên nhân, có thể là do thiếu tự tin, do bản tính, không quen, hay cũng có thể là do sợ hãi,… Chính vì vậy, để phát hiện ra những quan niệm của HS người GV phải dùng đến tài nghệ

sư phạm của mình một cách phù hợp, khéo léo để có thể đạt được mục đích của mình, cụ thể:

- Tạo môi trường sư phạm thích hợp, không khí chân thành, thân thiện (như đã phân tích ở trên) là điều kiện thuận lợi để HS tự bộc lộ quan niệm của mình một cách tự nhiên

- Thông qua các bài tập, chuyện kể, phim ảnh, các thí nghiệm hợp lí nhằm đặt HS đối diện với những tình huống học tập để các em tự bộc lộ quan niệm của mình Tốt nhất là đưa HS vào tình huống học tập dưới dạng tình huống có vấn

đề

- Phương pháp đánh giá có thể khuyến khích hoặc ức chế tư duy của HS, khuyến khích hoặc hạn chế việc tự bộc lộ quan niệm của HS Điều này ta rất hay gặp trong các giờ học nói chung và giờ học vật lý nói riêng Thường thì người thầy giáo chỉ quan tâm đến những ý kiến đúng mà gạt qua những ý kiến mà được coi là “ngây ngô” Điều này là rất sai lệch, không chỉ riêng việc người thầy sẽ không phát hiện và khai thác được các quan niệm của HS mà còn làm cho HS không dám tự bộc lộ quan điểm của mình Bởi vậy, ngườiGV phải biết lắng nghe, chịu đựng trước những ý kiến của HS, biết cách nhận xét và đánh giá nhằm khuyến khích hứng thú và nhiệt tình học tập của HS

- Cho HS làm các bài kiểm tra về nhà, trình bày cách hiểu của mình về một vấn đề một vấn đề nào đó (nếu có thể)

- Tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm về một đề tài vật lý nào đó Qua tranh luận, các em sẽ phải tự bộc lộ quan niệm của mình về vấn đề được nói đến, đồng thời họ sẽ phải đưa ra những lập luận, chứng cứ của mình để bảo vệ quan điểm của mình Qua đó GV sẽ dễ dàng phát hiện được những quan niệm của HS

Bước 3: Giải thích cho học sinh thấy được sự vô lý quan niệm đó và tự khắc phục, tìm đến kiến thức mới

Sau khi phát hiện được các quan niệm của HS, làm sao để HS có thể tự xóa bỏ được những quan niệm sai lệch của mình?

Để làm được điều đó, trước hết người thầy giáo phải khai thác sâu, tìm nguyên nhân chỗ sai của các em Qua đó giúp các em nhận ra rằng quan niệm của mình về những gì sắp được nghiên cứu hoàn toàn trái ngược với tri thức khoa học Từ đó tạo ra trong tư duy của các em sự xung đột tâm lý giữa quan niệm cũ

và kiến thức mới, giữa những điều các em đang nghĩ với thực tế đang diễn ra Kết quả là các em rơi vào trạng thái ngạc nhiên và lúc này tính tò mò vốn rất nhạy cảm đối với tuổi HS đã được kích thích, thôi thúc các em đi tìm câu giải đáp Đó chính là tiền đề để hình thành động cơ và hứng thú học tập của HS, là nhân tố phát huy tính tích cực, tự giác và sáng tạo của các em trong học tập Các

em sẽ không ngại khó khăn, thậm chí sẽ hăng hái đi tìm kiếm câu trả lời cho thắc mắc của mình Qua sự tự vận động đó các em thu nhận được kiến thức mới tức là

tư duy của các em được phát triển Vì thế kiến thức mới các em có được (dưới sự hướng dẫn của GV nếu cần) hoàn toàn là do sự nỗ lực, tự giác của bản thân, mà không phải do ép buộc, miễn cưỡng Từ đó các quan niệm sai lệch của HS cũng dần được khắc phục một cách triệt để Cụ thể:

- Bằng thí nghiệm, bằng câu hỏi gắn với thực tế, bằng những tình huống

có vấn đề, GV cho HS nắm được các hiện tượng và các quá trình vật lí Qua đó chỉ cho HS thấy được sự vô lí trong các quan niệm sai lệch của HS một cách thuyết phục, từ đó dẫn dắt các em đi tìm kiến thức mới Bởi những gì các em thấy các em mới tin, nhất là những điều trái ngược với quan niệm sẵn có của các

em

- Logic bài học cũng cần phải được chú ý khi giảng dạy, nhằm giúp HS theo dõi bài học một cách dễ dàng và những kết luận rút ra hợp logic sẽ dễ thuyết phục Bởi vậy người GV cần xây dựng logic dạy học một cách chặt chẽ và hợp lí

- Tăng cường sử dụng hệ thống câu hỏi, đặc biệt là những câu hỏi nêu vấn

đề nhằm kích thích tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS

Hiện nay, trong quá trình dạy học, các biện pháp theo hướng tích cực hóa hoạt động của HS như trên đã và đang bước đầu được áp dụng mang lại kết quả khả quan Tuy nhiên, phần lớn ta vẫn thường thấy trong các tiết học vật lý ở trường phổ thông vẫn còn tình trạng: trò sai, thầy sửa kết hợp với những chú ý

“suông” Biện pháp này sẽ không đem lại kết quả cao trong dạy học (xét về cả mặt lí luận và thực tiễn) Tốt nhất hãy hướng dẫn các em để các em tự nhận ra sai lệch đồng thời cũng tự mình khắc phục những sai lệch đó

Bước 4: Giáo viên giúp đỡ các em điều chỉnh quan niệm và dẫn dắt các em đến với kiến thức mới đúng, hoàn chỉnh hơn

Sau khi các em đã gạt bỏ được những quan niệm sai lệch của mình thì sẽ

có một “khoảng trống” cần được bổ sung Người GV cần phải tạo điều kiện để kiến thức khoa học mới lấp vào “khoảng trống” đó Có nhiều cách để làm việc này, nhưng tốt nhất (như đã phân tích ở trên) thì nên cho HS tự HĐ (dưới sự hướng dẫn, định hướng của GV) Những kiến thức mà các em tự chiếm lĩnh được

sẽ có sức bền, sâu sắc hơn so với việc GV cung cấp kiến thức cho họ

Trong quá trình xây dựng kiến thức mới bằng việc thảo luận thì câu trả lời của những thắc mắc chính là những kiến thức mới HS cần thu nhận Để có kết luận hoàn chỉnh, GV cần bổ sung, điều chỉnh những chỗ chưa chính xác và chỉ ra cho HS những kiến thức cần lĩnh hội Cụ thể:

- Đàm thoại với HS: Để đạt được mục đích vừa nêu trên, GV cần chuẩn bị một hệ thống câu hỏi, chú ý đến các câu hỏi nêu vấn đề, câu hỏi phụ, câu hỏi gợi ý,… Vai trò của nó không phải là ở chỗ giúp HS trả lời hoặc giải bài tập mà ở chỗ luyện cho các em cách suy nghĩ, cách phân tích tổng hợp kiến thức để giải quyết vấn đề Cho nên cần coi trọng gợi ý và gợi ý sao cho khéo, có tác dụng gợi

Bước 5: Liên hệ kiểm chứng kiến thức mới

Đây là bước rất quan trọng, nó giúp HS chuyểnnhững kiến thức thu nhận được thành vốn kiến thức của mình nhằm khắc phục triệt để những quan niệm sai lệch, hạn chế khả năng phục hồi của các quan niệm sai lệch trong tư duy HS Ngoài ra, nó còn góp phần rèn luyện cho HS kỹ năng và thói quen thường xuyên vận động lý thuyết vào thực tiễn, thực hiện “học đi đôi với hành” Cụ thể:

- Liên hệ với thực tế nhằm giúp HS có cái nhìn về thế giới tự nhiên dưới một quan điểm vật lí thống nhất

- Trong giờ học GV có thể đặt thêm các câu hỏi về lĩnh vực kinh tế, xã hội, đạo đức,… nếu bài học cho phép

- Cho HS liên hệ kiến thức mới với kiến thức đã học nhằm nối kết kiến thức thành một khối chặt chẽ (có thể thông qua việc làm bài tập, thí nghiệm,…)

1.4 Vai trò của bài tập vật lý trong việc khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh

1.4.1 Bài tập vật lý

BTVL là một trong những phương tiện dạy học vật lý rất quan trọng.Thời gian dành cho việc sử dụng loại phương tiện này chiếm một tỷ trọng lớn so với toàn bộ chương trình Nhiều tài liệu lí luận dạy học vật lý coi BTVL là một trong những phương tiện thực hành Có tài liệu coi BTVL như là một phương pháp dạy học vật lý Đề tài này đề cập đến BTVL với sự kết hợp cả hai cách hiểu trên.BTVL được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi được giải quyết nhờ vận dụng những suy luận logic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý Theo nghĩa rộng thì một vấn đề xuất hiện khi nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa cũng được xem là một bài tập đối với HS.( nguyễn đức thâm)

1.4.2 Chức năng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

- Xét theo lí luận dạy học thì BTVL có những chức năng sau:

+ Củng cố trình độ tri thức và kĩ năng xuất phát cho HS:

Để thực hiện chức năng này thì BTVL là một phương tiện rất có hiệu quả Bằng cách giao cho HS giải những bài tập có nội dung và phương pháp gắn với nội dung và phương pháp của vấn đề sắp được nghiên cứu, GV có thể giúp HS nhớ lại, củng cố kiến thức đã học một cách vững chắc Do đó họ sẽ vững vàng hơn khi bước vào tiếp thu bài mới Hơn nữa, khi thấy được sự liên quan logic giữa tri thức và kỹ năng cũ với vấn đề mới, HS càng hứng thú hơn với việc tham gia xây dựng bài mới Bởi vì một mặt họ thấy tính hữu ích của tri thức đã học, mặt khác họ vững tin hơn vào khả năng của mình

+ Đặt vấn đề nhận thức:

Nhiều loại bài tập thực hiện chức năng này rất tốt như bài tập nghịch lý,bài tập thí nghiệm, bài tập - câu hỏi thực tế,… trước khi vào bài học, nghiên cứu một vấn đề mới, GV có thể đặt ra cho HS các bài tập có dạng trên và liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý sắp được nghiên cứu, vừa tạo cho các em cảm giác hưng phấn, kích thích tính tò mò, ham học, vừa định hướng cho các em cái đích mà các em cần đạt được sau khi nghiên cứu vấn đề đó Khi đã định hướng được thì sự quan sát, chú ý có chủ định sẽ được nâng cao mà không bị

“loãng”, khắc phục được tình trạng GV giảng bài, HS không biết thầy cô đang làm gì? Tại sao lại làm như thế? Bài học này có mục đích gì? …

+ Hình thành tri thức, kỹ năng mới cho HS

Một số bài tập thực hiện được chức năng này nhưng không phải nhiều Có lúc trong dạy học một số đề tài mà việc hình thành tri thức mới thực chất là hệ thống hóa nhiều vấn đề riêng lẻ đã học để khái quát hóa quy nạp mà có Kết quả của những bài tập loại này sẽ được khái quát hóa lại thành định luật, hệ quả, trithức mới cho HS Cũng có trường hợp ngược lại, có những đề tài, bài học mà nội dung của nó chính là sự diễn dịch: Vận dụng trường hợp tổng quát cho từng trường hợp cụ thể

+ Ôn luyện, củng cố kiến thức, kỹ năng cho HS

Đây là lĩnh vực mà BTVL phát huy tác dụng tốt nhất Bởi vì BTVL là phương tiện để GV giao cho HS những nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố các đường mòn liên hệ tạm thời của thần kinh trung ương về tri thức và kỹ năng vừa học ở lớp, để họ tập dượt việc tìm kiếm các mối liên hệ giữa kiến thức đã học và vận dụng chúng vào các tình huống: Từ quen biết, quen biết có biến đổi đến tình huống mới lạ

Qua việc làm bài tập, không những rèn luyện cho HS năng lực ghi nhớ, củng cố tri thức, kỹ năng đã học mà còn bắt buộc họ phải có những HĐ sáng tạo, như tìm ra mối liên hệ, những kỹ năng mà trong dạy học vật lý họ chưa có điều kiện thực hành, thử nghiệm,…

+ Tổng kết, hệ thống hóa kiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình bộ môn

Các bài học có nhiệm vụ củng cố tri thức lý thuyết đơn thuần, nhưng BTVL vẫn có thể được sử dụng rất có hiệu quả trong những trường hợp: Một là,

GV ra bài tập theo một chuỗi liên kết với nhau Để giải được loại bài tập đó, HS

sẽ phải lần lượt sử dụng đến tất cả các tri thức đã học của chương hoặc phần tri thức lý thuyết định tổng kết và hệ thống hóa Hai là, qua từng phần nhỏ tri thức

đã tổng kết, GV đưa ra những bài tập điển hình mà phải nhờ vào những tri thức

ấy mới giải quyết được Làm như vậy vừa đỡ nhàm chán vừa giúp các em ghi nhớ được lâu hơn, hiểu rõ bản chất vật lý hơn là việc bắt HS nhắc đi nhắc lại lý thuyết

+ Kiểm tra, đánh giá chất lượng tri thức, kỹ năng của HS

BTVL giúp GV kiểm tra được trình độ lĩnh hội tri thức của HS, kỹ năng thực hành, kỹ năng tính toán, kỹ năng vận dụng lý thuyết để giải quyết những tình huống cụ thể của thực tiễn Ngoài ra khi dùng BTVL dưới dạng tự luận nó còn giúp GV kiểm tra và đánh giá được năng lực tư duy và kỹ năng sử dụng ngôn ngữ của HS

- Xét theo chức năng thực hiện nhiệm vụ bộ môn

+ Giáo dưỡng: BTVL là một phương tiện không thể thiếu Bởi vì BTVL giúp HS khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ đào sâu và xây dựng các mối liên

hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau Nhờ đó mà kiến thức trở nên sống động,

có ý nghĩa trong việc giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt ra

+ Phát triển: BTVL là phương tiện giúp HS phát triển năng lực nhận thức Thông qua việc giải BTVL, HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp và khái quát hóa, biết lập kế hoạch giải quyết một vấn đề, kể cả những vấn đề có tính kỹ thuật, sáng tạo Điều này được thực hiện khi HS quen với bài tập thí nghiệm, các bài tập gắn với giải quyết các vấn đề thực tiễn sản xuất và đời sống Nhờ đó mà BTVL góp phần đào tạo HS thành những người biết nhận thức thực tiễn và cải tạo thực tiễn

+ Giáo dục tư tưởng, đạo đức và nhân cách cho HS

BTVL cũng là phương tiện giúp HS rèn luyện được những phẩm chất tâm

lý quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, có tính kế hoạch trong HĐ nhận thức, rèn luyện tính tự lực, tự giác trong HĐ học tập

+ Giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

Nhiều BTVL có nội dung kỹ thuật, nhiều bài gắn với thực tế và nhiều bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được những kỹ năng thực hành, những hiểu biết cần thiết theo nội dung của giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

1.4.3 Vai trò của bài tập vật lý trong việc phát hiện, khắc phục quan niệm của học sinh

Ở trên ta đã xét đến tác dụng chung của BTVL Nhưng ở đây chúng ta quan tâm sâu hơn đến BTVL ở khía cạnh phát hiện, xử lí quan niệm của HS,đặc biệt là những quan niệm sai lệch khi học vật lí Cách khai thác này được xem như

là một biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng và hiệu quả của dạy học vật

lý

Đối với tác dụng này của BTVL, chúng ta sẽ lưu ý những loại bài tập có nội dung gắn liền với thực tế, thí nghiệm, mang tính nghịch lý – ngụy biện bởi những bài tập này sẽ phát huy hiệu quả tác dụng của BTVL trong việc phát hiện -

xử lí quan niệm của HS Cụ thể tác dụng đó như sau:

- Phát hiện ra quan niệm nói chung và quan niệm sai lệch nói riêng:

Khi đưa ra một vấn đề nào đó của vật lý (nhất là các hiện tượng gần gũi trong cuộc sống), HS có thể đưa ra ngay câu trả lời theo hiểu biết sẵn có của bản thân và hiểu biết này thường không phải là câu trả lời đúng, khi đó GV có thể giải thích hoặc đưa ra kết quả Song nếu chỉ dừng lại ở đấy thì với bài tập tương

tự HS lại mắc sai lệch Cũng hiện tượng và quá trình ấy, ta đưa ra dưới dạng một bài tập có nội dung sát vớisinh hoạt thực tế, thí nghiệm hay nghịch lý - ngụy biện thì lại khác Những bài tập này đã cho kết quả và nó trái với những gì HS đang nghĩ, buộc họ phải đi tìm lời giải thích cho sự vô lý đó

- Khắc phục quan niệm sai lệch của HS:

Sau khi các em bộc lộ quan niệm về vấn đề nghiên cứu thì GV hướng dẫn bằng những câu hỏi như vấn đề, gợi ý cho các em suy nghĩ để tìm câu trả lời đúng Nhận thức được tính đúng đắn của vấn đề các em sẽ dần dần bỏ đi quan niệm sai lệch trước đây

- Củng cố và khắc sâu kiến thức đã học:

Một giờ dạy có sử dụng các dạng bài tập như thế này sẽ giúp các em đào sâu kiến thức về mọi khía cạnh trong đời sống, kỹ thuật Các em nhận thấy được phạm vi sử dụng kiến thức vật lý, liên hệ, ứng dụng trong thực tế Loại bài tập này dù là định tính hay định lượng đều có thể sử dụng vào các mục đích như: tập dượt, ôn tập, củng cố, khắc sâu kiến thức hay kiểm tra kiến thức HS một cách thuận tiện

Khác với các loại bài tập khác, loại bài tập này có nhiều chi tiết thú vị Hiện tượng, quá trình đưa ra rất gần gũi với đời sống, lại diễn ra trước mắt (đối với tình huống do thí nghiệm đưa lại),… làm các em thấy hứng thú khi giải Vì lẽ

đó mà tác dụng củng cố và khắc sâu kiến thức, khả năng khắc phục quan niệm sai lệch của HS hơn hẳn những chú ý suông trong SGK Để thấy rõ điều này, ta sẽ cụ thể hóa qua chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý lớp 10 nâng cao Trước hết

ta hãy điểm qua nội dung và tầm quan trọng của chương

- Tạo không khí sư phạm cởi mở và tạo điều kiện thuận lợi cho giờ học diễn ra thoải mái Từ đó kích thích HS bộc lộ quan niệm của họ một cách sôi nổi,

CHƯƠNG 2 PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO

TOÀN” - VẬT LÝ 10 NÂNG CAO BẰNG BÀI TẬP VẬT LÝ

2.1 Đặc điểm cấu trúc, nội dung kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 nâng cao

Các định luật bảo toàn nằm ở chương IV sau chương “Tĩnh học vật rắn”

trước chương “Cơ học chất lưu”, nó là cơ sở để nghiên cứu kiến thức của chương

“Cơ học chất lưu” nói riêng và kiến thức của chương trình vật lí 11 và 12 sau này

Các định luật bảo toàn thuộc chương trình học kì II của năm học, đây là chương quan trọng của chương trình học kì II và cả năm học học lớp 10

Chương này gồm có 10 bài gồm 9 bài lý thuyết và 1 bài tập được giảng dạy trong 13 tiết gồm 10 tiết lý thuyết, 3 tiết bài tập

Các bài cụ thể:

+ Định luật bảo toàn động lượng

+ Chuyển động bằng phản lực Bài tập về định luật bảo toàn động lượng + Công và công suất

+ Động năng Định lí động năng

+ Thế năng Thế năng trọng trường

+ Thế năng đàn hồi

+ Định luật bảo toàn cơ năng

+ Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

+ Bài tập về định luật bảo toàn

+ Các định luật Kê-ple Chuyển động của vệ tinh

Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn”

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn”

Nội dung chính trong chương này trình bày về những đại lượng cơ học: Động lượng, công – công suất, động năng, thế năng, cơ năng, đồng thời thiết lập định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng và vận dụng hai định luật này vào việc khảo sát một số chuyển động cơ

Trong bài “Định luật bảo toàn động lượng” ta phải nêu được khái niệm và lấy được ví dụ về hệ kín, viết được công thức tính và nêu được đơn vị của động lượng, phát biểu và viết được biểu thức của ĐLBT đối với hệ kín gồm hai vật

Trong bài “Chuyển động bằng phản lực” ta phải nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực, áp dụng định luật bảo toàn động lượng giải bài tập

Trong bài “Công và công suất” ta phải phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công, công suất, áp dụng giải bài tập

Trong bài “Động năng Định lý động năng” ta phải phát biểu được định

nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của động năng, phát biểu và viết được biểu thức của định lý động năng

Trong bài “Thế năng Thế năng trọng trường” ta phải hiểu được khái niệm thế năng và phát biểu được định nghĩa, viết được công thức và nêu được đơn vị của thế năng của một vật trong trọng trường

Trong bài “Thế năng đàn hồi” ta phải hiểu thế năng đàn hồi là gì và viết được công thức tính thế năng đàn hồi

Trong bài “Định luật bảo toàn cơ năng” ta phải phát biểu được định nghĩa,

và viết được biểu thức của cơ năng, phát biểu và viết được biểu thức của ĐLBT

cơ năng

Trong bài “Va chạm đàn hồi và không đàn hồi” ta phải có khái niệm chung về va chạm và phân biệt được va chạm đàn hồi và va chạm mềm (va chạm hoàn toàn không đàn hồi)

Trong bài “Bài tập các định luật bảo toàn” ta phải vận dụng định luật bảo toàn động lượng (xét hệ kín gồm hai và nhiều vật), bảo toàn năng lượng (cơ năng) để giải được các bài tập đối với hai vật va chạm mềm, va chạm đàn hồi, vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để giải được bài toán chuyển động của một vật, của hệ có hai vật và tính được vận tốc của các vật sau va chạm đàn hồi và phần động năng của hệ bị giảm sau va chạm mềm

Trong bài “Các định luật kê-ple Chuyển động của vệ tinh” ta phải có khái niệm đúng về hệ nhật tâm: Mặt Trời là trung tâm của các hành tinh quay xung quanh, phát biểu và viết được hệ thức của ba định luật Kê-ple Nắm được các hệ quả được suy ra từ các định luật này

2.2 Những quan niệm sai lệch phổ biến của học sinh trong chương “các định luật bảo toàn”– Vật lý 10 nâng cao

2.2.1 Một quan niệm sai lệch khi xác định hệ kín

Theo quan niệm vật lý: Một hệ nếu có lực ngoài tác dụng mà chúng triệt

tiêu nhau thì vẫn được gọi là hệ kín

Tuy nhiên HS quan niệm rằng hệ kín là hệ không có lực bên ngoài tác dụng

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Một khẩu súng khối lượng M (không kể đạn) lăn tự do (trên bánh

xe gắn với đế súng) từ trạng thái nghỉ theo một đường dốc có góc nghiêng α so với phương nằm ngang Sau khi đi được đoạn đường l thì khẩu súng bắn ra theo phương ngang một viên đạn có khối lượng m Có thể xác định vận tốc v của đạn bằng phương pháp sử dụng định luật bảo toàn hay không? Biết rằng ngay sau khi bắn khẩu súng dừng lại

-Lời giải của HS:

Khẩu súng lăn tự do theo đường dốc có nghĩa là trong quá trình lăn nó chịu tác dụng của trọng lực = (M + m) và phản lực của mặt dốc (Lực ma sát không đáng kể)

V x: là vận tốc của hệ ngay trước lúc nổ, theo phương ngang

V’: là vận tốc đạn ngay sau khi nổ, theo phương ngang)

Ta lại có: v x = v.cosα và v 2 = 2.g.l.sinα

=> v x = cosα 2

=> v’ = cosα 2 (m/s)

2.2.2 Một quan niệm sai lệch khi sử dụng định luật bảo toàn động lượng

Theo quan niệm vật lý: Động lượng là một đại lượng véctơ, phụ thuộc vào

vận tốc

Tuy nhiên HS quan niệm rằng động lượng không phải là đại lượng vectơ

mà là đại lượng đại số

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Một quả bóng khối lượng m đang bay với vận tốc v thì đập vào

một bức tường và bật trở lại với cùng vận tốc Độ biến thiên động lượng của quả bóng là bao nhiêu?

A mv B – mv C 2mv D – 2mv

- Lời giải của HS:

Vì thời gian tương tác giữa bóng và tường rất ngắn cho nên ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

Xét hệ bóng - tường:

Động lượng của hệ trước khi va chạm : P = mv

Động lượng của hệ sau khi va chạm : P’ = mv

⇒ Biến thiên động lượng: ∆P = P’ – P = mv – mv = 0

- Lời giải đúng:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng trước khi va chạm với tường

Xét hệ bóng – tường:

Động lượng của hệ trước khi va chạm: = m => P = mv

Động lượng của hệ ngay sau khi va chạm: ′ = - m ′ => P’ = - mv’

Vì thời gian va chạm rất ngắn nên ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ: = ′

⇒ Độ biến thiên động lượng: ∆P = P’ – P = -mv - mv = -2mv

Tuy nhiên HS quan niệm thế năng phụ thuộc độ cao so với mặt đất

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Một vật m = 2 kg được đưa lên độ cao h = 10m so với mặt đất

Thế năng của vật là:

A 200J B – 200J C 0J D Đáp án khác

- Lời giải của HS:

Áp dụng công thức: Wt = mgh ta có thế năng của vật là:

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Một HS cho rằng giá trị của thế năng phụ thuộc vào mốc tính thế

năng nên độ giảm thế năng cũng phụ thuộc vào mốc tính thế năng Theo em cách suy luận như vậy có chính xác không? Tại sao?

- Lời giải của HS:

- Đa số các em thấy suy luận như thế là có lí và đồng ý với ý kiến đó

- Một số em có vẻ nghi ngờ rằng chưa hẳn thế năng phụ thuộc vào mốc thế năng thì hiệu thế năng cũng phụ thuộc vào mốc thế năng, nhưng chưa có hướng chứng minh để đưa ra kết luận cuối cùng

- Lời giải đúng: Suy luận trên là không đúng

Xét độ giảm thế năng của vật khi dịch chuyển từ vị trí có độ cao z1 xuống vị trí

Theo quan niệm vật lý: “Công” trong vật lý và từ “Công” trong đời sống

không giống nhau

Tuy nhiên HS quan niệm “công” trong vật lý giống như “công” trong đời sống

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ : Một anh gánh nước, đi được một đoạn đường (nằm ngang) thì bị

ngã do vấp phải một hòn đá Nước trong thùng bị đổ hết, anh ta nghĩ trong bụng: Thế là mất công rồi! Theo em anh ta nghĩ đúng hay sai?

- Lời giải của HS: Điều đó rõ ràng là đúng

- Câu trả lời đúng: Ở đây anh ta đã dùng lực (bỏ sức ra) và gánh thùng nước

đi được một đoạn đường S Góc α tạo bởi và là khác 90o, do đó anh ta đã thực hiện được một công: A = F.S.cosα ≠0

b Quan niệm 2

Theo quan niệm vật lý: Không phải bao giờ có lực tác dụng lên vật và làm

vật di chuyển cũng có công mà công thực hiện còn phụ thuộc vào góc giữa và

Tuy nhiên HS quan niệm có lực tác dụng lên vật và vật dịch chuyển thì sẽ sinh công

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Có khi nào một lực tác dụng lên một vật và vật dịch chuyển nhưng

vẫn không sinh công không? Tại sao?

- Lời giải của HS: Theo đề bài, lực này tác dụng lên vật và vật dịch chuyển nên lực này luôn sinh công: A = F.S

- Lời giải đúng:

Ngoài sự phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng và quãng đường dịch chuyển thì công thực hiện còn phụ thuộc vào góc giữa và theo công thức: A=

= F.S.cosα , α = ( , )

Ta thấy, S ≠ 0 , F ≠ 0, nếu cosα = 0  α = 900 thì A = 0

Vậy khi lực tác dụng có phương vuông góc với phương dịch chuyển của vật thì lực này không sinh công mặc dù vật có dịch chuyển

2.2.5 Một số quan niệm sai lệch khi giải bài tập về động năng

a Quan niệm 1

Theo quan niệm vật lý: Động năng có tính tương đối

Tuy nhiên HS quan niệm khi vật chuyển động mới có động năng, động năng không có tính tương đối

Để khắc phục quan niệm này chúng tôi sử dụng bài tập sau:

Bài tập ví dụ: Quan sát một hành khách ngồi trong xe đang chuyển động vớivận

tốc v Hai HS đưa ra hai ý kiến khác nhau về động năng của người đó:

A Động năng của người đó bằng 0

B Động năng của người đó khác 0

Theo em bạn nào đúng? Bạn nào sai? Tại sao?

- Lời giải của HS:

Vì người đó ngồi trên xe mà xe chuyển động nên xem như người cũng chuyển động, tức là động năng của người khác 0 Ý kiếnB đúng

- Lời giải đúng: Vì động năng phụ thuộc vào vận tốc nên động năng có tính tương đối, tức là phụ thuộc vào hệ quy chiếu ta chọn Trong bài toán này nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn với xe thì động năng của người bằng 0; Còn nếu chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất thì động năng của người khác 0 Bài toán không nói rõ

so với hệ quy chiếu nào nên ta không thể kết luận ai đúng, ai sai