Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực và giúp học sinh nắm vững kiến thức khi học chương sóng cơ và sóng âm vật lí 12 THPT

Tôi xin cam đoan những vấn dé trong luận văn: Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực và giúp học sinh nắm vững kiến thức khi

LOFT CAM ON

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn khoa học PGS— TS

Đỗ Hương Trà đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Vật lí, phòng Sau đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thấy cô trong tô Phương pháp giảng dạy trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc TTGD TX Mê Linh, Ban giám hiệu trường THPT Tiền Phong, cùng gia đình và bạn bè đã động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Xuân Hòa, ngày 08 tháng 10 năm 2009

Tac gia

Hà Thi Kim Giang

Tôi xin cam đoan những vấn dé trong luận văn: Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực và giúp học sinh nắm vững kiến thức khi học chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí I2

THPT, là nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS-TS Đỗ Hương Trà

Trong khi nghiên cứu tôi đã kế thừa thành quả khoa học của các nhà khoa học, nhà nghiên cứu và đồng nghiệp với sự chân trọng và biết ơn

Nếu sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Xuân Hòa, ngày 08 tháng 10 năm 2009

Tác giả

Hồ Thị Kim Giang

MỤC LỤC

06700 i4 6 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN . 22- 2222522 S2Et2EE221222E22EEtEExrrrrerrreee 9

1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học .-2-©22-222222E22ECEEEEEEEcEEkcrrrrrrree 9

1.1.1 Nhiệm vụ của quá trình dạy học

1.1.2 Ban chất của sự học tập

1.2.2 Vai trò của bài tập vật lí

1.3 Phân loại bài tập vật lí

1.4 Môi quan hệ giữa giải bài tập vật lí với năm vững kiên thức

1.4.1 Khái niệm nắm vững kiến thức

1.4.2 Méi quan hệ giữa giải bài tập vật lí với nắm vững kiến thứ - 17

1.5 Mối quan hệ giữa giải bài tập vật lí với phát triển tính tích cực cúa học

1.5.1 Tính tích cực của học sinh trong học tập Vật lí

1.5.2 Các biểu hiện của tính tích cực học tập

1.5.3 Các cấp độ của tính tích cực học tẬp 5c St ssieeirereree 18

1.6 Phương pháp giải bài tập vật lí

1.6.1 Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí

1.6.2 Các bước chung của việc giải bài tập vật lÍ «+ sec cscsexseesrexee 21 1.7 Tiến trình nhận thức khoa học xây dựng, vận dụng một kiến thức vật lí cụ

thỂ 0 5c 2221 2121211221121121111 211 11111111211 11111211111 11111 1 1g 23

1.7.1.Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng, vận dụng một tri thức vật

lí cụ thể nào đó - ¿5c St E2 2121511111111 11E 1111111111111 1111111111111 e2 23

1.7.2 Sơ đồ biêu đạt lôgíc của tiến trình nhận thức khoa học giải quyết vấn đề xây

dựng, hoặc kiểm nghiệm, ứng dụng một tri thức vật lí cụ thỂ cccccxcccrxrserre 24 1.8 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí -2-52©7555+55e5xe+ 25

1.8.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn angôrit) 2 2- 252+s5s+2++z+zs>+2 25 1.8.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn oriXtiC) -¿- ¿55+ 5+25+2522xezxezszzrvzxeree 26

1.8.3 Hướng dẫn khái quát chương trình hóa -2- 252552 s+2s+2++z+zx>+2 27

“SONG CO VA SONG AM” VAT Li 12 THPT - 2< s2sz2s2£xz2ze2 28

2.1 Nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” s-c-s++ 28 2.1.1 Đặc điểm của chương -¿©7s+cs+2cczzscrsers

2.2.1 Mục đích của việc điều tra

2.2.2 Phương pháp điều tra - 22 ©22+SE+SE+2EESEE92E12112712211211211112212 22121 21e2 31 2.2.3 Kết quả điều tra cothnnnnnnhrherrrrrreerrreo 32

2.2.4 Các biện pháp khắc phục khó khăn khi sử dụng bài tập vật lí trong dạy học chương Sóng cơ và sóng âm lớp 12 THPT - ó6 tk +kE+EEsEEkekeekreeseereere 33 2.3 Phương pháp giải bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” 34

điểm HH HH HH gguei 55

2.4.4 Loại bài tập tìm các điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu nằm trên

đoạn thăng nối hai nguồn phát sóng

2.4.5 Loại bài tập tìm các đại lượng vật lí đặc trưng cho sóng,

2.5 Hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”

2.6 Sir dung hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” - 73 2.7 Thiết kế phương án hướng dẫn hoạt động giải bài tập trong một số tiết học nghiên cứ tài liệu mới và tiết luyện tập -2-©2¿©+2xc2zxezrxerrrxerrrrrk 73 2.7.1 Phương án hướng dẫn học sinh giải bài tập 3 dé xây dựng kiến thức “Phương trình sóng” và bài tập 6 để vận dụng kiến (hỨC - set 2EvEEEEkeEkrrkrrerxrre 73 2.7.2 Phương án hướng dẫn hoạt động giải bài tập 9 để xây dựng kiến thức giao

thoa sóng, bai tập 10a, b dé vận dụng củng cố kiến thức 2-5 5252 82

2.7.3 Phương án hướng dẫn hoạt động giải bài tập trong tiết luyện tập

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SU PHAM

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm - - - 555 +2 S2 £+tEeseexexexe

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm

3.4.1 Tính khả thi của hệ thống bài tập đã soạn thảo

3.4.2 Đánh giá tác dụng của hệ thống bài tập trong việc khắc phục sai lầm của học

3.4.3 Đánh giá về hoạt động giải bài tập ¿-©2+222222xc22xt2Excerkrrkrcrke 107

121 3.4.5 Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh thông qua việc hướng dẫn

3.4.4 Đánh giá mức độ tham gia hoạt động học tập trong các giờ học của học sinh

KET LUAN CHUNG

TAI LIEU THAM KHAO

Giáo sư — tién sĩ GS - TS

Giáo viên nhận xét, phân tích, tng két | <>

Chúng ta đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, đang sống trong xã hội mở cửa hội nhập toàn cầu, xã hội đó đòi hỏi con người phải làm chủ được công nghệ, có kĩ năng lao động, năng động, sáng tạo, không những có khả năng làm việc độc lập, tự lực mà còn phải biết làm việc hợp tác Với nhiệm vụ đào tạo ra những con người đáp ứng được những yêu cầu của xã hội, nền giáo dục phổ thông không những phải trang bị cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ

bản, hiện đại, phù hợp với điều kiện thực tế mà còn phải hình thành cho họ hệ thống

những kĩ năng, kĩ xảo, các phương pháp và cách thức làm việc đề giải quyết van dé Trong những năm gần đây, chúng ta đã và đang tiến hành đổi mới mạnh mẽ nền giáo dục nước nhà, trong đó việc đổi mới phương pháp dạy học được đặt lên hàng đầu và đang được triển khai sâu rộng trong cả nước ở các cấp và các bập học, với sự đổi mới về nội dung, hình thức, và phương pháp dạy học, với sự chú trọng

đầu tư về các thiết bị thí nghiệm, các phương tiện dạy học hiện đại như máy vi tính,

các phần mềm dạy học Tất cả những điều đó đều hướng tới mục tiêu nâng cao chất lượng giáo dục

Trong dạy học vật lí, bài tập vật lí giữ một vai trò quan trọng không thể thay thế Bài tập vật lí được sử dụng với tư cách là một phương pháp dạy học có vai trò quan trọng trong việc hình thành, củng cố kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo và là thước đo

sự nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế của học sinh Với quan điểm hiện đại coi học sinh là trung tâm, trong đó nhắn mạnh đặc biệt đến hoạt động của học sinh trong quá trình dạy học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học thì việc sử dụng hiệu quả bài tập vật lí và tổ chức tốt hoạt động hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí trong tat ca các giai đoạn của quá trình dạy học là một biện pháp để nâng cao chất lượng học tập vật lí, pháp huy được tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh

Đã có các nghiên cứu về việc lựa chọn và phân loại hệ thống bài tập phần

“Sóng cơ” (trong đó có sóng âm) Tuy nhiên, có rất ít các nghiên cứu theo hướng đưa ra việc lựa chọn hệ thống bài tập dé str dung trong tất cả các giai đoạn của quá

trình đạy học vật lí như: đề xuất vấn đề, xây dựng kiến thức mới, củng cố, hệ thống

hóa kiến thức và kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh Hơn nữa, cho đến nay chưa có nghiên cứu nào đề cập đến các bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”

Vật lí 12 THPT theo chương trình và sách giáo khoa mới (bắt đầu triển khai từ năm

kế phương án hướng dẫn học sinh giái một số bài tập, nhằm phát huy tính tích và giúp học sinh nắm vững những kiến thức cơ bản khi học chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí I2 THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận:

+ Nghiên cứu mục tiêu dạy học

+ Nghiên cứu quan điểm hiện đại về dạy học

+ Nghiên cứu lí luận về bài tập vật lí

+ Nghiên cứu tiến trình nhận thức khoa học xây dựng, vận dụng một kiến thức vat li cu thé

- Phân tích nội dung kiến thức, xác định các mức độ kiến thức và kĩ năng cơ bản học sinh cần đạt được trong chương “Sóng cơ và sóng âm”

- Tìm hiểu việc dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” nói chung và về dạy giải bài tập vật lí chương “Sóng cơ và sóng âm” nói riêng: trao đổi với giáo viên và với học sinh, dự giờ, tham khảo giáo án, sử dụng phiếu điều tra

- Phân loại, lựa chọn hệ thống bài tập, xây dựng phương pháp giải và hướng dẫn giải từng loại nhằm phát huy tính tích cực và giúp học sinh nắm vững kiến thức

- Thiết kế phương án hướng dẫn hoạt động giải một số bài tập trong tiết học nghiên cứu tài liệu mới và tiết luyện tập

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đã lựa chọn và của việc tổ chức hướng dẫn học sinh giải bài tập

luận về hiệu quả của hệ thống bài tập và của việc tổ chức hướng dẫn học sinh giải

bài tập nhằm phát huy tính tích cực và giúp học sinh nắm vững kiến thức

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh khi dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí lớp 12 THPT

- Nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí lớp 12 THPT 4.2 Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống bài tập và việc tổ chức hoạt động hướng dẫn giải bài tập chương

“Sóng cơ và sóng âm” Vật lí lớp 12 THPT với học sinh ba trường THPT Tiền Phong, Tự Lập, Quang Minh thuộc Thành phố Hà Nội

5 Phương pháp nghiên cứu

Để làm rõ vấn đề mà đề tài nghiên cứu, chúng tôi vận dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu lí luận dạy học vật lí, nghiên cứu mục tiêu đạy học, lí luận về bài tập vật lí

+ Nghiên cứu các tài liệu vật lí: sách giáo khoa, sách giáo viên vật lí 12, các tài liệu có liên quan về chương “Sóng cơ và sóng âm”

- Điều tra cơ bản: sử dụng các phiếu hỏi, trao đổi với giáo viên và học sinh, dự

giờ, từ đó, phân tích các kết quả điều tra

- Thực nghiệm sư phạm

- Sử dụng phương pháp phân tích thống kê toán học

6 Giá thuyết khoa học

Nếu phân loại và lựa chọn được hệ thống bài tập phù hợp, sử dụng hệ thống

bài tập đó một cách hợp lí trong quá trình dạy học, đồng thời, xác định được phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập đáp ứng các yêu cầu của việc tổ chức định hướng trong dạy học thì sẽ không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực của học sinh

CHƯƠNG 1: CO SỞ LÍ LUẬN

1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học

1.1.1 Nhiệm vụ của quá trình dạy học

Quá trình dạy học là một quá trình nhận thức tích cực, có liên quan đến nhu cầu, hứng thú của học sinh Dạy học không những phải chú ý đến động cơ học tập, hứng thú nhận thức của học sinh mà còn đi trước sự phát triển Nhiệm vụ của quá trình dạy học không chỉ giới hạn ở sự hình thành các kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mà phải làm sao cho trong dạy học phát triển được trí tuệ, hình thành và phát triển được nhân cách toàn diện của học sinh Sự phát triển trí tuệ vừa là điều kiện đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức, vừa tạo điều kiện cho học sinh có khả năng tiếp tục nghiên cứu tìm tòi giải quyết các nhiệm vụ học tập, đáp ứng những đòi hỏi đa đạng

của hoạt động thực tiễn sau này.[24]

Không thể quan niệm sự học của học sinh chỉ đơn thuần là sự in vào đầu óc của họ những kiến thức xem như những cái có sẵn đã được diễn đạt bằng ngôn ngữ

và độc lập với học sinh Do đó, không thể coi sự dạy của giáo viên là sự trình diễn kiến thức, chỉ cần cô gắng sao cho trình diễn được rõ ràng, chính xác, trực quan,

đầy đủ những nội dung kiến thức.[14, tr 27]

Theo quan điểm tâm lý học tư duy, sự học là sự phát triển về chất của cầu

trúc hành động Cùng một biểu hiện hành vi bề ngoài giống nhau nhưng chất lượng,

hiệu quả của sự học (đối với kiến thức lĩnh hội được cũng như sự phát triển tiềm lực của học sinh) vẫn có thể khác nhau, tuỳ thuộc vào sự phát triển của cấu trúc hành động của chủ thê; ở đây, hành vi được xem như biểu hiện ra ngoài của kết quả hành động, còn cách thức để đạt tới kết quả đó được xem như cấu trúc bên trong của hành động

Như vậy, sự học phải là một quá tình hình thành và phát triển các dạng thức

và hành động xác định của người học, đó là sự thích ứng của chủ thê với tình huống

học tập thích đáng, thông qua sự đồng hóa (hiểu được, làm được) và sự điều tiết (có

sự biến đối của bản thân, tạo được cái mới với chính chủ thể), nhờ đó người học

phát triển năng lực thé chat, tinh than va nhân cách

Hoạt động của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đây hoạt động đó Hoạt động có đối tượng cấu thành từ các hành động Hành động gồm các thao tác

Hành động có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể.[14, tr 28]

Hình 1.1 Sơ đồ cầu trúc tâm lí của hoạt động học [14]

Mỗi hành động diễn ra theo các pha: định hướng, chấp hành và kiểm tra Cơ sở định hướng của hành động có tam quan trong dac biét đối với chất lượng, hiệu quả của hành động.[ 14, tr 29]

Như vậy, sự học nói chung, là sự thích ứng của người học với những tình huống thích đáng, làm nảy sinh và phát triển ở người học những dạng thức hoạt động, phát triển ở người học những năng lực thé chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân Nói riêng, sự học có chất lượng một tri thức khoa học mới phải là sự thích ứng của người học với những tình huống học tập thích đáng Chính quá trình thích ứng này là hoạt động của người học xây dựng nên tri thức mới, với tính cách là

phương tiện tối ưu giải quyết tình huống mới Đồng thời, đó là quá trình góp phan

làm phát triển các năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học

[14,tr 30]

1.1.3 Bản chất của sự dạy

Quá trình học tập của học sinh là quá trình nhận thức thế giới thông qua nhận thức các tri thức khoa học Việc dạy học của mỗi giáo viên là hoạt động đặc thù của con người Trong hoạt động đạy học giáo viên phải tích cực tập trung vào đối tượng, tìm tòi suy nghĩ sáng tạo đề thực hiện những nhiệm vụ dạy của mình đạt hiệu quả tối ưu

ll

Theo quan điểm về hoạt động có ý thức của A.N Lêônchiev: Phải xuất phát từ nhu cầu khách quan và khả năng chủ quan, lựa chọn một đối tượng làm mục đích của hoạt động thì hoạt động có ý thức của con người mới được thực hiện Vì thế, giáo viên phải thực hiện nhiệm vụ của mình là chuyên giao nhiệm vụ khách quan thành động cơ học tập của học sinh

Theo A.M Machiuskin thì dạy học phải làm cho người học phát triển được trí tuệ, động cơ học tập và hứng thú nhận thức Do vậy sự dạy là sự tổ chức định hướng việc xây dựng, chiếm lĩnh tri thức, hình thành và phát triển nhân cách Dạy học phải luôn tạo ra sự “mắt cân bằng” về mặt tâm lý, tạo ra xung đột xã hội —- nhận thức trong bản thân học sinh, nhằm thiết lập sự “cân bằng” mới trong quá trình học tập

Theo GS -TS Phạm Hữu Tòng: Nếu học là hành động xây dựng kiến thức cho

bản thân mình và vận dụng kiến thức của mình thì dạy học là dạy hành động chiếm lĩnh tri thức và hành động vận dụng kiến thức Do đó, trong dạy học giáo viên phải

tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh, để qua đó học sinh

chiếm lĩnh được tri thức, đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của

minh [14, tr 30]

Về mặt nhận thức luận, dạy học có vai trò điều khiến, tổ chức nhận thức tri thức khoa học cụ thể của học sinh theo một tiến trình nhận thức khoa học: Đề xuất vấn để - suy đoán giải pháp và khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả

1.1.4 Hệ tương tác dạy học

Trong hệ tương tác dạy học, mỗi hành động của người học được diễn ra theo các pha: Định hướng- chấp hành- kiểm tra Trong đó cơ sở định hướng có vai trò quan trọng đối với chất lượng, hiệu quả của hành động Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc giúp đỡ cho sự hình thành cơ sở định hướng khái quát của hành động của học sinh Đó là cơ sở định hướng bao gồm những nội dung cơ bản nhất,

cần thiết cho sự thực hiện thành công hành động của chủ thê [14, tr 29]

Như vậy muốn đạt chất lượng, hiệu quả cao trong sự vận hành của hệ tương tác dạy học gồm người dạy (giáo viên), người học (học sinh) và tư liệu hoạt động

day hoc (môi trường) thì giáo viên cần tổ chức, kiêm tra, định hướng hành động của

học sinh theo một chiến lược hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình và do đó đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của họ từng bước phát triển

Có thể mô tả sự tương tác nói trên trong hệ tương tác dạy học bằng sơ đồ sau:

hoạt động dạy học

Tô chức (môi trường)

Hình 1.2: Hệ tương tác dạy học [14]

Trong hệ tương tác dạy học, hành động của giáo viên với tư liệu dạy học là khâu

tô chức, cung cấp tư liệu tạo tình huống có vấn đề cho hoạt động học của học sinh Tác động trực tiếp của giáo viên tới học sinh là sự định hướng của giáo viên đối với hành động của học sinh với tư liệu, là sự định hướng của giáo viên với sự tương tác trao đổi giữa học sinh với nhau và qua đó đồng thời còn định hướng cả sự cung cấp những thông tin liên hệ ngược từ phía học sinh cho giáo viên.[14, tr3 I]

Đó là những thông tin cần thiết cho sự tổ chức và định hướng của giáo viên đối với hành động học của học sinh Hành động của học sinh với tư liệu hoạt động dạy

học là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập đồng thời là hành động

chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình và sự tương tác đó của học sinh với

tư liệu đem lại cho giáo viên những thông tin liên hệ ngược, cần thiết cho sự chỉ đạo của giáo viên đối với học sinh

Tương tác trực tiếp giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân và nhờ đó từng cá nhân học sinh tranh thủ hỗ trợ xã hội từ phía giáo viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức.[14,32]

1.2 Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học

1.2.1 Khái niệm về bài tập vật lí

Trong thực tế day học, bài tập vật lí được hiệu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận lôgíc, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết

Như vậy, với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau là vận dụng kiến thức

cũ và hình thành kiến thức mới đều có mặt Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học, nó giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm

vu day hoe vat li trong nha trường phô thông

1.2.2 Vai trò của bài tập vật lí

Trong dạy học vật lí, bài tập vật lí có vai trò quan trọng trong việc hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo và tìm tòi kiến thức mới cho học sinh Bài tập vật lí được

sử dụng theo những mục đích khác nhau như:

1.2.2.1 Bài tập vật lí có thể được sử dụng đề hình thành kiến thức mới

Bài tập vật lí được sử dụng để hình thành kiến thức mới cho học sinh là những bài tập mà sau khi giải nó học sinh thu được những tính chất, quy tắc, định luật mới của sự vật hiện tượng mà học sinh chưa biết Chúng thường có mối quan hệ với những tính chất, quy tắc, định luật đã biết Như vậy, thông qua việc giải những bài tập vật lí đó đòi hỏi học sinh phải tích cực suy nghĩ tìm lời giải, từ đó học sinh lĩnh

hội kiến thức mới một cách vững chắc, sâu sắc.[7]

Ví dụ: Để hình thành kiến thức “Phương trình sóng” (trong bài Sóng cơ và

sự truyền sóng cơ -Vật lí lớp 21 THPT), có thể cho học sinh giải bài tập sau:

Nguồn sóng đặt tại O phát ra một sóng hình sin lan truyền trong môi trường với tốc độ v Một lúc sau sóng truyền tới điểm M làm

M dao động, M cách O một khoảng x Coi biên độ

đao động tại mọi điểm khi có sóng truyền đến là như

nhau và nguồn O dao động điều hòa với tần số f, li

độ uọ theo phương vuông góc với phương truyền

sóng Lập phương trình dao động tại điểm M

1.2.2.2 Bài tập vật lí dùng để ôn tập, củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức

Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại những công thức, định luật, khái niệm,

kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp kiến thức của

nhiều chương, nhiều phan do đó học sinh sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc những

Có rất nhiều bài tập có nội dung thực tế Khi giải các bài tập này đòi hỏi học

sinh phải vận dụng được kiến thức đã học để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng

có thể xảy ra trong thực tế, trong những điều kiện đã biết Do đó, khi giải các bài tập

như vậy sẽ làm cho học sinh nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho

họ thói quen liên hệ lí thuyết với thực tế, vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn dé trong đời séng.[17]

Vi du: Sau khi học xong bài “Đặc trưng vật lí của âm — Vật lí 12”, ta có thể cho học sinh làm bài tập sau: Nếu từ mặt đất quan sát một chiếc máy bay đang bay nhanh, ta có cảm giác như tiếng động cơ không phải phát ra từ máy bay mà từ một điểm ở phía sau và cách xa máy bay một khoảng khá lớn Giải thích hiện tượng đó 1.2.2.4 Bài tập vật lí dùng đề phát triển tư duy của học sinh

Giải bài tập là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trong khi giải bài tập học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, xây dựng những lập luận, thực hiện những tính toán, khi cần thiết thì phải tiến hành các thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình Trong những điều kiện đó tư duy lôgíc, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao.[17]

15

Ví dụ: Sau khi học xong bài “Đặc trưng sinh lí của âm — Vật lí

12”, có thể cho học sinh làm bài tập sau: Cho một ống hình trụ chứa

nước, một ống rỗng hở hai đầu có thể bỏ lọt vào ống chứa nước, một

thước đo chiều dài và một âm thoa

a Với các dụng cụ nêu trên, hãy lập phương án đo tần số rung

của âm thoa nhờ vào khoảng cách của ông ứng với âm nghe được ở

miệng ống to nhất.Giải thích

b Tính tần số của âm thoa với các dữ liệu sau đây: Âm ở miệng

ống nghe to nhất lần một và lần hai ứng với các khoảng cách từ miệng

Qua việc giải bài tập của học sinh còn giúp cho giáo viên phát hiện những khó khăn, sai lầm của học sinh trong quá trình học, từ đó có biện pháp điều chính cách dạy cho phù hợp, đồng thời việc giải bài tập còn giúp người học vượt qua những

khó khăn và khắc phục những sai lầm của bản thân khi học

1.2.2.6 Bài tập vật lí dùng dé giao duc ki thuat tong hop

Tuy nhiên không phải cứ làm bài tập là chúng ta đạt ngay được các kết quả mong muốn Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trong những điều kiện sự phạm nhất định Kết quả của việc giải bài tập phụ thuộc rất nhiều vào việc

có hay không một hệ thống bài tập được sắp xếp và sử dụng phù hợp với mục đích

day hoc

1.3 Phan loai bai tap vat li

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí Người ta phân loại bài tập vật lí theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo phương thức giải, theo mức độ phát triển tư duy

Có thể tóm tắt phân loại bài tập vật lí theo sơ đồ sau:

Nội dung vui

Nội dung kĩ thuật tông hợp

Theo nội dung

EEE

17

1.4 Mối quan hệ giữa giải bài tập vật lí với nắm vững kiến thức

1.4.1 Khái niệm nắm vững kiến thức

Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của dạy học là đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức dạy trong nhà trường

Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại điên của nó,

xác định được vị trí tác dụng của kiến thức ấy trong hệ thống kiến thức cơ bản đã

tiếp thu từ trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng nó được vào thực tiễn.[7]

1.4.2 Mối quan hệ giữa giải bài tập vật lí với nắm vững kién thức

Để đảm bảo cho học sinh nắm được kiến thức vật lí một cách chắc chắn, cần phải hình thành cho họ kĩ năng, kĩ xảo không chỉ vận dụng mà còn cá chiếm lĩnh

kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau Trong số đó, việc giải

nhiều bài tập, nhiều loại bài tập được sắp xếp theo hệ thống từ dễ đến khó là hình

thức luyện tập được tiến hành nhiều nhất, do đó có tác dụng quan trọng trong việc hình thành kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vật lí của học sinh

Nếu hiểu theo nghĩa rộng thì quá trình học tập là quá trình liên tiếp giải các bài tập Bởi vậy, kiến thức sẽ được học sinh hoàn toàn nắm vững nếu như họ tự lực, tích cực vận dụng linh hoạt, thành thạo kiến thức ấy để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau.[7]

1.5 Mối quan hệ giữa giải bài tập vật lí với phát triển tính tích cực của học sinh

1.5.1 Tính tích cực của học sinh trong học tập

Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố gắng cao về nhiều mặt trong học tập Học tập là một trường hợp riêng của nhận thức “một sự nhận thức đã được làm cho dễ dàng đi và được thực hiện dưới sự chỉ đạo của giáo viên” (P.N.Erđơniev, 1974) Nói tới tích cực học tập thực chất là nói tới tính tích cực nhận thức, mà tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của học sinh đặc trưng ở khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức Khác với quá trình nhận thức trong nghiên cứu khoa học, quá trình nhận thức trong học tập không nhằm phát hiện những điều loài người chưa

biết về bản chất, quy luật của các hiện tượng khách quan mà nhằm lĩnh hội tri thức

mà loài người đã tích lũy được Tuy nhiên trong học tập học sinh cũng phải “khám phá” ra những điều mới đối với bản thân mình, dù đó chỉ là những khám phá lại

những điều loài người đã biết [24]

Con người chỉ thực sự nắm vững cái mà chính mình đã giành được bằng hoạt động của bản thân Học sinh sẽ thông hiểu và ghi nhớ những gì đã trải qua hoạt động nhận thức tích cực của mình, trong đó các em đã phái có những có gắng trí tuệ, đó là chưa nói lên tới một trình độ nhất định, thì sự học tập tích cực sẽ mang tính nghiên cứu khoa học và người học cũng làm ra kiến thức mới cho nhân loại

[24]

1.5.2 Các biểu hiện của tinh tích cực học tập

Có những trường hợp tính tích cực học tập biểu hiện ở những hoạt động cơ bắp nhưng quan trọng là sự biểu hiện ở những hoạt động trí tuệ Hai hình thức biểu

hiện này thường đi liền với nhau Theo G.I Sukina (1979) có thể nêu những dấu

hiệu của tính tích cực hoạt động trí tuệ như sau:

- Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên, bố sung câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra

- Học sinh hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề giáo viên

Ngoài những biểu hiện nói trên mà giáo viên dé nhận thấy còn có những biểu

hiện về mặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn, như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc

nhiên, hoan hi hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc khi tìm ra lời giải cho một bài tập Những dấu hiệu này biểu hiện khác nhau ở từng cá thể học sinh, bộc lộ rõ ở các lớp học sinh bé, kín đáo ở học sinh lớp trên

G.I.Sukina còn phân biệt các biểu hiện của tính tích cực học tập về mặt ý chí:

- Tập trung chú ý vào vấn đề đang học

- Kiên trì làm xong các bài tập

- Không nản trước những tình huống khó khăn

- Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học: tiếc rẻ có làm cho xong hoặc vội vàng gấp vở chờ được lệnh ra chơi [24]

19

1.5.3 Các cấp độ của tính tích cực học tập

Có thể phân biệt ở ba cấp độ khác nhau từ thấp lên cao:

- Bắt chước: học sinh tích cực bắt chước hoạt động của giáo viên, của bạn bè Trong hành động bắt chước cũng phải có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp

- Tìm tòi: Học sinh tìm cách độc lập giải quyết bài tập nêu ra, mò mẫm những

cách giải khác nhau đê tìm ra lời giải hợp lý nhất

- Sáng tạo: Học sinh nghĩ ra cách giải mới độc đáo hoặc cầu tạo những bài tập mới, hoặc cố gắng lắp đặt những thí nghiệm mới để chứng minh bài học Dĩ nhiên mức độ sáng tạo của học sinh là có hạn nhưng đó chính là mầm móng để phát triển trí sáng tạo về sau [24]

1.6 Phương pháp giải bài tập vật lí

1.6.1 Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí

Quá trình giải bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài

tập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí để nghĩ tới

những mối liên hệ có thé có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thé thấy được

cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái đã cho Từ đó chỉ rõ mối

liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được giải đáp [14 tr 64]

Các công thức, phương trình mà ta xác lập được dựa theo các kiến thức vật lí

và điều kiện cu thé của bài tập là sự biểu điễn những mối liên hệ định lượng giữa

các đại lượng vật lí Dựa trên tập hợp những mối liên hệ này (hệ thống các chương

trình) ta mới có thê luận giải, tính toán dé có lời giải cuối cùng

Đối với những bài tập tính toán thì những công việc vừa nói chính là việc thiết

lập các phương trình và giải hệ các phương trình đề tìm ra ân số của bài toán

Ta có thể mô hình hoá các mối liên hệ đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết

như hình sau: | (x) (A) (B) (a) (b)

Trong đó: (x) là cái phải tìm

(A) () là cái đã cho

(a), (b) là những cái chưa biết

Giả sử khi giải một bài tập nào đó, phân tích dữ kiện trong đề bài và dựa trên kiến thức

vật lí, ta dẫn ra được 6 mối liên hệ và được mô hình hoá như sau:

Nhờ hệ thống 6 mối liên hệ này ta có thể làm sáng tỏ hoặc loại trừ các cái chưa

biết để xác định được cái phái tìm Ta có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Từ mối liên hệ (3) rút ra (c), thế (c) vào (2) rút ra (a)

Từ mối liên hệ (5) rút ra (đ), từ mối liên hệ (6) rút ra (©)

Thé (d), (e) vao (4) rút ra (b)

Thé (a), (b) vao (1) rút ra ấn số (x)

Qua đây ta thấy trong hoạt động giải bài tập vật lí có hai phần việc cơ bản quan trọng sau:

- Việc xác lập được các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật

lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho

- Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập được, đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề đặt ra trong bài tập

Tóm lại, sự nắm vững lời giải một bài tập phải trả lời được câu hỏi:

- Việc giải bài tập này cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào?

1.6.2 Các bước chung của việc giải bài tập vật lí

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo

đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận lôgíc, làm việc một cách khoa học có kế hoạch

Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Trong giáo trình “Phương pháp dạy giải bài tập vật lí của GS Phạm Hữu Tòng đã chỉ ra tiến trình chung của việc giải một bài tập vật lí gồm những bước chính sau:

Bước 1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc, ghi ngắn gọn các đữ kiện xuất phát và cái phải tìm

- M6 ta lai tinh huống được ghi trong đề bài, vẽ hình minh hoạ

- Nếu đề bài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm và vẽ đồ thị để thu được dữ kiện

cần thiết

- Đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị chuẩn (hệ SI)

Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

- Đối chiếu các đữ kiện xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của

tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công thức có liên

quan

- Xác lập các mối liên hệ cơ bản, cho biết sự liên hệ của cái phải tìm với các

dữ kiện xuất phát và từ đó có thê rút ra được cái phải tìm

thé cần thiết của cái phải tim và cái đã cho dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào

điều kiện cụ thể của bài tập Việc làm kế tiếp là sự luận giải này cho phép xác định

được mối liên hệ mới, xem như là kết quả của các mối liên hệ trước đó

Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả

Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm được, cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc một số cách sau

- Kiểm tra xem đã trả lời hết câu hỏi chưa? đã xét hết các trường hợp chưa?

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không?

- Kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng có phù hợp không?

- Kiểm tra kết quả về ý nghĩa thực tế xem có phù hợp không?

- Giải bài tập theo cách khác xem kết quả có trùng hợp không?

Ví dụ: Hai điểm S¡, S; trên mặt một chất lỏng, cách nhau I§em dao động cùng

pha với biên độ A và tần số f= 20Hz Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là

v= I,2m⁄s Xác định số điểm trên đoạn S¡S; dao động với biên độ cực đại (không

Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

Giải sử M là một điểm bắt kì nằm trên S¡S; dao động với biên độ cực đại

Số điểm trên đoạn S¡S; dao động với biên độ cực đại là 5 điểm

1.7 Tiến trình nhận thức khoa học xây dựng, vận dụng một kiến thức vật lí cụ

thể

1.7.1 Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng, vận dụng một trí thức

vật lí cụ thể nào đó

Giải bài tập vật lí là một hình thức giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong

đề bài, với các trình độ khác nhau như: áp dụng một phương pháp giải đã biết; phải thực hiện những phân tích và biến đổi để có thê áp dụng được phương pháp giải cơ bản đã biết; cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây

chưa biết.[7]

Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng, vận dụng một tri thức vật

lí cụ thể nào đó được biểu đạt bằng sơ đồ sau: “Đề xuất vấn đề — Suy đoán giải pháp

và khảo sát lí thuyết và / hoặc thực nghiệm — Kiểm tra, vận dụng kết quả”

* Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nay sinh nhu cầu

về cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hy vọng có thể tìm tòi, xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó bằng một câu hỏi

* Suy đoán giải pháp: Đề giải quyết vân đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát

cho phép đi tìm lời giải: Chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được đề đi tới

cái cần tìm, hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra nhờ đó có thể

khảo sát thực nghiệm đề xây đựng cái cần tìm

* Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgíc cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

*Kiểm tra, vận dụng kết quá: Xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm.[ 15]

1.7.2 Sơ đồ biểu đạt lôgíc của tiến trình nhận thức khoa học giải quyết vấn đề

xây dựng, hoặc kiếm nghiệm, ứng dụng một tri thức vật lí cụ thé

Để có cơ sở khoa học cho việc xác định mục tiêu, thiết kế hoạt động dạy học, vận dụng một tri thức cụ thể nào đó phù hợp với trình độ của học sinh thì người giáo viên phải phân tích cấu trúc nội dung và tiến trình khoa học giải quyết van dé,

xây dựng tri thức, giải đáp được các câu hỏi: Kiến thức cần xây dựng là điều gì,

được diễn đạt như thế nào? Nó là câu trả lời rút ra được từ việc giải bài toán cụ thể

nào? Xuất phát từ câu hỏi nào? Chứng tỏ tính hợp thức khoa học của câu trả lời như thế nào? Nghĩa là người giáo viên phải thiết lập được sơ đồ mô phỏng tiến trình

khoa học giải quyết vấn đề xây dựng hoặc kiểm nghiệm vận hành tri thức cụ thể

[14, tr 190] Dạng khái quát của sơ đồ này được mô tả như hình sau:

Giải quyết bài toán

nhờ suy luận/ nhờ thí nghiệm và quan sát/

nhờ phỏng đoán/ nhờ giả thuyết

KÉT LUẬN, NHẬN ĐỊNH

Hình 1.4: Dạng khái quát của sơ đồ biêu đạt lôgíc của tiến trình khoa học giải quyết

vân đề khi xây dựng một kiến thức cụ thể [15]

Giải bài toán bằng Giải bài toán nhờ thí

suy luận lí thuyết nghiệm và quan sát

(Thu được nhờ suy luận (Thu được nhờ thí

lí thuyét) nghiệm và quan sát )

Kết luận

Hình1.5: Dạng khái quát của sơ đồ biéu dat lôgíc tiến trình khoa học giải quyết van

dé, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng một kiến thức cụ thể.[15]

1.8 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

1.8.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn angôrit)

- Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện

và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả như mong muốn Những hành

động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giá và học sinh đã nắm vững

- Kiểu hướng dẫn angôrit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vẫn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi học sinh

chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

- Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được bài tập và phải đảm báo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp với học sinh Nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi angôrit giải bài tập

- Kiểu hướng dẫn angôirit được áp dụng khi cần dậy cho học sinh phương pháp giải một loại bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kĩ năng giải một loại bài tập xác định nào đó

- Ưu điểm:

+ Dạy cho học sinh phương pháp giải một loại bài tập điển hình

+ Rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải một loại bài tập xác định

- Nhược điểm:

+ Học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu đã

có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi sáng tạo, sự

phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế [14, tr 83]

1.8.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn orixtic)

Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu đã có để đi tới kết quả, mà là giáo viên gợi mở dé hoc

sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện đề đạt được kết

quả

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn

để giải được bài tập Đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi giải quyết

- Ưu điểm:

+ Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập

+ Đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy của học sinh, tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

- Nhược điểm: với kiểu hướng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo cho

học sinh giải bài tập một cách chắc chắn Do vậy, giáo viên cần có sự hướng dẫn

thêm cho học sinh, nhưng không đưa học sinh đến chỗ chỉ còn việc thừa nhận các hành động theo mẫu, nhưng sự hướng dẫn đó không được quá viễn vông, quá chung chung không giúp cho sự định hướng tư duy của học sinh Nó phải có tác dụng

27

hướng tư duy của học sinh vào phạm vi cần và có thê tìm tòi, phát hiện cách giải

quyết [14, tr 85]

1.8.3 Hướng dẫn khái quát chương trình hóa

Là sự định hướng cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn) Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải

quyết vẫn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học

sinh

Nếu học sinh không đáp ứng thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát

triển định hướng khái quát ban đầu cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm

cho học sinh, để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh

Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi, giải quyết thì chuyển dần

thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho họ hoàn thành được yêu cầu của bước một, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần giáo viên lại giúp đỡ thêm, cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề

- Ưu điểm:

+ Giúp cho học sinh tự lực giải quyết bài tập đã cho

+ Dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

- Yêu cầu: Đòi hỏi giáo viên phải theo sát tiến trình dạy học và hoạt động giải bài tập của học sinh, không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn có thể soạn sẵn,

mà phải kết hợp việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh

dé điều chỉnh sự giúp đỡ, thích ứng với trình độ của học sinh

- Nhược điểm: Mắt nhiều thời gian cho học sinh tìm tòi dan dan [14, tr 89]

Kết luận chương 1

Trên đây, chúng tôi đã trình bày quan điểm hiện đại về dạy học, trong đó đặc

biệt quan tâm đến việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề trong dạy học về bài tập

vật lí Đề thực hiện nhiệm vụ đề ra, chúng tôi chú ý đến các vấn đề sau:

- Vai tro cua bai tap vat li trong day hoc

- Phan loai bai tap vat li

- Phuong phap giai bai tap vat li

- Tiến trình nhận thức khoa học xây dựng, vận dụng một kiến thức vật lí cụ thể

-_ Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

Tất cả những điều trên sẽ được chúng tôi vận dụng trong chương 2

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN HỆ THÓNG BÀI TẬP, XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ

HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG

“SONG CO VA SONG AM” VAT Li 12 THPT

2.1 Nội dung kiến thức chương “Sóng cơ và sóng âm”

2.1.1 Đặc điểm của chương

Đây là chương thứ hai trong chương trình vật lí 12 THPT Nội dung của

chương đề cập đến các khái niệm mới mẻ đối với học sinh nhưng các hiện tượng vật

lí xảy ra lại rất gần gũi trong cuộc sống như hiện tượng sóng nước, sóng âm, âm phát ra từ kèn, sáo, loa đài

Việc nắm vững các khái niệm, hiện tượng trong chương sẽ giúp học sinh biết được bản chất của các hiện tượng sóng trong thực tế đời sống, đồng thời chuẩn bị cho việc lĩnh hội các kiến thức liên quan đến tính chất sóng như sóng điện từ, sóng ánh sáng ở các chương tiếp theo

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Sóng cơ và sóng âm”

Logic nội dung kiến thức có thể được mô tả bằng sơ đồ sau:

Sóng Sóng

Hình 2.1: Sơ đô cấu trúc nội dung chương “Sóng cơ và sóng âm”

2.1.3 Nội dung về kiến thức, kĩ năng học sinh cần có khi học

2.1.3.1 Nội dung kiến thức

29

Khi học chương “Sóng cơ và sóng âm” học sinh cần nắm vững nội dung các kiến thức sau:

— Định nghĩa: Sóng cơ học; sóng dọc; sóng ngang

— Các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ học:

— Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng

Giả sử phương trình sóng tại nguồn phát sóng O có dạng u = Acos2rft Xét điểm M trên phương truyền sóng, cách O đoạn x thì phương trình sóng tại M là

Uy = Asos| 2m8 2T ]

— Giao thoa sóng:

+ Hiện tượng giao thoa sóng mặt nước

+ Lý thuyết về giao thoa Chí xét trường hợp giao thoa của hai sóng kết hợp

do hai nguồn phát sóng giống hệt nhau gây ra, rút ra được các nhận xét:

- Phương trình sóng tại một điểm trong vùng giao thoa:

+ Định nghĩa giao thoa sóng

+ Hình ảnh vân giao thoa sóng mặt nước với hai nguồn kết hợp giống hệt nhau

- Mot dau day 1a nut, dau kia la bung: 1 = (2k + ) với k=0,1,2.3

+ Ứng dụng của sóng dừng: Xác định vận tốc truyền sóng trên dây

— Sóng âm:

+ Định nghĩa sóng âm; âm nghe được; hạ âm; siêu âm

+ Môi trường truyền âm, vận tốc âm

+ Những đặc trưng vật lí của âm: tần số, cường độ (hoặc mức cường độ)và đồ thị dao động âm

+ Những đặc trưng sinh lí của âm: độ cao, độ to của âm, âm sắc

2.1.3.2 Cúc kỹ năng cơ bản học sinh cân có

~— Giải thích được sự truyền pha dao động trong quá trình truyền sóng

— Giải thích được quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng, càng

xa nguồn năng lượng sóng càng giảm (đối với sóng phẳng và sóng cầu)

— Giải được loại bài tập viết phương trình sóng tại một điểm, xác định các đại lượng đặc trưng cho sóng

— Vận dụng kết quả của giao thoa sóng, sóng dừng để giải các loại bài tập: + Xác định các đại lượng đặc trưng cho sóng, tính số nút, số bó sóng

+ Tính số cực đại, cực tiểu giao thoa nằm trên đoạn thắng nối hai nguồn sóng; viết phương trình dao động tổng hợp tại một điểm trong vùng giao thoa

~ Vận dụng kiến thức về âm học để giải thích một số hiện tượng thực tế có liên

quan đến các đặc trưng sinh lí của âm: độ cao, độ to, âm sắc

— Giải bài tập về tính cường độ âm, mức cường độ âm

— Sử dụng được đơn vị của các đại lượng

31

2.1.4 Phân phối chương trình

Tiết 12 Sóng cơ và sự truyền sóng cơ

Tiết 13 Sóng cơ và sự truyền sóng cơ (tiếp)

Tiết 14 Giao thoa sóng

Tiết 15 Bài tập

Tiết 16 Sóng dừng

Tiết 17 Đặc trưng vật lí của âm

Tiết 18 Đặc trưng sinh lí của âm

Tiết 19 Bài tập

2.2 Tình hình dạy học bài tập vật lí chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí lớp 12 THPT

2.2.1 Mục đích của việc điều tra

Một trong những căn cứ để xây dựng một hệ thống bài tập có hiệu quả nhằm giúp học sinh nam vững kiến thức, phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh là những khó khăn, sai lầm của học sinh trong quá trình học tập Vì vậy, chúng tôi tiến hành tìm hiểu thực tế dạy học về bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” ở một số trường THPT, nhằm thu thập một số thông tin về:

— Những khó khăn và sai lầm phổ biến mà học sinh mắc phải khi giải bài tập

chương “Sóng cơ và sóng âm”

— Tình hình dạy học về bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”, về việc lựa chọn, sử dụng hệ thống các bài tập vật lí và hướng dẫn hoạt động giải bài tập cho học sinh Trên cơ sở đó chúng tôi xây dựng hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” sao cho có thể đạt hiệu quá tối ưu trong việc giảng dạy nhằm phát huy

tính tích cực của học sinh và giúp học sinh nắm vững kiến thức

— Lấy ý kiến của các giáo viên về các phương án sử dụng bài tập trong các tiết học bộ môn vật lí

— Diéu tra vé tinh trạng cơ sở vật chất ở trường trung học phô thông hiện nay: dụng cụ, trang thiết bị, phòng thí nghiệm và các phương tiện dạy học khác

2.2.2 Phương pháp điều tra

— Việc điều tra được tiến hành ở các trường THPT Tiền Phong, Quang Minh,

Tự Lập thuộc thành phố Hà Nội

— Điều tra giáo viên (15 giáo viên): trao đổi trực tiếp, nghiên cứu giáo án, dùng phiếu điều tra

— Diéu tra học sinh (600 học sinh): trao đổi trực tiếp, làm bài kiểm tra

— Dự giờ của một số giáo viên

— Quan sat tim hiểu trực tiếp cơ sở vật chất phục vụ giảng dạy bộ môn

2.2.3 Kết quả điều tra

a Tình hình dạy

— Trong quá trình dạy học, chủ yếu vẫn là phương pháp truyền thụ, thông báo Giáo viên mô tả hiện tượng, giảng giải, nhấn mạnh cho học sinh ghi nhớ những nội dung quan trọng Vai trò tô chức, định hướng của giáo viên chưa được thể hiện rõ

— Hau hét giáo viên lựa chọn các bài tập giái trên lớp hay giao về nhà chưa có

mục đích rõ ràng, rất ít sử dụng các bài tập cho việc hình thành kiến thức mới

— Dành quá nhiều thời gian trong một tiết học đề giải quyết các bài tập mà đa

số học sinh trong lớp đã làm được

— TAt ca các giáo viên đều áp đặt học sinh suy nghĩ và giải bài tập theo cách của mình, chứ không hướng dẫn họ độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải Do đó không phát huy được tính tích cực và tính tự chủ của học sinh

— TAt ca các giáo viên đều quá chú ý đến phép biến đổi toán học mà coi nhẹ việc phân tích đường lối giải, định hướng tư duy của học sinh

—Khi được hỏi ý kiến về việc xây dựng một hệ thống bài tập môn vật lí để

củng cố và phát triển kiến thức, đễ hỗ trợ cho quá trình tổ chức hoạt động dạy học thì toàn bộ giáo viên đều nhất trí đây là một giải pháp hay và có tính khả thi trong việc nâng cao hiệu quả dạy học ở trường trung học phô thông hiện nay

— Đa số các học sinh không tích cực theo dõi quá trình giải bài tập trên bảng của bạn và của thầy, chủ yếu là ghi chép những phép tính cụ thê và đáp số cuối cùng

— Học bài theo kiểu thuộc lòng, rất lúng túng khi lựa chọn công thức đề vận dụng vào việc giải các bài tập cụ thé

33

— Qua việc xem vở ghi chép và vở bài tập thì 50% học sinh làm bài tập giáo viên giao về nhà và chỉ 10% học sinh làm thêm các bài tập trong sách bài tập vật lí 2.2.3.2 Những khó khăn và sai lam pho bién cua học sinh

— Nhằm lẫn giữa vận tốc sóng (vận tốc truyền pha dao động) với vận tốc dao động của phần tử môi trường khi có sóng truyền qua

— Nhằm lẫn khi viết phương trình sóng tại một điểm khi biết chiều truyền của sóng

— Gặp khó khăn khi viết phương trình sóng tại nguồn khi biết phương trình

sóng tại một điểm

— Nhằm lẫn khi áp dụng công thức xác định vị trí các cực đại, cực tiểu giao thoa; hoặc vị trí bụng, nút trong sóng dừng Chưa hiểu ý nghĩa “k” trong công thức xác định vị trí các cực đại giao thoa (hoặc vân giao thoa cực đại), các cực tiểu giao thoa (hoặc vân giao thoa cực tiểu), vị trí bụng, nút nên khi xác định bậc hoặc thứ của vân giao thoa cực đại, cực tiểu thường sai Hoặc nhằm lẫn với “k” trong công thức tính độ lệch pha

— Khi tính cường độ âm, mức cường độ âm học sinh còn nhằm lẫn khi tính toán, nhằm đơn vị do chưa năm chắc định nghĩa, hoặc hiểu không chính xác

— Khả năng diễn đạt ý của học sinh còn kém nên học sinh lúng túng, thiếu tự tin khi phát biểu xây dựng bài, đưa ra phương án giải, khi diễn đạt vấn đề mà mình hiểu hoặc muốn hỏi

2.2.4 Các biện pháp khắc phục khó khăn khi sứ dụng bài tập vật lí trong dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí lớp 12 THPT

Qua thực tế về việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy học chương Sóng cơ và sóng âm ở trên, đối chiếu với mục tiêu kiến thức, kĩ năng học sinh cần đạt được khi học xong chương Sóng cơ và sóng âm Chúng tôi đề xuất cách khắc phục như sau:

- Soạn thảo hệ thống bài tập có nội dung đề ôn tập đào sâu, mở rộng các kiến

- Chúng tôi phân loại và lựa chọn bài tập, lập kế hoạch sử dụng bài tập có hiệu quả nhất trong thời gian cho phép của chương trình

- Hướng dẫn tổ chức hoạt động giải bài tập, trong đó có các câu hỏi định

hướng giúp học sinh tích cực, tự chủ hoạt động để chiến lĩnh tri thức, kĩ năng, ki

xảo

- Từ việc phân loại bài tập có thể tổ chức hướng dẫn học sinh xây dựng

angorit giải cho mỗi loại Thông qua quá tình tự lực giải quyết vấn đề, học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn tích cực hoạt động và có thể học

được cách giải quyết vấn đề có cơ sở rõ ràng, dựa trên suy luận chặt chẽ có

thể kiểm tra được Đồng thời, qua đó học sinh cũng phát triển được tư duy vật lí và năng lực hoạt động của mình

2.3 Phương pháp giải bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”

2.3.1.Phân loại bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm ”

Dựa trên cơ sở lí luận chung về bài tập vật lí và nội dung kiến thức chương

“Sóng cơ và sóng âm” có thể phân loại bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” thành các dạng bài tập cơ bản sau:

> Dang I: Bai tap về sóng đơn:

Gồm có hai loại bài tập cơ bản là:

* Bài tập viết phương trình sóng tại một điểm

* Bài tập xác định các đại lượng đặc trưng cho sóng T, v, 2, L

> Dang 2: Bài tập về tông hợp sóng:

Gồm có ba loại bài tập cơ bản là:

* Bài tập viết phương trình sóng tổng hợp

* Bài tập tìm các điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiêu

* Bài tập tìm các đại lượng vật lí đặc trưng cho sóng: T, v, ^À

Bài tập về sóng đơn Bài tập về tổng hợp sóng

Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập

2.3.2.1 Loại bài tập viết phương trình sóng tại một điển

* Bude 1: Tom tat dé bai

* Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

~ Từ giả thiết của bài tập xác định phương trình sóng tại nguồn phát sóng Chọn mốc thời gian sao cho phương trình sóng tại nguồn có dạng đơn giản nhất, thường có dạng là: u„ = Acos27ft

— Tính độ lệch pha Ao giữa dao động tại nguồn va dao động tại điểm khảo sát 2mx

Ao=“” PED

— Dao dong tai điểm khảo sát chậm pha hơn dao động tại nguồn góc

Ao= ae; u,, = Acos(2nft — A@) = A cos(2nft -^

— Tu gia thiét tim cdc dai lượng: biên độ, tốc độ truyền sóng, tần số, bước sóng

— Viết phương trình sóng cụ thể tại M

* Nếu bài tập đã cho phương trình sóng tại nguồn thì bỏ qua bước tìm phương trình sóng tại nguồn

* Nếu bài tập cho phương trình sóng tại một điểm M: u„ = Acos(2rf +œ) Yêu cầu viết phương trình sóng tại nguồn thì phương trình sóng tại nguồn là:

uạ = Acos(2rfữ +(o+Ao); Ao là độ lệch pha giữa u, và u ; A ===

* Bước 3: Lập sơ đồ luận giải

* Bước 4: Xác nhận kết quả

Ví dụ: Một tâm phát sóng O trên mặt nước, tạo ra các gợn sóng có dạng là những đường tròn đồng tâm Người ta quan sát tại điểm A thay có 9 gợn sóng đi qua trong thời gian 4 giây, và đo được khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là 15cm Viết phương trình sóng tại điểm M cách O một đoạn 5em Biết biên độ sóng bằng 1,5em và không đổi

Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

Có 9 gợn sóng đi qua A mất At = 4s, vậy khoảng thời gian đề hai gon song

liên tiếp đi qua A làT= of (1)

N la sé gon song di qua A trong At gidy

Chọn gốc thời gian sao cho phương trình sóng tại nguồn O là:

* Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

— Từ các điều kiện, hiện tượng trong đề bài hoặc từ phương trình sóng tại một điểm xác định các đại lượng vật lí trung gian

— Lập hệ thức liên hệ giữa đại lượng trung gian với đại lượng phải tìm

— Từ các phương trình sóng mà để bài đã cho, so sánh với phương trình sóng tổng quát để xác định các đại lượng đặc trưng cho sóng

— Căn cứ vào mối quan hệ giữa đại lượng đã cho với các đại lượng khác để xác

Phương pháp giải:

Bude 1: Tom tat dé bai

9 giot nuéc roi trong At = 10s

Song cao 8mm so với mặt nước yên lặng

S = 30cm; t= 1,5s

T=? v=? 02=72 A=?

Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

* Bước 1: Tom tat dé bai

* Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

—Căn cứ vào lí thuyết về giao thoa sóng, phương trình dao động tổng hợp tại một điểm M cách hai nguồn S¡, S; những khoảng lần lượt là dị, d; có dang:

Uy =Uyy +Usy = Ay [cost MOO) lu = 2Afoos =8)

— Căn cứ vào khoảng cách từ M đến S¡, S; ta xác định Aw

a Tính tốc độ truyền sóng

b Viết phương trình dao động tại điểm M trên mặt nước, cách hai nguồn $1, S2

các khoáng lần lượt là dị = 7cm, dy = 8em

Phương pháp giải:

Bước 1: Tom tắt đề bài

A= 1,5cm; f= 20Hz

Gitta SS cd 12 gon hypebol; N = 12

Khoảng cách giữa hai gợn ngoài cùng d = 22cm

A= 1,5cm; dị = 7cm; dạ = 8em (6)

6)]—‡*6) —>(w)—bw

Bước 3: Sơ đồ luận giải

* Bước I: Tom tat bai tap

* Bước 2: Xác lập mối liên hệ cơ bản

— Goi M 1a diém bat kì nằm trên đoạn S,S,(S,, S, là hai nguồn phát sóng kết

hợp); Z= S,S, là khoảng cách giữa hai nguồn

d, =MS,;d, =MS, là khoảng cách từ M đến hai nguồn S,, S,

Ta có: 0<d,,d, <đ (Xảy ra dau bang khi ta kế cả hai nguồn S, 8,) ()