Hình thành một số kiến thức mới trong dạy học phần Điện học. ĐIện từ học cho học sinh lớp 11 THPT bằng giải bài tập

Thuộc số đú, giải BTVL là một trong cỏc phương phỏp dạy học được xỏc định từ lõu, cú tỏc dụng rất tớch cực đến việc giỏo dục và phỏt triển của HS, đồng thời cũng là một trong những thước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, phòng Sau Đại học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 cùng các thầy, cô giáo đã tận tình giảng dạy, quan tâm tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành khóa học

Xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thế Khôi đã tận tình giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Xin cảm ơn GV, HS trường THPT Dương Xá (Gia Lâm - Hà Nội) và Trường THPT Tự Lập (Mê Linh - Hà Nội), gia đình bạn bè cùng các học viên

CH lớp K13 - LL&PPGD Vật lí Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu ấy!

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2011

Nguyễn Văn Hùng

Tôi xin cam đoan đề tài: Hình thành một số KTM trong dạy học phần

“Điện học Điện từ học” cho HS lớp 11 THPT bằng giải bài tập là đề tài do bản

thân tôi nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Thế Khôi, khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội 2 và đề tài không hề sao chép từ bất cứ một tài liệu nào, kết quả nghiên cứu không trùng với các tác giả khác

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2011

Nguyễn Văn Hùng

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

BẢNG Kí HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ BIỂU ĐỒ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đớch nghiờn cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiờn cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiờn cứu 4

6 Phương phỏp nghiờn cứu 4

7 Đóng góp của luận văn 4

8 Cấu trỳc của luận văn 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ Lí LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6

1 Quan niệm về bài tập vật lớ 6

2 Tỏc dụng của BTVL trong dạy học 7

3 Phõn loại bài tập vật lớ 12

4 Hướng dẫn HS giải BTVL 14

5 Giải bài tập trong dạy học Vật lớ 17

5.1 Tiết học NCTLM 18

5.2 Tiết học luyện tập GBT 19

6 Mối quan hệ giữa giải BTVL và phỏt triển năng lực giải quyết vấn đề, nắm vững kiến thức 20

7 Thực trạng dạy học giải BTVL của GV và HS THPT 24

7.1 Mục tiờu dạy học một số kiến thức phần “Điện học Điện từ học” 24

7.2 Thực trạng dạy học GBTVL phần “Điện học Điện từ học” 26

Kết luận chương 1 29

ĐIỆN TỪ HỌC” BẰNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ 30

2.1 Hệ thống bài tập hỡnh thành kiến thức 30

2.2 Hướng dẫn giải hệ thống bài tập nhằm hỡnh thành KTM 33

2.2.1 Cụng của lực điện 33

2.2.2 Điện thế Hiệu điện thế 35

2.2.3 Định luật Ôm đối với toàn mạch. 41

2.2.4 Lực từ Cảm ứng từ. 45

2.2.5 Lực Lo-ren-xơ 49

2.2.6 Suất điện động cảm ứng. 53

Kết luận chương 2 57

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm 58

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm (TNSP) 58

3.2 Đối tượng TNSP 58

3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 58

3.4 Kết quả TNSP 61

kết luận chương 3 69

KẾT LUẬN 70

Tài liệu tham khảo 72

Phụ lục 1 75

PHỤ LỤC 2 89

4 3.4 Bảng phân phối tần suất 64

5 3.5 Bảng phân phối tần suất luỹ tích 65

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nhân loại đang ở thế kỷ XXI, thể kỷ mà tri thức, kỹ năng của con người được coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội Trong xã hội tương lai, xã hội dựa vào tri thức, nền giáo dục phải đào tạo ra những con người tri thức phát triển, sáng tạo và giàu tính nhân văn Muốn thực hiện tốt nhiệm vụ này, nhà trường phổ thông trước hết phải vũ trang cho HS hệ thống những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tế đất nước, thực tế địa phương về tự nhiên, xã hội, tư duy và hệ thống những kỹ năng, kỹ xảo tương ứng

Các công trình nghiên cứu về thực trạng giáo dục ở nước ta hiện nay đã chỉ ra rằng chất lượng nắm vững kiên thức nói chung, kiến thức vật lí nói riêng của HS trung học phổ thông bị giảm sút nghiêm trọng, thực tế này đề ra cho các GV vật lí một nhiệm vụ cấp bách để thực hiện tốt tư tưởng chỉ đạo phát triển giáo dục đào tạo trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước mà Đảng Cộng sản Việt Nam vạch ra là: “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng con người và các thế hệ thiết tha gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có ý thức cộng đồng, phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tính tổ chức và kỷ luật, có sức khỏe, vừa “hồng” vừa “chuyên” “Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả cấp học, bậc học, áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh (HS) năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề [14] Hội nghị lần thứ hai của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa VIII (12/1996) đã xác định giáo dục là quốc sách hàng đầu Trong Luật giáo dục (12/2008), Nghị quyết của Quốc hội khóa X về đổi mới chương

trỡnh giỏo dục phổ thụng (12/2000) và trong cỏc chỉ thị của Thủ tướng và Bộ trưởng bộ Giỏo dục và Đào tạo đó nờu rừ ngành giỏo dục và đào tạo đổi mới mạnh mẽ phương phỏp giỏo dục, đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rốn luyện thành nếp tư duy sỏng tạo của người học

Trong dạy học Vật lớ, cú thể nõng cao chất lượng học tập và phỏt triển năng lực giải quyết vấn đề của HS bằng những phương phỏp, biện phỏp khỏc nhau Thuộc số đú, giải BTVL là một trong cỏc phương phỏp dạy học được xỏc định từ lõu, cú tỏc dụng rất tớch cực đến việc giỏo dục và phỏt triển của

HS, đồng thời cũng là một trong những thước đo thực chất, đỳng đắn sự nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vật lớ của họ, nhất là năng lực giải quyết vấn đề

Trong lĩnh vực nghiờn cứu lý luận về cỏc vấn đề của BTVL từ trước đến nay, đó cú rất nhiều cụng trỡnh của cỏc tỏc giả nước ngoài và tỏc giả trong nước biờn soạn giỏo trỡnh phương phỏp giảng dạy vật lớ ở trường phổ thụng trong từng thời kỳ đó bổ sung, hoàn chỉnh và nờu nổi bật lờn được tỏc dụng của BTVL trong dạy học, phương phỏp giải, xõy dựng hệ thống bài tập cho một chương, phần SGK vật lý phổ thụng như của X.E.Camennetxki - V.P.Ôrêkhôp [4], Lờ Nguyờn Long- Nguyễn Đức Thâm [16], Phạm Hữu Tòng [26], Nguyễn Thế Khôi [14], trong đú cú cả luận văn cao học Nguyễn Đức Sinh: chỉ nghiờn cứu một số bài học ở lớp 10, 11 THPT núi chung và chỉ TNSP đỏnh giỏ khụng hết cỏc bài học ấy [17] Cỏc tác giả đã chỉ ra tỏc dụng của BTVL trong dạy học, các cách phân loại, soạn thảo hệ thống bài tập vật lí

và đề xuất phương pháp giải bài tập, các kiểu hướng dẫn học sinh tìm kiếm lời giải bài tập vật lí… Khụng chỉ cú vậy, cỏc tỏc giả cũng chỉ ra rằng BTVL cú tỏc dụng giỳp cho HS hỡnh thành, rốn luyện kĩ năng,kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giỳp cho việc đào sõu, mở rộng kiến thức trong việc hỡnh thành KTM cho HS Khi giải BTVL, do phải tự mỡnh phõn tớch cỏc điều kiện của đầu bài, tự xõy dựng lập luận, kiểm tra và phờ phỏn những kết luận, nờn kiến

thức mà HS thu được là của chính họ, các em sẽ nắm chắc và hiểu sâu hơn Đồng thời, việc tổ chức cho HS giải BTVL để rút ra KTM sẽ phát huy tính tích cực, làm việc tự lực của HS, rất phù hợp với xu hướng dạy học hiện đại Thông thường các kiến thức vật lí được xây dựng bằng thực nghiệm Nhưng không phải lúc nào bằng thí nghiệm cũng chính xác, dễ thực hiện, mà có thể thông qua giải các BTVL để hình thành KTM cho HS

Với những lý do trên dẫn đến việc triển khai đề tài “Hình thành một số

kiến thức mới trong dạy học phần Điện học Điện từ học cho HS lớp 11 trung học phổ thông bằng GBT” vừa mang tính thời sự vừa cực kỳ cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu

Hình thành một số KTM trong dạy học phần “Điện học Điện từ học” lớp 11 qua giải BTVL nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS và nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của họ trong dạy học vật lí phần này

ở trường THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Hoạt động dạy học BTVL của GV, HS trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Hình thành một số KTM trong dạy học phần “Điện học Điện từ học” cho HS lớp 11 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu soạn thảo được hệ thống bài tập để hình thành KTM và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó một cách khoa học phù hợp với mục tiêu dạy học và nội dung một số kiến thức phần “Điện học Điện từ học” (Vật lí 11 THPT) thì

có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề, nâng cao việc nắm vững kiến thức của HS

5 Nhiệm vụ nghiờn cứu

5.1 Nghiờn cứu một số cơ sở lý luận về BTVL

5.2 Điều tra thực trạng dạy học phần “Điện học Điện từ học” của giỏo viờn và HS lớp 11 THPT

5.3 Xỏc định mục tiờu dạy học phần “Điện học Điện tử học” và cỏc KTM được hỡnh thành bằng GBT

5.4 Xõy dựng hệ thống bài tập hỡnh thành một số KTM phần “Điện học.Điện từ học” và đề ra tiến trỡnh dạy học chỳng bằng GBTVL

5.5 Tiến hành TNSP đỏnh giỏ khả thi và hiệu quả của việc hỡnh thành KTM bằng giải hệ thống BTVL và theo tiến trỡnh dạy học đó soạn thảo, trong việc phỏt triển năng lực giải quyết vấn đề và nõng cao chất lượng nắm vững cỏc kiến thức ấy của HS lớp 11 THPT

6 Phương phỏp nghiờn cứu

- Nghiên cứu lý luận về BTVL, các tài liệu, sách báo liên quan đến đề tài để xác định cơ sở lí luận của đề tài

- Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập một số kiến thức của GV và

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, 28 tài liệu tham khảo và 02 phụ lục, luận văn gồm ba chương:

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

Chương 2 Hình thành những KTM phần “Điện học Điện từ” học

bằng GBT vật lí

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1 Quan niệm về bài tập vật lí

Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng dạy, các thuật ngữ “bài tập”, “bài tập vật lí” được sử dụng cùng các thuật ngữ “bài toán”,

“bài toán vật lí Trong cuốn Đại từ điển Tiếng Việt, “bài tập” và “bài toán” được giải nghĩa khác hẳn nhau Bài tập là bài ra để luyện tập, vận dụng kiến thức đã học [23, tr86] bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng các quy tắc, định lí [23, tr87] Cũng như vậy, một số ý kiến cho rằng cần phân biệt lại thuật ngữ “bài tập vật lí: và “bài toán vật lí” BTVL có ý nghĩa là bài tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học về vật lí vào những trường hợp cụ thể Còn bài toán vật lí được sử dụng để hình thành KTM trong khi giải quyết một vấn đề được đặt ra chưa có câu trả lời, hoặc đề ra một cách giải quyết, phương pháp hành động mới Nhưng bên cạnh đó, trong một số tài liệu, các tác giả lại dùng hai thuật ngữ đó như một với cách hiểu GBT (bài toán) vật lí là vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí,.v.v đã được học vào giải quyết những vấn đề thực tế trong đời sống, lao động

Hiện nay, do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức đã biết, nên nhiều GV đã sử dụng bài tập chủ yếu để rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức cũ, mà coi nhẹ chức năng tìm kiếm KTM, giải quyết vấn đề mới Theo quan điểm hiện đại, việc nghiên cứu tài liệu mới (NCTLM) cũng là một bài tập đối với HS Trong quá trình tìm kiếm KTM, HS không phải là thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc, mà chính học cũng tập cách giải quyết vấn đề đó HS tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh KTM như quan sát, phân tích hiện tượng, đo lường, so sánh, khái quát hóa, tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng.v.v Điều

đó có nghĩa là HS phải chủ động chiếm lĩnh KTM, thông qua chính các hoạt động của mình dưới sự hướng dẫn của GV Khi ấy, họ không chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm ra KTM

Để hiểu rõ về BTVL, trong cuốn sách dùng cho GV “Phương pháp GBT vật lí ở trường phổ thông” của X.E.Camenetxki và V.P.Ôrê khôv:

“Trong thực tiễn dạy học, người ta thường gọi bài tập vật lí là một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí… Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu dạy học bộ môn, người ta hiểu những bài tập

là những bài luyện tập được lựa chọn phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của HS và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn” [5,tr7]

Đồng thời các tác giả cũng nhấn mạnh: Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn là việc GBT Về thực chất, mỗi một vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học vật lí đều là một bài tập đối với HS Định nghĩa BTVL như trên được nhiều nhà lí luận dạy học bộ môn và các GV tán thành, chấp nhận Như vậy theo định nghĩa đó, BTVL có hai chức năng chính; tập vận dụng những kiến thức cũ và tìm kiếm xây dựng KTM Vì thế, không nên phân biệt khái niệm BTVL hay bài toán vật lí, mà gọi chúng là BTVL

2 Tác dụng của BTVL trong dạy học

Bài tập vật lí có ý nghĩa rất lớn, là một phương pháp dạy học giữ một vị trí quan trọng trong dạy học ở trường phổ thông Giải BTVL là một bộ phận hợp thành của đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập, ôn tập, kiểm tra đánh giá v.v Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Tùy vào mục đích mà BTVL có thể phát huy tác dụng khác nhau và BTVL có tác dụng chủ yếu như sau:

2.1 Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Một trong các nguyên tắc giáo dục là phải gắn liền giáo dục với thực tiễn cuộc sống và lao động sản xuất Tức là, HS chỉ cần nắm được kiến thức trong các giờ lên lớp là chưa đủ, mà ngoài các giờ luyện tập, ôn tập củng cố,

GV phải yêu cầu HS giải những bài tập được đặt ra trong cuộc sống hàng ngày Khi đó HS sẽ nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho họ làm quen với việc liên hệ kiến thức lý thuyết với thực tiễn, vận dụng kiến thức

đã học vào giải quyết vấn đề đặt ra trong cuộc sống hàng ngày Nhờ đó, việc GBT góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xẩy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

Đối với các tiết học NCTLM nhằm cung cấp cho HS cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức, thì BTVL được GV đưa ra sau khi HS đã nắm được nội hàm của kiến thức đó Trong các tiết học loại này, BTVL giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức bằng cách đi sâu vào một khía cạnh của vấn đề Cũng có thể sử dụng BTVL để giới thiệu cho HS những tài liệu mới cần thiết cho việc nắm vững kiến thức, thậm chí cả những tài liệu vượt ra ngoài phạm vi chương trình cần thiết và bổ ích đối với HS Nếu khéo chọn nội dung bài tập cho HS thì GV có thể làm cho họ

thấy rõ hơn vai trò của vật lí đối với việc tìm hiểu thiên nhiên và kỹ thuật sản xuất

Với các tiết học nhằm cung cấp KTM, HS được làm quen với bản chất của các hiện tượng vật lí bằng nhiều cách khác nhau (thí nghiệm biểu diễn, kể chuyện.v.v ) Tính tích cực của HS, chiều sâu và mức độ nắm vững kiến thức

sẽ tốt nhất khi “tình huống có vấn đề” được tạo ra Trong nhiều trường hợp, nhờ tình huống có vấn đề có thể xuất hiện một kiểu bài tập mà việc GBT đó

sẽ giúp HS phát hiện lại quy luật vật lí chứ không phải tiếp thu quy luật đó dưới hình thức có sẵn Trong những trường hợp này, BTVL xuất hiện như một phương tiện để NCTLM Với mục đích đó, ta có thể sử dụng bài tập định tính, định lượng, bài tập thực nghiệm và các bài tập khác

Trong quá trình GBT, bằng cách dựa vào kiến thức đã có của HS có thể cho họ phân tích các hiện tượng vật lý đang được nghiên cứu, hình thành cho

họ các khái niệm mới, các định luật vật lí Thông qua GBT thực nghiệm, có thể truyền thụ cho HS một số khái niệm về thí nghiệm vật lí với tính cách là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên dựa trên phép đo và khảo sát toán học sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật lí Về mặt này

có thể hình thành cho HS một định luật vật lí Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí chỉ cần ra bài tập mà khi giải nó chỉ cần lập luận lôgic và biến đổi toán học trên cơ sở các kiến thức đã có của HS

Như vậy, BTVL được xem là phương tiện NCTLM khi trang bị KTM cho HS nhằm đảm bảo cho họ nắm được KTM một cách chắc chắn Vì kiến thức mà các em thu được là qua hoạt động GBT Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao thì BTVL đưa ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Mỗi bài tập đưa ra phải chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức với HS

- Mỗi bài tập phải chứa đựng yếu tố mà để tìm ra lời giải, HS cần thực hiện các lập luận phức tạp hoặc phải “ tìm câu trả lời từ thiên nhiên” tức là HS cần thực hiện các thí nghiệm vật lí, quan sát thực tế

- Các bài tập phải được chú ý tới các mặt như tình huống đưa ra bài tập, nội dung bài tập (đề bài) cách giải và kết luận để từ đó rút ra KTM

- Việc giải hệ thống bài tập phải đảm bảo thời gian mà chương trình quy định, đảm bảo được mục đích chiếm lĩnh nội dung KTM của HS trong tiết học ấy

2.3 Ôn tập kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng

BTVL được sử dụng rất nhiều khi ôn tập củng cố Thông thường, trong các tiết học NCTLM nhằm vận dụng kiến thức vừa học (bài tập thường được dùng ở cuối tiết học) Hoạt động của GV như sau: GV nêu ra các bài tập cơ bản (BTCB) về kiến thức vừa học và yêu cầu HS giải một vài BTCB minh họa cho từng dạng, sau đó GV ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết khó khăn, yêu cầu HS tự rút ra các bước giải từng loại, từng kiểu bài tập đã ra và mới gặp lần đầu

Với các tiết luyện tập GBT (LTGBT), GV phải ra cho HS các bài tập liên quan tới nhiều kiến thức đã biết mà để giải chúng HS phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học, thậm chí trong cả chương, phần Do đó,

họ sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc nội dung kiến thức đã học

Trong các tiết học này hoạt động của GV sẽ như sau: Kiểm tra sự chuẩn bị về lý thuyết GBT và việc nắm phương pháp giải từng kiểu bài tập của HS Sau đó, yêu cầu HS phân tích cách giải các bài tập về nhà cho HS

mà thông thường là bài tập phức hợp (BTPH) có một vài yếu tố mới lạ

2.4 Phát triển tư duy vật lí cho HS

Giải BTVL là một trong những hình thức làm việc tự lực căn bản của

HS Trong khi GBT, HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng

những lập luận, thực hiện tính toán Khi cần thiết phải sử dụng đến thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số sử dụng đến thí nghiệm, các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình Khi đó, HS phải vận dụng các thao tác tư duy như phân tích tổng hợp, so sánh, khái quát hóa.v.v

để tự lực tìm hiểu vấn đề, tìm ra cái cơ bản, chìa khóa để giải quyết vấn đề Trong những điều kiện đó, tư duy phân tích, tổng hợp, tư duy sáng tạo của HS được phát triển Năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao Bên cạnh

đó, việc giải quyết các BTVL còn có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu khoa học

2.5 BTVL là phương tiện có hiệu quả trong kiểm tra đánh giá kết quả

học tập về vật lí của HS Đặc biệt là giúp phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn chủ yếu và những sai lầm cơ bản của HS trong học tập Đồng thời góp phần giúp HS vượt qua khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy BTVL còn giúp cho GV phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, kĩ năng vận dụng kiến thức của HS cũng như khó khăn và sai lầm phổ biến của họ trong học tập Từ

đó, GV có thể đề ra cách giúp đỡ các em vượt qua khó khăn, khắc phục những sai lầm đó

2.6 Giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn vì nhờ nó ta có thể giới thiệu cho HS sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, những phát minh lớn của nhân loại BTVL cũng là phương tiện hiệu quả để giáo dục đạo đức, tình yêu lao động, đức tính kiên trì, ý trí và tình cảm của

HS Giải BTVL đòi hỏi phải bỏ ra nhiều thời gian và công sức, nó cũng có thể mang lại cho HS niềm vui sáng tạo đối với những thành công, tăng thêm sự yêu thích hứng thú đối với môn học

Thông qua việc giải BTVL, GV cũng có thể thường xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của HS

Bên cạnh đó, BTVL còn có tác dụng rất lớn đến việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho HS Nó cũng là phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống sản xuất Từ đó góp phần giáo dục hướng nghiệp cho HS

Các BTVL về các hiện tượng vật lí thường gặp trong sinh hoạt hàng ngày, giúp cho HS thấy khoa học vật lí ngay trong cuộc sống xung quanh, góp phần bồi dưỡng cho HS khả năng quan sát, sáng tạo

3 Phân loại bài tập vật lí

Trong các tài liệu phương pháp giảng dạy vật lí người ta chia BTVL theo nhiều dấu hiệu khác nhau Tuy nhiên, trong bất kỳ loại BTVL nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay nhiều loại khác Có thể tổng kết các cách phân loại ấy như sau:

3.1 Theo nội dung:

- Tài liệu vật lí

- Nội dung cụ thể, trừu tượng

- Nội dung kĩ thuật tổng hợp

- Nội dung lịch sử

3.2 Theo mục đích dạy học:

- Bài tập sáng tạo (bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế)

- Bài tập kiểm tra

3.4 Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu đề:

- Bài tập định tính (bài tập đơn giản và bài tập phức tạp)

- Bài tập định lượng (bài tập dượt và bài tập tổng hợp)

3.5 Theo phương thức giải hay cho điều kiện:

- Bài tập định tính

- Bài tập định lượng

- Bài tập đồ thị

- Bài tập thí nghiệm

3.6 Theo hình thức lập luận lôgic:

- Bài tập dự đoán hiện tượng

- Bài tập giải thích hiện tượng

- Bài tập tổng hợp

Căn cứ vào mức độ hoạt tư duy của HS trong quá trình giải BTVL_TS Nguyễn Thế Khôi [14] trong luận án của mình đã đưa ra cách phân loại BTVL dựa vào mức độ của hoạt động tư duy trong quá trình tìm kiếm lời giải thành hai loại như sau:

- Bài tập cơ bản

- Bài tập phức hợp

+ BTCB được gọi là loại BTVL mà để tìm được lời giải chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa cái đã cho và một cái phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản mới học (một tính chất, một mối quan hệ, một phương pháp hoạt động mới) mà HS chỉ tái nhận, tái hiện chứ không thể tự tạo ra được

Các BTVL mà trong đó việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi lập luận lôgic, biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa những cái đã cho, cái tìm với những cái chung gian không cho trong đầu bài được gọi là BTPH

Việc xác lập mỗi một mối quan hệ trung gian đó là một BTCB Do đó muốn giải được BTPH buộc phải giải thành thạo các BTCB, ngoài ra cần phải biết cách phân tích BTPH để quy nó về BTCB đã biết

4 Hướng dẫn HS giải BTVL

Để HS vận dụng được kiến thức cũ và tìm ra được KTM thì GV phải làm xuất hiện từ HS các vấn đề cần giải quyết Đó là các bài tập mà sau khi giải, HS thu được những tính chất, quy tắc của các sự vật hiện tượng mà họ chưa biết GV tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của HS nhằm rút ra kiến thức cần chiếm lĩnh trong quá trình HS tìm kiếm lời giải Trong khi đưa

ra hệ thống bài tập đó, GV cần phải phân tích và xuất phát từ mục đích sư phạm là hình thành KTM cho HS mà xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp

Theo GS Phạm Hữu Tòng, có thể phân ra thành ba kiểu hướng dẫn HS GBT [19,tr 83-91]

4.1 Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angorit)

Hướng dẫn angôrit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn Những hành động này được coi là những hành động sơ cấp phải được

HS hiểu một cách đơn giản và HS đã nắm vững Kiểu hướng dẫn angôrit không đòi hỏi HS phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện

để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học, việc giải bài toán để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được bài toán và phải đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với HS Nghĩa là, kiểu hướng dẫn giải bài toán này đòi hỏi phải xây dựng được angôrit giải bài toán

Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một bài toán điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho HS kĩ năng giải bài toán xác định nào đó

Kiểu hướng dẫn angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo cho HS giải được bài toán một cách chắc chắn và giúp cho việc rèn luyện kĩ năng giải bài toán của HS có hiệu quả Tuy nhiên, nếu việc hướng dẫn HS chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo, sự phát triển tư duy sáng tạo của

HS bị hạn chế

Việc truyền đạt cho HS angôrit giải một bài toán xác định có thể theo những cách khác nhau Có thể chỉ dẫn cho HS angôrit giải dưới dạng có sẵn Qua việc giải một vài bài toán mẫu, GV nên phân tích phương pháp giải và chỉ dẫn cho HS angôrit loại bài toán đó rồi cho HS tập áp dụng để giải các bài toán tiếp theo Đối với những lớp HS khá thì để tăng cường rèn luyện tư duy cho HS trong quá trình giải bài toán, người ta có thể lôi cuốn HS tham gia vào quá trình xây dựng angôrit chung để giải loại bài toán đã cho Thông qua việc phân tích những bài toán đầu tiên có thể yêu cầu HS tự vạch ra angôrit giải loại bài toán này, rồi áp dụng vào việc giải các loại bài toán tiếp theo Trong trường hợp lớp HS yếu, có thể là HS chưa áp dụng được ngay angôrit đã được

ra cho HS thì GV cần đưa ra những bài tập rèn luyện riêng nhằm đảm bảo cho

HS thực hiện những chỉ dẫn riêng lẻ trong angôrit giải này (đảm bảo cho HS nắm vững những hành động sơ cấp) để tạo những điều kiện cho HS có thể áp dụng được angôrit đã cho

4.2 Hướng dẫn tìm tòi

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn cho HS chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để có thể đi tới kết quả, mà

là GV gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt kết quả cao

Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần để giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy cho HS, muốn tạo điều kiện cho HS tự lực tìm tòi cách giải quyết

4.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hóa là sự hướng dẫn HS tự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho HS cái có sẵn) Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm mọi bước bằng cách gợi ý thêm cho HS để thu hẹp phạm

vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với HS Nếu HS vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì hướng dẫn của GV theo mẫu để đảm bảo cho

HS hoàn thành được yêu cầu của một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu HS tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần thì GV lại giúp đỡ thêm Có như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này, có ưu điểm là dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá trình GBT Đảm bảo cho HS giải được bài toán đã cho Tuy nhiên, đòi hỏi GV theo sát tiến hành hoạt động GBT của HS, không thể 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 HS để điều chỉnh sự giúp đỡ thích ứng với trình độ của HS

Những kiểu hướng dẫn trên, có thể phát huy được tính tích cực, tự lực của HS trong việc giải BTVL rút ra KTM

Để điều khiển tư duy của HS trong quá trình tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của họ GV cần phải dự đoán những khó khăn mà HS có thẻ gặp trong quá trình giải quyết vấn đề, những câu hỏi gợi ý giúp HS vượt qua những khó khăn đó Những câu hỏi gợi ý này chính là phương tiện quan trọng

để GV định hướng tư duy HS Muốn cho các câu hỏi gợi ý có tác dụng định hướng đúng đắn tư duy HS, chúng phải đáp ứng các yêu cầu sau:

+ Câu hỏi phải được diễn dạt một cách chính xác về ngữ pháp, nội dung khoa học của điều muốn hỏi Có như vậy câu hỏi định hướng mới giúp

HS phát hiện đúng vấn đề cần giải quyết

+ Câu hỏi phải vừa sức HS Chỉ có khi đó mới có thể hi vọng thu được câu trả lời có giá trị từ phía HS và việc điều khiển tư duy HS mới có hiệu quả

+ Nội dung câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống học tập cụ thể đang xét Nghĩa là nội dung câu hỏi phải đảm bảo sao cho HS suy nghĩ để tìm câu trả lời từ chính là sự suy nghĩ của họ đang định hướng theo đường lối đúng đắn của việc giải quyết vấn đề Chỉ khi đó, thì câu hỏi gợi ý mới có tác dụng điều khiển tư duy HS

5 Giải bài tập trong dạy học Vật lí

Giải BTVL là một bộ phận đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập,

ôn tập, kiểm tra Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Đồng thời

nó cũng được sử dụng trong cả chương trình ngoại khóa BTVL được sử dụng nhiều hơn cả trong hai loại tiết học là NCTLM và luyện tập bài tập (LTGBT)

Những kiến thức cơ bản về vật lí là hệ thống toàn diện về Vật lí, có tính

kỹ thuật tổng hợp và phải phù hợp với những quan điểm hiện đại bao gồm 5 nhóm kiến thức cơ bản như sau:

+ Những khái niệm về sự vật và hiện tượng Vật lí thường gặp trong đời sống và sản xuất thuộc các lĩnh vực cơ học, nhiệt học, vật lí phân tử, điện học, điện từ học, quang học, vật lí nguyên tử và vật lí hạt nhân

+ Những định luật và nguyên lí cơ bản

+ Những thuyết vật lí như thuyết động học phân tử, cấu tạo chất, thuyết điện tử, thuyết ánh sáng, thuyết cấu tạo nguyên tử

Những kiến thức về phương pháp thực nghiệm, phương pháp suy diễn toán học và một số yếu tố của phương pháp mô hình

+ Những ứng dụng quan trọng của vật lí trong đời sống và sản xuất

- Giải BTVL là một bộ phận của đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập, ôn tập kiểm tra Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Đồng thời nó cũng được sử dụng trong cả chương trình ngoại khoá Trong các hình thức ấy, BTVL được sử dụng nhiều hơn của trong hai loại tiết học NCTLM

và luyện tập GBT (LTGBT)

5.1 Tiết học NCTLM

Mỗi kiến thức khoa học đều là lời giải đáp cho một câu hỏi Nếu không

có việc nẩy sinh câu hỏi thì sẽ không có nhu cầu giải đáp câu hỏi Vì thế sẽ không có kiến thức khoa học để giải đáp câu hỏi đó Cho nên việc NCTLM thường được bắt đấu bằng việc đặt vấn đề hay đề xuất vấn đề,Theo I.Ia.Lemer, vấn đề trong dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay được đặt ra đối với người chưa hề biết trước câu trả lời, mà phải tìm tòi sáng tạo và để tìm ra câu trả lời đó, người ta phải có những tài liệu nào đó làm cơ sở xuất phát [20,tr5] Có nhiều cách để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu tính cách giải quyết Một trong số đó là sử dụng bài tập đề xuất vấn đề Việc xây dựng các vấn đề trong dạy học bằng bài tập sẽ kích thích được hứng thú học tập của

HS, tạo ra được khả năng cũng cổ kiến thức đã có và xây dựng mối quan hệ giữa kiến thức đã có và cả KTM

V.G.Razumôvxki gọi bài tập đề xuất vấn đề “là bài tập trong đó nêu ra một yêu cầu xác định được thực hiện trên cơ sở hiểu biết các định luật vật lí, nhưng lại không có chỉ dẫn trực tiếp, tường minh các định luật để GBT ấy” Bài tập đề xuất vấn đề được sử dụng ở đầu giờ học Nó không những có tác dụng xây dựng vấn đề dạy học mà còn có thể chuẩn bị cho việc nghiên cứu vấn đề

Trong dạy học, có không ít vấn đề được giải quyết bằng bài tập Thông thường, sau khi nêu vấn đề nghiên cứu, GV sẽ đưa ra một BTPH, chia nó thành các bài tập bộ phận, mà qua việc giải các bài tập đó, HS sẽ thu được lời giải, nghĩa là thu được KTM Dựa vào phương pháp giải, có thể chia bài tập giải quyết vấn đề ra làm hai loại:

1 GBT bằng lập luận logíc và cách biến đổi toán học trên cơ sở các kiến thức đã biết

2 Buộc phải quan sát tiến hành thí nghiệm Tức là trong quá trình giải bài toán này, việc sử dụng lập luận logíc và biến đổi toán học không đưa đến câu trả lời cuối cùng Hoặc tuy dẫn đến kết quả cuối cùng nhưng không rõ có phù hợp thực tiễn hay không thì người giải buộc phải quan sát, làm thí nghiệm, mới thu được câu trả lời của bài bài tập

- KTM hình thành cho HS bằng GBT là kiến thức sau khi GBT HS thu được những KTM, khái niệm về định luật vật lí, tính chất, quy tắc, hiện tượng

mà HS chưa biết Và chúng thường có mối quan hệ với những tính chất quy tắc, định luật đã biết

- Mục đích của bài tập nhằm hình thành KTM là HS lĩnh hội được kinh nghiệm mà xã hội đã biết, giải quyết được những vấn đề mà các nhà khoa học

đã giải quyết, nhưng lại là mới đối với HS và bản chất của việc hình thành những KTM bằng GBT là trong mỗi trường hợp phải tạo ra tình huống đặc biệt HS độc lập tìm cách giải quyết Tức là ở chỗ đề ra một hay một hệ thống bài tập làm cho HS có một vướng mắc nào đó về lý thuyết hoặc phương pháp

có nhu cầu giải quyết vấn đề, đồng thời có khả năng giải quyết được

5.2 Tiết học luyện tập GBT

Trong các tiết học này, có hai hình thức tổ chức làm việc chủ yếu của lớp: GV hay một HS GBT trên bảng để HS toàn lớp theo dõi, HS tự lực giải bài tập

Hình thức đầu được áp dụng khi GV hướng dẫn HS GBT loại mới gặp lần đầu hoặc khi cần giới thiệu định hướng GBT mới Để cả lớp tập trung, chủ động theo dõi và tích cực tham gia vào tìm kiếm lời GBT trên bảng GV phải trình bày sao cho các em hiểu rõ từng thao tác, hành động và trật tự của chúng

để tạo điều kiện GBT cùng loại theo sơ đồ định hướng

Hình thành sau dùng để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo và kiểm tra kết quả học tập của HS Tính độc lập, tính tích cực của HS phụ thuộc rất nhiều vào mức độ phức tạp của bài tập Vì thế, để HS giải được, GV phải giúp họ quy một bài tập phức tạp thành các BTCB, áp dụng các sơ đồ định hướng đã biết

để giải từng loại bài tập

6 Mối quan hệ giữa giải BTVL và phát triển năng lực giải quyết vấn

“Năng lực đó là tính chất tâm lí của con người chi phối trong quá trình tiếp thu kiến thức, kĩ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hành động nhất định” [21, tr382]

Các nhà tâm lý học thường chia năng lực thành ba mức, năng lực, tài năng, thiên tài Trong đó năng lực là danh từ chung nhất, vừa chỉ mức độ nhất định biểu thị sự hoàn thành có kết qủa một hoạt động nào đó và chúng tôi chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS Năng lực được phân loại theo hai cách phổ biến, theo mức độ phản ánh (năng lực được chia

thành năng lực tái tạo và năng lực sáng tạo), theo sự chuyên môn hoá (năng lực được chia thành năng lực chung và năng lực riêng)

Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó: (1) là sự khác biệt các thuộc tính tâm lý cá nhân, làm cho người nay khác người kia; (2) chỉ là sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó; (3) được hình thành và phát triển trong quá tình hoạt động của cá nhân

Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Muốn phát triển năng lực phải nắm vững và vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, để tích luỹ được về mặt lĩnh vực nhất định Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được dễ dàng và nhanh chóng hơn Tuy nhiên, năng lực khác với

kĩ năng, kĩ xảo ở chỗ kĩ năng, kĩ xảo là kết quả của sự luỵên tập, học tập Còn

để phát triển năng lực, ngoài luyện tập, học tập cần phải có tư chất Vì vậy, không nên quy tất cả việc phát triển năng lực vào việc cung cấp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

Mối quan hệ giữa giải BTLV với phát triển năng lực giải quyết vấn đề là một hình thức tự lực giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong đầu bài Ở trình độ thấp là nhận biết những kiều kiện có thể áp dụng một giải pháp đã biết vào một tình huống tương tự với các tình huống phân tích và biến đổi để

có thể áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết và cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết Với đa số HS phổ thông hiện nay, cần cố gắng đạt đến trình độ thứ hai

Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hình thành và phát triển trong giải BTVL Để đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS trong giải BTVL theo [14,tr21-22] thường dựa vào các tiêu chuẩn sau:

- Xác định được chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và cái phải tìm

- Nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết, cái mới phải tìm trong khi giải mỗi BTVL Hay nhanh chóng phát hiện ra các bài tập cơ bản trong mỗi BTPH, quy một BTPH về các BTCB đã biết đã được giải thành thạo xuất hiện trong quá trình giải

- Phác thảo, dự kiến những con đường chung có thể có từ đầu đến cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể

- Hoàn cảnh công việc theo từng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, chọn lựa trong số đó giải pháp tối ưu

- Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra một sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại

- Chuyển tải được sơ đồ định hướng hành động giải các BTPH thuộc loại nào đó sang sơ đồ định hướng giải các kiểu, phân kiểu BTPH khác

6.2 Mối quan hệ giữa BTVL với nắm vững kiến thức

Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại diên 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 được nó vào thực tiễn

Kiến thức được hiểu là kết quả của quá trình nhận thức bao gồm “một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng các biểu tượng và khái niệm lĩnh hội được, được giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo khi có đòi hỏi tương ứng” [18,tr.12] Kiến thức vật lí có thể được chia thành các nhóm cơ bản: (1) Khái niệm (hiện tượng, đại lượng); (2) Định luật, nguyên lí; (3) Thuyết; (4) Phương pháp nghiên cứu; (5) Ứng dụng trong đời sống, sản xuất

Sự nắm vững kiến thức có thể được phân biệt ở ba mức độ: Biết, hiểu, vận dụng

- Biết một kiến thức nào đó có nghĩa là nhận ra được nó, phân biệt được nó với các kiến thức khác, kể lại được nội hàm của nó một cách chính xác Đây là mức độ tối thiểu HS cần đạt được trong học tập

- Hiểu một kiến thức là gắn được kiến thức ấy vào các kiến thức đã biết, đưa được nó vào vốn kinh nghiệm của bản thân Tức là nếu đúng nội hàm và ngoại diên của nó, xác lập mối quan hệ giữa nó và hệ thống các kiến thức khác vận dụng được kiến thức ấy vào tình huống quen thuộc dẫn đến có khả năng vận dụng có một cách linh hoạt, sáng tạo

- Vận dụng được kiến thức vào việc giải quyết các nhiệm vụ của thực tiễn, nghĩa là phải tìm được kiến thức thích hợp trong vốn kiến thức đã có để giải quyết một nhiệm vụ mới Nhờ vận dụng mà kiến thức được nắm vững một cách thật sự, sâu sắc

Để đảm bảo cho HS nắm vững kiến thức vật lí một cách chắc chắn, cần phải hình thành cho họ kĩ năng, kĩ xảo không chỉ vận dụng mà còn chiếm lĩnh kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau Trong đó “việc giải quyết bài tập, nhiều loại bài tập được sắp xếp có hệ thống từ dễ đến khó là hình thức luyện tập được tiến hành nhiều lần, do đó có tác dụng quan trọng trong việc hình thành kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vật lí của HS” [6,tr22]

HS nắm vững kiến thức trong học tập, luyện tập nếu hiểu theo nghĩa rộng thì học tập là quá trình liên tiếp giải các bài tập (bài toán nhận thức) Bởi vậy giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL có mối quan hệ chặt chẽ Kiến thức sẽ được nắm vững, nếu HS tích cực, tự lực vận dụng linh hoạt, thành thạo đó để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau

Với cách phân loại trên, mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải từng BTVL được biểu hiện cụ thể: Chất lượng nắm vững từng kiến thức bước đầu thể hiện ở chất lượng giải các BTPH về một đề tài của chương trình, phản

ánh chất lượng nắm vững những kiến thức và các mối quan hệ của chúng trong đề tài với nhau và vận dụng chúng trong những tinh huống phức tạp mới

7 Thực trạng dạy học giải BTVL của GV và HS THPT

7.1 Mục tiêu dạy học một số kiến thức phần Điện học Điện từ học

7.1.1 Công của lực điện

- Nêu được tính chất của lực điện trường

- Xây dựng được biểu thức tính công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích trong điện trường đều

- Nêu được đặc điểm của thế năng tương tác tĩnh điện

- Vận dụng được công thức tính công của lực điện để giải một số bài tập đơn giản

7.1.2 Điện thế Hiệu điện thế

- Viết được biểu thức của điện thế tại một điểm trong điện trường

- Xây dựng được hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công của lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó

- Xây dựng được hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường

- Vận dụng được các công thức tính điện thế và cường độ điện trường

- Vận dụng được các công thức tính điện thế, hiệu điện thế trong việc giải các bài tập đơn giản

7.1.3 Định luật Ôm đối với toàn mạch

- Xây dựng được biểu thức của định luật Ôm đối với toàn mạch, phát biểu được định luật, quy ước dấu

- Nêu được định nghĩa của độ giảm thế

- Nêu được mối quan hệ giữa suất điện động và độ giảm thế trên mạch ngoài và mạch trong

- Nêu được định nghĩa về hiện tượng đoản mạch, tác dụng của điện trở trong đối với cường độ dòng điện khi xảy ra đoản mạch, biết được một số hệ quả của định luật

- Rèn luyện kỹ năng logic toán học để xây dựng các công thức vật lí

- Vận dụng định luật Ôm cho toàn mạch để giải một số bài tập đơn giản

- Xây dựng được biểu thức xác định cảm ứng từ tại vị trí đang xét

- Xây dựng được biểu thức tổng quát của lực từ F

- Phát biểu được định nghĩa lực Lo-ren-xơ Nêu được các đặc điểm về

phương, chiều, độ lớn của lực Lo-ren-xơ của từ trường có cảm ứng B

tác dụng lên diện tích q chuyển động

- Xây dựng được công thức, xác định được độ lớn của lực Lo-ren-xơ từ biểu thức xác định độ lớn lực từ, tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều

- Nêu được các đặc trưng cơ bản về chuyển động của hạt mang điện tích trong từ trường đều

- Vận dụng kiến thức về lực Lo-ren-xơ để giải một bài tập đơn giản

7.1.6 Suất điện động cảm ứng

- Phát biểu được định nghĩa suất điện động cảm ứng trong mạch kín

- Phát biểu được định luật Farađây

- Xây dựng được biểu thức tính suất điện động cảm ứng

- Nêu được mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Lenxơ

- Vận dung các công thức đã học để tính được suất điện động cảm ứng

để giải một số bài tập đơn giản

7.2 Thực trạng dạy học GBTVL phần “Điện học Điện từ học”

Để tìm hiểu thực trạng nắm vững kiến thức, năng lực giải quyết vấn đề

và GBT của HS lớp 11 THPT Chúng tôi đã điều tra, tìm hiểu đối với GV và

HS ở hai trường THPT: THPT Dương Xá (Gia Lâm - Hà Nội) và THPT Tự Lập (Mê Linh - Hà Nội) trong năm học 2010 - 2011

7.2.1 Mục đích điều tra

Điều tra thực trạng giảng dạy của GV và nắm vững kiến thức của HS trường THPT Dương Xá và trường THPT Tự Lập trong một số tiết học NCTLM về vật lí cần nghiên cứu Trên cơ sở kết quả của quá trình điều tra kết hợp với các việc nghiên cứu lí luận về BTVL, nội dung chương trình SGK

mà soạn thảo hệ thống bài tập nhằm hình thành cho HS trong một NCTLM nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

7.2.2 Phương pháp điều tra

- Dự giờ các tiết học NCTLM và các giờ dạy học bài tập có liên quan

- Trao đổi trò chuỵên với GV và HS về tình hình dạy học các tiết học

7.2.3 Tình hình dạy học BTVL của GV và GBTVL phần “Điện học Điện từ học” của học sinh

7.2.3.1 Tình hình dạy của GV

Các GV chủ yếu sử dụng phương pháp diễn giảng, chứ không hướng dẫn họ độc lập suy nghĩ, tìm kiếm Đôi khi GV cũng sử dụng những câu hỏi gợi ý HS trong tiến trình bài học Tuy nhiên những câu hỏi đó chưa định hướng được tư duy HS vào đúng tiến trình giải quyết vấn đề; chưa kích thích được sự chu ý, tích cực, khả năng làm việc tự lực của HS trong tiến trình giải quyết vấn đề của HS Việc sử dụng bài tập để hình thành KTM cho HS gần như không được quan tâm Trong các tiết học NCTLM GV chỉ thông báo diễn giảng cho HS hiểu KTM mà không quan tâm đến việc tổ chức hoạt động

tự lực chiếm lĩnh KTM của hoc BTVL chỉ được sử dụng ở khâu vận dụng, củng cố trong các tiết học LTGBT rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo, vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn Các bài này chủ yếu là các bài tập trong SGK và sách bài tập Vật lí BTVL chưa được các GV sử dụng ở khâu hình thành KTM Thậm chí còn có một số GV không biết đến chức năng của BTVL

ít khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đã học và đang học

- HS chưa có kỹ năng vận dụng kiến thức GBT, không tích cực theo dõi quá trình GBT trên bảng của GV, của bạn mà chủ yếu là ghi chép một cách máy móc vào vở HS còn gặp nhiều khó khăn trong việc lựa chọn kiến thức

để vận dụng trong khi giải các bài tập cụ thể

- HS chỉ quen áp dụng kiến thức đã học một cách máy móc vào các tình huống tương tự như đã học Hầu như HS không có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh v.v và khả năng tư duy logic của HS còn hạn chế

Từ thực tế dạy và học trên; chúng tôi xây dựng hệ thống bài tập nhằm hình thành KTM dựa trên những cơ sở khoa học chặt chẽ, đồng thời chỉ ra được cách sử dụng chúng trong tiến trình lên lớp mỗi tiết học vật lí Để góp phần nâng cao chất lượng học tập và khắc phục những khó khăn của HS, giúp

GV kích thích - điều khiển hoạt động tự lực của HS

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, chúng tôi đã nghiên cứu những cơ sở lý luận và cơ

sở thực tiễn cần thiết cho việc hoàn thành đề tài Đó là:

- Các cơ sở lí luận về BTVL, của việc soạn thảo hệ thống bài tập và tổ chức tiến hành hướng dẫn HS giải BTVL nhằm hình thành KTM trong tiết học NCTLM giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Điều tra cơ bản thực trạng dạy học giải BTVL ở trường THPT, nhờ đó tìm ra những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong các bài học NCTLM mà chúng tôi quan tâm

Kết quả trên sẽ được chúng tôi vận dụng để soạn thảo hệ thống bài tập

và tổ chức hướng dẫn HS giải chúng nhằm hình thành KTM khi dạy học một

số kiến thức vật lí ở lớp 11 THPT

CHƯƠNG 2 HèNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI PHẦN “ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC” BẰNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ

2.1 Hệ thống bài tập hỡnh thành kiến thức

2.1.1 Cụng của lực điện

Bài 1: Một điện tớch +q cú thể di chuyển từ điểm M đến điểm N trong

điện trường đều giữa hai tấm kim loại, song song mang điện tớch trỏi dấu cú

độ lớn bằng nhau

1 Điện tớch +q cú thể di chuyển từ M đến N theo quỹ đạo nào? Tớnh

cụng của lực điện theo từng quỹ đạo ấy? So sỏnh kết quả thu được

2 Nếu q < 0 thỡ kết quả trờn cú thay đổi hay khụng?

3 Lực điện cú phải là lực thế khụng?

2.1.2 Điện thế Hiệu điện thế

Bài 2: Tại một điểm trong điện trường, người ta lần lượt đặt cỏc điện

tớch thử q 1 = 1,6.10 -19 C thỡ thế năng của điện tớch là W t1 = 2,4.10 -17 J, q 2 = 3,2.10 -19 C thỡ thế năng của điện tớch là W t2 =4,8.10 -17 J Tớnh thế năng ứng với

một đơn vị điện tớch trong mỗi trường hợp So sỏnh kết quả trong hai trường hợp

Bài 3: Với bài toán trên, nếu đặt tại M một điện tích khác, chẳng hạn là electron e, hãy tính thế năng của điện tích e Tại các điểm khác nhau trong

điện trường, thế năng mà điện trường dự trữ cho điện tích phụ thuộc đại lượng nào? Vì sao?

Bài 4: Một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường Tại M,N điện tích q có thế năng lần lượt là VM, VN Hãy tìm mối liên

hệ giữa (VM- VN) và công của lực điện trường AMN và điện tích q?

2.1.3 Định luật ễm đối với toàn mạch

Bài 5: Cho một mạch kớn gồm cú một nguồn điện cú suất điện động E,

điện trở trong r, mạch ngoài cú điện trở R (Hỡnh 1),

a Tính công do nguồn điện

sinh ra, điện năng tiêu thụ trên các

điện trở trong khoảng thời gian t

b Xác định mối quan hệ

giữa công sinh ra bởi nguồn điện và

điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài

Từ đó rút ra mối liên hệ giữa suất

điện động E; cường độ dòng điện I

chạy trong mạch và điện trở toàn phần R + r Tìm biểu thức tính cường độ dòng điện chạy trong mạch

Bài 6: Tính hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện và suất điện động

của nó, trong mạch điện như hình 1 Nhận xét kết quả thu được trong các trường hợp sau:

a Mạch hở

b Điện trở trong của nguồn rất nhỏ, có thể bỏ qua (r  0)

c Điện trở ngoài không đáng kể (R  0)

Bài 7: Tìm biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch kín có chứa

máy thu điện (Hình 2)

nam châm hình chữ U Hãy xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây đó"

Bài 9: Trong trường trên, cho I và l lần lượt thay đổi Lập tỉ số F

Il và so

sánh kết quả trong mỗi trường hợp ấy

2.1.5 Lực Lo-ren-xơ

Bài 10: Xét một dây dẫn bằng kim loại

mang dòng điện đặt trong một từ trường nào đó

Đã biết rằng dòng điện ấy sẽ chịu tác dụng của

một lực từ và dòng điện trong kim loại là dòng

chuyển dời có hướng của các electron tự do Hỏi

có lực từ tác dụng lên từng electron không? Nếu

có thì mối quan hệ giữa lực ấy với lực từ tác dụng

lên toàn bộ dòng điện ra sao?

Bài 11: Nêu cách xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên dòng

điện Từ đó suy ra cách xác định phương, chiều của lực Lo-ren-xơ

Bài 12: Có hai hạt mang điện tích trái dấu chuyển động thẳng đều trong từ

trường Trong từ trường hạt mang điện chịu tác dụng của những lực nào? Tại sao chiều của những lực ấy lại ngược nhau?

Bài 13: Cho một dây dẫn bằng kim loại có dòng điện I chạy qua, hợp với

Bài 14: Đặt một đoạn dây dẫn MN có chiều

dài l vuông góc với hai dây dẫn AM và CN

như hình vẽ Mạch điện được đặt nằm ngang

trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ



B hướng lên trên.Tính công của lực từ F làm

đoạn dây dẫn MN di chuyển một đoạn x

Bài 15 : Giả sử có một mạch kín (c) đặt trong

từ trường như hình vẽ

Giả sử từ thông qua mạch kín biến thiên

1 lượng  trong khoảng thời gian t Hãy 

tìm mối liên hệ giữa suất điện động cảm ứng

Ic,  và t

2.2 Hướng dẫn giải hệ thống bài tập nhằm hình thành KTM

2.2.1 Công của lực điện

Đầu bài học, GV đặt vấn đề: Một điện tích đặt trong điện trường sẽ chịu tác dụng của lực điện và di chuyển ra xa hay lại gần điện tích gây ra điện trường Nghĩa là điện trường có khả năng sinh công Vậy, công A của điện trường đều (có cường độ điện trường E) tác dụng lên điện tích q khi điện tích này di chuyển từ điểm M (có toạ độ dM) đến điểm N (có toạ độ dN) trong điện trườn có thể tính theo

E, q, d bằng công thức nào? Công này có phụ thuộc hình dạng đường đi không?

Để trả lời được câu hỏi trên, GV yêu cầu HS giải bài tập 1:

Để giải bài tập này, trước hết GV yêu cầu

HS xác định hướng của lực điện tác dụng lên điện

tích q > 0 dịch chuyển trong điện trường Câu trả lời

là: Điện tích q đặt trong điện trường nên nó

chịu tác dụng của lực điện F qE

 

Vì cường

độ điện trường hướng từ bản dương sang bản

âm của hai tấm kim loại và q > 0 nên lực

điện F



cũng hướng từ bản dương sang bản âm, có cùng phương cùng chiều với

vectơ cường độ điện trường E



Tiếp đến GV hỏi: Điện tích q có thể di chuyển từ M đến N theo các con đường nào? HS có thể đưa ra một vài con đường khác nhau (con đường mà các

em đưa ra ngay là theo đường thẳng) GV phân tích và khái quát hoá các con đường mà các em đưa ra, sau cùng các em dễ dàng nhận ra: Điện tích + q có thể



(c)

+ + +