Sử dụng hệ thống bài tập định tính vào chương chất rắn và chất lỏng sự chuyển thể vật lý lớp 10 nâng cao nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học

 Tư duy vật lý Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ

Sử dụng hệ thống bài tập định tính vào

chương "Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể" vật lý lớp 10 nâng cao nhằm bồi dưỡng

tư duy logic cho học sinh trong dạy học vật lý

ở trường trung học phổ thông

LÊ TRẦN THẢO TRANG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố bất kì trong công trình nào khác

Tác giả

Lê Trần Thảo Trang

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành công trình nghiên cứu của mình, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự ủng hộ, động viên và giúp đỡ của người thân, thầy cô và bạn bè

Tôi xin chân thành cảm ơn:

 Ban giám hiệu, Phòng Khoa học Công nghệ - Sau đại học đã tạo điều kiện cho các học viên khóa 17 chúng tôi hoàn thành luận văn của mình

 Ban giám hiệu, quý thầy cô trường THPT Ngô Gia Tự đã tạo điều kiện cho tôi vừa học tập vừa nghiên cứu, thực hiện đề tài

 Gia đình, những người thân yêu, bạn hữu đã động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian qua

Đặc biệt, tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô hướng dẫn, PGS.TS Phạm Thị Phú, với lòng tận tụy, người đã tận tình chỉ bảo, đưa ra những phê bình đúng đắn, đã thắp lên trong tôi ngọn lửa nhiệt tình với lời động viên đơn giản “Hãy cố gắng hoàn thành luận văn của mình”

Với tất cả lòng biết ơn, tôi xin chúc mọi người luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công

TP Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2009

Lê Trần Thảo Trang

từ khi HS còn ngồi trên ghế nhà trường

Làm thế nào để bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong dạy học môn vật lý ở trường phổ thông? Đây là câu hỏi từ lâu được nhiều giáo viên (GV) vật lý quan tâm bởi thực tế năng lực tư duy logic, suy luận logic, diễn đạt tư tưởng, ý kiến của HS, sinh viên và cả GV còn nhiều bất cập hạn chế Trong dạy học vật lý, bài tập vật lý (BTVL) từ trước đến nay vẫn giữ một vị trí quan trọng bởi vì

có thể sử dụng BTVL như một phương tiện để ôn tập, củng cố kiến thức, lí thuyết đã học một cách sinh động và có hiệu quả BTVL còn giúp rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và đời sống, rèn luyện cho HS tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì và tinh thần vượt khó…Ngoài ra ta còn có thể dùng nó như một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS

Do đó, để quá trình dạy học vật lý ở trường THPT đạt hiệu quả cao thì ngoài việc dạy kiến thức mới còn phải chú trọng đến việc dạy BTVL BTVL đa dạng, theo dấu hiệu phương thức, công cụ chính để giải, BTVL gồm bài tập định tính (BTĐT), bài tập định lượng Thực tế giảng dạy cho thấy

GV thường tập trung vào các bài tập định lượng mà chưa chú trọng đến các BTĐT mặc dù BTĐT

có những ưu điểm vượt trội đặc biệt trong việc bồi dưỡng tư duy logic, năng lực lập luận logic

Trong những trường hợp dạy học các nội dung không có các công thức toán học thì việc sử dụng BTĐT trong dạy học là rất cần thiết Ngoài ra, còn một vấn đề khá quan trọng mang tính thời sự là hiện nay hình thức trắc nghiệm khách quan được sử dụng cho thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học môn vật lý Mặc dù có những ưu điểm như tính khách quan trong đánh giá, ngăn ngừa được tình trạng học tủ, học lệch do đề thi phủ kín toàn bộ chương trình, nhưng do không phải viết câu trả lời nên kiểu kiểm tra đánh giá này rất hạn chế việc rèn luyện kỹ năng lập luận logic, phát triển ngôn ngữ cho HS Nếu trong quá trình dạy học môn vật lý, bài tập trắc nghiệm khách quan bị tuyệt đối hóa sẽ dẫn đến tình trạng tư duy lôgic, năng lực lập luận lôgic, ngôn ngữ nói, viết của HS rất hạn chế

Vậy, vấn đề đặt ra là cần thiết phải xây dựng một hệ thống BTĐT hiện còn rất khiêm tốn bên cạnh hệ thống bài tập định lượng đã khá phong phú (và hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan đang ồ ạt ra đời trong ba năm gần đây)

Trước hết cần ưu tiên cho những nội dung dạy học nặng về mặt định tính trong chương trình THPT Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, tôi chọn đề tài: “Sử dụng hệ thống bài tập định tính vào chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” vật lý lớp 10 nâng cao nhằm bồi dưỡng tư duy lôgic cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng được hệ thống BTĐT chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lý 10 chương trình Nâng cao làm phương tiện bồi dưỡng tư duy logic cho HS

- Thiết kế các phương án dạy học với hệ thống BTĐT đã soạn nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho

HS

3 Giả thuyết khoa học

- Có thể xây dựng được hệ thống BTĐT đảm bảo các yêu cầu về vật lý học, về logic học, về tâm

lý học và lý luận dạy học nhằm mục tiêu bồi dưỡng tư duy logic cho HS, thuộc chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lý 10 chương trình Nâng cao

- Việc sử dụng BTĐT theo các phương án dạy học hợp lý sẽ góp phần bồi dưỡng tư duy logic cho HS

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Tư duy logic

- BTVL nói chung và BTĐT nói riêng trong dạy học vật lý: vai trò và đặc điểm của chúng

- Việc dạy BTVL nói chung và BTĐT nói riêng trong chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu BTĐT và chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” trong chương trình vật lý lớp 10 Nâng cao

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Tìm hiểu cơ sở lý luận của việc bồi dưỡng tư duy logic trong dạy học

5.2 Nghiên cứu cơ sở lý luận về BTĐT trong dạy học vật lý, mối liên hệ giữa hoạt động giải BTĐT và việc thực hành các thao tác tư duy, các hành động suy luận logic Xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực tư duy logic trong dạy học vật lý

5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy BTĐT và vấn đề quan tâm bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong dạy học vật lý ở trường THPT Điều tra kỹ năng giải BTĐT của HS lớp 10 để đánh giá năng lực tư duy logic của HS

5.4 Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, chuẩn kiến thức kỹ năng vật lý 10 Nâng cao, chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” nhằm tạo cơ sở xây dựng hệ thống BTĐT

5.5 Xây dựng hệ thống BTĐT chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” theo định hướng nghiên cứu

5.6 Thiết kế các phương án dạy học với hệ thống BTĐT đã xây dựng nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho HS

5.7 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các phương án đã thiết kế, điều chỉnh, hoàn thiện Quay phim tiết dạy thực nghiệm làm tư liệu cho bảo vệ đề tài

6 Phương pháp nghiên cứu

 Nghiên cứu lý luận: đọc các sách, tài liệu về những vấn đề liên quan đến việc giải quyết các nhiệm vụ đã đề ra trong luận án

 Nghiên cứu thực tiễn: điều tra sơ bộ về việc giảng dạy BTĐT ở một số trường THPT áp dụng

cụ thể cho chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”

 Thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT để đánh giá các biện pháp đã đề xuất trong luận án

7 Đóng góp mới của luận văn

 Về mặt lý luận: góp phần hoàn thiện lý luận về dạy học BTĐT với chức năng là phương tiện hữu hiệu bồi dưỡng tư duy logic

 Thiết kế các phương án dạy học có sử dụng BTĐT đã soạn nhằm bồi dưỡng tư duy logic Các giáo án đã thiết kế đảm bảo tính khả thi và có tác dụng bồi dưỡng tư duy logic cho HS

8 Cấu trúc luận văn

Phần nội dung gồm 3 chương:

 Chương 1 Bài tập định tính với việc bồi dưỡng tư duy logic trong dạy học vật lý Được trình bày từ trang 12 đến trang 45

 Chương 2 Xây dựng vào sử dụng hệ thống bài tập định tính nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho HS qua dạy học chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Vật lý 10 chương trình nâng cao Được trình bày từ trang 46 đến trang 93

 Chương 3 Thực nghiệm sư phạm Được trình bày từ trang 94 đến trang 104

Chương 1 BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY LOGIC TRONG

DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 Bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong dạy học vật lý

1.1.1 Tư duy Các loại tư duy

a Tư duy

Có nhiều cách định nghĩa về tư duy, nhưng nói chung ta có thể hiểu là tư duy là sự phản ánh gián tiếp, trừu tượng, khái quát bản chất của sự vật hiện tượng, những liên hệ, quan hệ có tính chất quy luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà ta chưa biết

Một số đặc điểm của tư duy: [7]

 Tư duy bắt đầu từ một tình huống có vấn đề

 Có tính trừu tượng và khái quát

 Tư duy có tính gián tiếp

 Tư duy có quan hệ mật thiết với ngôn ngữ: mối quan hệ giữa tư duy và ngôn ngữ được thể hiện bằng sơ đồ 1.1: [4]

Tư duy đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố và phát triển ngôn ngữ Ngược lại, ngôn ngữ giúp cho việc rèn luyện, phát triển tư duy rõ ràng, mạch lạc, chính xác, đầy đủ

b Các loại tư duy

Con người đã đặt ra rất nhiều loại hình tư duy tuy nhiên, trong dạy học vật lý có thể phân loại tư duy theo các loại hình sau: [19]

 Tư duy kinh nghiệm

Là loại tư duy chủ yếu dự trên kinh nghiệm cảm tính và sử dụng phương pháp “thử và sai” Chủ thể phải thực hiện một số thao tác, hành động nào đó, ngẫu nhiên gặp một trường hợp thành công và sau đó lặp lại đúng như thế mà không biết nguyên nhân vì sao Kiểu tư duy này đơn giản, không cần phải rèn luyện nhiều, có ích trong hoạt động hàng ngày để giải quyết một số vấn đề trong một phạm

vi hẹp.Nhưng, tư duy kinh nghiệm thường gặp khó khăn khi tiếp xúc với những sự vật, sự việc, vấn

đề có nhiều sự khác lạ

 Tư duy lý luận

Là loại tư duy giải quyết nhiệm vụ đề ra dựa trên những khái niệm trừu tượng, những tri thức lý luận

Đặc trưng của loại tư duy này là:

 Không dừng lại ở kinh nghiệm rời rạc mà luôn hướng tới xây dựng những quy tắc, những quy luật chung ngày một sâu rộng hơn

 Tự định hướng hành động suy nghĩ về cách thức hành động trước khi hành động

 Luôn sử dụng những tri thức khái quát đã có để lý giải, dự đoán những sự vật hiện tượng cụ thể

 Luôn lật đi, lật lại vấn đề để đạt đến sự nhất quán về mặt lý luận, xác định phạm vi ứng dụng của mỗi lý thuyết

Tư duy lý luận rất cần thiết cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu dài mới có được

 Tư duy logic

Tư duy logic là tư duy tuân theo các quy tắc và quy luật của logic học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong cách lập luận, biết phát hiện ra các mâu thuẫn nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan

Các đặc trưng của tư duy này là:

 Tính chặt chẽ Đây là đặc trưng thể hiện sự liên kết, gắn bó không thể tách rời giữa các yếu

tố, các bộ phận trong một nội dung của tư duy

 Tính hệ thống phản ánh sự sắp xếp các nội dung lập luận theo một trình tự nhất định

 Tính tất yếu Tính tất yếu của tư duy là tính tuân thủ các quy luật và quy tắc của logic học

 Tính chính xác Tính chính xác phản ánh đúng đắn những đặc điểm bản chất của các đối tượng vào trong các dấu hiệu cơ bản của khái niệm, là sự xác định được giá trị của tư tưởng ở trong phán đoán, suy luận, chứng minh, bác bỏ

Tư duy logic được sử dụng trong mọi lĩnh vực hoạt động, là cơ sở, nền tảng cho các loại tư duy khác nên cần phải rèn luyện cho HS loại tư duy này

 Tư duy vật lý

Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý,

dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Việc phân loại các hình thức tư duy thật ra cũng không có một ranh giới thật rõ rệt, chúng chỉ thể hiện một khía cạnh nào đó của quá trình tư duy Nhưng chắc chắn rằng để quá trình tư duy được đúng đắn, rõ ràng, không mâu thuẫn thì phải có một trình độ tư duy logic nào đó Do vậy, vấn đề bồi dưỡng tư duy logic cho HS phải được quan tâm đúng mức, và phải được rèn luyện thường xuyên ở cấp trung học

Theo định hướng nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đi sâu tìm hiểu về tư duy logic

1.1.2 Vai trò của tư duy logic trong các loại tư duy

Vai trò của tư duy logic có thể được thể hiện bằng sơ đồ 1.2:

Theo sơ đồ 1.2 chúng tôi muốn chỉ ra rằng tư duy kinh nghiệm có thể xem là cơ sở của tư duy logic Trong quá trình nhận thức thế giới khách quan, con người đã luôn tự mò mẫm, sử dụng phương pháp “thử và sai” trước khi có thể đúc kết cho mình một quy tắc, một quy luật nào đó Như vậy, những quy tắc, quy luật đó không phải do con người tự ý sáng tạo ra một cách vô căn cứ mà là

sự phản ánh những mối liên hệ, quan hệ khách quan của các sự vật hiện tượng quanh ta đúc kết thành tiền đề cho tư duy logic Trải qua nhiều thế kỉ, con người đã tổng kết được những quy tắc, quy luật logic có tính khách quan và đã hình thành nên logic học, một khoa học nghiên cứu những tư tưởng của con người về mặt hình thức logic của chúng Đây chính là cơ sở của tư duy logic

Mặt khác, tư duy logic lại có thể xem là cơ sở của các loại tư duy khác như tư duy lý luận, tư duy vật lý Đối với tư duy lý luận, để có thể xây dựng được những quy tắc, những quy luật chung hay để

có thể sử dụng những tri thức đã khái quát được nhằm lý giải, dự đoán những sự vật hiện tượng cụ thể…chắc chắn phải dùng đến những phán đoán và lập luận Đối với tư duy vật lý, khi quan sát các

sự vật hiện tượng muốn xác lập mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng giữa các sự vật hiện tượng, giữa các đại lượng vật lý bắt buộc phải sử dụng những phán đoán và lập luận Những phán đoán và những lập luận này phải tuân theo những quy tắc, quy luật của logic học một cách chặt chẽ có như vậy mới không mắc phải sai lầm trong quá trình lập luận cũng như trong quá trình

tư duy

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong quá trình nhận thức con người thường sử dụng xen kẽ, tổng hợp nhiều loại hình tư duy Trong đó có những hình thức tư duy chung như tư duy lý luận, tư duy logic

và hình thức tư duy riêng như tư duy vật lý

Chẳng hạn khi quan sát thấy hai vật rơi nhanh chậm khác nhau trong không khí thì các HS sẽ phải

tự đặt ra câu hỏi: Tại sao vật này rơi nhanh hơn vật kia? Từ đó HS sẽ đi tìm đáp án cho câu hỏi đưa

ra và đánh giá xem đáp án nào là chính xác nhất Nhưng để đưa ra các đáp án và đánh giá được đáp

án nào chính xác thì HS phải phân tích được hiện tượng quan sát: hai vật đó có khối lượng, hình dạng, kích thước giống nhau hay khác nhau, chúng có cùng chịu tác động của môi trường xung quanh như nhau không Khi đó HS phải dùng đến tư duy vật lý, HS phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những hiện tượng bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố Từ đó mới có thể đưa ra kết luận về nguyên nhân rơi nhanh chậm của các vật

Tư duy lý luận

Tư duy vật lý

Sơ đồ 1.2 Vai trò của tư duy logic trong các loại tư duy

khác nhau trong không khí là do: hình dạng, kích thước, khối lượng hay do sức cản của không khí Muốn biết kết luận rút ra có chính xác hay không thì phải kiểm tra trong thực tiễn Để làm việc đó phải xuất phát từ kết luận đã khái quát suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận ban đầu mới được xác nhận là chân lý Trong giai đoạn đưa ra hệ quả và kiểm chứng hệ quả đòi hỏi

HS phải đưa ra những phán đoán, những suy luận chặt chẽ, không mâu thuẫn…nói cách khác HS phải sử dụng tư duy logic Chẳng hạn khi HS đưa ra kết luận: nguyên nhân làm các vật rơi nhanh chậm trong không khí là do khối lượng Như vậy, hệ quả rút ra dựa trên lập luận như sau:

Các vật có khối lượng bằng nhau thì rơi nhanh như nhau bất kể hình dạng và kích thước Hai vật này có khối lượng bằng nhau, hình dạng và kích thước khác nhau

Vậy, chúng rơi nhanh như nhau

Như vậy, trong quá trình nhận thức HS phải sử dụng nhiều loại hình tư duy, các loại hình tư duy này không phải theo một trình tự cứng nhắc, mà chúng đan xen, hỗ trợ lẫn nhau giúp cho con người phản ánh ngày càng đúng bản chất của sự vật hiện tượng, kiến thức do con người khám phá ra ngày càng tiệm cận với chân lý, ngày càng đúng với hiện thực khách quan

1.1.3 Cơ sở lý luận của tư duy logic

Tư duy logic là một bộ phận hợp thành của tư duy khoa học nên có vai trò to lớn trong nhận thức khoa học Chính vì vậy con người tìm hiểu về nó rất sớm và đã hình thành những nghiên cứu về tư duy logic, đó là logic học Tư duy logic là giai đoạn nhận thức lý tính, sử dụng các hình thức cơ bản như: khái niệm, phán đoán, suy luận cùng với các thao tác logic xác định của chủ thể nhằm tạo ra các tri thức mới với mục đích phản ánh ngày càng sâu sắc hơn, đầy đủ hơn về hiện thực khách quan

Do đó, để nâng cao năng lực tư duy logic cần phải nắm bắt được các khái niệm, các quy luật cơ bản của logic học

1.1.3.1 Các khái niệm cơ bản của logic học

Trong phần này chúng ta sẽ đề cập đến những khái niệm rất cơ bản mọi quá trình nhận thức đều

sử dụng đến, đó là: khái niệm, phán đoán, suy luận

a Khái niệm

Khái niệm là hình thức tư duy phản ánh những thuộc tính bản chất, những dấu hiệu cơ bản khác biệt của các sự vật hiện tượng của hiện thực

Đặc điểm của khái niệm: [14]

 Khái niệm có tính chất trừu tượng và khái quát hơn biểu tượng Khái niệm có thể phản ánh cả những thuộc tính, những mối quan hệ mà ta không thể hình dung dưới dạng hình ảnh trực quan được

 Khái niệm liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ

 Khái niệm có tính biến đổi theo hướng ngày càng chính xác hóa và phân hóa Mức độ phù hợp của nội dung khái niệm với nội dung khách quan của sự vật, hiện tượng mà nó phản ánh còn phụ thuộc vào trình độ phát triển của thực tiễn, trình độ nhận thức của con người

 Mỗi một khái niệm đều có nội hàm và ngoại diên Nội hàm của khái niệm là tập hợp những thuộc tính của đối tượng hay các đối tượng cùng loại được phản ánh trong khái niệm Ngoại diên của khái niệm là tập hợp tất cả các đối tượng được khái quát trong khái niệm, có những thuộc tính xác định của đối tượng ấy Nội hàm và ngoại diên của khái niệm có quan hệ ngược nhau, khái niệm

mà nội hàm càng nhiều dấu hiệu thì ngoại diên càng hẹp và ngược lại Nội hàm và ngoại diên có thể

mở rộng hoặc thu hẹp lại

Vấn đề quan trọng nhất của xây dựng khái niệm là định nghĩa khái niệm Định nghĩa khái niệm là nêu lên nội hàm khái niệm hoặc xác lập ý nghĩa của các từ biểu thị khái niệm Khi định nghĩa một khái niệm phải thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ sau: phân biệt sự vật cần định nghĩa với tất cả các

sự vật khác tiếp cận với nó; vạch ra những dấu hiệu bản chất của sự vật cần định nghĩa

 Các dấu hiệu hay các thuộc tính thuộc về, hay không thuộc về các sự vật, hiện tượng

 Các quan hệ giữa các lớp đối tượng

 Quan hệ cùng tồn tại của các thuộc tính trong cùng một sự vật

 Các quan hệ không tương thích của các thuộc tính của sự vật

 Các quan hệ phụ thuộc của hiện tượng này vào hiện tượng khác

 Trong phán đoán bao giờ cũng chính xác đối tượng của tư tưởng và ngôn ngữ biểu thị phán đoán là câu Ví dụ trong phán đoán “Đồng là kim loại” thì đối tượng của tư tưởng là “đồng”

Phán đoán được phân làm hai loại là phán đoán đơn và phán đoán phức Phán đoán đơn là phán đoán được tạo thành từ mối liên hệ giữa hai khái niệm Phán đoán phức là phán đoán được tạo thành

từ nhiều phán đoán đơn

Tính chu diên và không chu diên của các thuật ngữ trong phán đoán: trong một phán đoán nếu chủ ngữ hay vị ngữ chỉ gồm một hay một số đối tượng thuộc ngoại diên của khái niệm thì ta nói chủ ngữ hay vị ngữ đó không chu diên Nếu chủ ngữ hay vị ngữ chỉ toàn bộ đối tượng thuộc ngoại diên của khái niệm thì ta gọi là chu diên

GV phải khéo léo lồng ghép những kiến thức cơ bản của logic học về khái niệm và phán đoán vào nội dung dạy học môn học để bồi dưỡng cho HS vì đây là điều kiện cần cho việc thực hiện các phép suy luận

c Suy luận

Suy luận là quá trình nhận thức hiện thực một cách gián tiếp Đó là quá trình nhận thức trong đó

từ một hay nhiều phán đoán đã được chứng minh để rút ra phán đoán mới (kiến thức mới)

Đặc điểm của suy luận:

 Bất kì một suy luận nào cũng gồm có: tiền đề, kết luận và lập luận Tiền đề (còn gọi là phán đoán xuất phát) là phán đoán chân thực đã biết trước Kết luận là phán đoán mới thu được bằng con đường lập luận logic từ các tiên đề Cách thức logic để rút ra kết luận gọi là lập luận

 Trong quá trình lập luận để có thể rút ra được kết luận (tri thức mới) chân thực phải có hai điều kiện:

 Các tiền đề của suy luận phải chân thực (điều kiện cần)

 Phải tuân theo các quy tắc logic của lập luận (điều kiện đủ)

Căn cứ vào cách thức suy luận, logic học phân ra làm 2 loại suy luận:

i Suy luận diễn dịch

Là suy luận trong đó lập luận đi từ cái chung đến cái riêng, cái đơn nhất

Trong dạy học vật lý ta thường dùng các suy luận diễn dịch sau:

 Luận ba đoạn nhất quyết đơn: Luận ba đoạn là loại suy luận suy diễn có hai tiền đề dưới dạng phán đoán đơn, trong đó xác lập mối quan hệ giữa các thuật ngữ biên trong kết luận trên cơ sở quan

hệ của chúng đối với các thuật ngữ giữa trong tiền đề

 Luận ba đoạn rút gọn: Luận ba đoạn bỏ qua một phán đoán gọi là luận hai đoạn hay luận ba đoạn rút gọn

 Suy luận có điều kiện thuần túy: suy luận có điều kiện thuần túy là suy luận diễn dịch, trong

đó hai tiên đề và kết luận là những phán đoán có điều kiện

Mỗi hình thức suy luận đều có các loại hình, và tương ứng với mỗi loại hình đều có các quy tắc xác định

ii Suy luận quy nạp

Là suy luận trong đó kết luận là tri thức chung được khái quát từ các tri thức ít chung hơn hay đi

từ cái riêng đến cái chung

Tiến trình của suy luận quy nạp diễn ra theo sơ đồ:

A, B, C, D… có thuộc tính P

A, B, C, D… thuộc lớp S

Tất cả S có thuộc tính P

Muốn suy luận quy nạp đạt đến chân lý cần phải tuân theo hai điều kiện sau:

 Kết luận của suy luận quy nạp là tin cậy khi nó được khái quát từ các dấu hiệu bản chất

 Suy luận quy nạp chỉ được sử dụng khi các đối tượng là cùng loại, tương tự

Căn cứ vào tính trọn vẹn hay không trọn vẹn của ngoại diên đối tượng của tư tưởng logic học chia ra làm 2 loại quy nạp:

Quy nạp hoàn toàn là suy luận trong đó kết luận chung về lớp đối tượng nào đó được rút ra trên

cơ sở nghiên cứu tất cả các đối tượng của lớp đó

Quy nạp không hoàn toàn là suy luận trong đó kết luận chung về lớp đối tượng nào đó được rút ra trên cơ sở nghiên cứu một bộ phận đối tượng của lớp đó Trong loại quy nạp này người ta chú ý đến quy nạp khoa học là quy nạp dựa trên dấu hiệu bản chất của một số đối tượng của lớp mà rút ra khái niệm chung về bản chất của lớp

1.1.3.2 Các quy luật cơ bản của logic học

Ở đây ta chỉ chú trọng đến hình thức của tư duy logic do đó, ta sẽ nghiên cứu về các quy luật của logic hình thức [22]

i Quy luật đồng nhất

“Mỗi sự vật luôn đồng nhất với chính nó”

Quy luật này đảm bảo cho tư duy có tính xác định Chừng nào sự vật, hiện tượng vẫn là nó chưa

bị biến đổi thành cái khác thì nội hàm của khái niệm về sự vật đó phải được giữ nguyên, phải được đồng nhất

Việc nhận thức đầy đủ và vận dụng đúng đắn quy luật đồng nhất tạo điền kiện đầu tiên và cơ bản quyết định việc hình thành tính nhất quán rõ ràng, chính xác, mạch lạc và khúc chiết trong quá trình lập trong tư duy

ii Quy luật cấm mâu thuẫn

“Trong cùng một quan hệ và cùng một lúc, một sự vật không thể vừa là A, vừa không là A”

Quy luật đảm bảo cho tư duy có tính nhất quán Hai ý kiến trái ngược nhau về cùng một sự vật, được xem xét trong cùng một thời gian và cùng một mối quan hệ thì không thể đồng thời là chân thực Ít nhất phải có một ý kiến là giả dối

Việc nắm vững và vận dụng đúng đắn quy luật cấm mâu thuẫn giúp cho con người tránh được những mâu thuẫn logic trong quá trình suy nghĩ nhằm hình thành tính hệ thống, rõ ràng, mạch lạc, chính xác trong lập luận

iii Quy luật loại trừ cái thứ ba (quy luật bài trung)

“Một sự vật trong cùng một lúc, hoặc tồn tại (nó là A) hoặc không tồn tại (nó không là A) chứ không còn khả năng thứ ba nào khác”

Điều đó có nghĩa là hai phán đoán có hình thức logic xác định phủ định lẫn nhau, trong cùng một quan hệ, trong cùng một thời gian thì nhất định phải có phán đoán là chân thực, một phán đoán sai, chân lý không thể có ý kiến thứ ba

Việc nắm vững và vận dụng đúng đắn quy luật loại trừ cái thứ ba sẽ giúp nêu ra cơ sở, cách thức chắc chắn để lựa chọn một trong hai tư tưởng, phán đoán mâu thuẫn nhau là chân thực

iiii Quy luật lý do đầy đủ

“Mỗi luận điểm rút ra trong quá trình lập luận, chỉ được thừa nhận là đúng đắn khi có đầy đủ các lý do chân thực”

Quy luật lý do đầy đủ đòi hỏi những luận điểm, quan niệm, tư tưởng…của chúng ta phải được lí giải, chứng minh một cách chặt chẽ trên một cơ sở đủ để thể hiện sự hợp lí đúng đắn của chúng Điều này đảm bảo cho tư duy có tính khoa học, có sức thuyết phục

Việc nắm vững và vận dụng đúng đắn nội dung của quy luật lý do đầy đủ giúp cho con người luôn có ý thức về tính chân thực và lập luận có căn cứ khi đưa ra các ý kiến, các quan điểm của mình để thuyết phục người khác

Trong bốn quy luật của logic hình thức thì mỗi quy luật có một chức năng logic khác nhau Nhưng giữa chúng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, tác động lẫn nhau Nếu vi phạm một trong bốn quy luật dó đều dẫn đến sự phá vỡ tư duy logic và tất yếu là dẫn đến sai lầm trong tư duy Ngược lại, nếu vận dụng bốn quy luật này một cách có ý thức sẽ là điều kiện cần để nhận thức đúng thế giới khách quan

1.1.4 Bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong dạy học vật lý

Đối với HS ở trường THPT, logic học không được đưa vào chương trình dạy học như một môn chính khóa như toán, lý, hóa…Do đó GV không thể dạy cho HS môn logic học trước rồi sau đó HS mới vận dụng các quy luật logic để suy nghĩ, lập luận GV phải bồi dưỡng tư duy logic cho HS bằng cách thông qua việc giải quyết những nhiệm vụ cụ thể để HS tích lũy dần kinh nghiệm đến một lúc nào đó HS sẽ tự tổng kết thành những quy tắc đơn giản thường dùng

1.1.4.1 Nội dung bồi dưỡng tư duy logic

a Rèn luyện thao tác tư duy và kỹ năng suy luận logic

Đối với bộ môn Vật lý để có thể hình thành được các định luật, định lý, các thuyết vật lý đòi hỏi

HS phải nắm vững được các khái niệm vật lý Như vậy, các thao tác tư duy, các suy luận logic thường dùng khi HS hình thành các khái niệm vật lý cũng chính là các thao tác tư duy, các phép suy luận logic cần phải bồi dưỡng cho HS

 Rèn luyện các thao tác tư duy

“Một trong những hình thức quan trọng của tri thức khoa học vật lý là những khái niệm vật lý Việc hình thành các khái niệm và việc thiết lập mối quan hệ giữa chúng được giải quyết trong quá

trình thực hiện các thao tác trí tuệ phân tích, tổng hợp, so sánh, định nghĩa, trừu tượng hóa, khái quát hóa, hệ thống hóa và cụ thể hóa” [20]

Các thao tác tư duy bao gồm:[17]

 Phân tích là dùng trí óc để tách đối tượng tư duy thành những bộ phận, những thuộc tính, những mối liên hệ, quan hệ để nhận thức đối tượng sâu sắc hơn

 Tổng hợp là dùng trí óc đưa những thành phần đã được tách rời nhờ sự phân tích thành một chỉnh thể

 So sánh là dùng trí óc để xác định sự giống nhau, khác nhau giữa các sự vật, hiện tượng

 Trừu tượng hóa là thao tác trí tuệ trong đó chủ thể dùng trí óc gạt bỏ những thuộc tính, những

bộ phận, những quan hệ…không cần thiết về một phương diện nào đó mà chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy

 Khái quát hóa là thao tác trí tuệ trong đó chủ thể tư duy dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm, một loại…trên cơ sở chúng có một số thuộc tính chung và bản chất, những mối quan hệ có tính quy luật

Trong các thao tác tư duy trên thì sự trừu tượng hóa, khái quát hóa và cụ thể hóa giữ vai trò chủ yếu Sự trừu hóa diễn ra trên cơ sở phân tích, so sánh Kết quả của quá trình này sẽ là dữ liệu tiếp theo cho quá trình khái quát hóa để từ đó hình thành khái niệm Sau khi hình thành khái niệm nhờ

sự cụ thể hóa mà HS phát hiện ra những biểu hiện trong thực tế của các trừu tượng khoa học

Ví dụ để hình thành khái niệm “chuyển động thẳng đều” HS phải quan sát nhiều chuyển động trong thực tế, từ đó đặt ra câu hỏi: chuyển động thẳng đều có những đặc điểm gì? Quỹ đạo chuyển động có dạng như thế nào? Tốc độ chuyển động của các vật như thế nào? Bằng cách so sánh các chuyển động đã quan sát được, phân tích để tìm cái chủ yếu của hiện tượng, trừu xuất những cái không chủ yếu, không bản chất của hiện tượng, từ đó định nghĩa khái niệm “chuyển động thẳng đều” Tiếp theo là sự cụ thể hóa, HS sẽ nhận biết những biểu hiện của khái niệm chuyển động thẳng đều trong thực tế

Như vậy, trong dạy học vật lý phải rèn luyện cho HS các thao tác tư duy nêu trên bằng cách tạo

cơ hội cho HS được huy động, thực tập và rèn luyện chúng

 Rèn luyện kỹ năng suy luận logic

Trong quá trình hình thành khái niệm, xây dựng định luật, lý thuyết, ứng dụng kiến thức, những suy luận logic như suy luận quy nạp và suy luận diễn dịch luôn được sử dụng, giữa chúng có mối quan hệ chặt chẽ Trong bước đầu học tập vật lý, HS đi từ những kiến thức cảm tính, cụ thể của các

sự kiện, bằng phép quy nạp đi đến nhận thức những quy luật của tự nhiên, nghĩa là đi từ cụ thể đến trừu tượng, giai đoạn nàysử dụng suy luận quy nạp Để ứng dụng những quy luật, những lý thuyết khái quát đã học vào giải quyết những vấn đề của thực tiễn thì phải áp dụng phép suy luận diễn

dịch Phép suy luận diễn dịch cho phép chuyển từ trừu tượng đến cụ thể làm cho các khái niệm, các quy luật có ý nghĩa thực tiễn

Để cho hoạt động nhận thức đạt kết quả tốt và được thực hiện với tốc độ ngày càng nhanh thì người GV ngoài việc rèn luyện các thao tác tư duy cần phải rèn luyện thêm cho HS các phép suy luận logic đã nêu ở trên

b Rèn luyện ngôn ngữ

Như đã biết ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy Mỗi một khái niệm được biểu diễn bằng một từ hay một cụm từ, mỗi một phán đoán được biểu diễn bằng một câu hay một mệnh đề, mỗi một suy luận thì bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp Ngoài ra, riêng đối với bộ môn vật lý có một số khái niệm rất gần gũi với đời sống (khái niệm công, lực, khối lượng, trọng lượng…) dẫn đến việc

HS có thể nhầm lẫn ý nghĩa vật lý của các khái niệm, đại lượng vật lý này với ý nghĩa của chúng trong cuộc sống Mặt khác, mỗi đại lượng vật lý thường được quy ước bằng một kí hiệu Hệ thống

kí hiệu thường dùng là các chữ cái của hệ la tinh Có những đại lượng có chung kí hiệu, thí dụ nhiệt

độ và thời gian cùng được kí hiệu là t, áp suất với động lượng cùng được kí hiệu là p, tần số và độ

ẩm tỉ đối cùng được kí hiệu là f…do đó HS cần phải biết để tránh nhầm lẫn trong các trường hợp

đó

Tóm lại, do tư duy có quan hệ mật thiết với ngôn ngữ Không có ngôn ngữ làm phương tiện thì không thể có quá trình tư duy vì ngay từ khâu mở đầu của tư duy là tình huống có vấn đề, đến quá trình thực hiện các thao tác tư duy và cuối cùng là các sản phẩm của tư duy như khái niệm, phán đoán, suy luận đều sử dụng ngôn ngữ Vậy, yêu cầu đặt ra là đi đôi với việc rèn luyện các thao tác tư duy, các kĩ năng suy luận logic là phải rèn luyện ngôn ngữ khoa học nói chung và ngôn ngữ vật lý nói riêng cho HS

1.1.4.2 Phương pháp bồi dưỡng

Trước khi đưa ra phương pháp bồi dưỡng tư duy logic cho HS chúng ta cần phải chú ý một số vấn đề sau:

 Vì tư duy logic không được đưa vào phân phối chương trình học như một môn chính khóa

Do đó, không thể dạy cho HS các khái niệm, các quy luật cơ bản của logic học trước rồi sau đó HS mới áp dụng chúng trong quá trình nhận thức

 Hoạt động tư duy chỉ bắt đầu từ một vấn đề nên GV cần phải xác định được vấn đề cần giải quyết của bài học và hoạt động tư duy của HS chỉ tích cực khi vấn đề đặt ra kích thích và làm cho

HS thích thú tìm hiểu vấn đề Muốn vậy thì người GV phải tổ chức được tình huống có vấn đề

 Các thao tác tư duy diễn ra trong óc của GV nên HS không thể quan sát GV thực hiện chúng như thế nào để bắt chước, và GV cũng không thấy HS thực hiện chúng như thế nào để uốn nắn và giúp đỡ Tuy nhiên với mục đích chính bồi dưỡng tư duy logic cho HS thì việc chuyển từ suy nghĩ

“thầm” thành suy nghĩ “nói” nghĩa là mô tả lại quá trình suy nghĩ của mình là rất quan trọng GV cần phải tường minh chuỗi suy luận của mình, mô tả cách thức tìm câu trả lời: đi từ dữ kiện đến ẩn

số (tư duy tổng hợp) hay đi từ ẩn số (câu hỏi) đến dữ kiện (tư duy phân tích)

Dựa vào những vấn đề đã phân tích ở trên thì việc rèn luyện các thao tác tư duy, kĩ năng suy luận logic phải được tiến hành bằng con đường kinh nghiệm và làm thật nhiều lần bằng cách giải quyết các tình huống có vấn đề

Như vậy, GV có thể rèn luyện các thao tác tư duy, phép suy luận logic cho HS bằng phương pháp sau: [20]

a Tổ chức quá trình học tập sao cho trong từng giai đoạn xuất hiện các tình huống bắt buộc

HS phải thực hiện các thao tác tư duy và suy luận logic mới có thể giải quyết vấn đề và hoàn thành nhiệm vụ học tập

Muốn được như vậy GV không được cung cấp các kiến thức cho HS và HS thì chỉ ghi chép một cách thụ động mà HS phải tự lực chiếm lĩnh các kiến thức mới, phải tích cực tham gia vào quá trình học tập

Những tình huống phổ biến trong đó HS phải thực hiện các thao tác tư duy là:

 Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật, hiện tượng

 Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây ra một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng

 Xác định yếu tố nào là yếu tố quan trọng nhất tác động đến diễn biến của hiện tượng, của tính chất sự vật

 Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng

 Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng

 Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, nhiều thí nghiệm

 Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm trừu tượng, những mối quan hệ thực chất

 Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

 Dự đoán sự diễn biến của hiện tượng

 Giải thích một hiện tượng

 Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng vật lý hay để kiểm tra một giả thuyết

Để xây dựng tình huống vật lý tốt trước hết GV phải xác định rõ kiến thức cần xây dựng, mức độ

và yêu cầu của kiến thức đó đối với HS Từ đó xây dựng những câu hỏi cơ bản và dự kiến được những khó khăn mà HS gặp phải khi trả lời câu hỏi Muốn như vậy GV phải vừa căn cứ vào tri thức khoa học cần dạy vừa phải căn cứ vào các quan niệm, kiến thức đã có của HS liên quan đến kiến thức cần xây dựng Trên cơ sở của điều kiện thứ nhất, GV phải soạn thảo được một tình huống có

vấn đề giao cho HS Đồng thời với việc soạn thảo tình huống có vấn đề GV phải chuẩn bị được các

dữ liệu cung cấp và câu hỏi cho HS giúp HS nhận thấy rằng mình có thể giải quyết được nhiệm vụ được giao

Các câu hỏi thường dùng trong tình huống vật lý và các thao tác tư duy tương ứng được huy động khi HS trả lời:

Các câu hỏi thường dùng trong tình huống vật lý Các thao tác tư duy tương ứng

được huy động Quan sát thấy hiện tượng diễn biến như thế nào? Qua

những giai đoạn nào?

Phân tích

Quan sát thấy một đại lượng vật lý, một tính chất của sự

vật biến đổi như thế nào trong hiện tượng này, trong thí

nghiệm này?

So sánh, khái quát hóa

Có gì giống nhau, khác nhau trong các thí nghiệm? So sánh

Đối với các hiện tượng quan sát được có thể chỉ ra nguyên

nhân chung nào không?

Trừu tượng hóa khái quát hóa

Có thể rút ra kết luận gì chung sau khi khảo sát các trường

hợp nói trên?

Khái quát hóa

Trong những điều kiện cụ thể đã cho, ta có thể dự đoán

hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Căn cứ vào đâu mà dự

đoán được như vậy?

Phân tích, so sánh, trừu tượng hóa, cụ thể hóa

Hiện tượng đang xem xét tuân theo định luật nào, quy tắc

nào?

So sánh, phân tích

Giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế? Phân tích, so sánh

Cần phải bố trí thí nghiệm như thế nào để tạo ra hiện tượng

mong muốn?

Phân tích, so sánh, cụ thể hóa

Giữa đại lượng A và đại lượng B có mối quan hệ như thế

nào trong hiện tượng này?

Phân tích, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa

Trên cơ sở của hai điều kiện trên GV dự định tiến trình định hướng giúp đỡ HS một cách hợp lí, phù hợp, đảm bảo cho HS giải quyết thành công từng bước một, điều này sẽ tạo cho HS một tâm trạng phấn khởi, kích thích cho HS giải quyết các nhiệm vụ khác cao hơn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tư duy của HS

Ngoài các điều kiện cơ bản trên GV cần lưu ý rằng một tình huống thích hợp là một tình huống

có thể định hướng cho HS tự tìm tòi Do đó, GV phải luôn có sự linh hoạt, luôn dựa vào đối tượng

HS để có thể tổ chức, tìm ra được tình huống phù hợp với các đối tượng đó Trong quá trình thảo

luận, hợp tác giữa GV và HS, giữa HS với nhau phải luôn tạo không khí thoải mái, dân chủ, thuận lợi cho HS bày tỏ ý kiến của mình GV phải làm cho HS tin tưởng vào bản thân họ, khích lệ mỗi thành công dù là nhỏ của HS Đồng thời phải có những thông tin phản hồi chính xác để giúp HS uốn nắn, sửa chữa những sai lầm của mình

b GV phân tích các câu trả lời của HS để chỉ ra được chỗ sai trong khi thực hiện các thao tác tư duy, suy luận logic và hướng dẫn HS cách sửa chữa

Những sai lầm HS thường gặp là do các nguyên nhân sau đây:

 Không nhận ra những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng;

 Không phát hiện ra những biến đổi bên ngoài của các sự vật, hiện tượng;

 Không nhận biết được những dấu hiệu bên ngoài của sự vật, hiện tượng có quan hệ với các khái niệm trừu tượng nào của vật lý;

 Không phân biệt những biến đổi có tính ngẫu nhiên và những biến đổi có tính quy luật;

 Không nắm được những khái niệm, những định luật vật lý cần thiết phải biết trước khi xây dựng một phán đoán hay một suy luận;

 Không thực hiện phép suy luận phù hợp với các quy tắc, quy luật của logic học

Để sửa chữa những sai lầm đó của HS thì GV phải thực hiện một cách công phu, tỉ mỉ theo ba hướng:

 Bổ sung, ôn tập lại cho HS những kiến thức cần có đã được học;

 Tổ chức cho HS quan sát lại hiện tượng sau khi đã định hướng rõ hơn mục đích quan sát và

Ví dụ như luận hai đoạn thường được dùng để:

 Dự đoán hiện tượng: dựa vào quy tắc hay định luật đã biết ta có thể dự đoán được là “Nếu có điều kiện A thì sẽ xảy ra hiện tượng B” Ví dụ: nếu có lực tác dụng lên vật thì vật sẽ biến đổi chuyển động

 Giải thích hiện tượng: giải thích hiện tượng trong vật lý là nói rõ hiện tượng đó xảy ra theo định luật nào, do tính chất nào của sự vật hiện tượng chi phối Dựa vào định luật, quy tắc đã biết ta đưa ra phán đoán “A chính là nguyên nhân duy nhất gây ra hiện tượng B” Ví dụ: Vật biến đổi chuyển động vì chịu tác dụng của lực

Hoặc suy luận quy nạp thường dùng để:

 Tìm nguyên nhân của hiện tượng: khi có hiện tượng A thì luôn có hiện tượng B, khi không

có A thì không có B, vậy A là nguyên nhân của B

 Tìm mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng vật lý: cho một đại lượng tăng hoặc giảm hai, ba, bốn lần rồi quan sát xem đại lượng kia biến đổi như thế nào

d Rèn luyện ngôn ngữ vật lý cho HS

Rèn luyện ngôn ngữ cho HS nhất là ngôn ngữ của các khái niệm, các đại lượng, các định luật vật

lý là một nội dung cơ bản của bồi dưỡng tư duy logic

Để làm được điều này trước hết đòi hỏi các khái niệm, đại lượng, định luật vật lý phải được giảng dạy chính xác, đầy đủ và có hệ thống Việc nắm vững các khái niệm, các đại lượng, các định luật vật lý không phải chỉ diễn ra đầu HS mà phải được HS phát biểu thành lời thông qua việc mô tả các hiện tượng vật lý, giải thích chúng, tìm trong các hiện tượng đang nghiên cứu những đại lượng đặc trưng và các định luật chi phối các hiện tượng

Ngoài việc yêu cầu HS phát biểu thành lời có thể yêu cầu HS viết ra giấy Cần tránh việc chỉ yêu cầu HS phát biểu lại nguyên văn các định nghĩa, định luật đơn thuần Trong BTVL thì có thể yêu cầu HS phân tích hiện tượng, phân tích dữ kiện, phân tích kết quả đạt được Trong thí nghiệm cho

HS phát biểu mục đích, cách tiến hành, sơ đồ thí nghiệm, nhận xét kết quả làm được Trong giờ ôn tập, củng cố cho HS hệ thống hóa các kiến thức đã học theo một trình tự logic, chặt chẽ với cách trình bày ngắn gọn, chính xác…

Rõ ràng với mục đích này thì các câu hỏi bài tập trắc nghiệm khách quan dưới dạng đúng/ sai hay nhiều lựa chọn là không thể phát huy tác dụng

Tóm lại, để rèn luyện ngôn ngữ cho HS thì GV phải tìm cách sao cho HS phát biểu thành lời hay viết ra giấy càng nhiều càng tốt Vì dựa vào những phát biểu và những bài viết này GV mới có thể uốn nắn, chỉnh sửa những sai lầm của HS trong quá trình tư duy từ đó góp phần bồi dưỡng tư duy logic cho HS

1.2 Bài tập định tính (BTĐT) về vật lý

1.2.1 Khái niệm về BTĐT

BTĐT là loại bài tập khi giải HS không cần phải thực hiện những phép tính phức tạp mà HS phải

sử dụng những suy luận logic, dựa trên những định luật vật lý, hoặc dùng phương pháp đồ thị, thí nghiệm, nếu cần có thể sử dụng những phép tính đơn giản có thể nhẩm được [19]

1.2.2 Vị trí, vai trò của BTĐT trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường THPT

Xuất phát từ mục tiêu và nhiệm vụ chung của đất nước đồng thời dựa vào đặc điểm nội dung mà

bộ môn vật lý ở THPT có những nhiệm vụ sau:

 Nhiệm vụ giáo dưỡng: trang bị cho HS kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, có hệ thống về vật lý

 Nhiệm vụ phát triển: phát triển tư duy, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề ở HS, rèn luyện những thao tác tư duy, những hành động, phương pháp nhận thức cơ bản nhằm giúp HS chiếm lĩnh kiến thức vật lý, vận dụng sáng tạo để giải quyết vấn đề trong học tập và hoạt động thực tiễn sau này

 Nhiệm vụ giáo dục: bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước, thái độ đối với lao động, đối với cộng đồng và những đức tính khác đối với người lao động

 Nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp: góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp

và hướng nghiệp cho HS

Những nhiệm vụ trên không tách rời nhau mà luôn gắn liền nhau, hỗ trợ nhau Tuy nhiên, trong những nhiệm vụ đó thì hai nhiệm vụ quan trọng nhất là trang bị kiến thức và phát triển tư duy khoa học cho HS, vì hai nhiệm vụ này sẽ là cơ sở cho việc thực hiện các nhiệm vụ còn lại, nhiệm vụ phát triển là động lực đồng thời là mục đích cuối cùng của quá trình dạy học

Muốn bồi dưỡng tư duy khoa học thì trước tiên phải bồi dưỡng tư duy logic vì đây là một trong hai bộ phận hợp thành của tư duy khoa học Và một trong những cách để bồi dưỡng tư duy logic cho HS là cho HS luyện tập với các BTĐT Vì bản thân các BTĐT rất có ưu thế trong việc bồi dưỡng các thao tác tư duy, các phương pháp suy luận logic cho HS (vấn đề này sẽ được trình bày kĩ hơn ở phần 1.3.2 và 1.3.3) Mặt khác, BTĐT do không có những phép biến đổi toán học phức tạp, không bị mặt toán học làm lu mờ bản chất vật lý của hiện tượng nên còn giúp cho HS khắc sâu các kiến thức và hiện tượng vật lý đã học Khi xây dựng kiến thức HS đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng thì khi giải bài tập HS sẽ nắm bắt được những biểu hiện cụ thể của chúng

Như vậy, vị trí và vai trò của BTĐT trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường THPT có thể được thể hiện bằng sơ đồ 1.3:

Theo sơ đồ 1.3 chúng tôi muốn chỉ ra rằng có thể nói BTĐT giữ một vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường phổ thông Nếu sử dụng BTĐT bồi dưỡng

tư duy logic cho HS, giúp trình độ tư duy của HS phát triển thì HS có thể thu nhận kiến thức một cách sâu sắc, vững chắc Khi hai nhiệm vụ phát triển tư duy và cung cấp kiến thức phổ thông cho

HS được thực hiện tốt thì nó sẽ góp phần to lớn vào việc thực hiện hai nhiệm vụ còn lại Bởi vì thế giới quan khoa học chỉ có thể hình thành và phát triển trên cơ sở vốn kiến thức khoa học của mỗi cá nhân Thế giới quan là sự khái quát hóa cao những hiểu biết của con người về những đặc tính, quy luật vận động của thế giới vật chất Sự khái quát ấy chỉ có thể thực hiện được khi HS có một trình

độ tư duy phát triển và sự khái quát ấy cũng chỉ có thể trở thành niềm tin sâu sắc khi ta thực sự tin ở những quy luật cụ thể của vật lý học, của khoa học mà ta nghiên cứu

Vật lý học ở trường phổ thông là vật lý thực nghiệm và những phát minh của vật lý được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và trong kĩ thuật Việc rèn luyện tư duy cho HS là vô cùng cần thiết

để giúp HS có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa quan sát, thí nghiệm và suy luận lý thuyết để đạt sự thống nhất giữa lý luận và thực tiễn

1.2.3 Các loại BTĐT

1.2.3.1 Phân loại BTĐT

Theo logic học việc phân loại cần xác định dấu hiệu phân loại Với đối tượng là BTVL nếu dựa vào phương tiện giải có thể phân chia bài tập thành các dạng: BTĐT, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, nếu dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với HS thì có thể chia BTVL thành bài tập tập dượt, bài tập tổng hợp và bài tập sáng tạo

Theo ý kiến riêng, chúng tôi cho rằng có thể phân loại bài tập dựa vào vấn đề mà bài tập đó đang

đề cập và hình thức trình bày bài giải Nghĩa là bài tập đó đang đề cập về mặt định tính hay định lượng của sự vật, hiện tượng mà ta đang giải quyết, khi giải phải viết lời giải ra hay chỉ chọn đáp án hoặc điền khuyết Với cách phân loại trên ta có thể phân loại BTVL như sơ đồ 1.4:

Tư duy khoa học

Tư duy logic BTĐT

Kiến thức phổ thông

Thế giới quan duy vật biện chứng

Giáo dục kĩ thuật tổng hợp

và hướng nghiệp cho HS

Sơ đồ 1.3 Vị trí, vai trò của BTĐT trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy

học vật lý ở trường THPT

Với mỗi dạng bài tập có thể sắp xếp theo mức độ tăng dần về độ khó, về thao tác tư duy Ta lại có thể phân loại BTĐT thành các loại: BTĐT tập dượt, BTĐT tổng hợp và BTĐT sáng tạo

 BTĐT tập dượt: là bài tập mà học sinh chỉ cần áp dụng một định luật, một qui tắc hoặc một phép tính suy luận là có thể giải được Ví dụ: Tại sao khi xe thắng gấp, người ngồi trên xe bị chúi về phía trước?

 BTĐT tổng hợp: là loại bài tập mà phải áp dụng một chuỗi các phép suy luận logic dựa trên

cơ sở các định lý, định luật, qui tắc vật lý có liên quan mới có thể giải được Ví dụ: tại sao 2 dây dẫn điện song song có dòng điện chạy qua chúng cùng chiều thì chúng hút nhau?

 BTĐT sáng tạo: là loại bài tập khi giải không chỉ dựa vào vốn kiến thức của mình về các qui tắc, định luật đã biết mà bắt buộc học sinh phải có những ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học Ví dụ: Giáo viên yêu cầu học sinh tìm cách đo đường kính của một sợi chỉ, cho phép HS được chọn thêm tối đa hai dụng cụ khác

Trong mỗi dạng BTĐT tập dượt, BTĐT tổng hợp, BTĐT sáng tạo lại hàm chứa hai dạng cơ bản nữa đó là BTĐT giải thích hiện tượng và BTĐT dự đoán hiện tượng xảy ra

1.2.3.2 Hình thức thể hiện

 BTĐT dưới dạng câu hỏi bằng lời:

Ví dụ: hãy giải thích tại sao khi chẻ than chì thì chẻ theo bề dọc dễ hơn là chẻ theo bề ngang?

Ví dụ: Tại sao cá có thể sống được ở những hồ nước đã bị đóng băng trên bề mặt

 BTĐT dưới dạng đồ thị, hình ảnh hay sơ đồ:

Ví dụ: Dựa vào hình chụp bên hãy cho biết hình này mô tả hiện tượng dính ướt

hay không dính ướt?

Ví dụ: Dựa vào đồ thị sau, hãy cho biết hướng chuyển động của các xe So sánh vận tốc của xe 1

Bài tập tổng hợp

Bài tập sáng tạo Bài tập định lượng

 BTĐT dưới dạng một thí nghiệm đơn giản: buộc người giải phải làm thí nghiệm mới có dữ kiện cho lời giải

Ví dụ: cho một con cá nhỏ vào một ống nghiệm bằng thủy tinh đựng nước,

nghiêng ống nghiệm cho nước đến gần miệng ống Đặt miệng ống nghiệm lên

ngọn lửa đèn cồn cho đến khi nước trên miệng ống sôi Quan sát con cá, mô tả,

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài

Gồm việc tìm hiểu ý nghĩa vật lý của các thuật ngữ, phân biệt dữ liệu và ẩn số, dùng kí hiệu để tóm tắt đầu bài nếu có, vẽ hình diễn đạt những điều kiện đầu bài nếu cần

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài Phải nhận biết mỗi giai đoạn

có liên quan đến những khái niệm, đại lượng vật lý nào, giai đoạn đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào

Bước 3: Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm mối quan hệ giữa hiện tượng được nêu trong đề bài với các tính chất, định luật vật lý đã biết

Bước 4: Biện luận

Đối với BTĐT việc biện luận chính là việc kiểm tra lại kết quả thu được có phù hợp với các định luật, quy tắc vật lý và thực tế không

Để có thể tiến hành được các bước trên bắt buộc HS phải sử dụng đến phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

5

15

10

20

Khái niệm “phân tích” được hiểu là sự phân chia cái toàn bộ (các sự vật, hiện tượng vật lý phức tạp) thành các yếu tố riêng lẻ (các bộ phận, các tính chất, các mối liên hệ) Nhằm nhận thức bản chất của các yếu tố riêng lẻ, xác định vị trí, vai trò, chức năng của các yếu tố riêng lẻ trong cái toàn bộ Khái niệm “tổng hợp” được hiểu là sự liên kết các yếu tố riêng lẻ đã biết thành cái toàn bộ Sản phẩm của sự kết hợp không phải là cái toàn bộ ban đầu nữa mà là cái toàn bộ đã được nhận thức tới các yếu tố, các mối liên hệ giữa các yếu tố trong sự thống nhất của chúng Nó không đơn giản là phép cộng của yếu tố của cái toàn bộ, là sự liên kết một cách máy móc thành một chỉnh thể mà là sự liên kết xác định nhằm đem lại kết quả mới về chất, sự hiểu biết mới về cái toàn bộ

Trong quá trình giải BTĐT ở bước 1 và bước 2 mang đậm nét đặc trưng phân tích nhưng còn bước 3 có thể sử dụng kết hợp cả hai phương pháp trên Trong quá trình giải BTĐT phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp thường gắn chặt với nhau, nghĩa là ta sử dụng phương pháp phân tích – tổng hợp thống nhất

1.3 BTĐT với việc bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong dạy học vật lý

1.3.1 Giải BTĐT là cơ hội để rèn luyện và phát triển ngôn ngữ cho HS

Việc đầu tiên khi giải một bài tập bất kì là phải tìm hiểu đề bài: phải phân biệt được đâu là dữ liệu

đề bài cho và đâu là ẩn số đề bài hỏi Trong giai đoạn tìm hiểu đầu bài của BTĐT HS thường gặp khó khăn trong vấn đề ngôn ngữ Vì ngôn ngữ trong BTĐT thường gần gũi với đời sống hoặc không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ vật lý

Với loại bài tập định lượng vấn đề này ít gặp hơn Vì khi tóm tắt đề bài tập định lượng HS phải dùng kí hiệu toán học để tóm tắt, thông qua đó tìm ra các định luật, các quy tắc chi phối các mối liên

hệ giữa các đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm Để HS có thể sử dụng các kí hiệu tóm tắt đề bài được thì thường ngôn ngữ dùng trong bài tập định lượng khá giống, đôi khi hoàn toàn phù hợp với các ngôn ngữ vật lý

Như đã biết BTĐT có hai dạng cơ bản nhất là bài tập giải thích hiện tượng và bài tập dự đoán hiện tượng xảy ra Trong BTĐT giải thích hiện tượng thì nguyên nhân của các hiện tượng đó là các đặc tính, các định luật vật lý Như vậy, HS phải chuyển những ngôn ngữ trong BTĐT về ngôn ngữ vật lý, để từ đó có thể phân tích hiện tượng cần khảo sát thành các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một quy tắc, một định luật nhất định Chính điều này đã làm phong phú thêm ngôn ngữ cho các em,

vì ngôn ngữ vật lý đôi khi thể hiện trong cuộc sống theo nhiều dạng khác nhau Ví dụ: để chỉ sự thay đổi vị trí của vật này so với vật khác theo thời gian thì trong vật lý người ta sử dụng khái niệm chuyển động, nhưng trong cuộc sống ta có thể sử dụng các từ như: đi, chạy, bay Mặt khác trong cả hai dạng BTĐT giải thích hiện tượng hay BTĐT dự đoán hiện tượng xảy ra HS buộc phải trình bày những suy nghĩ, những ý tưởng của mình bằng lời nói hoặc bằng cách viết, HS phải lựa chọn các từ ngữ để có thể mô tả một cách thật chính xác những ý nghĩ của mình Nếu việc làm này được thực

hiện thường xuyên thì chắc chắn khả năng trình bày ý tưởng của mình cũng như các khả năng khác

có liên quan đến ngôn ngữ (khả năng tranh luận, phê phán, khả năng hợp tác, làm việc theo nhóm…) cũng sẽ được phát triển Với loại bài tập định lượng HS thường chỉ viết các công thức sau

đó tính toán để tìm đại lượng đề bài hỏi, hay với loại câu hỏi trắc nghiệm khách quan HS chỉ được chọn các đáp án đã có sẵn, hoặc viết các câu trả lời ngắn, điền khuyết, ghép đôi Như vậy, những dạng bài tập dạng này sẽ hạn chế việc phát triển ngôn ngữ của các em và điều này càng cho thấy ưu thế của loại BTĐT trong việc rèn luyện và phát triển ngôn ngữ cho HS

1.3.2 Giải BTĐT là cơ hội để khắc sâu bản chất vật lý của hiện tượng

Trong khi xây dựng kiến thức HS đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, các định luật và cũng là cái trừu tượng Khi làm bài tập thì HS sẽ nắm được biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế Mặc dù bài tập định lượng và BTĐT đều có công dụng này, tuy nhiên do đặc điểm của bài tập định lượng nên khi giải chúng HS phải thực hiện một loạt các phép tính toán, việc làm này dẫn đến toán học hóa BTVL, HS khó hiểu được bản chất của sự vật hiện tượng một cách sâu sắc Nhưng đối với BTĐT thì khác, BTĐT có thể giúp HS nhận thức được bản chất của sự vật hiện tượng một cách sâu sắc vì:

 BTĐT đưa được những lý thuyết vừa học lại gần cuộc sống, chính điều này đã làm tăng thêm

sự hứng thú của các em HS, giúp cho các em có tinh thần ham học hỏi, tạo điều kiện cho óc quan sát của các em phát triển, làm cho vật lý học gần hơn với cuộc sống

 Khi giải BTĐT HS phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành các hiện tượng đơn giản đồng thời tìm ra nguyên nhân hay các quy tắc, định luật chi phối các hiện tượng đơn giản đó Từ đó tổng hợp lại để có cái nhìn đầy đủ về sự vật hiện tượng cần nghiên cứu Chính trong quá trình này

HS sẽ tự mình tìm hiểu về bản chất của sự vật hiện tượng một cách sâu sắc nhất

 Việc giải BTĐT còn giúp cho HS phân tích được nội dung vậy lý trong các bài tập định lượng

Ví dụ: đề bài tập số 7.25 trang 78 SBT vật lý 10 nâng cao như sau:

Một vành khuyên mỏng có đường kính 34mm, đặt nằm ngang và treo vào đầu dưới một lò xo để thẳng đứng Nhúng vành khuyên vào một cốc nước rồi cầm đầu kia của lò xo kéo vành khuyên ra khỏi nước, ta thấy lò xo dãn thêm 32mm Tính hệ số căng bề mặt của nước, biết rằng độ cứng của lò

xo là 0,005N/cm

Đây là một bài tập định lượng, tuy nhiên để giải được bài tập này HS cần phải phân tích hiện tượng thể hiện trong bài: Tại sao có thể tính hệ số căng bề mặt của chất lỏng dựa vào thí nghiệm trên?

HS phải phân tích được các lực tác dụng lên vành khuyên rồi áp dụng định luật I Newton để tìm câu trả lời Khi đã biết độ lớn của lực đàn hồi bằng độ lớn lực căng mặt ngoài thì HS mới có thể áp dụng công thức của lực căng mặt ngoài và lực đàn hồi để tính hệ số căng mặt ngoài của nước

Tóm lại, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm được qui luật vận động của thế giới vật chất và BTVL giúp học sinh hiểu rõ những qui luật ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp mặt dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp logic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, qui tắc và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiến thức cũng như hiểu được sâu sắc bản chất vật lý của hiện tượng Thông qua việc giải các BTĐT dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện

1.3.3 Giải BTĐT là cơ hội để rèn luyện các thao tác tư duy

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các BTĐT đặt ra, HS phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, đối chiếu, trừu tượng hóa, cụ thể hóa, tổng hợp, khái quát hóa để giải quyết vấn đề

Ví dụ: khi giải bài tập sau “Trong các chất sau: nước sạch, rượu, thủy ngân Chất nào có thể rót cao hơn miệng cốc thủy tinh sạch?”

Khi tiến hành các bước giải bài tập trên HS sẽ sử dụng các thao tác tư duy sau:

 Phân tích đề bài tìm ra dữ liệu đề bài cho (các chất: nước sạch, rượu, thủy ngân, thủy tinh sạch; bề mặt chất lỏng cao hơn miệng cốc) và vấn đề mà đề bài hỏi (chất lỏng nào rót cao hơn miệng cốc)

 So sánh giữa các chất đã cho có những đặc điểm gì giống nhau, và khác nhau

 Trừu tượng hóa và đối chiếu với câu hỏi đề bài để giữ lại những đặc tính của sự vật chi phối hiện tượng đang khảo sát (rượu và nước dính ướt thủy tinh, thủy ngân không dính ướt thủy tinh), loại bỏ những đặc tính khác (chẳng hạn các chất như rượu, nước, thủy ngân đều có thể tích xác định, hình dạng không xác định, cốc thủy tinh có thể tích và hình dạng xác định…)

 Tổng hợp các dữ liệu đề bài cho và các dữ liệu đã tìm được để trả lời câu hỏi

Như vậy, khi giải BTĐT các thao tác tư duy được sử dụng linh hoạt đan xen, hỗ trợ lẫn nhau, do

đó tư duy của học sinh có điều kiện để phát triển Vì vậy có thể nói BTĐT là một phương tiện rất tốt

để phát triển tư duy logic của HS

1.3.4 Giải BTĐT là cơ hội để rèn luyện năng lực lập luận logic

Như đã nêu BTĐT thường có hai dạng cơ bản là BTĐT dự đoán hiện tượng, và BTĐT giải thích hiện tượng

Đối với dạng BTĐT dự đoán hiện tượng HS phải căn cứ vào những dữ kiện cụ thể của đề bài từ

đó xác định được những định luật chi phối hiện tượng để dự đoán được hiện tượng gì xảy ra và xảy

ra như thế nào Đối với BTĐT giải thích hiện tượng thì HS phải căn cứ vào hiện tượng đã cho và phải giải thích tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế, nghĩa là phải đi tìm nguyên nhân của hiện tượng

đó Đối với HS nguyên nhân đó là những đặc tính, những quy luật vật lý

Giải BTĐT là phải xây dựng chuỗi suy luận logic hoặc theo tư duy tổng hợp (đi từ dữ liệu đến câu hỏi) hoặc theo tư duy phân tích (đi từ câu hỏi đến dữ liệu) Chuỗi suy luận ấy phải sử dụng các khái niệm, định luật như những tiền đề và các quy tắc logic Giải thành công BTĐT tức là xây dựng chuỗi suy luận logic đảm bảo tính khoa học (vật lý) và tính logic (khoa học logic) rõ ràng, mạch lạc, khúc chiết và thuyết phục

Từ phân tích trên ta thấy rằng khi giải BTĐT bắt buộc HS phải thiết lập cho được mối quan hệ giữa các hiện tượng vật lý, hay các điều kiện cụ thể cho trước với các đặc tính, các định luật vật lý giúp giải thích và tiên đoán diễn biến tiếp theo của hiện tượng Thực chất của việc làm này là thực hiện các phép suy luận logic như thiết lập luận ba đoạn nhất quyết đơn hay luận ba đoạn rút gọn hay suy luận có điều kiện…Như vậy, khi giải BTĐT sẽ tạo điều kiện cho HS rèn luyện các năng lực lập luận logic

1.4 Thực trạng sử dụng BTĐT trong dạy học vật lý theo định hướng bồi dưỡng tư duy logic cho HS trong thực tiễn dạy học ở một số trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh 1.4.1 Nhận thức của GV về BTĐT và việc bồi dưỡng tư duy logic cho HS

Khi tìm hiểu nhận thức của GV về BTĐT và việc bồi dưỡng tư duy logic cho HS bằng phiếu thăm dò ý kiến (phụ lục 1a), chúng tôi thu được kết quả điều tra từ 30 GV của 6 trường như sau: 30% GV cho rằng việc bồi dưỡng tư duy cho HS là rất cần thiết, 70% GV cho rằng việc bồi dưỡng tư duy là cần thiết Vậy, tất cả các GV trả lời phiếu thăm dò ý kiến đều nhất trí rằng cần phải bồi dưỡng tư duy logic cho HS

Có khoảng 40% GV cho rằng để bồi dưỡng tư duy logic cho HS thì cần phải bồi dưỡng cả ba mặt: thao tác tư duy, năng lực lập luận và ngôn ngữ Trong 40% GV này lại có hết 30% GV còn lẫn lộn giữa thao tác tư duy và thao tác tay chân

100% GV cho rằng có thể rèn luyện tư duy logic cho HS thông qua quá trình hình thành kiến thức mới và vận dụng kiến thức đã học để giải bài tập trong tiết học thực hành giải BTVL 80% GV cho rằng có thể tiến hành thông qua tiết ôn tập hệ thống hóa kiến thức và chỉ có 5% GV cho rằng có thể thực hiện thông qua hoạt động ngoại khóa Như vậy, đa số GV đều cho rằng có thể rèn luyện tư duy logic cho HS thông qua các tiết như: tiết học kiến thức mới, tiết học thực hành giải BTVL, tiết học

ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức

100% GV đều chọn BTĐT có ưu điểm hơn bài tập định lượng và bài tập TNKQ trong việc rèn luyện ngôn ngữ cho HS Nhưng có khoảng 70% GV cho biết họ không thường xuyên sử dụng BTĐT vì BTĐT ít sử dụng trong thi cử 30% GV còn lại thì cho biết họ thường sử dụng BTĐT trong kiểm tra kiến thức cũ đầu tiết hoặc củng cố lại các kiến thức vừa mới học ở cuối tiết và các

GV này lại đồng ý rằng các câu hỏi yêu cầu HS lặp lại một quy tắc (một định luật hay một khái niệm ) vật lý là một BTĐT

100% GV cho rằng BTĐT có vai trò quan trọng trong hệ thống BTVL Các GV này đưa ra nguyên nhân như sau: BTĐT là bước đầu để học tốt môn lý, BTĐT có thể giúp HS làm quen với hiện tượng vật lý, giúp HS nắm lại lý thuyết, kiến thức đã học Tuy nhiên số lượng sách BTĐT tại thư viện trường nơi các GV công tác không nhiều, lượng sách BTĐT trong tủ sách của các GV chiếm khoảng 30% trở xuống Sách BTĐT được GV sử dụng nhiều là “Những BTĐT Vật lý cấp ba _ Tác giả M.E.Tultrinxki”, chiếm 60%

Như vậy, kết quả thu được cho thấy hầu hết các GV đều nhận thấy rằng phải bồi dưỡng tư duy logic cho HS để HS có thể tự mình nắm bắt những kiến thức mới Tuy nhiên, rất nhiều GV không hiểu được phải bồi dưỡng tư duy logic cho HS như thế nào Việc các GV đồng ý với nhận định “Các câu hỏi yêu cầu HS lặp lại một định luật (một quy tắc) vật lý là BTĐT” cho thấy các GV quan niệm rằng một BTVL hay một câu hỏi mà khi giải hay trả lời mà không phải tính toán là BTĐT Nhưng chúng tôi cho rằng các câu hỏi trên chỉ đơn thuần rèn luyện tư duy cho các em ở mức độ nhớ, không

có tác dụng trong việc rèn luyện các thao tác tư duy, khả năng suy luận logic cũng như ngôn ngữ cho các em Chúng tôi tạm gọi các câu hỏi như vậy là “các câu hỏi giáo khoa” Qua kết quả điều tra như trên chúng tôi cho rằng cần phải giúp GV hiểu rõ thế nào là một BTĐT, chẳng hạn hiểu được BTĐT được phân thành mấy loại, phương pháp giải BTĐT, hình thức thể hiện của BTĐT… Khi hiểu rõ được BTĐT thì GV mới có thể sử dụng loại bài tập này bồi dưỡng tư duy cho HS

1.4.2 Các tài liệu về BTĐT trong thực tiễn dạy học

Theo điều tra của chúng tôi thì hiện nay các nguồn tư liệu về BTĐT và các sách về BTĐT được xuất bản không nhiều Khi ra quầy sách thậm chí cả trong thư viện quốc gia rất khó kiếm được các sách về BTĐT Nguồn tư liệu phổ biến hiện nay là mạng internet cũng không có nhiều BTĐT Các sách về BTĐT kinh điển gồm có:

 Những BTĐT Vật lý cấp ba – Tác giả M.E Tultrinxki – Người dịch Nguyễn Phúc Thuần, Phạm Hồng Tuất (1978), NXB Giáo dục

 Những ngụy biện và nghịch lý về Vật lý – Tác giả B.H Langhe – Người dịch Nguyễn Hữu Chương (1996), NXB Giáo dục

Ngoài ra trong thư viện và trên thị trường sách còn có một vài cuốn sách BTĐT như:

 Bộ sách Bài tập định tính và câu hỏi thực tế ( Vật lý 6 – Vật lý 12) – Tác giả Nguyễn Thanh Hải (2001), NXB Giáo dục

 Những câu hỏi và bài toán vật lý có nội dung thực tế - Nhóm tác giả: Linh Quý, Bùi Ngọc

Quỳnh, An Văn Chiêu (1965), NXB Giáo dục

Thực ra tìm một quyển sách có chữ “BTĐT” trong tựa sách rất khó, các BTĐT nằm lẫn với các loại bài tập khác trong các sách như:

 Vật lý vui – Tác giả I A Pê – ren – man – Người dịch Phan Tất Đắc (1976), NXB Giáo dục

 Bất ngờ lý thú trong vật lý – Nhóm tác giả: Mạnh Hùng và Việt Thanh (1985), NXB Đà Nẵng

Điều này cho thấy rằng lượng sách BTĐT được xuất bản khá khiêm tốn bên cạnh các sách về: luyện thi đại học, bài tập định lượng, bài tập trắc nghiệm khách quan… Nguồn BTĐT không nhiều cũng là nguyên nhân dẫn đến việc các GV ít sử dụng loại bài tập này trong giảng dạy Dĩ nhiên có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến việc nguồn BTĐT khan hiếm, một trong những nguyên nhân phải kể đến là do chương trình nặng không cho phép GV dành thời gian để giải các BTĐT, do áp lực thi cử không cho phép GV dừng lại ở các BTĐT lâu mà phải rèn luyện cho các em kĩ năng tính toán để đáp ứng chỉ tiêu thi cử Để BTĐT được sự quan tâm đúng mức tôi nghĩ rằng trong các kì kiểm tra cần phải có các BTĐT xen kẽ với các bài tập định lượng Nếu thực hiện được thì không những nguồn tài liệu về BTĐT tăng lên mà việc sử dụng BTĐT cũng sẽ được thực hiện phổ biến hơn, điều này sẽ góp phần không nhỏ trong việc phát triển tư duy logic cho HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học

1.4.3 Tư duy logic của HS lớp 10 ở một số trường THPT Thành phố Hồ Chí Minh

1.4.3.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá về tư duy logic của HS lớp 10

Dựa vào trình độ của HS và nội dung rèn luyện tư duy logic cho HS, chúng tôi cho rằng khi học lớp 10 THPT các em HS phải có được các khả năng sau:

 Khả năng diễn đạt ý tưởng của mình bằng ngôn ngữ nói hoặc ngôn ngữ viết như: trả lời các câu hỏi, viết lời giải cho các bài toán, trình bày ý tưởng của mình về một vấn đề được thảo luận

 Khả năng thực hiện các thao tác tư duy như: phân tích, so sánh, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa, cụ thể hóa Chẳng hạn như: vận dụng các quy tắc, các định luật vật lý vào trong những bài tập cụ thể; phân tích được hiện tượng phức tạp thành các hiện tượng bị chi phối bởi ít nguyên nhân; tìm dấu hiệu chung của nhiều sự vật hiện tượng…

 Khả năng thực hiện các phép suy luận logic đơn giản như: luận 3 đoạn nhất quyết đơn, luận hai đoạn, suy luận có điều kiện, suy luận quy nạp

1.4.3.2 Bài kiểm tra đánh giá tư duy logic của HS lớp 10 THPT

Căn cứ vào những tiêu chí trên chúng tôi đã soạn một bài kiểm tra (phụ lục 1.b) nhằm kiểm tra và đánh giá trình độ tư duy logic của HS lớp 10 ở một số trường THPT trong địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh

Trong quá trình làm bài kiểm tra các thao tác tư duy như: phân tích, so sánh, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa, cụ thể hóa luôn được sử dụng đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Do đó, các câu trong bài kiểm tra sẽ kiểm tra được một loạt các thao tác tư duy này Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng một số câu trong bài kiểm tra nghiêng về một thao tác tư duy cụ thể nhằm kiểm tra xem khi chuyển từ việc thực hiện một thao tác tư duy sang việc thực hiện nhiều thao tác tư duy cùng một lúc thì các em sẽ thực hiện như thế nào (dễ hay khó)

Các câu kiểm tra riêng một thao tác tư duy cụ thể là:

1.4.3.3 Kết quả đánh giá năng lực tư duy logic của HS lớp 10 ở một số trường THPT Thành phố Hồ Chí Minh

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát với 456 HS (thuộc các trường Lương Thế Vinh, Ngô Gia Tự) sau khi học xong học kỳ I lớp 10 THPT năm học 2008 – 2009 và thu được kết quả như sau:

Các yếu tố đo lường Số HS đạt yêu cầu Tỉ lệ HS đạt yêu cầu

Thao tác tư duy

So sánh (câu 5) Phân tích (câu 6)

Từ những số liệu trên chúng tôi có nhận xét như sau:

 Đối với những câu nghiêng về một thao tác tư duy cụ thể hoặc các câu chỉ yêu cầu diễn đạt các câu trả lời ngắn (như câu 6) thì hầu như các em làm khá tốt

 Nhưng đối với những câu yêu cầu phải có sự vận dụng đồng bộ của nhiều thao tác tư duy hoặc những câu đòi hỏi HS phải trình bày ý kiến của mình theo một trình tự logic (như câu 1, 2, 4) thì các em còn gặp nhiều khó khăn Lời văn trình bày còn lủng củng hoặc sắp xếp các ý chưa theo một trình tự hợp lý, chưa chặt chẽ

 Những điều trên cho thấy tư duy logic của các em chưa tốt Tuy nhiên các GV THPT mặc dù

đã nhận thấy được tầm quan trọng của tư duy logic và đều cho rằng cần phải bồi dưỡng tư duy logic cho HS nhưng lại chưa chú trọng đến việc thực hiện bồi dưỡng tư duy logic cho HS Một trong những nguyên nhân của vấn đề này là do áp lực thi cử cộng với chương trình nặng và dài không cho phép GV tốn thời gian vào việc rèn luyện tư duy logic cho HS Trong khi đó các kiến thức mà HS thu được không chỉ trong trường học mà cả ngoài nhà trường, lượng kiến thức hầu như vô tận ấy không phải được dạy suốt đời mà phải được các em tự mình chiếm lĩnh Việc làm này đòi hỏi HS phải có trình độ tư duy logic nào đó Do đó, chúng tôi cho rằng cần phải bồi dưỡng cho HS tư duy logic khi các em còn ngồi trên ghế nhà trường để giúp các em không chỉ tiếp thu một cách hiệu quả nhất những kiến thức được dạy mà còn tiếp thu được những kiến thức mới ngoài nhà trường

Kết luận chương 1

Qua tìm hiểu thực tế chúng tôi nhận thấy rằng hầu hết các GV ở cấp THPT vẫn chưa được trang

bị đầy đủ những kiến thức về BTĐT cũng như về tư duy logic Trong khi đó, việc bồi dưỡng tư duy logic là một nhiệm vụ rất quan trọng của dạy học vật lý, vì đây là điều kiện giúp đạt được mục đích cuối cùng của quá trình dạy học đó là kéo theo sự phát triển trí tuệ của HS Mặt khác, các GV dù ý thức được tầm quan trọng của BTĐT nhưng vẫn chưa quan tâm đúng mức, chưa thực sự đầu tư cho loại bài tập này, nhưng đây lại là loại bài tập có ưu điểm vượt trội so với các bài tập khác trong việc bồi dưỡng tư duy logic

Vấn đề đặt ra là phải xây dựng được hệ thống BTĐT dùng cho việc bồi dưỡng tư duy logic trong dạy học vật lý Trước tiên, cần phải ưu tiên cho những chương nặng về định tính chẳng hạn như chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” Việc vận dụng những vấn đề nghiên cứu trong chương 1 để xây dựng hệ thống BTĐT, dùng hệ thống bài tập này thiết kế các phương án dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho HS sẽ được trình bày trong chương 2

Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH QUA DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ LỚP 10 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO

2.1 Vị trí, đặc điểm của chương “Chất rắn và chất lỏng – Sự chuyển thể”

a Vị trí của chương

 Vị trí của chương “Chất rắn và chất lỏng – Sự chuyển thể” được mô tả bằng hình 2.1 Theo hình 2.1 ta nhận thấy rằng kiến thức về “Chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể” đã được đề cập ở cấp THCS Nhưng do học sinh ở cấp THCS chưa có khả năng để nhận thức được các kiến thức phức tạp

về cấu tạo của chất rắn, chất lỏng cũng như sự chuyển thể nên vấn đề này được đề cập lại ở lớp 10 cấp THPT với mức độ cao hơn

 Vậy, xuyên suốt cấp trung học kiến thức về “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” được đưa vào phân phối chương trình ở phần nhiệt học của lớp 6, lớp 8 và lớp 10 Vị trí của chương được mô

tả theo sơ đồ 2.1:

b Đặc điểm của chương

Nếu ta phân chương “Chất rắn và chất lỏng – Sự chuyển thể” thành 3 phần kiến thức: phần kiến thức về cấu tạo chất rắn và chất lỏng, phần kiến thức về tính chất vật lý của chất rắn và chất lỏng, phần kiến thức về sự chuyển thể, thì ta có thể thấy rằng các phần kiến thức đó được phát triển từ cấp THCS lên cấp THPT

Cơ 10 Nhiệt 10

Dao động và sóng 12

Chuyển động quay của vật rắn 12

Điện từ 11 Quang hình 11

Quang lý 12 VLHN 12

Vi mô – Vĩ mô 12

 Sự nở vì nhiệt của chất lỏng

 Sự nở vì nhiệt của chất rắn

 Sự nở vì nhiệt của chất khí

 Một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt

 Nhiệt kế - Nhiệt giai

 Sự nóng chảy – Sự đông đặc

 Sự bay hơi – Sự ngưng tụ

 Sự sôi

 Cấu tạo chất

Chuyển động nhiệt của các phân

tử, nguyên

tử

 Nhiệt năng

và các hình thức truyền nhiệt (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt)

 Chất rắn – Tính chất vật lý của chất rắn (biến dạng cơ của vật rắn

và sự nở vì nhiệt)

 Chất lỏng – Tính chất vật lý của chất lỏng (hiện tượng căng bề mặt, hiện tượng dính ướt và không dính ướt, hiện tượng mao dẫn)

 Sự chuyển thể Sự nóng chảy và đông đặc

 Sự hóa hơi và ngưng tụ

THCS

THPT

Sơ đồ 2.1 Vị trí chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”

trong chương trình vật lý phổ thông

Từ đó ta có thể trực quan hóa sự phát triển của các phần kiến thức trong chương theo các sơ đồ 2.2, 2.3, 2.4:

Lớp 8

 Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là phân tử, nguyên tử

 Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách

 Các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng Nhiệt độ càng cao thì các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh

Chất rắn vô định hình

 Không có dạng hình học

 Chuyển động nhiệt là dao động của các hạt quanh vị trí cân bằng được phân bố theo kiểu trật tự gần

 Không có tính dị hướng

Lớp 6

Lớp 10

Sự nở vì nhiệt của chất rắn

 Chất rắn nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi

 Các chất rắn khác nhau

nở vì nhiệt khác nhau

 Vận dụng: chế tạo nhiệt

kế, băng kép, xây dựng cầu, đường

Sự nở vì nhiệt của chất lỏng

 Chất lỏng nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi

 Biến dạng cơ của vật rắn

 Biến dạng kéo và biến dạng nén:

Định luật Hooke

o

FS



l

 Các loại biến dạng khác: biến

dạng lệch, biến dạng uốn, biến dạng xoắn

 Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng:

 Lực căng bề mặt: F = l

 Hiện tượng dính ướt

và không dính ướt Hiện tượng mao dẫn:

 Công thức tính độ chênh lệch mực chất lỏng do mao dẫn:

4hgd

Như vậy, khi học chương "Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể" HS đã có một số kiến thức cơ bản về chương này Vấn đề đặt ra cho GV là phải củng cố phần kiến thức HS đã học đồng thời bổ sung thêm những kiến thức mới giúp HS hiểu được sự vật, hiện tượng một cách sâu sắc hơn

Trong chương còn có nhiều vấn đề khó hiểu đối với HS như: cấu trúc trật tự xa và cấu trúc trật tự gần, sự căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn Vì nó đòi hỏi HS phải tiếp cận các kiến thức đó theo cả

Lớp 6

Lớp 10

Bay hơi Ngưng tụ

Nóng chảy (ở nhiệt độ xác định) Đông đặc (ở nhiệt độ xác định)

Hơi Lỏng

Sự sôi Mỗi chất lỏng sôi ở một nhiệt độ nhất định, gọi

là nhiệt độ sôi Trong suốt thời gian sôi nhiệt độ chất lỏng không thay đổi

Khí

 Sự hóa hơi: nhiệt hóa hơi Q = Lm

 Sự ngưng tụ: áp suất hơi bão hòa, hơi khô, nhiệt độ tới hạn

 Độ ẩm không khí: độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại, độ ẩm tỉ đối, điểm sương, vai trò của độ

ẩm

 Dụng cụ đo độ ẩm của không khí: ẩm kế

Sự sôi Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất mặt thoáng chất lỏng

Sơ đồ 2.4 Sơ đồ phát triển của phần kiến thức “sự chuyển thể”