Xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học chương động lực học chất điểm vật lí 10 THPT (LV01412)

Mục đích nghiên cứu Xây dựng và đề ra cách sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học chương "Động lực học chất điểm"- Vật lí 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực và năng lực sáng t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

VŨ XUÂN TÙNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”-

VẬT LÍ 10 THPT Chuyên ngành: Lí luận & Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thế Khôi

HÀ NỘI, 2015

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, 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

Tôi xin bày tỏ lòng 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 Thuận Thành số 1, THPT Thuận Thành số 3 (Thuận Thành – Bắc Ninh), gia đình, bạn bè cùng các học viên lớp K16 LL&PPDH bộ môn VL đã ủng hộ động viên và tạo mọi điều kiện trong thời gian học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu ấy!

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Tác giả

Vũ Xuân Tùng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài "Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học chương "Động lực học chất điểm" – Vật lí 10 THPT"

là đề tài do bản thân tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo –

TS Nguyễn Thế Khôi, Khoa Vật lí trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 Đề tài không hề sao chép từ bất cứ một tài liệu nào, kết quả nghiên cứu không trùng với tác giả khác

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Người cam đoan

Vũ Xuân Tùng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 6

1.1 Dạy học giải BTĐT về vật lí 6

1.1.1 BTVL 6

1.1.2 BTĐT về VL 8

1.2 Tính tích cực và năng lực sáng tạo trong học tập và giải BTVL của HS 19

1.2.1 Tính tích cực trong học tập của HS 19

1.2.2 Phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học Vật lí 23

1.3 Thực trạng dạy học giải BT chương " Động lực học chất điểm"- Vật lí 10 THPT 26

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 31

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG " ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" – VẬT LÍ 10 THPT 32

2.1 Nội dung và mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT 32

2.1.1 Nội dung kiến thức chương "Động lực học chất điểm" 32

2.1.2 Cấu trúc chương "Động lực học chất điểm" 36

2.1.3 Mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm" 37

2.1.4 Phân loại bài tập chương "Động lực học chất điểm" 38

2.2.Hệ thống bài tập định tính chương "Động lực học chất điểm" 39

2.3.Sử dụng hệ thống bài tập chương "Động lực học chất điểm" 42 2.3.1.Mục đích sử dụng bài tập trong hệ thống bài tập chương "Động lực

học chất điểm" 42

2.3.2.Sử dụng BTĐT trong dạy học hai bài "Ba định luật Niuton" và "Lực hấp dẫn" 44

2.3.3 Hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương "Động lực học chất điểm" 46

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 63

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64

3.1 Mục đích TNSP 64

3.2 Đối tượng và phạm vi TNSP 64

3.3 Tiến hành TNSP 65

3.4 Phân tích, đánh giá kết quả TNSP 66

3.4.1 Xây dựng các tiêu chí đánh giá kết quả TNSP 66

3.4.2 Phân tích về mặt định tính 67

3.4.3 Phân tích về mặt định lượng 69

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 78

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC

vụ cấp thiết là “Đổi mới phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp học … Áp dụng các phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng học sinh có năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”[3]

Trong dạy học VL, có thể nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh bằng nhiều biện pháp, cách thức khác nhau Trong số đó, giải BTVL là phương pháp dạy học có tác dụng tích cực tới việc giáo dục và phát triển học sinh, đồng thời là thước đo đúng đắn

về nắm vững kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của học sinh

Xu hướng hiện nay của lí luận dạy học là chú trọng nhiều đến hoạt động và vai trò của học sinh trong quá trình dạy học, đặc biệt trong phần luyện tập là khâu đòi hỏi sự làm việc tích cực và sáng tạo Bởi vậy, cần phải nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập vật lí dựa trên những cơ sở lí luận, thực tiễn xác thực, từ đó đề ra được cách hướng dẫn HS tự lực giải nó một cách phù hợp

Vật lí học trước hết là khoa học thực nghiệm, mọi kiến thức VL trong chương trình THPT đều có liên hệ với đời sống và được ứng dụng trong nhiều ngành kĩ thuật Tuy vậy, thực tiễn cho thấy ngay cả các phương pháp dạy học

đã được xác định từ lâu, trong đó có BTVL cũng như BTĐT về VL chưa được GV tận dụng hết chức năng của nó trong dạy học VL ở trường THPT, quá trình đổi mới phương pháp dạy học còn chưa hiệu quả, phương pháp học của HS còn thụ động, khả năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn còn yếu kém Bởi vậy, những hạn chế nêu trên chưa đáp ứng được những mục đích dạy học hiện nay là nâng cao năng lực tư duy của HS trong học tập để phù hợp với sự phát triển của đất nước trong tương lai Vì vậy, người GV cần phải có những hành động tích cực hơn, có những biện pháp cụ thể hơn giúp

HS điều chình phương pháp học và tạo sự hứng thú với môn Vật lí

Trong lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề về BTVL từ trước đến nay, đã có rất nhiều công trình của tác giả như là Lê Văn Thông[15], Bùi Quang Hân[8] các tác giả hầu như quan tâm chủ yếu đến các bài tập về mặt định lượng, hay như các tác giả Nguyễn Đức Thâm [13], Phạm Hữu Tòng [14] nghiên cứu đến phần lí luận và các phương pháp định hướng tư duy của học sinh trong quá trình giải BTVL nói chung và BTĐT nói riêng Một số đề tài khoa học nghiên cứu về các phương pháp giải bài tập như luận văn thạc sĩ: Nguyễn Đức Sinh[12], Hoàng Thành Giang[6] chủ yếu nghiên cứu về một

số phương pháp giải và xây dựng hệ thống các bài tập định lượng của một chương nào đó trong dạy học Tuy nhiên, chưa có đề tài nào nghiên cứu về việc sử dụng BTĐT về VL trong dạy học một chương, phần của chương trình, sách giáo khoa Vật lí THPT

Từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “ Xây dựng và

sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và đề ra cách sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học chương "Động lực học chất điểm"- Vật lí 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS

3 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động của GV và HS trong dạy học giải BTVL ở trường phổ thông

- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống bài tập định tính chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT xây dựng được hệ thống BTĐT và đề ra kế hoạch hướng dẫn giải nó một cách khoa học, phù hợp với mục tiêu dạy học thì có thể phát huy được tính tích cực và năng lực sáng tạo, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng học tập của HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng BTVL nói chung và BTĐT nói riêng trong dạy học bộ môn Vật lí ở trường phổ thông

- Nghiên cứu các biện pháp phát huy tính tích cực học tập, năng lực sáng tạo của HS trong dạy học VL ở trường THPT

- Điều tra thực trạng việc dạy học giải BTĐT chương "Động lực học chất điểm " - Vật lí 10 THPT

- Nghiên cứu nội dung và xác định mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT

- Xây dựng và đề ra cách sử dụng hệ thống BTĐT trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để xác nhận tính hợp lí, khả thi, hiệu quả của hệ thống BTĐT đã xây dựng và cách sử dụng nó trong dạy học chương "Động lực học chất điểm " - Vật lí 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực và nâng cao năng lực sáng tạo của HS

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình hoàn thành luận văn, chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp sau:

6.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính về VL trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS

- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa Vật lí THPT để xác định yêu cầu về kiến thức, kĩ năng, thái độ làm cơ sở để xây dựng hệ thống BTĐT trong dạy học chương " Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT

6.2 Điều tra thực trạng về việc xây dựng và sử dụng BTĐT của GV nhằm

phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong dạy học chương

"Động lực học chất điểm" và chất lượng giải bài tập, kết quả học tập chương này của HS lớp 10 THPT

6.3 Thực nghiệm sư phạm: nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của luận văn 6.4.Thống kê toán học: để xử lí kết quả thực nghiệm về mặt định lượng

8 Cấu trúc luận văn

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

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật lí

Chương 2 Hệ thống bài tập định tính chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG

VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Dạy học giải BTĐT về vật lí

1.1.1 BTVL

1.1.1.1 Quan niệm về BTVL

Trong thực tiễn dạy học cũng như trong nhiều tài liệu giảng dạy, tồn tại

đồng thời các thuật ngữ bài tập, bài toán, bài tập vật lí, bài toán vật lí

Trong Từ điển tiếng Việt [20], hai thuật ngữ bài tập và bài toán được

giải nghĩa khác hẳn nhau: Bài tập là bài ra cho học sinh làm để vận dụng

những điều đã học; Bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng các phương pháp khoa học Bài tập vật lí dùng để cho học sinh tập vận dụng các kiến thức lí thuyết đã học vào những trường hợp cụ thể, còn bài toán vật lí được sử dụng

để hình thành kiến thức mới trong khi giải quyết một vấn đề mới đặt ra

Tuy nhiên, theo X.E.Camenetxki và V.P.Orekhôp: “Trong thực tiễn dạy học, người ta thường gọi bài tập vật lí là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí…Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu lí luận dạy học bộ môn, người ta hiểu những bài tập là những bài luyện tập được lựa chọn một cách 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 học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn” [2,tr.5] Theo hai tác giả này thì trong dạy học, HS không phải tiếp thu kiến thức một cách thụ động mà phải tham gia vào quá trình tìm hiểu kiến thức mới, khi ấy HS không chỉ đơn thuần tập vận dụng kiến thức cũ mà cả tập hình thành kiến thức mới và nâng cao năng lực

giải quyết vấn đề Vì vậy, cả hai thuật ngữ bài tập vật lí và bài toán vật lí

đồng nghĩa và có thể gọi chung là BTVL Và trong luận văn, chúng tôi dùng

khái niệm BTVL theo ý nghĩa như vậy

1.1.1.2 Phân loại BTVL

Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy VL như [4], [10], [15] , các tác giả đã đưa ra rất nhiều cách phân loại BTVL, như theo các đặc điểm về nội dung, theo phương thức điều kiện đề bài, theo mục đích dạy học…Ta có thể tổng hợp các cách phân loại ấy trong bảng 1.1[10] dưới đây

Bảng 1.1 Phân loại BTVL Trong các cách phân loại kể trên, chúng tôi chú ý đến cách phân loại dựa vào đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn đề Theo đó, BTVL được chia ra làm hai loại là BT định lượng và BT định tính về vật lí

1.1.1.3 Tác dụng của BTVL

Giải BTVL có ý nghĩa giáo dục rất lớn bởi nó là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được tiến hành nhiều nhất trong dạy học VL ở trường phổ thông BTVL được sử dụng trong tiết học với nhiều tác dụng khác nhau là:

BÀI TẬP VẬT LÍ

Theo

nội dung

Theo mức độ khó dễ

Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn đề

Theo mục đích dạy học

Theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện

Theo hình thức lập luận logic

Sáng tạo

Kiểm tra

Đơn giản Phức tạp

Phối hợp

Định tính

Định lượng

Bằng lời

Tính

toán

Thí nghiệm

Đồ thị

Dự đoán hiện tượng

Giải thích hiện tượng

Tổng hợp

Nghiên cứu

Thiết

kế

Đơn giản

Phức tạp

Tập dượt

Tổng hợp

- BTVL giúp học hiểu sâu sắc hơn những quy luật VL, biết phân tích

và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào việc tính toán kỹ thuật

- BTVL là một trong những phương tiện hình thành kiến thức mới bảo đảm cho học sinh nắm được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững vàng

- BTVL là một phương tiện để phát triển tư duy, óc tưởng tượng Bởi trong quá trình giải quyết tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy để tự lực giải quyết vấn đề do đó hình thành ở học sinh tính độc lập trong suy luận, kiên trì khắc phục khó khăn

- BTVL là phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học Thông thường khi giải bài tập, học sinh không chỉ đơn thuần vận dụng các kiến thức của bài vừa học mà phải nhớ lại kiến thức cũ đã học có liên quan, có khi phải vận đụng tổng hợp các kiến thức cũ đã học trong một chương, phần Khi đó học sinh sẽ nắm được mối liên hệ các kiến thức cơ bản đã học

- BTVL là một trong những phương tiện kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững các kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và thói quen của học sinh một cách chính xác Khi vận dụng kiến thức để giải bài tập, HS không những phải hiểu kiến thức có liên quan mà còn phải biết vận dụng sáng tạo vào tình huống cụ thể

để tìm ra lời giải Vì vậy sẽ giúp phát hiện được trình độ trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của HS trong giải bài tập, giúp họ vượt qua khó khăn, khắc phục sai lầm đó

- BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng, đạo đức, kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho HS

Như vậy, BTVL giúp GV hoàn thành các nhiệm vụ trong dạy học VL ở trường phổ thông

1.1.2 BTĐT về VL

1.1.2.1 Định nghĩa BTĐT

BTĐT về VL là những bài tập mà việc giải nó không đòi hỏi nó phải tính toán hay chỉ làm những phép tính đơn giản có thể nhẩm được

BTĐT là loại bài tập được đưa ra với nhiều tên gọi khác nhau: câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng, câu hỏi định tính, câu hỏi kiểm tra Đặc điểm của BTĐT là nhấn mạnh về mặt định tính của các hiện tượng đang khảo sát thông qua bài tập giúp cho học sinh rèn luyện khả năng tư duy logic, tiếp cận thực tiễn, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu và củng cố các kiến thức, phân tích hiện tượng, làm phát triển khả năng phán đoán, mơ ước sáng tạo, kỹ năng vận dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên, trong đời sống, trong kĩ thuật, thấy rõ hơn phạm vi áp dụng của kiến thức VL trong thực tiễn

Thường thì loại BT này được giải bằng những suy luận logic dựa trên

cơ sở những khái niệm, quy tắc VL, hay các định luật VL tùy thuộc vào nội dung bài tập Vì vậy, HS muốn giải được BTĐT thì cần phải nắm vững những khái niệm, quy tắc, định luật vật lí

1.1.2.2 Tác dụng của BTĐT trong dạy học VL ở trường phổ thông

Ngoài các tác dụng của BTVL nói chung (mục 1.1.1.3), BTĐT về VL còn có những tác dụng nổi bật như sau:

- BTĐT được sử dụng để gợi mở, đặt vấn đề cho xây dựng kiến thức mới

BTĐT có thể chứa đựng những tình huống có vấn đề, làm xuất hiện trước HS mâu thuẫn giữa nhiệm vụ nhận thức và trình độ có sẵn, tạo ra nhu cầu nhận thức ở HS, kích thích ở họ lòng ham muốn tìm hiểu, xây dựng kiến thức mới trong quá trình học trên lớp

Ví dụ: GV đặt vấn đề nghiên cứu khái niệm " Lực hướng tâm" qua yêu cầu HS giải BTĐT: "Tại sao những vệ tinh nhân tạo có thể quay quanh Trái Đất mà không bị rơi xuống hay là thoát ra ngoài vũ trụ? Những lực nào tác dụng lên vệ tinh gây ra hiện tượng này?"

- BTĐT giúp HS nắm vững kiến thức sâu sắc hơn

Khác với việc giải bài tập định lượng nhiều khi mang tính hình thức, dập khuôn máy móc, không phải lúc nào cũng thể hiện chính xác mức độ nắm vững kiến thức của HS, việc giải BTĐT đòi hỏi người giải phải có kiến thức sâu rộng, kĩ năng vận dụng và lập luận kiến thức, có khả năng phân tích các

dữ liệu và tổng hợp kiến thức… Vì vậy BTĐT chính là phương tiện kiểm tra chính xác nhất mức độ sâu sắc của việc nắm vững kiến thức và kỹ năng, kỹ xảo của HS

- Việc giải BTĐT đòi hỏi HS phải phân tích bản chất của các hiện tượng vật lý, khả năng liên tưởng với thực tiễn một cách linh hoạt từ đó phát huy ở học sinh tư duy logic, khả năng phán đoán, suy luận và năng lực sáng tạo

Ví dụ: Sau khi học xong bài " Ba định luật Niuton", GV yêu cầu HS giải thích BTĐT: "Tại sao khi xe ô tô đang chuyển động về phía trước đột ngột dừng lại thì hành khách đứng trên ô tô có xu hướng lao về phía trước ?"

Để giải được bài tập này, HS cần phải xác định:

+ Vấn đề nghiên cứu: Khi ô tô dừng lại đột ngột thì người lại lao về phía trước Qua phân tích hiện tượng: "Khi xe ô tô đang chuyển động đều về phía trước thì người cũng chuyển động về phía trước so với các vật đứng yên bên đường Khi ô tô dừng lại đột ngột thì phần thân dưới của người cũng dừng lại", để thu được lời giải họ phải suy luận: Cơ thể người có thể coi làm hai phần: phần thân người phía trên và chân người Khi ô tô dừng lại đột ngột, phần chân của người tiếp xúc trực tiếp với sàn ôtô sẽ dừng lại nhưng do quán tính, phần thân người tại thời điểm ấy vẫn có xu hướng chuyển động về phía trước nên người sẽ bị lao về phía trước

- BTĐT giúp phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, góp phần khắc phục những khó khăn và những sai lầm phổ biến, mà học sinh thường mắc phải trong quá trình học tập môn VL

Ví dụ như GV hỏi HS: "Lực hấp dẫn giữa hai vật có thay đổi không nếu

ta đặt xen vào giữa hai vật này một vật thứ ba ?" HS thường trả lời cảm tính

là lực hấp dẫn có phụ thuộc vào vật thứ ba, và độ lớn của lực hấp dẫn sẽ giảm

đi Đây là sai lầm phổ biến mà HS hay mắc phải vì thế GV cần nhắc lại và khắc phục lỗi sai của HS là lực hấp dẫn là lực tương tác gần, không phụ thuộc vào vật thứ ba

- BTĐT tạo điều kiện cho GV hướng dẫn luyện tập những chương chỉ

được khảo sát về mặt định tính trong chương trình vật lí phổ thông như là: cảm ứng điện từ, dòng điện trong các môi trường,…

- BTĐT giúp cho HS hiểu rõ hơn những ứng dụng và phạm vi của các

công thức, định luật vật lí trong thực tiễn

1.1.2.3 Phân loại bài tập định tính theo mức độ phức tạp của hoạt động

tư duy

Trong dạy học vật lí, quá trình tìm lời giải cho các BTĐT thực chất là quá trình nhận thức của HS, gồm hai giai đoạn: định hướng hoạt động giải và thực hiện các hành động theo định hướng đó

+ Phần việc chủ yếu của định hướng là xác định rõ mục đích giải bài tập,

dự kiến tất cả các mối quan hệ có giữa cái đã cho và cái phải tìm, phác thảo cách thức trình tự các mối quan hệ đó để đi tới kết quả, tránh khỏi mò mẫm

+ Kết thúc giai đoạn xây dựng các lập luận chặt chẽ theo định hướng ban đầu là xác lập được mối quan hệ giữa những cái đã cho và cái phải tìm

Có bài tập chỉ cần một lần lập luận logic là có thể xác lập được mối quan hệ trên Có những bài tập đòi hỏi phải thực hiện một chuỗi những suy luận logic mới xác lập được Từ tập hợp những mối liên hệ này, ta sẽ rút ra được mối quan hệ trực tiếp tường minh giữa những cái đã cho và cái phải tìm, nghĩa là thu được lời giải

Như vậy dựa vào mức độ hoạt động tư duy trong tiến trình tìm kiếm lời giải BTĐT, ta có thể chia BTĐT làm hai loại:

- BTĐT đơn giản là loại bài tập mà khi giải, ngoài những phép tính đơn giản HS chỉ cần áp dụng một định luật, quy tắc hay thực hiện một phép suy luận logic Chẳng hạn để giải BTĐT "Cho hai chất điểm có khối lượng m như nhau cách nhau một khoảng là r Cần thay đổi khoảng cách giữa hai chất điểm

đi bao nhiêu để lực hấp dẫn giữa chúng tăng lên 4 lần?", HS chỉ cần áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn Từ phương trình định luật rút ra: lực tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật khi khối lượng các vật không đổi,

do vậy để F tăng lên 4 lần thì phải giảm r đi 2 lần

- BTĐT phức tạp là loại bài tập mà khi giải có thể ngoài những phép tính đơn giản, HS cần phải áp dụng một vài phép suy luận logic dựa trên cơ

sở của các khái niệm, định luật, quy tắc VL có thể giải quyết được bài tập Có thể xét bài tập sau: "Tại sao viên bi thép lại có thể nảy lên khi rơi xuống sàn lát gạch nhưng lại nằm yên khi rơi xuống cát ?" Để giải bài tập này, HS phải

áp dụng những kiến thức về lực đàn hồi, sự va chạm mềm và va chạm đàn hồi Từ nguyên nhân xuất hiện lực đàn hồi khi nào sẽ đưa ra được cách giải thích hợp lí: Lực đàn hồi xuất hiện ở bề mặt khi có lực tác dụng vào các vật làm nó biến dạng Va chạm giữa hòn bi với sàn nhà mang đặc tính biến dạng đàn hồi nên sinh ra lực đàn hồi và làm cho viên bi nảy lên Còn va chạm giữa viên bi và lớp cát là va chạm mềm mang đặc tính biến dạng không đàn hồi nên không có lực đàn hồi xuất hiện và viên bi không thể nảy lên được

1.1.2.4 Phương pháp giải bài tập định tính

Do đặc điểm của BTĐT là chú trọng đến mặt định tính của hiện tượng, nên đa số các BTĐT được giải bằng suy luận logic, vận dụng những khái niệm, quy tắc, định luật VL tổng quát vào những trường hợp cụ thể Thông thường, để liên hệ một hiện tượng đã cho với các kiến thức đã biết, phải phân tích hiện tượng phức tạp ra thành nhiều hiện tượng đơn giản hơn, sau đó dùng phương pháp tổng hợp những nhận xét rút ra từ các định luật riêng biệt thành

một kết quả chung Nghĩa là để giải một BTĐT phức tạp, còn phải phân tích

nó thành các bài tập đơn giản, giải từng bài tập đơn giản và tổng hợp các lời giải Có thể nói, khi giải các BTĐT, phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp thường gắn chặt với nhau

Khi giải các BTĐT, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm những bước chính sau:

Bước 1 Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

– Đọc kĩ đề bài tập để tìm hiểu các thuật ngữ chưa biết, tên gọi các bộ phận của cấu trúc xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, tóm tắt đầy đủ các giả thiết và nêu bật câu hỏi chính của bài tập (cần xác định cái gì? mục đích cuối cùng của bài giải là gì?) Khảo sát chi tiết các đồ thị, sơ đồ, hình vẽ đã cho trong bài tập hoặc nếu cần thiết phải vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc nhận biết diễn biến của hiện tượng hay nhận biết mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí – Trong nhiều trường hợp, thuật ngữ dùng trong đề bài không hoàn toàn trùng với ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu của các định nghĩa, định luật, các quy tắc vật lí thì phải chuyển chúng sang ngôn ngữ vật lí tương ứng để dễ dàng liên tưởng tới các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí đã học dùng để giải bài tập

Bước 2 Phân tích hiện tượng

– Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu của bài tập (những hiện tượng gì, sự kiện gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nào của hệ ) để nhận biết chúng có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào, định luật nào

đã học trong vật lí

– Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, khảo sát xem mỗi giai đoạn diễn biến đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tượng và cuối cùng liên tưởng tới các khái niệm, định luật, quy tắc chi phối nó

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Mặc dù có thể phân loại các BTĐT theo nhiều cách khác nhau, tuy nhiên

về cơ bản ta thường gặp hai dạng, đó là giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng vật lí và yêu cầu được giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế, tức là giải thích nguyên nhân của hiện tượng Dự đoán hiện tượng là quá trình ngược lại, HS phải căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng, từ đó dự đoán hiện tượng gì sẽ xảy ra và xảy ra như thế nào

Đối với loại câu hỏi giải thích hiện tượng, phải thiết lập được mối quan

hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay định luật vật

lí, tức là phải thực hiện được phép suy luận lôgic, trong đó cơ sở kiến thức phải là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lí có tính tổng quát áp dụng vào điều kiện cụ thể của đề bài mà kết quả cuối cùng chính là hiện tượng đã được nêu ra trong đề bài

Những hiện tượng thực tế thường rất phức tạp, trong khi đó các định luật vật lí lại khá đơn giản, nên thoạt nhìn thì khó có thể phát hiện ngay được mối quan hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật vật lí đã biết Trong những trường hợp như thế, cần phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơn giản, sao cho mỗi hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật hay một quy tắc nhất định

Thực tế cho thấy, khi giải thích hiện tượng, vì trong đề bài đã nêu rõ diễn biến và kết quả của hiện tượng, nên nhiều khi trong lời giải thích của người giải có chỗ sai mà không xác định được sai ở điểm nào Nên cần thận trọng khi phát biểu các định luật, các quy tắc dùng làm cơ sở cho lập luận, vì việc phát biểu đầy đủ, chính xác về nội dung có tác dụng tránh được những sai sót trong lời giải thích hiện tượng

Đối với loại BT dự đoán hiện tượng, trước hết cần phải “khoanh vùng” phạm vi áp dụng kiến thức bằng cách căn cứ vào những dấu hiệu ban đầu (các dụng cụ thí nghiệm, dạng đồ thị, cấu tạo vật thể, trạng thái ban đầu của hệ )

để liên tưởng, phán đoán chúng có thể liên quan đến những quy tắc nào, định luật vật lí nào đã biết Kết quả của việc “khoanh vùng” ban đầu là hết sức quan trọng, bởi lẽ nếu “khoanh vùng” quá rộng thì quá trình giải sẽ càng thêm phức tạp, còn nếu sai lầm ở khâu này thì chắc chắn sẽ dẫn đến những dự đoán sai về bản chất của hiện tượng

Với các trường hợp có quá trình diễn biến phức tạp, cần phân tích rõ các giai đoạn diễn biến của cả quá trình, phải tìm được mối liên hệ gắn kết giữa các quy tắc, định luật vật lí với mỗi giai đoạn diễn biến tương ứng Cuối cùng,

từ những phân tích về diễn biến của quá trình và việc vận dụng các kiến thức vật lí liên quan đã tìm được cho phép ta có thể dự đoán hiện tượng một cách chính xác

Bước 4 Kiểm tra kết quả tìm được

Kiểm tra kết quả tìm được thực chất là phân tích kết quả cuối cùng để xem kết quả tìm được có phù hợp với điều kiện nêu ra ở đầu bài tập hay không Ngoài ra, việc kiểm tra lại kết quả cũng là một trong những cách kiểm tra lại sự đúng đắn của quá trình lập luận Đối với các BTĐT, có nhiều cách

để kiểm tra, trong đó hai cách thường dùng: là thực hiện các thí nghiệm cần thiết có liên quan để đối chiếu với kết luận về dự đoán hiện tượng; đối chiếu câu trả lời với các nguyên lí hay định luật vật lí tổng quát tương ứng xem chúng có thoả mãn hay không

Sau đây chúng tôi dẫn ra hai ví dụ về cách phân tích hiện tượng VL nêu lên trong đề bài và xây dựng lập luận trong quá trình tìm kiếm lời giải BTĐT

về VL

Ví dụ 1: Vì sao khi bút máy bị tắc mực, nếu ta vẩy mạnh bút thì mực

trong bút sẽ văng ra?

Đây là loại bài tập định tính giải thích hiện tượng Trong nội dung đề bài

có thuật ngữ “vẩy bút”, tuy thuật ngữ này rất quen thuộc với HS trong đời sống hàng ngày nhưng trong học tập bộ môn lại không có khái niệm "vẩy", định luật hay quy tắc vẩy nên cần thiết phải chuyển thành ngôn ngữ vật lí: Bút mực gồm hai bộ phận liên kết với nhau là bút và mực trong bút, vì “vẩy bút”

là quá trình làm cho bút chuyển động từ lúc bút đứng yên với vận tốc tăng rất nhanh trong một đoạn đường ngắn, sau đó dừng lại đột ngột Ở đây đã xuất hiện hai thuật ngữ thay thế là “chuyển động” và “dừng lại đột ngột”, điều đó khiến học sinh dễ dàng phân tích diễn biến của hiện tượng làm hai giai đoạn: – Giai đoạn 1: Bút chuyển động do “vẩy bút” Trong giai đoạn này mực chuyển động cùng với bút mà chưa bị văng ra

– Giai đoạn 2: Bút dừng lại đột ngột thì mực văng ra ngoài

Vấn đề còn lại ở đây là việc giải thích câu hỏi: Tại sao khi bút dừng lại đột ngột, thì mực lại văng ra? Học sinh dễ dàng liên tưởng đến kiến thức về

về quán tính để đưa ra lời giải thích xác đáng

Ví dụ 2: Một ống thủy tinh AB đặt nằm

ngang, kín hai đầu và đã được rút hết không khí,

bên trong có một giọt thủy ngân T nằm cân bằng

như hình 1.1 Điều gì sẽ xảy ra đối với giọt thủy ngân nếu dùng ngọn nến nung nóng một chút ở đúng vị trí của giọt thủy ngân

Đây là loại bài tập định tính dự đoán hiện tượng

Tìm hiểu đầu bài ta thấy: Do có giọt thủy ngân nằm ở giữa mà ống thủy tinh được chia làm hai phần, thể tích ban đầu của mỗi phần là khác nhau (VA < VB), bên trong mỗi phần là chân không Chi tiết đáng lưu ý trong đầu bài là ngọn nến nung nóng ở đúng vị trí của giọt thủy ngân và các thuật ngữ

“nung nóng”, “một chút”

Chỉ riêng việc “nung nóng” đã có thể đó làm ta liên tưởng đến một loạt các hiện tượng vật lí xảy ra như ống thủy tinh và giọt thủy ngân thu nhiệt bị

Hình 1.1

dãn nở; giọt thủy ngân bị bay hơi Trạng thái của hệ (ống thủy tinh và giọt thủy ngân) trước và sau khi “nung nóng một chút” chắc chắn có sự khác biệt Câu hỏi phụ thứ nhất được đặt ra là: Ống thủy tinh và giọt thủy ngân bị dãn nở đến mức nào? giọt thủy ngân bị bay hơi đến mức nào? Đến đây, thuật ngữ “một chút” có ý nghĩa quan trọng, nó chỉ ra rằng: sự dãn nở vì nhiệt của ống thủy tinh là không đáng kể, giọt thủy ngân (do tác động bị nung nóng) bay hơi một phần nhỏ, đủ làm cho trong các phần A và B của ống thủy tinh

có hơi thủy ngân, đồng thời việc “nung nóng một chút” không đủ làm cho giọt thủy ngân có thể hóa hơi hoàn toàn Như vậy khi nung nóng, diễn biến đáng chú ý của hiện tượng là ở hai phần A và B của ống thủy tinh có chứa hơi thủy ngân

Câu hỏi phụ thứ hai được đặt ra là: Lượng hơi thủy ngân xuất hiện ở hai phần A và B của ống thủy tinh có gì khác nhau? Dữ kiện của đầu bài cho biết ngọn nến được nung nóng ở đúng vị trí của giọt thủy ngân, điều đó làm lộ ra

sự giống nhau về tác động làm bay hơi thủy ngân ở cả hai phía nên có thể kết luận trong cùng một khoảng thời gian ngắn, lượng thủy ngân bay hơi ở hai phía là như nhau

Cuối cùng, căn cứ vào các điều kiện về lượng hơi, thể tích hơi thủy ngân

ở hai phần A và B của ống, học sinh dễ dàng liên tưởng đến việc sử dụng kiến thức về các định luật chất khí để suy luận ngay sau khi nung giọt thủy ngân bị bay hơi đồng thời sau thời gian ngắn sẽ bị dịch chuyển một đoạn về phía đầu

B của ống (là phía thể tích lúc đầu lớn hơn )

Việc phân tích lời giải hai BTĐT giải thích và dự đoán hiện tượng nói trên cho thấy: Đối với HS phổ thông, việc giải hoàn chỉnh, chính xác các BTĐT không phải là một việc đơn giản, mà cần phải có thời gian và sự định hướng về mặt phương pháp của GV Vì phương pháp giải các BTĐT bao gồm việc xây dựng những suy luận lôgic dựa trên các định luật vật lí nên chúng là

phương tiện rất tốt để phát triển tư duy HS, không những rèn luyện cho HS hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng

mà còn giúp HS biết cách vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn

Có thể thấy ngay rằng, xét về thực chất thì các bài tập tính toán cũng nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lí của các định luật, quy tắc diễn đạt dưới dạng các công thức toán học Tuy nhiên trên thực tế, khi giải các bài tập tính toán, HS thường áp dụng máy móc các công thức mà không chú ý đến ý nghĩa vật lí của chúng Trong trường hợp này, chính việc giải các BTĐT này rèn luyện cho HS chú ý hơn đến việc phân tích nội dung, ý nghĩa vật lí của các bài tập tính toán và do vậy tạo tiền đề cho việc giải bài tập định lượng 1.1.2.5 Nguyên tắc và quy trình xây dựng hệ thống bài tập định tính trong dạy học vật lí

Trong dạy học vật lí, hệ thống BTĐT đáp ứng được mục tiêu dạy học thì phải thỏa mãn những yêu cầu nguyên tắc cơ bản nhất định

- Mỗi BTĐT phải chứa đựng một mâu thuẫn, một vấn đề hoặc một yêu cầu và những điều kiện đặt ra được diễn đạt rõ ràng

- Mỗi BTĐT trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề có tác dụng kích thích tính tư duy, tích cực của HS

- Hệ thống BTĐT phải gắn với nội dung dạy học, việc giải BTĐT phải đem lại cho HS một hiểu biết mới, đồng thời sau khi HS giải xong hệ thống BTĐT thì khả năng giải quyết vấn đề của HS sẽ được dần hình thành và phát triển tốt hơn

- Hệ thống BTĐT phải đa dạng, có các bài tập đơn giản, các bài tập phức tạp ở các mức độ khác nhau dưới nhiều dạng hình thức Số lượng bài tập hợp lí và phù hợp với HS

Đối với hệ thống BTĐT của một chương, một phần hay một khối lớp, cần chú ý đảm bảo sao cho hệ thống bài tập ấy phải góp phần thực hiện mục

tiêu môn học, đảm bảo tính hệ thống , đa dạng về nội dung, hình thức và mức

độ nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của HS Việc xây dựng hệ thống BTĐT trong một chương có thể theo quy trình sau:

Bước 1: Căn cứ vào nội dung của chương trình và SGK để phân tích

nội dung kiến thức VL cả chương, từ đó xác định cấu trúc nội dung, trong đó xác định rõ những kiến thức trọng tâm, cơ bản và mối liên hệ với giữa chúng

Bước 2: Xác định cấu trúc của hệ thống BTĐT Phân loại bài tập thành

từng dạng, sau đó phân tích nội dung cần có của từng loại bài tập (BTĐT đơn giản, BTĐT phức tạp), chỉ rõ những bài tập ấy rèn luyện cho HS kĩ năng gì,

từ đó xác định số lượng bài tập cho cả chương

Bước 3: Thu thập thông tin để xây dựng hệ thống BTĐT Đầu tiên soạn

thảo từng dạng bài tập và xây dựng các phương án giải bài tập, sau đó lựa chọn và tổ hợp các bài tập thành một hệ thống

Bước 4: Sắp xếp các BTĐT trong hệ thống đã biên soạn để đảm bảo sự

cân đối giữa các loại bài tập, đảm bảo sự hợp lí về số lượng các bài tập được

sử dụng trong thời gian trên lớp và ở nhà

1.2 Tính tích cực và năng lực sáng tạo trong học tập và giải BTVL của học sinh

1.2.1 Tính tích cực trong học tập của học sinh

1.2.1.1 Khái niệm tính tích cực học tập

Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người, bởi vì để tồn tại

và phát triển con người luôn phải chủ động, tích cực cải biến môi trường tự nhiên, cải tạo xã hội Vì vậy, hình thành và phát triển tính tích cực xã hội là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục Tính tích cực học tập - về thực chất là tính tích cực nhận thức, đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí lực và có nghị lực cao trong qúa trình chiếm lĩnh tri thức Tính tích cực

nhận thức trong hoạt động học tập liên quan trước hết với động cơ học tập

Động cơ đúng tạo ra hứng thú Hứng thú là tiền đề của tự giác Hứng thú và

tự giác là hai yếu tố tạo nên tính tích cực Tính tích cực sản sinh nếp tư duy độc lập Suy nghĩ độc lập là mầm mống của sáng tạo Ngược lại, phong cách học tập tích cực độc lập sáng tạo sẽ phát triển tự giác, hứng thú, bồi dưỡng động cơ học tập

1.2.1.2 Những biểu hiện của tính tích cực của HS

Trong quá trình học tập, tích cực của HS được bộc lộ qua rất nhiều biểu hiện khác nhau Với kiểu dạy học giải quyết vấn đề theo tiến trình nghiên cứu khoa học, chúng tôi hệ thống các biểu hiện đó trên ba khía cạnh và ở mỗi khía cạnh lại có nhiều dấu hiệu khác nhau Cụ thể là:

Xét trên khía cạnh tiếp nhận vấn đề nghiên cứu:

- Hăng hái trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý kiến của mình trước vấn đề nêu ra

- Hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ

- Tập trung chú ý vào vấn đề đang học, kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản trước những tình huống khó khăn…

Xét trên khía cạnh thực hiện nhiệm vụ, giải quyết vấn đề:

- Chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để nhận thức vấn đề mới

- HS háo hức, tích cực trao đổi bài, và làm các bài tập GV giao

- Tuân thủ quy định, thực hiện nhiệm vụ theo sự phân công của GV, và nhóm hợp tác

- Thực hiện giải quyết vấn đề nghiên cứu bằng các thao tác tư duy: so sánh, phân tích các dữ kiện và thông số của bài tập

- Giúp đỡ bạn bè, có thái độ hợp tác cùng thực hiện nhiệm vụ

- Mạnh dạn đề ra các ý tưởng cho việc thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu vấn đề

Xét trên khía cạnh tổng kết, trình bày kết quả, vận dụng kiến thức:

- Tích cực, chủ động trình bày và bảo vệ kết quả mình làm được dù chưa biết đúng hay sai

- Tiếp thu ý kiến đóng góp đúng đắn và thay đổi quan điểm sai của bản thân cũng như góp ý kiến cho những sai lầm của bạn bè

Các biểu hiện của tính tích cực xét trên các khía cạnh đã nêu trên sẽ được chúng tôi sử dụng để đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập biên soạn chương "Động lực học chất điểm" đối với việc phát triển tính tích cực của HS trong học tập

1.2.1.3 Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong dạy học vật lí

Để phát huy tính tích cực của HS trong hoạt động học tập thì cần thường xuyên phối hợp và vận dụng linh hoạt các biện pháp sau:

- Tạo ra không khí học tập và môi trường học tập với các mối quan hệ thân thiện trong lớp: tạo ra sự thoải mái về tinh thần cho HS thông qua việc động viên, giúp đỡ thường xuyên, nhờ đó HS có cảm giác dễ chịu, tạo cơ hội cho HS giao tiếp để thể hiện quan điểm , mơ ước, chia sẻ kinh nghiệm và hợp tác với nhau khi giải quyết vấn đề học tập, cho phép trao đổi thảo luận trong quá trình học tập Khi đưa ra các BTĐT cần liên hệ chặt chẽ với thực tiễn của cuộc sống, tạo cho sự thích thú tìm hiểu vấn đề cần giải quyết của bài tập

- Lựa chọn và phân chia các nhiệm vụ học tập phù hợp với mức độ phát triển của HS: đưa ra các bài tập thích hợp với từng đối tượng, phân nhóm để các em HS trao đổi kiến thức với nhau khi giải bài tập, chú ý đến sự phân hóa

về nhịp độ học tập và trình độ phát triển của HS; trình bày rõ ràng các yêu cầu, nhiệm vụ đặt câu hỏi đối với HS để tạo cho họ có cảm giác vừa sức, khuyến khích các HS trao đổi, giúp đỡ lẫn nau, các câu hỏi đặt ra phải có tính động não

- Đưa ra các bài tập ở các mức độ từ hiện tượng thực tiễn hàng ngày đến những bài tập nâng cao hơn là yêu cầu HS tư duy, tưởng tượng để giải bài

tập Xây dựng nhiều mức độ và sự đa dạng của hoạt động: tạo ra các khoảng thời gian học tập và trải nghiệm tích cực; thay đổi xen kẽ các nhiệm vụ học tập từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, từ lý thuyết đến thực tiễn

- Tạo điều kiện cho HS thấy được sự liên hệ giữa kiến thức vật lí và thế giới xung quanh; tăng cường cho HS tiếp xúc với thiết bị thí nghiệm cũng như với các phương tiện dạy học để đưa học sinh lại gần thực tế đời sống, giao cho HS nhiệm vụ học tập có liên quan đến các ứng dụng kĩ thuật của vật lí

- Mở rộng điều kiện và phạm vi tự do hành động cho HS: HS được nêu các ra hiện tượng liên quan đến bài học để các bạn trong lớp cùng nhau thảo luận và giải quyết, được lên kế hoạch thực hiện cũng như đánh giá bài học, khuyến khích HS tự giải quyết vấn đề, tự đặt câu hỏi đào sâu suy nghĩ

- Rèn luyện cho HS việc sử dụng các ngôn ngữ vật lí: yêu cầu, uốn nắn

HS sử dụng ngôn ngữ khoa học khi trình bày, diễn đạt các nội dung hoặc các kết quả thực hiện các nhiệm vụ

- Rèn luyện cho HS các kĩ năng hoạt động thực nghiệm: tạo điều kiện cho HS áp dụng các kiến thức vào thực tiễn một cách nhanh chóng và linh hoạt

- Tổ chức hoạt động theo các hình thức đa dạng: tổ chức cho HS thực hiện các hoạt động theo lớp, theo lớp, theo nhóm, theo cá nhân và thực hiện ở lớp, ở nhà và ở ngoài thiên nhiên

- Thiết kế các nhiệm vụ, bài tập đa dạng linh hoạt: HS được giao những bài tập, nhiệm vụ giống nhau, những bài tập, nhiệm vụ khác nhau thực hiện trong một khoảng thời gian phù hợp với khả năng của HS

- Tổ chức đánh giá thường xuyên: Việc đánh giá theo sát các hoạt động của HS trước hết khuyến khích hình thức đánh giá, sau đó mới đánh giá so sánh, xếp hạng

Để thực hiện được tổng thể các biện pháp trên đòi hỏi GV phải có năng lực tổ chức hoạt động dạy học một cách chủ động, sáng tạo và đặc biệt, cần có

các thiết bị thí nghiệm cần thiết, nhất là các thiết bị thí nghiệm thực tập để HS

sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học Ngoài ra, trong dạy học, cần áp dụng các hình thức tổ thức dạy học hiện đại như: dạy học theo nhóm, dạy học theo dự án, dạy học theo trạm một cách linh hoạt Trong luận văn, chúng tôi tập trung nghiên cứu việc tổ chức dạy học chương "Động lực học chất điểm"

1.2.2 Phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật lí

Khái niệm "năng lực" đã được rất nhiều lĩnh vực khoa học quan tâm nghiên cứu

Theo tâm lí học, năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp hội tụ nhiều yếu tố: tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, tính sẵn sàng hành động

Theo lí luận dạy học, năng lực là hệ thống các khả năng thực hiện có hiệu quả, có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trong những tình huống khác nhau trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm và sự sẵn sàng hành động

Theo từ điển tiếng Việt [16, tr.847]: “Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có”

Trong nhiều dạng năng lực mà con người cần phát triển, dạng thức trọng nhất cần chú ý trong dạy học hiện nay chính là vấn đề năng lực sáng tạo

Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra những kiến thức mới, giải pháp mới, công cụ mới và vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

Năng lực sáng tạo không phải chỉ là bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Do đó muốn hình thành năng lực học tập sáng tạo phải chuẩn bị cho HS những điều kiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công với một số kết quả mới mẻ nhất định Đó là tổ chức cho HS hoạt động càng nhiều càng tốt

Vì vậy, đối với HS phổ thông, tất cả những gì mà họ “tự nghĩ ra” khi

GV chưa dạy, HS chưa đọc sách, chưa biết được nhờ trao đổi với bạn đều coi như mang tính sáng tạo Sáng tạo là bước nhảy vọt trong sự phát triển năng lực nhận thức của HS Không có con đường logic để dẫn đến sáng tạo, bản thân HS phải tự tìm lấy kinh nghiệm hoạt động thực tiễn của mình Cách tốt nhất để hình thành và phát triển năng lực nhận thức, năng lực sáng tạo của HS

là đặt họ vào vị trí chủ thể hoạt động tự giác, độc lập, tích cực

1.2.2.1 Các biểu hiện của năng lực sáng tạo ở HS

Việc ghi nhận, đo đạc năng lực sáng tạo của cá nhân là một việc rất khó khăn Thường để đánh giá năng lực sáng tạo, người ta căn cứ vào sản phẩm của quá trình hoạt động Tuy nhiên, nếu tạo điều kiện cho HS tích cực tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập, ta có thể còn đánh giá được năng lực sáng tạo của HS thông qua các dấu hiệu:

- HS có khả năng áp dụng kiến thức, kĩ năng, vận dụng phương pháp, cách thức giải quyết vấn đề đã biết vào một hiện tượng, tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, trong những tình huống phức tạp

- HS đề ra ý tưởng, cách thức mới để thực hiện nhiệm vụ, giải quyết vấn đề: nhìn thấy giải pháp, cách thức thực hiện mới trong những ting huống rất quen thuộc,

- Dám mạnh dạn đề xuất những cái mới không theo đường mòn, không theo những quy tắc đã có và biết cách biện hộ và phản bác vấn đề đó

- Biết cách suy luận đưa ra lời giải cho các BTĐT mới

- Biết trả lời nhanh chính xác câu hỏi của GV, biết phát hiện những vấn

đề mấu chốt, tìm ra ẩn ý trong những câu hỏi, bài tập hoặc vấn đề nào đó

- Biết vận dụng tri thức thực tế để giải quyết vấn đề khoa học và ngược lại biết vận dụng tri thức khoa học để đưa ra những sáng kiến, những giải thích, áp dụng phù hợp

- Biết kết hợp các thao tác tư duy và các phương pháp phán đoán, đưa

ra kết luận chính xác ngắn gọn nhất

- Biết trình bày linh hoạt một vấn đề, dự kiến nhiều phương án giải quyết

- Luôn biết đánh giá và tự đánh giá công việc, đánh giá bản thân và đề xuất biện pháp hoàn thiện

- Biết cách học thầy, học bạn, kết hợp các phương tiện thông tin, khoa học

kĩ thuật hiện đại trong khi tự học Biết vận dụng và cải tiến những điều đã học 1.2.2.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS

Năng lực sáng tạo gắn liền với vốn hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo của bản thân chủ thể Khi càng thành thạo trong lập luận, càng có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong tư duy, giải quyết vấn đề Bởi vậy việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo phải được gắn liền trong quá trình học tập Có thể

đề ra các biện pháp cơ bản giúp phát triển năng lực sáng tạo của HS:

- Tổ chức môi trường hoạt động học tập của HS gần với môi trường hoạt động khoa học: tạo ra không khí học tập sôi nổi, đưa ra các bài tập mà hiện tượng nó gắn liền với HS, đồng thời khái quát hoặc mở rộng bài tập đó lên để kích thích khả năng tư duy, tính sáng tạo của các em Tổ chức học tập theo nhóm tại từng tổ hay các dãy bàn học để HS trao đổi, thảo luận dễ dàng

- Tạo ra sự đam mê, hăng say trong quá trình nghiên cứu và giải quyết vấn đề

- Tổ chức tiến trình dạy học phù hợp với tiến trình xây dựng giả thuyết kiến thức trong khoa học: đầu tiên, cho HS luyện tập phỏng đoán, xây dựng giả thuyết dựa trên các lập luận Động viên HS đưa ra ý tưởng, dự đoán dựa trên kiến thức đã có và giúp học sinh khái quát vấn đề, xây dựng giả thuyết Sau đó, hướng dẫn HS đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết

- Trong các tiết bài tập, thường xuyên giao cho HS các bài tập sáng tạo: đòi hỏi những tư duy mới, độc lập như là các bài tập thiết kế hay xây dựng các thí nghiệm

- Trong quá trình rèn luyện và phát triển năng lực sáng tạo của HS nên đưa ra các câu hỏi, bài toán dạng mở và gắn liền với thực tiễn giúp HS phát huy tốt khả năng tư duy

Như vậy, để đánh giá tính tích cực, năng lực sáng tạo của HS trong giải BTĐT cần dựa vào các tiêu chí, biểu hiện trên để nhận xét về quá trình học tập của HS

1.3 Thực trạng dạy học giải bài tập chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT

1.3.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu tình hình xây dựng, lựa chọn và sử dụng bài tập định tính của GV trong dạy học chương " Động lực học chất điểm" – Vật lí 10 THPT nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS

- Tìm hiểu thực trạng giải bài tập, nắm vững kiến thức chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 THPT, qua đó thấy được những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong học tập chương này

1.3.2 Tiến hành điều tra

1.3.2.1 Đối tượng, thời gian điều tra

- GV và HS ở trường THPT Thuận Thành số 1 và trường THPT Thuận Thành số 3 - Bắc Ninh

- Thời gian từ tháng 10 đến 11 của học kì I năm học 2013- 2014

1.3.2.2 Cách thức điều tra

Để đạt được mục đích đặt ra, chúng tôi sử dụng các cách sau:

- Dự giờ các tiết học và các giờ bài tập

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với các GV

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với HS, xem xét phân tích các bài kiểm tra, vở lý thuyết, vở bài tập môn vật lí của HS

1.3.3 Kết quả điều tra

1.3.3.1 Tình hình xây dựng, lựa chọn và sử dụng BTĐT của GV:

Trong quá trình điều tra cho thấy, GV chưa quan tâm tới các BTĐT ngay sau khi nghiên cứu kiến thức mới, việc chỉ giao các BTĐT trong SGK, SBT về nhà HS tự làm Trong các giờ luyện tập, GV chỉ yêu cầu HS chọn đáp

án đúng sai của các câu trắc nghiệm chứ chưa yêu cầu HS giải thích vì sao chọn đáp án đó

Trong tiết bài tập, GV chủ yếu hướng dẫn HS giải các bài tập định lượng và tập trung vào các vấn đề mở rộng các bài tập tính toán đó mà không dành thời gian cho các BTĐT để giúp HS hình thành các tư duy lập luận logic hoặc sự liên tưởng tới thực tế bên ngoài BTĐT được sử dụng tất ít trong mọi khâu của việc dạy học

Trong các tiết học, các GV đều sử dụng phương pháp diễn giải kết hợp hình vẽ, thí nghiệm minh họa nên chưa tạo ra sự kích thích cho HS để HS tự giác, tích cực học tập Đôi khi họ cũng muốn phát huy tính tích cực của HS bằng các câu hỏi gợi ý HS trong tiến trình bài học Tuy nhiên, GV chưa sử dụng nhiều các BTĐT để đưa ra những mâu thuẫn hay một vấn đề cần giải quyết mới để kích thích sự chú ý của HS vào bài học mới, hay giúp HS ôn lại kiến thức cũ đã học Những câu hỏi đưa ra chưa định hướng được tư duy HS vào đúng vấn đề cần nghiên cứu, chưa kích thích được sự chú ý của HS Mặt khác, những câu hỏi đó chỉ yêu cầu HS tái hiện thông thường không có tác dụng trong việc phát triển tư duy HS Ví dụ sau khi học xong kiến thức về các lực cơ học, GV chỉ yêu cầu HS làm các bài tập định lượng nhằm củng cố công thức định nghĩa chúng mà chưa yêu cầu HS vận dụng chúng để giải thích các hiện tượng trong thực tiễn

Việc sử dụng bài tập để hình thành kiến thức mới cho học sinh gần như không được quan tâm Trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới , GV chỉ thông báo và diễn giảng cho HS hiểu kiến thức mới mà không quan tâm đến việc tổ chức hoạt động tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới của học sinh BTVL chỉ được sử dụng ở khâu vận dụng, củng cố và trong các tiết học luyện tập nhằm rèn luyện kĩ năng , kĩ xảo vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn Đặc biệt trong đó có BTĐT chưa được sử dụng và phát huy đúng mức của nó 1.3.3.2 Tình hình học tập của HS

Nhiều HS lười hoạt động, suy nghĩ trong giờ học, thậm chí nhiều em còn không học bài cũ trước khi đến lớp Các em thường chỉ ngồi nghe giảng chép lời giải bài tập khi thầy cô đọc, không có hứng thú tìm tòi và rất ít khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đang học khi không hiểu Do vậy HS không thể lấy được các ví dụ ngoài SGK như lực ma sát có lợi, có hại trong thực tế như thế nào, tại sao nhưng đoạn đường cong thì mặt đường phía ngoài cao hơn bên trong,

Nhiều HS chưa nắm vững được kiến thức đã học trên lớp, không giải bài tập về nhà, không tích cực theo dõi quá trình chữa bài tập trên bảng của thầy, mà chỉ ghi chép một cách máy móc những phép tính toán cụ thể và đáp

số cuối cùng Ví dụ khi giải bài tập về mặt phẳng nghiêng, HS không thể tự xác định các lực tác dụng lên vật là những lực nào và biểu diễn chúng trên một hình vẽ

Hầu như HS không có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh các kiến thức trong từng tiết học Do đó kiến thức của các em thường không nhớ lâu và khả năng liên tưởng hiện tượng liên quan kém.Ví dụ như khi đưa ra bài tập cho hai lực đồng quy có độ lớn lần lượt là 10N và 20N, xác định lực tổng hợp có giá trị trong khoảng bao nhiêu? HS gặp bài tập này gặp ngay từ bước đầu vì suy nghĩ không đủ dữ kiện, hoặc không nhớ cách tư duy về lực tổng hợp lớn nhất, nhỏ nhất

1.3.4 Những khó khăn chủ yếu và sai lầm phổ biến của HS

Trong bài học " Tổng hợp và phân tích lực" Điều kiện cân bằng của chất điểm", các em thường không xác định được phương chiều của hợp lực hay khi cho hợp lực rồi thì không biết cách phân tích ra các lực thành phần

Sau khi học xong bài "Ba định luật Niuton" GV giao bài tập cho

HS về bài tập tính gia tốc của vật khi trượt trên mặt phẳng nghiêng Để làm được bài tập này, HS phải phân tích lực tác dụng lên vật nhưng các em thường mắc lỗi trong việc xác định thiếu và biểu diễn sai phản lực hay áp lực

Hình 1.2 Biểu diễn đúng Hình 1.3 Biểu diễn sai Mặt khác, khả năng diễn đạt ý của HS còn kém nên HS lúng túng, thiếu tự tin khi phát biểu, giải thích hiện tượng, hoặc trình bày một vấn

đề nào đó của mình cho mọi người xung quanh

Qua trao đổi chúng tôi nhận thấy học sinh của hai trường điều tra thì nhận thấy còn hạn chế về nhiều mặt của HS như:

- Hạn chế về khả năng liên tưởng của học sinh, nhất là khi cần liên tưởng những hiện tượng thường gặp trong thực tế với những khái niệm , định luật vật lí

- Hạn chế về khả năng tư duy logic trong việc giải thích các hiện tượng

- Hạn chế về khả năng diễn đạt nhất là khi giải thích một hiện tượng vật lí

- Hạn chế về kĩ năng thao tác thực hành thí nghiệm

- HS không có khả năng tư duy nhanh và thực hiện các phép suy luận logic trong thời gian ngắn

Q

N

Q

N

- HS thiếu khả năng diễn đạt ngôn ngữ khi trình bày lời giải

Từ thực tế trên chúng tôi rút ra kết luận: Để nâng cao chất lượng dạy học, khắc phục khó khăn của HS, giúp GV kích thích được tính tự lực, tích cực tư duy của HS, cần thiết phải xây dựng hệ thống BTĐT nhằm nâng cao tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Qua nghiên cứu một số cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng dụng BTĐT , chúng tôi nhận thấy việc sử dụng BTĐT trong dạy học chương "Động lực học chất điểm"_Vật lí 10 THPT là cần thiết để giúp cho HS phát huy tính tích cực và nâng cao năng lực sáng tạo của HS

Kết quả điều tra nghiên cứu cho thấy: trong các giờ bài tập hoặc các tiết

lí thuyết mới GV không đưa BTĐT vào hoặc một số tiết đưa các BTĐT nhưng không có hướng dẫn lời giải, đồng thời thói quen của HS khi làm bài tập chỉ liệt kê công thức, phương trình trước khi giải Từ kết quả phiếu điều tra đánh giá chúng tôi nhận thấy việc đưa ra các BTĐT cho HS là điều cần thiết Từ đó chúng tôi rút ra kết luận: Để phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS thì cần xây dựng và đề ra cách sử dụng hệ thống BTĐT chương "Động lực học chất điểm"

Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG " ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" – VẬT LÍ 10 THPT 2.1 Nội dung và mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm"- Vật lí 10 THPT

2.1.1 Nội dung kiến thức chương "Động lực học chất điểm "

2.1.1.1 Tổng hợp và phân tích lực Điều kiện cân bằng của một chất điểm

- Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng

- Đường thẳng mang vectơ lực gọi là giá của lực

- Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt vào vật và có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều

- Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật

bằng một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy

- Qui tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó

- Điều kiện cân bằng của chất điểm: Một chất điểm cân bằng khi tổng các lực tác dụng lên nó cân bằng không

- Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng

giống hệt như lực ấy

- Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy phải tuân theo quy tắc hình bình hành

2.1.1.2 Ba định luật Niu-tơn

- Định luật I Niu-tơn: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào

hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều

- Quán tính: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn

- Định luật II Niu-tơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

a F hay F ma

m

- Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật

- Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một

hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó

- Áp dụng định luật II Niu-tơn vào trường hợp vật rơi tự do ta tìm được biểu thức của trọng lực: P  mg

- Định luật III Niu-tơn: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này khác điểm đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn

- Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp đẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ

thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

1 2 2

2.1.1.4.Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc

- Lực đàn hồi xuất hiện ở cả hai đầu lò xo và tác dụng vào các vật làm

nó biến dạng Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong lò xo, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài

- Hướng của lực đàn hồi ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng

Cụ thể, khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong; còn khi bị nén, lực đàn hồi hướng theo trục của lò xo ra phía ngoài

- Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò

xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: F dh  k l

k: độ cứng của lò xo, đơn vị N

m

0

l l l

   : độ biến dạng của lò xo

- Đối với dây cao su, dây thép lực đàn hồi gọi là lực căng

- Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi gọi

là áp lực hay lực pháp tuyến

2.1.1.5 Lực ma sát

- Lực ma sát trượt: Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ

của vật; Tỉ lệ với độ lớn của áp lực; Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của

hai mặt tiếp xúc

- Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của lực của áp

lực được gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là μt

ms t

F N

 

- Lực ma sát nghỉ: Xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác; Không có hướng nhất định Hướng của nó ngược với hướng của lực tác dụng; Không có độ lớn nhất định Độ lớn của nó bằng với độ lớn của lực tác dụng;

Có độ lớn cực đại Lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt; Lực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng lực ma sát trượt và có thể dùng công thức tính lực ma sát trượt để tính lực ma sát nghỉ cực đại