Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 10 THPT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP

CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

VẬT LÍ 10 THPT

Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN THẾ KHÔI

HÀ NỘI, 2015

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thế Khôi đã tận

tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa Vật lý cùng các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã luôn quan tâm, động viên

và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường THPT Sóc Sơn cùng các thầy cô giáo trong tổ Tự nhiên 1 đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập và thực hiện đề tài

Cuối cùng tôi xin cảm ơn sự động viên, giúp đỡ nhiệt tình của gia đình, bạn bè và các bạn sinh viên khoa Vật lí

Hà Nội, tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Phương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi hoàn thành khóa luận này dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thế

Khôi và sự nỗ lực cố gắng của bản thân Tôi xin cam đoan rằng đây là công

trình nghiên cứu của chúng tôi và không trùng với kết quả nghiên cứu của tác giả nào đã công bố trước đây Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Phương

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của khóa luận 4

8 Cấu trúc của khóa luận 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG BỒI DƯỠNG HSG VẬT LÍ 10 THPT 5

1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi 5

1.1.1 Quan niệm về HSG 5

1.1.2 Nội dung, phương pháp, biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí lớp 10 THPT 6

1.2 Bài tập Vật lí 11

1.2.1 Quan niệm về bài tập Vật lí 11

1.2.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học 12

1.2.3 Phân loại bài tập vật lí 16

1.2.4 Phương pháp chung giải bài tập vật lí 18

1.2.5 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần của giáo trình Vật lí phổ thông 19

1.2.6 Hướng dẫn HSG giải bài tập Vật lí 20

1.3 Thực trạng dạy học BTVL trong bồi dưỡng HSG ở lớp 10 THPT 23

1.3.1 Mục đích điều tra 23

1.3.2 Tiến hành điều tra 23

1.3.3 Kết quả điều tra 26

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BỘ MÔN VẬT LÍ 10 THPT 30

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điềm” Vật lí 10 THPT 30

2.1.1 Vị trí, nhiệm vụ, nội dung của chương “Động lực học chất điểm” 30

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc và phân loại bài tập chương “Động lực học chất điểm” 31 2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” 34

2.2 Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong bồi dưỡng HSG 38

2.3 Hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm”

Vật lí 10 THPT 44

CHƯƠNG 3 THỬ NGHIỆM SƯ PHẠM 59

3.1 Mục đích thử nghiệm sư phạm 59

3.2 Nhiệm vụ thử nghiệm sư phạm 59

3.3 Đối tượng thử nghiệm sư phạm 59

3.4 Tiến hành thử nghiệm sư phạm 60

3.5 Kết quả thử nghiệm sư phạm 60

3.6 Phân tích kết quả thử nghiệm sư phạm 60

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC

Hằng năm, để đánh giá năng lực học tập của học sinh, Bộ GD-ĐT đã tổ chức kì thi chọn HSG cấp sở, cấp tỉnh/thành phố, cấp quốc gia và quốc tế… Việc bồi dưỡng HSG từ đó giúp các em HS hoàn thiện ước mơ trở thành con ngoan, trò giỏi và có định hướng tốt cho nghề nghiệp trong tương lai, đồng thời giúp GV là bồi dưỡng HSG bộ môn phát huy cao tính tự học, tự bồi dưỡng, trau dồi kiến thức chuyên môn cho bản thân Đối với Vật lí là bộ môn khoa học thực nghiệm được toán học hóa ở mức độ cao Vì vậy, để quá trình bồi dưỡng đạt hiệu quả, GV thường xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập có tính tổng hợp và chuyên sâu Từ đó, HS có cái nhìn nhận từ các góc độ khác nhau, vận dụng linh hoạt, tư duy sáng tạo kiến thức đã học

“Động lực học chất điểm” nằm trong những phần đầu chương trình dạy học Vật lí ở THPT và nội dung của nó có trong các đề thi HSG Đó là phần kiến thức cơ bản có vai trò tạo dựng nền tảng tư duy cho HS ở cả cấp học Vậy nên, rèn luyện phương pháp giải bài tập chương “Động lực học chất điểm” giúp HS vừa củng cố kiến thức và vận dụng vào các trường hợp cụ thể vừa biến thành vốn kiến thức của riêng mình, từ đó thúc đẩy sự phát triển nhận thức, tư duy sáng tạo

Khi nghiên cứu lĩnh vực các vấn đề của BTVL trong dạy học, đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về BTVL như [2], [7], trong đó có cả luận

văn Thạc sĩ, khóa luận tốt nghiệp Đại học nghiên cứu về việc xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” như

Nguyễn Thị Lý (2010), Xây dựng và phối hợp hệ thống câu hỏi trắc nghiệm

tự luận và trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn nhằm kiểm tra, đánh giá, mức độ nắm vững kiến thức của HS về đề tài “Động lực học chất điểm” Vật lí

10 THPT nâng cao; Bùi Thị Thu Thảo (2012), Xây dựng và hướng dẫn giải

hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS lớp 10 THPT; Nguyễn Thị Thắm (2009), Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua việc xây dựng và dạy giải bài tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT Các tác giả đã chỉ ra

tác dụng BTVL trong dạy học, cách phân loại và soạn thảo hệ thống BTVL, các kiểu hướng dẫn giúp HS tìm kiếm lời giải Nhằm mục đích nghiên cứu chủ yếu về công tác dạy học cho học sinh đại trà, còn trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi ít nghiên cứu hơn Mặt khác, số lượng bài tập trong chương trình Vật lí nói chung và chương “Động lực học chất điểm” nói riêng là rất nhiều ở các tài liệu tham khảo Tuy nhiên mỗi bài tập phù hợp với mỗi đối tượng HS khác nhau Vì vậy, lựa chọn và hệ thống bài tập dành riêng cho bồi dưỡng HSG là rất cần thiết để đạt hiệu quả tối ưu nhất

Những lí do thực tế trên khiến chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây

dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong bồi dưỡng HSG Vật lí 10 THPT”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống và đề ra cách hướng dẫn giải bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong bồi dưỡng HSG bộ môn Vật lí lớp10 trường THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học giải bài tập của GV và HS

trong bồi dưỡng HSG bộ môn Vật lí

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất

điểm” trong bồi dưỡng HSG bộ môn Vật lí 10 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng một hệ thống bài tập phù hợp và hướng dẫn HSG tích cực, chủ động, tự lực giải chúng thì sẽ giúp các em phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ môn Vật lí ở các trường THPT không chuyên

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Tìm hiểu đặc điểm của HSG

5.2 Nghiên cứu nội dung, phương pháp, biện pháp trong hoạt động dạy học nhằm bồi dưỡng HSG

5.3 Nghiên cứu một số cơ sở lí luận về BTVL

5.4 Điều tra thực trạng bồi dưỡng HSG Vật lí trường THPT không chuyên

5.5 Xác định mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm”

5.6 Xây dựng và đề ra cách hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương

“Động lực học chất điểm” trong việc bồi dưỡng cho HSG bộ môn Vật lí lớp

10 THPT

5.7 Tiến hành thử nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập và cách hướng dẫn giải nó như đã soạn thảo trong việc bồi dưỡng HSG

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện khóa luận, chúng tôi sử dụng phối hợp ba phương pháp nghiên cứu đặc trưng của ngành lí luận và PPDH bộ môn Vật lí:

Nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu lí luận chung về BTVL trong bồi

dưỡng HSG ở trường phổ thông để xác định cơ sở lí luận của đề tài

Nghiên cứu chương trình SGK, SGV, các tài liệu tham khảo có liên quan để xây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” dùng

cho việc giảng dạy và học tập bộ môn Vật lí nói chung và bồi dưỡng HSG lớp

10 THPT nói riêng

Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra cơ bản thực trạng dạy học giải bài tập

trong bồi dưỡng HSG của GV và HS lớp 10 trường THPT

Thử nghiệm sư phạm: Nhằm kiểm nghiệm hiệu quả và tính khoa học,

khả thi của đề tài Từ đó, chỉnh lí và bổ sung để hoàn thiện hệ thống bài tập cũng như áp dụng nó vào thực tế

7 Đóng góp của khóa luận

Về mặt lí luận: Hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc bồi dưỡng HSG

bằng hướng dẫn giải hệ thống BTVL

Về mặt thực tiễn: Hệ thống và cách hướng dẫn giải bài tập chương

“Động lực học chất điểm” nhằm bồi dưỡng HSG lớp 10 THPT, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học bộ môn Vật lí lớp 10 ở trường THPT

8 Cấu trúc của khóa luận

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Danh mục tài liệu tham khảo và Phụ lục, khóa luận gồm ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” nhằm bồi dưỡng HSG

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG BỒI DƯỠNG

HSG VẬT LÍ 10 THPT 1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi

1.1.1 Quan niệm về HSG

Có thể nói, hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng HSG trong chiến lược phát triển chương trình GD phổ thông Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho HSG và coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt hoặc chương trình đặc biệt Nhìn chung các nước đều dùng hai thuật ngữ chính là gift (giỏi, có năng khiếu) và talent (tài năng) Luật bang Georgia (Hoa Kỳ) định nghĩa HSG như sau: “HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết khoa học; người cần một

sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người đó” - (Georgia Law) [19]

Cơ quan GD Hoa Kỳ miêu tả khái niệm “HSG là những HS có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện

xã hội, văn hóa và kinh tế” [19]

Nhiều nước quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết Những HS này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thường của nhà trường nhằm phát triển đầy đủ các năng lực vừa nêu trên

Như vậy, dù ở Việt Nam hay các nước trên thế giới nói chung thì HSG

cần có sự phục vụ và hoạt động học tập trong những điều kiện đặc biệt để phát triển các năng lực sáng tạo của họ Và bồi dưỡng HSG là một nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục

1.1.2 Nội dung, phương pháp, biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí lớp 10 THPT

1.1.2.1 Nội dung bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

Đào tạo HSG nói chung và ở bộ môn vật lí nói riêng là một quá trình mang tính khoa học và nghiêm túc, không chỉ một vài tháng mà có tính chiến lược dài hơn trong suốt ba năm học ở bậc THPT Quá trình này cung cấp tương đối đầy đủ các kiến thức cần thiết cho HS và phát hiện chính xác khả năng học tập của các em, từ đó thành lập đội tuyển tham dự kì thi HSG các cấp Nội dung của chương trình đào tạo HSG hướng tới những mục tiêu đào tạo chính sau:

- Có kiến thức khoa học cơ bản, hiện đại và tiên tiến

- Phát triển các kĩ năng, khả năng tư duy nhận thức ở mức độ cao, phương pháp và thái độ tự học suốt đời

- Bồi dưỡng sự lao động và làm việc sáng tạo

- Thúc đẩy sự phát triển về ý thức trách nhiệm của mỗi cá nhân trong đóng góp vì công cuộc xây dựng đất nước

- Phát triển phẩm chất lãnh đạo

1.1.2.2 Phương pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

Nhiều tài liệu khẳng định: HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau

và tốc độ nhanh hơn so với các bạn cùng lớp vì thế cần có một chương trình HSG để phát triển và đáp ứng được tài năng của họ

Từ điển bách khoa Wikipedia trong mục Giáo dục HSG (gifted education) nêu lên các hình thức sau đây:

- Lớp riêng biệt (Separate classes): HSG được rèn luyện trong một lớp

hoặc một trường học riêng, thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu Nhưng lớp hoặc trường chuyên (độc lập) này có nhiệm vụ hàng đầu là đáp ứng các đòi hỏi cho những HSG về lí thuyết (academically) Hình thức này đòi hỏi ở nhà trường rất nhiều điều kiện (không dựa vào được các gia đình phụ huynh)

từ việc bảo vệ HS, giúp đỡ và đào tạo phát triển chuyên môn cho giáo viên đến việc biên soạn chương trình, bài học

- Phương pháp Mông-te-xơ-ri (Montessori method): Trong một lớp HS

chia thành ba nhóm tuổi, nhà trường mang lại cho HS những cơ hội vượt lên

so với các bạn cùng nhóm tuổi Phương pháp này đòi hỏi phải xây dựng được các mức độ khá tự do, nó hết sức có lợi cho những HSG trong hình thức học tập với tốc độ cao

- Tăng gia tốc (Acceleration): Những HS xuất sắc xếp vào một lớp có

trình độ cao với nhiều tài liệu tương ứng với khả năng của mỗi HS Một số trường Đại học, Cao đẳng đề nghị hoàn thành chương trình nhanh hơn để HS

có thể học bậc học trên sớm hơn Nhưng hướng tiếp cận giới thiệu HSG với những tài liệu lí thuyết tương ứng với khả năng của chúng cũng dễ làm cho

HS xa rời xã hội

- Học tách rời (Pull-out) một phần thời gian theo lớp HSG, phần còn

lại học lớp thường

- Làm giàu tri thức (Enrichment) toàn bộ thời gian HS học theo lớp

bình thường, nhưng nhận tài liệu mở rộng để thử sức, tự học ở nhà

- Dạy ở nhà (Homeschooling) một nửa thời gian học tại nhà học lớp,

nhóm, học có cố vấn (mentor) hay một thầy một trò (tutor) và không cần dạy

- Trường mùa hè (Summer school) bao gồm nhiều lớp học được tổ chức

vào mùa hè

- Sở thích riêng (Hobby) một số môn thể thao như cờ vua được tổ chức

dành để cho HS thử trí tuệ sau giờ học ở trường

Phần lớn các nước đều chú ý bồi dưỡng HSG từ tiểu học Cách tổ chức dạy học cũng rất đa dạng: Có nước tổ chức thành lớp, trường riêng; một số nước tổ chức dưới hình thức tự chọn hoặc học mùa hè; một số nước do các trung tâm tư nhân hoặc các trường đại học đảm nhận

Tuy vậy, cũng có một số nước không có trường lớp chuyên cho HSG như Nhật Bản và một số bang của Hoa kỳ Chẳng hạn: Từ 2001, với đạo luật

“Không một đứa trẻ nào bị bỏ rơi” (No Child Left Behind) việc giáo dục HSG

ở bang Georgia về cơ bản bị phá bỏ Nhiều trường không còn là trường riêng, lớp riêng cho HSG, với tư tưởng các HSG cần có trong các lớp bình thường nhằm giúp các trường lấp lỗ hổng về chất lượng và nhà trường có thể đáp ứng nhu cầu giáo dục HSG thông qua các nhóm học với trình độ cao

1.1.2.3 Biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

1.1.2.3.1 Biện pháp phát hiện và chọn HSG

1.1.2.3.1.1 Một số đặc điểm của HSG

Trong quá trình giảng dạy, GV cần khơi gợi để HS tự khám phá, bộc lộ cách tiếp cận vấn đề mới, từ đó GV đánh giá được tư chất và năng lực của

HS Một số biểu hiện thường thấy ở những HS có tư chất thông minh là:

+ Năng lực tư duy mô hình hóa, sơ đồ hóa các khái niệm, các mối quan hệ; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cái mới; năng lực kiểm chứng; năng lực thực hành

+ Năng lực phản biện: trước mỗi tình huống, học sinh có khả năng phản biện hay không? Có biết thay đổi giả thiết, thay đổi hoàn cảnh để tạo ra tình huống mới hay không?

Đối với một HSG bộ môn Vật lí những phẩm chất và năng lực quan trọng cần có đó là:

+ Có kiến thức vật lí vững vàng, sâu sắc, hệ thống

+ Có năng lực tư duy, phát triển vấn đề theo hai hướng xuôi và ngược

+ Có óc tò mò, sáng tạo, thích khám phá các hiện tượng, quy luật vật lí tồn tại ở xung quanh không muốn dừng lại ở những mẫu có sẵn

+ Có kĩ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học vật lí

Từ những biểu hiện trên GV đưa ra phương pháp bồi dưỡng, cung cấp

kiến thức, tài liệu để HS nhanh chóng tiếp cận

1.1.2.3.1.2 Tổ chức phát hiện và tuyển chọn HSG

Việc phát hiện và chọn HSG được dựa trên các cơ sở sau:

- Căn cứ vào các thành tích đã đạt ở các năm học trước;

- Căn cứ vào đề nghị của giáo viên trực tiếp giảng dạy trên lớp;

- Căn cứ vào kết quả kỳ thi HSG trong toàn trường (được tổ chức đúng qui định và nghiêm túc);

- Và một khi được chọn, HS sẽ được bồi dưỡng liên tục trong ba năm Qua các đợt kiểm tra sàng lọc, GV có thể bổ sung một số HS mới thay cho

HS không đạt yêu cầu trong quá trình bồi dưỡng

Về đội ngũ giáo viên, có thể nói đây là một đội ngũ có yếu tố quyết định quan trọng về kết quả bồi dưỡng HSG Do đó, lãnh đạo nhà trường tổ chức GV giỏi của trường tham gia công tác bồi dưỡng HSG GV giảng dạy và bồi dưỡng theo suốt ba năm để nắm được chương trình toàn cấp Như thế GV

sẽ đầu tư lâu dài, chủ động trong kế hoạch bồi dưỡng, nắm được mặt mạnh, mặt yếu của HS nhờ đó tích lũy được nhiều kinh nghiệm

Để hỗ trợ cho công tác bồi dưỡng HSG có hiệu quả, các bộ phận gián tiếp như: Chi bộ, Ban giám hiệu, Công đoàn, Đoàn thanh niên, GV chủ nhiệm… cũng cần quan tâm đặc biệt và có những biện pháp hỗ trợ tạo điều kiện cho GV và HS tham gia bồi dưỡng

1.1.2.3.2 Một số biện pháp bồi dưỡng HSG

1.1.2.3.2.1 Tạo hứng thú với bộ môn cho các em học sinh

- Chuẩn bị cơ sở vật chất dạy học đầy đủ về tài liệu học tập, phương tiện học tập, phòng học, phòng thí nghiệm, thiết bị học tập (máy tính, máy

chiếu, tranh ảnh, hình vẽ, mô hình, dụng cụ thí nghiệm ) đảm bảo không làm gián đoạn quá trình học tập nghiên cứu của HS

- Xây dựng niềm tin cho HS: Việc học trong đội tuyển trở thành niềm vui, niềm hứng thú, vinh dự cho bản thân, gia đình và nhà trường GV thường xuyên quan tâm giúp đỡ và nắm bắt tâm lí HS

- Xây dựng niềm tin cho thầy và trò: Kết quả thu được của đội tuyển năm trước sẽ tạo niềm tin cho các em HS khoá sau, tạo niềm tin yêu bộ môn cho các em HS, đồng thời đó cũng chính là động lực thúc đẩy GV cố gắng nhiều hơn nữa để có được kết quả tốt nhất

1.1.2.3.2.2 Xây dựng phương pháp học tập cho HSG

Con đường ngắn nhất để HS đạt được kết quả học tập tốt là phải tự học, tự nghiên cứu Ngoài việc học và làm các bài tập GV yêu cầu HS phải thường xuyên tự đọc và nghiên cứu các loại sách mà GV đã giới thiệu hoặc hướng dẫn

và có sự kiểm tra đánh giá thường xuyên bằng nhiều hình thức khác nhau

Trong công tác bồi dưỡng HSG GV chủ nhiệm đội tuyển là người quản

lí chính việc tự học của các em trên lớp trong thời gian không có buổi học đội tuyển Chính trong thời gian này các em nghiên cứu tài liệu, bổ sung kiến thức, trao đổi phương pháp giải bài tập, từ đó hoàn thành việc trả bài cho thầy

cô được đầy đủ hơn

1.1.2.3.2.3 Xây dựng chương trình bồi dưỡng

Hiện nay, chương trình bồi dưỡng không có sách hướng dẫn chi tiết, cụ thể từng tiết, từng buổi học như trong chương trình chính khóa Hơn nữa, hầu hết sách nâng cao, sách tham khảo hiện nay không soạn thảo theo đúng trình tự như chương trình học chính khóa, mà thường đi theo các dạng Trong khi đó, các trường thường tổ chức HS vừa học chính khóa vừa phối hợp nâng cao Vì thế soạn thảo chương trình bồi dưỡng là một việc làm hết sức quan trọng và rất khó khăn nếu như chúng ta không có sự tham khảo, tìm tòi và chọn lọc tốt

- Tất cả GV tham gia dạy đội tuyển phải có khả năng soạn, dạy chuyên

đề chuyên sâu Có sự phân công chuyên môn một cách hợp lí

- Biên soạn chương trình, nội dung bồi dưỡng rõ ràng, cụ thể, chi tiết cho từng mảng kiến thức, bám sát yêu cầu của chương trình thi HSG cấp tỉnh, cấp thành phố,…

- Cần soạn thảo chương trình theo vòng xoáy: Từ cơ bản đến nâng cao,

từ đơn giản đến phức tạp

- Cần giúp các em tổng hợp các dạng bài, các phương pháp giải Vì hầu hết các em chưa tự mình tổng hợp được mà đòi hỏi phải có sự hướng dẫn, giúp đỡ của GV Để các em vững vàng kiến thức, mở rộng được nhiều dạng bài tập thì mỗi dạng bài cần phải luyện tập nhiều lần, đưa ra nhiều cách giải

- GV cần phải đầu tư nhiều thời gian đào sâu chuyên môn, tham khảo nhiều tài liệu để đúc rút và cô đọng nội dung chương trình bồi dưỡng từ các

đề thi trước, phù hợp với đối tượng HS và thời gian ôn luyện

1.1.2.3.2.4 Kiểm tra đánh giá

Khi đánh giá HSG cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:

- Xem xét một cách toàn diện các môn học đối với những HS nổi trội

- Sử dụng nhiều dạng kiểm tra và các chỉ số đánh giá khác nhau

- Bảo đảm cho tất cả các HS có được điều kiện thử sức đầu vào một cách công bằng và không thiên vị

- Nội dung đề thi cần kiểm tra toàn diện trình độ HS

- Đánh giá HSG cần dựa trên các cơ sở: Khả năng tinh thần, trí tuệ, sáng tạo và động cơ học tập, kiểm tra chỉ số thông minh (IQ)

1.2 Bài tập Vật lí

1.2.1 Quan niệm về bài tập Vật lí

Trong cuốn sách dùng cho GV “Phương pháp giải bài tập Vật lí ở trường phổ thông”, X.E.Camenetxki và V.P.Ôrêkhôv quan niệm: “Trong thực

tiễn dạy học, người ta thường gọi BTVL là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí Thông thường, trong SGK và tài liệu lí luận dạy học bộ môn, người ta hiểu những bài tập 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” [6, tr.5]

Đồng thời các tác giả cũng nhấn mạnh: Nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự

tư duy định hướng tích cực luôn là việc giải bài tập Về thực chất, mỗi một vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học vật lí chính là một bài tập đối với học sinh

Định nghĩa BTVL nêu trên được nhiều nhà lí luận dạy học bộ môn và các GV tán thành, chấp nhận Cả hai ý nghĩa khác nhau là vận dụng kiến thức

cũ và tìm kiếm kiến thức mới đều có mặt trong định nghĩa này Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành các nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông

1.2.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học

BTVL có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Tuy nhiên, tùy vào mục đích sử dụng mà BTVL phát huy những tác dụng khác nhau, nhưng nói chung BTVL có những tác dụng chủ yếu sau:

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

Kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn là thước đo sự nhận thức, sự sâu sắc, vững vàng của kiến thức Thông qua việc học về BTVL, người học

có thể nắm vững một cách sâu sắc toàn diện những định luật vật lí, những hiện tượng vật lí, biết phân tích và liên hệ với thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học

Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp GV đã trình bày kiến thức một cách mạch lạc, logic, phát biểu định luật một cách chính xác, làm thí nghiệm đúng và cho kết quả chính xác thì đó mới là điều kiện cần chứ chưa phải điều kiện đủ để HS nắm vững và hiểu sâu kiến thức Chỉ có thể thông qua các BTVL ở hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt những kiến thức đã có để tự lực giải quyết thành công những trường hợp khác nhau thì kiến thức mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện

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

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

đó việc giải bài tập góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước [9, tr.339]

- Hình thành kiến thức mới

Kiến thức mới về vật lí được hiểu là những kiến thức về một tính chất, một mối quan hệ khách quan có tính quy luật của các sự vật hiện tượng mà trước đây HS chưa biết và không thể chỉ đạt được bằng suy luận logic hay toán học Nói cách khác, kiến thức mới chỉ có thể tìm được trong thiên nhiên Cũng có khi suy luận logic hay biến đổi toán học dẫn tới việc phát hiện ra một

tính chất hay một mối quan hệ mới, song nó chỉ được coi là chân thực khi được thiên nhiên (quan sát, thí nghiệm) xác nhận Như vậy, câu trả lời kiến thức ấy có phải là mới không hay vẫn là ở thiên nhiên [9]

BTVL có tác dụng rất lớn trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới Đó là các tiết học mà HS thu được cái mà họ chưa từng biết hoặc chưa biết một cách

rõ ràng, chính xác Tức là, trong tiết học đó HS có thể thu được kiến thức mới hoặc không thu được kiến thức mới nhưng lại có cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng kiến thức [9, tr.8]

Trong quá trình giải bài tập, bằng cách dựa vào kiến thức đã có của HS

có thể cho họ phân tích các hiện tượng vật lí đang được nghiên cứu, hình thành cho họ các khái niệm mới, các đại lượng vật lí Thông qua giải bài tập thực nghiệm, có thể truyền thụ cho HS một số khái niệm về thí nghiệm vật lí với tính cách là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên dựa trên phép đo và khảo sát toán học sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật

lí Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí chỉ cần ra bài tập

mà khi giải nó chỉ cần lập luận logic và biến đổi toán học cùng với việc sử dụng kiến thức đã có của HS

Như vậy, BTVL được xem là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới nhằm đảm bảo HS hiểu được kiến thức mới một cách chắc chắn, vì kiến thức

mà các em thu được là qua hoạt động giải bài tập của chính các em

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

BTVL là một phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả Khi giải bài tập đòi hỏi HS phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả một chương, một phần do đó HS sẽ hiểu rõ

hơn và ghi nhớ vững chắc những kiến thức đã học

- Phát triển tư duy vật lí

Trong khi giải bài tập, HS phải phân tích các điều kiện đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện tính toán, khi cần thiết phải dùng đến thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình vừa tìm được Khi đó HS phải vận dụng các thao tác

tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,… để tự lực tìm hiểu vấn đề, tìm ra cái cơ bản, chìa khóa giải quyết được vấn đề Trong những điều kiện đó, tư duy phân tích - tổng hợp, tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn

đề của HS được phát triển, năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao

Vì vậy, BTVL được xem là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tâp cho HS, đặc biệt là khi khám phá ra bản chất các hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng các tình huống vấn

đề Bên cạnh đó, việc giải quyết các BTVL còn có tác dụng bồi dưỡng cho

HS phương pháp nghiên cứu khoa học

- BTVL là phương tiện có hiệu quả trong việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập vật lí của HS

Khi tiến hành kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS sau mỗi phần, mỗi chương, mỗi kì học… GV thường sử dụng các BTVL bao gồm cả định lượng và định tính Qua đó, GV phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, kĩ năng vận dụng kiến thức của HS cũng như những khó khăn sai lầm phổ biến mà

HS hay mắc phải trong học tập Đồng thời giúp HS vượt qua khó khăn bằng cách khắc phục những sai lầm ấy

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

BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn, nhờ nó ta có thể giới thiệu cho HS sự xuất hiện những tư tưởng quan điểm tiên tiến, hiện đại, những phát minh lớn của nhân loại, có thể lưu ý HS những thành tựu của nền khoa học nước nhà BTVL còn là phương tiện hiệu quả để giáo dục tình yêu lao động, đức tính kiên trì, ý chí và tính cách của HS

Khi giải thành công một bài tập sẽ mang đến cho HS một niềm yêu thích, say mê, phấn khởi sáng tạo, sẵn sàng đón nhận những bài tập mới ở mức độ cao hơn

Bên cạnh đó, BTVL có nội dung kĩ thuật tổng hợp (hiện đại gắn liền với chương trình học) còn có tác dụng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS Là một phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực tiễn và đời sống sản xuất Từ đó, góp phần giáo dục hướng nghiệp cho HS

1.2.3 Phân loại bài tập vật lí

BTVL rất đa dạng và phong phú Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí [9], [14], [17] các tác giả đã chia bài tập theo nhiều dấu hiệu khác nhau Có thể tổng kết các cách phân loại ấy như sơ đồ 1.1

Cơ bản

Nghiên cứu

Thiết

kế

Đơn giản

Phức tạp

Tập dượt

Tổng hợp

Luyện

tập

Sáng tạo

Kiểm tra

Định tính

Định lượng

Giải quyết hiện tượng

Dự đoán hiện tượng

Phối hợp

Thí nghiệm

Đồ thị

Định lượng

Định tính

Phức hợp

Lịch

sử

BÀI TẬP VẬT LÍ

Theo hình thức lập luận logic

Theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện

Theo mục đích dạy học

Theo

nội

dung

Theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy

Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn

đề

Theo mức

độ khó

dễ

Đơn giản

Phức tạp

Phối hợp

Sơ đồ 1.1: Phân loại bài tập vật lí

1.2.4 Phương pháp chung giải bài tập vật lí

Giải BTVL là một quá trình phức tạp Việc HS chưa giải đúng một bài tập không thể đánh giá họ không hiểu biết gì về vật lí, mà thực chất nó do nhiều nguyên nhân Chủ yếu là: không đọc kĩ đề bài; hiểu đề bài nhưng không biết vận dụng kiến thức nào; xác định hướng giải quyết vấn đề nhưng lại gặp phải những biến đổi toán học khó hoặc phức tạp gây nhầm lẫn không đi đến kết quả bài toán… Cho nên, để rèn luyện kĩ năng giải BTVL cũng là nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, một trong những biện pháp quan trọng là dạy cho các em phương pháp BTVL nói chung và giải từng loại bài tập nói riêng Trong các tài liệu [5], [17] dạy học về BTVL, tiến trình hướng dẫn HS giải một BTVL các tác giả đưa ra nói chung đều trải qua bốn bước sau:

Bước 1: Nghiên cứu đề bài

- Đọc kĩ đề bài;

- Tìm hiểu ý nghĩa những thuật ngữ mới, quan trọng trong đề;

- Mã hóa đề bài bằng các kí hiệu vật lí quen dùng;

- Đổi đơn vị các đại lượng trong cùng một hệ thống nhất (thường là đơn

vị trong hệ SI)

- Vẽ hình hoặc sơ đồ

Bước 2: Phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải

- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu lên ở đề bài

- Vạch ra các quy tắc, quy luật chi phối các hiện tượng, quá trình này

- Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập được mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm

Bước 3: Trình bày lời giải

- Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được

để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng đã cho

- Thay giá trị bằng số của các đại lượng đã cho để tìm ẩn số, thực hiện các phép tính với độ chính xác cho phép

Bước 4: Kiểm tra và biện luận kết quả

Để có thể kiểm tra kết quả vừa tìm được đã chính xác phù hợp hay chưa, có thể kiểm tra theo một số cách sau:

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

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không

- Kiểm tra xem thứ nguyên có phù hợp không

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không

- Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp không

- Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả hay không

Đây là khâu cuối cùng giúp HS hoàn thiện một bài tập, nó vừa có tác dụng phát hiện kịp thời ra những sai lầm vừa tạo thói quen rút ra giá trị thực

tế của kết quả, phạm vi, ứng dụng của bài tập…

1.2.5 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần của giáo trình Vật lí phổ thông

BTVL phải tạo thành hệ thống xác định; phù hợp với phương pháp lựa chọn và đáp ứng được mục đích dạy học nhất định

Hệ thống BTVL xây dựng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bao gồm cả bài tập cơ bản và bài tập phức hợp được sắp xếp từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp

- Số lượng bài tập phải phù hợp với thời gian quy định của chương trình học và thời gian học ở nhà của HS

- Phải góp phần khắc phục những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS khi giải bài tập Từ đó hoàn thiện và mở rộng kiến thức cho HS

- Mỗi bài tập phải góp phần nào đó trong việc nắm vững kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, thói quen vận dụng kiến thức và đồng thời góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Mỗi bài tập sau phải đem lại cho HS một điều mới lạ nhất định và một khó khăn vừa sức, việc giải bài tập trước là cơ sở của việc giải bài tập sau

1.2.6 Hướng dẫn HSG giải bài tập Vật lí

1.2.6.1 Cơ sở định hướng xác định kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lí

Theo [17, tr.39-40] GS Phạm Hữu Tòng đã viết: “Muốn cho việc

hướng dẫn giải bài tập vật lí được định hướng một cách đúng đắn, GV phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận dụng những hiểu biết tư duy giải bài tập vật lí để xem xét việc giải bài tập cụ thể này Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thể của việc giải bài tập để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp” Có thể được biểu diễn bằng sơ đồ 1.2 sau:

1.2.6.2 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lí

Theo GS Phạm Hữu Tòng, dựa vào mục tiêu dạy học, có thể phân thành ba kiểu hướng dẫn HS giải BTVL [16, tr.83 - 91]:

- Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn Algorit)

Hướng dẫn theo mẫu là hướng dẫn chỉ rõ cho HS những thao tác nào cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy như thế nào để đi đến kết

quả mong muốn

Tư duy giải

giải bài tập cụ thể

Mục đích

sư phạm

Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập cụ thể Xác định kiểu hướng

dẫn HS giải bài tập cụ

thể

Sơ đồ 1.2: Cơ sở định hướng xác định kiểu hướng dẫn HS giải bài tập vật

lí

Kiểu hướng dẫn algorit không đòi hỏi HS phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các thao tác GV đã chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ của các thao tác cần thực hiện để giải được bài tập và phải đảm bảo những thao tác đó là sơ cấp với HS, nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi algorit giải bài tập

Kiểu hướng dẫn theo mẫu được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một loại bài tập điển hình nào đó và luyện tập cho họ khả năng giải từng loại dựa trên cơ sở nắm vững algorit giải

Nó có ưu điểm đảm bảo cho HS giải bài tập một cách chắc chắn giúp cho việc rèn luyện kĩ năng giải bài tập của HS đạt hiệu quả Tuy nhiên, nếu chỉ áp dụng kiểu hướng dẫn này thì HS chỉ quen chấp thuận những hành động

có sẵn đã được chỉ dẫn rõ ràng, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi sáng tạo

- Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn orixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả

Hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được bài tập vật lí, đồng thời vẫn đảm bảo sự phát triển tư duy và rèn luyện HS tự lực tìm tòi cách giải bài tập

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng GV giải thay bài tập cho HS, đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy của HS, tạo điều kiện

HS tự lực tìm tòi cách giải quyết Tuy nhiên, kiểu hướng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo HS giải được bài tập một cách chắc chắn

Do vậy, GV cần có sự hướng dẫn thêm cho HS, nhưng không đưa HS đến chỗ chỉ việc thừa nhận các hành động theo mẫu, đồng thời sự hướng dẫn

đó không được quá chung chung, không giúp cho sự định hướng tư duy của

HS Nó phải có tác dụng hướng tư duy của HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề

- Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là kiểu hướng dẫn HS tìm

ra cách giải quyết nhưng GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Ngay sự định hướng ban đầu

đã đòi hỏi sự tìm tòi cách giải quyết của HS Nếu họ không đáp ứng được thì

sự giúp đỡ tiếp theo của GV là cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho họ để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa sức HS Nếu HS vẫn không tìm tòi, giải quyết được thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để HS hoàn thành yêu cầu một bước Sau đó tiếp tục yêu cầu HS tự lực tìm tòi bước tiếp theo Cứ như vậy cho đến khi giải quyết được bài tập đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được dùng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình hoạt động giải bài tập của HS, giúp HS tự giải được các bài tập đã cho, đồng thời dạy HS cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập và rút ra phương pháp giải một loại bài tập nào đó

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là rèn luyện tư duy, đảm bảo cho HS giải được bài tập đã cho Nhược điểm của nó là không thể chỉ dựa vào những lời đã soạn sẵn mà phải kết hợp với trình độ HS để điều chỉnh sự hướng dẫn cho thích hợp

Trong khóa luận chúng tôi sử dụng hai kiểu hướng dẫn là hướng dẫn tìm tòi và định hướng khái quát hóa chương trình

1.3 Thực trạng dạy học BTVL trong bồi dưỡng HSG ở lớp 10 THPT

Đối tượng điều tra là GV và HS đã và đang tham gia ôn luyện thi HSG

ở trường THPT Sóc Sơn (Sóc Sơn- Hà Nội) trong thời gian thực tập sư phạm

1.3.2.2 Cách thức

Để thu thập được các thông tin cần tìm hiểu nêu trên, chúng tôi đã sử dụng các phương pháp điều tra sau:

- Dự giờ các tiết học ôn luyện giải bài tập cho đội tuyển HSG

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với các GV và sử dụng phiếu điều tra với các GV

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với HS, xem xét vở bài tập và phân tích kết quả qua 2 bài kiểm tra 120 phút dưới đây

Bài kiểm tra số 1

Câu 1 (2 điểm): Một vật bắt đầu chuyển động nhanh dần đều từ điểm

O trên trục Ox, theo chiều dương với gia tốc a Sau khoảng thời gian t0 thì vật chuyển động với gia tốc -a Hỏi sau bao lâu kể từ lúc bắt đầu chuyển động thì vật lại về đến điểm O? Cho biết tính chất của chuyển động sau khoảng thời gian t0?

  Xác định điều kiện F để: a, Vật đi lên; b, Vật đi xuống

Câu 3 (3 điểm): Một ròng rọc kép gồm hai hình trụ

đặc đồng chất đặt đồng tâm Hình trụ lớn có khối lượng

M = 200g, bán kính R = 10cm, hình trụ nhỏ có khối lượng

m = 100g, bán kính r = 5cm Trên rãnh của từng hình trụ

có quấn một sợi dây nhẹ không dãn, đầu tự do mỗi dây

mang vật khối lượng lần lượt là m1 = 250g và m2 = 200g

(hình 1.2) Ban đầu hệ đứng yên, thả cho hệ chuyển động

Tính gia tốc của từng vật và lực căng của mỗi dây treo

Câu 4 (2 điểm): Một thanh AB đồng

chất, tiết diện đều khối lượng m=100kg có thể

quay tự do quanh một trục đi qua đầu A và

vuông góc với mặt phẳng nghiêng như hình 1.3

Thanh được giữ cân bằng theo phương hợp với

phương ngang góc α=300

nhờ một lực F đặt vào đầu B, phương của lực F có thể thay đổi được

a) F có phương nằm ngang.Tìm giá trị của lực F

b)Tìm giá trị nhỏ nhất của lực F để có thể giữ thanh như đã mô tả

F



Hình 1.1

Bài kiểm tra số 2

Câu 1 (2,0 điểm): Một tấm ván có khối

lượng M  10kg nằm trên mặt phẳng ngang

nhẵn và được giữ bằng một sợi dây không dãn

Vật nhỏ có khối lượng m 1kg trượt đều với

vận tốc v 2 /m s từ mép tấm ván dưới tác dụng của một lực không đổi

10

F N (Hình 1.4) Khi vật đi được đoạn đường dài l  1m trên tấm ván thì dây bị đứt

a) Tính gia tốc của vật và ván ngay sau khi dây đứt

b) Mô tả chuyển động của vật và ván sau khi dây đứt trong một thời gian đủ dài Tính vận tốc, gia tốc của vật và ván trong từng giai đoạn Coi ván

vuông góc với trục của bán trụ (mặt phẳng

hình vẽ) có một thanh đồng chất AB chiều dài

bằng tựa đầu A lên bán trụ, đầu B ở trên mặt bàn Trọng lượng của thanh là

P Bỏ qua ma sát giữa bán trụ và thanh Hệ số ma sát giữa thanh và mặt bàn là

k=

3

3

Góc  (góc hợp bởi thanh AB và mặt bàn) phải thõa mãn điều kiện gì

để thanh ở trạng thái cân bằng?

Câu 3 (3,0 điểm): Thanh AB chiều dài l, khối kượng m, tiết diện đều

đặt trên mặt phẳng ngang có hệ số ma sát k Tác dụng vào đầu A một lực F theo phương ngang và vuông góc với AB, thanh có xu hướng quay

1) Xác định vị trí của điểm với A = x mà khi thanh AB bắt đầu dịch chuyển quay quanh điểm này Suy ra rằng vị trí này không phụ thuộc vào hệ

số ma sát

2) Tính lực lớn nhất để thanh chưa dịch chuyển quay cân bằng?

Câu 4 (2,0 điểm): Một ròng rọc hình trụ khối

lượng M=3kg, bán kính =0,4m được dùng để kéo nước

trong một cái giếng (hình 1.6) Một chiếc xô khối lượng

m=2kg, được buộc vào một sợi dây quấn quanh ròng rọc

Nếu xô được thả từ miệng giếng thì sau 3s nó chạm vào

nước Bỏ qua ma sát ở trục quay và momen quán tính của

tay quay Lấy g = 9,8 m/s2 Tính:

a Lực căng T và gia tốc của xô, biết dây không trượt trên ròng rọc

b Độ sâu tính từ miệng giếng đến mặt nước

1.3.3 Kết quả điều tra

Thông qua các cách thức điều tra và kết quả bài kiểm tra, chúng tôi rút

ra một số nhận xét sau:

1.3.3.1 Tình hình dạy học và sử dụng bài tập của GV trong bồi dưỡng HSG

- Thuận lợi:

+ Đội ngũ GV có trình độ chuyên môn vững vàng, có nhiều đồng chí

có kinh nghiệm trong công tác bồi dưỡng HSG

+ Có cơ sở vật chất khá khang trang, trang thiết bị phục vụ việc dạy và học tương đối đầy đủ, có thể đáp ứng được yêu cầu để việc dạy và học đạt kết quả tốt

+ GV đều lựa chọn xây dựng hệ thống bài tập trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới và tiết ôn luyện kiến thức

Hình 1.6

+ Hệ thống bài tập được lựa chọn phong phú, đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, phương pháp giải bài tập cho HS đồng thời giúp HS phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong các giờ học ôn luyện

+ Trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới các GV đều sử dụng phương pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS bằng việc đưa ra các câu hỏi gợi ý trong tiến trình bài học

- Khó khăn:

+ Do không phải là các trường chuyên nên chương trình dành riêng cho bồi dưỡng chưa có dẫn đến thiếu tính hệ thống, thiếu tính liên thông trong toàn chương trình

+ Đa số các GV tham gia bồi dưỡng đều tự soạn, tự sưu tầm, tự hệ thống bài tập ôn luyện

+ Số lượng bài tập khá lớn nhưng thời gian GV và HS trao đổi trên lớp còn hạn chế

1.3.3.2 Tình hình học tập của HS

- Thuận lợi:

+ HS chăm ngoan, có tinh thần học tập

+ Đa số các em HS đều rất thông minh và say mê với môn học, có động cơ học tập tốt, chủ động trong làm việc

+ Trong quá trình giải bài tập luôn có những lập luận căn cứ rõ ràng, có

óc tò mò không muốn dừng lại ở mẫu có sẵn

+ Hoàn thành phần lớn các bài tập từ cơ bản đến nâng cao thầy cô giao

về nhà

- Khó khăn:

+ Một số HS còn gặp nhiều áp lực về kiến thức về thời gian học tập + HS chưa nắm vững hiện tượng vật lí và vận dụng toán học chưa thông thạo

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

- Khi xác định các lực tác dụng lên vật cần nghiên cứu HS thường bỏ sót tác dụng của lực nào đó hoặc đặt vào vật các lực không có thực, không do các vật khác tác dụng Ví dụ như khi giải bài toán cơ hệ gồm 2 vật liên kết không chặt với nhau thường bỏ sót phản lực hay lực ma sát do vật này tác dụng lên vật kia và ngược lại

- Do chưa đọc kĩ đề nên không phân tích được kết quả cuối cùng của hiện tượng, quá trình trong đề Ví dụ: Ở câu 1 đề kiểm tra số 1 HS thường

hiểu luôn rằng vật chuyển động với gia tốc -a thì vật đổi hướng và chuyển

động theo chiều ngược lại Nhưng theo tính toán thì sau thời điểm t0 vật sẽ chuyển động chậm dần đều theo chiều chuyển động ban đầu sau đó chuyển động nhanh dần đều theo chiều ngược lại

- Công cụ toán học còn hạn chế, giải toán chưa thành thạo nên nhiều khi HS gặp phải bế tắc khi đi tìm đáp số Ví dụ như ở câu 2 đề kiểm tra số 2 nhiều HS gặp lúng túng khi giải hệ phương trình 4 ẩn

- Nội dung kiến thức trừu tượng GV giảng dạy có tính hàn lâm không được kiểm chứng bằng thực nghiệm

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, chúng tôi đã trình bày một số cơ sở lí luận:

Cơ sở lí luận về BTVL, của việc soạn thảo hệ thống BT và hướng dẫn giải BTVL giúp HS nâng cao trình độ nắm vững tri thức

Thực trạng dạy học BTVL trong bồi dưỡng HSG chương “Động lực học chất điểm” ở các trường THPT không chuyên Từ đó phát hiện ra những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS trong khi nghiên cứu bài tập chương này mà chúng tôi quan tâm

Những luận điểm lí luận và thực tiễn trình bày chương này là cơ sở của việc soạn thảo hệ thống BT và tổ chức hướng dẫn giải nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong công tác bồi dưỡng HSG mà chúng tôi sẽ trình bày ở chương 2

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG BỒI DƯỠNG

HỌC SINH GIỎI BỘ MÔN VẬT LÍ 10 THPT

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 2.1.1 Vị trí, nhiệm vụ, nội dung của chương “Động lực học chất điểm”

Trong chương trình vật lý THPT, “Động lực học chất điểm” được xếp vào chương 2 sau chương “Động học chất điểm” Có thể coi chương này có nội dung cơ bản nhất của phần cơ học lớp 10 (gồm 4 chương: Động học chất điểm; Động lực học chất điểm; Tĩnh học vật rắn; Các định luật bảo toàn)

Nhiệm vụ chủ yếu của chương này nghiên cứu ba định luật Neutơn là những nguyên lý cơ bản, đặt nền móng cho sự phát triển của cơ học và các lực cơ học cùng với những ứng dụng quan trọng của chúng trong thực tiễn Ở chương này HS sẽ biết được nguyên nhân gây ra gia tốc chuyển động của vật

đó là do lực, và một số lực cơ học thường gặp

Về cơ bản, chương “Động lực học chất điểm” được giới thiệu một cách

đầy đủ gồm các nội dung chính sau:

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

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc và phân loại bài tập chương “Động lực học chất điểm”

2.1.2.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Động lực học chất điểm”

Qua việc nghiên cứu nội dung dạy học chương “Động lực học chất điểm” và biểu diễn bằng sơ đồ 2.1 cấu trúc logíc như sau:

Ba định luật Niu tơn

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương “Động lực học chất điểm”

Hình 2.1

α

m

M

2.1.2.2 Phân loại bài tập chương “Động lực học chất điểm”

* Dạng 1: Khảo sát chuyển động của vật

Ví dụ 1: Một cái nêm khối

lượng M đang đứng yên trên mặt

bàn nằm ngang Trên mặt nghiêng

của nêm hợp với mặt bàn một góc

 , người ta đặt một quả cầu đồng

chất khối lượng m (hình 2.1) Quả

cầu bắt đầu lăn không trượt dọc theo

đường dốc chính của mặt nghiêng của nêm Bỏ qua ma sát giữa nêm và mặt bàn, ma sát lăn giữa quả cầu và nêm Xác định gia tốc của nêm

Ví dụ 2: Từ đỉnh A của một mặt bàn phẳng nghiêng người ta thả một vật

có khối lượng m = 0,2kg trượt không ma sát không vận tốc đầu (hình 2.2) Cho AB=50cm; BC=100cm; AD=130cm; g = 10m/s2

a)Tính vận tốc của vật tại điểm B

b) Lấy gốc tọa độ tại C Chứng minh

rằng quỹ đạo của vật sau khi rời khỏi bàn là

một parabol Vật rơi cách chân bàn một đoạn

CE bằng bao nhiêu

Ví dụ 3: Cho cơ hệ như hình 2.3 Vật có

m = 500g Lò xo có độ cứng k = 10N/m và chiều dài tự

nhiên l 0 khi ván đứng yên Khi tấm ván chuyển động

thẳng đều theo phương ngang thì trục của lò xo tạo với

D

* Dạng 2: Khảo sát chuyển động của hệ vật

Ví dụ 1: Cho hệ vật như hình 2.4 Biết m1 = 1kg,m2 = 2kg Hệ số ma sát giữa hai vật và mặt phẳng ngang

nằm ngang, mặt nghiêng với góc β là

trơn nhẵn, mặt nghiêng với góc α thô

nhám có hệ số ma sát là  Trên đỉnh

nêm có gắn một ròng rọc nhỏ Một sợi dây nhẹ vắt qua ròng rọc, hai đầu nối với hai vật A và B có khối lượng bằng nhau (hình 2.5) Để hai vật đứng yên trên hai mặt nghiêng thì quan hệ giữa các góc nghiêng phải thoả mãn điều kiện gì?

Ví dụ 3: Cho hệ vật như hình 2.6,

biết k1= k2= 250 N/m; m1= m2= 200g; chiều

dài tự nhiên của mỗi lò xo là 36 cm Cho hệ

quay tròn với tần số f = 2Hz Tính chiều dài

của mỗi lò xo khi đó

* Phương pháp chung giải bài tập về động lực học:

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên các vật trong hệ vật cần nghiên cứu và biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ

Bước 3: Viết phương trình của định luật II Niutơn cho từng vật trong

hệ và chiếu lên các trục tọa độ đã chọn

Bước 4: Giải hệ phương trình có được để tìm ẩn

2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm”

2.1.3.1 Về kiến thức

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

- Phát biểu được định nghĩa lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hay làm vật

- Biết cách phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó

- Phát biểu được điều kiện cân bằng của chất điểm là muốn cho một chất điểm đứng yên cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng không   F F1 F2  F n  0

b Ba định luật Niu-tơn

- Định luật I Newton

+ Phát biểu được nội dung của định luật I Newton như sau: Nếu một

vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động

thẳng đều

+ Biết định luật I Newton còn được gọi là định luật quán tính và quán tính

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