Xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học môn Vật lí lớp 10 THPT nhằm giúp HS nắm vững kiên thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Xác định hệ thống bài tập tối thiểu và đề ra cách sử dụng nó trong quá trình dạy học phần động lực học (ĐLH) ở lớp 10 THPT và chương trình chuyên, để giúp HS nắm vững những kiến thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua giải BTVL.

1 MỞ ĐẦU 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn nói nên tính cấp thiết của đề tài Nhân loại đang ở thế kỷ XXI - thế kỷ mà tri thức, kĩ năng của con người được coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Trong xã hội tương lai-xã hội dựa vào tri thức, nền giáo dục phải đào tạo ra những con người thông minh, trí tuệ phát triển, sáng tạo và giàu tính nhân văn. Muốn thực hiện tốt nhiệm vụ này, nhà trường phổ thông trước hết phải cung cấp cho học sinh (HS) hệ thống những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tế đất nước, thực tế địa phương về tự nhiên, xã hội, tư duy và hệ thống những kĩ năng, kĩ xảo tương ứng. Trong dạy học vật lí, có thể nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau. Thuộc số đó, giải bài tập vật lí (BTVL) với tư duy là một phương pháp dạy học được xác định từ lâu, có tác dụng rất tích cực đến việc giáo dục và phát triển HS, đồng thời cũng là thước đo thực chất, đúng đắn sự nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí của họ. Mặt khác, số lượng bài tập trong sách giáo khoa và trong các sách bài tập là rất nhiều. Điều này gây khó khăn cho nhiều GV trong việc lựa chọn bài tập ra cho HS. Vì vậy, cần phải có một sự lựa chọn, phân loại, sắp xếp lại các bài tập theo một hệ thống tối ưu phù hợp với chương trình cải cách giáo dục mới và thời gian dành cho HS ở lớp học cũng như ở nhà. Chính vì thế, việc triển khai đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học môn Vật lí lớp 10 THPT nhằm giúp HS nắm vững kiên thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề” là cực kì cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Xác định hệ thống bài tập tối thiểu và đề ra cách sử dụng nó trong quá trình dạy học phần động lực học (ĐLH) ở lớp 10 THPT và chương trình chuyên, để giúp HS nắm vững những kiến thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua giải BTVL. - Tăng cường ứng dụng CNTT trong dạy học, tăng tính tương tác giữa người dạy - người học - kiến thức cần chiếm lĩnh, chúng tôi thiết kế và xuất bản các chủ đề dưới dạng web, người sử dụng sẽ thấy rất tiện ích, có thể sử dụng dưới dạng offline hoặc online phù hợp với hệ thống hạ tầng cơ sở thông tin của các trường. Ngoài ra học sinh cũng như giáo viên có thể apply trên các máy tính cá nhân để tham khảo, luyện tập hoặc tự kiểm tra đánh giá kiến thức của mình. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và thời gian thực hiện của đề tài 3.1. Hoạt động của HS diện đại trà trong khi giải BTVL, của GV trong việc hướng dẫn hoạt động ấy. 3.2. Hệ thống bài tập phần ĐLH lớp 10 THPT. - Thời gian nghiên cứu đề tài: 07 tháng. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải BTVL, từ đó đề xuất một cách phân loại BTVL thích hợp và cách hướng dẫn HS tìm kiếm lời giải BTVL có hiệu quả. 4.2. Xác định một hệ thống bài tập phần ĐLH giúp HS thông qua giải nó mà nắm vững kiến thức cơ bản, rèn luyện được kĩ năng, kĩ xảo giải BTVL và phát triển được năng lực giải quyết vấn đề. 5. Giả thuyết khoa học Khi dạy học phần ĐLH lớp 10 THPT, nếu GV lựa chọn được hệ thống bài tập thích hợp và coi trọng việc hướng dẫn HS tự lực, tích cực hoạt động tư duy trong quá trinh giải BTVL thì chất lượng nắm vững kiến thức cơ bản của HS được nâng cao, đồng thời góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho họ. 6. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng là phân tích lí luận, thực nghiệm sư phạm kết hợp các phương pháp khác, như điều tra cơ bản bằng kiểm tra viết, quan sát, trò chuyện. Để đưa ra cách phân loại BTVL dựa vào hoạt động tư duy của HS trong quá trình tự lực giải quyết vấn đề và cách GV hướng dẫn họ giải bài tập, đề tài đã nghiên cứu những cơ sở lí luận về BTVL. Đồng thời, qua điều tra thực trạng nắm vững kiến thức của HS, xem xét thực tiễn sử dụng bài tập của GV, việc giải bài tập của HS mà đề xuất hệ thống bài tập và nêu ra cách sử dụng nó, cách hướng dẫn giải từng loại BTVL. 7. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo, đề tài được trình bày trong ba phần: Phần thứ nhất: Lí luận về bài tập vật lí Phần thứ hai: Lí thuyết và bài tập Phần thứ ba: Thực nghiệm sư phạm và kết luận 8. Kinh phí thực hiện đề tài Tổng kinh phí thực hiện nghiên cứu đề tài là 13 500 000đ (Mười ba triệu năm trăm nghìn đồng) 3 Phần thứ nhất LÍ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ 1. Định nghĩa BTVL Trong thực tiễn dạy học cũng như trong những tài liệu giảng dạy, các thuật ngữ “bài tập”, “bài tập vật lí” được sử dụng cùng những thuật ngữ “bài toán”, “bài toán vật lí”. Bài tập vật lí có ý nghĩa là bài tập vận dụng đơn giản 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 chưa có câu trả lời, hoặc chưa có cách giải quyết suy ra được từ những kiến thức cũ. Nhưng bên cạnh đó, trong một số tài liệu lí luận dạy học bộ môn, các tác giả lại chỉ dùng hoặc thuật ngữ “bài tập vật lí” hoặc thuật ngữ “bài toán vật lí” song song cùng cách hiểu chung: Giải bài tập (bài toán) vật lí là tập vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí, . đã học vào những vấn đề thực tế trong đời sống, trong lao động. Theo quan điểm dạy học hiện đại, trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới không phải HS thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc, mà chính họ cũng tập cách giải quyết đó: tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức mới (quan sát, phân tích hiện tượng, đo lường, so sánh, khái quát hoá, quy nạp, tìm các mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng .). Khi đó HS không chỉ đơn thuần là tập vận dụng kiến thức cũ mà tập cả tìm kiến thức mới. Do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần hay nặng về vận dụng kiến thức đã biết, nhiều GV đã sử dụng các bài tập chủ yếu để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cũ mà coi nhẹ việc rèn luyện kĩ năng tìm kiếm kiến thức mới, giải quyết vấn đề mới. Đồng thời các tác giả cũng nhấn mạnh: Nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng tích cực luôn 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 HS. 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, tìm kiếm kiến thức mới đều có mặt trong định nghĩa này. Vì thế, không nên phân biệt bài tập vật lí và bài toán vật lí. 2. Tác dụng của BTVL Giải BTVL là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được tiến hành nhiều nhất. Do vậy các BTVL có tác dụng cựa kì quan trọng trong việc hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và tìm tòi kiến thức cho HS. Chúng được sử dụng trong các tiết học theo các mục đích khác nhau: - Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn - Hình thành kiến thức mới (kể cả cung cấp các kiến thức thực tiễn). - Ôn tập những kiến thức đã học, củng cố những kiến thức cơ bản của bài giảng. - Phát triển tư duy vật lí. 4 - Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo; đặc biệt là giúp phát triển trình độ phát triển trí tuệ,làm bộc lộ những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó. - Giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. 3. Phân loại BTVL 3.1. Phân loại BTVL trong các tài liệu phương pháp giảng dạy Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí, các tác giả đã chia BTVL theo nhiều dấu hiệu (căn cứ, đặc điểm) khác nhau. Có thể tổng hợp các cách phân loại ấy trong bảng 1 dưới đây. Bảng 1. Phân loại BTVL trong các tài liệu phương pháp giảng dạy. 3.2. Hoạt động của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL 3.2.1. Hoạt động của HS khi giải bài tập vận dụng kiến thức Trước một bài tập nhằm vận dụng kiến thức, HS coi như được tra một nhiệm vụ phải giải quyết vấn đề nêu ra trong đầu bài (Đầu bài đã được cân nhắc sao cho với vốn kiến thức đã có, họ có thể giải quyết được). Các em ở trong tình huống giống như nhà nghiên cứu khoa học ứng dụng: Áp dụng một lí thuyết đã biết để giải quyết những vấn đề cụ thể trong kĩ thuật và sản xuất. Hoạt động của HS trong quá trình giải bài tập nhằm vận dụng kiến thức trải qua các giai đoạn chủ yếu sau: 1, Nghiên cứu đầu bài (Xác định rõ những điều kiện đã cho và nhiêmj vụ phải giải quyết): Đọc đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của các thuật ngữ mới, quan trọng; Nắm vững đâu là cái đã cho, cái phải tìm; Tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu quen dùng. 2, Nhận biết hiện tượng nêu lên trong bài tập thuộc lĩnh vực kiến thức nào đã học. Hoạt động này được thực hiện qua con đường tái hiện. Nếu không nhớ hoặc nhớ không đầy đủ, phải tra cứu tài liệu. 5 3, Xác định một hay nhiều mối quan hệ có thể có giữa cái đã cho và cái phải tìm biểu hiện ở những định nghĩa, quy tắc, định luật, .đã biết (chúng được coi là chân lí, được dùng làm tiền đề trong lập luận logic để giải quyết vấn đề). Lúc đầu chưa quen, HS phải liệt kê những mối quan hệ ấy. 4, Lựa chọn một trong những mối quan hệ kể trên và phác thảo cách thức đi từ mối quan hệ đó đến kết quả cần tìm. Lúc đầu thường là thử xuất phát từ một định nghĩa, quy tắc, định luật, .nào đó đã học chứa cái phải tìm và một vài cái đã cho. Hoạt động này được thực hiện dựa vào kinh nghiệm, sự nhạy bén cá nhân khi học lí thuyết hoặc theo mẫu mà GV đã giới thiệu. 5, Thực hiện các hành động như lập luận logic, biến đổi toán học, đo lường, đọc đồ thị, tra cứu các bảng số liệu, . để thiết lập được mối quan hệ tường minh giữa cái phải tìm và cái đã cho. Nhưng nếu không tìm được, phải xuất phát lại từ mối quan hệ khác giữa cái cho và cái tìm. 6, Trình bày lời giải tức là trình bày lập luận theo một trình tự tối ưu (chặt chẽ, hợp lí, gắn gọn) và gạt bỏ những chỗ quanh co gặp phải trong quá trình tìm kiếm lời giải. 3.2.2. Hoạt động của HS khi giải bài tập nhằm hình thành kiến thức mới Bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là bài tập mà sau khi giải nó, HS thu được những tính chất, quy tắc, định luật mới của sự vật, hiện tượng mà họ chưa biết. Cái chưa biết có thể không tìm được bằng lập luận logic, tính toán hay tra cứu bảng mà phải tìm ở chính thiên nhiên. Tuy vậy, những điều quan sát được trong thiên nhiên nhiều khi không trả lời trực tiếp cho câu hỏi của người nghiên cứu, mà phải thực hiện một chuỗi lập luận trung gian. Thí dụ, muốn tìm mối quan hệ giữa các lực tương tác giữa hai vật (hay giữa các gia tốc mà hai vật nhận được trong tương tác giữa chúng) thì cái quan sát được trực tiếp trong thiên nhiên không phải là lực hay gia tốc, mà là đường đi theo thời gian và số chỉ của cái cân. Mối quan hệ chỉ rút ra được trên cơ sở phải thực hiện một chuỗi suy luận từ những điều quan sát được đó. Trong khi nghiên cứu những tính chất, mối quan hệ mới của các sự vật hiện tượng cần phải áp dụng các phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên cứu vật lí như thực nghiệm, mô hình, tương tự, suy diễn lí thuyết. Nhưng dù áp dụng phương pháp nào, trong quá trình nghiên cứu của HS đều chứa đựng hai hoạt động sau: 1, Dùng suy luận logic hay biến đổi toán học để đi từ những tính chất, quan hệ bên trong đã biết của sự vật, hiện tượng đến những biểu hiện bên ngoài có thể quan sát, đo lường được trong thiên nhiên. Loại này giống như dự đoán hiện tượng như vận dụng kiến thức (trong đó, những suy luận chủ yếu thuộc loại diễn dịch). Hoặc ngược lại, từ những điều quan sát được suy ra những tính chất, mối quan hệ bên trong của sự vật, hiện tượng (chủ yếu suy luận thuộc loại quy nạp). 2, Quan sát, đo lường để thu thập tài liệu, tìm lời giải đáp ở thiên nhiên. Muốn vậy, phải có kiến thức về các phép đo cơ bản và kĩ năng thực hiện chúng ở mức độ cần 6 thiết, biết phân biệt những yếu tố chính, phụ của hiện tượng nghiên cứu. Từ những điều quan sát, người giải phải xác định được mối quan hệ nhân quả giữa hiện tượng và bản chất của nó, nghĩa là phải dùng phép quy nạp khoa học. Để chỉ ra các biện pháp phát triển tư duy sáng tạo khoa học cho HS trong việc tổ chức bài học vật lí, chu kì sáng tạo vật lí gồm các giai đoạn chủ yếu: Sự kiện mở đầu  Mô hình giả thuyết  Các hệ quả suy diễn logic từ mô hình  Thực nghiệm. Mục đích của bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là HS lĩnh hội được kinh nghiệm mà xã hội đã biết, được những vấn đề mà các nhà khoa học đã giải quyết. Bản chất của việc hình thành kiến thức mới bằng cách giải bài tập là trong mỗi trường hợp, phải tạo ra tình huống bắt buộc HS độc lập tìm cách giải quyết. Những tình huống như vậy không tự nhiên mà đến. Việc xây dựng được chúng là kết quả nghệ thuật sư phạm của GV, ở chỗ đề ra một hay một hệ thống bài tập làm cho HS: - Thực sự cảm thấy có một vướng mắc nào đó về lí thuyết hay thực tiễn. - Hiểu rõ được vấn đề chủ yếu do GV nêu ra hay diễn giải được vấn đề ấy. - Mong muốn giải quyết vấn đề đó. - Có khả năng giải quyết được. Trong số đó, yêu cầu đầu tiên khó thực hiện nhất. Hầu hết các bài tập gợi vấn đề trong hệ thống bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là do GV đề ra. Tiếp theo giai đoạn tạo ra tình huống gợi vấn đề của cả lớp. Thông thường, vấn đề phức tạp cần giải quyết trong bài tập chính được GV chia thành những vấn đề nhỏ, và được giải quyết trong các bài tập bộ phận. Và sau khi giải quyết các vấn đề nhỏ (các bài tập bộ phận), vấn đề chủ yếu mới được giải quyết. Giai đoạn cuối cùng là HS tự khái quát các kết quả từ việc giải các bài tập bộ phận để rút ra kết luận; GV chỉnh lí, bổ sung và chỉ ra kiến thức mới cần lĩnh hội. Như vậy, ở mức độ nhất định, quá trình giải quyết vấn đề, tìm kiếm lời giải bài tập rút ra kiến thức mới của HS giống như quá trình nghiên cứu của nhà khoa học cơ bản. HS không còn là cái “bình” để nhồi nhét kiến thức vào,mà nổi lên như là “người nghiên cứu” tự lực tìm cách giải quyết các vấn đề học tập xuất hiện từ những tình huống gợi vấn đề. Còn GV đóng vai trò làm sáng tỏ tình huống ấy, tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của HS bằng cách đề ra hệ thống bài tập, giúp rút ra kiến thức mới cần chiếm lĩnh. Cần lưu ý rằng bản thân phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên cứu vật lí là một sự định hướng khái quát cao trong việc giải bài tập. đề tài không đề cập đến việc rèn luyện các phương pháp ấy cho HS, mà chỉ chú ý tới việc rèn luyện họ hoạt động giải BTVL theo hai loại hình phổ biến trong nhiều tiết học nghiên cứu tài liệu mới, mà dù áp dụng phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên cứu vật lí nào cũng diễn ra hai hoạt động này. Mặt khác có vô số vấn đề mà bản thân HS không thể giải quyết được (Xây dựng phương trình chuyển động của một vật có khối lượng biến đổi, đo áp suất ánh sáng .). Chúng tôi cũng chỉ quan tâm đến các vấn đề mà HS có thể tự lực giải quyết được trong khả năng cho phép. 7 3.3. Một cách phân loại BTVL dựa vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải. Khái niệm bài tập cơ bản, bài tập phức hợp. 3.3.1. Một cách phân loại khác về BTVL. Việc xem xét hoạt động tư duy của HS diễn ra trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL nhằm vận dụng kiến thức đã biết cũng như hình thành kiến thức mới dẫn đến nhận xét: Việc tìm lời giải mỗi BTVL, về thực chất gồm hai giai đoạn chủ yếu là định hướng hoạt động giải và thực hiện các hoạt động (Xây dựng các lập luận chặt chẽ) theo định hướng lúc đầu. Cũng có thể kể thêm giai đoạn thứ ba là kiểm tra, đánh giá quá trình thực hiện các hành động theo định hướng ban đầu. Tuy nhiên qua giải nhiều bài tập, việc kiểm tra nhanh chóng được tự động hoá. Một đặc điểm của tư duy khoa học là biết phương pháp hoạt động trước khi hành động, khiến cho hành động không mang tính chất mò mẫm. 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 thể có giữa cái đã cho, cái phải tìm và phác thảo cách thức, trình tự công việc phải làm có triển vọng nhất để đi đến kết quả tránh khỏi sự mò mẫm, may rủi theo kiểu thử và sai. Phần này giữ vai trò quyết định đến sự thành công của việc giải BTVL. Kết thúc giai đoạn xây dựng lập luận chặt chẽ theo định hướng ban đầu là xác lập được mối quan hệ tường minh giữa cái phải tìm và cái đã cho. Có bài tập chỉ cần một lần lập luận logic khi áp dụng một công thức, một quy tắc, một định luật, .là đã rút ra được lời giải. Những kiến thức được áp dụng đó không thể do HS nghĩ ra được mà chỉ tái nhận, tái hiện. Có bài tập mà để giải nó, phải thực hiện một chuỗi suy luận hay biến đổi toán học. Với loại này, thông thường không xác định được ngay mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa cái cho và cái tìm, mà chỉ xác định được mối quan hệ giữa cái tìm và cái trung gian không cho trong đầu bài và giữa cái trung gian với cái cho. Cái trung gian tuy không phải là cái cho, cái tìm nhưng cần thiết phải đưa thêm vào như ẩn số phụ để làm “cầu nối” giữa cái cho và cái tìm. Các mối quan hệ này cũng tuân theo những định nghĩa, quy tắc, định luật vật lí đã biết. Từ tập hợp các mối quan hệ trên, người giải sẽ rút ra được mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa chỉ cái phải tìm và cái đã cho - nghĩa là tìm được lời giải bài tập. Có nhiều con đường qua những cái trung gian để đi đến kết quả cuối cùng tuỳ thuộc nội dung bài tập và trình độ người giải. Đối với việc dạy học ở trường phổ thông hiện nay, vấn đề quan trọng là làm sao đa số HS chắc chắn tìm được cách giải. Loại BTVL mà để tìm được lời giải nó chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa những cái đã cho và một cái phải tìm dựa vào một kiến thức cơ bản mới học (vào một tính chất, một mối quan hệ, một phương pháp hoạt động mới) mà HS chỉ tái nhận, tái hiện chứ không thể tự tạo ra được gọi là bài tập cơ bản (BTCB). Kiến thức vật lí cơ bản mà HS mới học là kiến thức chứa đựng một quan hệ mới về mặt định tính hay định lượng giữa các đại lượng vật lí, hoặc chứa đựng một quan hệ mới giữa các đặc điểm định tính, định lượng của cùng một đại lượng vật lí, hoặc là một biện pháp, phương pháp giải quyết mới. Chẳng hạn các công thức của 8 chuyển động biến đổi đều có chứa tường minh thời gian cho phép đủ giải các bài tập động học. Từ chúng, có thể rút ra công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và đường đi không chứa thời gian. Công thức này chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đại lượng đã biết (gia tốc, vận tốc, đường đi) nên là kiến thức cơ bản, mới đối với HS. Tương tự, phương trình trạng thái của khí lí tưởng được rút ra từ định luật thực nghiệm Boyle- Mariotte và Charles đã biết cũng là kiến thức mới, cơ bản vì nó chứa đựng mối quan hệ mới giữa ba thông số trạng thái (nhiệt độ, thể tích, áp suất) của một lượng khí xác định. Còn các BTVL mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi các lập luận logic, biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa những cái cho, cái tìm với những cái trung gian không cho trong đầu bài gọi là bài tập phức hợp (BTPH). Việc xác lập một mối quan hệ trung gian đó là một BTCB. Và do đó, muốn giải được một BTPH, buộc phải giải thành thạo các BTCB, ngoài ra còn phải biết cách phân tích BTPH để quy nó về các BTCB đã biết. Tóm lại, căn cứ vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải BTVL, có thể phân nó làm hai loại: BTCB, BTPH. 3.3.2. Đặc điểm của BTCB và BTPH - BTCB là một khái niệm tương đối với mỗi một kiến thức cơ bản về vật lí mà HS mới học. Chẳng hạn, ngay sau khi HS lớp 10 vừa nghiên cứu Định luật II Newton, bài tập đòi hỏi tính gia tốc của một vật khi biết khối lượng của vật và độ lớn của hợp lực tác dụng lên nó là BTCB về kiến thức cơ bản này. Dù rằng trong bài tập ấy, hợp lực là một kiến thức cơ bản nhưng HS đã biết từ trước. Như vậy, khi nói đến BTCB về một kiến thức nào đó là chỉ nói đến yếu tố mới cần vận dụng trong việc giải một bài tập mà trước khi học kiến thức ấy, HS không thể nghĩ ra được. - Theo mục đích nhận thức của bài tập, có thể phân nó thành hai loại: Vận dụng kiến thức đã biết; Tìm kiếm thông tin ở tự nhiên. Dựa vào đặc điểm hoạt động tư duy của HS, lại có thể chia từng loại BTCB thành nhiều kiểu, phân kiểu khác nhau: 1, BTCB vận dụng kiến thức đã học bao gồm hai kiểu bài tập dự đoán hiện tượng và giải thích hiện tượng. Hai kiểu này lại được chia thành các phân kiểu khác: Lập luận logic; Thực hiện các phép biến đổi toán học; Sử dụng đồ thị; Đo lường các đại lượng vật lí; Có nội dung lí thuyết; Có nội dung thực tế. 2. BTCB tìm kiếm thông tin ở tự nhiên - Quan sát; - Phân tích một hiện tượng phức tạp ra những hiện tượng đơn giản; - Tác động vào tự nhiên để tìm những điều kiện chi phối hiện tượng và khống chế nó; - Tìm những mối quan hệ giữa những cái đo được, quan sát được để xác lập những tính chất, những mối quan hệ bên trong của sự vật, hiện tượng biểu thị bằng các đại lượng, quy tắc, định luật vật lí; 9 - Xác lập mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng, đại lượng vật lí. Để giải BTPH, cần sử dụng một chuỗi lập luận logic, nhiều công thức và biểu thức toán học, nhiều phương tiện khác nhau (thí nghiệm, tính toán, đồ thị suy luận, .). Vì thế có thể quy một BTPH về các kiểu, phân kiểu BTCB trên. Có thể dẫn ra sau đây vài kiểu BTCB cụ thể. Bất kì loại BTVL nào - dù là BTCB hay BTPH - khi giải cũng phải phân tích hiện tượng nêu lên trong bài tập. Nghĩa là phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài mà vận dụng kiến thức đã biết để xem xét hiện tượng ấy thuộc loại hiện tượng nào đã học, tuân theo những quy luật nào đã biết. Nói cách khác, người giải phải sử dụng lập luận logic để tìm ra quy tắc, định luật, công thức, phương trình để sau đó mới tính toán, đo lường, .Như vậy trong mỗi bài tập theo hình thức logic đều có yêu cầu hoặc là dự đoán hiện tượng (từ những tiền đề khái quát - quy tắc, định luật, . đã biết, rút ra kết luận trong những điều kiện cụ thể của bài tập), hoặc giải thích hiện tượng (chỉ ra nguyên nhân của hiện tượng nêu trong bài tập ở các quy tắc, định luật vật lí, . đã học). 4. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL 4.1. Khái niệm về kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí Theo lí luận dạy học, kiến thức được hiểu là quá trình nhận thức bao gồm “ một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng của các biểu tượng và khái niệm lĩnh hội được, được giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo khi có những đòi hỏi tương ứng”. Những kiến thức vật lí có thể được chia làm các nhóm: 1) Khái niệm (hiện tượng, đại lượng vật lí); 2)Định luật, nguyên lí; 3) Thuyết; 4) Phương pháp nghiên cứu; 5) Ứng dụng trong sản xuất, đời sống. Những kĩ năng cơ bản về vật lí được chia thành các nhóm: 1) Quan sát, đo lường, sử dụng các dụng cụ và máy đo phổ biến; 2) Giải BTVL; 3)Vận dụng các kiến thức vật lí để giải thích những hiện tượng đơn giản, những ứng dụng phổ biến của vật lí trong sản xuất và đời sống; 4) Sử dụng các thao tác tư suy logic và các phương pháp nhận thức vật lí. Những kĩ xảo chủ yếu đối với vật lí chia làm hai nhóm: 1) Thực nghiệm; 2) Áp dụng các phương pháp toán học và các phương tiện phụ trợ. Trong K.liberse đã nêu các kĩ xảo thuộc từng nhóm này. 4.2. Các mức độ nắm kiến thức. 4.2.1. Khái niệm nắm vững kiến thức. Một trong những nhiệm vụ chủ yếu nhất của dạy học là đảm bảo cho HS nắm vững những kiến thức dạy ở trường. V.I. Lênin đã từng nhấn mạnh: Cần phải nói đến không phải một sự nắm vững kiến thức một cách máy móc, hình thức mà là một sự nắm vững sáng tạo, khi mà những kiến thức thu nhận được cải biến trong ý thức con người. Với sự nắm vững như thế, các kiến thức tạo thành một hệ thống nhất định, có thể vận dụng vào thực tế. 10 Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại diên của nó, xác định được vị trí, tác dụng của kiến thức ấy trong hệ thống kiến thức cơ bản đã tiếp thu từ trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng được nó vào thực tiễn. 4.2.2. Các mức độ nắm vững kiến thức Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở ba mức độ: biết, hiểu, vận dụng được. - Biết một kiến thức nào đó nghĩa là nhận ra được nó, phân biệt được nó với các kiến thức khác, kể lại được nội hàm của nó một cách chính xác. Đây là mức độ tối thiểu HS cần đạt được trong học tập. - Hiểu một kiến thức là gắn được kiến thức ấy vào những kiến thức đã biết, đưa được nó vào trong hệ thống vốn kinh nghiệm của bản thân. Nói cách khác, hiểu một kiến thức là nêu đúng nội hàm và ngoại diên của nó, xác lập được mối quan hệ giữa nó với hệ thống kiến thức khác và vận dụng được trực tiếp kiến thức ấy vào những tình huống quan thuộc dẫn đến có khả năng vận dụng nó một cách linh hoạt, sáng tạo. - Vận dụng kiến thức ấy vào việc giải quyết các nhiệm vụ của thực tiễn nghĩa là phải tìm được kiến thức thích hợp trong vốn kiến thức đã có để giải quyết một nhiệm vụ mới. Nhờ vận dụng mà kiến thức được nắm vững một cách thực sự. Chính trong lúc vận dụng , qúa trình nắm vững kiến thức thêm sâu sắc, càng làm cho những nét bản chất, mới của kiến thức được bộc lộ; càng làm cho quá trình nắm kiến thức thêm tự giác, sáng tạo; làm cho giữa kiến thức lí thuyết và kiến thức thực tiễn có mối liên hệ bên trong sâu sắc. Ngoài ra trong khi vận dụng kiến thức, những thao tác tư duy được trau dồi, củng cố và một số kĩ năng, kĩ xảo được hình thành, hứng thú học tập của HS được nâng cao. Trong dạy học, kiến thức vật lí của HS được phân biệt bằng những dấu hiệu chất lượng xác định. Đó là các dấu hiệu: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và tính áp dụng được của kiến thức. 4.3. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL Để đảm bảo cho HS nắm được kiến thức vật lí một cách chắc chắn, cần phải hình thành cho họ kĩ năng, kĩ xảo không chỉ vận dụng mà cả chiếm lĩnh kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau. Trong số đó, việc “giải nhiều bài tập, nhiều loại bài tập được sắp xếp có hệ thống từ dễ đến khó là hình thức luyện tập được tiến hành nhiều nhất, do đó có tác dụng quan trọng trong việc hình thành kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vật lí của học sinh”. Nếu hiểu thưo nghĩa rộng thì quá trình học tập là quá trình liên tiếp giải các bài tập. Bởi vậy, kiến thức sẽ được HS hoàn toàn nắm vững nếu như họ tự lực, tích cực vận dụng linh hoạt, thành thạo kiến thức ấy để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau. Chất lượng nắm vững từng kiến thức bước đầu thể hiện ở chất lượng giải các BTCB về một đề tài, chương, phần của chương trình phản ánh chất lượng nắm vững những kiến thức và các mối quan hệ của chúng trong đề tài, chương, phần đó với nhau và vận dụng chúng trong những tình huống phức tạp, mới. [...]... làm năng lực tái tạo và năng lực sáng tạo), theo sự chuyên môn hoá (gồm năng lực chung và năng lực riêng) 5.2 Mối quan hệ giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Có một mối quan hệ bền chặt giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Muốn phát triển năng lực, phải nắm vững. .. Muốn phát triển năng lực, phải nắm vững và vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích luỹ được về một lĩnh vực hoạt động nhất định Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được dễ dàng và nhanh chóng hơn 11 Phần thứ hai LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM - LỚP 10 THPT CHỦ ĐỀ 1 CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN A LÍ THUYẾT 1 Định luật I Niu-tơn không chỉ...5 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của HS 5.1 Khái niệm về năng lực Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó: 1) là sự khác biệt các thuộc tính tâm lí cá nhân, làm cho người này khác người kia; 2) chỉ là sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó; 3) được hình thành và phát triển trong... trình hoạt động của cá nhân Các nhà tâm lí học thường chia năng lực thành ba mức độ phát triển: năng lực, tài năng, thiên tài Trong đó, năng lực vừa là danh từ chung nhất, vừa chỉ mức độ nhất định biểu thị sự hoàn thành có kết quả một hoạt động nào đó và chúng tôi cũng chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS Có hai cách phổ biến phân loại năng lực: theo mức độ phản ánh (năng lực được... nguyên lí độc lập của tác dụng để có cơ sở xét các vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực Cũng từ nguyên lí này, ta xét đến trường hợp vật chịu tác dụng của một hệ lực có hợp lực bằng 0 (hệ lực cân bằng) Trong trường hợp này, vật sẽ có “hàng vi” giống như là vật cô lập, tức là đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều 12 Dưới tác dụng của một hệ lực cân bằng, vật có thể đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều... chuyển động tịnh tiến, ta dời các lực ma sát này về một điểm của vật, là trọng tâm của vật + Ta chỉ dùng biểu thức cho lực ma sát nghỉ là  t N chỉ khi nào vật sắp sửa chuyển động 35 B BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1 Một vật khối lượng m = 2 kg đặt trên mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát giữa vật và bàn là  = 0,25 Tác dụng lên vật một lực F song song với mặt bàn Cho g = 10 m/s2 Tính gia tốc chuyển động của vật trong... hút giữa chúng Bài giải: Lực hút giữa Trái Đất và Mặt Trăng: F  G M.m 6, 68 .10 11.74 .102 1.6 .10 24   2 .10 20 N 2 6 r2  384  10 Bài 2 Khoảng cách trung bình giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng bằng 60 lần bán kính Trái Đất Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn Trái Đất 81 lần Tại điểm nào trên đường nối tâm của chúng, lực hút của Trái Đất và Mặt Trăng lên một vật bằng nhau? Bài giải: Gọi d và d’ lần lượt... tác dụng lên vật nhỏ m Trên đường nối tâm hai hình cầu, cách tâm hình cầu lớn một khoảng d, như hình vẽ Biết khi chưa khoét quả cầu có khối lượng M Bài giải: d m R Gọi F là lực hút (lực hấp dẫn) giữa quả cầu rỗng (đã bị khoét) với vật m F1 là lực hút (lực hấp dẫn) giữa quả cầu đặc với vật m và V là thể tích của nó F2 là lực hút (lực hấp dẫn) giữa vật m và phần quả cầu nhỏ (phần bị khoét) và V ' là thể... v 01 Bài 4 Hai khối hình hộp khối lượng m1 = 3 kg, m2 = 2 kg đặt tiếp xúc nhau trên một mặt phẳng ngang không F m1 m2 ma sát Tác dụng lực F nằm ngang lên khối m1 như hình vẽ, F = 6 N a) Phân tích các lực tác dụng lên mỗi vật b) Tính gia tốc chuyển động của các vật và lực tương tác giữa hai vật Bài giải: a) Lực tác dụng: - Lực tác dụng lên m1: trọng lực P1 , phản lực của mặt sàn N1 , lực đẩy F , lực. .. (1) và (2): G  4 2 T2 (2) mM 4 2 T 2 4 2  mr  const ; 3 r2 T R GM 20 2 ), ta T Ghi chú: Công thức của định luật Kepler thứ ba có thể áp dụng cho một vật thể chuyển động đều xung quanh một vật khác do lực hấp dẫn, không nhất thiết phải là hành tinh của hệ Mặt Trời B BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1 Mặt Trăng và Trái Đất có khối lượng lần lượt là 7,2 .102 2 kg và 6 .102 4 kg ở cách nhau 384000 km Tính lực . mới và thời gian dành cho HS ở lớp học cũng như ở nhà. Chính vì thế, việc triển khai đề tài Xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học môn Vật lí lớp 10. 10 THPT nhằm giúp HS nắm vững kiên thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề là cực kì cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và