Rèn luyện kỹ năng phân tích tổng hợp cho học sinh lớp 10 nâng cao qua hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh ====***==== Trần Thị thanh tâm rèn luyện kỹ năng phân tích tổng hợp cho học sinh lớp 10 nâng cao thông qua hệ thống bài tập chơng động lực học chất điểm Chuyên ngành: Lý luận và PPDH vật lý Mã số: 60.14.10 Luận văn thạc sĩ giáo dục học Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc Vinh 2009 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thế kỉ XXI, thế kỉ của trí tuệ sáng tạo. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ CNH – HĐH .Viễn cảnh cuộc sống tươi đẹp, nhưng cũng có nhiều thách thức đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo có những đổi mới căn bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với sự phát triển chung của thế giới và khu vực. Sự nghiệp Giáo dục và Đào tạo phải góp phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ. Định hướng chung về đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc điểm từng lớp và môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh. Nhiệm vụ của việc dạy học nói chung và dạy học bộ môn vật lí nói riêng là đào tạo nguồn nhân lực cho CHN – HĐH đất nước là đào tạo thế hệ trẻ thành những người vừa giỏi về lí thuyết và thành thạo về thực hành. Đổi mới sự nghiệp Giáo dục và Đào tạo phụ thuộc nhiều yếu tố, một yếu tố quan trọng là đổi mới phương pháp dạy học trong đó có phương pháp dạy học môn vật lí. Đáp ứng yêu cầu đổi mới của quá trình dạy học vật lí có thể dùng các phương tiện dạy học khác nhau. Bài tập vật lí là phương tiện dạy học thuộc nhóm các phương tiện thực hành, sử dụng nó hợp lí sẽ thực hiện được phương pháp dạy học tích cực. Trong lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề bài tập từ trước đến nay đã có rất nhiều công trình của các tác giả ở ngoài nước như L.I.Rêznicov, V.G.Razumôvxki…, ở Việt Nam Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (phương pháp giảng dạy vật lí ở các trường phổ thông, 2002), 2 Phạm Hữu Tòng (phương pháp dạy bài tập vật lí, 1989)… các tác giả này qua biên soạn giáo trình phương pháp giảng dạy vật lí ở trường phổ thông từng thời kỳ đã bổ sung hoàn chỉnh và nêu bật được tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học, cách phân loại bài tập vật lí, soạn thảo các hệ thống bài tâp vật lí nhằm củng cố, vận dụng kiến thức đã học và đề xuất những phương pháp giải bài tập, một số đề tài cụ thể của giáo trình vật lí phổ thông giúp ích rất nhiều cho giáo viên trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí. Hiện nay ở các trường THPT nhất là ở lớp đầu cấp (lớp 10) việc giải bài tập vật lí của học sinh còn nhiều hạn chế. Tại lớp cũng như thời gian tự học ở nhà học sinh chưa biết làm thế nào để giải quyết trọn vẹn một bài tập vật lí. Họ gặp phải nhiều vướng mắc, trong quá trình giải, họ thường liệt kê một cách không đầy đủ các công thức rồi kết hợp chúng lại một cách ngẫu nhiên để có đáp số. Cách giải như vậy hoàn toàn không thích hợp, kết quả nhận được không nêu bật lên được ý nghĩa vật lí. Chương “Động lực học chất điểm” thuộc phần cơ học trong sách giáo khoa vật lí 10 là rất khó, đòi hỏi học sinh phải có năng lực phân tích , tổng hợp một cách sâu sắc thì mới có thể nắm được nội dung chương trình. Việc vận dụng phương pháp phân tích - tổng hợp để giải bài tập vật lí chương “Động lực học chất điểm” sẽ mở cho các em một hướng giải bài tập linh hoạt hơn; trên cơ sở phân tích những dữ kiện đề ra, những đại lượng đã biết và những đại lượng chưa biết, phân tích những công thức đã học. Sau đó tổng hợp các dữ liệu và tìm ra hướng giải phù hợp, nhanh gọn. Hơn nữa trong những năm dạy học ở trường trung học phổ thông, bài tập vật lí là một đề tài mà tôi tâm đắc và có nhiều trăn trở. Xuất phát từ những lí do trên đây tôi chọn đề tài “Rèn luyện kỹ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh lớp 10 thông qua hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm”. 2. Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lượng dạy học chương “Động lực học chất điểm” nói riêng và dạy học phần cơ học lớp 10 nói chung thông qua việc hình thành cho học 3 sinh kỹ năng phân tích - tổng hợp khi giải bài tập vật lí chương “Động lực học chất điểm” ở lớp 10 THPT. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiêncứu: + Phát triển kỹ năng phân tích - tổng hợp trong dạy học vật lí khi sử dụng bài tập. + Học sinh lớp 10 THPT. - Phạm vi nghiên cứu: Dạy học phần “Động lực học chất điểm”, đặc biệt là bài tập của chương này theo hướng rèn luyện kỹ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh. 4.Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” một cách phong phú, đa dạng và đề xuất tiến trình, hướng dẫn học sinh hình thành kỹ năng phân tích - tổng hợp khi giải thì sẽ nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học chương này nói riêng và dạy học vật lí nói chung. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận khái niệm kỹ năng, kỹ năng phân tích - tổng hợp trong dạy học vật lí. - Bài tập vật lí, vai trò bài tập vật lí trong dạy học bộ môn. - Nghiên cứu nội dung kiến thức lý thuyết và xây dựng hệ thống bài tập phần “Động lực học chất điểm” trong chương trình vật lí phổ thông và các tài liệu tham khảo. - Đề xuất phương pháp giải bài tập phần “Động lực học chất điểm” theo định hướng của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của phương pháp giải bài tập mà đề tài đề xuất. 6. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4 - Nghiên cứu một số tài liệu, sách báo tham khảo có liên quan đến việc hình thành các kỹ năng tư duy cho học sinh trong dạy học vật lí. - Tìm hiểu cơ sở lý luận về việc giải bài tập vật lí đặc biệt chú ý đến vai trò và hiệu quả của việc giải bài tập vật lí theo hướng hình thành kỹ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh. - Điều tra thực tế tình hình dạy học chương “Động lực học chất điểm” ở các trường THPT. - Nghiên cứu nội dung kiến thức vật lí về chương “Động lực học chất điểm” * Nghiên cứu thực nghiệm - Sưu tầm, chọn lọc hệ thống bài tập hợp lí, đề xuất tiến trình hình thành kỹ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh khi giải hệ thống bài tập này. - Soạn thảo giáo án cho tiết học bài tập vật lí ở chương “Động lực học chất điểm” theo tiến trình trên. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. 7. Cấu trúc luận văn Luận văn có 3 phần: * Phần mở đầu (4 trang, từ trang 1 đến 4) * Phần nội dung (70 trang, từ trang 5 đến trang 75). Gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chương 2: Một số biện pháp hình thành kĩ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh lớp 10 nâng cao thông qua hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” Chương 3: Thực nghiệm sư phạm * Phần kết luận (2 trang, từ trang 76 đến trang 77) * Tài liệu tham khảo (2 trang, từ trang 78 đến trang 79) * Phụ lục 8. Đóng góp của luận văn * Về lý luận: Góp phần làm sáng tỏ nội dung “Rèn luyện kĩ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh” trong việc giải bài tập vật lí ở trường phổ thông. * Về thực tiễn 5 - Xây dựng được một số biện pháp “Hình thành kĩ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh” trong việc giải bài tập vật lí - Vận dụng một số biện pháp “Hình thành kĩ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh lớp 10 nâng cao thông qua hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. 1. Khái niệm kỹ năng 1.1.1. Khái niệm về kỹ năng Kỹ năng - khả năng vận dụng kiến thức (khái niệm, cách thức, phương pháp…) để giải quyết một nhiệm vụ mới. Bất cứ kỹ năng nào cũng dựa trên cơ sở lý thuyết. Cơ sở lý thuyết – đó là kiến thức. Kiến thức là kết quả của sự phản ánh. Sự vận dụng kiến thức để khám phá, biến đối chính là kỹ năng. Muốn kiến thức là cơ sở của kỹ năng thì kiến thức đó phải phản ánh đầy dủ thuộc tính bản chất, được thử thách trong thực tiễn và tồn tại trong ý thức với tư cách là công cụ của hành động. Vì thế hình thành kỹ năng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau đây: 1. Nội dung của bài tập, nhiệm vụ đặt ra được cụ thể hoá hay bị che phủ bởi những yếu tố phụ làm lệch hướng tư duy có ảnh hưởng đến sự hình thành kỹ năng. 2. Bài toán sẽ trở nên dễ dàng nếu học sinh biết gạt đi những yếu tố phụ mà nhận ra mối quan hệ giữa các đại lượng. 3. Tâm thế và thói quen. 4. Khả năng khái quát hoá nhìn đối tượng một cách toàn thể. 1.1.2. Hình thành kỹ năng Thực chất của sự hình thành kỹ năng là việc làm cho học sinh nắm vững một hệ thống các thao tác tư duy và thao tác thực hành nhằm làm sáng tỏ những thông tin chứa đựng trong bài tập, trong nhiệm vụ được giao và đối chiếu chúng với những yêu cầu cụ thể rồi tìm cách hành động thích hợp để giải quyết bài tập hay nhiệm vụ đó 1.2. Khái niệm kĩ năng phân tích 6 Kỹ năng phân tích là khả năng vận dụng kiến thức để phân chia cái toàn bộ (các sự vật, hiện tượng vật lí phức tạp) thành các yếu tố riêng lẻ (các bộ phận, các tính chất, các mối liên hệ) nhằm nhận thức các yếu tố riêng lẻ, xác định vị trí, vai trò, chức năng các yếu tố riêng lẻ trong cái toàn bộ. Trong việc giải bài tập vật lí, kỹ năng phân tích là kỹ năng nói về khả năng vận dụng kiến thức để phân chia một bài tập vật lí ra nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một bài tập nhỏ đơn giản và cả bài tập tạo thành một hệ thống gồm nhiều bài tập nhỏ. Để tìm ẩn số ta phải lần lượt đi giải các bài tập nhỏ đó. Và như vậy việc giải một bài tập phải bắt đầu từ ẩn số. 1.3. Khái niệm về kĩ năng tổng hợp Kỹ năng tổng hợp là kỹ năng nói về khả năng vận dụng kiến thức để liên kết các yếu tố riêng lẻ đã biết thành cái toàn bộ. Sản phẩm của sự tổng hợp không phải là cái toàn bộ lúc đầu nữa (trước khi phân tích) mà là cái toàn bộ đã được nhận thức tới các yếu tố, các mối liên hệ giữa các yếu tố trong sự thống nhất giữa chúng. Trong việc giải bài tập vật lí, kỹ năng tổng hợp là kỹ năng nói về khả năng vận dụng kiến thức để tìm hiểu và liên kết các dữ kiện. Nghĩa là việc giải một bài tập vật lí không bắt đầu từ ẩn số mà bắt đầu từ dữ kiện của bài toán để tính toán (hoặc lập luận) tiến dần đến ẩn số phải tìm. 1.4. Mối quan hệ giữa kĩ năng phân tích và kĩ năng tổng hợp Kỹ năng phân tích và kỹ năng tổng hợp là hai mặt của một quá trình tư duy thống nhất. Kỹ năng phân tích là cơ sở của kỹ năng tổng hợp, được tiến hành theo hướng dẫn tới kỹ năng tổng hợp. Kỹ năng tổng hợp diễn ra trên cơ sở kỹ năng phân tích. Kỹ năng phân tích và kỹ năng tổng hợp nhiều khi xen kẽ nhau. Kỹ năng phân tích càng sâu bao nhiêu thì kỹ năng tổng hợp càng trở nên đầy đủ bấy nhiêu, tri thức về sự vật, hiện tượng càng phong phú bấy nhiêu. 1.5. Các bước của phương pháp phân tích - tổng hợp Bước 1: Khảo sát đối tượng cần nhận thức (vật thể, quá trình, trạng thái) một cách toàn bộ. 7 Nếu đối tượng cần nhận thức là vật thể thì ta không chỉ khảo sát đối tượng ở hình thức bên ngoài của nó mà còn phải xem xét mục đích sử dụng và chức năng của đối tượng, dù rằng đối với một số vật thể học sinh đã biết về mục đích sử dụng chúng. Bước 2: Phân chia đối tượng nhận thức thành các yếu tố, các bộ phận, các tính chất, các mối liên hệ. Bước 3: Tách các yếu tố cơ bản (bản chất) ra khỏi các yếu tố không cơ bản (không bản chất). Bước 4: Tập hợp các yếu tố cơ bản (bản chất) thành một đối tượng trừu tượng. Ở bước này mối liên hệ giữa các yếu tố cơ bản (bản chất) đã làm rõ. Nếu đối tượng cần nhận thức là vật thể thì vẽ sơ đồ diễn tả hiệu quả phối hợp các yếu tố này. Bước 5: Khái quát hoá và tìm mối liên hệ có tính quy luật, rút ra quy luật hoạt động cho tất cả các đối tượng tương tự. Bước 6: Kiểm tra sự khái quát hoá trên các đối tượng cùng loại nhưng không thuộc các đối tượng đã nghiên cứu. Việc chỉ ra mục đích và chức năng của cái toàn bộ (ở bước 1) dẫn tới phải đi tìm các yếu tố cơ bản (bản chất) của cái toàn bộ (ở bước 2 và 3). Ở đây những yếu tố không cơ bản (không bản chất) cho việc thực hiện chức năng của cái toàn bộ cũng được nhận thức rõ. Các bước 5 và 6 có ý nghĩa lớn dối với việc thu nhận kiến thức. Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp không phải trường hợp nào cũng tiến hành đầy đủ các bước này. 1.6. Tác dụng của bài tập vật lí trong việc rèn luyện kĩ năng phân tích và tổng hợp Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học bộ môn vật lí có thể xem xét dưới góc độ của việc thực hiện các chức năng lý luận dạy học và việc thực hiện nhiệm vụ của dạy học bộ môn. 1.6.1. Bài tập vật lí trong các chức năng của lý luận dạy học + Chức năng thứ nhất của quá trình dạy học vật lí: Củng cố trình độ tri thức và kỹ năng xuất phát cho học sinh. Thực hiện chức năng này, giáo viên có 8 thể sử dụng nhiều phương tiện khác nhau. Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất có hiệu quả. Bằng cách giao cho học sinh giải những bài tập có nội dung và phương pháp gắn với nội dung và phương pháp của vấn đề sắp nghiên cứu, giáo viên có thể giúp học sinh nhớ lại, củng cố vững chắc nền tri thức đã học. Do đó họ sẽ vững vàng hơn khi bước vào tiếp thu bài mới. Hơn nữa khi thấy sự liên quan lôgíc giữa kỹ năng cũ với vấn đề mới, học sinh càng hứng thú hơn và sẵn sàng hơn trong việc tham gia xây dựng bài mới. Để củng cố trình độ xuất phát cho học sinh có thể kết hợp việc sử dụng phương tiện bài tập vật lí với các phương tiện thí nghiệm, các phương tiện nghe nhìn. Nhờ đó mà kiểm tra đánh giá và củng có trình độ tri thức lẫn kỹ năng thực hành thí nghiệm, kỹ năng quan sát, mô tả, giải thích các sự kiện, kỹ năng sử dụng đồ hoạ, sử dụng toán học, sử dụng ngôn ngữ của họ. + Chức năng thứ hai của quá trình dạy học vật lí là: Hình thành tri thức và kỹ năng mới cho học sinh. Để sử dụng phương tiện bài tập dạy những bài có nội dung và kỹ năng mới cho học sinh, đòi hỏi giáo viên phải đầu tư thời gian và sức lực, thoát li khỏi sự ràng buộc của sách giáo khoa, phải có sự sáng tạo lớn. Nếu làm được như vậy thì bài học sẽ rất sinh động, học sinh sẽ được huy động để tham gia tích cực vào hoạt động dạy học. Ngoài ra, những bài tập có nội dung và số liệu gắn với thực tế đời sống và sản xuất, những bài tập thí nghiệm, những bài tập ngắn gọn, những lời giải đưa đến sự ngạc nhiên mới mẻ cho học sinh, sẽ là phương tiện tạo được tình huống có vấn đề, kích thích được học sinh trong việc tham gia bài học mới. + Chức năng thứ ba của quá trình dạy học vật lí là: Ôn luyện và củng cố tri thức và kỹ năng vật lí cho học sinh. Ở đây bài tập vật lí là phương tiện để giáo viên giao cho học sinh những nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố các đường mòn liên hệ tạm thời của dây thần kinh trung ương về tri thức và kỹ năng vừa học ở lớp, để họ tập dượt việc tìm kiếm các mối liên hệ những kiến thức đã học và vận dụng chúng vào tình huống quen biết, quen biết có biến đổi và tình huống mới lạ. Như vậy, sau những bài học học sinh đều được giao những bài tập 9 nhất định. Mức độ phức tạp của bài tập sẽ được tăng lên. Số lượng bài tập cũng có thể tăng theo năng lực của học sinh. Nội dung các vấn đề cần phải ôn luyện cũng được giáo viên lựa chọn theo yêu cầu của chương trình, theo mức độ quan trọng của từng vấn đề trong chương trình. + Chức năng thứ tư của quá trình dạy học vật lí là: Tổng kết hệ thống hoá kiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình bộ môn. Các bài tập vật lí trong chức năng tổng kết và hệ thống hoá tri thức nên là những bài tập tổng hợp, không nên chỉ dùng các bài tập dưới dạng các câu hỏi lí thuyết vụn vặt và rời rạc. Tốt nhất là giao cho học sinh những bài tập vừa có tính sáng tạo vừa có tính tổng hợp. Và việc tổng kết, hệ thống hoá tri thức của một phần vật lí có thể được tiến hành dưới dạng tuần lễ bài học có định hướng thiết kế. Đây là vấn đề khá phức tạp, đòi hỏi sự gia công của giáo viên rất nhiều. + Chức năng thứ năm của quá trình dạy học vật lí: Kiểm tra, đánh giá trình độ và chất lượng tri thức và kỹ năng của học sinh. 1.6.2. Bài tập vật lí trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học bộ môn + Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức. Trong khi giải các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng; nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc ngoại vi ứng dụng của chúng. Các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau. Do vậy biểu hiện của chúng trong tự nhiên rất phức tạp. Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình. + Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới. + Giải bài tập vật lí rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát. Bài tập là một trong 10 . thành kỹ năng phân tích - tổng hợp cho học sinh khi giải hệ thống bài tập này. - Soạn thảo giáo án cho tiết học bài tập vật lí ở chương Động lực học chất điểm . tổng hợp cho học sinh lớp 10 thông qua hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm . 2. Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lượng dạy học chương Động lực