8. Cấu trúc luận văn
2.2.3. Sử dụng BTST trong dạy học chương " Cơ học " Vật lí 8 THCS
2.2.3.1. Những biện pháp sư phạm cần thiết trong tiến trình sử dụng BTST vào dạy học
- Tạo ra môi trường học tập kích thích tính tự lực, sáng tạo của học sinh trong học tập
Để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS, người giáo viên phải có tư duy nhạy
bén, linh hoạt, biết tổ chức giờ dạy với không khí lớp học thật sôi nổi, thoải mái nhưng nghiêm túc để lớp học là nơi mỗi học sinh luôn muốn bộc lộ những cách
nghĩ " khác thường " của mình. Đã từ lâu, HS quen thụ động, ít tự lực suy nghĩ nên
lúc đầu khi giải BTST, HS thường rụt rè, lúng túng, chậm chạp và hay phạm sai lầm
khi thực hiện các hoạt động học tập.
GV cần phải biết chờ đợi, động viên, giúp đỡ và tổ chức lớp học sao cho các
HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêng mình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề chứ không chỉ chờ sự phán xét của GV. GV nên khắc phục tâm lí sợ
mất thời gian. Thời gian một tiết học chỉ có 45 phút, GV thường thuyết trình, giải
thích là chủ yếu, thời gian còn lại dành cho HS làm việc tự lực và phát biểu là quá ít. Cần phải kiên quyết dành nhiều thời gian cho HS phát biểu, thảo luận. Dần dần,
HS sẽ chủ động hơn, tự lực hơn trong các hoạt động học tập. Mặt khác, tốc độ tư
duy sẽ tăng lên, HS sẽ mạnh dạn trình bày ý tưởng của mình, từ đó thúc đẩy tốc độ
giải quyết vấn đề của tiết học.
Thực tế cho thấy : Đa số GV khi bước vào lớp đều nghiêm nghị mở sổ điểm
kiểm tra bài cũ. Lúc đó cả lớp yên lặng và hầu hết các em ở trong trạng thái lo sợ, căng thẳng. Nếu GV bước vào lớp và nở một nụ cười với HS thì chắc rằng lớp học
sẽ bớt căng thẳng. Hơn nữa, GV có thể linh hoạt kiểm tra bài cũ trong khi dạy bài mới hoặc khi giải bài tập ở giữa và cuối tiết học. Như vậy giờ học sẽ không bị nhàm chán, không khí học tập sẽ chuyển dích theo hướng tích cực. HS sẽ tham gia vào các hoạt động một cách tự nhiên, không gò ép, bắt buộc, từ đó tâm lí của HS được
Ngoài ra, GV nên khích lệ HS nếu các em làm đúng bằng cách ghi điểm tốt, khen thưởng trước lớp.
- Tạo ra nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò ham hiểu biết của HS, đặt HS vào tình huống có vấn đề
Tư duy chỉ thực sự bắt đầu xuất hiện trong đầu HS khi có sự xuất hiện của
mâu thuẫn. Mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới cần giải
quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó. Lúc đó, HS vừa căng thẳng vừa hưng phấn khát khao vượt qua khó khăn để giải
quyết được mâu thuẫn. Ta nói rằng HS được đặt vào tình huống có vấn đề như tình huống lựa chọn, tình huống bế tắc, tình huống lạ, ngạc nhiên bất ngờ, . . .
GV nên lựa chọn những tình huống gần gũi với thực tế cuộc sống để HS
nhận thấy mâu thuẫn là cần thiết giải quyết. HS thường xuyên tham gia vào giải
quyết những mâu thuẫn nhận thức sẽ tạo ra thói quen. lòng ham thích hoạt động trí
óc có chiều sâu, làm tăng tính tự giác, tự lực khám phá của HS.
- GV phải hiểu rõ mục đích của việc định hướng HS giải BTST
Khi định hướng HS giải bài tập sáng tạo, các câu định hướng của GV bao gồm câu định hướng tư duy lôgic và định hướng TDST. Khi định hướng TDST, GV
phải hệ thống lại một hay một số "tình huống" cần giải quyết trong mỗi BTST để đặt câu hỏi gợi ý cho phù hợp. Đây là mấu chốt của vấn đề nên GV phải nhấn mạnh để "tình huống " trở nên nổi bật, để thông qua đó, bước đầu HS học được cách làm việc khoa học, sáng tạo khoa học theo các NTST của TRIZ và các phương pháp
nhận thức vật lí.
Dạy cho HS phương pháp nhận thức khoa học tách rời khỏi quá trình nghiên cứu chính môn học đó là việc làm rất ít hiệu quả. Chính quá trình hướng dẫn HS
giải cá BTST đã giúp các em khái quát hóa trình tự các giai đoạn của mỗi phương
pháp nhận thức khoa học trong dạy học vật lí như : Phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình.
- Sử dụng tư duy tập thể kích thích sáng tạo
Rõ ràng khi làm việc theo nhóm với người lãnh đạo là trưởng nhóm các
thành viên sẽ giảm bớt cảm giác sợ sai hơn khi đứng trước lớp với người lãnh đạo
là GV nên các em sẽ dễ phát ý tưởng. Mặt khác khi có một bạn phát ý tưởng, các HS khác sẽ phân tích đánh giá để nhận định về ý tưởng của bạn. Đồng thời nhờ trí
nhớ, HS có thể liên hệ kiến thức mà người phát ý tưởng trong nhóm vừa nêu để tự
mình đưa ra ý tưởng mới có giá trị.
Có nhiều ý tưởng được đưa ra thì việc chọn lựa được một ý tưởng phù hợp
và khả thi sẽ dễ dàng hơn. Khi đó, con đường giải quyết vấn đề sẽ rộng mở, đem lại
niềm hy vọng kích thích HS tiếp tục sáng tạo để tìm ra lời giải cho bài toán.
2.2.3.2. Hướng dẫn HS giải BTST nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học
sinh
Khi giải BTST, HS sẽ đứng trước vấn đề mới và các em sẽ phải giải quyết để
thu nhận, vận dụng kiến thức mới. Do đó, họ giống như nhà khoa học phát minh,
sáng chế ra một kiến thức hay một sản phẩm mới có ích cho nhân loại.
Khi khảo sát chu trình sáng tạo khoa học, chúng ta biết rằng hai giai đoạn khó khăn hơn cả đòi hỏi sự sáng tạo là giai đoạn từ sự kiện khởi đầu đến việc xây
dựng mô hình giả thuyết trừu tượng và giai đoạn chuyển từ tiên đề lí thuyết và những quy luật nhất định của những hiện tượng sang việc kiểm tra bằng thực
nghiệm. Tư duy học sinh khi giải BTST cũng trải qua các giai đoạn trong chu trình sáng tạo khoa học.
Vậy nên bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh ta cần chú ý bồi dưỡng các năng lực :
- Phát hiện được vấn đề mới và nêu được dự đoán có căn cứ (nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ khác nhau, phát hiện được vấn đề mà cá nhân có nhu cầu giải
quyết).
- Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề (đề xuất được phương án thí
- Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp nhằm lựa chọn được
giải pháp tối ưu để giải bài tập hoặc giải quyết vấn đề đặt ra trong bài toán.
- Thực hiện thành công theo phương án hoặc giải pháp đã lựa chọn hoặc có
cải tiến so với mô hình đã xây dựng.
Khi hướng dẫn học sinh giải các BTST, chúng ta vẫn thực hiện các bước cơ
bản để hướng dẫn HS khi giải bài tập vật lí. Các bước cơ bản gồm :
Bước 1- Nghiên cứu kĩ đầu bài (giải thích thuật ngữ, các dữ kiện, các hình vẽ
kèm theo các dữ kiện (nếu cần) . . . )
Bước 2- Xác định kiến thức lí thuyết nào phục vụ cho việc giải bài tập nào
đó ( phần nào, chương nào, kiến thức nào . . . )
Bước 3- Xác định cụ thể hơn công thức nào, định luật nào, quy tắc nào ?
Bước 4- Tiến hành giải bài toán. Trong giai đoạn này cần đặc biệt lưu ý học
sinh sử dụng các kiến thức, các quy tắc... ở dạng cơ bản nhất. Bước 5- Biện luận, nhận xét kết quả.
Tuy nhiên với loại BTST ta cần đặc biệt chú ý đến một số khí cạnh sau :
- Các bài tập thể hiện sự sáng tạo rõ nhất là các bài tập thiết kế, các bài tập có
lời giải độc đáo sáng tạo. Khi hướng dẫn học sinh giải các bài tập về thiết kế cần
chú ý rằng chỉ sau khi học sinh hình dung ra được quá trình đó, các em mới có thể
suy nghĩ đến việc sử dụng các kiến thức nào để phục vụ cho công việc thiết kế hoặc
giải thích các nguyên lí hoạt động của cơ cấu đó.
- Trong các bài tập nghiên cứu, mặc dù học sinh vẫn phải dùng các kiến thức
lí thuyết cơ bản mà các em đã có, nhưng trong đại bộ phận các bài tập này, các kiến
thức cơ bản đó không thể hiện ra một cách rõ ràng, mà thường "ẩn" sau các kiến
thức cơ bản đó.
Dưới đây chúng tôi sẽ trình bày một số gợi ý mang tính hướng dẫn trong quá trình dẫn dắt học sinh giải các bài tập sáng tạo để làm thí dụ :
Loại bài tập nghiên cứu (từ bài 1 đến bài 3)
Đây là loại bài tập đòi hỏi sự sáng tạo, mang tính khảo sát nghiên cứu. Tất
dù được trang bị đầy đủ kiến thức để làm bài tập nhưng để giải bài tập này học sinh
phải tư duy sáng tạo mới có thể làm được.
Bài 1.
Phân tích bài toán :
Các em học sinh đã biết các dây cao su luôn có sự biến dạng khi ta kéo dãn
dây. Khi đó ở dây cao su sẽ xuất hiện lực đàn hồi mà các em đã học ở lớp 6. Khi các
em tác dụng lực kéo lớn vào dây cao su thì ở dây cao su cũng xuất hiện lực đàn hồi
lớn. Trong thực tế, học sinh có thể đã gặp tình huống khi kéo mạnh dây cao su sẽ bị đứt.
Hướng dẫn
- Khi tăng dần lực kéo tác dụng vào dây cao su thì nó sẽ dãn dần ra. Khi đó
thì Δl tỉ lệ thuận với lực F tác dụng.
- Khi đến một giá trị nào đó không còn quy luật này nữa (quá giới hạn đàn hồi). Lúc đó có thể dây sẽ bị đứt hoặc dây không dãn thêm mặc dù vẫn tác dụng lực
kéo.
- Học sinh tiến hành thí nghiệm đo chiều dài của sợi dây cao su lúc ban đầu.
Có thể cố định một đầu dây cao su và dùng lực kế buộc vào đầu kia của dây cao su
rồi kéo. Lúc đó đo được đồng thời lực tác dụng và chiều dài dây cao su. Từ đó tính được độ biến dạng của dây cao su. Làm thí nghiệm nhiều lần học sinh lập được
bảng kết quả thí nghiệm. Học sinh có thể mô tả bằng hình vẽ 2.2.
F
Δl
O
Bài 2.
Phân tích bài toán
Đây là bài toán thực tế lao động. Học sinh sẽ quan tâm đặc điểm của các vật
liệu ở đây là sắt, thép, đồng khi chúng tiếp xúc với nhau. Trong bài toán này các
điều kiện là như nhau thì trường hợp nào dễ hơn sẽ là trường hợp chỉ cần một lực
nhỏ hơn cũng kéo được vật.
Hướng dẫn
Thực tế cho thấy khi có lực ma sát giữa các vật được chế tạo từ cùng chất
liệu thì sẽ luôn nhỏ hơn lực ma sát xuất hiện ở các vật khác chất liệu. Ở đây các dây đều có cùng tiết diện ngang, lực ma sát xuất hiện giữa dây đồng và thanh sắt lớn hơn lực ma sát giữa dây thép và thanh sắt. Ta đã biết thép và sắt được chế tạo từ
cùng chất liệu chỉ khác nhau tỉ lệ phần trăm các thành phần tạo nên. Như vậy, trong trường hợp dùng dây thép để kéo vật sẽ dễ hơn là dùng dây đồng.
Bài 3.
Phân tích bài toán
Bài toán này là một tình huống thực tế thường gặp với học sinh. Học sinh có
thể phân vân rằng : khi kéo cả chồng thì rõ ràng nặng hơn là khi kéo cả chồng mà bớt đi một quyển sách. Cũng có thể học sinh cho rằng khi kéo một quyển sách cuối
cùng ở chồng sách thì sẽ khó vì nó chịu cả sức nặng ở trên và ma sát ở dưới. Học
sinh có thể chưa biết dùng kiến thức nào để giải thích cho thỏa đáng.
Hướng dẫn
- Kéo cuốn sách ra khỏi chồng là khó hơn vì cách này có lực ma sát ở cả 2
bìa cuốn sách là phía trên và phía dưới.
- Có thể dùng lực kế để kiểm tra điều này.
Loại bài tập yêu cầu đề ra phương pháp giải mới hoặc có nhiều lời giải độc đáo (từ bài 4 đến bài 11)
Những bài tập loại này là những bài tập sáng tạo nhằm đưa ra cách giải mới,
ngoài việc phải nắm chắc kiến thức SGK thì phải có tư duy sáng tạo, luôn linh hoạt
trong việc vận dụng các định luật vật lí phù hợp để đưa ra cách "mới ", tối ưu.
Bài 4.
Phân tích bài toán
Học sinh đã có kiến thức về chuyển động, biết công thức tính vận tốc trung
bình. Nhưng học sinh cần đưa ra cách để tính được quãng đường và thời gian. Học
sinh phải tự đặt câu hỏi như : Có cách nào để xác định được quãng đường dòng
nước di chuyển không ? Tính thời gian dòng nước di chuyển bằng cách nào ? Như
vậy bài toán đã đưa học sinh vào một tình huống mới, yêu cầu học sinh phải tư duy để giải quyết nó.
Phương án có thể là
Cần 2 học sinh đứng ở hai vị trí khác nhau. Một em thả một vật nhẹ (quả
bóng, chai nhựa) và phất cờ làm hiệu. Em thứ 2 (đứng dưới theo dòng chảy) bấm đồng hồ.
Áp dụng công thức : v = s/t Độ chính xác phụ thuộc :
- Đo chiều dài đoạn sông.
- Bấm đồng hồ khi thả và khi kết thúc.
- Chiều dài đoạn sông (đoạn sông càng dài càng chính xác)
Khi thực hiện trong điều kiện thực cần chú ý an toàn cho học sinh.
Bài 5.
Phân tích bài toán
Học sinh quen với làm các bài tập vật chuyển động trên đường thẳng nằm
ngang và áp dụng công thức tính vận tốc trung bình. Ở bài tập này vật chuyển động
trên máng nghiêng, học sinh cần nêu ra cách đo chiều dài mặt phẳng nghiêng từ đó
vận dụng công thức tính vận tốc trung bình để tính vận tốc của vật.
Phương án
Vận tốc trung bình của quả cầu lăn trên máng nghiêng có phụ thuộc vào góc nghiêng.
Độ chính xác phụ thuộc vào đo chiều dài l và đo thời gian t Độ chính xác càng cao nếu : α nhỏ và l càng lớn.
Cần tiến hành thí nghiệm với vài lần khác nhau.
Bài 6.
Phân tích bài toán
Các em học sinh đã quen với việc xác định vận tốc trung bình của một vật
chuyển động trên một đoạn đường trong một khoảng thời gian nào đó. Mà yêu cầu
của bài toán chính là xác định vận tốc tức thời (tại thời điểm chân máng nghiêng).
Như vậy đòi hỏi học sinh phải tư duy tìm ra cách giải mới, có thể là mối liên hệ
giữa vận tốc trung bình và vận tốc tức thời chăng ?
Phương án
Ta có thể làm thí nghiệm với một viên bi thả lăn trên một máng nghiêng (hình vẽ 2.3). Sau khi rời máng nghiêng có thể coi quả cầu chuyển động đều trên
đoạn l nhẵn. Một cách tương đối thì vận tốc trung bình trên đoạn này là vận tốc quả
cầu khi rời máng nghiêng.
Ta đo đoạn đường nằm ngang mà bi đi được trong một khoảng thời gian xác định rồi áp dụng công thức tính vận tốc trung bình đã biết v = l / t.
Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào : - Đoạn l thật nhẵn.
- Đo chính xác đoạn l và t.
(Đoạn l = AB)
A B
Bài 7.
Phân tích bài toán
Học sinh đã biết khối lượng cơ thể mình từ đó xác định được trọng lượng cơ
thể.
Mặt khác đã biết công thức tính áp suất là p = F / S. Ở đây F chính là trọng lượng cơ thể của học sinh còn S là diện tích hai bàn chân trên mặt đất. Vậy làm thế nào để xác định được S. Ở đây cần có sự sáng tạo của học sinh để tính được S.