8. Những chữ viết tắt trong luận văn
3.3.Hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải BTVL
3.3.1. Khái quát chung
BTVL là tình huống có vấn đề để tư duy. Hoạt động tư duy diễn ra bắt đầu khi gặp tình huống có vấn đề và tiếp nhận vấn đề, từ đó tìm cách giải quyết các tình huống cho đến khi giải quyết xong vấn đề. [1, tr 9]
Các thao tác tư duy thường được sử dụng trong khi giải bài tập:
Phân tích các tình huống đặt ra trong bài toán, phân tích các dữ kiện đã cho và các yêu cầu để tìm các quy luật Vật lý có liên quan.
Trừu tượng hóa các yếu tố không liên quan để tìm các dấu hiệu, các tính chất có liên quan đến vấn đề cần tìm.
Tổng hợp các dữ kiện, các quy luật Vật lý để xác lập các mối liên hệ.
Cụ thể hóa các phương pháp suy luận để luận giải hoặc so sánh các dấu hiệu giống nhau để có sự lập luận tương tự.
Khái quát hóa từ nhiều bài toán để rút ra phương pháp giải cho từng dạng toán. Đối với bài tập định lượng thì hoạt động tư duy chủ yếu xác lập các mối liên hệ liên quan đến đại lượng cần tìm và luận giải để tìm ra kết quả.
Giả sử khi giải một bài toán nào đó, phân tích điều kiện trong đề bài và dựa trên kiến thức Vật lý, ta dẫn ra được sáu mối liên hệ được mô hình hóa như sau:
Sáu mối liên hệ này cho thấy có mối liên hệ giữa đại lượng cần tìm x với các đại lượng đã cho A, B, C, D, E, G, H, I, K thông qua mối liên hệ của chúng với các đại lượng chưa biết (đại lượng trung gian) a, b, c, d, e. Nhờ hệ thống sáu mối liên hệ này mà ta có thể làm sáng tỏ (hoặc loại trừ) đại lượng chưa biết để xác định được đại lượng cần tìm.
Dưới đây là mô hình hóa quá trình làm sáng tỏ các yếu tố chưa biết trong các mối liên hệ đã xác lập để đi đến xác định được cái phải tìm:
(1) (2) (3) x A a b B a c C D c (4) (5) (6) b E d e G d I K e H
32
Sự luận giải như sau: – Từ mối liên hệ (3) => c. – Thay c vào (2) => a. – Từ (5) => d. – Từ (6) => e. – Thay d, e vào (4) => b. – Thay a, b vào (1) => x.
Đối với bài tập định tính, không cần phép tính toán nhưng phải phân tích các hiện tượng Vật lý để tìm ra các quy luật Vật lý có liên quan, trên cơ sở đó dựa vào sự suy luận logic để giải thích hiện tượng Vật lý hoặc chứng minh một kết luận nào đó.
3.3.2. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định tính a/ Đối với bài tập giải thích hiện tượng a/ Đối với bài tập giải thích hiện tượng
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải thích nguyên nhân của nó. Đối với HS, nguyên nhân đó là những đặc tính, những định luật Vật lý. Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiện tượng hay với một số định luật Vật lý.
Về mặt logic, ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật Vật lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiện tượng nêu ra.
Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật Vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật Vật lý đã biết. Ngoài ra, ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật Vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng. Vì vậy cần phải mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ Vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định.
Quy trình định hướng việc tìm lời giải bài tập định tính giải thích hiện tượng:
x c d e a b (3) (5) (6) (2) (4) (1)
33
Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu bài bằng ngôn ngữ Vật lý (dùng các khái niệm Vật lý thay cho khái niệm dùng trong đời sống hằng ngày).
Phân tích hiện tượng. Xây dựng lập luận:
– Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất Vật lý, một định luật Vật lý đã biết.
– Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó.
– Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp.
b/ Đối với bài tập dự đoán hiện tượng
Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra, xảy ra như thế nào. Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút ra kết luận. Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng).
3.3.3. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định lượng a/ Phương pháp phân tích a/ Phương pháp phân tích
Hoạt động tư duy trong phương pháp phân tích được định hướng như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trước hết, tìm mối liên hệ giữa đại lượng cần tìm với các đại lượng trung gian dựa vào các quy luật Vật lý.
Tìm mối liên hệ giữa đại lượng trung gian với đại lượng đã cho. Xác định đại lượng trung gian rồi tiến tới xác định đại lượng cần tìm. Sơ đồ hoạt động tư duy theo phương pháp phân tích như sau:
Định luật 1 x = f (y, z) Định luật 2 y = f (a, p) Định luật 4 z = f (c) Định luật 3 p = f (b) Kết quả x = f (a, b, c)
34
Trong đó: x là đại lượng phải tìm; p, y, z là những đại lượng không cho trực tiếp trong đầu bài (đại lượng trung gian); a, b, c là những đại lượng đã cho.
Theo định luật 1 hay công thức 1, ta có mối liên hệ giữa đại lượng x với một số đại lượng nào đó y, z. Ta bảo x là một hàm số của y và z, ta có: x = f(y, z).
Ta phải tìm một định luật 2 hay công thức 2 nêu lên mối quan hệ giữa đại lượng y chưa biết với đại lượng a đã cho trong đầu bài, mối quan hệ đó là: y = f(a, p).
Vì đại lượng p chưa biết nên ta lại phải tìm định luật 3 hay công thức 3 cho biết mối quan hệ giữa p với đại lượng b đã cho.
Vì đại lượng z chưa biết nên ta lại phải tìm định luật 4 hay công thức 4 cho biết mối quan hệ giữa z với đại lượng c đã cho.
Cứ như thế tiếp tục, cuối cùng thay vào công thức 1 ta thu được một công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm x và các đại lượng đã cho a, b, c; x = f (a, b, c).
Ví dụ: "Người ta thả cái thùng có khối lượng 280kg cho chuyển động nhanh dần đều xuống một hầm mỏ. Trong 10 phút đầu, nó rơi được 35m. Chọn g = 10m/s2, hãy xác định sức căng sợi dây."
Theo phương pháp phân tích thì tiến hành như sau: – Áp dụng định luật II Niu – tơn: P T ma (1)
– Chiếu (1) lên phương chuyển động ta có: mg – T = ma => T = m (g - a) (2) – Vật chuyển động nhanh dần đều với v0 = 0 ta có: (3)
t 2S a at 2 1 S 2 2 – Từ (2) và (3) suy ra: 2500N t 2S g m T 2 b/ Phương pháp tổng hợp
Hoạt động tư duy trong phương pháp tổng hợp được định hướng như sau:
Trước hết tìm mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho với đại lượng trung gian để làm cơ sở xác định đại lượng cần tìm.
Xác định liên hệ giữa đại lượng cần tìm với đại lượng trung gian. Kết hợp các mối liên hệ để xác định đại lượng cần tìm.
Sơ đồ hoạt động tư duy theo phương pháp tổng hợp như sau:
Định luật 1 p = f(b) Định luật 2 y = f(a, p) Định luật 3 z = f(c) Định luật 4 x = f(y, z) = f(a, b, c)
35
Trong đó: x là đại lượng phải tìm; p, y, z là những đại lượng không cho trực tiếp trong đầu bài (đại lượng trung gian); a, b, c là những đại lượng đã cho.
Từ đại lượng b đã cho ở đầu bài ta tìm định luật 1 hay công thức 1 xác định mối liên hệ giữa đại lượng b đã cho ở đầu bài với đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán p; mối quan hệ đó là: p = f(b).
Từ p và a đã biết ta tìm định luật 2 hay công thức 2 để nêu lên mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán y với các đại lượng đã biết a, p; mối quan hệ đó là: y = f(a, p).
Từ đại lượng c đã biết ở đầu bài ta tìm định luật 3 hay công thức 3 ta xác định mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán z và đại lượng đã biết c; mối quan hệ đó là: z = f(c).
Cuối cùng từ các đại lượng y, z vừa tìm được ta tìm định luật 4 hay công thức 4 xác định mối quan hệ giữa các đại lượng đã biết y, z với đại lượng cần tìm x; mối quan hệ đó là: x = f(y, z).
Ví dụ: "Người ta thả cái thùng có khối lượng 280kg cho chuyển động nhanh dần đều xuống một hầm mỏ. Trong 10 phút đầu, nó rơi được 35m. Chọn g = 10m/s2, hãy xác định sức căng sợi dây."
Bài toán trên giải theo phương pháp tổng hợp được tiến hành như sau: – Vật chuyển động nhanh dần đều với v0 = 0 ta có: (1)
t 2S a at 2 1 S 2 2
– Áp dụng định luật II Niu – tơn: P T ma (2) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
– Chiếu (2) lên phương chuyển động ta có: mg – T = ma => T = m (g - a) (3) – Từ (1) và (3) suy ra: 2500N t 2S g m T 2
c/ Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp
Trong thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau mà thường xen kẽ và hỗ trợ lẫn nhau đặc biệt là trong việc giải quyết những bài toán tổng hợp cần nhiều mối liên hệ.
Tuy nhiên có một số chú ý sau:
Nếu ban đầu lập luận, ta dùng phương pháp phân tích nhưng sau đó, ta dùng phương pháp tổng hợp để xác định đại lượng trung gian thì ta cũng xem đó là phương pháp phân tích.
Nếu ban đầu lập luận, ta dùng phương pháp tổng hợp nhưng sau đó, ta dùng phương pháp phân tích để tìm đại lượng trung gian thì ta cũng xem đó là phương pháp tổng hợp.
36
3.4. Tiến trình giải BTVL
Các BTVL có nội dung rất phong phú và đa dạng vì vậy phương pháp giải cũng đa dạng. Tuy nhiên từ sự phân tích tư duy trong quá trình giải BTVL người ta cũng đưa ra những nét khái quát chung định hướng cho quá trình giải BTVL nhằm mục đích:
Định hướng tư duy HS khi tiến hành giải bài tập một cách khoa học.
Giúp GV kiểm tra hoạt động giải bài tập của HS và hướng dẫn HS giải một cách có hiệu quả.
Nhìn chung tiến trình giải BTVL trải qua bốn bước sau:
a/ Bước 1: Tìm hiểu đề bài
Phân tích đề bài, ghi tóm tắt dữ kiện bài toán và cái cần tìm, thống nhất đơn vị. Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa để làm rõ nghĩa. Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết.
b/ Bước 2: Xác lập các mối liên hệ
Phân tích các giả thiết và yêu cầu của bài toán để tìm ra các quy luật Vật lý có liên quan hoặc phân tích bản chất hiện tượng Vật lý nêu trong bài toán để tìm ra các mối liên hệ liên quan đến đại lượng cần tìm, cần lựa chọn những mối liên hệ sao cho việc tìm ra kết quả là ngắn gọn nhất. Trong quá trình phân tích cần làm sáng tỏ một số điều sau:
Bài tập đang giải thuộc loại bài tập nào?
Nội dung bài tập đề cập đến những hiện tượng Vật lý nào? Mối quan hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến như thế nào?
Đối tượng được xét ở trạng thái nào? Ổn định hay biến đổi? Những điều kiện ổn định hay biến đổi là gì?
Có những đặc trưng định tính, định lượng nào đã biết và chưa biết? Mối quan hệ giữa các đặc trưng đó biểu hiện ở các định luật, quy tắc, định nghĩa và công thức nào?
c/ Bước 3: Sự luận giải
Từ các mối liên hệ đã được xác lập, ta tiến hành xác định phương pháp giải và vạch kế hoạch giải đồng thời chọn những cách biến đổi toán học sao cho sự luận giải tìm ra kết quả là ngắn nhất.
Sự luận giải phải đảm bảo tính logic và khoa học, tức là những vấn đề đưa ra trước là cơ sở lập luận cho vấn đề sau và các vấn đề đưa ra phải có cơ sở khoa học.
Chú ý: Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách biệt rõ bước thứ hai và bước thứ ba. Không phải bao giờ người ta cũng xác lập xong hệ phương trình rồi mới bắt đầu luận giải để rút ra kết quả. Có thể là sau khi xác lập được một mối liên hệ Vật lý cụ thể nào đó thì có thể luận giải với mối liên hệ đó rồi tiếp tục, sau đó mới xác lập các mối liên hệ khác.
37
d/ Bước 4: Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả
Biện luận để lấy những kết quả phù hợp. Biện luận giúp mở rộng nhãn quan của HS cụ thể là giúp cho việc đánh giá kết quả bài giải được chính xác, qua đó có thể thấy rõ HS có ý thức hay ngẫu nhiên (may rủi) chọn dữ kiện nào (bỏ những dữ kiện thừa) để có lời giải đúng.
Cần kiểm tra lời giải để đảm bảo tính đúng đắn của lời giải. Cụ thể có hai cách sau: Giải thật cẩn thận từ đầu (không dựa vào bài đã giải), tính toán lại từng khâu và giải theo phương pháp khác (phân tích hoặc tổng hợp).
Kiểm tra lại tính toán, đơn vị sao cho phù hợp với yêu cầu bài toán. Kiểm tra lại kết quả bằng thực nghiệm (nếu có thể). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trả lời kết quả theo yêu cầu bài toán.
e/ Ví dụ: "Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 13 Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 19 cm, d2 = 21 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB không có cực đại nào khác. Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước." [8, tr 94]
Tìm hiểu đề bài:
– Tóm tắt đề: f = 13 Hz d1 = 19 cm d2 = 21 cm v = ? Xác lập các mối liên hệ:
Hoạt động của HS Gợi ý của GV
– Gọi v là vận tốc truyền sóng trên mặt nước, ta có: v = λ.f (1)
– Tại M sóng có biên độ cực đại thì hiệu các khoảng cách từ M đến 2 nguồn phải thỏa mãn điều kiện:
d = | d2 – d1 | = nλ (n là số nguyên) (2)
– Tại các điểm ở trên đường trung trực của AB sóng có biên độ cực đại vì khi đó ta có d1 = d2 => d = | d2 – d1 | = nλ (n = 0).
– Giữa M và đường trung trực của AB không có cực đại nào khác nghĩa là cực đại của giao thoa sóng tại M ứng với n = 1