trong dạy học Vật lớ
1.3.2.1. Bài tập vật lớ
Bài tập vật lớ được hiểu là một vấn đề được giải quyết nhờ những suy nghĩ logic, những phộp toỏn và thớ nghiệm trờn cơ sở cỏc định luật và cỏc phương phỏp vật lớ.
Cỏc bài tập vật lớ cú thể hiện diện ở tất cả cỏc giai đoạn của quỏ trỡnh lĩnh hội mụn học này, tức là từ bước đặt vấn đề để bắt đầu nghiờn cứu một đề mục, cho đến bước nghiờn cứu giải quyết vấn đề, bước vận dụng để củng cố, luyện tập, ụn tập hoặc mở rộng, đào sõu tri thức và thực hành ... Tuỳ theo mục đớch sử dụng, cỏc bài tập vật lớ cú thể xõy dựng với nội dung thớch hợp và cỏch giải tương ứng. Cú lỳc cỏc bài tập vật lớ xuất hiện tường minh dưới dạng những đề toỏn quen thuộc như chỳng ta vẫn thường gặp trong cỏc giờ học hoặc cỏc kỡ thi, nhưng cũng cú lỳc chỳng ta cũn phải phỏt hiện ra chỳng và tự mỡnh nờu thành lời để trở nờn một bài tập vật lớ quen thuộc và phải tự mỡnh cung cấp cả số liệu và yờu cầu cần tỡm cho bài tập trước khi cú thể giải để đi tới kết quả cuối cựng.
Vật lớ học cú quan hệ với con đường hành xử của tự nhiờn - tức là với cỏc định luật tự nhiờn. Cũng như việc học tập mụn vật lớ núi chung, việc giải bài tập vật lớ ở nhà trường núi riờng khụng thể chỉ dừng lại ở sự tỡm cỏch vận dụng cỏc cụng thức vật lớ để giải cho xong cỏc phương trỡnh và đi đến những đỏp số. Quan trọng hơn là giải bài tập vật lớ phải giỳp HS hiểu sõu hơn cỏc hiện tượng vật lớ xảy ra trong thế giới tự nhiờn xung quanh ta, trong cỏc đối tượng của nền cụng nghệ văn minh mà ta đang sử dụng, và từ sự hiểu biết sõu sắc đú mà thỳc đẩy HS học giải quyết những vấn đề khỏc nhau của đời sống và cụng nghệ sau này.
Cỏc bài tập giỏo khoa của chỳng ta thường rất khỏc xa với những bài toỏn mà HS sẽ gặp trong cuộc sống. Nếu khụng hiểu thấu đỏo vật lớ học và nhất là khụng
quen với việc giải bài tập vật lớ một cỏch thụng minh sỏng tạo thỡ HS sẽ khú lũng giải quyết tốt những bài toỏn thực của cuộc sống.
1.3.2.2. Phõn loại bài tập vật lớ theo định hướng bồi dưỡng tư duy sỏng tạo
Bài tập vật lớ rất đa dạng và phong phỳ cú nhiều cỏch gọi tờn, phõn loại khỏc nhau tuỳ theo việc chọn tiờu chớ khỏc nhau. Nếu căn cứ vào tớnh chất của quỏ trỡnh tư duy khi giải bài tập là tớnh chất tỏi hiện (tỏi hiện cỏch thức thực hiện) hay tớnh chất sỏng tạo cú thể chia thành hai loại:
- Bài tập luyện tập (BTLT)
Bài tập luyện tập là loại bài tập được xõy dựng để rốn luyện kĩ năng ỏp dụng những kiến thức xỏc định giải cỏc bài tập theo một khuụn mẫu đó cú. Tớnh chất tỏi hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sỏnh bài tập cần giải với cỏc dạng bài tập đó biết và huy động cỏch thức giải đó biết; trong đề bài đó hàm chứa angụrit giải.
- Bài tập sỏng tạo (BTST)
Bài tập sỏng tạo là bài tập được xõy dựng nhằm mục đớch rốn luyện bồi dưỡng năng lực tư duy sỏng tạo cho HS. Đú là loại bài tập tương tự như bài toỏn tỡnh huống xuất phỏt, tức loại bài tập mà giả thiết khụng cú thụng tin đầy đủ liờn quan đến hiện tượng quỏ trỡnh vật lớ; cú những đại lượng ẩn dấu; điều kiện bài tập khụng chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và giỏn tiếp về angụrit giải hay kiến thức vật lớ cần sử dụng. BTST đũi hỏi ở HS tớnh nhạy bộn trong tư duy, khả năng tưởng tượng (bản chất của hoạt động sỏng tạo), sự vận dụng kiến thức một cỏch linh hoạt, sỏng tạo để giải quyết vấn đề trong những tỡnh huống mới, hoàn cảnh mới; HS phỏt hiện ra những điều chưa biết, chưa cú. Đặc biệt, BTST yờu cầu khả năng đề xuất, đỏnh giỏ theo ý kiến riờng của bản thõn HS.
1.3.2.3 Cỏc dấu hiệu nhận biết bài tập sỏng tạo về Vật lớ
Theo Ra-zu-mốp-xki, BTST được chia thành hai loại: Bài tập nghiờn cứu (Trả lời cõu hỏi : Tại sao?) và Bài tập thiết kế (Trả lời cõu hỏi: Làm thế nào?)
Cú thể nhận biết cỏc BTST dựa trờn những dấu hiệu sau [22]:
a) Bài tập cú nhiều cỏch giải
Dạng bài tập này sẽ tạo cho HS thúi quen nhỡn nhận vấn đề dưới nhiều gúc độ, kớch thớch tớnh sỏng tạo của họ.
b) Bài tập cú hỡnh thức tương tự nhưng cú nội dung biến đổi
Loại bài tập này thường cú nhiều cõu hỏi, cõu hỏi một là bài tập luyện tập, cỏc cõu hỏi tiếp theo cú hỡnh thức tương tự, nếu vẫn ỏp dụng phương phỏp giải như trờn thỡ sẽ dẫn đến bế tắc vỡ nội dung cõu hỏi đó cú sự biến đổi về chất.
c) Bài tập thớ nghiệm
Bài tập thớ nghiệm vật lớ gồm bài tập thớ nghiệm định tớnh, bài tập thớ nghiệm định lượng. Bài tập thớ nghiệm định tớnh yờu cầu thiết kế thớ nghiệm theo một mục đớch cho trước, thiết kế một dụng cụ vật lớ hoặc yờu cầu làm thớ nghiệm theo chỉ dẫn quan sỏt và giải thớch hiện tượng xảy ra. Bài tập thớ nghiệm định lượng gồm bài tập đo đạc cỏc đại lượng vật lớ, minh hoạ quy luật vật lớ bằng thớ nghiệm.
d) Bài tập cho thiếu, thừa, hoặc sai dữ kiện
Việc nhỡn nhận cỏc vấn đề trong loại bài tập này cú tỏc dụng rốn luyện tư duy phờ phỏn, tư duy sỏng tạo cho HS. Để giải quyết được vấn đề của bài tập này HS cần phải cú sự phỏt hiện ra những điều chưa hợp lớ và cú được sự lớ giải cần thiết, tự cung cấp số liệu cho bài toỏn thiếu dữ kiện, nếu là đề toỏn sai thỡ phải tỡm ra chỗ sai và chọn giải phỏp tối ưu làm cho đề toỏn hết sai. Bài tập này cũn gặp trong trường hợp HS cần cú ý tưởng để đề xuất hoặc thiết kế vận dụng tri thức để đạt được yờu cầu nào đú của cuộc sống hay kĩ thuật.
e) Bài tập nghịch lớ, nguỵ biện
Đõy là dạng bài tập chứa đựng một sự ngụy biện nờn dẫn đến nghịch lớ: kết luận rỳt ra mõu thuẫn với thực tiễn hay mõu thuẫn với nguyờn tắc, định luật vật lớ đó biết. Cỏc dấu hiệu d và e cú tỏc dụng bồi dưỡng tư duy phờ phỏn, phản biện cho HS; giỳp cho tư duy cú tớnh nhạy bộn.
f) Bài toỏn hộp đen
Theo Bunxơman, bài toỏn hộp đen gắn liền với việc nghiờn cứu đối tượng mà cấu trỳc bờn trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng cú thể đưa ra mụ hỡnh cấu trỳc của đối tượng nếu cho cỏc dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra”. Giải bài toỏn hộp đen là quỏ trỡnh sử dụng kiến thức tổng hợp, phõn tớch mối quan hệ giữa dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra” để tỡm thấy cấu trỳc bờn trong của hộp đen. Tớnh chất quỏ trỡnh tư duy của HS khi giải bài toỏn hộp đen tương tự với quỏ trỡnh tư duy của người kĩ sư nghiờn cứu cấu trỳc của chiếc đồng hồ mà khụng cú cỏch nào thỏo
được chiếc đồng hồ đú ra; anh ta phải đưa ra mụ hỡnh cấu trỳc của đồng hồ, vận hành mụ hỡnh đú, điều chỉnh mụ hỡnh cho đến khi hoạt động của nú giống như chiếc đồng hồ thật, thỡ khi đú mụ hỡnh sỏng tạo của người kĩ sư phản ỏnh đỳng cấu tạo của chiếc đồng hồ thật. Chớnh vỡ vậy bài toỏn hộp đen ngoài chức năng giỏo dưỡng cũn cú tỏc dụng bồi dưỡng tư duy sỏng tạo cho HS.
Trờn đõy là những dấu hiệu để nhận biết một bài tập sỏng tạo về Vật lớ. Để giải loại bài tập này, HS phải học cỏch thức hoạt động mà cỏc nhà khoa học vật lớ đó sử dụng để nghiờn cứu cỏc hiện tượng vật lớ và khỏm phỏ ra những quy luật chi phối cỏc hiện tượng đú.
Xu thế dạy học hiện nay coi trọng việc dạy cho HS Chiến lược giải bài tập khụng những hữu ớch đối với việc giải cỏc bài tập giỏo khoa, mà cũn cần thiết hỡnh thành cho HS một phong cỏch khoa học tiếp cận bài toỏn núi chung, một điều vụ cựng quan trọng đối với hoạt động lao động tương lai của họ.
1.3.2.4 Chiến lược tổng quỏt giải bài tập vật lớ
Người ta phõn biệt chiến lược giải bài tập tổng quỏt và chiến lược giải bài tập chung về vật lớ. Theo cỏc tỏc giả P. Zitzewitz và R. Neff [20,35] thỡ chiến lược tổng quỏt giải bài tập cú thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến cụng vào việc giải bài tập. Nú bao gồm sỏu bước như sau:
1) Diễn đạt thành lời bài tập .
2) Định rừ tớnh chất bài tập, tức là phõn tớch thụng tin đó cung cấp và xỏc định cỏi gỡ đó biết và cỏi gỡ cần biết để giải được bài tập.
3) Khỏm phỏ, tức là động nóo tỡm cỏc chiến lược tổ chức thụng tin đó cho và tỡm cho được cỏi cần biết.
Đõy là một bước cực kỡ quan trọng của toàn bộ quỏ trỡnh giải bài tập vật lớ. Khỏm phỏ tức là học cỏch đối chiếu cỏc thụng tin đó cho (dữ kiện) với cỏc thụng tin yờu cầu phải tỡm (đỏp số) để đạt đến lời giải của bài tập. Đú cũng là quỏ trỡnh phải đi đến những thụng tin mới cú giỏ trị gợi mở cho mỡnh phương hướng tỡm tũi khai thỏc dữ kiện hữu ớch, tỡm ra cỏc con đường cú thể đi theo để đạt kết quả. Đú cũng là những chiến lược chung về giải bài tập vật lớ và những chiến lược cụ thể
ứng với từng lớp hoặc từng loại bài tập vật lớ nhất định. Cỏc chiến lược giải bài tập vật lớ về thực chất là những phương phỏp nghiờn cứu đặc thự của vật lớ học. Học
sinh sẽ phải học cỏch vận dụng chỳng dần từng bước vào việc giải bài tập vật lớ để cuối cựng nắm vững chớnh nội dung khoa học vật lớ cũng như cỏc phương phỏp của khoa học vật lớ để cú thể sử dụng một cỏch thành thạo và sỏng tạo vật lớ học trong cuộc sống lao động của mỡnh sau này. Cú thể kể một số chiến lược chung
như sau:
- Lập một bảng cỏc số liệu, hoặc một đồ thị.
- Làm một mụ hỡnh để quan sỏt sự hoạt động, diễn biến của hiện tượng.
- Hành động như mụ tả trong bài tập (khi cần cũng tiến hành cả việc nghiờn cứu thực nghiệm).
- Phỏng đoỏn kết quả của hiện tượng mụ tả và kiểm tra lại. Chiến lược này cú thể gọi là “ thử và sai ”.
- Đi giật lựi từ cỏi cần tỡm đến cỏi đó cho trong bài tập. - Giải một bài tập đơn giản hơn hoặc một bài tập tương tự. - Hỏi chuyờn gia (hoặc tỡm tài liệu đọc thờm).
4) Kế hoạch, tức là quyết định chọn một chiến lược hoặc một nhúm chiến
lược và lập cỏc bước phụ cho chiến lược đó chọn. 5) Thực thi kế hoạch.
Trong quỏ trỡnh giải bài tập thỡ cỏc kĩ năng tớnh toỏn, kĩ năng thực hành vật lớ quyết định sự thành cụng của việc giải bài tập. Mỗi bài tập là một dịp tốt giỳp HS rốn luyện kĩ năng.
6) Đỏnh giỏ, tức là khẳng định điều đó làm được, khẳng định đó giải xong bài tập và tại sao giải được hoặc tại sao khụng giải được.
Trong kế hoạch tổng thể gồm sỏu bước giải bài tập vật lớ luụn cú mặt cỏc
chiến lược chung giải bài tập hiểu như là những phương phỏp chung của vật lớ học vận dụng vào việc giải cỏc bài tập vật lớ đa dạng. Trong khi học giải cỏc bài tập vật lớ theo chiến lược cụ thể, cần yờu cầu HS phải nhanh chúng khỏi quỏt hoỏ về những chiến lược (phương phỏp) giải từng lớp bài tập tương đối bao quỏt.
Để hoạt động giải bài tập vật lớ của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giỳp HS bằng hệ thống cõu hỏi định hướng tư duy.
Tuỳ theo nội dung của bài tập và mục đớch sư phạm của việc giải bài tập, cú ba kiểu định hướng tư duy của học sinh [28,113]:
a) Hướng dẫn tỡm tũi qui về kiến thức, phương phỏp đó biết
Hướng dẫn tỡm tũi qui về kiến thức, phương phỏp đó biết cú nghĩa là: thoạt mới tiếp xỳc với vấn đề cần giải quyết, khụng thấy ngay mối quan hệ của nú với những cỏi đó biết, khụng thể ỏp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cỏch làm đó biết mà cần phải tỡm tũi bằng phương phỏp phõn tớch, tổng hợp, so sỏnh để tỡm ra dấu hiệu tương tự với cỏi đó biết (phương phỏp tương tự). Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi HS vận dụng kiến thức đó biết nhưng chưa cú phương phỏp, quy trỡnh hữu hiệu.
Trong quỏ trỡnh hướng dẫn HS giải bài tập, GV cần sử dụng cõu hỏi định hướng tư duy giỳp HS nhận ra phương phỏp tương tự để giải quyết vấn đề.
b) Hướng dẫn tỡm tũi sỏng tạo từng phần
Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiờn cứu tài liệu mới.
Ở đõy, khụng thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đó biết, khụng cú con đường suy luận lụgic để suy ra từ cỏi đó biết mà đũi hỏi sự sỏng tạo thực sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức (tỡnh huống cần vận dụng cỏc nguyờn tắc sỏng tạo). Cỏc cõu hỏi định hướng tư duy của GV phải hướng HS vào việc sử dụng cỏc nguyờn tắc sỏng tạo để giải quyết vấn đề. Việc được tập dượt vận dụng cỏc nguyờn tắc sỏng tạo trong những tỡnh huống như vậy nhiều lần sẽ tớch luỹ cho HS kinh nghiệm, cú sự nhạy cảm phỏt hiện, đề xuất được giải phỏp sỏng tạo để vượt qua khú khăn.
c) Hướng dẫn tỡm tũi sỏng tạo khỏi quỏt
Ở kiểu hướng dẫn này, GV chỉ hướng dẫn HS xõy dựng phương hướng chung giải quyết vấn đề, cũn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đú HS tự làm. Kiểu hướng dẫn này ỏp dụng cho đối tượng HS khỏ và giỏi. Trong điều kiện khụng tỏch những HS khỏ ra thành một lớp riờng, GV vẫn cú thể sử dụng kiểu hướng dẫn này kết hợp với kiểu hướng dẫn tỡm tũi sỏng tạo từng phần. HS khỏ thỡ cú thể tớch cực tham gia thảo luận ngay từ khi xỏc định phương hướng và lập kế hoạch tổng thể, cũn HS yếu hơn thỡ tham gia vào giải quyết từng phần cụ thể của kế hoạch đú.
Trờn đõy là cỏc kiểu định hướng tư duy của HS trong quỏ trỡnh giải BTST. Số lượng loại bài tập này trong SGK cũn ớt, điều đú đũi hỏi mỗi GV cần phải biết cỏch xõy dựng BTST để sử dụng trong quỏ trỡnh dạy học.
1.3.2.6 Phương phỏp xõy dựng bài tập sỏng tạo
Theo Camenntxki và ễrờkhốp thỡ “Bằng cỏch phức tạp hoỏ dần cỏc bài tập sẽ dẫn tới những bài tập mà trong đú chỉ đặt vấn đề chứ khụng cho trước một dữ kiện nào cả tương tự như những điều thường xảy ra trong cuộc sống ”.
Dựa vào chu trỡnh sỏng tạo khoa học trong vật lớ học, sự tương tự về bản chất của quỏ trỡnh nhận thức của HS khi học tập vật lớ và của nhà vật lớ khi nghiờn cứu vật lớ; dựa vào bản chất của tư duy sỏng tạo, hệ thống cỏc nguyờn tắc sỏng tạo, chỳng tụi đề xuất phương phỏp xõy dựng bài tập sỏng tạo về vật lớ để bồi dưỡng tư duy sỏng tạo cho HS trong dạy học vật lớ như sau:
+ Lựa chọn bài tập xuất phỏt (cú thể dựng nhiều bài tập xuất phỏt) là bài tập luyện tập (cú thể là bài tập sỏng tạo).
+ Giải cỏc bài tập xuất phỏt (để kết quả bằng chữ).
+ Phõn tớch hiện tượng vật lớ, giả thiết, kết luận cũng như lời giải và kết quả bài tập xuất phỏt. Vận dụng cỏc nguyờn tắc sỏng tạo để xõy dựng cỏc bài tập mới bằng cỏch trả lời cỏc cõu hỏi sau: Cú thể phỏt biểu bài tập theo một cỏch khỏc khụng? Cú thể bỏ bớt cỏc dữ kiện của bài tập khụng? cú thể thay đổi cỏc dữ kiện của bài tập khụng? Cú thể thay đổi một số dữ kiện trong bài tập để hiện tượng vật lớ mụ tả trong bài tập trở thành mõu thuẫn với cỏc định luật vật lớ khụng? (nguyờn