1.2.4.1. Tư duy trong giải bài tập Vật lí.
Quá trình giải bài tập Vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng Vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức Vật lí để đưa tới mối liên hệ có thể có của những cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái đã cho.
BÀI TẬP VẬT LÍ Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải Bài tập định tính Bài tập định lượng Bài tập thí nghiệm Bài tập đồ thị Trắc nghiệm khách quan Phân loại theo nội dung Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượng Bài tập kĩ thuật tổng Bài tập vật lí vui Bài tậptheo đề tài vật lí
Bài tập có nội dung lịch sử Cơ Nhiệt Điện Quang Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy Bài tập luyện tập Bàì tập sáng tạo
Từ đó, đi tới chỉ rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm với những cái đã biết, tức là tìm ra được lời giải cho bài toán.
Tư duy trong giải bài tập Vật lí cho thấy hai phần cơ bản, quan trọng như sau:
- Xác lập các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức Vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho.
- Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ mối liên hệ đã xác lập được đặt trong bài tập đã cho.
Tóm lại, để tìm được lời giải của một bài tập Vật lí phải trả lời được câu hỏi: - Để giải bài tập này, cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào?
- Sự xác lập những mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng những kiến thức gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài tập?
Trả lời được những câu hỏi đó còn giúp giáo viên có sự định hướng trong phương pháp dạy học về bài tập một cách đúng đắn, hiệu quả. [5, tr. 103-105;12, tr. 50-96; 13, tr. 347-363]
1.2.4.2. Phương pháp giải bài tập Vật lí
Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và sửa bài tập gặp không ít khó khăn, vì học sinh thường không có kiến thức lý thuyết chắc chắn và kĩ năng vận dụng kiến thức Vật lí còn hạn chế. Vì vậy, các em giải một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải được. Có nhiều nguyên nhân:
- Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập Vật lí.
- Chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích các hiện tượng Vật lí để đi đến bản chất Vật lí.
Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học sinh có kiến thức lý thuyết chắc chắn mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.
Bài tập Vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải được tất cả bài tập. Tuy nhiên có thể vạch ra một dàn bài gồm những bước sau:
*Bước 1: Tìm hiểu đề bài, trong giai đoạn này cần đảm bảo được những yêu cầu sau: + Đọc đúng đề bài, xác định được ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ
+ Mô tả hiện tượng Vật lí nêu trong đề bài, xem xét các đại lượng nêu trong đề bài liên quan đến khái niệm nào; hiện tượng nào; định luật hay quy tắc Vật lí nào? Xác định các giai đoạn và diễn biến của toàn bộ hiện tượng ( có thể vẽ hình)
+ Xác định xem trong lớp hiện tượng Vật lí đã cho có những đại lượng Vật lí nào đã cho, đại lượng nào cần tìm, có thể dùng các ký hiệu để tóm tắt
* Bước 2: Xây dựng lập luận
Xây dựng lập luận được coi là bước quan trọng nhất của quá trình giải bài tập, ở bước này ta phải vận dụng những định luật, quy tắc để thiết lập mối liên hệ giữa những đại lượng cần tìm và đại lượng đã cho, ta xét kĩ với 2 loại bài tập: Bài tập định thính và bài tập định lượng
- Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là: Giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng.
+ ‘‘Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật Vật lí. Thực hiện phép suy luận logic luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật Vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận về hiện tượng được nêu ra” [5, tr.104]
+ Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể
của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra và xảy ra thế nào. Ta thực hiện suy luận lôgic, thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền đề thứ hai( phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất ( phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng). Trong trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng.
- Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng: Tuỳ theo phương pháp toán học được vận dụng, bài tập được quy về các bài tập số học, đại số và hình học.
+ Phương pháp số học: Phương pháp giải chủ yếu là phương pháp số học, tác động lên các con số hoặc các biểu diễn chữ, không cần thành lập phương trình để tìm ra ẩn số.
+ Phương pháp đại số: Dựa trên các công thức Vật lí, lập các phương trình từ đó giải chúng để tìm ra ẩn số.
+ Phương pháp hình học: Khi giải dựa vào hình dạng của đối lượng, các dữ liệu cho theo hình vẽ để vận dụng quy tắc hình học hoặc lượng giác.
Trong các phương pháp trên, phương pháp đại số là phương pháp phổ biến nhất, quan trọng hơn cả, vì vậy cần thường xuyên quan tâm rèn luyện cho học sinh.
Khi giải các bài tập tính toán người ta còn sử dụng thủ pháp logic khác nhau, cũng có thể coi là phương pháp giải: đó là phương pháp phân tích, phương pháp tổng hợp.
+ Phương pháp phân tích: “Tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết. Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã biết trong đề bài. Cuối cùng tìm được một công thức chỉ chứa đại lượng cấn tìm với đại lượng đã biết” [6, tr.105]
+ Phương pháp tổng hợp: “ Từ những đại lượng đã cho ở đề bài. Dựa vào các định luật, qui tắc vật lí, tìm những công thức có chứa đại lượng đã cho với các đại lượng trung gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng cần tìm. Suy luận toán học, đưa đến công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm với các đại lượng đã cho” [6, tr.105]
Sơ đồ 1.3. Sơ đồ lập luận giải bài tập Vật lí theo phương pháp tổng hợp.
Hai phương pháp trên đều có giá trị như nhau, chúng bổ sung cho nhau. Phương pháp phân tích nếu tìm được công thức đúng thì nhanh chóng hướng tới kết quả bài toán. Tuy nhiên, học sinh không tập trung chú ý nhiều vào các giai đoạn trung gian, điều đó nói chung là không có lợi, đặc biệt đối với học sinh yếu, họ sẽ nắm bản chất Vật lí kém sâu sắc hơn. Phương pháp tổng hợp cho phép đi sâu vào các giai đoạn trung gian, học sinh chú ý hơn tới bản chất Vật lí và mối liên hệ giữa các đại lượng và hiện tượng. Phương pháp phân tích đòi hỏi cao hơn về mức độ tư duy logic và chuẩn bị Toán học. Vì vậy căn cứ vào đối tượng học sinh, mục đích dạy học, giáo viên nên sử dụng hợp lí các phương pháp này.
. * Bước 3. Luận giải: Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập, tiếp tục luận giải, tính toán rút ra kết quả .
* Bước 4. Biện luận: Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm được cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc một số cách sau:
- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi , đã xét hết các trường hợp chưa. - Kiểm tra tính toán có đúng không?
- Kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng có phù hợp không? - Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?
- Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không?
- Kiểm tra nghiệm của bài toán bằng thứ nguyên và bằng các trường hợp đặc biệt. - Sau khi giải hoàn thành xong bài toán có thể thay đổi giữ kiện và phát triển
nên thành một bài toán mới và tự giải.
Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách bạch rõ giai đoạn thứ hai và giai đoạn thứ 3. Có thể, sau khi xác lập được một mối liên hệ Vật lí cụ thể nào đó người ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó (biến đổi phương trình đó) rồi tiếp sau đó mới lại xác lập một mối liên hệ Vật lí khác. Vì vậy, khi khái quát hóa phương trình giải một bài tập Vật lí ta vẫn có thể chỉ ra được đâu là những phương trình cơ bản cụ thể cần xác lập để sự luận giải từ các phương trình đó cho phép rút ra kết quả cần tìm.
Tóm lại: Phương pháp giải bài tập Vật lí được biểu diễn tổng thể qua sơ đồ sau đây:
Sơ đồ 1.4. Sơ đồ phương pháp giải bài tập Vật lí .