Những vấn đề cơ bản về phương pháp dạy bài tập vật lí ở trường phổ

Một phần của tài liệu Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Điện tích. Điện trường” vật lý 11 trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý. (Trang 27 - 41)

phổ thông

1.1.5.1. Giải bài tập vật lí là quá trình tư duy

a. Khái quát hóa và cụ thể hóa trong quá trình nhận thức

Khái niệm vật lí là hình thức cơ bản của nhận thức lí tính là kết quả của hoạt động tư duy, đặc biệt là hai quá trình gắn bó mật thiết với nhau là khái quát hóa và trừu tượng hóa. Khái quát hóa là thao tác trí tuệ vạch ra cái chung trong hàng loạt những sự vật hoặc hiện tượng cụ thể mà mới quan sát ta thấy khác nhau. Trừu tượng hóa là thoát li khỏi những dấu hiệu cụ thể làm phân biệt những hiện tượng và sự vật đó với nhau. Điều kiện cần thiết của sự khái quát hóa đúng là phân tích trong các ví dụ cụ thể các dấu hiệu có thể thay đổi, các dấu hiệu không bản chất đối với một khái niệm hoặc hiện tượng nhất định. Đối với học sinh, điều kiện của sự khái quát hóa đúng đắn là sự thay đổi các dấu hiệu không bản chất trong sự ổn định của các dấu hiệu bản chất [11].

Quá trình dạy học thường theo trình tự: Tri giác - Biểu tượng - Khái niệm ( định luật). Khái niệm được trừu tượng hóa từ các đặc điểm và dấu hiệu đơn lẻ của các tri giác và biểu tượng, do đó nó là kết quả của khái quát hóa và biểu tượng về rất nhiều hiện tượng và sự vật cùng loại.

Trong dạy học vật lí không chỉ yêu cầu học sinh nắm vững được các khái niệm, định luật vật lí mà yêu cầu cao hơn là vận dụng được các kiến thức về các khái niệm và định luật đó vào cuộc sống, trước hết là việc giải các bài tập vật lí. Việc giải bài tập vật lí cần học sinh phân tích từ cái chung đến cái bộ phận và riêng lẻ. Khi đã biết cái chung cần nhìn thấy nó trong trường hợp riêng lẻ.

Trong thực tế, nhiều khi học sinh đã nắm được các khái niệm, định luật nhưng lại không có khả năng vận dụng chúng vào cuộc sống. Khi học các sự kiện mới và cụ thể học sinh không nhận ra được những dấu hiệu chung mà họ đã biết. Việc chuyển từ cái chung đến cái riêng, cái cụ thể giúp người học khắc phục được sự tách rời giữa cái cụ thể và cái trừu tượng.

20

Khái quát ban đầu càng trừu tượng thì sự tiếp thu nó một cách đầy đủ, càng đòi hỏi phải cụ thể hóa nhiều hơn. Trong dạy học vật lí việc cụ thể hóa được áp dụng trong quá trình vận dụng các khái niệm, định luật vật lí khi giải các bài tập, đưa các sự kiện hiện tượng đơn lẻ vào khái niệm.

Như vậy, việc giải bài tập vật lí thực chất là sự vận dụng kiến thức khái quát đã có vào các tình huống cụ thể. Đó thực chất là quá trình đi từ cái chung đến cái riêng.

b. Phân tích tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí.

Trong quá trình dạy giải bài tập vật lí vai trò quan trọng của giáo viên là cung cấp cho học sinh kĩ năng phân tích hiện tượng vật lí, căn cứ vào hàng loạt các dấu hiệu để nhận ra bài tập đó với mục đích áp dụng các khác niệm, định luật để tìm ra lời giải cuối cùng. Ở đây đã đã diễn ra sự phân loại các kiểu ra điều kiện và các cách giải được áp dụng cho các cách giải đó.

Trên cơ sở phân loại đó quá trình tư duy diễn ra như sau: bài tập mới sẽ được nhận dạng rồi sau đó mới được giải. Nếu không có sự nhận dạng thì không có lời giải. Nói chính xác hơn thì bài tập đó nếu được giải dưới sự hướng dẫn của giáo viên thì học sinh hiểu đó là kiểu bài tập mới.

Trong quá trình giải bài tập vật lí học sinh có thể ở một trong các tình huống sau:

- Khi giải một số bài tập xác định học sinh nhận thức được bài tập đã biết cách giải và giải đúng

- Học sinh nhận ra được dạng bài tập nhưng không giải được - Học sinh giải được bài tập nhưng không nhận ra dạng của chúng - Những trường hợp còn lại là không đưa các bài tập về dạng đã biết và học sinh không giải được chúng.

Đối với học sinh có một mối liên hệ chặt chẽ giữa việc giải được bài tập và nhận dạng loại bài tập và ngược lại. Thực chất của việc nhận dạng bài tập là nhận ra được định hướng để giải bài tập đó.

21

Tuy nhiên, việc nhận ra dạng bài tập là điều kiện cần nhưng chưa đủ, quan trọng là làm cho học sinh tự tìm được lời giải bài tập mới - ngay cả ở những bài tập đơn giản. Vì vậy, việc phân tích đúng đắn các hiện tượng vật lí trong bài để xác định được qui luật chi phối hiện tượng là chìa khóa giúp học sinh giải thành công bài tập vật lí.

Bên cạnh đó, sự thành công của giải bài tập vật lí cũng phụ thuộc vào việc cụ thể hóa điều kiện bài tập, vào khả năng thể hiện và biểu tượng trực quan các điều kiện có trong bài tập.

Để biểu diễn mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí có thể dùng các công thức, phương trình đã xác lập dựa trên các kiến thức vật lí và các điều kiện của bài. Đối với các bài tập tính toán định lượng thì đó chính là thiết lập các phương trình để đi đến việc giải hệ phương trình và tìm ra ẩn số.

Tóm lại, trong quá trình giải bài tập vật lí có hai phần việc chính

- Vận dụng kiến thức vật lí và điều kiện cụ thể của bài tập để xác lập được mối liên hệ cơ bản.

- Luận giải, từ các mối liên hệ đã xác lập đi đến kết quả cuối cùng. Sự thực hiện hai phần việc này có thể xen kẽ nhưng quan trọng nhất vẫn là phải xác lập được cải phải tìm với cái đã cho.

1.1.5.2. Quá trình giải một bài tập vật lí

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí thường trải qua các bước sau:

Bước 1: Đọc đề bài.Tìm hiểu đề bài

Việc đọc kĩ đề bài giúp học sinh hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập. Giai đoạn này gồm những thao tác cụ thể sau:

- Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho.

- Dùng kí hiệu vật lí để tóm tắt đề bài - Đổi đơn vị về hệ đơn vị hợp pháp

22

Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản Đây là bước quan trọng nhất trong việc giải bài tập vật lí, học sinh cần tìm hiểu hiện tượng vật lí trong đề bài, xem hiện tượng đó thuộc loại nào, sơ bộ hình dung diễn biến của hiện tượng đó để nhận biết được những dữ kiện ban đầu liên quan đến những kiến thức vật lí nào. Liên hệ hiện tượng đó với những hiện tượng đã học trong lí thuyết. Trong giai đoạn này hoạt động của học sinh diễn ra như sau:

- Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm, xét bản chất vật lí của hiện tượng để nhận ra các định luật, công thức lí thuyết có liên quan.

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của cái đã biết và cái phải tìm ( mối liên hệ cơ bản).

Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số

Trừ các trường hợp đặc biệt, mỗi bài tập phải bắt đầu ở giai đoạn tổng quát (tức là với các kí hiệu chữ), hơn nữa, đại lượng cần tìm phải được biểu thị qua các đại lượng đã cho. Sau khi tìm được kết quả cuối cùng bằng chữ, học sinh tiếp tục luận giải để rút ra mối liên hệ tường minh, trực tiếp giữa cái đã cho và cái phải tìm bằng cách thay các đại lượng bằng trị số của chúng để tìm ra kết quả bằng số. Trước khi thay số học sinh cần nhớ đổi trị số các đại lượng cần tính trong cùng một hệ đơn vị ( thường là hệ SI).

Bước 4: Nhận xét kết quả

Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, nó giúp người học có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải. Sau khi đã tìm được kết quả, giáo viên cần rèn cho học sinh thói quen rút ra một số nhận xét về:

- Giá trị thực tế của kết quả - Phương pháp giải

- Khả năng mở rộng bài tập

23

Trên đây là trình tự thông thường của việc giải một bài tập vật lí. Tuy nhiên có những trường hợp không nhất thiết phải theo đúng trình tự đó. Đối với các bài tập đơn giản, hiện tượng đã rõ ràng có thể tính ngay kết quả, với các bài tập vận dụng định luật Kiếc-xốp có thể thay ngay trị số của các đại lượng đã cho vào các phương trình để tìm ra ngay kết quả bằng số. Đối với các bài tập định tính thì chủ yếu là tiến hành theo các bước 1, bước 2 và bước 4

1.1.5.3. Phương pháp giải các loại bài tập vật lý.

Phương pháp giải các bài tập vật lý cụ thể sẽ được đề cập dưới đây.  Phương pháp giải bài tập định tính

Khi giải các bài tập định tính học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp, mà phải sử dụng những phép suy luận logic trên cơ sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết được những dấu hiệu của chúng trong những trường hợp cụ thể. Bài tập định tính cần phải làm sáng tỏ bản chất của hiện tượng vật lí mà có khi các bài tập thuộc loại khác ít có hiệu quả. Đối với việc giải bài tập định tính thì phương pháp phân tích - tổng hợp thường được gắn chặt với nhau.

Các bước giải một bài tập định tính:

Bước 1: Đọc đề bài. Tìm hiểu đề bài

Trên cơ sở phân tích các giả thiết có trong bài, tìm hiểu các hiện tượng vật lí, nếu cần thì xây dựng các sơ đồ hoặc hình vẽ. Ghi tóm tắt đề bài

Bước 2 và bước 3: Trên cơ sở phân tích hiện tượng trong bài toán để xây dựng chuỗi lập luận lôgic từ đó đi đến câu trả lời phải tìm.

Bài tập định tính thường có hai loại: Bài tập giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng xảy ra

Đối với loại câu hỏi giải thích hiện tượng học sinh phải thực hiện được phép suy luận lôgic dựa trên những định luật vật lí có tính tổng quát và áp dụng vào trường hợp cụ thể của bài tập đã cho. Đối với những hiện tượng

24

phức tạp học sinh cần phân tích thành chuỗi các hiện tượng đơn giản sao cho mỗi hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật hay một qui tắc nhất định Đối với loại câu hỏi dự đoán hiện tượng, trước hết cần phán đoán chúng có thể liên quan đến những qui tắc nào, định luật vật lí nào đã biết. Sau đó học sinh phân tích diễn biến quá trình để vận dụng các kiến thức liên quan đã tìm được để dự đoán hiện tượng một cách chính xác

Bước 4: Nhận xét kết quả

Sau khi đã sử dụng chuỗi lập luận lôgic để tìm được kết quả thu được theo quan điểm vật lí, cần phân tích sự phù hợp với giả thiết và thực tiễn và đưa ra nhận xét mang tính tổng quát.

 Phương pháp giải bài tập định lượng

Việc giải bài tập định lượng nói chung tuân theo bốn bước đã trình bày trong mục 1.1.5.2. nhưng do nhiều nguyên nhân như: tính chất phức tạp của bài tập, trình độ toán học của học sinh, mục đích của bài tập... nên việc xác lập mối liên hệ cơ bản và quá trình trong bước 2 và bước 3 có thể sử dụng các phương pháp khác nhau như phương pháp đồ thị, phương pháp hình học,vv...

Nếu sử dụng phương pháp hình học thì học sinh chỉ cần dựa vào kiến thức về hình học để xác định các đại lượng cần tìm.

 Phương pháp giải bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị thường chứa trong đó đối tượng nghiên cứu là những đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí. Trong một số bài tập, có thể đồ thị đã được cho trong giả thiết của bài tập, còn trong một số bài tập khác học sinh cần phải vẽ đồ thị để biểu diễn kết quả.

Với loại bài tập đã cho trước đồ thị, các hoạt động của giai đoạn tìm hiểu đề bài và phân tích hiện tượng để xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các đại lượng vật lí, có thể hòa nhập vào nhau, khó tách bạch. Khi phân tích đồ thị cũng đồng thời phát hiện được các đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm.

Với loại bài tập cho trước đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng thì cần phải phân tích đặc điểm của sự phụ thuộc trên từng phần của nó.

25

Nếu sử dụng tỉ xích thì phải làm để có thể xác định được đại lượng phải tìm theo đồ thị ( các giá trị trên trục tung, trục hoành, diện tích giới hạn bởi các tọa độ tương ứng,..).

Nếu bài tập yêu cầu vẽ đồ thị thì trên cơ sở phân tích, tính toán để tìm được các dữ liệu tìm và các mối liên hệ giữa các dữ liệu (hoặc khai thác dữ liệu từ bảng số liệu đã cho), học sinh cần xây dựng ( hoặc vẽ đồ thị bằng cách) chọn hệ trục tọa độ, chọn tỉ xích thích hợp và biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng trên đồ thị. Cũng có thể giải bài tập với các bước như khi giải một bài tập định lượng để tìm ra câu trả lời, sau đó vẽ đồ thị để kiểm tra sự đúng đắn của kết quả tìm được.

 Phương pháp giải bài tập thực nghiệm

Đặc trưng của loại bài tập này là khi giải học sinh phải làm thí nghiệm hoặc làm thí nghiệm để thu được kết quả, hoặc làm thí nghiệm để chứng minh. Học sinh phải tự làm các thí nghiệm, thực hiện những quan sát để kiểm tra lời giải lí thuyết hoặc để thu được những số liệu cần thiết cho việc giải thích hoặc tiên đoán hiện tượng mà bài tập yêu cầu.

Đối với loại bài tập này cần xác định phương án thí nghiệm, xác định những dụng cụ cần sử dụng và cách thức bố trí thí nghiệm, đồng thời phải biết cách tiến hành thí nghiệm, xử lí kết quả và rút ra kết luận.

Bài tập thực nghiệm thường chia làm hai loại: Loại bài tập trả lời câu hỏi " Vì sao" và loại bài tập trả lời câu hỏi " Làm thế nào".

Loại bài tập thứ nhất dựa trên cơ sở quan sát được từ thí nghiệm. Học sinh tìm qui luật, các nguyên nhân chi phối hiện tượng.

Loại bài tập thứ hai dự đoán hiện tượng xảy ra dựa trên các qui luật, định luật vật lí đồng thời phải tìm phương án thiết kế thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra dự đoán và rút ra kết luận.

1.1.5.4. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

26

Hoạt động dạy học bao gồm hai hoạt động chính hoạt động học và hoạt động dạy trong đó hoạt động học chi phối hoạt động dạy. Hoạt động học không chỉ hướng vào việc tiếp thu tri thức kĩ năng - kĩ xảo tương ứng với chúng mà còn hướng vào vào việc tiếp thu tri thức của chính bản thân hoạt động học hay chính là tiếp thu phương pháp lĩnh hội tri thức đó. Chính vì vậy hoạt động dạy phải được tổ chức sao cho hoạt động được diễn ra một cách chủ động có hiệu quả.

Mục đích quan trọng của hoạt động dạy học vật lí là hình thành năng lực giải bài tập vật lí. Năng lực giải bài tập vật lí bao gồm nhiều kĩ năng trong đó có thể chia thành: kĩ năng định hướng, kĩ năng kế hoạch hóa hoạt động

Một phần của tài liệu Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Điện tích. Điện trường” vật lý 11 trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý. (Trang 27 - 41)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(121 trang)