Bài tập vật lí có nội dung thực tiễn

1.3.1. Khái niệm

BTVL có nội dung thực tiễn hay BTVL gắn với thực tiễn là bài tập liên quan trực tiếp tới các vấn đề thực tế đời sống của HS, nội dung bài tập có thể xuất phát từ các hiện tượng thiên nhiên, các kĩ thuật sản xuất, lao động và sinh hoạt hàng ngày xung quanh HS.

Đối với các BTCNDTT, HS không những phải vận dụng linh hoạt các kiến thức vật lí về khái niệm, đại lượng, quy luật, định luật vật lí một cách nhuần nhuyễn, mà còn phải biết vận dụng tốt những kiến thức đó vào giải quyết những vấn đề vật lí đặt ra trong thực tiễn cuốc sống. Các BTCNDTT tạo nhiều cơ hội cho HS trong việc vận dụng khả năng phân tích, tổng hợp, suy luận logic để tìm ra các phương án, dự đoán, giải thích cho các hiện tượng, quy luật trong thực tiễn, từ đó rèn luyện kĩ năng giải quyết các tình huống thực tiễn.

1.3.2. Phân loại bài tập thực tiễn

1.3.2.1. Bài tập định tính có nội dung thực tiễn

Bài tập định tính vật lí xuất hiện trên các sách báo từ rất nhiều năm trước đây với các tên gọi khác nhau như: câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng, câu hỏi kiểm tra, …Ngày nay, người ta gọi chung cho dạng bài tập này là bài tập định tính.

Bài tập định tính có nội dung thực tiễn là bài tập mà khi giải HS không cần phải thực hiện những phép tính toán phức tạp (có thể là các phép tính toán đơn giản, có thể tính nhẩm được), mà phải thực hiện những suy luận logic dựa trên nền tảng kiến thức về khái niệm, định luật, quy luật vật lí để giải quyết các vấn đề vật lí thực tiễn trong đời sống. Đa số các bài tập định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra trong một điều kiện xác định.

Bài tập vật lí định tính nhờ đưa được lí thuyết vật lí lại gần hơn với các hiện tượng của đời sống thực tế xung quanh mà khiến các em HS tăng thêm hứng thú khám phá và khả năng quan sát hiện tượng, sự vật. HS cần lập luận, tư duy logic để tìm tòi các vấn đề và tình huống trong thực tế để từ đó liên hệ với các kiến thức vật lí đã học, tìm ra câu trả lời cho hiện tượng, quy luật thực tiễn đáp ứng đúng được bản chất vật lí của chúng. Các bài tập định tính đi sâu vào nghiên cứu lí thuyết nên được ưu tiên sử dụng trong các kì ôn tập lí thuyết, các kì kiểm tra liên quan đến tư duy logic, suy luận và đánh giá mức độ vận dụng kiến thức vật lí vào các hiện tượng thực tiễn cuộc sống của HS.

Một số bài tập định tính có nội dung thực tiễn có thể chuyển thành một dạng của bài tập thí nghiệm, cụ thể là khi GV yêu cầu HS sử dụng thí nghiệm để kiểm tra sự đúng đắn của dự đoán kết quả hiện tượng, lời giải thu được bằng con đường suy luận từ lí thuyết, hay kiểm tra tính đúng đắn của sự dự đoán kết quả hiện tượng.

1.3.2.2. Bài tập định lượng có nội dung thực tiễn

Bài tập định lượng là các bài tập có dữ liệu cụ thể, yêu cầu HS phải sử dụng một chuỗi các phép tính toán để giải ra được một kết quả là đáp số định lượng như một công thức, một giá trị bằng số [5].

Trong quá trình dạy học, GV sử dụng các bài tập định lượng trong phần xây dựng mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí, biến đổi từ công thức vật lí này sang công thức

vật lí khác. Giải các bài tập định lượng yêu cầu HS phải có nền tảng tính toán toán học tốt, tuy nhiên bên cạnh đó yêu cầu tư duy, suy luận logic khi vận dụng các khái niệm, định luật vật lí vào tính toán cũng đòi hỏi yêu cầu cao.

Loại bài tập định lượng có nội dung thực tiễn phải bao gồm được các vấn đề có liên quan trực tiếp đến thực tế đời sống, các hiện tượng thiên nhiên, các quy luật vật lí gần gũi với lao động sản xuất và sinh hoạt hàng ngày của HS. Nhưng vì lí do giúp dễ dàng cụ thể hóa các hiện tượng vật lí ngoài đời sống vào bài tập định lượng để các em HS dễ tính toán, các bài tập định lượng có nội dung thực tiễn sẽ thường bao gồm các vấn đề thực tiễn được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế.

Có thể chia bài tập định lượng có nội dung thực tiễn thành hai loại: Bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp [5].

- Bài tập định lượng có nội dung thực tiễn tập dượt: Là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ bao gồm các phép tính toán và biến đổi rất đơn giản. Đây là các bài tập có nhiệm vụ củng cố, khắc sâu kiến thức vừa học. GV có thể đưa ra các bài tập định lượng có nội dung thực tiễn tập dượt làm nhiệm vụ học tập cho HS trong các trường hợp giúp HS hiểu rõ công thức, định luật vừa học, biểu diễn và sử dụng đúng đơn vị vật lí của một số đại lượng, đồng thời liên hệ và vận dụng những bài tập đơn giản đó vào các hiện tượng vật lí thực tiễn, làm cơ sở để giải các BTVL phức tạp hơn.

- Bài tập định lượng có nội dung thực tiễn tổng hợp: Là bài tập mà HS cần vận dụng tổng hợp nhiều kiến thức vật lí như khái niệm, định luật khác nhau và nắm rõ các kiến thức vật lí ngoài thực tiễn đời sống để giải đáp được yêu cầu bài toán đưa ra. Loại bài tập này thường bao gồm lượng kiến thức từ hơn một hoặc nhiều bài học gộp lại, không chỉ giúp HS đơn thuần ghi nhớ và vận dụng nhuần nhuyễn các kiến thức của từng bài học, mà còn giúp HS nhận thấy được mối liên hệ giữa các phần kiến thức vật lí với nhau. HS khi giải các bài tập định lượng có nội dung thực tiễn tổng hợp sẽ phải rèn luyện kĩ năng phân tích hiện tượng thức tiễn phức tạp thành nhiều phần kiến thức đơn giản hơn tuân theo các định luật vật lí đã được học, rồi từ đó lại tổng hợp các phần kiến thức nhỏ lại để giải quyết cả một hiện tượng thực tế phức tạp.

Các bài tập định lượng thường yêu cầu HS chú trọng về tính toán toán học, tuy nhiên bản chất của các công thức đó lại mang ý nghĩa vật lí và mục đích của các bài tập định lượng là để HS hiểu rõ hơn về các định luật cũng như quy luật vật lí. Chính vì thế

GV khi hướng dẫn HS giải bài tập định lượng cần lưu ý tránh để các em giải bài tập một cách máy móc nhớ công thức, phải để các em phân tích được bản chất vật lí từ bài tập, từ đó tìm được định lí và công thức áp dụng thích hợp.

1.3.2.3. Bài tập thí nghiệm có nội dung thực tiễn

Bài tập thí nghiệm có nội dung thực tiễn là dạng bài tập yêu cầu HS phải làm thí nghiệm để kiểm nghiệm tính đúng đắn của các lời giải suy luận từ lý thuyết hoặc lấy số liệu nhằm phục vụ cho việc giải BTCNDTT. Những bài tập thí nghiệm này thường là những thí nghiệm vật lí đơn giản, HS có thể tự tìm hoặc tự chế tạo được các dụng cụ thí nghiệm tại nhà, dễ dàng tiến hành thí nghiệm cũng như phân tích kết quả thu được. Tuy nhiên HS phải tới phòng thí nghiệm chuyên dụng để làm thí nghiệm đối với những thí nghiệm có yêu cầu cao, ví dụ các thí nghiệm có điều kiện thí nghiệm đặc biệt, dụng cụ thí nghiệm phức tạp, thí nghiệm cần GV hướng dẫn để đảm bảo an toàn cũng như chất lượng kết quả thu hoạch được.

Bài tập thí nghiệm có nội dung thực tiễn có thể có dạng định tính hoặc định lượng. Từ các thí nghiệm, HS có thể dễ dàng lấy được các kết quả thí nghiệm dưới dạng số liệu, tuy nhiên bản chất vật lí và sự giải thích các hiện tượng thí nghiệm xảy ra lại bị HS xem nhẹ. Chính vì thế GV khi dạy các bài tập thí nghiệm có nội dung thực tiễn cần chú ý HS đi sâu vào các định luật, quy luật vật lí để giải thích, làm rõ các hiện tượng vật lí thực tế.

1.3.3. Phương pháp giải bài tập vật lí có nội dung thực tiễn

BTCNDTT có nhiều dạng khác nhau, mỗi dạng thì có quy trình giải cụ thể cũng không giống nhau. Mặt khác, tùy theo mức độ nhận thức, kinh nghiệm sống…của mỗi HS mà GV có thể đưa ra quy trình giải cụ thể. Sau đây chúng tôi xin đưa ra một quy trình giải chung nhất, phương pháp giải một bài tập vật lí có nội dung thực tiễn và nó cũng có đầy đủ các bước giống như giải một bài tập vật lí nói chung.

Bước 1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc kĩ đề bài (nếu bài tập được thể hiện bằng lời) hoặc thông qua việc quan sát (nếu bài tập được thể hiện bằng hình ảnh, sơ đồ, video…), xem bài tập đề cập đến lĩnh vực nào trong thực tiễn và mình đã gặp qua.

- Lựa chọn qua lời văn hoặc hình ảnh, vi deo...của bài tập để tìm những dữ kiện đã cho và những yêu cầu của bài tập.

- Vận dụng sự hiểu biết thực tế, kiến thức vật lí và kinh nghiệm sống bản thân để phát hiện ra những dữ kiện khác và yêu cầu khác của bài tập (nếu có).

- Đọc và ghi tóm tắt đề bài. - Vẽ hình minh họa cho bài toán.

Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập mối quan hệ cơ bản.

- 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 thuyết có liên quan.

- Xác lập các mối quan 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

Từ mối quan hệ cơ bản đã xác lập, tiếp tục luận giải, tính toán và đưa ra kết quả cần tìm.

Bước 4: Xác nhận kết quả

- Phân tích kết quả cuối cùng để xem kết quả cuối cùng có phù hợp với các điều kiện nêu ra ở đầu bài hay không.

- Rút ra những bài học kinh nghiệm từ việc giải BTCNDTT cho bản thân, ứng dụng vào thực tế.

Trong quá trình dạy học, khi sử dụng hệ thống bài tập nói chung và BTCNDTT nói riêng, qua kiểm tra, đánh giá nếu thấy HS đã hoàn thiện mức bài tập này thì GV nên giao và hướng dẫn họ làm những bài tập ở mức độ nhận thức cao hơn. Có những bài tập đơn giản sẽ không cần thực hiện đủ các bước trên. Những những bài tập ở mức yêu cầu cao như viết thu hoạch, tiểu luận sẽ phải có quy trình riêng như nhận biết, xác định các vấn đề, thu thập thông tin, tổ chức thông tin, đề xuất các giải pháp…

1.4. Xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn

1.4.1. Nguyên tắc xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn

BTCNDTT với tư cách là một loại bài tập trong hệ thống BTVL cần đảm bảo phải phù hợp với nội dung dạy học, phải phù hợp phương pháp dạy học của GV, kiến thức

trong mỗi bài tập phải nằm trong hệ thống kiến thức được quy định trong chương trình. Khi xây dựng BTCNDTT cần phải thỏa mãn các nguyên tắc sau:

- Bài tập có nội dung, tình huống có thật gắn với thực tiễn hoặc trong khoa học kĩ thuật.

- Các thông số (dữ kiện) trong bài tập phải có tính thực tiễn.

- Nội dung bài tập đảm bảo tính chính xác, tính khoa học và tính cập nhật. - Bài tập phải gắn với nội dung học tập.

- Bài tập phải gần gũi với kinh nghiệm của HS, hướng đến một nhu cầu tìm hiểu thực tế cụ thể có thật, gần gũi với HS (kích thích hứng thú, tò mò của HS).

- BTCNDTT gặp phải, thường phức tạp hơn những kiến thức vật lí trong chương trình nên khi xây dựng BTCNDTT cho HS cần phải xử lí sư phạm để làm đơn giản hóa tình huống thực tiễn, và phù hợp trình độ, khả năng của HS.

- BTCNDTT phải có tính hệ thống, logic.

Trong quá trình dạy học, thông qua kiểm tra, đánh giá, cần phải kịp thời xây dựng những BTCNDTT ở mức độ vừa và cao hơn một chút so với mức độ nhận thức của HS để nâng dần trình độ, khả năng nhận thức của HS. Biến hóa nội dung BTCNDTT theo hình thức tiếp cận mô đun. Xây dựng một số BTCNDTT điển hình và từ đó có thể lắp ráp chúng vào các tình huống thực tiễn cụ thể, nội dung bài học cụ thể, hoặc tháo gỡ bài toán phức tạp thành những bài toán đơn giản, tạo ra những bài tập mới.

1.4.2. Các bước xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn

Trước hết, BTCNDTT chỉ là một thành phần trong hệ thống các BTVL và không thể thay thế cho các bài tập khác trong dạy học vật lí nên việc xây dựng các BTCNDTT cho giờ lên lớp vật lí ở đây chủ yếu nhằm đến mục tiêu rèn luyện năng lực VDKTKN vào thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT.

Xuất phát từ những yêu cầu và nguyên tắc xây dựng BTCNDTT như đã nêu trên, việc xây dựng các BTCNDTT cho một giờ lên lớp có thể thực hiện theo qui trình gồm 4 bước:

Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học của nội dung chương trình và sách giáo khoa.

Trước khi tiến hành xây dựng BTCNDTT, cần xác định mục tiêu dạy học, nội dung chương trình và SGK để phân tích nội dung kiến thức của phần đó. Trong đó, cần

phân tích rõ mục tiêu bài học, nội dung và kiến thức trong từng đơn vị bài học, từng chương cụ thể ứng với phần đó, xác định mối liên hệ giữa các đơn vị kiến thức và chỉ ra những kiến thức liên quan tới thực tiễn.

Bước 2: Tìm kiếm, phát hiện, lựa chọn các vấn đề thực tiễn để biên soạn các nhiệm vụ học tập để HS được thực hiện các hành vi năng lực hướng đến mục tiêu đã đề ra.

Xác định được cấu trúc của hệ thống BTCNDTT, xác định được chức năng, nhiệm vụ và nội dung của từng loại bài tập có nội dung thực tiễn cụ thể trong tiến trình dạy học. Chỉ rõ từng BTCNDTT sẽ phục vụ rèn luyện và phát triển kĩ năng nào của HS, mức độ nào, áp dụng các bài tập đó trong những hoạt động dạy học và trong những tình huống sư phạm nào, từ đó phân bổ và xác định số lượng các BTCNDTT cho từng bài học và cho cả phần. Thường có hai cách để phát hiện ý tưởng của BTCNDTT:

Cách 1: Dựa vào kinh nghiệm bản thân, qua quan sát thực tiễn. Tìm hiểu kĩ các ứng dụng kĩ thuật, các hoạt động sinh hoạt, hoạt động lao động sản xuất, các quy luật, hiện tượng thực tiễn và các kiến thức thực tiễn có liên quan tới nội dung bài học hoặc phần học, từ đó xác định được vấn đề thực tiễn xung quanh.

Cách 2: Tìm kiếm trên các kênh thông tin đại chúng, mạng xã hội, internet, hoặc tài liệu, giáo trình, sách chuyên ngành thông qua các từ khóa tương ứng với các dạng bài tập (cách này là phổ biến nhất, lưu ý là cần ghi lại nguồn thông tin – địa chỉ trang

web, ngày truy cập để tiện khi sử dụng, trích xuất).

Bước 3: Xây dựng, biên soạn các bài tập/ nhiệm vụ học tập để HS được thực hiện các hành vi năng lực đã xác định như mục tiêu đề ra.

Trong bước này, GV phải đọc nhiều tài liệu, tham khảo nhiều sách BTVL đã được biên soạn, suy nghĩ tìm tòi những yếu tố, những mối liên hệ với thực tiễn từ đó tổng hợp lại để biên soạn được những BTCNDTT hay và thích hợp với tiến trình dạy học. Cần chú ý tới trình độ nhận thức, học lực, điều kiện hoàn cảnh của từng vùng, từng lớp HS để lựa chọn và xác định kiến thức phù hợp với người học, để hệ thống BTCNDTT