Đối với GV
Đa số GV đều đồng ý rằng vật lý là một mơn học khó đối với HS, ngồi ra một số GV chƣa tạo đƣợc động lực và sự hứng thú của HS đối với môn học vật lý.
Nhiều GV lựa chọn và sử dụng các bài tập vật lý để dạy học với mục đích giải các bài tốn thƣờng xuất hiện trong đề kiểm tra, giúp HS đạt điểm cao trong các kỳ kiểm tra. Từ đó xuất hiện khuynh hƣớng dạy học một cách cực đoan theo kiểu yêu cầu HS chép phạt nhiều lần để nhớ công thức, ghi nhớ máy móc các phƣơng pháp giải để vận dụng giải các bài tập tƣơng tự mà chƣa chú trọng đến việc hƣớng dẫn HS hiểu bản chất nội hàm các khái niệm và các định luật, phƣơng trình vật lý. Có một số GV coi việc dạy các bài tập vật lý là
“giải toán”, quá chú trọng vào các bài toán khó với yêu cầu xử lý nhiều
35
Điều đó dẫn đến sự hiểu sai của HS về môn vật lý nhƣ đánh đồng việc giải bài tập vật lý chính là sự giải tốn, nhiều HS học yếu coi môn vật lý nhƣ một điều gì đó rất đáng sợ, tự cho mình khơng có khả năng học mơn vật lý.
Có hai nguồn tƣ liệu về bài tập chính của GV đó là hệ thống các bài tập từ Sách Giáo Khoa, Sách Bài Tập và các nguồn bài tập đƣợc lấy từ trên mạng Internet. Sách Giáo Khoa và Sách Bài tập là một nguồn tài liệu về bài tập tốt nhƣng đƣợc biên soạn theo quan điểm của chƣơng trình giáo dục 2006 thiên về sự hình thành kiến thức, kỹ năng thái độ cho HS, chƣa chú trọng đúng mức đến việc phát triển các năng lực, trong đó có năng lực giải quyết vấn đề. Ngoài ra, mỗi đối tƣợng HS có sự nhận thức khác nhau, có ngƣỡng năng lực đầu vào khác nhau, vì vậy nguồn tƣ liệu bài tập từ Sách Giáo Khoa và Sách Bài Tập dù tốt, nhƣng chƣa đủ để sử dụng trong dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Các nguồn tham khảo trên mạng Internet, từ đồng nghiệp khác thì chƣa có sự thẩm định kỹ càng về nội dung, thậm chí nhiều bài tập sai về nội dung kiến thức, không phù hợp với các hiện tƣợng thực tế. Có đến 90% GV đƣợc hỏi đồng ý rằng hệ thống bài tập vật lý bản thân đang dạy học cần phải bổ sung, hoàn thiện.
Đối với HS
Một số nguyên nhân chính HS cho rằng việc học tập môn vật lý chƣa đƣợc hiệu quả cao là do ba nguyên nhân chính: khả năng nhận thức của bản
thân (63%), do phương pháp dạy học của GV chưa lôi cuốn (30%) và thiếu các nguồn tài liệu học tập (26%). Hệ thống bài tập chƣa phù hợp với năng lực
của HS cũng góp phần vào ba ngun nhân chính trên.
Một số khó khăn thƣờng gặp của HS khi giải tốn vật lý là khơng hiểu đƣợc bản chất các khái niệm và hiện tƣợng vật lý, không nhớ đƣợc các công thức và kỹ năng biến đổi các phƣơng trình, các biểu thức cịn nhiều hạn chế.
36
Vì vậy, mỗi bài tập đƣợc xây dựng trong hệ thống bài tập cần phải chú trọng nêu bật lên đƣợc bản chất của khái niệm và các định luật vật lý, giúp HS phân biệt sự khác nhau giữa các khái niệm, các đại lƣợng vật lý. Chú trọng đến bài tập mang tính quy luật, tổng quát hơn là các bài tập đơn lẻ. Ngoài ra, khi dạy học cần dành thời gian rèn luyện cho HS cách ghi nhớ các công thức theo các quy luật tâm lý nhƣ liên tƣởng, kỹ thuật lặp lại… và rèn luyện cho HS các kỹ năng biến đổi các biểu thức, các phƣơng trình trong việc giải các bài tập vật lý. GV có thể tách việc giải quyết một vấn đề phức tạp đƣợc đề cập trong bài vật lý bằng các câu hỏi nhỏ và đơn giản hơn, câu hỏi trƣớc làm tiền đề cho việc trả lời các câu hỏi sau.
Nhƣ vậy, việc xây dựng một hệ thống bài tập phù hợp nội dung “Động học”, mơn vật lý theo chƣơng trình giáo dục phổ thơng 2018 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề là rất quan trọng trong việc dạy học và phát triển năng lực cho HS. Đặc biệt là đối tƣợng HS trung bình và yếu, đang gặp nhiều khó khăn trong việc học bộ môn vật lý.
37
Tiểu kết chƣơng I
Trong chƣơng I, chúng tơi đã trình bày tóm tắt những cơ sở lý luận và thực tế cho đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập “Động học” vật lý
10 theo chương trình GDPT 2018 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS”.
Quá trình dạy học hiện nay đang có sự thay đổi rất mạnh về mục tiêu dạy học: từ việc dạy học chú trọng truyền đạt kiến thức, hình thành kỹ năng sang dạy học phát triển năng lực. Chúng tôi đã làm rõ thêm một số vấn đề cơ bản của năng lực trên cơ sở đó, có thể đổi mới phƣơng pháp dạy học theo định hƣớng dạy học phát triển năng lực của HS. Chúng tơi trình bày một số khái niệm và cách phân loại năng lực. Trong đó đi sâu vào việc dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy và học môn Vật lý.
Cơ sở lý luận về bài tập vật lý cũng đƣợc trình bày vắn tắt để nêu bật đƣợc chức năng và vai trò quan trọng của bài tập trong dạy học vật lý. Giải bài tập là một hoạt động quan trọng, không thể tách rời khỏi quá trình dạy học vật lý ở nhà trƣờng. Chúng tôi đã đƣa ra cách phân loại bài tập vật lý. Ngồi ra, chúng tơi cũng đã trình bày một số phƣơng pháp dạy học bài tập vật lý nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS.
38
Để tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập vật lý ở trƣờng THPT Nguyễn Đức Thuận, huyện Vụ Bản, Nam Định, chúng tôi đã sử dụng phƣơng pháp điều tra qua phiếu và phỏng vấn (trực tiếp hoặc gián tiếp).
Một vài nhận xét cơ bản về trƣờng THPT Nguyễn Đức Thuận và tình hình dạy và học bài tập vật lý của thầy và trò trong nhà trƣờng cũng đƣợc khảo sát thông qua việc trả lời các câu hỏi. Từ đó nêu bật đƣợc nhu cầu đổi mới về phƣơng pháp dạy học bài tập vật lý, trong đó cần phải xây dựng một hệ thống bài tập vật lý phong phú, phù hợp giúp cho GV và HS tổ chức tốt các hoạt động dạy học nhằm phát triển năng lực dạy học giải quyết vấn đề để đáp ứng yêu cầu cấp thiết về đổi mới giáo dục trong hoàn cảnh hiện nay.
39
CHƢƠNG II
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “ĐỘNG HỌC” VẬT LÝ 10 THEO CHƢƠNG TRÌNH GDPT 2018 NHẰM PH T TRIỂN NĂNG
LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HS
2.1. Vị tri, vai trò và cấu trúc phần “Động học” trong chƣơng trình
Vật lý THPT 2018
2.1.1. Vị trí, vai trị phần “Động học” trong chương trình Vật lý THPT 2018 2018
Vị trí phần “Động học” trong chương trình Vật lý THPT 2018
Bảng 2.1. Phân bố các chuyên đề chính trong nội dung “Động học” theo chương trình THPT 2018 Chƣơng Số tiết Tỉ lệ % trong tổng số tiết của năm Mở đầu 4 3.8 1 Chuyên đề 10.1 Vật lý trong một số ngành nghề 10 9.5 2 Động học 16 15. 24 Động lực học chất điểm 18 17. 14
Công, năng lƣợng, công suất 10 9.5
2 Động lƣợng 6 5.7 1 Chuyển động tròn 4 3.8 1 Biến dạng của vật rắn 4 3.81
Chuyên đề 10.2: Trái đất và bầu trời 10 9.52 Chuyên đề 10.3: Vật lý với giáo dục và bảo vệ môi trƣờng 15 14.29
40
Về vị trí chƣơng trình: “Động học” đƣợc bố trí là chƣơng thứ ba sau phần mở đầu và chuyên đề “Vật lí trong một số ngành nghề”. Chƣơng này
cung cấp những khái niệm chung nhất, giúp HS ban đầu làm quen với môn vật lý. Nhƣ vậy “Động học” đóng vai trị quan trọng, là chƣơng đầu tiên nghiên cứu những đối tƣợng cụ thể của mơn vật lý, đó là chuyển động của vật.
Về thời lƣợng “Động học” là một chƣơng dài của vật lý lớp 10 nói riêng và trong chƣơng trình vật lý THPT nói chung. Đƣợc bố trí dạy trong 16 tiết, chƣa tính đến thời gian dành cho các tiết tự chọn và ôn tập củng cố khác, chiếm 15,24 % trong tổng số tiết của năm (đối với các đối tƣợng HS lựa chọn nhóm mơn Khoa học Tự nhiên ) và 22,85% (đối với các đối tƣợng HS khơng lựa chọn nhóm môn Khoa học Tự nhiên ).
Vai trị phần “Động học” trong chương trình Vật lý THPT 2018
Nội dung “Động học” cung cấp cho HS những khái niệm, tri thức cơ bản ban đầu, đóng vai trị làm tiền đề để có thể học tốt những nội dung tiếp theo nhƣ động lực học, công, năng lƣợng. Ban đầu phát triển những năng lực cần thiết của môn vật lý, bồi dƣỡng niềm u thích mơn vật lý nói riêng và say mê nghiên cứu khoa học nói chung cho HS
Vì những lý do trên có thể thấy “Động học” là một trong những nội dung hay và rất quan trọng trong chƣơng trình Vật lý phổ thơng.
Tuy nhiên, “Động học” là một phần khó đối với HS, kể cả các HS khá vẫn gặp nhiều khó khăn trong việc hiểu rõ bản chất vật lý của các hiện tƣợng động học cũng nhƣ việc áp dụng các biểu thức toán học vào việc giải các bài tập phần “Động học”. Nhiều câu hỏi khó trong các đề kiểm tra cũng thƣờng tập trung vào phần “Động học”. Từ đó dẫn đến áp lực của cả thầy lẫn trò
41
2.1.2. Cấu trúc nội dung “Động học” trong chương trình Vật lý THPT 2018 2018
Sơ đồ 2.1. Cấu trúc nội dung “động học” mơn vật lý, chương trình GDPT 2018
2.2. Những nội dung cơ bản của “Động học” trong chƣơng trình Vật
lý THPT 2018
2.2.1. Mô tả chuyển động
Nội dung này chủ yếu làm rõ các khái niệm cơ bản của động học. Trên cơ sở đó, sử dụng một số đại lƣợng vật lý để mơ tả chuyển động và tìm ra các quy luật của nó.
Động học là một nhánh của cơ học cổ điển, nghiên cứu những chuyển động của vật, của hệ thống các vật mà khơng giải thích các nguyên nhân của chuyển động.
42
Ngƣời ta sử dụng các đại lƣợng vơ hƣớng và có hƣớng (veto) để mô tả
chuyển động.
Đại lượng vô hướng
Trong vật lý, đại lƣợng vô hƣớng là bất kỳ đại lƣợng nào đƣợc biểu thị bằng một số duy nhất có độ lớn, nhƣng khơng có hƣớng. Ví dụ: nhiệt độ 20ºC, 250 kilo calories (250 Calo) năng lƣợng trong một thanh kẹo; giới hạn
tốc độ 90 km/h, chiều cao 1,8 m của một ngƣời và khoảng cách 2,0 m đều là các đại lƣợng vô hƣớng. ƣu ý rằng một đại lƣợng vơ hƣớng có thể âm, chẳng hạn nhƣ nhiệt độ −20ºC. Trong trƣờng hợp này, dấu trừ cho biết một điểm trên thang đo chứ không phải là một hƣớng. Đại lƣợng vô hƣớng không bao giờ biểu diễn bằng mũi tên.
Đại lượng có hướng
Những đại lƣợng mà muốn xác định nó, ngồi độ lớn của đại lƣợng, ta cần phải biết đến hƣớng của nó. Ví dụ khi nói đến chuyển động, ngoài độ nhanh, chậm của chuyển động (tốc độ), ta phải biết vật chuyển động theo một hƣớng cụ thể nào đó thì mới biết đƣợc chuyển động đó diễn ra nhƣ thế nào. Những đại lƣợng nhƣ vậy ta gọi là đại lƣợng có hƣớng, cịn gọi là Vecto. Trong vật lý có nhiều đại lƣợng có hƣớng nhƣ: vận tốc, gia tốc, lực, cƣờng độ điện trƣờng v.v...
Biểu diễn vecto của đại lượng có hướng: Vectơ là một biểu diễn hình học
của đại lƣợng có hƣớng: một vecto bao gồm: độ lớn (hoặc độ dài) và hƣớng. Một vecto thƣờng đƣợc biểu diễn bằng một đoạn thẳng có hƣớng xác định, hoặc bằng đồ thị dƣới dạng một mũi tên, nối điểm đầu A với điểm cuối B.
Hƣớng của vecto trong chuyển động một chiều đƣợc qui ƣớc bởi dấu cộng (+ hoặc dấu trừ (-) trong một hệ quy chiếu xác định.
43
Hình 2.1. Biểu diễn hình học của vecto ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Kí hiệu vecto: vecto đƣợc biểu diễn với điểm đầu A và điểm cuối B đƣợc
kí hiệu . (Hình 2.1)
Tóm lại
Đại lượng vơ hướng chỉ có độ lớn bất kỳ, trong khi một đại lượng có hướng (vectơ ) là một đại lượng có cả độ lớn và hướng.
b. Quãng đường, độ dịch chuyển và độ lớn của độ dịch chuyển.
Quãng đường là một đại lƣợng vật lý đƣợc xác định bởi độ dài của sự di
chuyển. Nhƣ vậy, quãng đƣờng không cung cấp thông tin về hƣớng của chuyển động của vật mà chỉ cung cấp thông tin về độ dài, ngắn của quỹ đạo chuyển động.
Độ dịch chuyển: độ dịch chuyển là đại lƣợng đặc trƣng cho sự thay đổi vị
trí của một vật so với vị trí ban đầu của nó. Ví dụ, nếu một chiếc ô tô di chuyển từ một ngôi nhà đến một cửa hàng tạp hóa, thì độ dịch chuyển của nó là một vecto với điểm đầu là ngôi nhà, điểm cuối là cửa hàng tạp hóa. Từ
"dịch chuyển" có ý nghĩa rằng một đối tƣợng đã di chuyển. Đối với chuyển động theo 1 phƣơng không đổi. Độ dịch chuyển trong khoảng thời gian từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 (t2>t1) có thể biểu diễn là một đại lƣợng đại số và đƣợc xác định bởi biểu thức sau:
Δx= x2 − x1 (2.1)
Trong đó Δx là độ dời, x2 là vị trí ở thời điểm t2 và x1 là vị trí ở thời điểm t1.
44
Độ lớn của độ dịch chuyển: là độ lớn của vecto dịch chuyển. Trong ví dụ
trên, độ lớn của độ dịch chuyển của vật đƣợc xác định nhƣ sau:
(2.2)
c. Hệ quy chiếu
Để mô tả đƣợc một chuyển động, chúng ta cần biết vị trí của vật ở bất cứ một thời điểm cụ thể nào. Muốn vậy ta phải gắn chuyển động của vật vào một hệ quy chiếu, đó là một hệ tọa độ đƣợc lấy làm cơ sở để xác định vị trí các vật, đồng thời có một dụng cụ đo thời gian để xác định thời điểm xảy ra của các sự kiện.
Đối với vật chuyển động theo một phƣơng, muốn xác định vị trí của vật cần phải xác định vị trí mà tại đó ta đặt làm gốc tọa độ và một chiều gọi là chiều (+). Khi đó vị trí của vật phải đƣợc biểu diễn bởi một biến số theo tọa độ của vật.
d. Tốc độ và vận tốc Tốc độ và vận tốc Tốc độ và vận tốc
Trong cách sử dụng hàng ngày, thuật ngữ “tốc độ” và “vận tốc” đƣợc sử dụng với ý nghĩa tƣơng tự nhau. Tuy nhiên, trong vật lý, chúng là những đại lƣợng riêng biệt. Tốc độ là một đại lƣợng vơ hƣớng và chỉ có độ lớn. Còn vận tốc là một đại lƣợng vectơ và có cả độ lớn và hƣớng. Chúng ta sẽ làm rõ sự khác nhau giữa hai khái niệm này khi tính tốn tốc độ và vận tốc trung bình.
Tốc độ trung bình.
Tốc độ trung bình là tỷ số giữa quãng đƣờng đi trong một khoảng thời gian với khoảng thời gian đó:
(2.2) 2 1 x x x TB s v t
45
Trong đó Δs là quãng đường vật chuyển động được trong khoảng thời gian Δt.
Vận tốc trung bình
Vận tốc trung bình là tỷ số giữa độ dời trong một khoảng thời gian với khoảng thời gian đó.
(2.4a) Trong đó Δr là độ dời của vật chuyển động trong khoảng thời gian Δt. Đối với chuyển động theo một phƣơng gắn trên trục tọa độ Ox, ta có thể viết
(2.4b)
Trong đó Δx là độ dời của vật chuyển động trên trục Ox trong khoảng thời gian Δt .
Vận tốc tức thời
Vận tốc tức thời tại thời điểm t là vận tốc trung bình trong khoảng thời gian từ thời điểm t đến thời điểm (t+Δt) với Δt là khoảng thời gian rất nhỏ.
Đối với chuyển động theo một phƣơng gắn trên trục tọa độ Ox, ta có thể viết
(2.5)
với Δt rất nhỏ.
Trong đó x là tọa độ của vật trên trục Ox tại thời điểm t, (x+Δx) là tọa độ